熱鐓擠送料機(jī)械手設(shè)計(jì)報(bào)告書

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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 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 4 1.1設(shè)計(jì)題目 5 1.2工作原理及其工藝動(dòng)作過(guò)程 4 1.3原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計(jì)

2、要求 5 1.4設(shè)計(jì)方案提示 5 1.5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) 6 2.1手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 2.2機(jī)械手上下擺動(dòng)動(dòng)作的設(shè)計(jì) 8 2.3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) 8 3.1驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 8 3.1.1 常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征 8 3.1.2 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 10 4.1機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 10 4.2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 10 5.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的計(jì)算 11 5.2手臂上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)

3、算 12 5.3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) 12 6.1機(jī)器的評(píng)價(jià) 12 6.2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。 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)

4、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

5、，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

6、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) 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A 12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)

7、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) 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) -

8、 -. /(r/niiii'i A B 3 Mh." 120 685 15 15 )450 30 100 700 20 1(1 (: 1 15 110 500 15 20 1440 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)

9、。 （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。 （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)

10、 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)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

11、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.

12、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)

13、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)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 zS z7 10 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) # 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) zW 7 # 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) # 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) X

14、 42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=1.25。 齒輪11為不完全齒輪，其當(dāng)量

15、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 zll Z12 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

16、916mm連桿長(zhǎng)為1226mm 52手臂上下擺動(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) zll Z12 1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)

17、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)的一般程

18、序規(guī)范和方法， 培養(yǎng) 了我們正確使用機(jī)身材料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、圖冊(cè)等工具書的能力。通過(guò)這 次設(shè)計(jì)，我對(duì)未來(lái)所從事的工作充滿了信心！ 參考文獻(xiàn) 【1】 孫桓曷文杰 陳作模主編.機(jī)械原理. 北京： 高等教育出 版社，2011 【2】 朱孝錄主編. 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京： 電子工業(yè)出 版社，2007 【3】 裘建新主編. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì). 北京： 高等教育出 版社，2007 熱鐓擠送料機(jī)械手結(jié)構(gòu) 機(jī)械原理課 程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 曹陽(yáng)明 201圖5 方案號(hào) 機(jī)械設(shè)計(jì)14-1班 審核 曹陽(yáng)明 2012/6/5 圖號(hào) 成績(jī) 總圖書 15