本科毕业设计(论文)开题报告

长 沙 学 院

本科毕业设计（论文）开题报告

（2012届）

系 部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 郑平华 班 级： 08机本二班 学号 2008011234 指导教师姓名： 史春雪 职称 讲师 职称

2011年 11 月 3 日

题目：自动花炮机打孔及穿引线装置总体结构设计 1. 结合课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1000字以上的文献综述。 一、课题研究的背景和意义 1、课题研究的背景 由于行业的发展，花炮需求的日益国际化，花炮行业需要不断发展改进生产方式，以适应安全的要求。首当其冲的就是花炮生产的机械化。据调查了解，目前全国几乎还没有专门研究花炮机械的机构，专门生产花炮机械的正规厂家还较少。大部分生产花炮的机械产品是乡镇企业乃至个人的产品。据不完全统计，花炮机械产品现有：切纸机、分纸机、卷筒机、球壳机、压药（泥）机、球磨机、碾磨机、造粒机、引线机、结鞭机、装药筑药机等。产品的系列规格较多，定型产品较少，这势必会造成花炮机械的良莠不齐，给花炮生产企业带来潜在的安全隐患。 2007年，生产监督管理总局安全技术标准委员会正式将烟花爆竹生产作业场所的机械设备纳入到制标范围，烟花爆竹机械卷筒机、烟花爆竹机械结鞭机、烟花爆竹机械插引机、烟花爆竹机械造粒机、烟花爆竹生产作业场所电气设备安全规范、烟花爆竹作业场所机械设备安全规范等6项制标任务下达到农业部烟花爆竹质量监督检验测试中心（醴陵），并于2007年实施。统一标准的出台、实施，将进一步规范烟花爆竹机械的生产，改变目前烟花爆竹生产机械无标可依的现状，同时也将大大减少因机械原因给烟花爆竹行业带来的安全事故。花炮机械业作为花炮产业的附属产业，在现代高科技、高机械自动化的工业环境下，也逐步向安全化、自动化的趋势发展。 2、课题研究的意义 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、钻孔等作业，有待于进一步实现机械化。机械手的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。 “工业机械手”：多数是指程序可变（编）的的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机械手或通用机械手）。 二、机械手的特点 机械手是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机械手具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机械手称为专用机械手，而把工业机械人称为通用机械手。 简而言之，机械手就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。 三、机械手的分类 机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，也即本文所研究的对象。它是一种的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机械手，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 机械手按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机械手以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机械手中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机械手的本体部分都采用这种机构形式的机械手。 四、机械手的关键技术 要机械手像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机械手的性能。一般而言，机械手通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成。 对于现代智能机械手而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。目前研究主要集中在赋予机械手“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机械手的触觉装置。机械手的这些组成部分并不是各自的，或者说并不是简单的叠加在一起，从而构成一个机械手的。要实现机器人所期望实现的功能，机械手的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。 机械手的机械系统主要由执行机构和驱动－传动系统组成。执行机构是机械手赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动－传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。驱动－传动系统主要包括驱动机构和传动系统。驱动机构提供机械手各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机械手各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。有的文献则把机械手分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。其中的机械系统又叫操作机(Manipulator)，相当于本文中的执行机构部分。 五、课题的关键技术和国内外研究发展情况 1、国外研究情况 20世纪40年代后期，美国在原子能实验中，首先采用机械手搬运放射性材料，人在安全间操纵机械手进行各种操作和实验。50年代以后，机械手逐步推广到工业生产部门，用于在高温、污染严重的地方取放工件和装卸材料，也作为机床的辅助装置在自动机床、自动生产线和加工中心中应用，完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。 国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做相应的变更。如位置发生稍微偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪以及微型计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作。触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工作件。手的抓力大小通过安装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。 2、国内研究情况 随着科学与技术的发展, 机械手的应用领域也不断扩大.目前, 机械手不仅应用于传统制造业如采矿,冶金,石油,化学,船舶等领域,同时也已开始扩大到核能,航空,航天,医药,生化等高科技领域以及家庭清洁,医疗康复等服务业领域中.如,水下机器人,抛光机器人,打毛刺机器人,擦玻璃机器人,高压线作业机器人,服装裁剪机器人,制衣机器人,管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人,作战机器人,侦察机器人,哨兵机器人,排雷机器人,布雷机器人等军用机器人都是机械手应用的典型。机械手广泛应用于各行各业.而且,随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩,未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活,其市场将繁荣兴旺。 总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。 2. 选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。 一、 选题依据 由于行业的发展，花炮需求的日益国际化，花炮行业需要不断发展改进生产方式，以适应安全的要求。首当其冲的就是花炮生产的机械化。 改变目前烟花爆竹生产机械无标可依的现状，同时也将大大减少因机械原因给烟花爆竹行业带来的安全事故。花炮机械业作为花炮产业的附属产业，在现代高科技、高机械自动化的工业环境下，也逐步向安全化、自动化的趋势发展。 二、工作目标 1．设计花炮机夹具机械手，使得花炮机能够实现自动夹稳炮筒，并能同打孔机械手、穿引线机械手协调作业； 2．设计花炮机打孔机械手，使得花炮机能够实现自动打孔； 3．设计花炮机穿引线机械手，使得花炮机能够在夹具机械手、打孔机械手工作后，顺利完成穿引线作业，从而满足花炮机的工作要求。 三、研究思路 依据机械设计技术规范，设计\"自动花炮机打孔及穿引线装置总体结构设计\"中各典型机构，研制一种包括花炮机夹具机械手，打孔机械、穿引线机械手，使得花炮机能够在夹具机械手、打孔机械手工作后，顺利完成穿引线作业，从而满足花炮机的工作要求。 3.工作进度及具体安排。 1~4周 实习：了解工作条件和收集原始数据，制定初步设计方案，征求意见。 5~6周 翻译与毕业设计课题内容相关的英语资料；完成方案设计。 7~8周 分析、优化结构，校核主要零件强度；修改不合理结构；完成设计、校核。 9~12周 工程图制作，出图。 13~14周 编写设计说明书。指导教师批改 15周~16周 设计说明书修改、定稿、打印，总结材料，准备答辩 参考文献： １. 徐灏主编. 机械设计手册[M]. 北京:机械工业出版社， 1991 ２. 孙桓,陈作模主编. 机械原理[M]. 北京:高等教育出版社，2001.5(6) ３. 梁崇高主编．平面连杆机构的计算设计[M]．北京:高等教育出版社，1993 ４.（美）John J.Craig主编．机器人学导论[M]．北京:机械工业出版社， 2006 ５. 李学荣主编．四连杆机构综合概论[M]．北京:机械工业出版社，1984 ６. 蔡自兴主编．机器人学[M]．北京：清华大学出版社，2000 ７.吴宗泽. 机械零件设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，1982 ８.苏)А.Д.别洛夫等著. 机械手[M]. 北京：原子能出版社，1982 ９.陆祥生等编 机械手—理论及应用 北京：中国铁道出版社，1985.3 １０.王征编 机械手表结构与维修 天津：天津科学技术出版社，1985.11 １１.加藤一郎编著 机械手图册 上海：上海科学技术出版社，1979.9 １２.徐炳辉.气动手册[M].，上海科学技术出版社，2005. １３.明仁雄，等.液压与气动传动[M].国防工业出版社. 2003. １４.黄纯颖、于晓红、唐进元等编著，机械创新设计[M].北京：高等教育出版社， 2006. 51～238. １５.陆鑫盛、周洪.气动自动化系统的优化设计[M]. 上海科学技术文献出版社，1999. １６.陶湘厅、袁锐波、罗景气.动机械手的应用现状及发展前景[ＯＬ].中国传动网. 2008. １７.陈新元、张安龙.装配线机械手电气混合控制[Ｊ].液压与气动. 2007（3）. １８.上海工业大学流控研究室.气动技术基础[M].机械工业出版社，1982 １９.王孝华、赵中林等.气动元件及系统的使用与维修[M].机械工业出版社，1996. ２０.路甬祥.液压气动技术手册[M].机械工业出版社，2002. 4.指导教师意见（对课题方案的可行性、深度、广度及工作量的意见）。 指导教师： 年 月 日 5.教研室意见 教研室主任： 年 月 日 说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在指导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经指导师审查后签署意见生效。