碼垛機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）</p><p>　　論文題目：碼垛機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　系 部： 機(jī)械工程系 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2014年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　以碼垛機(jī)器人本體為研究對(duì)象，通過(guò)分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能參數(shù)，明確

3、了設(shè)計(jì)的基本指標(biāo)，為碼垛機(jī)器人產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供指標(biāo)。并依此為依據(jù)針對(duì)物流自動(dòng)化行業(yè)中對(duì)箱包高速碼垛的需求，并依據(jù)搬運(yùn)機(jī)器人的性能要求，設(shè)計(jì)了一種四自由度的碼垛機(jī)器人。應(yīng)用CERO2.0進(jìn)行三維建模，并通過(guò)CERO2.0的機(jī)械設(shè)計(jì)分析模塊，對(duì)其構(gòu)建的三維模型的運(yùn)動(dòng)仿真。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)機(jī)器人完全滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：碼垛機(jī)器人 機(jī)械設(shè)計(jì) CERO2.0運(yùn)動(dòng)分析</p>&l

4、t;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper,the structure characteristics and performance indicators of palletizing robot body are an alyzed．It provides a reference for product developmen

5、t．In accordance with the requirement of robot palletizer in logistics automation technology，a universal robot palletizer was designed based on the functional requirement. Application CERO2.0 for 3 d modeling, and through

6、 the analysis of the mechanical design CERO2.0 module, the building of 3 d motion simulation of the model。the experimen</p><p>　　Key Words： palletizing robot；machine design；cero2.0 motion analysis</p>

7、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　第1章 碼垛機(jī)器人現(xiàn)狀研究2</p><p><b>　　1.1 引言2</b></p><p>　　1.2 結(jié)構(gòu)分析2</p><

8、p>　　1.3本體性能研究3</p><p>　　第2章 碼垛機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣控制6</p><p><b>　　2.1機(jī)械設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　2.2電氣控制系統(tǒng)12</p><p>　　第3章　碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析15</p><p>　　3.1 CERO2.

9、0動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)仿真簡(jiǎn)介15</p><p>　　3.2 CERO2.0機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真19</p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　隨著21世紀(jì)工業(yè)及經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展以及對(duì)產(chǎn)品精度的要求不斷提高，機(jī)器人加工逐漸成為一種被普遍應(yīng)

10、用的加工方法，而碼垛是物流自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域一門(mén)新興技術(shù)，碼垛按照一定模式，一件件堆成碼垛，以便使單元化的碼垛實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)、存儲(chǔ)、裝卸運(yùn)輸?shù)任锪骰顒?dòng)，隨著工業(yè)化大生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，促使碼垛自動(dòng)化，以加快物流的速度，保護(hù)工人的安全和健康，同時(shí)也能獲得整齊一致的物垛，減少物料的破損和浪費(fèi)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和自動(dòng)化水平的提高，碼垛機(jī)器人柔性、處理能力及可靠性正在不斷地升級(jí)，應(yīng)用場(chǎng)合也逐漸在擴(kuò)大，因此開(kāi)發(fā)高性能、低成本、人性化的碼垛機(jī)器人將有廣闊

11、的市場(chǎng)前景 。</p><p>　　碼垛機(jī)器人是當(dāng)今機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品，在現(xiàn)代企業(yè)物流管理中占有重要地位，它對(duì)于企業(yè)提高生產(chǎn)效率、增進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益、保證產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動(dòng)環(huán)境、優(yōu)化作業(yè)布局有著突出的貢獻(xiàn)，其應(yīng)用的數(shù)量和質(zhì)量標(biāo)志著企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的先進(jìn)水平。所謂碼垛就是按照集成單元化的思想，將一件件的物料按照一定的模式堆碼成垛，以便使單元化的物料實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、存儲(chǔ)、裝卸、運(yùn)輸?shù)任锪骰顒?dòng)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)器人技術(shù)獲得了

12、前所未有的發(fā)展，碼垛機(jī)器人的吞吐量、柔性、處理速度以及抓取載荷在不斷的升級(jí)，適應(yīng)場(chǎng)合也在不斷的擴(kuò)大口。碼垛機(jī)器人以其柔性工作能力和占地面積小，并能夠同時(shí)處理多種物料和垛型，越來(lái)越受到企業(yè)的青睞并廣泛應(yīng)用于碼垛作業(yè)中。</p><p>　　第1章 碼垛機(jī)器人現(xiàn)狀研究</p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　碼垛機(jī)器人

13、是實(shí)現(xiàn)包裝和物流自動(dòng)化的關(guān)鍵裝備，針對(duì)生產(chǎn)線中各式產(chǎn)品的碼垛要求，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、高速、準(zhǔn)確、連續(xù)的碼垛作業(yè)，并能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，</p><p>　　提高生產(chǎn)效率。因此，碼垛機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于飲料、食品、藥品、石化等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　目前，ABB、FANUC、KUKA等主流機(jī)器人廠家均擁有系列化的碼垛機(jī)器人產(chǎn)品，并壟斷了國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)；而在國(guó)內(nèi)，碼垛機(jī)器人的研究才

14、剛剛起步，國(guó)產(chǎn)的、成熟的、產(chǎn)業(yè)化的碼垛機(jī)器人產(chǎn)品還未出現(xiàn)。本文參考國(guó)內(nèi)外知名品牌機(jī)器人，通過(guò)分析已有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究各品牌機(jī)器人的本體性能參數(shù)，大致明確了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本指標(biāo)，為碼垛機(jī)器人開(kāi)發(fā)提供參考。</p><p><b>　　1.2 結(jié)構(gòu)分析</b></p><p>　　與通用型機(jī)器人不同，碼垛機(jī)器人有獨(dú)特的作業(yè)特點(diǎn)：搬運(yùn)物料實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)的平移和水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，

15、無(wú)需進(jìn)行物料的翻轉(zhuǎn)，因而采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。下面以KUKA的ICR180—2PA為例，對(duì)碼垛機(jī)器人一般所采用的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析。KR180—2PA最大負(fù)載總質(zhì)量為180 kg，采用4軸鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，由6部分組成：基座、腰轉(zhuǎn)部件、大臂、小臂、腕部和工具法蘭，由JT1、JT2、JT3和JT4共4個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)形式如圖l所示。其中，JTl驅(qū)動(dòng)腰部轉(zhuǎn)件實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，JT2和JT3分別驅(qū)動(dòng)大臂和小臂的擺動(dòng)，JT4驅(qū)動(dòng)工具法蘭旋轉(zhuǎn)。各關(guān)節(jié)由交叉滾子

16、軸承承載，利用交流伺服電機(jī)+精密RV減速器驅(qū)動(dòng)。根據(jù)物料形狀特點(diǎn)，可以在工具法蘭配置不同的抓手。機(jī)器人末端工具法蘭的位置，通過(guò)控制JT1、JT2和JT3關(guān)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)；末端工具法蘭的姿態(tài)，則通過(guò)控制JT1和JT4關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)保證；在腕部姿態(tài)的控制上，采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。通過(guò)兩組平行四連桿傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了JT4軸線與JT1軸線始終保持平行，使腕部始終保持垂直于地面的姿態(tài)。</p><p><b>　　1.3本體性能

17、研究</b></p><p>　　碼垛機(jī)器人主要用于搬運(yùn)重載物體實(shí)現(xiàn)大空間轉(zhuǎn)移，且高速度、高精度運(yùn)行，其本體的主要性能參數(shù)包括負(fù)載能力、工作空間、運(yùn)動(dòng)性能、重復(fù)定位精度等。這些性能參數(shù)選擇的合理與否，將直接關(guān)系碼垛機(jī)器人本體開(kāi)發(fā)的成敗。以下通過(guò)分析比較已有碼垛機(jī)器人產(chǎn)品的性能參數(shù)，基本明確了碼垛機(jī)器人本體開(kāi)發(fā)中的各項(xiàng)性能指標(biāo)。</p><p>　　1.3.1 負(fù)載能力</

18、p><p>　　負(fù)載總質(zhì)量表明了機(jī)器人搬運(yùn)重物的能力，它取決于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸和驅(qū)動(dòng)容量，還與機(jī)器人的運(yùn)行速度有關(guān)。按照負(fù)載總質(zhì)量能力劃分，各機(jī)器人廠家均形成了完整的碼垛機(jī)器人規(guī)格系列，表l列出了ABB、FANUC、KUKA、YASKAWA、KAWASAKI這5大品牌的四軸碼垛機(jī)器人負(fù)載系列</p><p>　　表1 各品牌碼垛機(jī)器人的負(fù)載總質(zhì)量系列規(guī)格表（單位:kg）</p>

19、<p>　　在包裝行業(yè)，對(duì)于碼垛機(jī)器人的需求主要集中在100～300 kg負(fù)載總質(zhì)量范圍內(nèi)。而在這一區(qū)間里，各品牌一般擁有大小兩種規(guī)格的機(jī)型，且采用統(tǒng)一的外形尺寸與機(jī)械結(jié)構(gòu)，只需替換伺服電機(jī)與減速器，即可實(shí)現(xiàn)型號(hào)間互換。如ABB的IRB660—180和IRB 660—250、KUKA的KR 100—2 PA和KR180—2PA、FUANC的M一410iB／160M一410iB／30OKAWASAKI的ZD130S和ZD250S

20、等。</p><p><b>　　1.3.2工作空間</b></p><p>　　工作空間指機(jī)器人末端可在空間到達(dá)的最大范圍。圖2是ABB的IRB660—180、KUKA的KR 180—2PA和KAWASAKI的ZD130S工作空間的疊加圖?？梢钥闯?，各款機(jī)器人的工作空間基本重合，大致反映了市場(chǎng)的實(shí)際需求(托盤(pán)尺寸、垛堆高度等)。</p><p&g

21、t;　　表2將各品牌碼垛機(jī)器人對(duì)應(yīng)型號(hào)的性能指標(biāo)進(jìn)行了橫向比較，從中可以發(fā)現(xiàn)碼垛機(jī)器人性能指標(biāo)的共性 ；表3則以KUKA為例，將碼垛機(jī)型KR180—2PA與其對(duì)應(yīng)的通用機(jī)型KBl80—2進(jìn)行了縱向比較 ，凸顯了碼垛機(jī)器人不同于通用型機(jī)器人</p><p>　　的性能特點(diǎn)。表2中，數(shù)款機(jī)器人的最遠(yuǎn)到達(dá)距離，都約為3 200 mm，而最大搬運(yùn)高度約為3 000 mm。</p><p><

22、b>　　1.3.3運(yùn)動(dòng)性能</b></p><p>　　為了適應(yīng)前端包裝工段的生產(chǎn)速度，碼垛作業(yè)往往對(duì)節(jié)拍要求高。目前，世界上碼垛速度最快的機(jī)器人，可達(dá)2 000回／h以上。當(dāng)然，最直接的運(yùn)行性能參數(shù)，還是各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)速度。表2列出了幾款機(jī)器人各個(gè)軸的最大運(yùn)動(dòng)速度，可作為本體設(shè)計(jì)的參考指標(biāo)；表3中，各個(gè)軸逐一對(duì)比，KUKA的碼垛機(jī)型KR180—2PA比通用機(jī)型KR180—2的運(yùn)動(dòng)速度都要快，顯示

23、了碼垛機(jī)器人本體設(shè)計(jì)里運(yùn)動(dòng)性能的重要性。</p><p>　　1.3.4 重復(fù)定位精度</p><p>　　重復(fù)定位精度，指機(jī)器人在相同的運(yùn)動(dòng)指令下，連續(xù)重復(fù)運(yùn)動(dòng)若干次，其位置之間的誤差度量，是機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)之一。碼垛機(jī)器人主要用于實(shí)現(xiàn)大尺寸物料的點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)，對(duì)精度要求并不高。從表2可看出，其重復(fù)定位精度能控制在±0．5 mm以內(nèi)即可；在表3里，碼垛機(jī)型KR180—2PA比通

24、用機(jī)型KR180—2的重復(fù)定位精度明顯低了一個(gè)檔次。</p><p>　　基于對(duì)碼垛機(jī)器現(xiàn)狀的研究選取ABB碼垛機(jī)器人進(jìn)行三維建模設(shè)計(jì)和分析。</p><p>　　第2章 碼垛機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣控制</p><p><b>　　2.1機(jī)械設(shè)計(jì)</b></p><p>　　此碼垛機(jī)器人由底座、轉(zhuǎn)盤(pán)、驅(qū)動(dòng)平行四邊形、兩組

25、從動(dòng)平行四邊形、以及抓手組成。如圖3機(jī)器人：</p><p><b>　　圖3機(jī)器人</b></p><p><b>　　主要技術(shù)參數(shù)如表4</b></p><p><b>　　2.1.1結(jié)構(gòu)組成</b></p><p>　　底座為了到達(dá)很好的穩(wěn)定性由鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，主要起到支

26、撐機(jī)械臂的作用。如圖4-1底座：</p><p><b>　　圖4-1底座</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤(pán)為機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)核心，有兩組伺服電機(jī)通過(guò)減速機(jī)齒輪驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)四邊形，一組伺服電機(jī)通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)。如圖4-2轉(zhuǎn)盤(pán)：</p><p><b>　　圖4-2轉(zhuǎn)盤(pán)</b></p><p>　

27、　驅(qū)動(dòng)平行四邊形下端短臂400為驅(qū)動(dòng)臂，其余均為從動(dòng)臂，且上端長(zhǎng)臂1425其中400為驅(qū)動(dòng)四邊形的短臂，1025部分為從動(dòng)平行四邊形的驅(qū)動(dòng)臂。如圖5驅(qū)動(dòng)四邊形機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖6驅(qū)動(dòng)四邊形。</p><p>　　圖5驅(qū)動(dòng)四邊形機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 </p><p><b>　　圖6驅(qū)動(dòng)平行四邊形</b></p><p>　　兩組從動(dòng)平行四邊形,一組由驅(qū)動(dòng)四邊形的

28、短臂1425作為驅(qū)動(dòng)臂，如圖7從動(dòng)四邊形機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖A，圖8從動(dòng)四邊形A;</p><p>　　圖7從動(dòng)四邊形機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖A </p><p><b>　　圖8從動(dòng)四邊形A </b></p><p>　　另一組從動(dòng)四邊B是由驅(qū)動(dòng)四邊形的長(zhǎng)臂作為驅(qū)動(dòng)臂，如圖9從動(dòng)四邊形機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖B,圖10從動(dòng)四邊形B;</p><p>　　圖9從動(dòng)

29、四邊形機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖B </p><p>　　圖10從動(dòng)四邊形B </p><p>　　抓手由一個(gè)伺服減速電機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)抓手旋轉(zhuǎn)，抓手通過(guò)一組伸縮氣缸實(shí)現(xiàn)夾緊，從而實(shí)現(xiàn)抓取物體的目的。如圖11抓手:</p><p><b>　　圖11抓手</b></p><p><b>　　2.2電氣控制系統(tǒng)</b>&

30、lt;/p><p>　　2.2.1 硬件控制系統(tǒng)</p><p>　　硬件控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖11所示。由圖11可看出，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了模塊化的形式，且總體結(jié)構(gòu)采用了分布式控制結(jié)構(gòu) 。上位機(jī)采用普通工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，主要處理系統(tǒng)的監(jiān)控和作業(yè)管理，如示教盒控制、顯示服務(wù)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、I／O控制等，根據(jù)使用者的命令和動(dòng)作程序語(yǔ)句的要求進(jìn)行軌跡規(guī)劃、插補(bǔ)運(yùn)算及坐標(biāo)變換，計(jì)算出各軸電機(jī)的位置，然后向下一級(jí)各關(guān)節(jié)

31、位置伺服系統(tǒng)傳送一次與設(shè)定點(diǎn)相應(yīng)的位置更新值，實(shí)現(xiàn)對(duì)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)和控制作用。下位機(jī)采用DSP控制器和PLC，DSP控制器即為所采用的PMAC104運(yùn)動(dòng)控制卡，主要是執(zhí)行實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃、插補(bǔ)計(jì)算、伺服控制等，不斷地讀取各軸編碼器的脈沖量，計(jì)算機(jī)器人的現(xiàn)行位置。</p><p><b>　　圖11硬件控制系統(tǒng)</b></p><p>　　2.2.2 軟件控制

32、系統(tǒng)</p><p>　　開(kāi)放式通用機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，做到可移植，易修改、重構(gòu)及擴(kuò)充，并能提供用戶接口和程序接口，所以筆者采用面向?qū)ο蟮哪K化的工程設(shè)計(jì)方法，如圖12所示。與硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，控制系統(tǒng)軟件也分為上、下兩層，各個(gè)模塊都具有自己獨(dú)立的功能，相互問(wèn)調(diào)用關(guān)系簡(jiǎn)單，為了適應(yīng)時(shí)刻變化的對(duì)象，必須使伺服系統(tǒng)的動(dòng)作具有某種柔性，這種柔性是通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故稱為軟伺服.<

33、/p><p>　　圖12軟件控制結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如圖13所示，通過(guò)在串口和示教盒之間進(jìn)行通訊，將接收到的控制指令按照軟件設(shè)計(jì)的要求判斷控制指令的類型，調(diào)用相應(yīng)的控制指令子程序以實(shí)現(xiàn)對(duì)各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)的修改、運(yùn)動(dòng)方式的控制和示教點(diǎn)位置信息的存儲(chǔ)。</p><p>　　此外，在保存當(dāng)前的示教點(diǎn)特征值時(shí)，用一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)記錄數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)體定義如下：</p>

34、<p>　　struct point—type</p><p>　　{int sum；第幾個(gè)示教點(diǎn)</p><p>　　long int haunch rotation．sum；／示教點(diǎn)腰部旋轉(zhuǎn)角度；</p><p>　　long int wrist rotation-SUm；／示教點(diǎn)腕部旋轉(zhuǎn)軸角度；</p><p>　　long

35、int level length sum；／示教點(diǎn)水平伸長(zhǎng)量；</p><p>　　long int upright length sum：／示教點(diǎn)垂直伸長(zhǎng)量；}pointer[200]；</p><p>　　當(dāng)記錄完一個(gè)示教點(diǎn)后num加1，為記錄下一個(gè)</p><p><b>　　示教點(diǎn)作準(zhǔn)備。</b></p><p>

36、;<b>　　圖13示教盒流程圖</b></p><p>　　第3章　碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，有利于檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的干涉情況，運(yùn)動(dòng)特性等。</p><p>　　3.1 CERO2.0動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)仿真簡(jiǎn)介</p><p>　　在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，建立模型后設(shè)計(jì)者往往需要通過(guò)虛擬的手段，在電腦

37、上模擬所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，來(lái)達(dá)到在虛擬的環(huán)境中模擬現(xiàn)實(shí)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的目的。對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率降低成本有很大的作用。Creo Parametric 2.0中“機(jī)構(gòu)”模塊是專門(mén)用來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和動(dòng)態(tài)分析的模塊。</p><p>　　design（機(jī)械設(shè)計(jì)） 和Mechanism dynamics（機(jī)械動(dòng)態(tài)）兩個(gè)方面的分功能。在裝配環(huán)境下定義機(jī)構(gòu)的連接方式后，單擊菜單欄菜單“應(yīng)用程序”→“機(jī)構(gòu)”，如圖14所示。系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊環(huán)境

38、，呈現(xiàn)圖15所示的機(jī)構(gòu)模塊主界面：菜單欄增加如圖所示的“機(jī)構(gòu)”下拉菜單，模型樹(shù)增加了如圖所示“機(jī)構(gòu)”一項(xiàng)內(nèi)容，窗口上邊出現(xiàn)如圖16所示的工具欄圖標(biāo)。下拉菜單的每一個(gè)選項(xiàng)與工具欄每一個(gè)圖標(biāo)相對(duì)應(yīng)。用戶既可以通過(guò)菜單選擇進(jìn)行相關(guān)操作。也可以直接點(diǎn)擊快捷工具欄圖標(biāo)進(jìn)行操作。</p><p>　　圖14 由裝配環(huán)境進(jìn)入機(jī)構(gòu)環(huán)境圖</p><p>　　圖15機(jī)構(gòu)模塊下的主界面圖</p>

39、<p><b>　　圖16 機(jī)構(gòu)菜單</b></p><p><b>　　圖17 模型樹(shù)菜單</b></p><p>　　如圖 17所示的“機(jī)構(gòu)樹(shù)”工具欄圖標(biāo)和圖16中下拉菜單各選項(xiàng)功能解釋如下：</p><p>　　連接軸設(shè)置：打開(kāi)“連接軸設(shè)置”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義零參照、再生值以及連接軸的限制設(shè)置。&

40、lt;/p><p>　　凸輪：打開(kāi)“凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)連接”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可創(chuàng)建新的凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可編輯或刪除現(xiàn)有的凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　3D 接觸：打開(kāi)“3D接觸從動(dòng)機(jī)構(gòu)連接”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可創(chuàng)建新的3D接觸從動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可編輯或刪除現(xiàn)有的3D接觸從動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　齒輪：打開(kāi)“齒輪副”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可創(chuàng)建新的齒輪副，也可編輯、移

41、除、復(fù)制現(xiàn)有的齒輪副。</p><p>　　伺服電動(dòng)機(jī)：打開(kāi)“伺服電動(dòng)機(jī)”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義伺服電動(dòng)機(jī)，也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的伺服電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　執(zhí)行電動(dòng)機(jī)：打開(kāi)“執(zhí)行電動(dòng)機(jī)”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　彈簧：打開(kāi)“彈簧” 對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義彈簧，也可編輯、移除

42、或復(fù)制現(xiàn)有的彈簧。</p><p>　　阻尼器： 打開(kāi)“阻尼器”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義阻尼器，也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的阻尼器。</p><p>　　力/扭矩： 打開(kāi)“力/扭矩”(對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義力或扭矩。也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的力/扭矩負(fù)荷。</p><p>　　重力：打開(kāi)“重力” 對(duì)話框，可在其中定義重力。</p><p>

43、;　　初始條件：打開(kāi)“初始條件”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可指定初始位置快照，并可為點(diǎn)、連接軸、主體或槽定義速度初始條件。</p><p>　　質(zhì)量屬性：打開(kāi)“質(zhì)量屬性”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可指定零件的質(zhì)量屬性，也可指定組件的密度。</p><p>　　拖動(dòng)：打開(kāi)“拖動(dòng)”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可將機(jī)構(gòu)拖動(dòng)至所需的配置并拍取快照。</p><p>　　連接：打開(kāi)“連接組件”對(duì)

44、話框，使用此對(duì)話框可根據(jù)需要鎖定或解鎖任意主體或連接，并運(yùn)行組件分析。</p><p>　　分析：打開(kāi)“分析”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可添加、編輯、移除、復(fù)制或運(yùn)行分析。</p><p>　　回放：打開(kāi)“回放” 對(duì)話框，使用此對(duì)話框可回放分析運(yùn)行的結(jié)果。也可將結(jié)果保存到一個(gè)文件中、恢復(fù)先前保存的結(jié)果或輸出結(jié)果。</p><p>　　測(cè)量：打開(kāi)“測(cè)量結(jié)果”對(duì)話框，使用此對(duì)

45、話框可創(chuàng)建測(cè)量，并可選取要顯示的測(cè)量和結(jié)果集。也可以對(duì)結(jié)果出圖或?qū)⑵浔４娴揭粋€(gè)表中。</p><p>　　軌跡曲線：打開(kāi)“軌跡曲線”對(duì)話框，使用此對(duì)話框生成軌跡曲線或凸輪合成曲線</p><p>　　除了這些主要的菜單和工具外。還有幾個(gè)零散的菜單需要注意。</p><p>　　3.2 CERO2.0機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　3.2.

46、1機(jī)械設(shè)計(jì)模塊的分析流程</p><p>　　要進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)，必須遵循一定的步奏。Creo Parametric “機(jī)械設(shè)計(jì)”模塊包括“機(jī)械設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)”（運(yùn)動(dòng)仿真）和“機(jī)械設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)”（動(dòng)態(tài)分析）兩部分，使用“機(jī)械設(shè)計(jì)”分析功能，可在不考慮作用于系統(tǒng)上的力的情況下分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，并測(cè)量主體位置、速度和加速度。和前者不同的是“機(jī)械動(dòng)態(tài)”分析包括多個(gè)建模圖元，其中包括彈簧、阻尼器、力/力矩負(fù)荷以及重力?？筛鶕?jù)電動(dòng)機(jī)

47、所施加的力及其位置、速度或加速度來(lái)定義電動(dòng)機(jī)。除重復(fù)組件和運(yùn)動(dòng)分析外，還可運(yùn)行動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和力平衡分析。也可創(chuàng)建測(cè)量，以監(jiān)測(cè)連接上的力以及點(diǎn)、頂點(diǎn)或連接軸的速度或加速度?？纱_定在分析期間是否出現(xiàn)碰撞，并可使用脈沖測(cè)量定量由于碰撞而引起的動(dòng)量變化。由于動(dòng)態(tài)分析必須計(jì)算作用于機(jī)構(gòu)的力，所以它需要用到主體質(zhì)量屬性。兩者進(jìn)行分析時(shí)流程基本上一致：</p><p><b>　　表5 分析流程表</b>&

48、lt;/p><p>　　3.2.2機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的思路</p><p><b>　　仿真模型建立</b></p><p>　　底座主要是焊接件且主要起支撐作用,可簡(jiǎn)化為主體,內(nèi)部連接形式均為焊接.</p><p>　　轉(zhuǎn)盤(pán)與底座的連接形式通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,此部分連接可簡(jiǎn)化為齒輪連接,轉(zhuǎn)盤(pán)與驅(qū)動(dòng)四邊形和從動(dòng)四邊形的桿連接形式

49、均定義為銷軸連接.</p><p>　　驅(qū)動(dòng)/從動(dòng)四邊形的連接形式均為銷軸連接;</p><p>　　抓手與從動(dòng)四邊形的連接為銷軸連接,抓手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,故抓手與四爪的連接簡(jiǎn)化為齒輪連接,四爪的收縮夾緊可簡(jiǎn)化為圓軸連接.</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)分析如圖

50、18-1,18-2,18-3</p><p><b>　　圖18-1轉(zhuǎn)盤(pán)</b></p><p><b>　　圖18-2轉(zhuǎn)盤(pán)</b></p><p><b>　　圖18-3轉(zhuǎn)盤(pán)</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)分析如19-1,19-2,19-3</p>&

51、lt;p><b>　　圖19-1驅(qū)動(dòng)臂</b></p><p><b>　　圖19-2驅(qū)動(dòng)臂</b></p><p><b>　　圖19-3驅(qū)動(dòng)臂</b></p><p>　　抓手的運(yùn)動(dòng)分析如圖20-1,20-2,20-3</p><p><b>　　圖20-1

52、抓手</b></p><p><b>　　圖20-2抓手</b></p><p><b>　　圖20-3抓手</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤(pán)/驅(qū)動(dòng)臂和抓手合成運(yùn)動(dòng)分析如圖21-1,21-2,21-3,21-4</p><p><b>　　圖21-1合成</b>&l

53、t;/p><p><b>　　圖21-2合成</b></p><p><b>　　圖21-3合成</b></p><p><b>　　圖21-4合成</b></p><p><b>　　圖21-5合成</b></p><p>　　綜上分

54、析,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理可行的.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的完成是在我們的導(dǎo)師××老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過(guò)程中，花費(fèi)了xx老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，

55、開(kāi)拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！ 還要感謝和我同一設(shè)計(jì)小組的幾位同學(xué)，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問(wèn)題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒(méi)有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 徐忠．離心式壓縮機(jī)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

56、1988．</p><p>　　[2] 侯曼西．工業(yè)汽輪機(jī)[M]．重慶：重慶大學(xué)出版社，1995．</p><p>　　[3] Compressor Controls Corporation．Series 3 Plus Anti—Surge Controller for Axial and Centrifugal Compressors[M]．Com—pressor Controls Co

57、rporation，2001．</p><p>　　[4] 黃鐘岳，王曉放．透平式壓縮機(jī)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004．</p><p>　　[5] MCLEISTER L．Compressor Anti—Surge Technology[M]．Woodward，1997．</p><p>　　[6] BENTLY Nevada Corporation．35

58、00 RACK Operation and ma—intenance Manual[M]．BENTLY Nevada Corporation，1999．</p><p>　　[7] SIEMENS．Simatic動(dòng)化系統(tǒng)S7-400容錯(cuò)系統(tǒng)使用手冊(cè)『M]．SIEMENS，2002</p><p>　　[8]李曉剛，劉晉浩．碼垛機(jī)器人的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀、問(wèn)題及對(duì)策【J]．</p>