機器人方向-機器人本體設(shè)計-指導(dǎo)書-20221120

-5-機器人本體設(shè)計指導(dǎo)書編寫：李子軒李玉勝姓名：學(xué)號：班級：山東理工大學(xué)機械電子工程系2022.11.20機器人本體設(shè)計指導(dǎo)書一、設(shè)計目的與要求機器人本體設(shè)計是機器人方向重要的綜合性與實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)?；灸康氖牵?.鞏固擴大課堂所學(xué)的機器人機構(gòu)學(xué)理論知識，理論聯(lián)系實際，豐富實際知識，對機器人各部件建立深刻的感性認識，為進一步深化學(xué)習(xí)機器人專業(yè)課打好基礎(chǔ)。掌握各種典型結(jié)構(gòu)的含義、功能、特征、基本計算及其裝配關(guān)系；掌握零件零件圖、裝配圖的繪制標(biāo)準(zhǔn)與方法。2。根據(jù)機器人本體建模的特點，使用現(xiàn)代計算方法與工具獲得機器人結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對各結(jié)構(gòu)的之間的裝配關(guān)系有一個完整、清晰的認識，能手工繪制典型零件圖。體會圖紙制作流程，增強工匠精神。3.深入了解機器人對思維方式、社會結(jié)構(gòu)、人類心理上的影響，對設(shè)計的機器人結(jié)構(gòu)應(yīng)合乎倫理道德，在今后設(shè)計工作中，對國家安全、人民幸?？紤]在內(nèi)。4.機器人本體是一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，團隊合作才能設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生們分組動手能力，樹立對1+1大于2觀念的認識，團隊成員互相取長補短，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，自覺履行團隊與個人責(zé)任，具備社會主義科技人員報國的家國情懷與使命擔(dān)當(dāng)。5.采用科學(xué)的方法對設(shè)計的機器人進行計算驗證，理解機器人本體設(shè)計流程，設(shè)計方案背后的思想邏輯，對機電系統(tǒng)中類似問題能做到舉一反三，跟隨新時代的發(fā)展，做到終身學(xué)習(xí)。本設(shè)計的基本要求是：1.了解機器人本體基本構(gòu)造，了解機器人的功能和工作原理，掌握機器人各部件含義、功能、特征。能從機器人功能要求出發(fā)，制訂或分析設(shè)計方案，合理地選擇傳動系統(tǒng)、減速機等。2.掌握典型機器人的結(jié)構(gòu)與計算。掌握典型機器人的結(jié)構(gòu)特點與裝配關(guān)系；機器人結(jié)構(gòu)參數(shù)計算；能按機器的工作狀況分析和計算作用在零件上的載荷，合理選擇零件材料，正確計算零件工作能力和確定零件主要參數(shù)及尺寸。使用現(xiàn)代繪圖軟件表達設(shè)計思想，給出設(shè)計說明書、計算過程。3.掌握典型機器人零件圖設(shè)計。熟悉手工繪制零件圖的方法，掌握零件草圖、實體設(shè)計注意事項，根據(jù)三維模型繪制工程圖。設(shè)計過程中，充分考慮制造工藝、安裝與調(diào)整、使用與維護、經(jīng)濟和安全等問題。4.典型機器人裝配圖繪制。完成機器人裝配模型，并進行運動干涉檢查，最終出裝配工程圖，給出BOM表，表達關(guān)鍵特征信息。5.工程圖符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)，尺寸及公差標(biāo)注正確，技術(shù)要求完整合理。編寫設(shè)計說明書，給出計算過程，以及其它相關(guān)技術(shù)文件。二、需要儀器與設(shè)備1.可參考301房間工業(yè)機器人及協(xié)作機器人、310delta機器人、機械大棚kuka機器人。2.畫圖板、丁字尺、繪圖工具、三維畫圖軟件及二維繪圖軟件、數(shù)學(xué)計算軟件。三、設(shè)計內(nèi)容根據(jù)本項目的規(guī)劃，選擇串聯(lián)機器人作為設(shè)計題目，以便于以后進行控制系統(tǒng)的設(shè)計與訓(xùn)練，使同學(xué)進行連續(xù)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。1、設(shè)計內(nèi)容包括確定系統(tǒng)總體設(shè)計方案；計算傳動裝置的運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)；傳動零件的設(shè)計計算；減速機、軸承等零部件的選擇與校核計算；選擇驅(qū)動電動機；各種機械臂的設(shè)計；繪制裝配工作圖及零件圖；編寫設(shè)計說明書；設(shè)計總結(jié)；進行答辯。2、具體設(shè)計步驟如下（1）對現(xiàn)有機器人進行分析，對結(jié)構(gòu)、尺寸、加工工藝、價格、效率、壽命等方面進行研究，提出自己的設(shè)計方案，并在以上各個方面進行對比，最終確定自己的方案。（2）對運動和動力學(xué)參數(shù)進行計算。（3）選擇驅(qū)動電動機型號、減速器型號。（4）確定各機械臂的主要參數(shù)及尺寸。（5）選擇標(biāo)準(zhǔn)件，如軸承、齒輪等。（6）繪制零件圖。（7）繪制裝配圖。3、所需完成的工作量（1）機器人三維模型一套，包括各零部件、裝配體；（2）手工繪制機器人A4圖一張；（3）利用計算機軟件繪制機器人二維裝配圖一張；（4）全部零件出二維工程圖，可手工繪制，或用計算機軟件繪制；（5）設(shè)計計算說明書。包括：確定傳動裝置總體方案，選定電動機，傳動裝置運動學(xué)動力學(xué)計算，傳動零件計算，軸、軸承、鍵聯(lián)接的校核計算，聯(lián)軸器選擇等內(nèi)容。四、注意事項1、明確學(xué)習(xí)目的、端正學(xué)習(xí)態(tài)度在設(shè)計過程中必須嚴肅認真、刻苦鉆研、一絲不苛、精益求精，特別在時間上要抓緊，不能前松后緊。這樣才能在設(shè)計思想、方法和技能等各方面都獲得較好的鍛煉和提高。2、發(fā)揮獨立工作能力教師的指導(dǎo)作用主要在于使學(xué)生明確設(shè)計思路，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，解答疑難問題和按設(shè)計進程進行階段審查等。在設(shè)計中，學(xué)生必須充分發(fā)揮創(chuàng)造性和主觀能動性，認真閱讀有關(guān)設(shè)計資料和課程設(shè)計指導(dǎo)書，仔細分析參考圖例的結(jié)構(gòu)。培養(yǎng)認真思考問題、分析問題和解決問題的能力，并要求獨立完成設(shè)計，而不應(yīng)該被動地依賴教師出主意，給數(shù)據(jù)、定答案。同時也反對盲目抄襲，不求甚解的學(xué)習(xí)態(tài)度。3、正確處理理論計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系機械零件尺寸不可能完全由理論設(shè)計確定，而應(yīng)綜合考慮零件結(jié)構(gòu)、加工、裝配、經(jīng)濟性和使用條件等要求。通過強度條件計算出來的零件尺寸，常常是零件的必須滿足的最小值，而不一定是最終采用的結(jié)構(gòu)尺寸。因此，在設(shè)計過程中，設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計是相互補充，交替進行的。應(yīng)貫徹“邊計算、邊畫圖、邊修改”這種三邊設(shè)計方法。產(chǎn)品設(shè)計需要經(jīng)過多次反復(fù)修改才能提高設(shè)計質(zhì)量。此外，一些次要尺寸不需強度校核。有的可根據(jù)經(jīng)驗公式確定，有的則由設(shè)計者考慮加工、使用等條件，參照類似結(jié)構(gòu)，用類比的方法確定。4、正確處理繼承與創(chuàng)新的關(guān)系長期的設(shè)計和生產(chǎn)實踐已經(jīng)積累了許多可供參考和借鑒的寶貴經(jīng)驗和資料，繼承和發(fā)展這些經(jīng)驗和成果，不但可以減少重復(fù)工作，加快設(shè)計進程，同時也是提高設(shè)計質(zhì)量的重要保證。設(shè)計人員應(yīng)注意利用和繼承已有的成果與經(jīng)驗，掌握和使用已有的設(shè)計資料。不應(yīng)閉門造車、憑空臆造。但是，不能盲目地、機械地抄襲已有的類似產(chǎn)品，應(yīng)在繼承的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體條件和要求，敢于創(chuàng)新，敢于提出新方案。5、正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計中是否采用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，也是評價設(shè)計質(zhì)量的—項指標(biāo)。設(shè)計中采用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有利于零件的互換性和加工工藝性，節(jié)省設(shè)計時間，降低生產(chǎn)成本。設(shè)計時，對于國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)，一般要嚴格遵守和執(zhí)行。例如設(shè)計中采用滾動軸承、帶、鏈條、聯(lián)軸器、密封件和緊固件等，其參數(shù)和尺寸必須嚴格遵守標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。當(dāng)然某些非標(biāo)準(zhǔn)零件，如軸承蓋等，資料中所列尺寸若與實際情況不符，則可適當(dāng)?shù)男薷摹?、完美的表達出設(shè)計結(jié)果繪圖時圖紙的圖面及格式、比例、圖線、字體、視圖表達尺寸標(biāo)注等應(yīng)嚴格遵守機械制圖標(biāo)準(zhǔn)，要求圖紙表達正確、完整、統(tǒng)一、清晰。圖面整潔，設(shè)計說明書要求正確無誤，格式符合要求，書寫工整清晰，文字簡明通順。用計算機進行繪圖時，也有同樣的要求，注意按要求進行初始設(shè)置。7、及時檢查和整理計算結(jié)果課程設(shè)計的計算部分，前后數(shù)據(jù)聯(lián)系密切，計算過程中又常要調(diào)整參數(shù)、修改計算數(shù)據(jù)，因此要求計算時達到正確、清晰、系統(tǒng)、完整，為編寫設(shè)計計算說明書打下基礎(chǔ)，同時從設(shè)計開始就要注意總結(jié)，為最終答辯做好準(zhǔn)備工作。五、進度計劃與時間安排工作內(nèi)容具體工作任務(wù)所用天數(shù)備注設(shè)計準(zhǔn)備1．安排設(shè)計教室、借圖板及尺子、購買圖紙。2．閱讀和研究設(shè)計指導(dǎo)書，明確設(shè)計內(nèi)容和要求；分析設(shè)計題目，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件。3．通過進行機器人參觀、看視頻動畫及參閱設(shè)計資料等途徑了解設(shè)計對象。4．閱讀教材、工具書有關(guān)內(nèi)容，明確并擬訂設(shè)計過程和進度計劃。傳動裝置的方案設(shè)計傳動裝置的方案設(shè)計分析和擬定傳動系統(tǒng)方案，繪制機械系統(tǒng)運動簡圖，對各方案的優(yōu)劣進行簡單的評價。傳動裝置設(shè)計1、計算傳動系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)。2、選擇電動機、減速器、傳動系統(tǒng)。3、確定傳動零件材料、主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸等。機器人零件圖的繪制零件圖應(yīng)標(biāo)注尺寸公差、形位公差和表面粗糙度并編寫技術(shù)要求等。用計算機出圖的學(xué)生，在出圖前經(jīng)指導(dǎo)教師審核后再出圖。機器人裝配模型設(shè)計和繪制1．繪制機器人裝配圖。2．標(biāo)注尺寸和配合。3．編寫技術(shù)要求、標(biāo)題欄和明細表等。審查和修正裝配草圖，對零件材料、結(jié)構(gòu)工藝性、加工工藝性、熱處理工藝性、裝配、拆卸工藝性等進行檢查，防止在以后的生產(chǎn)過程中無法實現(xiàn)。編寫設(shè)計計算說明書。將上述設(shè)計內(nèi)容、步驟進行總結(jié)，內(nèi)容全面、正確，論述清楚。課程設(shè)計總結(jié)和答辯根據(jù)設(shè)計題目的要求檢查是否完成全部設(shè)計內(nèi)容，對整個設(shè)計過程進行總結(jié)，做好答辯準(zhǔn)備。六、設(shè)計說明書I、封面(課程設(shè)計題目、班級、姓名、學(xué)號、指導(dǎo)老師、完成日期)II、目錄（包括頁次）III、正文1、設(shè)計任務(wù)，包括傳動系統(tǒng)示意圖、機器人運動學(xué)參數(shù)、設(shè)計條件等。2、傳動方案的分析與擬定。3、電動機、減速器的選擇計算。4、傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算。5、傳動零件的設(shè)計計算。6、滾動軸承等標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與計算7、其他零件的設(shè)計。8、設(shè)計小結(jié)，體會，改進意見。9、參考文獻。七、教師評語與成績評定1、評分依據(jù)（1）學(xué)習(xí)態(tài)度：遵守紀(jì)律情況，能否按設(shè)計進度完成各階段的設(shè)計任務(wù)；是否能認真閱讀設(shè)計資料和分析思考問題情況；（2）獨立的工作能力：能否利用設(shè)計資料，在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下獨立完成設(shè)計任務(wù)；（3）圖面質(zhì)量：結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理、尺寸標(biāo)注、視圖表達是否清楚、完善、美觀整潔，圖面