機械原理課程設(shè)計-熱鐓擠送料機械手

目錄第一章 設(shè)計題目及要求 1設(shè)計題目簡介 1設(shè)計數(shù)據(jù)及要求 1設(shè)計任務(wù)與提示 2第二章 熱鐓擠送料機械手擺臂的設(shè)計 3機械手上下擺臂設(shè)計方案A 3機械手上下擺臂設(shè)計方案B 4機械手上下擺臂設(shè)計方案C 4擺臂方案的確定 5第三章熱鐓擠送料機械手回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計 6回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計方案A 6回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計方案B 6回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計方案C 7驅(qū)動裝置的選擇 8常用電動機的結(jié)構(gòu)特征 8選定電動機的容量 8回轉(zhuǎn)裝置方案的確定 9循環(huán)圖的擬定及運動路線圖 9第四章 熱鐓擠送料機械手方案的確定與計算 10擬訂的方案 10最終方案的確定與說明 12方案的計算 12第五章 相關(guān)建模過程及仿真 15第六章 設(shè)計總結(jié) 18第七章 參考文獻 18PAGEPAGE18第一章 設(shè)計題目及要求設(shè)計題目簡介設(shè)計二自由度關(guān)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15o，手臂水平回轉(zhuǎn)o，手臂下擺15o，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(shè)計。圖1為機械手的外觀圖。機械手機體機械手機體底座圖1：機械手的外觀圖設(shè)計數(shù)據(jù)及要求方案方案號最大抓重kg手指夾持工件最大直徑mm手臂（o）手臂回轉(zhuǎn)半徑mm（o）送料頻率次/min電動機轉(zhuǎn)速r/minB3301007002010960表1設(shè)計任務(wù)與提示設(shè)計任務(wù)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(shè)計；設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。圖紙上畫出步進送料機的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。求；求出機構(gòu)中輸出件的速度、加速度；畫出機構(gòu)運動線圖。用軟件MATLABADAMS或SOLIDWORKS等均可）輸出機構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。在機械基礎(chǔ)實驗室應(yīng)用機構(gòu)綜合實驗裝置驗證設(shè)計方案的可行性。設(shè)計提示時可以不考慮手指夾料的工藝動作。此機械手為空間機構(gòu)，確定設(shè)計方案后應(yīng)計算空間自由度。此機械手可按閉環(huán)傳動鏈設(shè)計。第二章 熱鐓擠送料機械手擺臂的設(shè)計運動方案確定：20°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。2020°與手臂水平100202010020°同時進行，準備夾料。BBA700MM20A1所示：圖1 手臂上下擺動方案A圖B2，且通過連桿C案能滿足較高的強度，各桿之間受力相對均衡。但此方案設(shè)計相對復(fù)雜。B2所示：.圖21-凸輪 2-滾子 3-折桿 4連其中在C處安放機械抓手C3采用凸輪帶動連桿機構(gòu)實現(xiàn)上下運動。不完全齒輪和齒條的完美配合能其配合相對精確。但此方案采用的重力回程對機械本身容產(chǎn)生機械疲勞和相C33擺臂方案的確定A設(shè)計簡單，且能達到強度要求，并且其機構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，安裝也較為容B故要求其占地面積要小，根據(jù)綜合考慮，選取方案A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(shè)計A采用齒輪齒條進行機械裝置的回轉(zhuǎn).其優(yōu)點為：承載力大，傳動精度較高可達0.1mm，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度可以很高＞2m∕s，齒輪齒條傳動缺4（模數(shù)m圖4B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。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5所示圖5 齒輪水平回轉(zhuǎn)裝置圖C圖6 曲柄搖桿機構(gòu)進行回轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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。常用電動機的結(jié)構(gòu)特征（1）.Y系列三相異步電動機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(gòu)，這兩件。選定電動機的容量滿載下運行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費。況決定。工作機所需工作功率Pw

，應(yīng)由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算：P w

Tn Kw （T=3KG*10*700MM）(T=9550P/N)9550其中：T——Nmmnr/min；傳動裝置的總效率0

組成傳動裝置的各部分運動副效率之積，即 0 1 2 3 n其中： 1 2

分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動效率3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Y132S—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?:0.82功率:5.5kw）回轉(zhuǎn)裝置方案的確定根據(jù)綜合考慮，通過齒輪齒條傳動的方式進行回轉(zhuǎn)更加適合設(shè)計要求。由于齒輪齒條傳動承載力大，傳動精度較高可達0.1mm，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度可以很高＞2m∕s。滿足設(shè)計要求。因而選擇回轉(zhuǎn)方案A作為機械手回轉(zhuǎn)裝置。循環(huán)圖的擬定及運動路線圖根據(jù)設(shè)計題目的要求。對機械手的運動過程做了如下的分解。.機械手機械手轉(zhuǎn)臺下20°停止擺停止上擺20° 停止20°20°100°停止停止水 平 反100°轉(zhuǎn)停止圖7 運動路線圖第四章 熱鐓擠送料機械手方案的確定與計算擬訂的方案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201008。圖81——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20°。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)1007。圖71——電動機2——機械手擺動裝置3——抓手4——轉(zhuǎn)臺5——機械手水平回轉(zhuǎn)裝置820°。且安裝有彈性回程，使機構(gòu)889100度的回轉(zhuǎn)運動。而正是因為齒條的往復(fù)運動，齒輪從而實現(xiàn)了正99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CC10上下擺：凸輪加搖桿的組合； 水平擺：凸輪+齒條的組合。圖10方案的計算參數(shù)：傳動比分配齒輪的齒數(shù)為z=54d=mz=54mm,則齒條移動的距離L（100°／360°）x2πx(54／2)=15π =47.12mm齒條長度應(yīng)大于47.12mm,所以齒條長可取60mm曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計ABa，ACb，AA’位置時齒條處于最高位置，AA”位置時齒條處于最低位置；因為它是一個對心曲柄機構(gòu)，則齒條移動的距離L=2a，而前面已求得L=47.12mm,所以a=23.56mm；要保證在運動過程中齒b＞2a=47.12mmb=55mm.上下擺動凸輪的設(shè)計根據(jù)上下擺角度數(shù)及搖桿的長度可以根據(jù)計算確定凸輪的實際輪廓線，凸1/3，201/3L*tan20。此數(shù)據(jù)為確定凸輪輪廓線的依據(jù)。根據(jù)凸輪的行程和機械手運動周期，繪制運動位移圖如下：第五章 相關(guān)建模過程及仿真SE實體建模圖solidworks凸輪的建模Solidworks大齒輪的建模機械手臂運動的位移圖機械手臂運行的速度圖像機械手臂運行的加速度圖像第六章 設(shè)計總結(jié)通過這次試驗，不僅在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)