【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 反復(fù)使用。 穿孔帶容納的程序長(zhǎng)度可不受限制，但如果發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)就要全部更換。穿孔卡的信息容量有限，但便于更換、保存、可重復(fù)使用。 磁芯和磁鼓僅適用子存貯容量較大的場(chǎng)合。范于選擇那一種控制 元件，則根據(jù)動(dòng)作的復(fù)雜程度和精確程度來(lái)確定。 分類 按用途分類 （ 1） 專用機(jī)械手 專用機(jī)械手是專為一定設(shè)備服務(wù)的，簡(jiǎn)單、實(shí)用，目前在生產(chǎn)中運(yùn)用比較廣泛。它一般只能完成一、二種特定的作業(yè)，如用來(lái)抓取和傳送工件。它的工作程序是固定的，也可根據(jù)需要編制程序控制，以獲得多種工作程序，適應(yīng)多種作業(yè)的需要。 （ 2） 通用機(jī)械手 通用機(jī)械手是在專用機(jī)械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它能對(duì)不同物件完成多種動(dòng)作，具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯?。它是一種能獨(dú)立工作的自動(dòng)化裝置。它的動(dòng)作程序可以按照工作需要來(lái)改變，大都是采用順序控制系 統(tǒng)，如插銷板、插件板、穿孔帶、穿孔卡、凸輪轉(zhuǎn)鼓、磁芯和磁鼓等。 通用機(jī)械手又分簡(jiǎn)易型、示教再現(xiàn)型和智能機(jī)械手、操縱式機(jī)械手等幾種。 1 簡(jiǎn)易型通用機(jī)械手是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最多的一種，固定程序采用凸輪轉(zhuǎn)鼓可變程序則采用插銷板或插件板進(jìn)行控制。 2 示教再現(xiàn)型通用機(jī)械手，先由人操縱機(jī)械手完成必要的動(dòng)作，由磁帶或磁鼓加以記錄存貯，然后根據(jù)存貯的信息進(jìn)行動(dòng)作。故又稱之為重復(fù)型機(jī)械手。 3 智能機(jī)械手具有較高的判斷能力，它以光敏元件模擬人的“眼睛”，以聲敏元件模擬人的“耳朵”，以熱電偶和電阻應(yīng)變儀模擬人的“皮膚”的冷熱感覺和 觸覺，以電子計(jì)算機(jī)模擬人的“大腦”。具有以上“視覺”、“聽覺”、“觸覺”以及能思考的智能機(jī)械手 (機(jī)械人 )，目前正處在研究試制階段，個(gè)別已達(dá)到實(shí)用的階段。 4 操縱式機(jī)械手在人的操縱之下完成多種復(fù)雜動(dòng)作，其內(nèi)容可根據(jù)需要隨時(shí)改變。操縱式機(jī)械手可以近距離直接操縱，也可以遠(yuǎn)距離操縱。其特點(diǎn)是適合于人不黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 宜進(jìn)入的環(huán)境中工作，如海底資源開發(fā)，宇宙空間探索，以及危險(xiǎn)的工作地區(qū)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 按控制型式分類 （ 1） 點(diǎn)位控制型機(jī)械手 點(diǎn)位控制型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間二個(gè)點(diǎn)之間的聯(lián)接?？刂泣c(diǎn)數(shù)愈多，性能愈好。它 基本能滿足于各種要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。絕大部分機(jī)械手是點(diǎn)位控制型。 （ 2） 連續(xù)軌跡控制型機(jī)械手 這種機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間的任意連續(xù)曲線。它能在三維空間中作極其復(fù)雜的動(dòng)作。工作性能完善，但控制部分比較復(fù)雜。 基本型式 機(jī)械手型式較多，按手臂的坐標(biāo)型式而言，主要有四種基本型式 — 直兔坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式，球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。現(xiàn)簡(jiǎn)述如下 : 直角坐標(biāo)式機(jī)械手 直角坐標(biāo)式機(jī)械手是適合于工作位置成行排列或與傳送帶配合使用的一種機(jī)械手。它的手臂可作伸縮，左右和上下移動(dòng)，按直角坐標(biāo)形式 X， Y， Z 只個(gè)方向的直線進(jìn)行運(yùn) 動(dòng)，其工作范圍可以是一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，二個(gè)直線運(yùn)動(dòng)或三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)。 如在 X、 Y、 Z 三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)方向上各具有 A、 B、 C 三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即構(gòu)成六個(gè)自由度 。 : (1)產(chǎn)量大，節(jié)拍短，能滿足高速的要求， (2)容易與生產(chǎn)線上的傳送帶和加工裝配機(jī)械相配合， (3)適于裝箱類、多工序復(fù)雜的工作，定位容易變更 , (4)定位精度高，可達(dá)到士 毫米以下，載重發(fā)生變化時(shí)不會(huì)影響精度， (5)易于實(shí)行數(shù)控，可與開環(huán)或閉環(huán)數(shù)控機(jī)械配合使用。 缺點(diǎn)是這種機(jī)械手作業(yè)范圍較小。 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手是應(yīng)用最多的一種型式，它適用于搬運(yùn)和測(cè)量工件。具有直觀性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本體占用的空間較小，而動(dòng)作范圍較大等優(yōu)點(diǎn)。 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手由 X、 Z、 Ф 三個(gè)運(yùn)動(dòng)組成。它的工作范圍可分為 :一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，加一個(gè)不在直線運(yùn)動(dòng)所在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二個(gè)直線運(yùn)動(dòng)加一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手有五個(gè)基本動(dòng)作 : (1)手臂水平回轉(zhuǎn) 。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 (2)手臂伸縮 。 (3)少手臂上下 。 (4)手臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作 。 (5)手爪夾緊動(dòng)作 。 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的特征是在垂直 導(dǎo)柱上裝有滑動(dòng)套筒，手臂裝在滑動(dòng)套筒上，手臂可做上下直線運(yùn)動(dòng)（ Z）和在水平面內(nèi)做圓弧狀的左右擺動(dòng) (Ф )。 關(guān)節(jié)式機(jī)械手 關(guān)節(jié)式機(jī)械手是一種適用于靠近機(jī)體操作的傳動(dòng)型式。它像人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度，動(dòng)作比較靈活，適于在狹窄空間工作。關(guān)節(jié)式機(jī)械手，早在四十年代就在原子能工業(yè)中得到應(yīng)用，隨后在開發(fā)海洋中應(yīng)用，有一定的發(fā)展前途。 關(guān)節(jié)式機(jī)械手有大 臂 和小臂的 擺動(dòng)，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。 關(guān)節(jié)式機(jī)械手具有上肢結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)近似于人手操作的機(jī)能。為具有近似人手操作的機(jī)能，需要研制最合適的 結(jié)構(gòu)。 表 1— 2 為關(guān)節(jié)式機(jī)械手與人體上肢動(dòng)作角度比較： 表 1— 2 關(guān)節(jié)式機(jī)械手與人體上肢動(dòng)作角度比較 肩旋轉(zhuǎn) 上臂曲擺 下臂曲擺 下臂旋轉(zhuǎn) 手腕曲擺 手腕搖擺 手旋轉(zhuǎn) 人體上肢 080? 090? 0 ～0130 – 045 ～+ 065 – 060 ～+ 090 – 060 ～+ 090 — 關(guān)節(jié)式機(jī)械手 0180? 080? 090? 0180? 090? — 0180? 關(guān)節(jié)式機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒 輪、齒條式和擺動(dòng)式 。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用哪一種型式，主要根據(jù)工件的輕重來(lái)決定。若按擺動(dòng)式扭矩來(lái)設(shè)計(jì)，則油缸將加大，而裝載油缸的機(jī)架也將隨之加大。特別是靠近關(guān)節(jié)式前端關(guān)節(jié)部分的重量對(duì)肩部影響很大。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在承受負(fù)荷的同時(shí)必須承受自重。因此，傳動(dòng)效率很低。如需要大的轉(zhuǎn)動(dòng)角，則宜采用擺動(dòng)油缸。 以上 三 種基本型式的機(jī)械手各有特點(diǎn)，但在基本尺寸相同的情況下，如當(dāng)手臂長(zhǎng)度和機(jī)體高度相等時(shí)，應(yīng)比較哪一種機(jī)械手能達(dá)到的動(dòng)作范圍為最大，以便于在工作中加以有效的利用。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 2章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和 SolidWorks 軟件的發(fā)展 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 的發(fā)展 近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形處理能力日益增強(qiáng)，以計(jì)算機(jī)為主要工具的仿真技術(shù)也迅速發(fā)展起來(lái)，并很快應(yīng)用于工程領(lǐng)域。在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行機(jī)械零件的設(shè)計(jì)、校核，并進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真己經(jīng)逐漸成為機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。 在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，首先是方案設(shè)計(jì)及論證，然后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成后，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)，通常要制造樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，有時(shí)這些試驗(yàn)甚至是破壞性的。當(dāng)通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，又要回頭修改設(shè)計(jì)并再用樣機(jī)驗(yàn)證。只有通過(guò)周而復(fù)始的設(shè)計(jì) 試驗(yàn) 設(shè)計(jì)過(guò)程，產(chǎn)品才能達(dá)到要求的性能。這一過(guò)程是冗長(zhǎng)的， 尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)周期無(wú)法縮短，更不用談對(duì)市場(chǎng)的靈活反應(yīng)了。在大多數(shù)情況下，工程師往往為了保證產(chǎn)品按時(shí)投放市場(chǎng)而中斷這一過(guò)程，使產(chǎn)品在上市時(shí)便有先天不足的毛病。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的背景下，基于實(shí)際樣機(jī)上的設(shè)計(jì)驗(yàn)證過(guò)程嚴(yán)重地制約了產(chǎn)品的質(zhì)量的提高、成本的降低和對(duì)市場(chǎng)的占有。隨著經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的全球化，要想在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的市場(chǎng)上取勝，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本以及對(duì)市場(chǎng)的靈活反應(yīng)都已成為競(jìng)爭(zhēng)者們所追求的運(yùn)營(yíng)方式，誰(shuí)早推出產(chǎn)品，誰(shuí)就占有市場(chǎng)。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造方式卻無(wú)法滿足這些要求。 計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真作為 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的一個(gè)重要分支，可以歸入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR(VirtualReality)的范疇，它匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。作為一門新興的高技術(shù)，己經(jīng)成為工程技術(shù)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用的重要方向。尤其在航天、國(guó)防及其它大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的研制開發(fā)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真己經(jīng)成為不可缺少的工具。借助于這項(xiàng)技術(shù)，工程師們可以在計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的虛擬模型，伴之以三維可視化處理，模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，并根據(jù)仿真的結(jié)果來(lái)精化和優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)已經(jīng) 越來(lái)越成為人們代替或部分代替樣機(jī)制作、工藝試驗(yàn)，以獲取所需數(shù)據(jù)結(jié)果并最終完成對(duì)產(chǎn)品的性能測(cè)試及驗(yàn)證的有力技術(shù)手段。 軟 件的 特點(diǎn)及前景 SolidWorks 是基于 Windows 的 CAD/CAE/CAM/PDM 桌面集成系統(tǒng)，是由美國(guó)SolidWorks 公司總結(jié)和繼承了大型機(jī)械 CAD 軟件的基礎(chǔ)上，在 Windows 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)械三維 CAD 軟件，于 1995 年 11 月研制成功。 SolidWorks 是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快、技術(shù)發(fā)展最快、市場(chǎng)前景最好、性能價(jià)格比最優(yōu)的軟件。隨著SolidWorks 版本的不斷提高、性能的不 斷增強(qiáng)， SolidWorks 已經(jīng)能滿足一般企業(yè)的黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 一般需求了。 Solidworsks 具有以下特點(diǎn) : (l).SolidWorks 是當(dāng)今世界基于 NT/Windows 平臺(tái)的三維機(jī)械 CAD 軟件系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，目前己在國(guó)內(nèi)外中小型企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 (2).易學(xué)、易用，操作過(guò)程直觀、簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。 (3).完全漢化，使用過(guò)程中無(wú)任何語(yǔ)言障礙。 (4).可向下兼容二維 AutoCAD，使得以前采用 Aut0CAD 進(jìn)行的設(shè)計(jì)可以繼續(xù)使用和轉(zhuǎn)化。 COSMOSMotion 的應(yīng)用及特點(diǎn) COSMOSMotion 是 模擬您的產(chǎn)品在 CAD 系統(tǒng)內(nèi)的功能的軟件。此過(guò)程稱作功能虛擬原型機(jī)仿真 。 COSMOSMotion 對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬并輸出您通常應(yīng)實(shí)際收集的信息 。 COSMOSMotion 旨在幫助用戶減少對(duì)使用物理原型機(jī)仿真和測(cè)試來(lái)確保設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行的需求。通過(guò)減少對(duì)硬件原型機(jī)的依賴，公司將減少開發(fā)產(chǎn)品所需的時(shí)間和節(jié)約資金。此外，通過(guò)采用功能虛擬原型機(jī)仿真，公司將能夠測(cè)試更多的產(chǎn)品配置。大多數(shù)公司發(fā)現(xiàn)， COSMOSMotion 通常在一個(gè)項(xiàng)目中就可以收回投資。 COSMOSMotion 和在 SolidWorks 裝配 體建模工具中看到的運(yùn)動(dòng)之間 有很多 區(qū)別 ， COSMOSMotion 將物理情況（作用力、動(dòng)量和重力）考慮在內(nèi)，而裝配體建模工具則不然。在流行的裝配體建模工具內(nèi)，可以通過(guò)修改參數(shù)或拖動(dòng)模型的各部分，看到系統(tǒng)移動(dòng)情況。使用裝配體模塊運(yùn)動(dòng)，可以擴(kuò)展具有多個(gè)促動(dòng)器（例如馬達(dá)）和彈簧的裝配體模型，以了解機(jī)械運(yùn)動(dòng)在現(xiàn)實(shí)世界的情況。干涉檢查和 AVI 影片可以幫助 用戶 找出問(wèn)題并向他人表述這些問(wèn)題。在裝配體模型中看到的運(yùn)動(dòng)和在 COSMOSMotion 中看到的運(yùn)動(dòng)之間有一個(gè)顯著差別。裝配體建模工具無(wú)法模擬在 COSMOSMotion 中提供的齒輪、凸輪、插銷、作用力等，或者無(wú)法生成在 XY 坐標(biāo)圖中可以查看的工程數(shù)據(jù)。 SolidWorks 的運(yùn)動(dòng)仿真及動(dòng)畫制作也可以通過(guò)其插件 Animator 軟件進(jìn)行的。通過(guò) Animator 可以將產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)制作成 AVI 格式的動(dòng)畫 ,也可將動(dòng)畫保存成 . bmp 或 . tga 格式的一系列的靜止圖像。但 COSMOSMotion 與 Animator 有很大區(qū)別。 COSMOSMotion 基于物理性質(zhì)，而 SolidWorks Animator 則不然。物理性質(zhì)意味著在運(yùn)動(dòng)中捕獲像重力和摩擦力之類的影響 。 COSMOSMotion 允許您模擬設(shè)計(jì)的物理運(yùn)動(dòng)并通過(guò)基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)的動(dòng)畫和坐標(biāo)圖形象地表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)的情況。您可以使用COSMOSMotionAVI 捕獲物理運(yùn)動(dòng)并與他人交流這些物理運(yùn)動(dòng)。 SolidWorks Animator 是用于幫助您設(shè)計(jì)動(dòng)畫的工具。這些動(dòng)畫可以包含旋轉(zhuǎn)裝配體、裝配 /拆卸零件以及樞接裝配體。與 COSMOSMoti