【文章內(nèi)容簡介】 反復(fù)使用。 穿孔帶容納的程序長度可不受限制，但如果發(fā)生錯誤時就要全部更換。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合。范于選擇那一種控制 元件，則根據(jù)動作的復(fù)雜程度和精確程度來確定。 分類 按用途分類 （ 1） 專用機械手 專用機械手是專為一定設(shè)備服務(wù)的，簡單、實用，目前在生產(chǎn)中運用比較廣泛。它一般只能完成一、二種特定的作業(yè)，如用來抓取和傳送工件。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） 通用機械手 通用機械手是在專用機械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它能對不同物件完成多種動作，具有相當?shù)耐ㄓ眯?。它是一種能獨立工作的自動化裝置。它的動作程序可以按照工作需要來改變，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。 通用機械手又分簡易型、示教再現(xiàn)型和智能機械手、操縱式機械手等幾種。 1 簡易型通用機械手是目前國內(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行控制。 2 示教再現(xiàn)型通用機械手，先由人操縱機械手完成必要的動作，由磁帶或磁鼓加以記錄存貯，然后根據(jù)存貯的信息進行動作。故又稱之為重復(fù)型機械手。 3 智能機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，以電子計算機模擬人的“大腦”。具有以上“視覺”、“聽覺”、“觸覺”以及能思考的智能機械手 (機械人 )，目前正處在研究試制階段，個別已達到實用的階段。 4 操縱式機械手在人的操縱之下完成多種復(fù)雜動作，其內(nèi)容可根據(jù)需要隨時改變。操縱式機械手可以近距離直接操縱，也可以遠距離操縱。其特點是適合于人不黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 宜進入的環(huán)境中工作，如海底資源開發(fā)，宇宙空間探索，以及危險的工作地區(qū)。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 按控制型式分類 （ 1） 點位控制型機械手 點位控制型機械手的運動軌跡是空間二個點之間的聯(lián)接?？刂泣c數(shù)愈多，性能愈好。它 基本能滿足于各種要求，結(jié)構(gòu)簡單。絕大部分機械手是點位控制型。 （ 2） 連續(xù)軌跡控制型機械手 這種機械手的運動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)雜的動作。工作性能完善，但控制部分比較復(fù)雜。 基本型式 機械手型式較多，按手臂的坐標型式而言，主要有四種基本型式 — 直兔坐標式、圓柱坐標式，球坐標式和關(guān)節(jié)式?，F(xiàn)簡述如下 : 直角坐標式機械手 直角坐標式機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械手。它的手臂可作伸縮，左右和上下移動，按直角坐標形式 X， Y， Z 只個方向的直線進行運 動，其工作范圍可以是一個直線運動，二個直線運動或三個直線運動。 如在 X、 Y、 Z 三個直線運動方向上各具有 A、 B、 C 三個回轉(zhuǎn)運動，即構(gòu)成六個自由度 。 : (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，可達到士 毫米以下，載重發(fā)生變化時不會影響精度， (5)易于實行數(shù)控，可與開環(huán)或閉環(huán)數(shù)控機械配合使用。 缺點是這種機械手作業(yè)范圍較小。 圓柱坐標式機械手 圓柱坐標式機械手是應(yīng)用最多的一種型式，它適用于搬運和測量工件。具有直觀性好，結(jié)構(gòu)簡單，本體占用的空間較小，而動作范圍較大等優(yōu)點。 圓柱坐標式機械手由 X、 Z、 Ф 三個運動組成。它的工作范圍可分為 :一個旋轉(zhuǎn)運動，一個直線運動，加一個不在直線運動所在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動，二個直線運動加一個旋轉(zhuǎn)運動 。 圓柱坐標式機械手有五個基本動作 : (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 8 (2)手臂伸縮 。 (3)少手臂上下 。 (4)手臂回轉(zhuǎn)動作 。 (5)手爪夾緊動作 。 圓柱坐標式機械手的特征是在垂直 導(dǎo)柱上裝有滑動套筒，手臂裝在滑動套筒上，手臂可做上下直線運動（ Z）和在水平面內(nèi)做圓弧狀的左右擺動 (Ф )。 關(guān)節(jié)式機械手 關(guān)節(jié)式機械手是一種適用于靠近機體操作的傳動型式。它像人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可實現(xiàn)多個自由度，動作比較靈活，適于在狹窄空間工作。關(guān)節(jié)式機械手，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)式機械手有大 臂 和小臂的 擺動，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運動。 關(guān)節(jié)式機械手具有上肢結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)近似于人手操作的機能。為具有近似人手操作的機能，需要研制最合適的 結(jié)構(gòu)。 表 1— 2 為關(guān)節(jié)式機械手與人體上肢動作角度比較： 表 1— 2 關(guān)節(jié)式機械手與人體上肢動作角度比較 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)式機械手 0180? 080? 090? 0180? 090? — 0180? 關(guān)節(jié)式機械手的傳動機構(gòu)采用齒 輪、齒條式和擺動式 。傳動機構(gòu)采用哪一種型式，主要根據(jù)工件的輕重來決定。若按擺動式扭矩來設(shè)計，則油缸將加大，而裝載油缸的機架也將隨之加大。特別是靠近關(guān)節(jié)式前端關(guān)節(jié)部分的重量對肩部影響很大。傳動機構(gòu)在承受負荷的同時必須承受自重。因此，傳動效率很低。如需要大的轉(zhuǎn)動角，則宜采用擺動油缸。 以上 三 種基本型式的機械手各有特點，但在基本尺寸相同的情況下，如當手臂長度和機體高度相等時，應(yīng)比較哪一種機械手能達到的動作范圍為最大，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 9 第 2章 計算機輔助設(shè)計和 SolidWorks 軟件的發(fā)展 計算機輔助設(shè)計 的發(fā)展 近些年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機圖形處理能力日益增強，以計算機為主要工具的仿真技術(shù)也迅速發(fā)展起來，并很快應(yīng)用于工程領(lǐng)域。在計算機輔助下進行機械零件的設(shè)計、校核，并進行系統(tǒng)運動仿真己經(jīng)逐漸成為機械設(shè)計的發(fā)展方向。 在傳統(tǒng)的設(shè)計與制造過程中，首先是方案設(shè)計及論證，然后進行產(chǎn)品設(shè)計。在設(shè)計完成后，為了驗證設(shè)計，通常要制造樣機進行試驗，有時這些試驗甚至是破壞性的。當通過試驗發(fā)現(xiàn)缺陷時，又要回頭修改設(shè)計并再用樣機驗證。只有通過周而復(fù)始的設(shè)計 試驗 設(shè)計過程，產(chǎn)品才能達到要求的性能。這一過程是冗長的， 尤其對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計周期無法縮短，更不用談對市場的靈活反應(yīng)了。在大多數(shù)情況下，工程師往往為了保證產(chǎn)品按時投放市場而中斷這一過程，使產(chǎn)品在上市時便有先天不足的毛病。在市場競爭的背景下，基于實際樣機上的設(shè)計驗證過程嚴重地制約了產(chǎn)品的質(zhì)量的提高、成本的降低和對市場的占有。隨著經(jīng)濟貿(mào)易的全球化，要想在競爭日趨激烈的市場上取勝，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本以及對市場的靈活反應(yīng)都已成為競爭者們所追求的運營方式，誰早推出產(chǎn)品，誰就占有市場。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計與制造方式卻無法滿足這些要求。 計算機運動仿真作為 計算機仿真技術(shù)的一個重要分支，可以歸入虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR(VirtualReality)的范疇，它匯集了計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、實時計算技術(shù)、人機接口技術(shù)等多項關(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)域計算機應(yīng)用的重要方向。尤其在航天、國防及其它大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的研制開發(fā)過程中，計算機運動仿真己經(jīng)成為不可缺少的工具。借助于這項技術(shù)，工程師們可以在計算機上建立機械系統(tǒng)的虛擬模型，伴之以三維可視化處理，模擬其在現(xiàn)實環(huán)境下系統(tǒng)的運動和動力特性，并根據(jù)仿真的結(jié)果來精化和優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計。計算機運動仿真技術(shù)已經(jīng) 越來越成為人們代替或部分代替樣機制作、工藝試驗，以獲取所需數(shù)據(jù)結(jié)果并最終完成對產(chǎn)品的性能測試及驗證的有力技術(shù)手段。 軟 件的 特點及前景 SolidWorks 是基于 Windows 的 CAD/CAE/CAM/PDM 桌面集成系統(tǒng)，是由美國SolidWorks 公司總結(jié)和繼承了大型機械 CAD 軟件的基礎(chǔ)上，在 Windows 環(huán)境下實現(xiàn)的第一個機械三維 CAD 軟件，于 1995 年 11 月研制成功。 SolidWorks 是市場份額增長最快、技術(shù)發(fā)展最快、市場前景最好、性能價格比最優(yōu)的軟件。隨著SolidWorks 版本的不斷提高、性能的不 斷增強， 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 10 一般需求了。 Solidworsks 具有以下特點 : (l).SolidWorks 是當今世界基于 NT/Windows 平臺的三維機械 CAD 軟件系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，目前己在國內(nèi)外中小型企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 (2).易學(xué)、易用，操作過程直觀、簡單，功能強大。 (3).完全漢化，使用過程中無任何語言障礙。 (4).可向下兼容二維 AutoCAD，使得以前采用 Aut0CAD 進行的設(shè)計可以繼續(xù)使用和轉(zhuǎn)化。 COSMOSMotion 的應(yīng)用及特點 COSMOSMotion 是 模擬您的產(chǎn)品在 CAD 系統(tǒng)內(nèi)的功能的軟件。此過程稱作功能虛擬原型機仿真 。 COSMOSMotion 對機械運動進行模擬并輸出您通常應(yīng)實際收集的信息 。 COSMOSMotion 旨在幫助用戶減少對使用物理原型機仿真和測試來確保設(shè)計工作順利進行的需求。通過減少對硬件原型機的依賴，公司將減少開發(fā)產(chǎn)品所需的時間和節(jié)約資金。此外，通過采用功能虛擬原型機仿真，公司將能夠測試更多的產(chǎn)品配置。大多數(shù)公司發(fā)現(xiàn)， COSMOSMotion 通常在一個項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動之間 有很多 區(qū)別 ， COSMOSMotion 將物理情況（作用力、動量和重力）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)，可以通過修改參數(shù)或拖動模型的各部分，看到系統(tǒng)移動情況。使用裝配體模塊運動，可以擴展具有多個促動器（例如馬達）和彈簧的裝配體模型，以了解機械運動在現(xiàn)實世界的情況。干涉檢查和 AVI 影片可以幫助 用戶 找出問題并向他人表述這些問題。在裝配體模型中看到的運動和在 COSMOSMotion 中看到的運動之間有一個顯著差別。裝配體建模工具無法模擬在 COSMOSMotion 中提供的齒輪、凸輪、插銷、作用力等，或者無法生成在 XY 坐標圖中可以查看的工程數(shù)據(jù)。 SolidWorks 的運動仿真及動畫制作也可以通過其插件 Animator 軟件進行的。通過 Animator 可以將產(chǎn)品運動及旋轉(zhuǎn)制作成 AVI 格式的動畫 ,也可將動畫保存成 . 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)意味著在運動中捕獲像重力和摩擦力之類的影響 。 COSMOSMotion 允許您模擬設(shè)計的物理運動并通過基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)的動畫和坐標圖形象地表現(xiàn)出運動的情況。您可以使用COSMOSMotionAVI 捕獲物理運動并與他人交流這些物理運動。 SolidWorks Animator 是用于幫助您設(shè)計動畫的工具。這些動畫可以包含旋轉(zhuǎn)裝配體、裝配 /拆卸零件以及樞接裝配體。與 COSMOSMoti