機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——熱鐓機(jī)送料機(jī)械手1資料講解

1、精品文檔機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書熱鐓擠送料機(jī)械手 C指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)者: 學(xué) 號(hào): 班 級(jí):目錄第一章設(shè)計(jì)題目及要求1.1 設(shè)計(jì)題目簡介31.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求31.3 設(shè)計(jì)任務(wù)與提示 4第二章熱鐓擠送料機(jī)械手?jǐn)[臂的設(shè)計(jì)2.1 擺臂方案A的設(shè)計(jì)42.2 擺臂方案B的設(shè)計(jì)52.3 擺臂方案的確定6第三章熱鐓擠送料機(jī)械手回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)3.1 回轉(zhuǎn)裝置A的設(shè)計(jì)63.2 回轉(zhuǎn)裝置B的設(shè)計(jì)73.3 驅(qū)動(dòng)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(jī)械手方案的確定與計(jì)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(jì)算12第五章相關(guān)建模過程及仿真13第

2、六章設(shè)計(jì)總結(jié)17第七章參考文獻(xiàn)17第一章設(shè)計(jì)題目及要求1.1 設(shè)計(jì)題目簡介設(shè)計(jì)二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機(jī)械手，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，夾送圓柱形鐓料，往40噸鐓頭機(jī)送料。以方案 A為例，它的動(dòng)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(shí)手指張開，準(zhǔn)備夾料。主要要求完成手臂上下擺動(dòng)以及水平回轉(zhuǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè) 計(jì)。如圖1所示。圖11.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求萬案號(hào)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(dòng)角度(0)送料頻率次/min電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速r/minC22515065018159

3、601.3 設(shè)計(jì)任務(wù)與提示1. 至少提出可行的兩種運(yùn)動(dòng)方案，然后進(jìn)行方案分析評(píng)比，選出一種運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì);2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。3. 圖紙上畫出步進(jìn)送料機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。4. 對平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度綜合，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；驗(yàn)證輸出構(gòu)件的軌跡是否滿足設(shè) 計(jì)要求；求出機(jī)構(gòu)中輸出件的速度、加速度；畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖。5. 用軟件（VB MATLABADAM或SOLIDWORI等均可）對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，并畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。6. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，其中應(yīng)包括設(shè)計(jì)思路、計(jì)算及運(yùn)動(dòng)模型建立過程以及效果分 析等。7. 在機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)

4、裝置驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。設(shè)計(jì)提示1. 機(jī)械手主要由手臂上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。工件水平或垂直放置。 設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮手指夾料的工藝動(dòng)作。2. 此機(jī)械手為空間機(jī)構(gòu)，確定設(shè)計(jì)方案后應(yīng)計(jì)算空間自由度。3. 此機(jī)械手可按閉環(huán)傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)。第二章熱鐓擠送料機(jī)械手?jǐn)[臂的設(shè)計(jì)2.1擺臂方案A的設(shè)計(jì)采用凸輪帶動(dòng)搖桿的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手上下的擺動(dòng)。其中學(xué)要滿足擺桿長為650MM，上下擺動(dòng)的角度位18度。此種方式設(shè)計(jì)簡單，能達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。并且在運(yùn)動(dòng)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(shí)體建模2.2機(jī)械手上擺手設(shè)計(jì)方案B采用凸輪帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)。通過凸輪帶

5、動(dòng)桿2,且通過連桿之間的 相互作用實(shí)現(xiàn)安放在C出的機(jī)械手達(dá)到預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡及線路。此方案設(shè)計(jì)相對復(fù) 雜，但能滿足較高的強(qiáng)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(jī)械抓手2.3擺臂方案的確定根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求可以看出，機(jī)械手臂的抓舉重量為兩2KG，方案A設(shè)計(jì)簡單，且能達(dá)到強(qiáng)度要求，并且其機(jī)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，安裝也較為容易。方案B機(jī)構(gòu)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(jī)械手上下擺動(dòng)裝置。第三章 熱鐓擠送料機(jī)械手回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)3.1 回轉(zhuǎn)裝置A的設(shè)計(jì)采用齒輪進(jìn)行機(jī)械裝置的回轉(zhuǎn).其優(yōu)點(diǎn)

6、為：可傳遞空間任意軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，即 軸可以平行，交叉或交錯(cuò)；轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，其傳動(dòng)比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動(dòng)比是常數(shù)；適 應(yīng)范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大）；壽命長；效率高；結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。齒輪傳動(dòng) 缺點(diǎn)：制造成本高，剛性傳動(dòng)沒有過載保護(hù)作用，振動(dòng)和噪音等。設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)如 圖4.3.2 回轉(zhuǎn)裝置B的設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行回轉(zhuǎn)3.3 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇選擇電機(jī)類型：電動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來源，其種類很多，有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、氣輪機(jī)、液動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制方便、維 護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)是均采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.3.1 常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征（1）.Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)該系

7、列電機(jī)能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機(jī)內(nèi)部，它是我國近年來研 制成功的型電動(dòng)機(jī)。（2）.電磁條速三相異步電動(dòng)機(jī)名稱：YCD電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。有組合式和整體式兩種機(jī)構(gòu)，這兩種調(diào)速 電動(dòng)機(jī)為防護(hù)式，空氣自冷，臥式安裝，且無碳刷，集電環(huán)等滑動(dòng)接觸部件。3.3.2 選定電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)的容量選得合適與否，對電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作 要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動(dòng)機(jī)因長期的過載而過早損 壞；容量過大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運(yùn)行，其效率 和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。電機(jī)的容量的主要由電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)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(jī)所需工作功率Pw，應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算得來的，可按下式計(jì)算：TnPw Kw9550其中：T工作機(jī)的阻力矩，N mm ；n工作機(jī)的轉(zhuǎn)速， r / min ；0123n傳動(dòng)裝置的總效率°組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之積，即其中：123分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動(dòng)效率按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取一級(jí)傳動(dòng)i1=20-50，二級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i2=4-6, 三級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i3=2-4,總的傳動(dòng)范圍為40-200.經(jīng)過綜合考慮決定選用 丫132S-4型號(hào)電動(dòng)機(jī)（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(dòng)的方式進(jìn)行回轉(zhuǎn)更加適合設(shè)計(jì)要求。由于齒輪傳動(dòng)可傳遞空間任意軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，即軸可以平行，交叉或交錯(cuò)；轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，其傳 動(dòng)比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動(dòng)比是常數(shù)；適應(yīng)范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大）；壽命長；效率高。滿足設(shè)計(jì)要求。因而選擇回轉(zhuǎn)方案 A作為機(jī)械手回轉(zhuǎn)裝置。3.5 循環(huán)圖的擬定根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求。對機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程做了如下的分解。如圖5.手 械 機(jī)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(jī)減速運(yùn)動(dòng)分解訂rq

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

11、上下擺動(dòng)的夾角為18°。另一路由圓錐齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使搖桿水平回轉(zhuǎn)150°，而搖桿又通過支柱與轉(zhuǎn)臺(tái)相連， 從而使整個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)一起水平回轉(zhuǎn)。如圖 7。電動(dòng)機(jī)2機(jī)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(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)路線，可以確定方案 B跟適合設(shè)計(jì)要求，在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同 時(shí)，其加工難度，加工花費(fèi)等性價(jià)比更高。因而選擇B方案。如圖& 9。圖94.3 方案的計(jì)算參數(shù)：電動(dòng)機(jī)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(dòng)比計(jì)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(dòng)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(yuǎn)休角?2 = 30° t 2= ?2/W14=8S因此不完全齒輪使轉(zhuǎn)臺(tái)水平轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間間隔為8s。第五章相關(guān)建模過程及仿真solidworks凸輪的建模在solidworks中進(jìn)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(shí)體模型導(dǎo)入 Admas訕曲*弘：Laa: >unime 9«|2J1 M2-10 1952 17O5Cao.ou(>*丿_1±W!>機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中的實(shí)圖機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)的位移圖> MARKER 26 MEA 2rime: 16,16.0機(jī)械手臂運(yùn)行的速度圖像機(jī)械手臂運(yùn)行的加速度圖像第七章設(shè)計(jì)總結(jié)熱敦?cái)D送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)不僅能減輕工人們的作業(yè)強(qiáng)度，而且還大大提高了工作效率。在如今強(qiáng)調(diào)效率與質(zhì)量的時(shí)代，機(jī)械手等產(chǎn)品也廣泛運(yùn)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(xiàn)。在設(shè)計(jì)過程中。在這次設(shè)計(jì)過程中，我掌握了很多設(shè)計(jì)知識(shí)，學(xué)會(huì)了幾個(gè)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(jī)構(gòu)的功能不能完全掌握、傳動(dòng)性不明確、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖不清晰 以及機(jī)構(gòu)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(dǎo)和同學(xué)間 討論，終于有所收獲，明白了很多。機(jī)械學(xué)作為一