SolidWorks新型苹果分类包装机机械手虚拟设计.docVIP

基于SolidWorks 的新型苹果分类包装机机械手的虚拟设计 王启超 机电学院 学号：092080201043 摘要：在SolidWorks2008环境下以新型苹果分类包装机机械手为例，对其进行参数化设计，通过修改相应的特征来完成最终的设计任务。采取建模方法、装配及检验、生成工程图3 个步骤，论述了虚拟设计的过程，并得出结论：在SolidWorks2008环境下进行虚拟设计，完全符合实际生产中进行的组装过程。 关键词：机械工程；SolidWorks；参数化建模；虚拟设计 机械手是模仿人手的动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动机械装置。机械手能够代替人完成人力所不及或人所不适宜的工作。随着机械手在各个领域的应用，对其综合性能提出了更高的要求：专业性更强，实用性更高，经济性要求也已经摆到了人们的面前，因此结构简单、操作方便、能满足功能要求又具有一定的可靠性的小型机械手需求量越来越大。我国从50年代开始搞固定动作机械手（行程开关控制），60年代开始搞数控机械手70年代末开始搞机器人。工业机器人与智能机器人已进入我国的八.五、九.五科技发展计划及863高技术规划，受到各方而越来越多的重视。机械手的研究和应用在我国尚属起步阶段，但已显示出许多特殊的优点，展现出了广阔的应用前景。对于机械手在我国的研究和应用主要有： （1）机械手基础性能的试验以及基础理论研究，解决制造技术存在的问题。 （2）针对笨重、高温、有毒、高粉尘，易燃易爆、单调等恶劣劳动环境，有计划有步骤地推广应用和研制多种机械手，用于铸、锻、焊以及喷漆等工业作业中。 （3）提高机械手精度和运动速度，以适应高生产率和生产节拍的需要。要研究解决苹果包装抓取搬运机械手的研究机械手的运动速度和缓冲、定位技术。解决机械手的定型设计、定点、定量生产以及配套件的生产和供应问题，推进机械手设计制造中的现代化（CAD/CAM）、标准化、系列化。随着工业技术的发展，国内外研制了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统等部分组成。各系统相互之间的关系如图1-1所示。 执行机构： 执行机构是机械手完成握持工件实现所需的各种运动的机械部件，包括如分： （1）手部：即与物件接触的部件。根据与物件接触的不同形式，可分为夹附式。 （2）手腕：是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位。的机械手，也有不设手腕部件，将手部直接装在手臂部件的端部。 （3）手臂：是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。 （4）机身：是机械手中用来支撑手臂的部件，安装驱动装置和其他装置  机械手的传统设计方法需要较长的周期，设计精度和质量还受到人为因素的影响。借助三维设计软件SolidWorks 进行苹果分类包装机机械手的虚拟设计，不仅可以真实地反映机械手的几何形状，还能反映各部件的空间位置，进而有效检测工作装置各部件之间是否发生干涉与碰撞；通过运动力学分析，还可检验机械手在分类包装苹果时的合理性和准确性。应用计算机模拟整个产品的开发过程，包括产品设计、分析、加工等过程，不仅省去制造样机进行反复试验、修改环节，同时也大大缩短了产品的开发周期，降低了产品成本，而且为今后新产品的开发创新提供了基础模型。因此，运用SolidWorks 2008进行虚拟设计，对生产具有重要意义。本文重点以机械手手部部分做虚拟设计分析。 1 虚拟设计过程 1.1 参数化特征建模 特征是组成零件实体模型的基本元素，它体现了产品的功能要素和工程含义， 是描述产品信息的集合。参数化是指对零件上的各种特征施加各种约束形式。各个特征的几何形状与尺寸大小用变量的方式表示，如果定义某个特征的变量发生了改变，则该零件特定特征的几何形状与几何尺寸大小都将随着参数改变。将参数化设计应用到特征设计中去，把参数化的基本体素定义为特征，并通过体素拼和的方法构造零件的几何形状，使得特征具有可调整性，这就是参数化特征建模技术。 1.2 设计过程 新型苹果分类包装机机械手以实现根据苹果的大小在PLC控制之下存放于不同的箱体之中，实现自动化过程减少人力投入提高劳动生产率为目标。该机械手主要有手臂、手腕、立柱等几部分组成。由于苹果属于易碎物品所收到的夹持力比较小因此采用气压传动方式。原理主要有五个汽缸组成，分为回转气缸、伸缩汽缸两类，实现机械手各个自由度的完成。 1.2.2 建模方法欲在SolidWorks 中建立实体，需要先分析实体的结构特征，并确定这些特征建立的先后顺序，以及每个特征的建立方法，使所建