爬樓液壓舉升機器人三維建模仿真開題報告.doc

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本科畢業(yè)設(shè)計 開題報告 題 目：爬樓液壓舉升機器人 三維建模仿真 院 （部）：機電工程學(xué)院 專 業(yè)：機械工程及自動化 班 級：機械103班 姓 名：王士豪 學(xué) 號：2010071195 指導(dǎo)教師：呂志杰 完成日期：2014年4月 17 日 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告 班級：機械113 班 姓名：常程 論文題目 直流電動機測試實驗系統(tǒng)---檢測及機械系統(tǒng)設(shè)計 一、 選題背景和意義： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,液壓技術(shù)在科學(xué)領(lǐng)域有了突飛猛進的發(fā)展, 液壓技術(shù)已經(jīng)成為了一門影響現(xiàn)代機械裝備技術(shù)的重要基礎(chǔ)學(xué)科和基礎(chǔ)技術(shù)，人們對液壓技術(shù)認識和運用有了更加深刻的了解。 液壓傳動是以流體作為工作介質(zhì)對能量進行傳動和控制的一種傳動形式。利用有壓的液體經(jīng)由一些機件控制之后來傳遞運動和動力。因而在工程機械、冶金、軍工、農(nóng)機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機床行業(yè)中，液壓技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。隨著原子能、空間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)?，F(xiàn)今，液壓技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都很重視，所以采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達國家生產(chǎn)的95%的工程機械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動。 在當(dāng)前的社會背景下，對于一些比較重的貨物或者儀器設(shè)備，如果繼續(xù)按照傳統(tǒng)的方式----人工搬運的話，很明顯需要很多的人力，同時在搬運的過程中也需要花費很多時間和金錢。 基于液壓技術(shù)的一天天走向成熟，液壓設(shè)備在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如工廠生產(chǎn)線，液壓成型機，在汽車維修廠中的液壓舉升機等等。這些都是利用液壓油產(chǎn)生的液壓力承受較大的載荷來實現(xiàn)功能的。因此將液壓技術(shù)運用到舉升貨物這一領(lǐng)域是可行的，利用這一技術(shù)制造出的爬樓液壓舉升機器人可以代替多個人去完成相同的工作量，同時也可以減少工作的時間，提高工作的效率，還有就是可以節(jié)約經(jīng)費。 可見，爬樓液壓舉升機器人有著眾多的優(yōu)點，為人們的生活和工作帶來了眾多的便利。 二、課題設(shè)計難點分析： 爬樓液壓舉升機器人設(shè)計： 爬樓液壓舉升機器人要準(zhǔn)確快速完成既定的動作需要好的液壓及控制部分來支持，額定流量取決于主壓縮缸的壓縮比，根據(jù)工作要求確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)、系統(tǒng)原理圖，進行必要的設(shè)計計算，合理的選擇和確定液壓元件，對所設(shè)計的液壓系統(tǒng)性能進行校驗。而控制部分則采用單片機來實現(xiàn),如何使爬樓液壓舉升機器人的各個動作進行的有序,不發(fā)生沖突是最關(guān)鍵的,可以采用增加時間繼電器和限位開關(guān)來保證動作順利進行。三維建模和運動仿真需要用到SolidWorks來完成，所以對SolidWorks的學(xué)習(xí)、掌握及熟練應(yīng)用也具有一定的難度。 (1) 利用Solidworks進行實體建模時，需要對實體的尺寸要有很嚴格的要求，根據(jù)實體的特征需要選擇合適的方式進行建模，如拉伸、除料、旋轉(zhuǎn)等。在此次建模中，對于輪子和液壓缸的建模比較繁瑣和麻煩。 (2) Soliderworks三維仿真的另一個困難就是實體的裝配問題，裝配過程中需要明確各個零件的位置關(guān)系，根據(jù)位置關(guān)系選擇合適的配合類型。在此過程中，需要細心查所有零件的安裝位置，比較困難。對于小零件，如螺釘、螺帽、 墊圈等，需要量比較大，需要重復(fù)配合，顯得繁瑣。 三、調(diào)研報告（文獻綜述）： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對搬運貨物這方面有了更高的追求，人們希望省時，省力，更省錢。以山東建筑大學(xué)為例，我們機電學(xué)院的實驗室都在二樓，有實驗室就有實驗設(shè)備。就我們學(xué)習(xí)機械的，必不可少的就是大型的機械設(shè)備或者其他的體積小但是很重的設(shè)備，然而將這些設(shè)備搬上樓卻成為了老師們的難題，每次都必須找好幾個同學(xué)過來幫忙搬，有時還找不到幫忙的同學(xué)。這種傳統(tǒng)的方式又累，又不省時間，還存在著一些安全問題等。因此急需一種機器來解決這些問題。 我們設(shè)計的爬樓液壓舉升機器人設(shè)備能夠滿足上述要求，下面是我們設(shè)計的液壓爬樓液壓舉升機器人的特點： 1.結(jié)構(gòu)與性能 ①爬樓液壓舉升機器人設(shè)備是由上鋼板,下鋼板，七個液壓缸，導(dǎo)軌，導(dǎo)輪，導(dǎo)向軸，倒向槽，油管，液壓換向閥，單片機，液壓泵構(gòu)成。 ②液壓泵是液壓系統(tǒng)的能源裝置，為液壓系統(tǒng)提供動力。液壓換向閥用來控制液壓油路的流通方向和中斷，從而控制液壓缸的伸縮和液壓缸保持在一個精確位置不動。單片機用來控制液壓換向閥。上鋼板上安裝有兩個倒向槽，用來與下鋼板上安裝的導(dǎo)向棍相配合。上鋼板的下面按照穩(wěn)定性分別布置著三個液壓缸，分別與液壓換向閥連接，按照液壓缸的指令進行動作。下鋼板安裝有兩個導(dǎo)向棍，與上鋼板的倒向槽配合。下鋼板上板面安裝有三個液壓缸，與上鋼板的液壓缸位置錯開。同時下鋼板的下板面安裝有四個輪子。 此次畢業(yè)設(shè)計我們所設(shè)計的爬樓液壓舉升機器人需要進行三維零件的建模。三維仿真的相關(guān)軟件有Solidworks、UG、CAXA、PROE、3DMAX、CAD等，對于這些軟件基本上相似，但對于不同的軟件又有其不同的特點，抓住這些軟件的不同點，對于我們以后三維模型的建造有著巨大的推動作用，更加有利于我們今后的發(fā)展。 它們的特點分別如下： 1、SolidWorks特點： （1）具有強大的特征建模及零件與裝配的功能。特征建模具有實體 建模、曲面建模、鈑金建?？梢詫σ磺辛慵M行繪制。其工程圖和裝 配圖的應(yīng)用也十分方便快捷。 （2）其操作界面較直觀、清晰、整齊使的在設(shè)計過程中可以快速審 視設(shè)計的合理性。 （3）在SolidWorks中可以對零件進行受力分析和運動仿真。零件 裝配之后需要分析各零件之間的受力情況和運動仿真以檢測各零件之 間的干涉，SolidWorks可以很好地完成。 SolidWorks是一個簡單、易學(xué)、易用的三維參數(shù)化設(shè)計軟件，在 整個三維設(shè)計行業(yè)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用。 2、CAXA的特點： 　 優(yōu)點：（1）其兼容了AUTOCAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、直接讀入和編輯文字、 　剖面線、多線、塊、表格等數(shù)據(jù)。直接對應(yīng)AUTOCAD的圖層。 　全面支持AUTOCAD的應(yīng)用模式。 　　　（2）具有強大的編輯和繪圖工具?；镜那€繪圖及模塊化繪圖 　工具，可迅速生成復(fù)雜的工程曲線。具有強大的國標(biāo)圖庫和構(gòu)件庫。 　　?。?）可以對零件進行仿真加工。 缺點：（1）二維三維不相關(guān)。生成二維圖以后，要到CAXA電子圖板中去修改。 （2）草圖設(shè)計功能較弱。 （3）不支持基于約束和參數(shù)化造型。不能進行裝配約束求解。特征造型功能較弱。生成二維圖時，沒有自動標(biāo)注功能。沒有自動生成網(wǎng)頁功能（SE和SW都有）。在三維上對標(biāo)注的處理不理想。沒有內(nèi)置數(shù)據(jù)管理功能。不含運動分析模塊。 3、PROE野火版的特點： 優(yōu)點：（1）支持行為建模。管路設(shè)計支持軟、硬管結(jié)合，支持管理原理圖設(shè)計，支持管理流動模擬。 （2）三維裝配支持生成裝配工藝卡。運動模擬支持生成運動包絡(luò)輪廓。支持設(shè)定柔性件。 （3）可以生成只有外形數(shù)據(jù)的包裝和與其它廠商產(chǎn)品裝配時的尺寸的三維模型。鈑金件設(shè)計包括鈑金排料。 （4）運動仿真的功能可以定義連接方式，定義速度加速度等。支持裝配過程動態(tài)顯示。 缺點：（1）需要與WINCHILL集成，價格太貴。宜人化程度較差。部分中端三維CAD有的免費功能需要購買。如WEB瀏覽器等。 4、ＵＧ特點： （1）其具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖等功能。 　在設(shè)計過程中可以進行有限元分析、機構(gòu)受力分析、運動模擬提高設(shè) 　計的可靠性。 　　（2具有強大的復(fù)合建模技術(shù)，可將實體建模、曲面建模、線框 　建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。 　?。?）其曲面建模功能較強大，特別適用于汽車輪廓設(shè)計，汽輪葉 　片的設(shè)計等復(fù)雜的曲面造型設(shè)計。 綜上所述，本次畢業(yè)設(shè)計的三維建模方面多運用直線、圓弧等，根據(jù)上術(shù)列舉的三維建模軟件之間的特點比較，我選擇運用Solidworks來進行三維仿真。對于初學(xué)者而言，建議運用Solidworks來進行三維模擬，比較容易上手。 參考文獻： 1. 吳宗澤 羅圣國主編 《機械設(shè)計課程手冊》 高等教育出版社 1996.4 2. 王宗發(fā)主編 《實用機械設(shè)計》北京理工大學(xué)出版社 1998.2 3. 汪愷主編 《機械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊》第三卷 機械工業(yè)出版社 1996.10 4. 濮良貴 紀名剛主編 《機械設(shè)計》第七版 高等教育出版社 2001.6 5. 賈耀卿主編 《機械零件手冊》中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 1995.9 6. 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院 編 《實用機械設(shè)計手冊》上冊 1985.7 7. 秦曾煌主編 《電工技術(shù)》第五版 高等教育出版社 1998.5 4、 方案論證： 爬樓液壓舉升機器人三維建模仿真方面： 方案一：利用UG三維繪圖軟件進行設(shè)計。對于UG軟件的強大功能可以在液壓爬樓舉升機器人的上下板設(shè)計時可以進行有限元分析、承受的力分析，是個很好的選擇，但是該軟件對于操作者的熟練操作程度有著嚴格的要求，對于我們設(shè)計的實物，運用UG可能會比較麻煩。因此不選擇此方案。 方案二：運用Solidworks進行三維建模。SolidWorks是一個簡單、易學(xué)、易用的三維參數(shù)化設(shè)計軟件，在整個三維設(shè)計行業(yè)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用。該軟件在我們大學(xué)生中應(yīng)用最多，而且用起來比較容易，比較適合用于我們的液壓舉升機器人中各類零件的建模，比較方便。因此選用次方案。 5、 進度安排： 3-4周 資料收集，英文翻譯 5-6周 文獻綜述，開題報告 7-8周 三人小組完成總體方案設(shè)計，確定最終方案 9-10周 三人協(xié)調(diào)完成爬樓舉升機三維建模，完善細節(jié) 11-12周 整體設(shè)計修改完善 13-14周 完成裝配圖、零件圖 15-16周 修改設(shè)計說明書，打印圖紙，準(zhǔn)備答辯 六、指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 七、教研室（或開題審查小組）意見： 簽字： 年 月 日