機械原理課程設計——熱鐓機送料機械手1資料講解

1、精品文檔機械原理課程設計說明書熱鐓擠送料機械手 C指導老師： 設計者: 學 號: 班 級:目錄第一章設計題目及要求1.1 設計題目簡介31.2設計數(shù)據(jù)及要求31.3 設計任務與提示 4第二章熱鐓擠送料機械手擺臂的設計2.1 擺臂方案A的設計42.2 擺臂方案B的設計52.3 擺臂方案的確定6第三章熱鐓擠送料機械手回轉(zhuǎn)裝置設計3.1 回轉(zhuǎn)裝置A的設計63.2 回轉(zhuǎn)裝置B的設計73.3 驅(qū)動裝置的選擇83.4 回轉(zhuǎn)裝置方案的確定 93.5 循環(huán)圖的擬定 9第四章熱鐓擠送料機械手方案的確定與計算4.1 方案的擬定94.2 最終方案的確定與說明 104.3 方案的計算12第五章相關建模過程及仿真13第

2、六章設計總結17第七章參考文獻17第一章設計題目及要求1.1 設計題目簡介設計二自由度關節(jié)式熱鐓擠送料機械手，由電動機驅(qū)動，夾送圓柱形鐓料，往40噸鐓頭機送料。以方案 A為例，它的動作順序是：手指夾料，手臂上擺150，手臂水平回轉(zhuǎn)1200，手臂下擺150,手指張開放料。手臂再上擺，水平反轉(zhuǎn)，下擺， 同時手指張開，準備夾料。主要要求完成手臂上下擺動以及水平回轉(zhuǎn)的機械運動設 計。如圖1所示。圖11.2設計數(shù)據(jù)及要求萬案號最 大 抓 重kg手指夾持工件最大 直徑mm手臂 回轉(zhuǎn) 角度(0)手臂 回轉(zhuǎn) 半徑mm手臂上下 擺動角度(0)送料頻率次/min電動機轉(zhuǎn) 速r/minC22515065018159

3、601.3 設計任務與提示1. 至少提出可行的兩種運動方案，然后進行方案分析評比，選出一種運動方案進行設計;2. 設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3. 圖紙上畫出步進送料機的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4. 對平面連桿機構進行尺度綜合，并進行運動分析；驗證輸出構件的軌跡是否滿足設 計要求；求出機構中輸出件的速度、加速度；畫出機構運動線圖。5. 用軟件（VB MATLABADAM或SOLIDWORI等均可）對執(zhí)行機構進行運動仿真，并畫出輸出機構的位移、速度、和加速度線圖。6. 編寫設計計算說明書，其中應包括設計思路、計算及運動模型建立過程以及效果分 析等。7. 在機械基礎實驗室應用機構綜合實驗

4、裝置驗證設計方案的可行性。設計提示1. 機械手主要由手臂上下擺動機構、手臂回轉(zhuǎn)機構組成。工件水平或垂直放置。 設計時可以不考慮手指夾料的工藝動作。2. 此機械手為空間機構，確定設計方案后應計算空間自由度。3. 此機械手可按閉環(huán)傳動鏈設計。第二章熱鐓擠送料機械手擺臂的設計2.1擺臂方案A的設計采用凸輪帶動搖桿的機構來實現(xiàn)機械手上下的擺動。其中學要滿足擺桿長為650MM，上下擺動的角度位18度。此種方式設計簡單，能達到相應的設計強度要求。并且在運動過程中出現(xiàn)問題的可能性相對較小。如圖2.精品文檔Solidworks中的實體建模2.2機械手上擺手設計方案B采用凸輪帶動連桿機構實現(xiàn)上下運動。通過凸輪帶

5、動桿2,且通過連桿之間的 相互作用實現(xiàn)安放在C出的機械手達到預期的運動軌跡及線路。此方案設計相對復 雜，但能滿足較高的強度，各桿之間受力相對均衡。如圖3.圖31-凸輪2-滾子3-折桿4 5-連桿其中在C處安放機械抓手2.3擺臂方案的確定根據(jù)給出的設計要求可以看出，機械手臂的抓舉重量為兩2KG，方案A設計簡單，且能達到強度要求，并且其機構簡單，易于實現(xiàn)，安裝也較為容易。方案B機構相對較多，不利于安放，并且此套裝置用于一般小型工廠，故要求其占地面積要 小。根據(jù)綜合考慮，選取方案 B作為機械手上下擺動裝置。第三章 熱鐓擠送料機械手回轉(zhuǎn)裝置設計3.1 回轉(zhuǎn)裝置A的設計采用齒輪進行機械裝置的回轉(zhuǎn).其優(yōu)點

6、為：可傳遞空間任意軸間的運動和動力，即 軸可以平行，交叉或交錯；轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，其傳動比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動比是常數(shù)；適 應范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大）；壽命長；效率高；結構緊湊等優(yōu)點。齒輪傳動 缺點：制造成本高，剛性傳動沒有過載保護作用，振動和噪音等。設計的齒輪傳動如 圖4.3.2 回轉(zhuǎn)裝置B的設計曲柄搖桿機構進行回轉(zhuǎn)3.3 驅(qū)動裝置的選擇選擇電機類型：電動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機、內(nèi)機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等。電動機結構簡單、工作可靠、控制方便、維 護容易，一般機械上大多數(shù)是均采用電動機驅(qū)動。3.3.1 常用電動機的結構特征（1）.Y系列三相異步電動機該系

7、列電機能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機內(nèi)部，它是我國近年來研 制成功的型電動機。（2）.電磁條速三相異步電動機名稱：YCD電磁調(diào)速三相異步電動機。有組合式和整體式兩種機構，這兩種調(diào)速 電動機為防護式，空氣自冷，臥式安裝，且無碳刷，集電環(huán)等滑動接觸部件。3.3.2 選定電動機的容量電動機的容量選得合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當容量小于工作 要求時，電動機不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動機因長期的過載而過早損 壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運行，其效率 和功率的因數(shù)都較低，造成浪費。電機的容量的主要由電動機的運行時的發(fā)熱情況決定，而發(fā)

8、熱又與其工作情況決 定。工作機所需工作功率Pw，應由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算：TnPw Kw9550其中：T工作機的阻力矩，N mm ；n工作機的轉(zhuǎn)速， r / min ；0123n傳動裝置的總效率°組成傳動裝置的各部分運動副效率之積，即其中：123分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動效率按推薦的傳動比合理范圍，取一級傳動i1=20-50，二級圓柱直齒輪的傳動比i2=4-6, 三級圓柱直齒輪的傳動比i3=2-4,總的傳動范圍為40-200.經(jīng)過綜合考慮決定選用 丫132S-4型號電動機（電流 A： 11.6 轉(zhuǎn)速:1440r/mm效率:85.5 功率因數(shù)cos?:0.

9、82功率:5.5kw）3.4 回轉(zhuǎn)裝置方案的確定根據(jù)綜合考慮，通過齒輪傳動的方式進行回轉(zhuǎn)更加適合設計要求。由于齒輪傳動可傳遞空間任意軸間的運動和動力，即軸可以平行，交叉或交錯；轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，其傳 動比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動比是常數(shù)；適應范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大）；壽命長；效率高。滿足設計要求。因而選擇回轉(zhuǎn)方案 A作為機械手回轉(zhuǎn)裝置。3.5 循環(huán)圖的擬定根據(jù)設計題目的要求。對機械手的運動過程做了如下的分解。如圖5.手 械 機擺上18擺下18O8 擺 上O止 停轉(zhuǎn)回平°水150轉(zhuǎn)反平。水150連倫角 輪轉(zhuǎn) 凸桿OO5O801OO33O3二 第 z(OO )周O80電機減速運動分解訂rq

10、-JbykJ LIrIJfI0irA機械手上下擺動機械手水平回轉(zhuǎn)運 動圖5第四章 熱鐓擠送料機械手方案的確定與計算4.1 擬訂的方案方案a：由電動機提供動力源，通過皮帶輪傳動，并分兩路。一路通過圓錐齒輪和 蝸桿，使凸輪連桿運動，從而完成安裝在連桿末端的抓手上下擺動，上下擺動的夾角為 18°；另一路同樣通過圓錐齒輪傳動，再傳動給兩組不完全齒輪，通過連在轉(zhuǎn)臺上的軸, 從而使轉(zhuǎn)臺完成水平150°的回轉(zhuǎn)運動。如圖6。1 電動機2機械手擺動裝置3轉(zhuǎn)臺4抓手5機械手水平回轉(zhuǎn)裝置方案b:由電動機提供動力源，通過皮帶輪傳動，并分兩路。一路通過皮帶輪與凸輪的 傳動，從而完成機械手的上下擺動，

11、上下擺動的夾角為18°。另一路由圓錐齒輪傳動，帶動曲柄轉(zhuǎn)動，從而使搖桿水平回轉(zhuǎn)150°，而搖桿又通過支柱與轉(zhuǎn)臺相連， 從而使整個轉(zhuǎn)臺一起水平回轉(zhuǎn)。如圖 7。電動機2機械手水平回轉(zhuǎn)裝置4.2 最終方案的確定與說明根據(jù)確定的運動運動路線，可以確定方案 B跟適合設計要求，在達到設計要求的同 時，其加工難度，加工花費等性價比更高。因而選擇B方案。如圖& 9。圖94.3 方案的計算參數(shù)：電動機的轉(zhuǎn)速：960r/min皮帶輪1半徑Rl=10cm 皮帶輪2半徑R2=25cm圓錐齒輪3齒數(shù)乙=15圓錐齒輪4齒數(shù)乙=30齒輪14齒數(shù)Z3=20 蝸桿5齒數(shù)乙=1且為右旋凸輪6基圓半徑r

12、o=9Omm 滾子7半徑Rr=10mm傳動比計算：w =2 廿=2*3.14*960/60=100rad/s由 wr1二wr22二w*r 1/r 2=40rad/s齒輪 3 對齒輪 14 的傳動比 i1=W3/wi4二zi*zm/z 3*z 5=15*20/20*1=15VA=w/15=W2/15=4rad/s凸輪推程角？1=150° t 1=?1/w14= 38s凸輪遠休角?2 = 30° t 2= ?2/W14=8S因此不完全齒輪使轉(zhuǎn)臺水平轉(zhuǎn)動的時間間隔為8s。第五章相關建模過程及仿真solidworks凸輪的建模在solidworks中進行裝配后的模型圖Solidwo

13、rks大齒輪的建模Solidworks小齒輪建模Solidworks實體模型導入 Admas訕曲*弘：Laa: >unime 9«|2J1 M2-10 1952 17O5Cao.ou(>*丿_1±W!>機構在運行過程中的實圖機械手臂運動的位移圖> MARKER 26 MEA 2rime: 16,16.0機械手臂運行的速度圖像機械手臂運行的加速度圖像第七章設計總結熱敦擠送料機械手的設計不僅能減輕工人們的作業(yè)強度，而且還大大提高了工作效率。在如今強調(diào)效率與質(zhì)量的時代，機械手等產(chǎn)品也廣泛運用在各行各業(yè)之中，為人們 的生活水平的提高做出了很大的貢獻。在設計過程中。在這次設計過程中，我掌握了很多設計知識，學會了幾個軟件的使 用并有所提高。發(fā)現(xiàn)有些東西非常有用，比如AutoCAD Solidworks，ADAMS勺使用。但是也碰到了很多問題，機構的功能不能完全掌握、傳動性不明確、運動循環(huán)圖不清晰 以及機構不能完美的連貫起來。這些都是最重要也是最難的。經(jīng)過老師的指導和同學間 討論，終于有所收獲，明白了很多。機械學作為一