機械原理課程設計機械手

1、設計任務書356781執(zhí)行機構的選擇 41.1升降、擺動、伸縮機構的選擇 1.2升降機構、伸縮機構 1.3夾持機構的選擇 2傳動方案的確定 82.1傳動類型的確定及傳動簡圖 2.2確定總傳動比3電動機的確定3.1電動機容量的確定.3.2電動機轉速的確定.4總體方案的確定4.1機械手系統(tǒng)運動簡圖4.2機械手運動循環(huán)圖.5凸輪尺寸設計6設計體會與小結. 89.10.71212.12錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。7參考文獻錯誤！未定義書簽設計任務書1）設計的目的械設計課程設計是為機械類專業(yè)和近機械類專業(yè)的學生在學完機械設計及同類課程以后 所設置的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是第一次對學生進行全面的，規(guī)范

2、的機械設計訓練。其主要目的 是：a）培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練學生綜合運用機械設計課程和其他選修課程 的基礎理論并結合實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展學生有關 機械設計方面的知識。b）通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械設計，使學生掌握一般機械設計的程 序和方法，樹立正面的工程大合集思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力。c）課程設計的實踐中對學生進行設計基礎技能的訓練，培養(yǎng)學生查閱和使用標準規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設計等方 面的能力。2）設計的任務械設計械手從工件架上抓起工件，然后送人工作臺進行加工。機械

3、手完成以下動作：a）水平面內轉30度，上升100mm前進50mmb）機械手的夾持器還有夾緊和放松動作。3）原始數(shù)據(jù)機械手工作頻率：20r/mi n升降0.3kw，擺動0.1kw，伸縮O.lkw，夾持0.2kw。4）設計內容a）原動方案的選擇和確定b）傳動方案的分析和擬定c）電動機的選擇d）繪制運動簡圖和運動循環(huán)圖e）機構的設計f）設計計算說明書的整理和編寫g）總結和答辯1執(zhí)行機構的選擇升降、擺動、伸縮機構的選擇由機械原理教材中凸輪的特點：凸輪回轉一周從動件依次作升-停-降-停4個動作。從動件的行程h有推程和回程。凸輪輪廓曲線決定于位移曲線的形狀。在某些機械中，位移 曲線由工藝過程決定，但一般情

4、況下只有行程和對應的凸輪轉角根據(jù)工作需要決定，而曲線 的形狀則由設計者選定，可以有多種運動規(guī)律。等速運動規(guī)律因有速度突變，會產生強烈的 剛性沖擊，只適用于低速。等加速-等減速和余弦加速度也有加速度突變，會引起柔性沖擊，只適用于中、低速。凸輪優(yōu)點：結構簡單、緊湊、設計方便，可實現(xiàn)從動件任意預期運動。只要適當?shù)卦O計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的運動規(guī)律，而且響應快速，機構簡單緊湊。綜合上述，考慮到機械手需要先進行轉動30度，然后升高10cm,前進5 cm,最后要原路返回，并且要有休止，我們選用了3個凸輪機構來完成所以動作。1.1擺動機構凸輪1齒7I齒輪5齒6齒輪齒條1j jb 齒1圖

5、1擺動機構如圖1所示，擺動機構主要由齒輪 3、齒輪4、齒輪5、齒輪6,齒條、不完全齒輪7,凸輪1 構成。齒輪3與軸1固連，齒輪4與齒輪3配合，實現(xiàn)變速。齒輪5與齒輪4固連，齒輪6與齒輪5 配合，實現(xiàn)變速。凸輪與齒輪齒條配合實現(xiàn) 30度擺動。齒條與凸輪1的滾子固連，實現(xiàn)齒輪7的 轉動。原本考慮用四桿機構實現(xiàn)30度角的擺動，但考慮到四桿機構有急回，來回的角度不一樣，因 此選用了齒輪齒條以及凸輪機構。1.2升降機構、伸縮機構凸輪齒輪齒輪1錐齒輪錐齒輪2底盤.凸輪2圖2升降，收縮機構如圖2所示，升降，收縮機構由錐齒輪1,追齒輪2,齒輪1，齒輪2,凸輪2,凸輪3構成。 錐齒輪1與錐齒輪2配合變速變向，齒

6、輪1與齒輪2配合，滿足軸2的轉速（與軸2固連）， 齒輪2與齒輪1配合（與錐齒輪1固連），凸輪2控制機械手升降，凸輪3控制機械手伸縮。1.3夾持機構的選擇圖3夾持機構如圖3所示，夾持機構由彈簧，擋塊，定爪，動爪組成。開始時動爪和定爪將工件夾住。當機械手帶著工件運動到一定位置時，機械手的動爪受擋塊的壓迫 將工件松開，于是工件便落下來。2傳動方案的確定2.1傳動類型的確定及傳動簡圖傳動類型一般為齒輪傳動，鏈傳動和帶傳動。齒輪傳動齒輪傳動就是利用主動軸、從動軸上的齒輪之間的嚙合，來傳遞動力和運動的一種機械傳動方式。齒輪傳動具有結構緊湊、傳動高效和使用壽命長久等優(yōu)點，且在所有機械傳動方式中，應用范圍最廣

7、，是機械傳動的主角。齒輪傳動特點是傳動平穩(wěn)可靠、傳動比精度高、工作效率好、使用壽命長。齒輪傳動的使用功率、轉速和尺寸的范圍都很寬，如傳遞功率的選擇范圍就能從幾瓦跨越到幾十萬千瓦，而轉速最高可達到300m/s，尺寸則能從毫米單位擴展到二十多米。鏈傳動的傳動比大，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；但是僅能 用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運轉時會產生附加動載荷、振 動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點，在近代機械傳動中應用十分廣泛

8、。錐齒輪的特點是：壽命長，高負荷承載力，耐化學和腐蝕性強，降噪和減震，重量輕，成本低，易 于成型，潤滑性好，最重要的是，它可以實現(xiàn)兩個垂直軸的傳動，而一般圓柱齒輪只能用于平行軸。綜合上述特點，考慮減小噪聲、振動，工作條件等方面的要求，選用V帶傳動、齒條傳動、齒輪傳動。如圖4所示：圖4總傳動簡圖2.2確定總傳動比表一機械手主要零件及其主要參數(shù)名稱符直齒輪r直齒輪直齒輪直齒輪不完1錐齒錐齒r帶輪帶輪號341、52、6全齒輪7輪2輪112凸輪直齒輪聯(lián)軸器錐齒V帶0.960.980.960.980.95模數(shù)m332.52.5533齒數(shù)Z24722496487224分度 圓直 徑d72216602402

9、4021672100200水平擺動：i=2*3*4= (R帶 2/R 帶 1) * (Z4/Z3) * (Z6/Z5) = (200/100) * ( 72/24) * (96/24 ) =24升降、收縮：i=2*3*4= (R帶 2/R 帶 1) * (Z2 /Z1 * (Z2/Z1) = (200/100) * (72/24) * (96/24) =243電動機的確定3.1電動機容量的確定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 驅動。電動機的容量選得合適與否

10、，對電動機的工作和經濟性都有影響。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)熱又與其工作情況決定。表2簡單傳動機構和運動副的效率 表3其他機構的效率1凸輪機構2棘輪機構3槽輪機構4不完全齒輪 機構5聯(lián)軸器0.95-0.970.95-0.970.95-0.970.96-0.980.95-0.99由表2及表3選定各個機構的傳動效率，如表 4:表4已定各個機構的效率計算過程如下：原始數(shù)據(jù)：

11、機械手工作頻率：20r/mi n升降0.3kw，擺動0.1kw，伸縮0.1kw，夾持0.2kw升降、收縮的效率 n 1=0.96 X 0.98 X 0.98 x 0.95 x 0.96=0.8408功率 P1= (0.3+0.1 ) /0.8408 kw=0.476 kw擺動的效率：n 2=0.98 X 0.96 X 0.98 X 0.95 X 0.96=0.8204功率 P2=0.1/0.8204 kw=0.129 kw夾持的功率：P3=0.2 kw總效率：P 總=P1+P2+P3=0.77 kw所需電動機的功率 P=0.85 kw3.2 電動機轉速的確定總的傳動比i總=24,機械手工作頻率

12、：20r/min ,因此電動機的轉速n=24X 20= 480r/min 。4 總體方案的確定4.1 機械手系統(tǒng)運動簡圖 4.2 機械手運動循環(huán)圖如圖 5 所示：圖 5 機械手系統(tǒng)運動循環(huán)圖5 凸輪尺寸設計如圖所示凸輪 2凸輪 3凸輪 1凸輪 2和凸輪 3的位置關系：凸輪 2和凸輪 3必須是如上圖所示位置關系,以便保證機構能順利的實現(xiàn)運動。6 設計體會與小結接觸機械原理這門課程一學期了,而這學期才是我真正感受到了一個學習機械的樂趣以及枯 燥,被那些機械器件、機件組合而成的機器所吸引,尤其是汽車、機器人、航天飛機等機械技術所 震撼,感慨機械工作者的偉大,。然而這種激動就在接近本學期結束之時,終于

13、實現(xiàn)了,我們迎來 了第一堂機械課程設計。近一個星期的機械原理課程設計結束了, 在這次實踐的過程中學到了一些除技能以外的其他東 西,領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質 ,更深切的體會到人與人之間的那種相 互協(xié)調合作的機制 ,最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性的變化 .在社會這樣一個大群體里面 ,溝通自然是為人處世的基本 ,如何協(xié)調彼此的關系值得我們去深 思和體會 .在實習設計當中依靠與被依靠對我的觸及很大 ,有些人很有責任感 ,把這樣一種事情當成 是自己的重要任務 ,并為之付出了很大的努力 ,不斷的思考自己所遇到的問題 .而有些人則不以為然 總覺得自己的弱勢 .其實在生活中

14、這樣的事情也是很多的，當我們面對很多問題的時候所采取的 具體行動也是不同的 ,這當然也會影響我們的結果 .很多時候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決 問題的心態(tài) ,而不是看我們過去的能力到底有多強 ,那是一種態(tài)度的端正和目的的明確 ,只有這樣把 自己身置于具體的問題之中 ,我們才能更好的解決問題 .在這種相互協(xié)調合作的過程中 ,口角的斗爭在所難免 ,關鍵是我們如何的處理遇到的分歧 ,而不 是一味的計較和埋怨 .這不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調當中 ,生活中的很多事情都需要我們有這樣 的處理能力，面對分歧大家要消除誤解，相互理解，增進了解，達到諒解.也許很多問題沒有想象中 的那么復雜 ,關鍵還是看我們的心態(tài) ,那種處理和解決分歧的心態(tài) ,因為畢竟我們的出發(fā)點都