自动拆卸螺母机器人工作头设计(附件)
3. 在毕业设计过程中，根据进展情况，完成参考文献的查阅与检索，要求10篇以上（其中英文文献不少于2篇），并分别写出不少于200字的摘要；3. 在毕业设计过程中，根据进展情况，完成参考文献的查阅与检索，要求10篇以上（其中英文文献不少于2篇），并分别写出不少于200字的摘要；4. 撰写毕业设计论文（不少于1.5万字），并符合“江苏科技大学本科生毕业设计（论文）撰写规范”；5. 软件包一套（刻录成光盘）。三、完成日期及进度自 2015年2月18 日起至 2015年6月12 日止进度安排：3.1～3.10 检索文献、查阅资料、调查研究；3.11～3.31 完成英文翻译，拟写综合报告；3.25～4.5 开题报告；4.16～4.30 功能设计和结构设计；5.4～5.25 三维建模、虚拟装配、仿真模拟；5.26～6.5 撰写论文及其他文档资料；6.6～6.9 审查，修改，完善；6.10日之前 必须提交论文；6.11～6.12 毕业答辩。四、同组设计者（若无则留空）：五、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:【1】 卢绪振，李艳芳，王树城。基于报废汽车车轮拆卸的机器人工具设计研究【D】，吉林大学，2013（9）【2】 刘志峰，张少亭，宋守许等。报废汽车拆卸回收的经济性分析【J】，合肥工业大学学报，Vol.32 No.3 2009【3】 李艳芳，薛建彬。自动拆卸螺母机器人工具的机械设计与研究【J】，机械工程与自动化，2009年6月 系(教研室)主任： （签章） 年 月 日 学院主管领导： （签章） 年 月 日摘 要摘 要 利用好报废汽车回收，拆解和回收工作，对环境的保护，能源的合理利用和绿色发展非常重要。我们国家在报废汽车回收利用上起步较晚，而且工具、手段和环境保护上都比较落后。所以，我们需要研发一些能代替落后设备的工具，从而在效率的提高和强度的降低上有着更好的突破。综合上述，我们将拆解技术与计算机技术结合起来，研制一种能自动拆解报废汽车的机器人工作头，从而实现自动化拆解的过程。 本文研究的主要内容是自动拆卸螺母机器人工作头。首先采用的标准工具接头将工作头与机械臂连接起来
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
重要。我们国家在报废汽车回收利用上起步较晚，而且工具、手段和环境保护上都比较落后。所以，我们需要研发一些能代替落后设备的工具，从而在效率的提高和强度的降低上有着更好的突破。综合上述，我们将拆解技术与计算机技术结合起来，研制一种能自动拆解报废汽车的机器人工作头，从而实现自动化拆解的过程。 本文研究的主要内容是自动拆卸螺母机器人工作头。首先采用的标准工具接头将工作头与机械臂连接起来，其次是机器人能够根据不同大小的螺母进行自动更换工作头上的套筒，除此之外，在工作头的中间部分装有扭矩传感器，从而可以根据所接受的信号来控制电动机的启动和停止，对生锈螺母的特殊情况设计过载保护机制。最后，模拟工具的拆除操作过程，验证报废汽车的拆卸工具可以实现自动拆卸螺丝连接。 关键词：报废汽车;机器人工具;建模仿真 目 录
第一章 绪论 3
1.1 引言 3
1.2 课题的意义 3
1.3 课题的国内外研究现状 3
1.4 本文的研究内容 4
第二章 机器人工作头的设计研究 5
2.1 工作头的功能设计 5
2.2 工作头的工作原理 6
2.3 工作头机械结构的设计 7
2.3.1 工作头旋松主轴的设计 13
2.3.2 工作头减速机构的设计 14
2.4 工作头效率的计算 15
第三章 机器人工作头的建模 17
3.1 概述 17
3.2 套筒的创建 17
3.3 旋松轴的构建 18
3.4 蜗轮蜗杆的创建 18
3.5 机器人工作头的虚拟装配 21
第四章 机器人工作头拆卸螺母过程的仿真 23
4.1 概述 23
4.2 运用PRO/E实现工作头拆卸虚拟仿真 23
4.2.1 机器人拆卸工作头定位技术 23
4.2.2 工作头拆卸螺母过程分析 24
4.3 自动拆卸螺母过程仿真 24
第五章 总结与展望 27
5.1 本文的主要研究成果 27
5.2 研究中存在的问题和展望 27
致谢 28
参考文献 29
附录一:旋松轴方头设计 30
附录二:花键轴设计 31
附录三:蜗轮蜗杆设计 32
第一章 绪论
1.1 引言
随着汽车工业快速前进，我国汽车的数量在近几年里呈现出了高速增长的态势，因此，报废汽车数量也必将快速增加。报废汽车的增长不仅对环境有着较大的坏处，而且更多有利用价值的材料出现了浪费现象，因此，我们急需通过利用先进的科技技术来改变这一现状。在报废汽车上存在着较多的螺纹连接，我们需要考虑如何更高效的拆卸螺母或者螺栓。在那些效率低的拆解方法中，工人运用传统工具来拆卸螺母或螺栓，其劳动强度较大。鉴于这种情况，为了设计出一种能够实现自动拆卸螺母的机器人工具，本文对报废汽车的自动拆解螺母进行了深入的研究。我们可以通过对机器人的编程，将机器人与工作头结合起来，以实现自动化拆卸报废汽车上的螺母。
1.2 课题的意义
目前，对报废汽车的回收已成为一个急需解决的问题。由于不断增加的总量，拆解手段、拆解方法等多方面的探究，以及环境保护和资源回收技术的研究都被大家看做是重中之重。国内汽车主要通过废旧物资回收公司来进行报废汽车的回收，并且这种恢复模式的专业化程度较低，不利于工人的健康和效率的提高。随着社会和科技的不断发展，人们会使用机电设备来替代自己完成任务，在一定程度上会降低一味的追求经济因素的程度，并且随着工业机器人的不断发展，工业机器人将广泛的在报废汽车处理过程中应用。
本文对报废汽车自动拆解机器人工作头的设计进行了研究。对于所有报废汽车而言，通过对机器人的编程，将机器人与工作头结合起来，以实现自动化拆卸报废汽车上的螺母。将报废汽车拆卸工具的自动化程度提高，以加快对报废汽车的拆解的开发进程。本文在拆卸报废汽车轮毂螺母的工具上，设计了机器手臂人上的自动拆卸螺母工作头，并用三维软件建立实体了工具模型和对重要组成部分进行了强度分析。这不仅有利于更好地发展和研究报废汽车拆解机器人工作头设计和发展，同时也为拆解行业自动化的实现打下了良好的基础。
1.3 课题的国内外研究现状
自70年代以来，部分国家开始开展对报废汽车的回收的研究，并且投入了较多的精力，研究了报废汽车的回收和重新利用，这些国家中日本、欧盟国家和美国研究的较出色。据资料记载，目前还有很多是致力于研究报废车辆拆解的专业人士。法国卡洛琳娜达兹等人研究了如何利用两个或更多个机器手以协调的方式来完成拆除任务，描述了一基于程序图表基础上的拆卸机器人。德国波克[1]等人研究了视觉控制和视觉系统，在系统中加入了自动立体摄像系统，以此作为视觉传感器自动拆卸系统，并使用该系统来测量对象轮廓的标识和位置，以组合工具定位，汽车轮毂螺母拆卸系统不能依赖于有多少类型的车轮螺母，大小和车轮。目前自动拆卸汽车车轮螺母系统已在实验室取得了成功。
我们国家在报废汽车回收利用上起步较晚，而且工具、手段和环境保护上都比较落后。所以，我们需要研发一些能代替落后设备的工具，从而在效率的提高和强度的降低上有着更好的突破。综合上述，我们将拆解技术与计算机技术结合起来，研制一种能自动拆解报废汽车的机器人工作头，从而实现自动化拆解的过程。 来自清华大学的杨润泽[2]教授等人开发了一个基于霍尔传感器元件的智能拆解螺纹连接件，可以对分解的状态进行检测分析，然后自动确定智能控制设备的后续动作；但该装置的工件夹紧和拔除仍然需要手动完成，并且只适用于螺纹连接的某些拆解，从而限制了它的广泛使用。同济大学，江苏大学等学校对自动拧紧螺纹机作了大量的试验，这个自动拧紧螺纹机主要是对装配过程的螺母以及螺栓的紧固。目前通过利用扭矩角法来实现对拧紧螺母和螺栓精度的控制，这在江淮汽车、东风汽车的主要变速箱装配生产线上，这样的设备已投入使用。
1.4 本文的研究内容
基于自动化的研究和汽车的拆卸基础上，本文提出了将机器人与拆解工具相结合起来的想法，进而实现对报废汽车的自动化拆解。本文主要研究了拆卸螺母机器人的工作头，以拆卸螺母机器人工作头的设计为引导，依次为拆卸螺母机器人工作头的结构设计、工作头建立模型及性能校核等方面进行研究。
论文的各章节安排:
第一章:介绍报废汽车回收的好长及本篇论文的研究内容和意义。
第二章:报废汽车拆卸螺母机器人工作头的设计，一边自动更换的标准接头，另一边是自动更换的套筒，并且本身带有扭矩传感器和过载保护机构。
第三章:对工作头的整体建立模型并进行工作性能的校核，
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重要。我们国家在报废汽车回收利用上起步较晚，而且工具、手段和环境保护上都比较落后。所以，我们需要研发一些能代替落后设备的工具，从而在效率的提高和强度的降低上有着更好的突破。综合上述，我们将拆解技术与计算机技术结合起来，研制一种能自动拆解报废汽车的机器人工作头，从而实现自动化拆解的过程。 本文研究的主要内容是自动拆卸螺母机器人工作头。首先采用的标准工具接头将工作头与机械臂连接起来，其次是机器人能够根据不同大小的螺母进行自动更换工作头上的套筒，除此之外，在工作头的中间部分装有扭矩传感器，从而可以根据所接受的信号来控制电动机的启动和停止，对生锈螺母的特殊情况设计过载保护机制。最后，模拟工具的拆除操作过程，验证报废汽车的拆卸工具可以实现自动拆卸螺丝连接。 关键词：报废汽车;机器人工具;建模仿真 目 录
第一章 绪论 3
1.1 引言 3
1.2 课题的意义 3
1.3 课题的国内外研究现状 3
1.4 本文的研究内容 4
第二章 机器人工作头的设计研究 5
2.1 工作头的功能设计 5
2.2 工作头的工作原理 6
2.3 工作头机械结构的设计 7
2.3.1 工作头旋松主轴的设计 13
2.3.2 工作头减速机构的设计 14
2.4 工作头效率的计算 15
第三章 机器人工作头的建模 17
3.1 概述 17
3.2 套筒的创建 17
3.3 旋松轴的构建 18
3.4 蜗轮蜗杆的创建 18
3.5 机器人工作头的虚拟装配 21
第四章 机器人工作头拆卸螺母过程的仿真 23
4.1 概述 23
4.2 运用PRO/E实现工作头拆卸虚拟仿真 23
4.2.1 机器人拆卸工作头定位技术 23
4.2.2 工作头拆卸螺母过程分析 24
4.3 自动拆卸螺母过程仿真 24
第五章 总结与展望 27
5.1 本文的主要研究成果 27
5.2 研究中存在的问题和展望 27
致谢 28
参考文献 29
附录一:旋松轴方头设计 30
附录二:花键轴设计 31
附录三:蜗轮蜗杆设计 32
第一章 绪论
1.1 引言
随着汽车工业快速前进，我国汽车的数量在近几年里呈现出了高速增长的态势，因此，报废汽车数量也必将快速增加。报废汽车的增长不仅对环境有着较大的坏处，而且更多有利用价值的材料出现了浪费现象，因此，我们急需通过利用先进的科技技术来改变这一现状。在报废汽车上存在着较多的螺纹连接，我们需要考虑如何更高效的拆卸螺母或者螺栓。在那些效率低的拆解方法中，工人运用传统工具来拆卸螺母或螺栓，其劳动强度较大。鉴于这种情况，为了设计出一种能够实现自动拆卸螺母的机器人工具，本文对报废汽车的自动拆解螺母进行了深入的研究。我们可以通过对机器人的编程，将机器人与工作头结合起来，以实现自动化拆卸报废汽车上的螺母。
1.2 课题的意义
目前，对报废汽车的回收已成为一个急需解决的问题。由于不断增加的总量，拆解手段、拆解方法等多方面的探究，以及环境保护和资源回收技术的研究都被大家看做是重中之重。国内汽车主要通过废旧物资回收公司来进行报废汽车的回收，并且这种恢复模式的专业化程度较低，不利于工人的健康和效率的提高。随着社会和科技的不断发展，人们会使用机电设备来替代自己完成任务，在一定程度上会降低一味的追求经济因素的程度，并且随着工业机器人的不断发展，工业机器人将广泛的在报废汽车处理过程中应用。
本文对报废汽车自动拆解机器人工作头的设计进行了研究。对于所有报废汽车而言，通过对机器人的编程，将机器人与工作头结合起来，以实现自动化拆卸报废汽车上的螺母。将报废汽车拆卸工具的自动化程度提高，以加快对报废汽车的拆解的开发进程。本文在拆卸报废汽车轮毂螺母的工具上，设计了机器手臂人上的自动拆卸螺母工作头，并用三维软件建立实体了工具模型和对重要组成部分进行了强度分析。这不仅有利于更好地发展和研究报废汽车拆解机器人工作头设计和发展，同时也为拆解行业自动化的实现打下了良好的基础。
1.3 课题的国内外研究现状
自70年代以来，部分国家开始开展对报废汽车的回收的研究，并且投入了较多的精力，研究了报废汽车的回收和重新利用，这些国家中日本、欧盟国家和美国研究的较出色。据资料记载，目前还有很多是致力于研究报废车辆拆解的专业人士。法国卡洛琳娜达兹等人研究了如何利用两个或更多个机器手以协调的方式来完成拆除任务，描述了一基于程序图表基础上的拆卸机器人。德国波克[1]等人研究了视觉控制和视觉系统，在系统中加入了自动立体摄像系统，以此作为视觉传感器自动拆卸系统，并使用该系统来测量对象轮廓的标识和位置，以组合工具定位，汽车轮毂螺母拆卸系统不能依赖于有多少类型的车轮螺母，大小和车轮。目前自动拆卸汽车车轮螺母系统已在实验室取得了成功。
我们国家在报废汽车回收利用上起步较晚，而且工具、手段和环境保护上都比较落后。所以，我们需要研发一些能代替落后设备的工具，从而在效率的提高和强度的降低上有着更好的突破。综合上述，我们将拆解技术与计算机技术结合起来，研制一种能自动拆解报废汽车的机器人工作头，从而实现自动化拆解的过程。 来自清华大学的杨润泽[2]教授等人开发了一个基于霍尔传感器元件的智能拆解螺纹连接件，可以对分解的状态进行检测分析，然后自动确定智能控制设备的后续动作；但该装置的工件夹紧和拔除仍然需要手动完成，并且只适用于螺纹连接的某些拆解，从而限制了它的广泛使用。同济大学，江苏大学等学校对自动拧紧螺纹机作了大量的试验，这个自动拧紧螺纹机主要是对装配过程的螺母以及螺栓的紧固。目前通过利用扭矩角法来实现对拧紧螺母和螺栓精度的控制，这在江淮汽车、东风汽车的主要变速箱装配生产线上，这样的设备已投入使用。
1.4 本文的研究内容
基于自动化的研究和汽车的拆卸基础上，本文提出了将机器人与拆解工具相结合起来的想法，进而实现对报废汽车的自动化拆解。本文主要研究了拆卸螺母机器人的工作头，以拆卸螺母机器人工作头的设计为引导，依次为拆卸螺母机器人工作头的结构设计、工作头建立模型及性能校核等方面进行研究。
论文的各章节安排:
第一章:介绍报废汽车回收的好长及本篇论文的研究内容和意义。
第二章:报废汽车拆卸螺母机器人工作头的设计，一边自动更换的标准接头，另一边是自动更换的套筒，并且本身带有扭矩传感器和过载保护机构。
第三章:对工作头的整体建立模型并进行工作性能的校核，
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