工件移送機(jī)構(gòu)車輛工程機(jī)械課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目： 工件移送機(jī)構(gòu) 專 業(yè)： 車輛工程 班級：車輛工程xx-x 設(shè) 計(jì) 人： xxx 學(xué)號：xxxxxxxxxx科技大學(xué)2015年 7 月 24 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院 專業(yè) 班級 姓名 一、課程設(shè)計(jì)題目：工件移送機(jī)構(gòu)二、課程設(shè)計(jì)主要參考資料1 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 2 孫桓，陳作模.機(jī)械原理M.7版. 北京：高等教育出版社，2006 3 梁崇高.平面連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì)M北京：高等教育出版社,1993 4 鄒慧君，傅祥志等機(jī)械原理M北京：高等教育出版社，1999 5 申永勝.機(jī)械原理教程M北京：清華大學(xué)出版社,1999 三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)解決主要問題 （1）通過機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足機(jī)構(gòu)的運(yùn)動

2、要求 （2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高可行性以及機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性 （3） 四、課程設(shè)計(jì)相關(guān)附件（如：圖紙、軟件等）（1）A3結(jié)構(gòu)原理圖 （2）課程設(shè)計(jì)說明書一份 （3） 五、任務(wù)發(fā)出日期：2015.07.20 任務(wù)完成日期：2015.07.24指導(dǎo)教師簽字： 系主任簽字： 指導(dǎo)教師對課程設(shè)計(jì)的評語 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目 錄1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)11.1設(shè)計(jì)題目11.2設(shè)計(jì)要求11.3原始數(shù)據(jù)22機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)32.1功能描述32.2機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動功能系統(tǒng)圖42.3系統(tǒng)方案擬定與比較93 系統(tǒng)尺度綜合124 系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)分析135系統(tǒng)動力學(xué)分析146 課程設(shè)計(jì)總結(jié)14參考文獻(xiàn)151 課程設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)

3、計(jì)題目設(shè)計(jì)一個工件移送機(jī)構(gòu)（包括機(jī)械手）各種生產(chǎn)企業(yè)中都會有一些流水生產(chǎn)線上的工件需要移動，如果用人力完成此項(xiàng)工作將導(dǎo)致成本較高。為此需設(shè)計(jì)一種自動的工件移送機(jī)構(gòu)，它能將工件按照預(yù)定位置、角度要求，移送到指定位置。1.2設(shè)計(jì)要求如圖1所示，甲、乙兩個工作臺與工件（長方體a×b×h）的位置關(guān)系，設(shè)計(jì)一個機(jī)構(gòu)（包括機(jī)械手）能把工件從甲工位拿到乙工位。 圖11.3原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組編號ABCDEFGa（mm）50506040504050b（mm）15010015010080100120h（mm）150150200150150200200L1（mm）500750600500500600

4、750L2（mm）1000125012001000100011001100第 14 頁2機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1功能描述 此工件移送機(jī)構(gòu)不僅能實(shí)現(xiàn)工件的位置移動，還能滿足預(yù)定的位置、角度、移動速度等要求。機(jī)構(gòu)中的機(jī)械手能模仿著人手的部分動作，按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；它的結(jié)構(gòu)形式比較簡單，使用性較強(qiáng)，能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作。從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。2.2機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動分析 首先機(jī)械手抓取工件，然后多桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動帶動機(jī)械手抓著工件移動、旋轉(zhuǎn)。運(yùn)動到指定位置后，多桿機(jī)構(gòu)短時(shí)間歇停止

5、運(yùn)動或速度降到較低值，機(jī)械手放松工件到預(yù)定位置。然后，桿件快速返回原位，機(jī)械手處于打開狀態(tài)此后工作，繼續(xù)循環(huán)，進(jìn)入下一個工作流程。 據(jù)此可畫出如下的機(jī)械系統(tǒng)工作循環(huán)圖，如圖2 圖2 機(jī)械系統(tǒng)工作循環(huán)圖2.3系統(tǒng)方案擬定與比較 2.3.1方案一 采用了平行四邊形構(gòu)造。此方案中，平行四邊形機(jī)構(gòu)由下輪帶動，可以精確的控制轉(zhuǎn)動角度，使工件移送到要求位置。同時(shí)，右輪改為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可以保證工件停止時(shí)的位置。因此理論上可以采用此種機(jī)構(gòu)。其構(gòu)造如圖3所示： 圖3 平行四邊形機(jī)構(gòu)2.3.2方案二如圖4所示，此旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(如圖5所示)的演化，原動件AB桿的動力由外部穩(wěn)定動力輸入（如電動機(jī)），帶動桿

6、DE擺動，從而使機(jī)械手實(shí)現(xiàn)擺動。但此時(shí)桿AB應(yīng)不是整周轉(zhuǎn)動，而是轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置再轉(zhuǎn)回，這由電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來進(jìn)行電氣控制實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，為了節(jié)約工作時(shí)間、提高工作效率，桿AB回轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)有較大的速度，以縮短回程時(shí)間。圖4圖52.3.3方案三方案三是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)配合傳送帶機(jī)構(gòu)組成的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)。圖6曲柄滑塊機(jī)構(gòu)示意圖3.3.1 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 如圖6所示，該機(jī)構(gòu)由左側(cè)一個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，右側(cè)一個傳送帶機(jī)構(gòu)組成。左側(cè)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)做成了偏心的，使滑塊向右工作時(shí)具有較長的行程，確保工件被推送到傳送帶上。傳送帶有齒輪1驅(qū)動，其驅(qū)動力可由同一個電動機(jī)通過相應(yīng)的變速機(jī)構(gòu)提供，傳送帶是一個內(nèi)側(cè)齒輪齒形排列的一系列的突起，相當(dāng)于齒

7、條。其材質(zhì)可為橡膠。傳送帶表面由于工件搬運(yùn)速度相一致的溝槽，用于暫時(shí)安放工件。如圖7為齒條一段的剖面形狀。其傳送動力的機(jī)構(gòu)為與其相嚙合的齒輪，左邊工作臺右側(cè)角上鑲有一個擋塊，防止工件滑到傳送帶上而不翻轉(zhuǎn)90度。右側(cè)工作臺左端一段為一光滑面，黑影為一橡膠皮墊，增大摩擦，防止工件滑移太遠(yuǎn)超過預(yù)定位置太遠(yuǎn)。圖7 齒條剖面形狀示意圖3.3.2 工作原理該方案是利用左邊曲柄滑塊將工件推到運(yùn)行的傳送帶上。曲柄可固連在一齒輪上，通過電動機(jī)提供動力，一定傳動比的變速機(jī)構(gòu)傳遞到該齒輪上，驅(qū)動曲柄的旋轉(zhuǎn)。齒輪1設(shè)計(jì)為主動齒輪，齒輪2設(shè)計(jì)為從動齒輪。當(dāng)曲柄推動工件滑到傳送帶上時(shí)，通過一定的時(shí)序控制，傳送帶正好運(yùn)動到

8、左側(cè)工作臺附近，工件落入傳送帶表面的溝槽里，防止工件剛剛加速時(shí)運(yùn)動之后，保證時(shí)序上的一致性。當(dāng)工件運(yùn)送到右邊工作臺上時(shí)，利用工件的慣性繼續(xù)運(yùn)動，滑到右工作臺上，當(dāng)工件運(yùn)送到右工作臺的減速橡膠片上時(shí)，工件停止運(yùn)動。至此，工件的一次搬運(yùn)動作完成。如此循環(huán)。此機(jī)構(gòu)雖然能實(shí)現(xiàn)工件的移送，但不能達(dá)到預(yù)定的位置精度要求。為此右工作臺上還可安裝一機(jī)械手，以確保工件運(yùn)送到準(zhǔn)確位置。2.3.4方案比較（1）優(yōu)點(diǎn)比較由于各方案中只有移送機(jī)構(gòu)不同，抓取機(jī)構(gòu)（機(jī)械手）相同，此處只比較舉升機(jī)構(gòu)。1) 方案二是通過機(jī)械手夾取工件的，夾取工件穩(wěn)定可靠；方案三中傳送帶上設(shè)計(jì)了可以容納工件的溝槽，防止工件初始加速度時(shí)的滑移。2

9、) 方案一、二運(yùn)動副處如果潤滑好，磨損小，桿件加工制造容易，并且機(jī)構(gòu)有急回特性，在工作行程慢速前進(jìn)，以利于工件運(yùn)輸?shù)钠椒€(wěn)；而回程時(shí)為了節(jié)約時(shí)間，可以快速返回。3) 三個方案中的機(jī)構(gòu)都可以通過改變各構(gòu)件的相對尺寸來使從動件得到不同的運(yùn)動規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)不同的工件傳輸?shù)闹付ㄈ蝿?wù)，諸如轉(zhuǎn)向，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。4) 第三個方案是通過曲柄滑塊的推動和齒條傳送帶的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)的，最后僅是利用工件自身的慣性進(jìn)入傳送帶，這說明傳送需要一定地速度滿足工件的慣性需求。5) 方案一、三結(jié)構(gòu)簡單，采用簡單桿件和滑塊。3.7.2缺點(diǎn)比較1） 方案一兩桿受力較集中，對桿件強(qiáng)度要求較高，安全性不高。2） 圓柱凸輪和帶溝槽的傳送帶需

10、要單獨(dú)制造。方案三中不完全齒輪部分制造難度大，成本高（傳送帶也可由標(biāo)準(zhǔn)的傳送帶改造得到）。（3）方案確定經(jīng)過對各個方案的比較，我們決定采用第二種方案，第二種方案動力傳動性能較好相對較穩(wěn)定、能保證一定的位置精度。雖然不如方案三穩(wěn)定，但相對比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)。對傳動機(jī)構(gòu)的尺寸進(jìn)行優(yōu)化使其可獲得更好的動力傳遞性能。圖8優(yōu)化方案 圖8優(yōu)化方案4系統(tǒng)尺度綜合在方案二中已經(jīng)對方案的相對尺寸進(jìn)行了說明，桿件運(yùn)動過程中傳動角取最大值使機(jī)構(gòu)獲得更好的性能。圖9 所選方案圖圖10 所選方案工作循環(huán)圖各桿的長度、角度等尺寸可由機(jī)構(gòu)CAD原理圖得到。分析如下：原始尺寸計(jì)算尺寸數(shù)據(jù)組編號4桿件編號長度/mm桿件編號桿件

11、夾角/°a（mm）40AB186b（mm）100BC652h（mm）150DE776L1（mm）500L2（mm）1000機(jī)構(gòu)中原動件的轉(zhuǎn)速、功率等數(shù)據(jù)可由工作速度、效率以及原動機(jī)的相關(guān)參數(shù)要求適當(dāng)選取。5 系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)分析此部分內(nèi)容主要是分析機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動的位移、速度、加速度與原動件轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)速）的關(guān)系，建議用仿真軟件完成，也可以用解析法，圖解法作為最后的方法。仿真軟件包括：Adams、各種自編小軟件，如四桿機(jī)構(gòu)仿真軟件、凸輪仿真軟件等。對桿件運(yùn)動軌跡進(jìn)行模擬分析，對氣泵與機(jī)械手及各桿件的速度與加速度關(guān)系進(jìn)行分析，對機(jī)械手的抓取與放松過程、工件最終到達(dá)的位置進(jìn)行協(xié)調(diào)性分析。對機(jī)構(gòu)的總體運(yùn)

12、動情況進(jìn)行分析，加深傳動機(jī)構(gòu)的深入認(rèn)識，以及設(shè)計(jì)應(yīng)用，將課堂與實(shí)際操作設(shè)計(jì)相結(jié)合，最后使設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能夠有效工作。6 課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是我進(jìn)入大學(xué)以來第一次對自己所學(xué)知識和動手能力的綜合檢測，使我感觸頗多、獲益匪淺。首先，通過此次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問題的能力。對平面連桿機(jī)構(gòu)、搖桿、齒輪、槽輪等一些課本上獨(dú)立的知識有了更加深刻的理解和聯(lián)系，要使這些基本結(jié)構(gòu)能組成功能強(qiáng)大的各種機(jī)構(gòu)，我的學(xué)習(xí)還有待于更深入。其次，這次課程設(shè)計(jì)過程中，使我了解到團(tuán)隊(duì)的力量是無限的。與同學(xué)們激烈討論，團(tuán)結(jié)合作，共同努力，最

13、終完美的實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是本次課程設(shè)計(jì)中珍貴的體驗(yàn)。 此外，希望我們能有更多的機(jī)會參與課程設(shè)計(jì)，提高自主創(chuàng)新能力。這次課程設(shè)計(jì)我投入了很多的時(shí)間和精力，我覺得這是完全值得的。在我看來，課程設(shè)計(jì)比考試更能檢測出學(xué)習(xí)的深度和精度。獨(dú)立思考，勇于創(chuàng)新，動手能力都得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。最后，衷心感謝老師這個學(xué)期的悉心教導(dǎo)與鼓勵，在課堂上為我們補(bǔ)充了很多知識，帶領(lǐng)我們走進(jìn)了奇妙的機(jī)械世界。在曹老師的耐心指導(dǎo)下，我們才能完成了這次的課程設(shè)計(jì) ，并從中學(xué)到了更多的知識。參考文獻(xiàn)1 孫桓，陳作模.機(jī)械原理M.7版. 北京：高等教育出版社，2006 2 黃錫愷，鄭文緯機(jī)械原理M.6版北京：高等教育出版社，1993 3 梁