機械手機械原理課程設(shè)計說明書

1、機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計課題：機械手專業(yè)班級：2012級機自05班小組成員：張結(jié)榮肖哲鄭然指導教師：陳敏鈞 時間:務(wù)書設(shè) 計項 目：機 械 手 的 設(shè)1設(shè)2執(zhí)§§3丘§§4 05市6機7機7-7工作要求：機械手從工件架上抓起工件，然后送人工作臺進行加工。機械手完成以下動作(2 選 1)。(1)水平面內(nèi)轉(zhuǎn)30度，上升100mm前進50mm;小空拳考(2)水平面內(nèi)轉(zhuǎn)30度，手臂自轉(zhuǎn)90度，前進50mm機械手的夾持器還有夾緊和放松動作；機械手工作頻率：20/min；升降0.3kw ,擺動0.1kw ,伸縮0.1kw ,夾持0.2kw 。2執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較

2、8-1轉(zhuǎn)角機構(gòu)(實現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300功能)萬案一實現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300的過程：電機帶動不完全齒輪運動，不完全齒輪帶動全齒輪運動，與全齒輪固結(jié)的四桿機構(gòu)，使?jié)L子在預先設(shè)計好形狀的槽內(nèi)運動，左右運動的極限位置恰好 是30度。機構(gòu)評價：優(yōu)點：因為槽的形狀固定，所以能保證在一個行程內(nèi) 齒輪的使用，為機械手在抓放物體時留下 了工作時間。缺點：由于四桿機構(gòu)的運動被槽限制住，最短桿 無法做周轉(zhuǎn)運動，導致機構(gòu)的回程要求齒 輪的翻轉(zhuǎn)，必須在前面加入變速箱改變速 度方向。萬案一實現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300的過程：皮帶輪傳動給蝸輪蝸桿從而使不完全齒輪，有間歇地帶動完全齒 輪轉(zhuǎn)動，齒輪通過桿拉動齒條，由齒輪來回往復,機構(gòu)的平面轉(zhuǎn)角就

3、是 30度。不完全地帶動固接桿轉(zhuǎn)動300 機構(gòu)評價:優(yōu)點：同樣具有結(jié)構(gòu)簡單，傳力較小運動靈活，造價低準確地實現(xiàn)轉(zhuǎn)角300的要求，可以控制間歇實現(xiàn)循環(huán)功能。缺點：磨損較嚴重，效率較低，齒輪尺寸過大加工難。萬案二實現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300的過程：使用槽輪實現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角30度，只要計算好槽輪的槽數(shù)，就能在主動圓盤轉(zhuǎn)360度時，使從動輪轉(zhuǎn)30度。機構(gòu)評價：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，機械效率高，并能平穩(wěn)的間歇地進行轉(zhuǎn)位。缺點：傳動存在柔性沖擊，且是單向的間歇運動，同樣要求變速箱改變運動方向。方案的選擇與比較：只有第二個方案能較好的實現(xiàn)對傳動系統(tǒng)的功能要求在平面轉(zhuǎn)動上能準確地控制在30度，制造簡單方便。8-2上升

4、機構(gòu)（實現(xiàn)上升100功能要求）萬案一實現(xiàn)上升的過程：皮帶輪傳動，使蝸桿帶動蝸輪，蝸輪和齒條配合。通過控制蝸桿的半徑，使轉(zhuǎn)動一周后，使齒條上升 100.機構(gòu)評價：優(yōu)點：蝸桿的輪齒是連續(xù)的螺旋尺，故傳動平穩(wěn)，嚙合沖擊小。缺點：嚙合齒輪間的相對滑動速度較大，摩擦磨損較大，傳動效率較低，易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象， 常用耐磨材料制作，成本高。方不-實現(xiàn)上升的過程：皮帶輪傳動給蝸輪蝸桿從而使凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪通過頂桿推動滑塊滑動，從而使工作桿上升100mm機構(gòu)評價：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，傳力較小，凸輪不用太大就可以達到所需要的高度。缺點：效率過低，滑塊容易磨損且一旦磨斷嚴重影響上升高度，壽命不高。對機構(gòu)進行比較：第二個方案較

5、好，結(jié)構(gòu)簡一單壽命較長也能夠準確地實現(xiàn)上升要求，推桿運蛙卜一卜加動時間與靜止時間比較好控制。§2-3前進機構(gòu)（實現(xiàn)前進50mntt能要求）|klJ 方案-''；通過皮帶輪傳動，使全齒輪轉(zhuǎn)動，然后帶動1加曲柄滑塊機構(gòu)，在水平導軌上前進，通過限位卡，固定前進的范圍。）優(yōu)點：運動副皆為低副，底副的兩運動副和機架小接觸，壓強小，可承受較大荷載，有利于潤滑。缺點：存在沖擊，易損壞。萬案一由于上升功能的機構(gòu)和前進功能機構(gòu)一樣的，由于上升方案一符合要求，所以前 進機構(gòu)的選擇和上升機構(gòu)一樣。3傳動機構(gòu)的選擇與比較§3-1普通傳動1 .皮帶輪傳動機構(gòu)特點：起到緩沖作用，傳動平

6、穩(wěn)無噪聲，能緩沖、吸振；過載時帶將會在帶輪 上打滑，可防止薄弱零部件損壞，起到安全保護作用.缺點在于皮帶易磨損，壽命不長。2 .鏈傳動機構(gòu)特點：它可以在兩軸中心相距較遠的情況下傳遞運動和動力；能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚的不良環(huán)境中工作；和帶傳動比較，它能保證準確的平均 傳動比，傳遞功率較大，且作用在軸和軸承上的力較?。粋鬟f效率較高，一般可達 0.950.97;鏈條的錢鏈磨損后，使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象；安裝和維修要求較高。3 .齒輪傳動機構(gòu)特點：能保證瞬時傳動比恒定，平穩(wěn)性較高，傳遞運動準確可靠；傳遞的功率 和速度范圍較大；結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，可實現(xiàn)較大的傳動比；傳動效率高，使用壽命

7、長； 齒輪的制造、安裝要求較高。4 .蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)特點：具有反向自鎖的功能，而且相比其它傳動具有較大的速比，渦輪蝸桿 的輸入、輸出軸不在同一軸線上，甚至不在同一個平面上。自身的缺點，那就是渦輪 蝸桿的傳動效率不夠高，精度也不是很高。傳動機構(gòu)比較：由于電動機處于下方，可保持重心在下，在于齒輪減速器之間安放1皮帶輪，這個當然會起到緩沖的作用，效率也挺高的。電機的轉(zhuǎn)速一般都比較大，由于工作循環(huán)為3s/次，所以主軸白轉(zhuǎn)速為180r/min , 此時就需要很大的傳動比了，齒輪傳動一般是在 6-7倍之間，不能達到傳動要求， 所以我們選擇用蝸輪蝸桿機構(gòu)，它的傳動比一般在2-70倍之間滿足我們所需的傳動

8、功能。選擇1皮帶輪，4蝸輪蝸桿。§3-2實現(xiàn)工作時間差的傳動機構(gòu)1 .棘輪機構(gòu)機構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便運動可靠；而且棘輪軸每次轉(zhuǎn)過角度的大小可以 在較大的范圍調(diào)節(jié)。但是做工時有較大的沖擊和噪聲而且運動精度較差。2 .槽輪機構(gòu)機構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)簡單外形尺寸小，機械效率高，并能較平穩(wěn)地間歇地進行轉(zhuǎn)位， 但是因傳動時存在柔性沖擊。3 .凸輪式簡諧運動機構(gòu)機構(gòu)特點：只要適當設(shè)計出主動凸輪的輪廓，就可使從動盤動載荷小，無剛性沖 擊和柔性沖擊，它具有很高的定位精度，機構(gòu)緊湊，但是加工精度要求高，造價高。4 .不完全齒輪機構(gòu)特點：不完全齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單制造方便工作可靠，設(shè)計時從動輪的運動時 問和靜

9、止時間比例可以在比較大的范圍內(nèi)變化，但是同時嚙合時有較大的沖擊。5 .凸輪機構(gòu)機構(gòu)特點：只要適當?shù)脑O(shè)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(yīng)快速機構(gòu)簡單緊湊。間歇傳動機構(gòu)比較：由于本次傳動有較多的間歇運動，運動時間和靜止時間要控 制得很到位。從造價和工作循環(huán)方面，所以選擇 4不完全機構(gòu)和5凸輪機構(gòu)。4原動機的選擇功率要求：升降0.3kw,擺動0.1kw,伸縮0.1kw,夾持0.2kw 根據(jù)傳動效率：Pi=0.3/0.94/0.7/0.95kw=0.48kwP2=0.1/0.94/0.7/0.96/0.94kw=0.17kwP3=0.1/0.94/0.7/0.95kw=0

10、.16kwP4=0.2/0.94/0.7/0/95kw=0.32kw總功率：P=0.48kw+0.17kw+0.16kw+0.32kw=1.13kw查表，選擇電機 Y90L-4,功率1.5kw,轉(zhuǎn)速1400r/min,符合要求。n i/n 2=5, n2/n 3=1, n3/n 4=14, ni/n 4=70 ni=1400r/min, n 2=n3=280r/min,n 4=20r/min5機械系統(tǒng)運動簡圖6機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖時間00-0.5S0.5-1.1S1.1-1.5S1.51.5-1.9S1.9-2.5S2.5-3.0S夾持機構(gòu)夾緊靜止靜止靜止放松靜止靜止靜止轉(zhuǎn)角機構(gòu)靜止止轉(zhuǎn)30靜止

11、靜止靜止靜止靜止反轉(zhuǎn)30上升機構(gòu)靜止靜止上升100靜止靜止靜止下降100靜止前進機構(gòu)靜止靜止靜止前進50靜止后退50靜止靜止7機械手的機構(gòu)設(shè)計5055.561.166.672.277.883.377.872.266.661.155.550§7-1上升機構(gòu)（上升100mm勺凸輪尺寸設(shè)計實際尺寸和圖上的比例為3:1 ）§7-2前進機構(gòu)（前進50mmi勺凸輪尺寸設(shè)計實際尺寸和圖上的比例為2:1 ）3541.2547.553.756053.7547.541.535§7-3夾緊放松機構(gòu)（實現(xiàn)機械手夾緊放松功能）凸輪1輪廓除了在線頭所指出不同外其他都是一樣的，通過局部輪廓的不

12、同使手軸與手 架產(chǎn)生距離差，從而實現(xiàn)夾持動作。循環(huán)開始的時候，機械手松開放入工件。之后機械手 一直夾緊，當轉(zhuǎn)到終點的時候，機械手又張開放下工件，接著又一直夾緊。由§7-4轉(zhuǎn)角機構(gòu)（實現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300的功能）壓力角a =20°,模數(shù)m = 1不完全齒輪1乙=18, d1 二乙mM6=108齒輪2Z2 =18 , d2 =Z2m=18齒條Z3 = 6齒輪4Z4=72, d4=Z4*m=72蝸桿的頭數(shù)Z5 =2齒輪6Z6 =28 , d6 =Z6 *m =287-5傳動機構(gòu)（傳動機構(gòu)的尺寸設(shè)計）小結(jié)：輪1的直徑d1 =10輪1和輪2傳動比為5渦輪頭數(shù)Z3 = 2齒輪4的齒數(shù)Z4

13、= 28 , a = 200 ,d4 = m z4 =28蝸輪蝸桿的傳動比i2=14Z3這次的機械原理的課程設(shè)計雖然只有短短的五天時間，但這是非常有意義的五天，作為一個機械自動化專業(yè)的學生。我們的共同目標是成為一個優(yōu)秀的 機械工程師。然而成為一個合格的機械工程師，只靠書本上學到的知識是不夠 的，紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。實踐是檢驗真理的唯一標準，設(shè)計剛 開始時，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設(shè)計經(jīng)驗，有些手忙腳亂, 不知從何入手。然后再老師的指導下，和同學們交流討論，漸漸地就上手了?，F(xiàn)在想想其實課程設(shè)計當中的每一天都是很累的， 每天早起晚睡，到處查資料, 你想抄襲或者胡亂蒙兩個數(shù)據(jù)上去來騙騙老師都不行， 因為你的每一個數(shù)據(jù)都 要從機械設(shè)計書上或者機械設(shè)計手冊上找到出處。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向 老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨 大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，樹立了對自己工作能力的信心，相信會 對今后的學習工作生活有非常重要的影