汽车与电气工程系毕业设计选题表、任务书、中期检查

扬州市职业大学汽车与电气工程系
毕业设计(论文)前期工作材料
学 生 姓 名 : 教 专 研 室 : 学 号：
业 :
设计(论文)题目: 设计(论文)题目: 指 导 教 师 :
张友宏
副教授
材 料 目 录
序号 1 2 3 4 名 称 数量 1 1 1 1 备 注
教师完成 教师完成 学生完成 教师完成
毕业设计(论文)选题、审题表 毕业设计(论文)任务书 毕业设计(论文)开题报告〔含文献综述〕 毕业设计（论文）中期检查表
2012 年 1 月

毕业设计（论文）选题、审题表
系 部
汽车与电气工程系
教研室 课题名称 适用专业 课题性质 A B C D E
指 导 教 师
姓
名
专业技术 职 务
课题来源
A
B
C
D
课题简介
课题应完成的 任务和对学生 的要求
课题结束时，应提供论文、图纸、实物、工艺文件等材料
所在专业审定意见：
同意开题（手写） 同意开题（手写）
专业负责人(签名)： 注：本课题由 同学选定，学号： 教研室主任手签 2012 年 1 月 20 日
注：1．该表由指导教师填写，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文） 选题使用； 2．有关内容的填写见背面的填表说明 填表说明，并在表中相应栏内打“√” ； 填表说明 3．课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。

填 表 说 明
1．该表的填写只针对 1 名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由 2 ． 名及 2 名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题） ，并且在 “设计（论文）要求”一栏中说明。 2． 课题性质”一栏： “课题性质 ． 课题性质” A．产品设计； B．工程技术研究； C．软件开发； D．研究论文或调研报告 E．其它。 3． 课题来源”一栏： ． 课题来源” “ 、市级以上科研课题； A．自然（社会）科学基金与省（部） B．企、事业单位委托课题； C．校、院（系）级基金课题； D．自拟课题。 4． 课题简介”一栏： ． 课题简介” “ 主要指该课题的背景介绍、理论意义或实用价值。

扬州市职业大学汽车与电气工程系
毕业设计（论文）任务书
教 研 室 ： 专 业： 学 号：
学 生 姓 名： 设计(论文 题目 设计 论文)题目： 论文 起 迄 日 期: 设计(论文 地点: 设计 论文)地点 论文 地点 指 导 教 师: 专业负责人:
2012 年 01 月 20 日 ~ 05 月 15 日 扬州市职业大学
教研室主任手签
发任务书日期:
2012 年
01 月 20 日

任务书填写要求
1．毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学 生所在专业的负责人审查，系、教务科领导签字后生效。此任务书应在毕业设计 （论文）开始前一周内填好并发给学生； 2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务科统一设计的电子文档标 准格式（可从继续教育学院网站上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止 打印在其它纸上后剪贴； 3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致， 若有变更，应当经过所在专业及系、教务科领导审批后方可重新填写； 4．任务书内有关“教学点”应写清教学点名称，如： “南京理工大学继续教 育学院鼓楼夜大点”“专业”同时写清层次和学习形式，如： ， “”工商管理（专升 本夜大） 。学生的“学号”要写全号； 5．有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408—2005《数据元和 交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。 如“2007 年 3 月 15 日”或“2007-03-15” 。

毕 业 设 计（ 论 文 ） 任 务 书
1．本毕业设计（论文）课题应达到的目的：
（内容仅供确定板式用）本课题主要是为 FMC 柔性制造系统设计一只 内容仅供确定板式用）
物料搬运机械手。该机械手的基本作用：从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置。 主要完成机械手结构方面设计，以及用 PLC 软件进行简单的控制编程设计，使机械手具 备手爪张合；手部回转；手臂伸缩；手臂回转；手臂升降 5 个主要运动。
2．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、 工作要求等） ：
一、课题应完成的任务 本课题设计的机械手是用于 FMC 工作台的物料搬运，其搬运为质量 m=5kg，半径 r=40mm，高 h=100mm 的圆柱型棒料。
二、要求 1、设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小； 2、腕部需要有一个回转自由度，其要求： 回转范围： 0 ~ 180 o 回转速度: ω < 90 o / s ； 3、手臂需要有一个水平直线自由度其要求：伸缩行程： 0 ~ 450mm 伸缩速度： 250mm / s ； 4、机身需要有一竖直直线自由度和一个回转自由度来实现机械手臂的升降和回转， 其技术要求： 升降行程： 0 ~ 150mm 回转范围： 0 ~ 180° 回转速度: < 70° / s。
5、采用气压传动辅助元件，消除气压传动时存在的噪音和传动不平稳等问题。 6、PLC 的选择应满足在实现机械手功能的前提下，尽量简化工作流程，降低制造成 本。

毕 业 设 计（ 论 文 ） 任 务 书
3．对本毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计论文、图表、实 物样品等〕 ：
1、机械手装配图 2、机械手零件图 1 张； 若干张 1张
3、外部接线图和梯形图 4、气压工作原理图
1张 1份
5、机械手设计说明书（字数不少于 10000 字）
4．推荐参考资料：
[1] 濮良贵，纪名刚 主编. 机械设计(第八版) [M]. 北京：高等教育出版社，2006.5 [2] 吴宗泽，罗圣国 主编. 机械设计课程设计手册（第 3 版）[M]. 北京：高等教育出 版社，2006.5 [3] 毛谦德 ，李振清 主编. 袖珍机械设计师手册(第 3 版) [M]. 北京：机械工业出版 社，2006.9 [4] 刘鸿文 主编. 材料力学（第 4 版）[M]. 北京：高等教育出版社，2004.1 [5] 胡凤兰 主编. 互换性与技术测量基础. [M] 北京：高等教育出版社，2005.2 [6] 何铭新，钱可强 主编. 机械制图（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社，2004.1 [7] 王知行，刘廷荣 主编. 机械原理[M]. 北京：高等教育出版社 [8] 赵程，杨建民 主编. 机械工程材料（第 2 版）[M]. 北京：机械工业出版社，2007.2 [9] 成大先 主编. 机械设计手册（第四版）[Z]. 化学工业出版社，2002.1 [10] 成大先 主编. 机械设计手册. 常用设计资料[Z]. 北京： 化学工业出版社， 2004.1 [11] 成大先 主编. 机械设计手册. 常用工程材料[Z]. 北京： 化学工业出版社， 2004.1 [12] 成大先 主编. 机械设计手册. 连接与紧固[Z]. 北京：化学工业出版社，2004.1 [13] 成大先 主编. 机械设计手册. 轴承[Z]. 北京：化学工业出版社，2004.1 [14] 成大先 主编. 机械设计手册. 弹簧 ? 起重运输件 ? 五金件[Z]. 北京：化学工业出 版社，2004.1 [15] 成大先 主编. 机械设计手册. 润滑与密封[Z]. 北京：化学工业出版社，2004.1

[16] 成大先 主编. 机械设计手册. 机械传动[Z]. 北京：化学工业出版社，2004.1 [17] 成大先 主编. 机械设计手册. 气压传动[Z]. 北京：化学工业出版社，2004.1 [18] 李建兴 主编. [19] 章跃 主编. [20] 陈文峰 主编. [21] 李跃华 主编. 可编程序控制器应用技术[M]. 北京：机械工业出版社，2004.7 机械制造专业英语[M]. 北京：机械工业出版社，2002.4 PLC 在纸机多点张力控制中的应用[J].机电工程，2001 年第 18 卷 PLC 在热轧钢喷号机的应用[J].机电工程，2001 年第 18 卷
[22] David S.Paul，Disley，Richard S.Saunders，Sale，both of United Kingdom[J]. Material Handling Apparatus，1987.8. [23] Seiichiro Nakashima，Kenichi Toyoda，Nobutoshi Torii，Hachioji[M].all of Japan. Industrial Robot，1989.3.

毕 业 设 计（ 论 文 ） 任 务 书
5．本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期
2012 2012 年 2 月 21 日—— 月 06 日 ——3 —— 3 月 07 日—— 月 20 日 ——3 —— 3 月 21 日—— 月 17 日 ——4 —— 4 月 18 日——4 月 24 日 4 月 25 日—— 月 01 日 ——5 —— 5 月 02 日—— 月 08 日 ——5 —— 5 月 09 日—— 月 15 日 ——5 —— 5 月 16 日—— 月 25 日 ——5 ——
工 作 内 容
学生提交开题报告，确定课题，完成任务书的填写。 调研课题，收集资料，明确设计目标，确定设计方案 学生进行课题设计 学生填写中期检查表，准备中期检查。 完成毕业设计初稿，接受中期检查 完成毕业论文的撰写，修改中期检查中出现的问题 接受终期检查，提交毕业设计材料，申请答辩 论文答辩
所在专业审查意见： 工作量适中，同意按任务书规定要求执行
负责人：教研室主任手签 2012 年 1 月 20 日

扬州市职业大学汽车与电气工程系
毕业设计(论文)开题报告
学 生 姓 名： 专 业：
学 号：
设计(论文 题目 设计 论文)题目： 论文 指 导 教 师:
2012 年 01 月 20 日

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右 的文献综述：
文 献 综 述 （内容仅供确定板式用） 内容仅供确定板式用）
摘要
本课题是为完成车间搬运工作而设计的搬运机械手。机械手是工业生产的必
然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行 操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重 要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。
本课题主要是为 FMC 柔性制造系统设计一只物料搬运机械手。该机械手的 基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置。主要完成的是气压 传动式机械手臂的结构方面设计，以及用 PLC 软件进行简单的控制编程设计， 使机械手具备手爪张合；手部回转；手臂伸缩；手臂回转；手臂升降 5 个主要 运动。 机械手分别采用了两个直线气缸，一个摆动气缸和滚珠丝杠来实现以上 5 个运动。对于机械手准确、高效的工作是当今生产上一个具有很现实意义的课 题，于是利用步进电机滚珠丝杠来控制机械手的手臂升降运动，达到了定位精 度较高的效果。
关键词 机械手，PLC(可编程控制器)，步进电机，滚珠丝杠副
1 研究意义
我国的工业机器人从 80 年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下， 通过“七五”、“八五”科技攻关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制 造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分 机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有 130 多台套喷漆机器人在二十余家企业的近 30 条自动喷漆生产线(站)上获得规

模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上 搬运作业在现代企业的物流管理中占有重要地位。近几年来随着物流业的 发展，特别是自动仓库的出现，加速了搬运机器人的发展和广泛应用。我国在 “七五”、“八五”期间已有许多单位研制出搬运码垛机器人，如上海大学研制 的用于银行金库的直角坐标型码垛搬运机器人，哈工大研制的堆垛机器人。物 料搬运机器人的操作和使用推广属于自动化技术中增值最快的领域之一。在带 有微型机电一体化元件的小型盘、套、罩形零部件的自动化封装运送中, 借助 于物料搬运机器人的图像识别技术和复杂的编程技术, 物料搬运机器人可以完 成迄今为止人力所无法完成的艰巨任务。现今机械手的发展更主要的是将机械 手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统 的人工操作状态。 在新的世纪，机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。从 近几年世界机器人推出的产品来看，未来工业机器人具有如下的发展趋势： (1) 高智能化 未来工业机器人与今天的相比最突出的差异在于其具有更高的智能。随计 算机技术、模糊控制技术、专家系统技术 人工神经网络技术和智能工程技术等 高新技术的不断发展，必将大大提高工业机器人学习知识和运用知识解决问题 的能力，并具有视觉、听觉、感觉等功能，能感知环境的变化，做出相应反应， 有很高的自适应能力，几乎能象人一样去干更多的工作。 (2) 结构一体化 工业机器人的本体采用杆臂结构或细长臂轴向式腕关节，并与关节机构、 电动机、减速器、编码器等有机结合，全部电、管、线不外露，形成十分完整 的防尘、防漏、防暴、防水全封闭的一体化结构。 (3) 组件、构件通用化．标准化和模块化 工业机器人是一种高科技产品，其制造、使用维护成本较高，操作机和控 制器采用通用元器件，让机器人组件、构件实现标准化、模块化是降低成本的 重要途径之一。大力制订和推广“三化”，将使工业机器人产品更能适应国际 市场价格竞争的环境。 (4) 高精度 高可靠性
随着人类对产品和服务质量的要求越来越高的发展趋势，对从事制造业的工业机器人 的要求也相应提高，开发高精度、高可靠性工业机器人是必然的发展结果。采用最新交流 伺服电动机或 DD 电动机直接驱动，以进一步改善机器人的动态特性，提高可靠性采用 64 位数字伺服驱动单元和主机采用 32 位以上 CPU 控制，不仅可使工业机器人精度大为提高， 也可以提高插补运算和坐标变换的速度。
目前，工业机器人的应用主要还是集中在焊接、装配、工件搬运、机床上

下料和喷漆(涂)等作业领域，对于去毛刺，铸件清理、切削加工和抛光等很有应 用潜力的这些作业，工业机器人的应用数量目前还较少，主要原因是尚缺少合 适的传感器，阻碍了工业机器人在这些领域里的迅速增长。同样，对于目前应 用量较大的弧焊和装配机器人，进一步扩大应用也需要有传感器技术的支持。 如进行弧焊作业时，传感器用来识别和跟踪焊缝，进行零件装配时，工业机器 人需采用装有测力传感器和柔性手爪，用于识别零件及其位置的图象处理系统 等。显然，传感器系统的进一步开发和完善、控制系统和驱动技术的进一步改 进，对扩大工业机器人的应用范围和保证其作业质量越来越具有重要意义。新 的加工工艺的开发和改进(如激光加工)，为工业机器人开辟了新的应用领域。例 如，应用装有 CO 激光器的工业机器人进行激光焊接和切割等。 另外，工业机器人在其它一些领域用于代替人的工作或从事人们所难以完 成的一些工作也有一定的潜在市场。例如，采用工业机器人在海洋进行深水作 业。值得提及的是，近几年来采用工业机器人在超净环境里制造高性能高集成 度电路芯片已引起人们的重视。 随着工业机器人结构智能化，工业机器人将从工业应用扩大到生活服务应 用。据报道，美国一家从事生活服务的企业打算采用工业机器人进行清洁打扫 工作，以便在大企业里代替人的劳动。目前，在北美一些医院里，已开始应用 机器人来自动送食品或药物。 不断提高工业机器人的性能，重视系统配套，同时努力降低成本，这是进 一步扩大工业机器人应用的几个重要条件。鉴于目前大量应用工业机器人的主 要是一些大型企业，为在中小企业里推广应用工业机器人， 一些制造厂提出了 低成本自动化(Lowcost—Automation)策略，以便为中小企业提供一种具有一定 专用性和价格特别合适的工业机器人系统。可以预料，在 21 世纪中，随着柔性 自动化技术的进一步发展，各企业对工业机器人的需求将会有较大幅度的增长。 综上所述，工业机器人是典型的机电一体化高科技产品。自从 20 世纪 50 年代美国制造第一台机器人以来，工业机器人技术及其产品发展很快，它对于 提高生产自动化水平、劳动生产率和经济效益，保证产品质量，改善劳动条件 等方面的作用日益显著。工业机器人代替人力劳动是必然的发展趋势。和计算 机技术一样，工业机器人的广泛应用，正在日益改变着人类的生产方式和生活 方式。机器人工业已成为世界各国备受关注的产业。随着工业机器人在今后不 断的向智能化发展，工业机器人必定会走向一个更加繁荣的时代。
2 主要功能
本课题主要是为 FMC 柔性制造系统设计一只物料搬运机械手。该机械手的基 本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置。主要完成机械手结构 方面设计，以及用 PLC 软件进行简单的控制编程设计，使机械手具备手爪张合；

手部回转；手臂伸缩；手臂回转；手臂升降 5 个主要运动
参考文献
[1] 濮良贵，纪名刚 主编. 机械设计(第八版) [M]. 北京：高等教育出版社， 2006.5 [2] 吴宗泽，罗圣国 主编. 机械设计课程设计手册（第 3 版）[M]. 北京：高 等教育出版社，2006.5 [3] 毛谦德 ，李振清 主编. 袖珍机械设计师手册(第 3 版) [M]. 北京：机械 工业出版社，2006.9 [4] 刘鸿文 主编. 材料力学（第 4 版）[M]. 北京：高等教育出版社，2004.1 [5] 胡凤兰 主编. 互换性与技术测量基础. [M] 北京： 高等教育出版社， 2005.2 [6] 何铭新，钱可强 主编. 机械制图（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社， 2004.1 [7] 王知行，刘廷荣 主编. 机械原理[M]. 北京：高等教育出版社 [8] 赵程，杨建民 主编. 机械工程材料（第 2 版）[M]. 北京：机械工业出版 社，2007.2 [9] 成大先 主编. 机械设计手册（第四版）[Z]. 化学工业出版社，2002.1 [10] 成大先 主编. 机械设计手册. 常用设计资料[Z]. 北京：化学工业出版 社，2004.1 [11] 成大先 主编. 机械设计手册. 常用工程材料[Z]. 北京：化学工业出版 社，2004.1 [12] 成大先 主编. 机械设计手册. 连接与紧固[Z]. 北京：化学工业出版社， 2004.1 [13] 成大先 主编. 机械设计手册. 轴承[Z]. 北京：化学工业出版社，2004.1 [14] 成大先 主编. 机械设计手册. 弹簧 ? 起重运输件 ? 五金件[Z]. 北京：化 学工业出版社，2004.1 [15] 成大先 主编. 机械设计手册. 润滑与密封[Z]. 北京：化学工业出版社， 2004.1

[16] 成大先 主编. 机械设计手册. 机械传动[Z]. 北京：化学工业出版社， 2004.1 [17] 成大先 主编. 机械设计手册. 气压传动[Z]. 北京：化学工业出版社， 2004.1 [18] 李建兴 主编. 2004.7 [19] 章跃 主编. [20] 陈文峰 主编. 第 18 卷 [21] 李跃华 主编. 卷 [22] David S.Paul，Disley，Richard S.Saunders，Sale，both of United Kingdom[J]. Material Handling Apparatus，1987.8. PLC 在热轧钢喷号机的应用[J].机电工程，2001 年第 18 机械制造专业英语[M]. 北京：机械工业出版社，2002.4 PLC 在纸机多点张力控制中的应用[J].机电工程，2001 年 可编程序控制器应用技术[M]. 北京：机械工业出版社，
[23] Seiichiro Nakashima，Kenichi Toyoda，Nobutoshi Torii， Hachioji[M].all of Japan. Industrial Robot，1989.3.

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） ：
本课题要解决的几个关键问题： （1） 机械手基本形式的选择； （2） 机械手执行机构的设计； （3） 驱动系统的设计； （4） 控制系统的选择。 本次设计主要研究的手段： 关于方案问题主要通过机械手的相关动作来实现对工件的加紧、搬运、 放松来使工件搬运到工作时所需的位置。 本次设计的机械设计部分和气动控制部分主要的研究手段为由局部到整 体的设计思想。其设计思路为：通过对所搬运的工件的几何尺寸、工件重量 和工件的几何形状来设计夹紧装置（卡抓）外形和几何尺寸、夹紧力。再由 所要求的夹紧力来设计腕部气压缸的基本参数等等步骤依次类推，由局部到 整体，最后完成这个人机械手的机械部分的设计。 控制部分的设计由机械手在运功过程中工作来确定 PLC 是的输入和输出 的 I/O 接口个数及各单片机的特点来选取合适的单片机。 本课题是机械、气动控制和单片机等知识的综合应用，体现机电一体化 的思想。

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
指导教师意见： 指导教师意见 1．对“文献综述”的评语： 参考了较多文献资料，对课题前期研究比较深入，能结合国内 国际相关领域的实际情况，对课题提出了具体设计要求，文献综述 比较全面
2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结 果的预测： 该课题结合机电一体化工程的专业特点，符合该专业综合 运用的要求，有较强的专业针对性。课题的深度和广度恰当， 学生应该能独立完成有关工作，能如期结题。
指导教师： （手签） 2012 年 1 月 20 日

扬州市职业大学汽车与电气工程系
学生毕业设计（论文） 学生毕业设计（论文）中期检查表
学生姓名 课题名称 选题情况 难易程度 工作量 任务书 开题报告 好 快 优 良 偏难 较大 有 有 一般 按计划进行 中 适中 合理 无 无 差 慢 差 偏易 较小 学 号 指导教师
符合规范化 的要求 学习态度、 出勤情况 工作进度 中期工作汇 报及解答问 题情况 中期成绩评定： 指导教师意见：
已按进度计划进行，希望抓紧时间，如其完成所有设计工作。
指导教师：
手签
2012 年 4 月 25 日