機(jī)械原理多集轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：熱鐓擠送料機(jī)械手東方科技學(xué)院工科系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 3班 設(shè)計(jì)者：廖知航學(xué)號(hào)：200841914305指導(dǎo)老師：楊文敏2010年6月6日 為了培養(yǎng)面向 21 世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的科技人才，國(guó)家進(jìn)行了課 程體制改革，而機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的 創(chuàng)新能力，今天我們?cè)O(shè)計(jì)的熱墩擠送料機(jī)械手，由于機(jī)械手能 模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物 件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn) 生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安 全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等 部門(mén)。機(jī)械手主要由手部和

2、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓持工 件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、 材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附 型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合 運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由 度，選擇何時(shí)的自由度作出合適的機(jī)械手以滿足生產(chǎn)的要求， 簡(jiǎn)便了工作。目錄、總設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)題目2、設(shè)計(jì)任務(wù)二、功能分解三、選用的機(jī)構(gòu)四、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 五、原動(dòng)件的選擇六、傳動(dòng)比的分配七、主要機(jī)構(gòu)介紹1、齒輪設(shè)計(jì) 2、對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 3、不完全齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)八、設(shè)計(jì)方案的

3、評(píng)價(jià) 九、總結(jié)十、參考文獻(xiàn)、總設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)題目設(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 圓柱形墩料，往 40t墩頭機(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 12度，手臂水平回轉(zhuǎn)120度，于管 下擺15度，手指張開(kāi)放料。手臂再上擺，水平反轉(zhuǎn)，下擺，同 時(shí)手指張開(kāi)，準(zhǔn)備夾料。主要要求完成對(duì)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)。如下 為機(jī)械手的外觀圖和技術(shù)參數(shù)表.2、設(shè)計(jì)任務(wù)（1 ）機(jī)械手一般包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)（2）設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配（3）設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。對(duì)所設(shè)計(jì)的平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度、加速 度 分 析， 繪 制 運(yùn) 動(dòng) 線 圖（

4、4）設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。（5）設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。二、功能分解送料機(jī)構(gòu)由2種動(dòng)作的組合：一、做上下擺動(dòng)當(dāng)料被抓緊后，通過(guò)凸輪對(duì)連桿一端的位置的改變進(jìn)行對(duì)桿的擺角進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的拿起和放下的動(dòng)作。二、間歇的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 當(dāng)手臂上擺時(shí)，通過(guò)錐齒輪和不完全嚙合齒輪實(shí)現(xiàn)間歇的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)三、選用的機(jī)構(gòu)名稱作用凸輪機(jī)構(gòu)通過(guò)軸的帶動(dòng)用凸輪使手臂實(shí)現(xiàn)上下擺動(dòng)不完全齒輪機(jī)構(gòu)通過(guò)不完全嚙合齒輪達(dá)到間歇的效果圓柱齒輪機(jī)構(gòu)通過(guò)齒輪達(dá)到減速效果圓錐齒輪機(jī)構(gòu)通過(guò)錐齒輪的特點(diǎn)達(dá)到改變方向的效果連桿機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)五、原動(dòng)機(jī)的選擇由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速x可以知道功率為p=3kw?？偹俦?i總=n電動(dòng)機(jī)/ n工作 機(jī)= 96 （其中 n

5、工作機(jī) 為送料頻率）。六、傳動(dòng)比的分配 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：960r/min,生產(chǎn)率:次/10min。凸輪完成一次周期的時(shí)間:ti=6。機(jī)械臂完成一次豎直運(yùn)動(dòng)或水平運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：t2=1.5。與凸輪相連接的主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 :20 r/min ；又因?yàn)樯蠋л啘p速倍率 為 2 倍，下帶輪減速倍率為 4 倍，帶輪的從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為 :480 r/min。上執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的兩隊(duì)減速齒輪的傳動(dòng)比為xi和x?，則xi*x2=480/20。的出兩個(gè)傳動(dòng)比分別為 1:4，1:6。七、主 要 機(jī) 構(gòu) 介 紹I、齒輪機(jī)構(gòu)減速齒輪由于原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較高， nd= r/min ，在此工作機(jī)不需要如此高 的轉(zhuǎn)速，我們需要設(shè)計(jì)減速齒輪降低轉(zhuǎn)速，

6、增大轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn) 工作機(jī)的正常穩(wěn)定工作。數(shù)據(jù)計(jì)算1 、數(shù)據(jù)計(jì)算 工作機(jī)（輸出軸）的轉(zhuǎn)速計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速 =x 生產(chǎn)率 =y完成一次周期的時(shí)間： t1=60/y完成一次上下或平移的時(shí)間： t2=t1/4 輸出軸的轉(zhuǎn)速： 2y r/min 減速齒輪的傳動(dòng)比計(jì)算 因?yàn)閹л喌臏p速為兩倍，所以輸入軸的轉(zhuǎn)速為 x/2 r/min第一級(jí)齒輪減速倍數(shù)（傳動(dòng)比）為： x1 第二級(jí)齒輪減速倍數(shù)（傳動(dòng)比）為： x2 x1*x2=（x/2）/2y2、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)減速齒輪傳動(dòng)計(jì)算公式名稱代號(hào)計(jì)算公式小齒輪大齒輪模數(shù)m（根據(jù)齒輪受力情況和結(jié)構(gòu)需要確疋，選取標(biāo)準(zhǔn)值）壓力角a選取標(biāo)準(zhǔn)值分度圓直徑dd仁 mzld2=mz2齒頂咼ha

7、ha1=ha2=hai m齒根高h(yuǎn)fhf1=hf2=(ha * +c* )m齒全高h(yuǎn)h1=h2=(2ha* +c* )m齒頂圓直徑dada1= (z1+2ha* )mda2=(z2+2ha )m齒根圓直徑dfdf1=(z1-2ha* -2c* )m* * 、df2= (z2-2ha -2c ) m基圓直徑dbdb1=d1cosadb2=d2cosa齒距Pp= n m基圓齒距Pbpb=pcosa齒厚ss= n m/2齒槽寬ee= n m/2頂隙cc=c* m標(biāo)準(zhǔn)中心距aa=m(z1+z2)/2傳動(dòng)比ii12=w1/w2=z2/z仁d2/d 仁 dh2/dh13、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪數(shù)據(jù)名稱代 號(hào)參數(shù)r

8、 H 齒 輪12345678模數(shù)m22222222齒數(shù)z10025150251002525壓力角a2020202020202020分度圓直徑d20050300502005030050齒頂咼ha22222222齒根高h(yuǎn)f2.52.52.52.52.52.52.52.5齒全高h(yuǎn)4.54.54.54.54.54.54.54.5齒頂圓直徑da20454304542045430454齒根圓 直徑df19545295451954529545基圓直 徑db187.9346.98281.9046.98187.9346.98281.9046.98齒距P6.286.286.286.286.286.286.286.

9、28基圓齒 距Pb5.905.905.905.905.905.905.905.90齒厚s3.143.143.143.143.143.143.143.14齒槽寬e3.143.143.143.143.143.143.14v頂隙c0.250.250.250.250.250.250.250.25傳動(dòng)比i1:41:61:41:6錐齒輪機(jī)構(gòu)為了能夠?qū)崿F(xiàn)既定運(yùn)動(dòng)，需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向才能將電機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)變成所需的運(yùn)動(dòng)，所以需要用到錐齒輪鏈接。錐齒輪公式及其參數(shù)名稱代號(hào)計(jì)算公式參數(shù)分錐角6 =arcta n( z1/z2)45齒頂咼haha=ha* m=m2齒根高h(yuǎn)fhf(ha +c )m=1.2m2.4分度圓 直

10、徑dd=mz36齒頂圓直徑dada=d+2hacoss41.64齒根圓 直徑dfdf=d-2hfcos 632.475錐距rr=m Jz12 + z22 /225.46齒根角0ftan 9 f =hf/r ? r 1； 另一方面滾子的尺寸還受其強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)的限制，不能太小通常 取滾子半徑： r 1=（0.10.5）*r 0。在此，取 r 1=0.2*r 0=10mm。 2、原始數(shù)據(jù)及分析。已知數(shù)據(jù)，推程運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的凸輪總轉(zhuǎn)角，di=150o,其中（dido ）為推程角；回程運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的凸輪總轉(zhuǎn)角，d2=300，其中（d2-d 1）為回程角；近休止運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的凸輪總轉(zhuǎn)角，d3=360o,其中（d3

11、-d2）為近程休止角；凸輪中心到推桿中心軸線的偏 距，e=0；基圓半徑，ro=5O；從動(dòng)桿的總行程，h=59;凸輪角速度，宀=1r/s ;滾子半徑，ri=10。待求數(shù)據(jù)，推動(dòng)從動(dòng)桿的位移，s;推動(dòng)從動(dòng)桿的速度，v ;推動(dòng)從動(dòng)桿的加速度，a;以凸輪中心為原點(diǎn)豎直和水平方向分別 為 x,y 軸，建立平面直角坐標(biāo)系。凸輪輪廓的軌跡 x 軸坐標(biāo) 點(diǎn)，x；凸輪輪廓的軌跡y軸坐標(biāo)點(diǎn)，y。3、推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪的輪廓線方程 。推程過(guò)程:0 v dw 150a、等加速推程階段:0 v dw 75推桿從動(dòng)桿的位移：s=2h 5 2/ 5 o2=2hd2/d 12推桿從動(dòng)桿的速度:v=4h宀5 / 5 o2=4

12、h d/d i2推桿從動(dòng)桿的加速度:a=4h宀2/ 5 o2=4h宀7d i2b、等減速推程階段:75 v dw 150推桿從動(dòng)桿的位移:s=h-2h( 5 o- 5 )7 5 o2=2h(d i-d) 2/d i2 推桿從動(dòng)桿的速度 :v=4h 3 ( 5 o- 5 )/ 5 o?=4h 3 (di- d)/d i2推桿從動(dòng)桿的加速度:a=-4h 3 2/ 5 o2=-4h 3 2/d i2回程過(guò)程:i5O v dw 3OOa、等加速回程階段:i5Ovdw225推桿從動(dòng)桿的位移:s= h-2h5 2/ 5 o2=h-2hd2/(d 2-d i)2推桿從動(dòng)桿的速度:v=-4h 32 25 /

13、5 o =-4h 3 d/(d 2-d i)推桿從動(dòng)桿的加速度:a=-4h32/ 5 o2=-4h 3 2/(d 2-d i)2b、等減速回程階段:225 v d w 3OO推桿從動(dòng)桿的位移:s=2h( 5 o- 5 )2/ 5 o2=2h(d2-di-d) 2/(d 2-di)2推桿從動(dòng)桿的速度：v=-4h 3=-4h 3 (d 2-di-d)/(d 2-di)2推桿從動(dòng)桿的加速度:a=4h 3 2/ 5 o2=4h 3 2/(d 2-d 1)2 近休止過(guò)程：300 v d 360推桿從動(dòng)桿的位移:s=0推桿從動(dòng)桿的速度:v=0 推桿從動(dòng)桿的加速度:a=0推程過(guò)程及其回程過(guò)程中凸輪輪廓軌跡x

14、=xi-r icos 6y=yi-r isin 6其中理論輪廓線方程：x=(s o+s)sin 5 +e*cos 5 = (s o+s)sin 5y=(s o+s)cos 5 -e*sin5 =(s+s)cos 5 其中 So=/ 2 2、 1/2(ro +e) =ro圖中B點(diǎn)處法線n-n斜率：tan 6 =dx/-dy=(dx/d 5 )/(-dy/d5 )=sin 6 /cos 6由上述三式可得：sin 6 =(dx/d 5 )(dx/d5 )2+(dy/d 5)21/2cos 6 =-(dy/d 5 )(dx/d5 ) 2+(dy/d 5 )21/2凸輪運(yùn)動(dòng)與機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)關(guān)系如下表所示。推

15、程階段回程階段近休止階段凸輪總轉(zhuǎn)角150o300o360o用時(shí)5/85/81/4機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)上擺15：下擺15水平靜止夾料山、不完全齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、主要特點(diǎn)。從動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周停歇的次數(shù)，每次停歇時(shí)間的長(zhǎng)短，每次運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，主動(dòng)輪沒(méi)賺一周從動(dòng)輪停歇的次數(shù)等，可調(diào)幅 度比槽輪機(jī)構(gòu)大得多，設(shè)計(jì)相對(duì)較為靈活。從嚙合過(guò)程來(lái)看，從動(dòng)輪在每次運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始與終止時(shí)刻沖 擊較大，故不完全齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性較差?？梢圆扇〈?施，例如附加順心線機(jī)構(gòu)以改善力學(xué)性能，但增加了機(jī)構(gòu)的復(fù) 雜程度。故不完全齒輪機(jī)構(gòu)一般用于低速輕載的場(chǎng)合。2、設(shè)計(jì)步驟。已知:從動(dòng)輪每一次轉(zhuǎn)角 書(shū)2=120,停動(dòng)比k 0.450.55 主、從

16、動(dòng)輪上齒數(shù) zi=Z2=48,模數(shù)m=2壓力角a =20,ha2 =11.153、數(shù)據(jù)列表序 號(hào)名稱符 號(hào)計(jì)算公式或確定方法數(shù)據(jù) 值1分度圓壓力角a標(biāo)準(zhǔn)值（般取20）20。2從動(dòng)輪齒 頂咼系數(shù)*ha2標(biāo)準(zhǔn)值（一般取1）13一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒頂圓 的兩個(gè)焦點(diǎn)間所對(duì)從動(dòng) 輪中心角之半B 2B 2=arcsz2(z1 +z2)+2(z2 - zJ/(Z1+Z2)(Z2+2)16.264從動(dòng)輪頂圓壓力角a a2*a a2=arcosz 2cos a /(z 2+2hQ)25.25o5從動(dòng)輪頂圓齒厚所對(duì) 中心角之半9 29 2= n /2z 2-(inv a a2-inv a )0.88o6單齒傳動(dòng)（z=1

17、 ）中 從動(dòng)輪每次運(yùn)動(dòng)所轉(zhuǎn)角度書(shū)的齒數(shù)kK =Z22 B 2-2 n / Z 2+2 9 2/2 n 計(jì) 算結(jié)果去掉小數(shù)部分后所得的整數(shù)37單齒傳動(dòng)（乙=1 ）中 從動(dòng)輪每次轉(zhuǎn)角8 28 2=2 n k/z 222.5o8從開(kāi)始嚙合時(shí)，與主 動(dòng)輪首齒嚙合的從動(dòng) 輪齒厚中心線與連心 線間夾角r2r 2=(k-1) n /z 2o7.59主動(dòng)輪末齒齒 頂咼系數(shù)* haihai* 二zi+(Zi2-2G)1/2/20.5210主動(dòng)輪首齒齒頂咼系 數(shù)hai按hai*hai*條件選取0.411主動(dòng)輪首齒齒圓壓力 角a al* a ai=arcosz icos a /z i+2 hai 22.4412嚙合

18、角a一般為標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝a = a_ _o2013第一對(duì)與第二隊(duì)齒間 重疊系數(shù) =zi(tana aitan a )+z 2 (ta n a a2-ta n a )/2 ni.2414主動(dòng)輪末齒齒頂圓壓 力角a a2*a a2=arccosz 2COS a /z i+2 hai 22.43o15主動(dòng)輪頂圓齒厚所對(duì) 中心角之半9 i9 i=( n /2z 2)-(inv a ainv a )i.5o16主動(dòng)輪末齒中心線與 過(guò)鎖止狐起點(diǎn)下的半 徑書(shū)i*4 i=arcsin(z 2+2ha2 )sin( 82寸2- 9 2)/(zi+2 hai )- 9 ii2.917從動(dòng)輪每次一轉(zhuǎn)角N=2n / 4必須為整數(shù)，按工作要 求確定ii.i4o18從動(dòng)輪每次轉(zhuǎn)過(guò)的齒 數(shù)Z2Z2 = 4 z2/2 n =Z2/Ni619主動(dòng)輪上兩鎖弧間的 實(shí)際齒數(shù)Zizi = z2-k+ii420主動(dòng)輪首末兩齒中心 線間的夾角EE =2 n (z i -i)/z i97.5i o21從動(dòng)輪每一次運(yùn)動(dòng)的 時(shí)間tftf=T( 4 + E + 4 i)/2 n0.338T22從動(dòng)輪每一次停歇的 時(shí)間tdtd=T-tf0.663T23動(dòng)停比kk = tf/ td0.5i24從動(dòng)輪頂圓齒厚為入2*入 2=i/(z2+2ha2)i.i5o0.5