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便攜式機(jī)器人精度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-閱讀頁

2025-07-28 20:32本頁面
  

【正文】 轉(zhuǎn)軸與軸承內(nèi)圈采用過渡配合,公差等級(jí) js6,下殼體中 φ 15mm 的孔與軸承外圈采用間隙配合,公差等級(jí) H7。軸承的定位和固定可采用的方式有軸肩、套筒、軸承端蓋和鎖緊螺母等等。由于空間較小,本方案采用了較為緊湊設(shè)計(jì)。下側(cè)軸承的外圈通過軸承端蓋壓緊,同樣下沉設(shè)計(jì),通過 4 個(gè) 12的十字沉頭螺釘與下殼體相 固定。壓板和軸承端蓋非標(biāo)準(zhǔn)件,應(yīng)單獨(dú)加工。 萬向轉(zhuǎn)軸中間開有 3mm 直徑的通孔,下端通過兩個(gè)頂絲(即緊定螺釘)與換輪座固定,萬向轉(zhuǎn)軸在豎直方向上應(yīng)該鎖緊,避免豎直方向上的竄動(dòng)。因?yàn)槁菽篙^大,為了防止螺母壓倒軸承外圈,在螺母和軸承內(nèi)圈之間安裝一個(gè)厚度 1mm 的墊片 ,這一墊片尺寸非標(biāo)需自己加工?;喼虚g開有寬 1mm,深 2mm 的窄槽,鋼絲繩從萬向轉(zhuǎn)軸中間的通孔伸出后穿過滑輪槽。因?yàn)?安裝 空間非常小,這里選擇特殊的微型軸承 ,即外圈帶法蘭的深溝球軸承,外圈 直接 靠法蘭定位,這樣 可以節(jié)省很大的空間,減小軸承裝置尺寸。 外圈帶法蘭深溝球軸承 主要參數(shù)如下: 型號(hào) BAL683zz 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 內(nèi)徑 3mm 外徑 6mm 厚度 2mm 法蘭外徑 法蘭厚度 基本額定負(fù)載 242 N 允許轉(zhuǎn)速 71000 rpm 末端適配器 的 設(shè)計(jì) U 型結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì) 圖 外 U 型件三維模型 圖 內(nèi) U 型件三維模型 如上圖所示為末端適配器的內(nèi)外兩個(gè) U 型結(jié)構(gòu)件 。內(nèi) U 型件寬 40mm,高 26mm,厚度 4mm,下端開有 Φ 6mm 小孔安裝外圈帶法蘭的微型軸承。通過鉸接內(nèi)外 U 型件之間可以靈活快速轉(zhuǎn)動(dòng)。此類薄壁外輪廓不規(guī)則的零件很適合采用線切割慢走絲的公藝加工,這種加工方式無切削外力, U 型件不會(huì)受力變形,可以得到孔之間較高的同軸度,同時(shí)工件也可以達(dá)到較高的表面質(zhì)量。內(nèi)外 U 型件中只要有一個(gè)零件孔內(nèi)安裝軸承即可,這里選擇外 U 型件。左側(cè)軸承外圈依靠法蘭定位, 內(nèi) 圈用 兩個(gè) M3 鎖緊螺母鎖緊 ,同樣,由于鎖緊螺母較大,為避免鎖緊螺母壓到軸承外圈,中間加一個(gè)非標(biāo)的墊片。 裝置外殼體的 設(shè)計(jì) 整個(gè)測量裝置外殼的的設(shè)計(jì)一共可以分為五個(gè)部分:上殼體、上殼體螺紋件、中間隔板、下殼體、卷簧殼。下面將分別對(duì)這五個(gè)部分的設(shè)計(jì)過程和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹: 上殼體的設(shè)計(jì) 該裝置的上殼體是一個(gè)典型的腔體類零件,其內(nèi)部空腔用來放置測量裝置的主要零配件(如鼓、轉(zhuǎn)軸、定滑輪等)。對(duì)角有兩個(gè) M8 的螺紋孔用于和中間板、下殼體固定。隔板上下均有直徑為 80mm 的凸緣,其目的是作為對(duì)心結(jié)構(gòu),使得其與上下殼體配合時(shí)更加精確,避免出現(xiàn)上、下殼體在使用螺釘裝配后錯(cuò)位的情況。下殼體的三維結(jié)構(gòu)示意圖如下: 圖 下殼體三維模型圖 卷簧殼殼體的設(shè)計(jì) 卷簧殼內(nèi)的空腔用來放置提供恒定張緊力的卷簧,側(cè)壁有一處 的螺紋孔,和螺釘配合后的結(jié)構(gòu)用來放置掛線鉤。其三維示意圖如下: 圖 卷簧殼三維模型圖 主要零部件的校核 拉繩伸長量的校核 拉繩變形量的校核: 由胡克定律得鋼絲 繩的變形量: AE lFl ???? (35) 式 32 中 E=200GPa 為鋼絲繩的彈性模量; l=3m為鋼絲繩長度; F=6N 為發(fā)條彈簧的恢復(fù)力 鋼絲繩的截面面積: 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 ? ? 262232 101 2 5 44 mmdA ?? ?????? ? (36) 經(jīng)計(jì)算得 Δl =7 103m 便攜式機(jī)器人精度測量系統(tǒng)分辨率為 ,系統(tǒng)伸長量Δl =7 103m< 所以拉繩伸長量滿足設(shè)計(jì)要求。其材質(zhì)為 45 鋼 銷軸最小截面面積 A: ? ? 2622321 101 5 4 4 mmdA ?? ?????? ? 最小截面剪切應(yīng)力 τ 1: MPPaPaAF 9 7 7 5 4 6 6611?????? ?? ? ? M Pa60?? ??? 所以銷軸強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。因?yàn)橥?U 形件的截面面積較小,所以只需校核外 U 型件。 4 三維裝配模型渲染圖片與仿真動(dòng)畫 Solidworks 軟件功能強(qiáng)大,組件繁多 ,而且易學(xué)易用。 SolidWorks 有著強(qiáng)大的渲染與仿真功能,能夠?yàn)楣こ處煶尸F(xiàn)更直觀的圖片與動(dòng)畫, 減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高 產(chǎn)品質(zhì)量 。 技術(shù)參數(shù) 產(chǎn)品型號(hào): KS303 供電電壓:直流 7V24V 輸入阻抗: 10K 脈沖頻率:≤ 500K 脈沖電平:低電平: 50V~ 高電平: ~50V 安裝方式: 9 針接口 環(huán)境溫度: 10℃ ~50℃ 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接線圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路接線圖如下 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路接線圖 數(shù)據(jù)采集 接口軟件的開發(fā) 本設(shè)計(jì)中采用 LABVIEW 語言編寫數(shù)據(jù)采集接口軟件,以實(shí)現(xiàn)編碼器輸出數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取與記錄。 LabVIEW 由美國國家儀器公司研制開發(fā) ,類似于 C 和 BASIC 開發(fā)環(huán)境,但是 LabVIEW 與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是 :其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼,而 LabVIEW 使用的是圖形化編輯語言。在 進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測試并 儀器系統(tǒng)時(shí), 使用LabVIEW 可以大大提高工作效率。根據(jù) 便攜式機(jī)器人精度測量系統(tǒng)的功能和特性,確定了其較為優(yōu)化 的設(shè)計(jì)方案, 也詳細(xì)說明了其主要結(jié)構(gòu)的造型 和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)件的選型。 本次設(shè)計(jì) ,主要實(shí)現(xiàn)了如下的工作: 1. 查閱相關(guān)資料, 分析便攜式機(jī)器人精度測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理,確定了其較為合適的總體設(shè)計(jì)方案。 3. 借助 Solidworks 軟件 , 制作 了 便攜式機(jī)器人精度測量系統(tǒng)的 工作原理仿真動(dòng)畫,驗(yàn)證 了其 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。 5. 開發(fā)了數(shù)據(jù)采集接口軟件,實(shí)現(xiàn)了編碼器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取與記錄。 目前國內(nèi)外對(duì)機(jī)器人精度測量系統(tǒng)的研究較少,這一系統(tǒng)還有很大的改進(jìn)空間,希望在將來的研究生階段能夠有機(jī)會(huì)進(jìn)行更加深入的研究。:223228 3 Newman W S,Birkliimer G E, Horning R J. Calibration a Motoman P8 Robot Based on Laser Tracking[ A] Proceedings of 20xxIEEE International Conference on Robotics and Automation, 20xx :35973602. 4 Dynalog System and Displacement Measurement device [P] .United States. ,20xx 5 汪滿新,王攀峰,宋軼民,趙學(xué)滿,黃田 .4 自由度混聯(lián)機(jī)器人靜剛度分析,機(jī)械工程學(xué)報(bào), 47(15), 916, 20xx 6 Hanqi Zhuangt,Zvi S Roth, Kuanchih Wang. Robot Calibration by Mobile Camera Systems[ J]. Journal of Robotic Systems, 1994,11(3) : 155167. 7 潘伯釗,宋軼民,王攀峰 ,董罡,孫濤 .基于激光跟蹤儀的混聯(lián)機(jī)器人快速零點(diǎn)標(biāo)定方法,機(jī)械工程學(xué)報(bào), 50(1), 3137, 20xx 8 王攀峰 ,梅江平,黃田 .高速并聯(lián)機(jī)械手抓放操作時(shí)間最優(yōu)軌跡規(guī)劃,天津大學(xué)學(xué)報(bào), 20xx,40(10):11391145 9 李潔 .方興未艾的中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè) , 自動(dòng)化信息 , 20xx, 9: 7475 10 于金霞 .移動(dòng)機(jī)器人自定位技術(shù) .電子工業(yè)出版社 , 20xx, 01 11 陳懇 .機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 .清華大學(xué)出版社 , 20xx, 09 12 張建偉 ,張立偉 .開源機(jī)器人操作系統(tǒng) .科學(xué)出版社 , 20xx,07 13 蔣剛 .工業(yè)機(jī)器人 .西南交通大學(xué)出版社 , 20xx, 01 14 秦志強(qiáng) ,侯肖霞 .基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程 .電子工業(yè)出版社 , 20xx, 03 15 南小海 .工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定算法與實(shí)驗(yàn)研究 [D].武漢 :華中科技大學(xué) ,20xx. 16 劉進(jìn)長,辛健成 .機(jī)器人世界,河南科學(xué)技術(shù)出版社, 20xx 17 邱宣懷,蔡春源,等 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社: 20xx. 18 Wang, Y., Huang T, Gosselin, ., Interpolation error prediction of a 3DOF parallel kinematic machine, ASME Journal of Mechanical Design, 126(5): 932937, 20xx 19 郭洪紅 ,賀繼林 ,田宏宇 ,席巍 .工業(yè)機(jī)器人 .西安電子科技大學(xué)出版社 ,20xx 20 檀潤華 .TRIZ 及應(yīng)用 [M].北京:高等教育出版社, 20xx. 21 Huang, T., Wang, ., Mei, ., Zhao, X. M., Chetwynd, ., Time minimum trajectory planning of a 2DOF translational parallel robot for pickandplace operations, CIRP Annals, 56(1): 365368, 20xx 22 鄒湘軍 .機(jī)械產(chǎn)品的三維動(dòng)態(tài)圖形模擬研究 .計(jì)算機(jī)仿真第 18 卷第四期 ,20xx 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 36 23 蔡自興.機(jī)器人學(xué) [M]. 北京:清華大學(xué)出版社, 20xx: 13. 24 金茂箐,曲忠萍,張桂華.國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展態(tài)勢分析 [J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 ,20xx, 02:2036 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 37 致 謝 時(shí)光荏苒,不知不覺間我的大學(xué)生活即將結(jié)束,在這四年里我收獲了很多,不僅有書本上的知識(shí),更有做人的道理。另外,還要感謝河北工業(yè)大學(xué)的全體老師,是你們的諄諄教誨將我培養(yǎng)成才。 在 我為期半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際,我首先衷 心地感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 —— 張建輝老師。在畢設(shè)陷入困難方案難以確定時(shí),張老師多次鼓勵(lì)我不要 氣餒 ,只要 堅(jiān)持總會(huì)獲得回報(bào)。此外我還要感謝我未來的研究生導(dǎo)師 — 天津大學(xué)的王攀峰老師。 在 工大的四年大學(xué)生活即將結(jié)束,回顧這段時(shí)光,我感覺很快樂、很充實(shí)。這里留下了我學(xué)習(xí)和奮斗的腳步,也為我未來的人生奠定了堅(jiān)
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