熱鐓機送料機械手設(shè)計課程設(shè)計圖紙和說明書

熱鐓機送料機械手設(shè)計課程設(shè)計圖紙和說明書,熱鐓機送料,機械手,設(shè)計,課程設(shè)計,圖紙,以及,說明書,仿單 機械設(shè)計課程設(shè)計,熱鐓機送料機械手B 答辯人：,題目簡介,設(shè)計二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機械手，由電動機驅(qū)動，夾送圓柱形鐓料，往40噸鐓頭機送料。它的動作順序是：手指夾料，手臂上擺20，手臂水平回轉(zhuǎn)100，手臂下擺20，手指張開放料。手臂再上擺，水平反轉(zhuǎn)，下擺，同時手指張開，準備夾料。主要要求完成手臂上下擺動以及水平回轉(zhuǎn)的機械運動設(shè)計。圖示為機械手的外觀圖。,機械手上下擺動運動設(shè)計,此種方式設(shè)計簡單，能達到相應(yīng)的設(shè)計強度要求。并且在運動過程中出現(xiàn)問題的可能性相對較小，安裝也較為容易。,機械手水平回轉(zhuǎn)運動設(shè)計,齒輪齒條承載力大，傳動精度較高可達0.1mm，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度高于2m/s滿足設(shè)計要求。,最終模型,齒輪齒條參數(shù)選定與計算,齒輪參數(shù)：m=1 ha*=1 c*=0.25 z=30 齒輪的齒數(shù)為30，則其分度圓直徑為30mm，齒條移動的距離L=（100/360）*2*（30/2）=26.18，齒條長度應(yīng)大于26.18mm，故齒條長度可取40mm。,曲柄滑塊機構(gòu)參數(shù)設(shè)計,設(shè)曲柄AB的長為a，連桿AC長為b，A在A位置時齒條處于最高位置，A在A位置時齒條處于最低位置；因為他是一個對心曲柄機構(gòu)，則齒條移動的距離L=2a，所以a=13.09mm；要保證在運動過程中齒條不與曲柄相碰，必須使得齒條在最低位置時兩鉸鏈的距離大于a，即b-aa，所以可取b=30mm。,凸輪參數(shù)設(shè)計,由連桿機構(gòu)可計算出凸輪尺寸。桿AB=30mm，BC=30mm。由BC-AB*tan20 可確定此凸輪的參數(shù)，基圓半徑r=15mm，此數(shù)據(jù)為確定凸輪輪廓線的依據(jù)。,傳動分析,送料頻率為10次min,即每次6s;這6s可進行如下分配 機械手臂上下擺時間為1s，此時凸輪需轉(zhuǎn)動半圈，所以凸輪的轉(zhuǎn)速為30r/min； 機械手臂回轉(zhuǎn)時間為2s，此時圓盤需轉(zhuǎn)動半圈，所以圓盤的轉(zhuǎn)速為15r/min。,傳動比分配(上下擺),齒輪1和齒輪2 的傳動比為4，所以齒輪2和齒輪4的轉(zhuǎn)速為240r/min。齒輪4和齒輪3的傳動比也為4，所以齒輪3齒輪5的轉(zhuǎn)速為60r/min。齒輪6和齒輪5的傳動比為2，所以齒輪6和盤形凸輪的轉(zhuǎn)速都為30r/min。根據(jù)機構(gòu)的循環(huán)圖可知，手臂擺動的周期為1s，正好可以用30r/min的盤形凸輪帶動。,傳動比分配（回轉(zhuǎn)）,同理，前面的傳動一樣，齒輪6和齒輪5的傳動比為4，所以齒輪6和盤形凸輪的轉(zhuǎn)速都為15r/min。根據(jù)機構(gòu)的循環(huán)圖可知，手臂回轉(zhuǎn)的周期為2s，正好可以用15r/min的圓盤帶動。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,謝謝,機械設(shè)計課程設(shè)計答辯匯報, 機械設(shè)計課程設(shè)計說明書 ——熱鐓機送料機械手B 指導(dǎo)老師： 設(shè) 計 者： 學(xué) 號： 班 級： 目錄 第1章 設(shè)計題目及要求 1.1 設(shè)計題目簡介................................................................3 1.2 設(shè)計數(shù)據(jù)及要求............................................................3 1.3 設(shè)計任務(wù)與提示............................................................3 第2章 熱鐓擠送料機械手擺臂的設(shè)計 2.1 擺臂方案A的設(shè)計.......................................................5 2.2 擺臂方案B的設(shè)計.......................................................5 2.3 擺臂方案的確定............................................................6 第3章 熱鐓擠送料機械手回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計 3.1 回轉(zhuǎn)裝置A的設(shè)計.......................................................7 3.2 回轉(zhuǎn)裝置B的設(shè)計.......................................................7 3.3 驅(qū)動裝置的選擇...........................................................8 3.4 回轉(zhuǎn)裝置方案的確定...................................................9 3.5 循環(huán)圖的擬定..............................................................10 第四章 熱鐓擠送料機械手方案的確定與計算 4.1 方案的擬定..................................................................11 4.2 最終方案的確定與說明..............................................12 4.3 方案的計算..................................................................12 第5章 相關(guān)建模過程及仿真....................................................17 第6章 設(shè)計總結(jié)........................................................................21 第7章 參考文獻........................................................................21 第一章 設(shè)計題目及要求 1.1 設(shè)計題目簡介 圖1 機械手的外觀圖 設(shè)計二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機械手，由電動機驅(qū)動，夾送圓柱形鐓料，往40噸鐓頭機送料。以方案A為例，它的動作順序是：手指夾料，手臂上擺15o，手臂水平回轉(zhuǎn)120o，手臂下擺15o，手指張開放料。手臂再上擺，水平反轉(zhuǎn)，下擺，同時手指張開，準備夾料。主要要求完成手臂上下擺動以及水平回轉(zhuǎn)的機械運動設(shè)計。圖5為機械手的外觀圖。 1.2、? 設(shè)計數(shù)據(jù)與要求 方案號 最大抓重 kg 手指夾持工件最大直徑 mm 手臂回轉(zhuǎn)角度 （o） 手臂回轉(zhuǎn)半徑 mm 手臂上下擺動角度 （o） 送料 頻率 次/min 電動機轉(zhuǎn)速 r/min B 3 30 100 700 20 10 960 表1設(shè)計數(shù)據(jù)與要求 1.3 設(shè)計任務(wù)與提示 1.至少提出可行的兩種運動方案，然后進行方案分析評比，選出一種運動方案進行設(shè)計； 2. 設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3. 圖紙上畫出步進送料機的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 4. 對平面連桿機構(gòu)進行尺度綜合，并進行運動分析；驗證輸出構(gòu)件的軌跡是否滿足設(shè)計要求；求出機構(gòu)中輸出件的速度、加速度；畫出機構(gòu)運動線圖。 5.用軟件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）對執(zhí)行機構(gòu)進行運動仿真，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。 6. 編寫設(shè)計計算說明書，其中應(yīng)包括設(shè)計思路、計算及運動模型建立過程以及效果分析等。 7. 在機械基礎(chǔ)實驗室應(yīng)用機構(gòu)綜合實驗裝置驗證設(shè)計方案的可行性。 設(shè)計提示 1. 機械手主要由手臂上下擺動機構(gòu)、手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)組成。工件水平或垂直放置。設(shè)計時可以不考慮手指夾料的工藝動作。 2. 此機械手為空間機構(gòu)，確定設(shè)計方案后應(yīng)計算空間自由度。 3. 此機械手可按閉環(huán)傳動鏈設(shè)計。 第二章 熱鐓機送料機械手擺臂的設(shè)計 2.1 擺臂方案A的設(shè)計 采用凸輪帶動搖桿的機構(gòu)來實現(xiàn)機械手上下的擺動。其中要滿足擺桿長為700MM，上下擺動的角度位20度。此種方式設(shè)計簡單，能達到相應(yīng)的設(shè)計強度要求。并且在運動過程中出現(xiàn)問題的可能性相對較小。如圖2. 圖2 2.2 機械手上擺手設(shè)計方案B 采用凸輪帶動連桿機構(gòu)實現(xiàn)上下運動。通過凸輪帶動桿2，且通過連桿之間的相互作用實現(xiàn)安放在C出的機械手達到預(yù)期的運動軌跡及線路。此方案設(shè)計相對復(fù)雜，但能滿足較高的強度，各桿之間受力相對均衡。如圖3. 圖3 1-凸輪 2-滾子 3-折桿 4 5-連桿 其中在C處安放機械抓手 2.3 擺臂方案的確定 根據(jù)給出的設(shè)計要求可以看出，機械手臂的抓舉重量為兩2KG，方案A設(shè)計簡單，且能達到強度要求，并且其機構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，安裝也較為容易。方案B機構(gòu)相對較多，不利于安放，并且此套裝置用于一般小型工廠，故要求其占地面積要小。根據(jù)綜合考慮，選取方案A作為機械手上下擺動裝置。圖4為 Pro/E中的實體建模。 圖4 Pro/E中的實體建模 第三章 熱鐓機送料機械手回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計 3.1 回轉(zhuǎn)裝置A的設(shè)計 采用齒輪進行機械裝置的回轉(zhuǎn).其優(yōu)點為：可傳遞空間任意軸間的運動和動力，即軸可以平行，交叉或交錯；轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，其傳動比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動比是常數(shù)；適應(yīng)范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大）；壽命長；效率高；結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。齒輪傳動缺點： 制造成本高，剛性傳動沒有過載保護作用，振動和噪音等。設(shè)計的齒輪傳動如圖5. 圖5 3.2 回轉(zhuǎn)裝置B的設(shè)計 采用齒輪齒條進行機械裝置的回轉(zhuǎn).其優(yōu)點為:承載力大，傳動精度較高可達0.1mm，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度高于2m/s，齒輪齒條傳動缺點：傳動噪音大，磨損大。設(shè)計的齒輪齒條傳動如圖6所示（模數(shù)m取為1} 圖6 齒輪齒條 3.3 驅(qū)動裝置的選擇 選擇電機類型：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(nèi)機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等。電動機結(jié)構(gòu)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(qū)動。 3.3.1 常用電動機的結(jié)構(gòu)特征 （1）.Y系列三相異步電動機 該系列電機能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機內(nèi)部，它是我國近年來研制成功的型電動機。 (2). 電磁條速三相異步電動機 名稱：YCD電磁調(diào)速三相異步電動機。有組合式和整體式兩種機構(gòu)，這兩種調(diào)速電動機為防護式，空氣自冷，臥式安裝，且無碳刷，集電環(huán)等滑動接觸部件。 3.3.2 選定電動機的容量 電動機的容量選得合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當(dāng)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。 工作機所需工作功率，應(yīng)由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算： 其中：T——工作機的阻力矩，； n——工作機的轉(zhuǎn)速，； 經(jīng)過綜合考慮決定選用Y132S—4型號電動機（電流A：11.6 轉(zhuǎn)速: 960r/mm 效率:85.5 功率因數(shù) cos?:0.82 功率:5.5kw） 3.4 回轉(zhuǎn)裝置方案的確定 根據(jù)綜合考慮，通過齒輪齒條傳動的方式進行回轉(zhuǎn)更加適合設(shè)計要求。由于齒輪齒條承載力大，傳動精度較高可達0.1mm，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度高于2m/s滿足設(shè)計要求。因而選擇回轉(zhuǎn)方案B作為機械手回轉(zhuǎn)裝置。圖7為該裝置在Pro/E中的實體建模。 圖7 Pro/E中的實體建模 3.5 循環(huán)圖的擬定 根據(jù)設(shè)計題目的要求。對機械手的運動過程做了如下的分解。如圖5. 機械手 上擺20° 停止 下擺20° 停止 上擺20° 下擺20° 轉(zhuǎn)臺 停止 水平回轉(zhuǎn)100° 停止 停止 水平反轉(zhuǎn)100° 停止 圖8 第四章 熱鐓機送料機械手方案的確定與計算 4.1 擬訂的方案 方案a：由電動機提供動力源，通過皮帶輪傳動，并分兩路。一路通過圓錐齒輪和蝸桿，使凸輪連桿運動，從而完成安裝在連桿末端的抓手上下擺動，上下擺動的夾角為20°；另一路同樣通過圓錐齒輪傳動，再傳動給兩組不完全齒輪，通過連在轉(zhuǎn)臺上的軸，從而使轉(zhuǎn)臺完成水平100°的回轉(zhuǎn)運動。如圖9。 圖9 1——電動機 2——機械手擺動裝置 3——轉(zhuǎn)臺 4——抓手 5——機械手水平回轉(zhuǎn)裝置 方案b: 分兩部分完成。一部分由電動機提供動力源，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，從而完成機械手的上下擺動，上下擺動的角度為20°。另一部分有曲柄的回轉(zhuǎn)帶動齒條做往復(fù)運動，從而驅(qū)動齒輪帶動中轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生角度為100°的回轉(zhuǎn)運動，而正是齒條的往復(fù)運動，齒輪從而實現(xiàn)了正反轉(zhuǎn)，如圖10。 圖10 4.2 最終方案的確定與說明 根據(jù)確定的運動運動路線，可以確定方案B更適合設(shè)計要求，在達到設(shè)計要求的同時，其加工難度，加工花費等性價比更高。因而選擇B方案。如圖11。 上下擺：凸輪加搖桿的組合； 水平擺：齒輪齒條的組合。 圖11 4.3 方案的計算 齒輪齒條參數(shù)選定與計算： 齒輪參數(shù)：m=1 ha*=1 c*=0.25 z=30 齒輪的齒數(shù)為30，則其分度圓直徑為30mm，齒條移動的距離L=（100/360）*2π*（30/2）=26.18，齒條長度應(yīng)大于26.18mm，故齒條長度可取40mm。 曲柄滑塊機構(gòu)參數(shù)設(shè)計： 圖12 設(shè)曲柄AB的長為a，連桿AC長為b，A在A’位置時齒條處于最高位置，A在A’位置時齒條處于最低位置；因為他是一個對心曲柄機構(gòu)，則齒條移動的距離L=2a，所以a=13.09mm；要保證在運動過程中齒條不與曲柄相碰，必須使得齒條在最低位置時兩鉸鏈的距離大于a，即b-a>a，所以可取b=30mm。 凸輪參數(shù)設(shè)計 由連桿機構(gòu)可計算出凸輪尺寸。桿AB=30mm，BC=30mm。由BC-AB*tan20 o可確定此凸輪的參數(shù)，基圓半徑r=15mm，此數(shù)據(jù)為確定凸輪輪廓線的依據(jù)。 20o 圖13 根據(jù)凸輪的行程和機械手運動運動周期，繪制運動位移圖如下: 圖14 傳動分析： 送料頻率為10次／min,即每次／6s;這6s可進行如下分配： 手指夾料(1s)——手臂上擺20°(1s)——手臂回轉(zhuǎn)100°(2s)——手臂下擺20°(1s)——手指松開(1s)——手臂上擺20°(1s)——手臂反轉(zhuǎn)100°(2s)——手臂下擺20°(1s) 執(zhí)行機構(gòu)在一個周期的運動如下表所示： 動作序號 動作名稱 轉(zhuǎn)角（時間s） 1 手指夾料 0°（1） 2 手臂上擺 20°（1） 3 手臂回轉(zhuǎn)110° 110°（2） 4 手臂下擺 20°（1） 5 手指放料 0°（1） 6 手臂上擺 20°（1） 7 手臂反向回轉(zhuǎn)110° 110°（2） 8 手臂下擺 20°（1） 表2 機構(gòu)運動循環(huán)圖 機械手臂上下擺時間為1s，此時凸輪需轉(zhuǎn)動半圈，所以凸輪的轉(zhuǎn)速為30r/min； 機械手臂回轉(zhuǎn)時間為2s，此時圓盤需轉(zhuǎn)動半圈，所以圓盤的轉(zhuǎn)速為15r/min。 傳動比分配 上下擺： 齒輪1和齒輪2 的傳動比為4，所以齒輪2和齒輪4的轉(zhuǎn)速為240r/min。齒輪4和齒輪3的傳動比也為4，所以齒輪3齒輪5的轉(zhuǎn)速為60r/min。齒輪6和齒輪5的傳動比為2，所以齒輪6和盤形凸輪的轉(zhuǎn)速都為30r/min。根據(jù)機構(gòu)的循環(huán)圖可知，手臂擺動的周期為1s，正好可以用30r/min的盤形凸輪帶動。 回轉(zhuǎn)： 同理，齒輪1和齒輪2 的傳動比為4，所以齒輪2和齒輪4的轉(zhuǎn)速為240r/min。齒輪4和齒輪3的傳動比也為4，所以齒輪3齒輪5的轉(zhuǎn)速為60r/min。齒輪6和齒輪5的傳動比為4，所以齒輪6和盤形凸輪的轉(zhuǎn)速都為15r/min。根據(jù)機構(gòu)的循環(huán)圖可知，手臂回轉(zhuǎn)的周期為2s，正好可以用15r/min的圓盤帶動。 第5章 相關(guān)建模及仿真 圖15 Pro/E凸輪的建模 圖16 Pro/E齒輪的建模 圖17 Pro/E齒條的建模 圖18 Pro/E整體建模 Pro/E實體模型導(dǎo)入Adams 機構(gòu)在運行過程中的實圖 圖19 機械手臂運動的位移圖 圖20 機械手臂運行的速度圖像 圖21 機械手臂運行的加速度圖像 第六章 設(shè)計總結(jié) 熱墩機送料機械手的設(shè)計不僅能減輕工人們的作業(yè)強度，而且還大大提高了工作效率。在如今強調(diào)效率與質(zhì)量的時代，機械手等產(chǎn)品也廣泛運用在各行各業(yè)之中，為人們的生活水平的提高做出了很大的貢獻。 在設(shè)計過程中。在這次設(shè)計過程中，我掌握了很多設(shè)計知識，學(xué)會了幾個軟件的使用并有所提高。發(fā)現(xiàn)有些東西非常有用，比如AutoCAD、Pro/E，ADAMS的使用。但是也碰到了很多問題，機構(gòu)的功能不能完全掌握、傳動性不明確、運動循環(huán)圖不清晰以及機構(gòu)不能完美的連貫起來。這些都是最重要也是最難的。 機械學(xué)作為一門傳統(tǒng)的基礎(chǔ)學(xué)科，內(nèi)容豐富，涉及面廣。目前，機械學(xué)正與電子電氣、液壓等多種學(xué)科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強。機械學(xué)的學(xué)習(xí)將是一個艱苦但卻值得努力的過程。 第七章 參考文獻 【1】 張林江. 熱鐓擠送料機械手機械設(shè)計.塔里木大學(xué) 【2】牛鳴岐,王保民,王振甫.機械原理課程設(shè)計手冊.重慶:重慶大學(xué)出版社,2001 【3】裘建新主編.機械原理課程設(shè)計.北京：高等教育出版社，2007 【4】馮鑒,何俊，雷智翔.機械原理.成都:西南交通大學(xué)出版社,2008 【5】濮良貴,陳國定，吳立言.機械設(shè)計9版.北京:高等教育出版社,2013 - 21 -