割草机械臂与末端执行器设计与系统仿真机械制造专业.docx

割草机械臂与末端执行器设计与系统仿真 摘要：在当今社会随着社会的发展与科技的不断进步，机械臂作为一种高效率、多功能的基础机构，受到了冶金、生产制造、及各种艰苦工作环境工作的垂青，同时，对机械手臂的性能也提出了更高的要求以适应各种复杂的工作环境[1]。结合当代对机械臂的要求，本文进行了以下设计： 图0.1 用于货物搬运的车载液压机械臂 图0.2 用于土木建筑的车载液压机械臂 （1）查阅现有各种类型机器臂的机能优势及弊端，综合斟酌各种类型机器臂所能顺应的工作环境，确定了一种三连杆液压驱动型机器臂及割草机计划的总体方案.利用SolidWorks对零件进行建模，并利用其实干涉的功能进行检查来验证设计是否合理 （2） 在产业机器人的市场上中国占有了最大的市场。在销售总量上遥遥领先于欧美各国，但是，来自中国产业洞察网整理的数据显示，作为世界工厂，2013年我国工业机器人的使用密度仅为约21台/万人，远远低于世界平均55台/万人，这些统计数据说明：工业机器人在我国的应用上还不及发达国家。从工信部统计院整理的数据可以看出来，中国工业机器人的销售量和使用率都在飞快的发展，工业机器人在我国有很大的发展空间，预计在2015-2020 年间，我国工业机器人销售量以及使用率又将以井喷式增长，预计2020 年工业机器人年销售量超过21万台。在工业机器人当中，车载机械臂的重要性不可或缺，在未来将为工业机器人的大家庭带来一个飞跃的增长，这个增长会直接给经济增长带来正面的效果，所以对车载机械臂的研究势在必行 图0.3 中国工业机器人所占市场份额 （3） 割草机（Lawn mower）在割草的领域被广泛应用，往复式割草机设计主要包括:刀盘（包括铰链甩刀）的整体尺寸设计、齿轮箱的设计、减速马达的设计。1830年，比尔-布丁取得了滚筒剪草机专利, 1832年，兰塞姆斯农机公司起头批量生产滚筒式割草机。 1831年，卡比利亚取得了滚草机世界专利。1833年，兰塞姆斯农机公司开始批量生产滚筒式的割草机。19世纪这种滚筒式割草机被广泛应用。1902年，伦敦恩斯制造了内燃机为动力的割草机，其原理延用至今 关键词：机械臂，液压驱动，SolidWorks，割草机 In today's society with the continuous development and progress of science and technology of the society, the mechanical arm as a kind of high efficiency, multi function based mechanism, by metallurgy, manufacturing, and all kinds of hard work environment work interest, at the same time, performance of the robot is also put forward higher requirements to adapt to the complex working environment. According to the requirements of modern mechanical arm, this paper carried out the following design: (1) the performance of the existing strengths and weaknesses of various types of mechanical arm, considering various types of mechanical arm can adapt to the working environment, determine a three link hydraulic driving scheme of mechanical arm and mower design. Modeling of parts with SolidWorks, and using its interference function checks to verify whether or not reasonable design In the industrial robot market China occupy the largest market. In total sales ahead of Europe and the United States, but from China industry insight network collated data show that, as the world's factory, in 2013 China's use of industrial robot density is only about 21 / million people, far below the world average of 55 / million people, the statistical data shows that the industrial robot application in China is less than the developed countries. We can see from the statistics of the Ministry of industry data Chinese industrial robot sales and usage are in rapid development, the industrial robot has great potential in China, is expected in 2015 -2020 years, China's industrial robot sales and usage will be a growth spurt, is expected in 2020 annual sales of more than 210 thousand units of industrial robots. In industrial robots, an importance of vehicle mechanical arm, will be in the future for industrial robot family with a leap growth, this growth will be brought directly to the economic growth the positive effect, so the research on vehicle manipulator is imperative. The lawn mower (Lawn mower) is widely used in the field of mowing, reciprocating mower design mainly includes: the cutter (including the overall size of the hinge flail) design, design of gear box, gear motor design.1830, Bill made the lawnmower pudding drum patent, 1832, ransomes machinery company began mass production of drum type the lawn mower. In 1831, made a roll of grass machine Kabylia world patent.1833,.19 century the mower drum mower ransomes machinery company began mass production of drum type is widely used in.1902, London made Enns powered mower engine, the principle of using so far Key words: mechanical arm, hydraulic drive, SolidWorks, mower 目录 第一章 绪 论 7 1.1 引言 7 1.2 国内外研究现状 7 1.2.1 国外研究现状 8 1.2.2 国内研究现状 3 1.3 割草机国内外研究现状 9 1.3.1 国外研究现状 9 1.3.2 国内研究现状 9 1.3 研究内容及技术路线 10 1.3.1 研究内容 10 1.3.2 研究方法 10 第二章 割草机的总体设计方案 11 2.1 割草机部件总体设计要求 11 2.2 割草机的总体方案设计 11 2.3 割草机部件的组成及工作原理 11 2.3.1割草机部件的组成 12 2.3.2 割草机的工作原理 12 第三章 机械臂主要构件设计 13 3.1机械臂设计 13 3.1.1 机械臂外形尺寸设计 13 3.1.2 机械臂性能要求 14 第四章 液压系统设计及液压元件选型 14 4.1液压系统设计 15 4.2液压元件选型 16 4.3动力系统油量计算 16 第五章 总结与展望 17 致 谢 18 参考文献 19 第一章 绪 论 1.1 引言 液压驱动执行机构具备相应敏捷、耐用性好、功率/重力比大，在有限的空间内可以供给较大的动力和转动力矩等特色，且液压元件结构简略，价格低廉，一样平常直接作用于执行机构。与机械驱动相比，没有机械式减速器，使整体机构得到了简化，同时减小了机械驱动中传动构件之间的摩擦和效率损失，因而液压机械臂获得了广泛应用。液压机械臂值得科研人员深入探讨与研究，生产制造车载液压机械臂的企业将更新、功能更加强大的产品推向市场。 1.2 机械臂国内外研究现状 1.2.1 国外研究现状 工程机械设计与计算机技术相结合已经成为现代工程研究的发展趋势。相关软件不仅能进行有限元分析，同时还可以进行运动学和动力学仿真和疲劳寿命计算，大大加快了设计进程。为确定相关设计的最优参数，可利用相关软件进行计算、仿真与模拟，再通过以上过程之后在进行实际生产与加工。 毕业设计前期查阅了相关文献，熟悉了毕业设计开展的背景，了解到国外的工程机械研究主要在以下几个方面展开： （1） 轨迹规划问题在运动学领域有着重要的研究意义，笛卡尔空间轨迹规划还有关节空间的的轨迹规划都是运动学领域经典的案例[2]。其中， Lin 等人为得出最优时间下的轨迹规划方法，综合考虑了机器人在位置、速度、加速度和二阶加速度方面的运动学约束，并经过仿真模拟提出了最佳方案。二十世纪九十年代，ABB公司就研制出了一种机器人，这种机器人能够在各种复杂环境中不受影响，严格的按照规定的速度，加速度在所规划好的空间轨迹中运动。这种运动精确而高效。 （2） Hendricks等人在动力学研究领域建立了车载机械液压臂装置的动力学分析模型，其优点是使用了