熱鐓擠送料機(jī)械手設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目： 熱鐓擠料機(jī)機(jī)械手 A基本參數(shù)：最大抓重 2kg, 手指夾持工件最大直徑 25mm手臂回轉(zhuǎn)角度 120,手臂回轉(zhuǎn)半徑 685mm 手臂上 下擺動(dòng)角度15，送料頻率15次/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1450r/m in學(xué)院：機(jī)械電氣化工程學(xué)院班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì) 14-1設(shè)計(jì)者：曹陽(yáng)明學(xué)號(hào)：8011210122指導(dǎo)老師：蘭海鵬2012年5月30日目錄.2第1章總體設(shè)計(jì)要求 41.1設(shè)計(jì)題目 51.2工作原理及其工藝動(dòng)作過(guò)程41.3原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計(jì)要求 51.4設(shè)計(jì)方案提示51.5設(shè)計(jì)任務(wù)5第2章機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 62.1手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6

2、2.2機(jī)械手上下擺動(dòng)動(dòng)作的設(shè)計(jì)82.3機(jī)械手的工藝動(dòng)作流程及時(shí)間分配 8第3章 機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置選擇與設(shè)計(jì) 83.1驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 83.1.1 常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征 83.1.2 選定電動(dòng)機(jī)的容量 8第4章機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖及其數(shù)據(jù)的計(jì)算 104.1機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖104.2機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖數(shù)據(jù)的計(jì)算 10第5章 主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算 105.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的計(jì)算115.2手臂上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算 125.3不完全齒輪的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng) 12第6章 機(jī)構(gòu)的評(píng)價(jià)與結(jié)束語(yǔ) 126.1機(jī)器的評(píng)價(jià)126.2結(jié)束語(yǔ)12刖言“機(jī)械原理”課程的核心內(nèi)容是研究機(jī)械產(chǎn)品概念相關(guān)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 和機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論和基本方法。

3、機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的最終結(jié) 果主要是得到機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案（亦可稱之為機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案），它體現(xiàn)了 機(jī)械產(chǎn)品的功能和工作原理。方案設(shè)計(jì)階段是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)最富創(chuàng)造 性的階段，因此機(jī)械原理課程對(duì)于培養(yǎng)我們學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能 力至關(guān)重要。作為機(jī)械原理課程的最要一部分， 機(jī)械原理設(shè)計(jì)對(duì)于提 高機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)起到十分重要的作用，使得我們初步掌握如何去 創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的手段和能力。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，市場(chǎng)愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、 質(zhì)量可靠、 價(jià)格低廉、效率高、能耗低的機(jī)械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、水平、市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，首 要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和構(gòu)思、 各種傳

4、動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 的選用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這要求設(shè)計(jì)者綜合應(yīng)用各類典型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組 成、運(yùn)動(dòng)原理、工作特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法及其在系統(tǒng)中的作用等知識(shí)，根 據(jù)使用要求和功能分析，選擇合理的工藝動(dòng)作過(guò)程，選用或創(chuàng)新機(jī)構(gòu) 型式并巧妙地組合新的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案， 從而設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方 便、性能優(yōu)良、工作可靠、實(shí)用性強(qiáng)的機(jī)械產(chǎn)品。在全球化的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人類將更多地依靠知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng) 新及知識(shí)和技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，來(lái)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和產(chǎn)品生命力。設(shè)計(jì) 中的創(chuàng)新需要豐富的創(chuàng)新性思維，沒(méi)有創(chuàng)新性的構(gòu)思，就沒(méi)有產(chǎn)品的 創(chuàng)新，而機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新是機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)合一種簡(jiǎn)單機(jī)器進(jìn)行機(jī)器功能分析、工藝動(dòng) 作

5、過(guò)程確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)定、機(jī)構(gòu)尺度綜合、機(jī) 械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)等，使學(xué)生通過(guò)一臺(tái)機(jī)器的完整的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)過(guò) 程，進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識(shí)和理論，對(duì)分析、 運(yùn)算、繪圖、文字表達(dá)及設(shè)計(jì)資料查詢等諸多方面的獨(dú)立工作能力進(jìn) 行的訓(xùn)練，培養(yǎng)理論與實(shí)際相結(jié)合、應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì) 的能力，更為重要的是培養(yǎng)開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新能力。因此，機(jī)械原理課程設(shè) 計(jì)在機(jī)械學(xué)生的知識(shí)體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用。培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是高等教育改革的一項(xiàng)重要任 務(wù)。機(jī)械原理是機(jī)械類專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是研究機(jī)械的工作原理、構(gòu)成原理、設(shè)計(jì)原理與方法的一門學(xué)科，特別是機(jī)

6、械原理課程中關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是機(jī)械工程設(shè)計(jì)中最具有創(chuàng) 造性的內(nèi)容，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力起著十分重要的作用。機(jī)械 原理課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原理教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。第1章總體設(shè)計(jì)要求1.1. 設(shè)計(jì)題目：熱鐓擠送料機(jī)械手A12工作原理及其工藝動(dòng)作過(guò)程：機(jī)械手夾送圓柱形鐓料，手指夾料, 再通過(guò)凸輪或連桿機(jī)構(gòu)使手臂上擺 15,然后手臂水平回轉(zhuǎn)120, 到達(dá)指定點(diǎn)手臂下擺15，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，往復(fù)這些運(yùn)動(dòng)。圖1.1機(jī)械手的外觀圖1.3原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計(jì)要求(1) 最大抓重2 kg(2) 手指夾持工件最大直徑25 mm(3) 手臂回轉(zhuǎn)角度120 (4)

7、手臂回轉(zhuǎn)半徑685 m(5) 手臂上下擺動(dòng)角度15 (6) 送料頻率15次/分(7) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分件囁尢証/mm/mm手壯下MAS們H/uhi)- -./(r/niiiiiAB3Mh.1206851515)45030100700201(1(:11511050015201440圖1.2原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計(jì)要求14設(shè)計(jì)方案提示（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過(guò)程。（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)。1.5.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)

8、。（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)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）設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。按各凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對(duì)盤狀凸輪要 用解析法計(jì)算理論輪廓線、實(shí)際輪廓線值。繪制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖 及凸輪輪廓線圖。（5）設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。（6）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算證明書(shū)。（7）學(xué)生可進(jìn)一步完成凸輪的數(shù)控加工、 機(jī)械手的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示 驗(yàn)證等。第2章機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)2.1 .手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案一：不完全齒輪+曲柄搖桿機(jī)構(gòu)方案二：盤形凸輪+曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2.2 .機(jī)械手上下擺動(dòng)

9、動(dòng)作的設(shè)計(jì) 方案一：利用空間凹槽+ 推桿8機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)方案二：盤形凸輪+曲柄搖桿機(jī)構(gòu)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手指夾料0.2s手臂下擺15度0.4s手臂反轉(zhuǎn)120度1s送料頻率為15次/min,即每次/4s，這四秒可進(jìn)行如下分配:手臂上擺15度0.4s手臂回轉(zhuǎn)120度1s手指松開(kāi)0.2s手臂上擺15度0.4s手臂下擺15度0.4s第3章機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置選擇與設(shè)計(jì)3.1. 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(lái)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(jiǎn)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

10、動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.1.1 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(guó)近年來(lái)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(wú)碳刷，集電 環(huán)等滑動(dòng)接觸部件。3.1.2 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(duì)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(zhǎng)期的過(guò)載而過(guò)早損壞；容量過(guò)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

11、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)熱又 與其工作情況決定。傳動(dòng)裝置的總效率組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之積按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取一級(jí)傳動(dòng)i 1=20-50，二級(jí)圓柱直齒 輪的傳動(dòng)比i 2=4-6,三級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i 3=2-4,總的傳動(dòng)范圍 為 40-200.經(jīng)過(guò)上網(wǎng)查閱資料綜合考慮決定選用Y132S-4型號(hào)電動(dòng)機(jī)3.2 .傳動(dòng)類型的選擇齒輪機(jī)構(gòu)是各種機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它具有傳動(dòng)功率 大、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，所以適宜在此機(jī)構(gòu) 之中選擇齒輪傳動(dòng)作為主傳動(dòng)系統(tǒng)。第四章機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖及其數(shù)據(jù)的計(jì)算4.1. 機(jī)

12、構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖zSz710機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)zW7#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)X42機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖數(shù)據(jù)的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1450r/min，送料頻率為15次/min，即i總= 1450/15=96.67 i 帶=1.5。i 總=i 帶*（z2/z 1）* （ Z4/Z3）*（Z6/Z5）*（z8/z 7）*（乙o/z 9）*（Z12/Z11）= 1.5*2*2*2*2*2*2=96齒輪1和齒輪2為直齒錐齒輪，其齒數(shù)分別為 Z1 = 18,Z2=36;齒輪1 和齒輪2的分度圓錐角分別為63度和27度，模數(shù)取1mm壓力角=20, ha*=1.0,c *=0.25,h f

13、=1.25。齒輪11為不完全齒輪，其當(dāng)量齒數(shù)為zii=12，其12個(gè)齒均勻在0度 到216度之間，齒輪12的齒數(shù)Zi2=24,模數(shù)均取10mm壓力角20, ha*=1,c *=0.25。其余均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，壓力角20，取模數(shù)m=1,齒頂高系數(shù)h*=1，頂隙系數(shù) C*=0.25 ； Z3=Z5=Z7=Z9=18; Z4=Z6=Z8=Zw=Z12=36;第5章主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算5.1. 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的計(jì)算zllZ12通過(guò)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的仿真軟件輸入曲柄長(zhǎng)為220mm搖桿擺角為120度，行程速比系數(shù)=1.5，極位夾角=36度，搖桿長(zhǎng)為500mm得出機(jī)架長(zhǎng)為916mm連桿長(zhǎng)為1226mm52手臂上

14、下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的深度53不完全齒輪的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)zllZ121處和2處分別為曲柄和連桿共線的地方，在 1處和2處搖桿從最近 出運(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)處，在其他地方則實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。并且在不完全齒輪機(jī) 構(gòu)上分別裝設(shè)了凸形和凹形圓弧板，以起鎖止弧的作用。第6章機(jī)構(gòu)的評(píng)價(jià)與結(jié)束語(yǔ)6.1. 機(jī)器的評(píng)價(jià)該機(jī)器依靠曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 通過(guò)導(dǎo)軌和不完全 齒輪分別實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上下擺動(dòng)和機(jī)器的間歇運(yùn)動(dòng)。 并且通過(guò)增加傳 動(dòng)齒輪的數(shù)量和改變傳動(dòng)比的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)最后運(yùn)動(dòng)到達(dá)指定要求。 此 方案機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，各運(yùn)動(dòng)部件之間的運(yùn)動(dòng)都易于實(shí)現(xiàn)， 不會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干 涉現(xiàn)象。由于傳動(dòng)鏈較短，累積誤差也不會(huì)太大，從而可以滿足。62結(jié)束語(yǔ)緊張的課程設(shè)計(jì)順利結(jié)束了，在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我掌握了很多的設(shè) 計(jì)知識(shí)。我們?cè)O(shè)計(jì)的課題是機(jī)械手的設(shè)計(jì)， 這是一個(gè)我以前所沒(méi)有接 觸的。我對(duì)它來(lái)說(shuō)完全是一個(gè)陌生者，經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的幫助和對(duì)參考 資料的拜讀，我已經(jīng)對(duì)機(jī)械手有了一定的了解， 機(jī)械自動(dòng)化作為工業(yè) 發(fā)展的一個(gè)方向，它有著廣闊的市場(chǎng)，屬于實(shí)際需要去研制的一種項(xiàng) 目。機(jī)械手能模仿人體上肢的某些動(dòng)作，就需要有一定的靈敏度，對(duì) 設(shè)計(jì)的要求較高。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，提高了我分析和解決問(wèn)題的能力， 擴(kuò)寬和深化了學(xué)過(guò)的知識(shí)，掌握了設(shè)計(jì)