爬楼液压举升机器人三维建模仿真开题报告.doc

本科毕业设计开题报告题 目：爬楼液压举升机器人 三维建模仿真 院 （部）：机电工程学院专 业：机械工程及自动化班 级：机械103班姓 名：王士豪学 号：2010071195指导教师：吕志杰完成日期：2014年4月 17 日山东建筑大学毕业设计开题报告班级：机械113 班 姓名：常程论文题目直流电动机测试实验系统-检测及机械系统设计一、 选题背景和意义： 随着科学技术的发展,液压技术在科学领域有了突飞猛进的发展, 液压技术已经成为了一门影响现代机械装备技术的重要基础学科和基础技术，人们对液压技术认识和运用有了更加深刻的了解。 液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。因而在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空和机床行业中，液压技术得到了普遍的应用。随着原子能、空间技术、电子技术等方面的发展，液压技术向更广阔的领域渗透，发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都很重视，所以采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。在当前的社会背景下，对于一些比较重的货物或者仪器设备，如果继续按照传统的方式-人工搬运的话，很明显需要很多的人力，同时在搬运的过程中也需要花费很多时间和金钱。基于液压技术的一天天走向成熟，液压设备在许多领域有着广泛的应用，如工厂生产线，液压成型机，在汽车维修厂中的液压举升机等等。这些都是利用液压油产生的液压力承受较大的载荷来实现功能的。因此将液压技术运用到举升货物这一领域是可行的，利用这一技术制造出的爬楼液压举升机器人可以代替多个人去完成相同的工作量，同时也可以减少工作的时间，提高工作的效率，还有就是可以节约经费。可见，爬楼液压举升机器人有着众多的优点，为人们的生活和工作带来了众多的便利。二、课题设计难点分析：爬楼液压举升机器人设计：爬楼液压举升机器人要准确快速完成既定的动作需要好的液压及控制部分来支持，额定流量取决于主压缩缸的压缩比，根据工作要求确定液压系统的主要参数、系统原理图，进行必要的设计计算，合理的选择和确定液压元件，对所设计的液压系统性能进行校验。而控制部分则采用单片机来实现,如何使爬楼液压举升机器人的各个动作进行的有序,不发生冲突是最关键的,可以采用增加时间继电器和限位开关来保证动作顺利进行。三维建模和运动仿真需要用到SolidWorks来完成，所以对SolidWorks的学习、掌握及熟练应用也具有一定的难度。(1) 利用Solidworks进行实体建模时，需要对实体的尺寸要有很严格的要求，根据实体的特征需要选择合适的方式进行建模，如拉伸、除料、旋转等。在此次建模中，对于轮子和液压缸的建模比较繁琐和麻烦。(2) Soliderworks三维仿真的另一个困难就是实体的装配问题，装配过程中需要明确各个零件的位置关系，根据位置关系选择合适的配合类型。在此过程中，需要细心查所有零件的安装位置，比较困难。对于小零件，如螺钉、螺帽、垫圈等，需要量比较大，需要重复配合，显得繁琐。三、调研报告（文献综述）： 随着科学技术的发展，人们对搬运货物这方面有了更高的追求，人们希望省时，省力，更省钱。以山东建筑大学为例，我们机电学院的实验室都在二楼，有实验室就有实验设备。就我们学习机械的，必不可少的就是大型的机械设备或者其他的体积小但是很重的设备，然而将这些设备搬上楼却成为了老师们的难题，每次都必须找好几个同学过来帮忙搬，有时还找不到帮忙的同学。这种传统的方式又累，又不省时间，还存在着一些安全问题等。因此急需一种机器来解决这些问题。 我们设计的爬楼液压举升机器人设备能够满足上述要求，下面是我们设计的液压爬楼液压举升机器人的特点：1.结构与性能爬楼液压举升机器人设备是由上钢板,下钢板，七个液压缸，导轨，导轮，导向轴，倒向槽，油管，液压换向阀，单片机，液压泵构成。液压泵是液压系统的能源装置，为液压系统提供动力。液压换向阀用来控制液压油路的流通方向和中断，从而控制液压缸的伸缩和液压缸保持在一个精确位置不动。单片机用来控制液压换向阀。上钢板上安装有两个倒向槽，用来与下钢板上安装的导向棍相配合。上钢板的下面按照稳定性分别布置着三个液压缸，分别与液压换向阀连接，按照液压缸的指令进行动作。下钢板安装有两个导向棍，与上钢板的倒向槽配合。下钢板上板面安装有三个液压缸，与上钢板的液压缸位置错开。同时下钢板的下板面安装有四个轮子。此次毕业设计我们所设计的爬楼液压举升机器人需要进行三维零件的建模。三维仿真的相关软件有Solidworks、UG、CAXA、PROE、3DMAX、CAD等，对于这些软件基本上相似，但对于不同的软件又有其不同的特点，抓住这些软件的不同点，对于我们以后三维模型的建造有着巨大的推动作用，更加有利于我们今后的发展。它们的特点分别如下：1、SolidWorks特点：（1）具有强大的特征建模及零件与装配的功能。特征建模具有实体 建模、曲面建模、钣金建模可以对一切零件进行绘制。其工程图和装 配图的应用也十分方便快捷。（2）其操作界面较直观、清晰、整齐使的在设计过程中可以快速审 视设计的合理性。（3）在SolidWorks中可以对零件进行受力分析和运动仿真。零件 装配之后需要分析各零件之间的受力情况和运动仿真以检测各零件之 间的干涉，SolidWorks可以很好地完成。 SolidWorks是一个简单、易学、易用的三维参数化设计软件，在 整个三维设计行业内已被广泛应用。2、CAXA的特点： 优点：（1）其兼容了AUTOCAD的数据结构、直接读入和编辑文字、剖面线、多线、块、表格等数据。直接对应AUTOCAD的图层。全面支持AUTOCAD的应用模式。（2）具有强大的编辑和绘图工具。基本的曲线绘图及模块化绘图工具，可迅速生成复杂的工程曲线。具有强大的国标图库和构件库。（3）可以对零件进行仿真加工。缺点：（1）二维三维不相关。生成二维图以后，要到CAXA电子图板中去修改。 （2）草图设计功能较弱。 （3）不支持基于约束和参数化造型。不能进行装配约束求解。特征造型功能较弱。生成二维图时，没有自动标注功能。没有自动生成网页功能（SE和SW都有）。在三维上对标注的处理不理想。没有内置数据管理功能。不含运动分析模块。3、PROE野火版的特点：优点：（1）支持行为建模。管路设计支持软、硬管结合，支持管理原理图设计，支持管理流动模拟。 （2）三维装配支持生成装配工艺卡。运动模拟支持生成运动包络轮廓。支持设定柔性件。 （3）可以生成只有外形数据的包装和与其它厂商产品装配时的尺寸的三维模型。钣金件设计包括钣金排料。 （4）运动仿真的功能可以定义连接方式，定义速度加速度等。支持装配过程动态显示。 缺点：（1）需要与WINCHILL集成，价格太贵。宜人化程度较差。部分中端三维CAD有的免费功能需要购买。如WEB浏览器等。4、特点：（1）其具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和工程图等功能。在设计过程中可以进行有限元分析、机构受力分析、运动模拟提高设计的可靠性。（2具有强大的复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。（3）其曲面建模功能较强大，特别适用于汽车轮廓设计，汽轮叶片的设计等复杂的曲面造型设计。综上所述，本次毕业设计的三维建模方面多运用直线、圆弧等，根据上术列举的三维建模软件之间的特点比较，我选择运用Solidworks来进行三维仿真。对于初学者而言，建议运用Solidworks来进行三维模拟，比较容易上手。 参考文献： 1. 吴宗泽 罗圣国主编 机械设计课程手册 高等教育出版社 1996.4 2. 王宗发主编 实用机械设计北京理工大学出版社 1998.2 3. 汪恺主编 机械设计标准应用手册第三卷 机械工业出版社 1996.10 4. 濮良贵 纪名刚主编 机械设计第七版 高等教育出版社 2001.6 5. 贾耀卿主编 机械零件手册中国标准出版社 1995.9 6. 中国农业机械化科学研究院 编 实用机械设计手册上册 1985.7 7. 秦曾煌主编 电工技术第五版 高等教育出版社 1998.5 4、 方案论证： 爬楼液压举升机器人三维建模仿真方面： 方案一：利用UG三维绘图软件进行设计。对于UG软件的强大功能可以在液压爬楼举升机器人的上下板设计时可以进行有限元分析、承受的力分析，是个很好的选择，但是该软件对于操作者的熟练操作程度有着严格的要求，对于我们设计的实物，运用UG可能会比较麻烦。因此不选择此方案。 方案二：运用Solidworks进行三维建模。SolidWorks是一个简单、易学、易用的三维参数化设计软件，在整个三维设计行业内已被广泛应用。该软件在我们大学生中应用最多，而且用起来比较容易，比较适合用于我们的液压举升机器人中各类零件的建模，比较方便。因此选用次方案。5、 进度安排： 3-4周 资料收集，英文翻译 5-6周 文献综述，开题报告 7-8周 三人小组完成总体方案设计，确定最终方案 9-10周 三人协调完成爬楼举升机三维建模，完善细节 11-12周 整体设计修改完善 13-14周 完成装配图、零件图 15-16周 修改设计说明书，打印图纸，准备答辩六、指导教师意见： 签字： 年 月 日七、教研室（或开题审查小组）意见： 签字： 年 月 日