買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘 要 本畢業設計所設計的有機錫測定機械手替代人手來完成化學成分鑒定中化學試劑在萃取瓶中萃取，并在反應容器中鑒定的系列動作。 海水中有機錫含量的鑒定通常是通過手工方式將萃取針壓進發生器， 10 分鐘后將萃取針從發生器中取出。然后，萃取針移動到氣相色譜儀進樣口進行反應，從而獲得相關實驗數據。 由于海水中有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具有重要的實際意義。本課題的的工作就是將手動來完成的工作通過自動機械手的方式來替代，提高測定設備的自動化程度。自動機械手的設計要實現控制簡單 ，維護方便，可以適應海上的工作環境，能夠更好的完成實驗操作。 關鍵詞： 有機錫 測定 機械手設計買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 引言 1 1 設計任務及目的 1 2 國內外相關技術的現狀和發展趨勢 1 3 本課題研究的意義 2 總體方案設計 2 1 機械手設計說明 2 2 機械手系統功能分析 能要求 作流程 3 機械手運動機構詳細設計 3 1 運動機構設計要求 3 2 直線運動系統分析 3 3 滾珠絲杠技術數據分析及選型 術數據分析 算及選型 3 4 直線導軌技術數據分 析及選型 術數據分析 計及選型 3 5 萃取裝置結構設計 接結構設計 取針固定結構設計 取針控制結構設計 4 機械手驅動機構詳細設計 4 1 驅動系統功能分析 4 2 伺服電機計算選型 直伺服電機計算選型 平伺服電機計算選型 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 3 步進電機計算選型 結 論 致 謝 參 考 文 獻 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 引言 隨著人類社會工業化的不斷發展 ,海洋污染問題日益嚴重 ,而有機錫作為人為因素引入海洋環境的極毒化學品之一 , 已經引起各國 政府和環保組織的高度重視 1。 在海洋領域 , 有機錫主要用于海洋船體的防污涂料中 ,其中氯化三丁基錫 ( 是對人體和生物有巨毒的物質 , 極低質量濃度的 能引起海洋生物累積性中毒或引起可怕的生殖逆向性變化 , 引起生物性畸變。 有機錫化合物對于海洋生態系統的不同層次、不同側面、各個子系統都會造成嚴重的污染 ,甚至是不可逆轉的破壞 ,最終將影響到人類的生活和生存。 由于海水中有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具有重要的實際意義。 采用機械手進行測定便是大家普遍認同的方向。 機 械手 是一種模仿人手動作并按設定的程序、軌跡和要求替代人手抓取、搬運工件或操持工具進行操作的機電一體化自動化裝置，不僅可 以提高生產過程中的自動化程度 ，而且還可 以改善勞動條件 ， 減輕人力，并便于有節奏的 生產作業。 機械手的迅速發展是因為它對于工業自動化生產的 積極作用正 在 日益為人們所認識： 首先，它可以 部分地代替人工操作； 其次， 它能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和 重復 裝卸； 再次 ， 它能操作必要的機具進行焊接和裝配。 它能大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業生產機械化 和自動化的步伐。 所以 ，機械手受到各先進工業國家的重視，并投入了大量的人力物力加以研究和應用，尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應用得更為廣泛。工業機械手的性能，要求不斷提高工 ， 作精度和作業速度，增加機構的自由度，提高通用性和靈活性，同時還要求降低成本，控制簡單，安全可靠。 機械手 研究的關鍵在于：安全可靠性、自適應性和更高的智能。安全可靠性研究確保整個機器人系統工作萬無一失，因此，要求其手爪結構和控制系統要簡單化 ，并且向小型化，集成化技術的發展。 日本學者認為多自由度多 控制單元機械手 缺乏機 械的可靠性和實用性，并且存在著抓取穩固性和控制復雜性的問題，在微處理器防輻射能力有限的情況下，很難可靠地控制 復雜的多單元機械手。從這點出發，研制使用簡單、可靠的機械機構 機械手就成了發展的趨勢。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 設計任務及目的 本畢業設計所設計的 有機錫測定機械手 替代人手來完成化學成分鑒定中化學試劑在萃取瓶中萃取，并在反應容器中鑒定的系列動作。 海水中有機錫含量的鑒定 通常是 通過手工方式將萃取針壓進發生器， 10 分鐘后將萃取針從發生器中取出。然后，萃取針移動到氣相色譜儀進樣口進行反應，從而獲得相關實驗數據。 由于海水中 有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具有重要的實際意義。 本課題的的工作就是將手動來完成的工作通過自動機械手的方式來替代，提高測定設備的自動化程度 。自動機械手的設計要實現控制簡單，維護方便，可以適應海上的工作環境，能夠更好的完成實驗操作。 1 2 國內外相關技術的現狀和發展趨勢 目前機械手主要應用于制造業中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業。隨著生產的發展，機械手功能和性能的不斷改善和提高，機械手的應用領域日益擴大 并發展成為工業機器人 。 從 1959 年美國 司推出了全世界第一臺工業機器人，隨著科學技術的不斷進步與技術的日益創新。世界各國在機器人制造業競爭十分激烈。其中美國、日本及西歐機器人制造業在世界上具有一定的代表性。尤其是日本，隨著電子自動化技術的迅速發展和相應舉措的得當應用，使其超越美國成為“機器人王國”。隨著自動化技術的不斷發展，特別是計算機的出現推動了機器人迅速向前邁進。從上世紀 50 年代到本世紀初機器人技術無論是在研究品種與制造質量，或是在銷售數量與應用范圍（工業領域或非工業領域）方面，都在不斷擴大和提高。 從研究品種來看 ，機器人可以按負載重量、控制方式、自由度、結構或應用領域等分成很多種類，一般可以分為操作型機器人、程控性機器人、示教再現型機器人、數控機器人、感覺控制型機器人、適應控制型機器人、學習控制型機器人及智能機器人。我國的機器人從應用領域出發，分為工業機器人及特種機器人兩大類。 從應用范圍來看， 1999 2003 年，世界實際裝備工業機器人數量預計將由 1999 年的 臺增加到 臺。其中日本、美國、歐洲居前三位。從銷售數量來看，自從 20 世紀 60 年代機器人進入工業領域以來，世界各國歷年累計銷售量到 1999 年 底達買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 到約 110 萬臺。 1999 年世界工業機器人的年銷售額比上半年增長 7%， 達到 51 億美元。與創紀錄的 1999 年同期相比， 2000 年上半年世界機器人增長了 12%。歐洲的銷售合同增長 14%，亞洲銷售合同增長率 38%。 我國在機器人的研究方面，與世界其他工業發達國家相比，落后了 10 年多時間。真正的研究應該始于 20 世紀 70 年代初期。 1972 年我國開始研究自己的工業機器人。進入二十世紀 80 年代后，國家 863 計劃把機器人自動化領域的重要研究課題。這樣機械手也步了入快速發展的軌道。經過十幾年的研究、生產和應用，是中國的機械 手的生產從無到有，跨出了一大步。近幾年，我國工業機器人及含工業機器人的自動化生產線相關產品的年查銷售額已突破十億元。“十五”是中國工業機器人產業發展的一個關鍵轉折點，市場需求也有一個井噴的發展。 經過“八五”、“九五”的技術攻關，我國基本掌握了工業中機械手的設計制造技術、控制系統的硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規劃技術，開發出弧焊、點焊、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業中所用到的不同類型機械手并裝配于大型生產線中 。 1 3 本課題研究 的 意義 本課題研究通過有機錫測試裝置測定海水中有機錫， 通過對項目的分 析及方案論證，最終確定開展對簡易型精確定位自 動機械手的開發和研究，通過機械手 控制萃取裝置實現測試過程的自動化。 該機械手要求 在 X、 Y 兩坐標中可以實現有效行程內準確定位， 并能在實際操作中盡可能的簡便， 采用現代工業自動化普遍用到的可編程控制器(系統動作進行控制。 工業機械手運動臂的控制方式主要 有 液壓 驅動，氣壓驅動，電動控制，機械傳動控制。 在本課題的研究中，舍棄了傳統的 液壓驅動，氣壓驅動 ， 采用全電動控制。 通 過對直線運動定位技術的研究，實現機械手的控制和驅動。結合課題中的兩 自由度 機械手，本文深入地研究了通過 電動 驅動和 制系統的原理及其實現方法， 實現了 運行速度快、易于控制、控制精度高、結構簡單、維護與使用方便 。本課題的研究，為純 電動機械手的實現和應用，提供了一種簡單易行且具有一定定位 精度的方法，此方法對電動控制 機械手在工業自動化中的應用，具有較高的工程實際意義 。 同時可以提高學生綜合運用所學理論知識進行機械產品液電氣系統設計的能力，并通過與同組同學配合，鍛煉其合作設計機電系統的能力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 總體方案設計 2 1 機械手設計說明 本課題針對海水中有機錫測定過程中自動化程度不高的 弊端， 通過 設計自動機械手用以替代 之 前的檢測手段 ，提高測定設備的自動化程度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 結 論 本課題研究通過有機錫測試裝置測定海水中有機錫，通過對項目的分析及方案論證，通過機械手控制萃取裝置實現測試過程的自動化 。 大多數 工 業機械手運動臂的控制方式主要采用液壓或氣 壓驅動。這種控制方式的優點是結構簡單、易于控制，但需要配置壓力源或氣源，控制系統的體積大，系統定位靠設定行程開關的位置來實現，可靠性和靈活性差，不利于生產過程的自動化。基于上述原因，我所設計的有機錫測定機械手的運動定位全電動控制方式，用 伺服電機驅動直線運動系統 ，實現升降和伸縮。 這種方式 可以避免液壓驅動和氣壓驅動產生的弊端。 在本設計中，對機械手的運動機構和驅動機構分別進行了詳細的數據分析與計算，并結合實際要求進行選型。 在直線運動機構中， 直線運動機構的設計是關鍵，通過對滾珠絲杠和直線導軌的技術數據分析，進行計算選型，選型過程進行了較為全面的考慮，對工作環境，主要技術指標，使用壽命等重要因素進行了分析。萃取裝置的結構設計以便于加工和穩定工作為選型方針，通過固定和控制機構的結合，使萃取針能夠完成升降的實驗動作，在工作的過程中可以保持較高的準確度。 在驅動系統中，對伺服電機和步進電機進行了討論 ，最終確定直線運動機構中選用伺服電機，萃取裝置中用步進電機帶動偏心輪。通過計算，確定了所需伺服電機提供的轉矩，并結合轉速進行選型。步進電機的使用環境較單一，所以用兩相的步進電機即可對偏心輪進行控制。 本課題的研究，為純電動 機械手的實現和應用，提供了一種簡單易行且具有一定定位 精度的方法，此方法對電動控制 機械手在工業自動化中的應用，具有較高的工程實際意義 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 致 謝 時光飛逝，畢業的季節已悄然而至。 首先，我要由衷的感謝指導我畢業設計的劉永強老師。在完成畢業設計期間，無論是在學習還是生活上，劉老師都給予 了我無微不至的關懷和指導。劉老師認真負責的態度和嚴謹治學的精神都使我受益匪淺。當我在設計的過程中遇到困難時，劉老師總會從繁忙的工作中抽出時間，來幫助我分析和研究解決問題的辦法，使我從中學到了很多無法從書本中學到的知識。值此論文完成之際，謹向劉老師表示衷心的感謝，并致以深深的敬意。 同時，我要由衷的感謝同組同學對我的幫助。在幾個月的設計中我們在學習上、生活中互相幫助，同舟共濟，共渡難關，建立了深厚的友誼。 在這一學期的畢業設計中，我學到了很多東西，通過查閱各種書籍、資料和設計手冊，使我不僅復習和鞏固了以前學過 的各科知識，而且使我學到了許多機械其他方面的專業知識，掌握了一般的設計方法并完成了畢業設計的任務。 四年的大學生活即將結束，感謝那些陪伴我一起度過這美好的大學生活的同學。他們無私的關心、幫助和支持，在學習和生活中給予了我巨大的信心。與他們在一起生活、學習的四年令人難忘，給我留下了一段美好的回憶 。 感謝我的親人在我求學和成長過程中 無私的付出了很多，他們偉大的愛永遠激勵著我在人生道路上奮發進取。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 參 考 文 獻 1 江桂斌 國內外有機錫污染研究現狀 衛生研究 2001,30(1)： 1 濮良貴，紀明剛 機械設計 北京：高等教育出版社， 金清肅 機械設計課程設計 武漢：華中科技大學出版社， 孫桓，陳作模，葛文杰 北京：高等教育出版社， 成大先 機械設計手冊 第 4 卷 第 4 版 北京：化學工業出版社， 2002 6 羅召光中國機器人制造業的發展與對策礦山機械， 2002(1)： 6 龍立新工業機械手的設計分析焊工之友 1999， 11(3)： 2 天津大學工業機械手設計基礎 編寫組工業機械手設計基礎 天津：科學 技術 出版社 1979 9 王承義機械手及其應用北京：機械工業出版社 1981 10 王宗培步進電動機及其控制系統哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社 . 1986 11 陳隆昌陳筱艷控制電機西安：西安電子科技大學出版社 1994 12 哈爾濱工業大學理論力學教研室 理論力學 ( ) 北京：高等教育出版社， 2007 13 李欣業，梁建術，郝淑英 材料力學 北京：中國鐵道出版社， 4 崔振勇，印建平機械制圖北京：機械工業出版社， 2003 15 K， ， T 2005 of to 479 484 摘 要 本畢業設計所設計的有機錫測定機械手替代人手來完成化學成分鑒定中化學試劑在萃取瓶中萃取，并在反應容器中鑒定的系列動作。 海水中有機錫含量的鑒定通常是通過手工方式將萃取針壓進發生器， 10 分鐘后將萃取針從發生器中取出。然后，萃取針移動到氣相色譜 儀進樣口進行反應，從而獲得相關實驗數據。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 由于海水中有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具有重要的實際意義。本課題的的工作就是將手動來完成的工作通過自動機械手的方式來替代，提高測定設備的自動化程度。自動機械手的設計要實現控制簡單，維護方便，可以適應海上的工作環境，能夠更好的完成實驗操作。 關鍵詞： 有機錫 測定 機械手設計買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 引言 1 1 設計任務及目的 1 2 國內外相關技術的現狀和發展趨勢 1 3 本課題研究的意義 2 總體方案設計 2 1 機械手設計說明 2 2 機械手系統功能分析 能要求 作流程 3 機械手運動機構詳細設計 3 1 運動機構設計要求 3 2 直線運動系統分析 3 3 滾珠絲杠技術數據分析及選型 術數據分析 算及選型 3 4 直線導軌技術數據分析及選型 術數據分析 計及選型 3 5 萃取裝置結構設計 接結構設計 取針固定結構設計 取針控制結構設計 4 機械手驅動機構詳細設計 4 1 驅動系統功能分析 4 2 伺服電機計算選型 直伺服電機計算選型 平伺服電機計算選型 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 3 步進電機計算選型 結 論 致 謝 參 考 文 獻 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 引言 隨著人類社會工業化的不斷發展 ,海洋污染問題日益嚴重 ,而有機錫作為人為因素引入海洋環境的極毒化學品之一 , 已經引起各國政府和環保組織的高度重視 1。在海洋領域 , 有機錫主要用于海洋船體的防污涂料中 ,其中氯化三丁基錫 ( 是對人體和生物有巨毒的物質 , 極低質量濃度的 能引起海洋生物累積性中毒或引起可怕的生殖逆向性變化 , 引起生物性畸變。有機錫化合物對于海 洋生態系統的不同層次、不同側面、各個子系統都會造成嚴重的污染 ,甚至是不可逆轉的破壞 ,最終將影響到人類的生活和生存。 由于海水中有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具有重要的實際意義。 采用機械手進行測定便是大家普遍認同的方向。 機械手 是一種模仿人手動作并按設定的程序、軌跡和要求替代人手抓取、搬運工件或操持工具進行操作的機電一體化自動化裝置，不僅可 以提高生產過程中的自動化程度 ，而且還可 以改善勞動條件 ， 減輕人力，并便于有節奏的 生產作業。 機械手的迅速發展是因為它對于工業自動化生產的 積 極作用正 在 日益為人們所認識： 首先，它可以 部分地代替人工操作； 其次， 它能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和 重復 裝卸； 再次 ， 它能操作必要的機具進行焊接和裝配。 它能大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。 所以 ，機械手受到各先進工業國家的重視，并投入了大量的人力物力加以研究和應用，尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應用得更為廣泛。工業機械手的性能，要求不斷提高工 ， 作精度和作業速度，增加機構的自由度，提高通用性和靈活性， 同時還要求降低成本，控制簡單，安全可靠。 機械手 研究的關鍵在于：安全可靠性、自適應性和更高的智能。安全可靠性研究確保整個機器人系統工作萬無一失，因此，要求其手爪結構和控制系統要簡單化 ，并且向小型化，集成化技術的發展。 日本學者認為多自由度多 控制單元機械手 缺乏機械的可靠性和實用性，并且存在著抓取穩固性和控制復雜性的問題，在微處理器防輻射能力有限的情況下，很難可靠地控制 復雜的多單元機械手。從這點出發，研制使用簡單、可靠的機械機構 機械手就成了發展的趨勢。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 設計任務及目的 本畢業設計所設計的 有機錫測定機械 手 替代人手來完成化學成分鑒定中化學試劑在萃取瓶中萃取，并在反應容器中鑒定的系列動作。 海水中有機錫含量的鑒定 通常是 通過手工方式將萃取針壓進發生器， 10 分鐘后將萃取針從發生器中取出。然后，萃取針移動到氣相色譜儀進樣口進行反應，從而獲得相關實驗數據。 由于海水中有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具有重要的實際意義。 本課題的的工作就是將手動來完成的工作通過自動機械手的方式來替代，提高測定設備的自動化程度 。自動機械手的設計要實現控制簡單，維護方便，可以適應海上的工作環境，能夠更好的完 成實驗操作。 1 2 國內外相關技術的現狀和發展趨勢 目前機械手主要應用于制造業中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業。隨著生產的發展，機械手功能和性能的不斷改善和提高，機械手的應用領域日益擴大 并發展成為工業機器人 。 從 1959 年美國 司推出了全世界第一臺工業機器人，隨著科學技術的不斷進步與技術的日益創新。世界各國在機器人制造業競爭十分激烈。其中美國、日本及西歐機器人制造業在世界上具有一定的代表性。尤其是日本，隨著電子自動化技術的迅速發展和相應舉措的得當應用 ，使其超越美國成為“機器人王國”。隨著自動化技術的不斷發展，特別是計算機的出現推動了機器人迅速向前邁進。從上世紀 50 年代到本世紀初機器人技術無論是在研究品種與制造質量，或是在銷售數量與應用范圍（工業領域或非工業領域）方面，都在不斷擴大和提高。 從研究品種來看，機器人可以按負載重量、控制方式、自由度、結構或應用領域等分成很多種類，一般可以分為操作型機器人、程控性機器人、示教再現型機器人、數控機器人、感覺控制型機器人、適應控制型機器人、學習控制型機器人及智能機器人。我國的機器人從應用領域出發，分為工業機器人及特 種機器人兩大類。 從應用范圍來看， 1999 2003 年，世界實際裝備工業機器人數量預計將由 1999 年的 臺增加到 臺。其中日本、美國、歐洲居前三位。從銷售數量來看，自從 20 世紀 60 年代機器人進入工業領域以來，世界各國歷年累計銷售量到 1999 年底達買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 到約 110 萬臺。 1999 年世界工業機器人的年銷售額比上半年增長 7%， 達到 51 億美元。與創紀錄的 1999 年同期相比， 2000 年上半年世界機器人增長了 12%。歐洲的銷售合同增長 14%，亞洲銷售合同增長率 38%。 我國在機器人的研究方面，與世界其他工業發達 國家相比，落后了 10 年多時間。真正的研究應該始于 20 世紀 70 年代初期。 1972 年我國開始研究自己的工業機器人。進入二十世紀 80 年代后，國家 863 計劃把機器人自動化領域的重要研究課題。這樣機械手也步了入快速發展的軌道。經過十幾年的研究、生產和應用，是中國的機械手的生產從無到有，跨出了一大步。近幾年，我國工業機器人及含工業機器人的自動化生產線相關產品的年查銷售額已突破十億元。“十五”是中國工業機器人產業發展的一個關鍵轉折點，市場需求也有一個井噴的發展。 經過“八五”、“九五”的技術攻關，我國基本掌握了工業中機械手的設計制造技術、控制系統的硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規劃技術，開發出弧焊、點焊、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業中所用到的不同類型機械手并裝配于大型生產線中。 1 3 本課題研究 的 意義 本課題研究通過有機錫測試裝置測定海水中有機錫，通過對項目的分析及方案論證，最終確定開展對簡易型精確定位自 動機械手的開發和研究，通過機械手 控制萃取裝置實現測試過程的自動化。 該機械手要求 在 X、 Y 兩坐標中可以實現有效行程內準確定位， 并能在實際操作中盡可能的簡便， 采用現代工業自動化普遍用到的可編程控制器(系統動作進行控制。 工業機械手運動臂的控制方式主要 有 液壓 驅動，氣壓驅動，電動控制，機械傳動控制。在本課題的研究中，舍棄了傳統的液壓驅動，氣壓驅動 ， 采用全電動控制。 通 過對直線運動定位技術的研究，實現機械手的控制和驅動。結合課題中的兩自由度機械手，本文深入地研究了通過電動驅動和 制系統的原理及其實現方法， 實現了 運行速度快、易于控制、控制精度高、結構簡單、維護與使用方便 。本課題的研究，為純電動機械手的實現和應用，提供了一種簡單易行且具有一定定位 精度的方法， 此方法對電動控制 機械手在工業自動化中的應用，具有較高的工程實際意義 。 同時可以提高學生綜合運用所學理論知識進行機械產品液電氣系統設計的能力，并通過與同組同學配合，鍛煉其合作設計機電系統的能力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 總體方案設計 2 1 機械手設計說明 本課題針對海水中有機錫測定過程中自動化程度不高的弊端， 通過 設計自動機械手用以替代 之前的檢測手段 ，提高測定設備的自動化程度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 結 論 本課題研究通過有機錫測試裝置測定海水中有機錫，通過對項目的分析及方案論證，通過機械手控制萃取裝置實現測試過程的自動化 。 大多數 工 業機械手運 動臂的控制方式主要采用液壓或氣 壓驅動。這種控制方式的優點是結構簡單、易于控制，但需要配置壓力源或氣源，控制系統的體積大，系統定位靠設定行程開關的位置來實現，可靠性和靈活性差，不利于生產過程的自動化。基于上述原因，我所設計的有機錫測定機械手的運動定位全電動控制方式，用 伺服電機驅動直線運動系統 ，實現升降和伸縮。 這種方式可以避免液壓驅動和氣壓驅動產生的弊端。 在本設計中，對機械手的運動機構和驅動機構分別進行了詳細的數據分析與計算，并結合實際要求進行選型。 在直線運動機構中，直線運動機構的設計是關鍵，通過對滾珠絲杠 和直線導軌的技術數據分析，進行計算選型，選型過程進行了較為全面的考慮，對工作環境，主要技術指標，使用壽命等重要因素進行了分析。萃取裝置的結構設計以便于加工和穩定工作為選型方針，通過固定和控制機構的結合，使萃取針能夠完成升降的實驗動作，在工作的過程中可以保持較高的準確度。 在驅動系統中，對伺服電機和步進電機進行了討論，最終確定直線運動機構中選用伺服電機，萃取裝置中用步進電機帶動偏心輪。通過計算，確定了所需伺服電機提供的轉矩，并結合轉速進行選型。步進電機的使用環境較單一，所以用兩相的步進電機即可對偏心輪進行控制 。 本課題的研究，為純電動 機械手的實現和應用，提供了一種簡單易行且具有一定定位 精度的方法，此方法對電動控制 機械手在工業自動化中的應用，具有較高的工程實際意義 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 致 謝 時光飛逝，畢業的季節已悄然而至。 首先，我要由衷的感謝指導我畢業設計的劉永強老師。在完成畢業設計期間，無論是在學習還是生活上，劉老師都給予了我無微不至的關懷和指導。劉老師認真負責的態度和嚴謹治學的精神都使我受益匪淺。當我在設計的過程中遇到困難時，劉老師總會從繁忙的工作中抽出時間，來幫助我分析和研究解決問題的辦法，使我從中學到了很多無法從書本中學到的知識。值此論文完成之際，謹向劉老師表示衷心的感謝，并致以深深的敬意。 同時，我要由衷的感謝同組同學對我的幫助。在幾個月的設計中我們在學習上、生活中互相幫助，同舟共濟，共渡難關，建立了深厚的友誼。 在這一學期的畢業設計中，我學到了很多東西，通過查閱各種書籍、資料和設計手冊，使我不僅復習和鞏固了以前學過的各科知識，而且使我學到了許多機械其他方面的專業知識，掌握了一般的設計方法并完成了畢業設計的任務。 四年的大學生活即將結束，感謝那些陪伴我一起度過這美好的大學生活的同學。他們無私的關心、幫助和支持 ，在學習和生活中給予了我巨大的信心。與他們在一起生活、學習的四年令人難忘，給我留下了一段美好的回憶 。 感謝我的親人在我求學和成長過程中 無私的付出了很多，他們偉大的愛永遠激勵著我在人生道路上奮發進取。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 參 考 文 獻 1 江桂斌 國內外有機錫污染研究現狀 衛生研究 2001,30(1)： 1 濮良貴，紀明剛 機械設計 北京：高等教育出版社， 金清肅機械設計課程設計武漢：華中科技大學出版社， 孫桓，陳作模，葛文杰 北京：高等教育出版社 ， 成大先 機械設計手冊 第 4 卷 第 4 版 北京：化學工業出版社， 2002 6 羅召光中國機器人制造業的發展與對策礦山機械， 2002(1)： 6 龍立新工業機械手的設計分析焊工之友 1999， 11(3)： 2 天津大學工業機械手設計基礎 編寫組工業機械手設計基礎 天津：科學技術 出版社 1979 9 王承義機械手及其應用北京：機械工業出版社 1981 10 王宗培步進電動機及其控制系統哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社 . 1986 11 陳隆昌陳筱艷控 制電機西安：西安電子科技大學出版社 1994 12 哈爾濱工業大學理論力學教研室理論力學 ( )北京：高等教育出版社， 2007 13 李欣業，梁建術，郝淑英材料力學北京：中國鐵道出版社， 4 崔振勇，印建平機械制圖北京：機械工業出版社， 2003 15 K， ， T 2005 of to 479 484 摘 要 本畢業設計所設計的有機錫測定機械手替代人手來完成化學成分鑒定中化學試劑在萃取瓶中萃取，并在反應容器中鑒定的系列動作。 海水中有機錫含量的鑒定通常是通過手工方式將萃取針壓進發生器， 10 分鐘后將萃取針從買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 發生器中取出。然后，萃取針移動到氣相色譜儀進樣口進行反應，從而獲得相關實驗數據。 由于海水中有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具有重要的實際意義。本課題的的工作就是將手動來完成的工作通過自動機械手的方式 來替代，提高測定設備的自動化程度。自動機械手的設計要實現控制簡單，維護方便，可以適應海上的工作環境，能夠更好的完成實驗操作。 關鍵詞： 有機錫 測定 機械手設計買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 引言 1 1 設計任務及目的 1 2 國內外相關技術的現狀和發展趨勢 1 3 本課題研究的意義 2 總體方案設計 2 1 機械手設計說明 2 2 機械手系統功能分析 能要求 作流程 3 機械手運動機構詳細設計 3 1 運動機構設計要求 3 2 直線運動系統分析 3 3 滾珠絲杠技術數據分析及選型 術數據分析 算及選型 3 4 直線導軌技術數據分析及選型 術數據分析 計及選型 3 5 萃取裝置結構設計 接結構設計 取針固定結構設計 取針控制結構設計 4 機械手驅動機構詳細設計 4 1 驅動系統功能分析 4 2 伺服電機計算選型 直伺服電機計算選型 平伺服電機計算選型 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 3 步進電機計算選型 結 論 致 謝 參 考 文 獻 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 引言 隨著人類社會工業化的不斷發展 ,海洋污染問題日益嚴重 ,而有機錫作為人為因素引入海洋環境的極毒化學品之一 , 已經引起各國政府和環保組織的高度重視 1。在海洋領域 , 有機錫主要用于海洋船體的防污涂料中 ,其中氯化三丁基錫 ( 是對人體和生物有巨毒的物質 , 極低質量濃度的 能引起海洋生物累積性中毒或引起可怕的生殖逆向性變化 , 引起生物性畸變。有機錫化合物對于海洋生態系統的不同層次、不同側面、各個子系統都會造成嚴重的污染 ,甚至是不可逆轉的破壞 ,最終將影響到人類的生活和生存。 由于海水中有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具 有重要的實際意義。 采用機械手進行測定便是大家普遍認同的方向。 機械手 是一種模仿人手動作并按設定的程序、軌跡和要求替代人手抓取、搬運工件或操持工具進行操作的機電一體化自動化裝置，不僅可 以提高生產過程中的自動化程度 ，而且還可 以改善勞動條件 ， 減輕人力，并便于有節奏的 生產作業。 機械手的迅速發展是因為它對于工業自動化生產的 積極作用正 在 日益為人們所認識： 首先，它可以 部分地代替人工操作； 其次， 它能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和 重復 裝卸； 再次 ， 它能操作必要的機具進行焊接和裝配。 它能大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。 所以 ，機械手受到各先進工業國家的重視，并投入了大量的人力物力加以研究和應用，尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應用得更為廣泛。工業機械手的性能，要求不斷提高工 ， 作精度和作業速度，增加機構的自由度，提高通用性和靈活性，同時還要求降低成本，控制簡單，安全可靠。 機械手 研究的關鍵在于：安全可靠性、自適應性和更高的智能。安全可靠性研究確保整個機器人系統工作萬無一失，因此，要求其手爪結構和控制系統要簡單化 ，并且向小型 化，集成化技術的發展。 日本學者認為多自由度多 控制單元機械手 缺乏機械的可靠性和實用性，并且存在著抓取穩固性和控制復雜性的問題，在微處理器防輻射能力有限的情況下，很難可靠地控制 復雜的多單元機械手。從這點出發，研制使用簡單、可靠的機械機構 機械手就成了發展的趨勢。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 設計任務及目的 本畢業設計所設計的 有機錫測定機械手 替代人手來完成化學成分鑒定中化學試劑在萃取瓶中萃取，并在反應容器中鑒定的系列動作。 海水中有機錫含量的鑒定 通常是 通過手工方式將萃取針壓進發生器， 10 分鐘后將萃取針從發生器中取出。然后，萃取針移 動到氣相色譜儀進樣口進行反應，從而獲得相關實驗數據。 由于海水中有機錫的質量濃度很低 , 因此研制開發具有高靈敏度的有機錫的測定方法具有重要的實際意義。 本課題的的工作就是將手動來完成的工作通過自動機械手的方式來替代，提高測定設備的自動化程度 。自動機械手的設計要實現控制簡單，維護方便，可以適應海上的工作環境，能夠更好的完成實驗操作。 1 2 國內外相關技術的現狀和發展趨勢 目前機械手主要應用于制造業中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業。隨著生產的發展，機械手功能和性能的不斷改善 和提高，機械手的應用領域日益擴大 并發展成為工業機器人 。 從 1959 年美國 司推出了全世界第一臺工業機器人，隨著科學技術的不斷進步與技術的日益創新。世界各國在機器人制造業競爭十分激烈。其中美國、日本及西歐機器人制造業在世界上具有一定的代表性。尤其是日本，隨著電子自動化技術的迅速發展和相應舉措的得當應用，使其超越美國成為“機器人王國”。隨著自動化技術的不斷發展，特別是計算機的出現推動了機器人迅速向前邁進。從上世紀 50 年代到本世紀初機器人技術無論是在研究品種與制造質量，或是在銷售數量與應用范圍（ 工業領域或非工業領域）方面，都在不斷擴大和提高。 從研究品種來看，機器人可以按負載重量、控制方式、自由度、結構或應用領域等分成很多種類，一般可以分為操作型機器人、程控性機器人、示教再現型機器人、數控機器人、感覺控制型機器人、適應控制型機器人、學習控制型機器人及智能機器人。我國的機器人從應用領域出發，分為工業機器人及特種機器人兩大類。 從應用范圍來看， 1999 2003 年，世界實際裝備工業機器人數量預計將由 1999 年的 臺增加到 臺。其中日本、美國、歐洲居前三位。從銷售數量來看，自從 20 世紀 60 年代機器人進入工業領域以來，世界各國歷年累計銷售量到 1999 年底達買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 到約 110 萬臺。 1999 年世界工業機器人的年銷售額比上半年增長 7%， 達到 51 億美元。與創紀錄的 1999 年同期相比， 2000 年上半年世界機器人增長了 12%。歐洲的銷售合同增長 14%，亞洲銷售合同增長率 38%。 我國在機器人的研究方面，與世界其他工業發達國家相比，落后了 10 年多時間。真正的研究應該始于 20 世紀 70 年代初期。 1972 年我國開始研究自己的工業機器人。進入二十世紀 80 年代后，國家 863 計劃把機器人自動化領域的重要研究課題。這樣機械手也 步了入快速發展的軌道。經過十幾年的研究、生產和應用，是中國的機械手的生產從無到有，跨出了一大步。近幾年，我國工業機器人及含工業機器人的自動化生產線相關產品的年查銷售額已突破十億元。“十五”是中國工業機器人產業發展的一個關鍵轉折點，市場需求也有一個井噴的發展。 經過“八五”、“九五”的技術攻關，我國基本掌握了工業中機械手的設計制造技術、控制系統的硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規劃技術，開發出弧焊、點焊、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業中所用到的不同類型機械手并裝配于大型生產線中。 1 3 本課題研究 的 意 義 本課題研究通過有機錫測試裝置測定海水中有機錫，通過對項目的分析及方案論證，最終確定開展對簡易型精確定位自 動機械手的開發和研究，通過機械手 控制萃取裝置實現測試過程的自動化。 該機械手要求 在 X、 Y 兩坐標中可以實現有效行程內準確定位， 并能在實際操作中盡可能的簡便， 采用現代工業自動化普遍用到的可編程控制器(系統動作進行控制。 工業機械手運動臂的控制方式主要 有 液壓 驅動，氣壓驅動，電動控制，機械傳動控制。在本課題的研究中，舍棄了傳統的液壓驅動，氣壓驅動 ， 采用全電動控制。 通 過對直線運動定位技術的研究，實現機械 手的控制和驅動。結合課題中的兩自由度機械手，本文深入地研究了通過電動驅動和 制系統的原理及其實現方法， 實現了 運行速度快、易于控制、控制精度高、結構簡單、維護與使用方便 。本課題的研究，為純電動機械手的實現和應用，提供了一種簡單易行且具有一定定位 精度的方法，此方法對電動控制 機械手在工業自動化中的應用，具有較高的工程實際意義 。 同時可以提高學生綜合運用所學理論知識進行機械產品液電氣系統設計的能力，并通過與同組同學配合，鍛煉其合作設計機電系統的能力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 總體方案設計 2 1 機械手設計說明 本課題針對海水中有 機錫測定過程中自動化程度不高的弊端， 通過 設計自動機械手用以替代 之前的檢測手段 ，提高測定設備的自動化程度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 結 論 本課題研究通過有機錫測試裝置測定海水中有機錫，通過對項目的分析及方案論證，通過機械手控制萃取裝置實現測試過程的自動化 。 大多數 工 業機