发布时间 : 星期日 文章机械毕业设计906基于SolidWorks六自由度焊接机械手三维运动模拟更新完毕开始阅读ed008ec86bec0975f465e2a5
(4)手臂回转动作; (5)手爪夹紧动作;
2、圆柱坐标式机械手的特征是在垂直导柱上装有滑动套筒，手臂装在滑动套筒上，手臂可做上下直线运动（Z）和在水平面内做圆弧状的左右摆动(Ф)。
1.3.3关节式机械手
关节式机械手是一种适用于靠近机体操作的传动型式。它像人手一样有肘关节，可实现多个自由度，动作比较灵活，适于在狭窄空间工作。关节式机械手，早在四十年代就在原子能工业中得到应用，随后在开发海洋中应用，有一定的发展前途。
1.特点
关节式机械手有大臂和小臂的摆动，以及肘关节和肩关节的运动。
关节式机械手具有上肢结构，可实现近似于人手操作的机能。为具有近似人手操作的机能，需要研制最合适的结构。
表1—2为关节式机械手与人体上肢动作角度比较：
表1—2 关节式机械手与人体上肢动作角度比较
人体上肢 关节式机械手
肩旋转
?800 ?1800
上臂曲摆 ?900
?800 下臂曲摆 0～1300 ?900
下臂旋转 –450～+650 ?1800
手腕曲摆 –600～+900 ?900
手腕摇摆 –600～+900 —
手旋转 —
?1800
关节式机械手的传动机构采用齿轮、齿条式和摆动式。传动机构采用哪一种型式，主要根据工件的轻重来决定。若按摆动式扭矩来设计，则油缸将加大，而装载油缸的机架也将随之加大。特别是靠近关节式前端关节部分的重量对肩部影响很大。传动机构在承受负荷的同时必须承受自重。因此，传动效率很低。如需要大的转动角，则宜采用摆动油缸。
以上三种基本型式的机械手各有特点，但在基本尺寸相同的情况下，如当手臂长度和机体高度相等时，应比较哪一种机械手能达到的动作范围为最大，以便于在工作中加以有效的利用。
- 8 -
第2章 计算机辅助设计和SolidWorks软件的发展
2.1 计算机辅助设计的发展
近些年来，随着计算机技术的发展，计算机图形处理能力日益增强，以计算机为主要工具的仿真技术也迅速发展起来，并很快应用于工程领域。在计算机辅助下进行机械零件的设计、校核，并进行系统运动仿真己经逐渐成为机械设计的发展方向。
在传统的设计与制造过程中，首先是方案设计及论证，然后进行产品设计。在设计完成后，为了验证设计，通常要制造样机进行试验，有时这些试验甚至是破坏性的。当通过试验发现缺陷时，又要回头修改设计并再用样机验证。只有通过周而复始的设计--试验--设计过程，产品才能达到要求的性能。这一过程是冗长的，尤其对于结构复杂的系统，设计周期无法缩短，更不用谈对市场的灵活反应了。在大多数情况下，工程师往往为了保证产品按时投放市场而中断这一过程，使产品在上市时便有先天不足的毛病。在市场竞争的背景下，基于实际样机上的设计验证过程严重地制约了产品的质量的提高、成本的降低和对市场的占有。随着经济贸易的全球化，要想在竞争日趋激烈的市场上取胜，缩短开发周期，提高产品质量，降低成本以及对市场的灵活反应都已成为竞争者们所追求的运营方式，谁早推出产品，谁就占有市场。然而，传统的设计与制造方式却无法满足这些要求。
计算机运动仿真作为计算机仿真技术的一个重要分支，可以归入虚拟现实技术VR(VirtualReality)的范畴，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、实时计算技术、人机接口技术等多项关键技术。作为一门新兴的高技术，己经成为工程技术领域计算机应用的重要方向。尤其在航天、国防及其它大规模复杂系统的研制开发过程中，计算机运动仿真己经成为不可缺少的工具。借助于这项技术，工程师们可以在计算机上建立机械系统的虚拟模型，伴之以三维可视化处理，模拟其在现实环境下系统的运动和动力特性，并根据仿真的结果来精化和优化系统的设计。计算机运动仿真技术已经越来越成为人们代替或部分代替样机制作、工艺试验，以获取所需数据结果并最终完成对产品的性能测试及验证的有力技术手段。
2.2 软件的特点及前景
SolidWorks是基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统，是由美国SolidWorks公司总结和继承了大型机械CAD软件的基础上，在Windows环境下实现的第一个机械三维CAD软件，于1995年11月研制成功。SolidWorks是市场份额增长最快、技术发展最快、市场前景最好、性能价格比最优的软件。随着SolidWorks版本的不断提高、性能的不断增强，SolidWorks已经能满足一般企业的
- 9 -
一般需求了。
Solidworsks具有以下特点:
(l).SolidWorks是当今世界基于NT/Windows平台的三维机械CAD软件系统的主流产品，目前己在国内外中小型企业中得到广泛应用。
(2).易学、易用，操作过程直观、简单，功能强大。 (3).完全汉化，使用过程中无任何语言障碍。
(4).可向下兼容二维AutoCAD，使得以前采用Aut0CAD进行的设计可以继续使用和转化。
2.3 COSMOSMotion的应用及特点
COSMOSMotion是模拟您的产品在 CAD 系统内的功能的软件。此过程称作功能虚拟原型机仿真。COSMOSMotion对机械运动进行模拟并输出您通常应实际收集的信息。COSMOSMotion旨在帮助用户减少对使用物理原型机仿真和测试来确保设计工作顺利进行的需求。通过减少对硬件原型机的依赖，公司将减少开发产品所需的时间和节约资金。此外，通过采用功能虚拟原型机仿真，公司将能够测试更多的产品配置。大多数公司发现，COSMOSMotion通常在一个项目中就可以收回投资。
COSMOSMotion和在 SolidWorks 装配体建模工具中看到的运动之间有很多区别，COSMOSMotion将物理情况（作用力、动量和重力）考虑在内，而装配体建模工具则不然。在流行的装配体建模工具内，可以通过修改参数或拖动模型的各部分，看到系统移动情况。使用装配体模块运动，可以扩展具有多个促动器（例如马达）和弹簧的装配体模型，以了解机械运动在现实世界的情况。干涉检查和 AVI 影片可以帮助用户找出问题并向他人表述这些问题。在装配体模型中看到的运动和在 COSMOSMotion中看到的运动之间有一个显著差别。装配体建模工具无法模拟在 COSMOSMotion中提供的齿轮、凸轮、插销、作用力等，或者无法生成在 XY 坐标图中可以查看的工程数据。
SolidWorks 的运动仿真及动画制作也可以通过其插件Animator 软件进行的。通过Animator 可以将产品运动及旋转制作成AVI 格式的动画,也可将动画保存成. bmp 或. tga 格式的一系列的静止图像。但COSMOSMotion与Animator有很大区别。
COSMOSMotion基于物理性质，而 SolidWorks Animator 则不然。物理性质意味着在运动中捕获像重力和摩擦力之类的影响。COSMOSMotion允许您模拟设计的物理运动并通过基础工程数据的动画和坐标图形象地表现出运动的情况。您可以使用COSMOSMotionAVI 捕获物理运动并与他人交流这些物理运动。SolidWorks Animator 是用于帮助您设计动画的工具。这些动画可以包含旋转装配体、装配/拆卸零件以及枢接装配体。与 COSMOSMotion一样，这些动画可被存储为 AVI 文件以供协作。
COSMOSMotion用户界面是 SolidWorks 界面的无缝扩展，它使用 SolidWorks
- 10 -
数据存储库并且没有 SolidWorks 数据的复制/导出。这使它易于学习和使用。COSMOSMotion是基于功能强大的 ADAMS 解决方案引擎创建的。“Powered by ADAMS”意味着用户可以从世界上最大的制造公司采用的同一种模拟技术中受益。ADAMS 已经受了很多次考验，表明比任何其它运动模拟工具更精确并且能够解决范围更广的问题。它是世界上最广泛使用的机械系统模拟工具。
- 11 -