機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)機(jī)械手

1、設(shè)計(jì)任務(wù)書356781執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 41.1升降、擺動(dòng)、伸縮機(jī)構(gòu)的選擇 1.2升降機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu) 1.3夾持機(jī)構(gòu)的選擇 2傳動(dòng)方案的確定 82.1傳動(dòng)類型的確定及傳動(dòng)簡圖 2.2確定總傳動(dòng)比3電動(dòng)機(jī)的確定3.1電動(dòng)機(jī)容量的確定.3.2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定.4總體方案的確定4.1機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖4.2機(jī)械手運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.5凸輪尺寸設(shè)計(jì)6設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié). 89.10.71212.12錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。7參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽設(shè)計(jì)任務(wù)書1）設(shè)計(jì)的目的械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是為機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完機(jī)械設(shè)計(jì)及同類課程以后 所設(shè)置的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是第一次對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的，規(guī)范

2、的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其主要目的 是：a）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他選修課程 的基礎(chǔ)理論并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生有關(guān) 機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。b）通過對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡單機(jī)械設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程 序和方法，樹立正面的工程大合集思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力。c）課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐中對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、手冊、圖冊及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方 面的能力。2）設(shè)計(jì)的任務(wù)械設(shè)計(jì)械手從工件架上抓起工件，然后送人工作臺(tái)進(jìn)行加工。機(jī)械

3、手完成以下動(dòng)作：a）水平面內(nèi)轉(zhuǎn)30度，上升100mm前進(jìn)50mmb）機(jī)械手的夾持器還有夾緊和放松動(dòng)作。3）原始數(shù)據(jù)機(jī)械手工作頻率：20r/mi n升降0.3kw，擺動(dòng)0.1kw，伸縮O.lkw，夾持0.2kw。4）設(shè)計(jì)內(nèi)容a）原動(dòng)方案的選擇和確定b）傳動(dòng)方案的分析和擬定c）電動(dòng)機(jī)的選擇d）繪制運(yùn)動(dòng)簡圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖e）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)f）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的整理和編寫g）總結(jié)和答辯1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇升降、擺動(dòng)、伸縮機(jī)構(gòu)的選擇由機(jī)械原理教材中凸輪的特點(diǎn)：凸輪回轉(zhuǎn)一周從動(dòng)件依次作升-停-降-停4個(gè)動(dòng)作。從動(dòng)件的行程h有推程和回程。凸輪輪廓曲線決定于位移曲線的形狀。在某些機(jī)械中，位移 曲線由工藝過程決定，但一般情

4、況下只有行程和對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角根據(jù)工作需要決定，而曲線 的形狀則由設(shè)計(jì)者選定，可以有多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律因有速度突變，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的 剛性沖擊，只適用于低速。等加速-等減速和余弦加速度也有加速度突變，會(huì)引起柔性沖擊，只適用于中、低速。凸輪優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡單緊湊。綜合上述，考慮到機(jī)械手需要先進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)30度，然后升高10cm,前進(jìn)5 cm,最后要原路返回，并且要有休止，我們選用了3個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)來完成所以動(dòng)作。1.1擺動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪1齒7I齒輪5齒6齒輪齒條1j jb 齒1圖

5、1擺動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖1所示，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由齒輪 3、齒輪4、齒輪5、齒輪6,齒條、不完全齒輪7,凸輪1 構(gòu)成。齒輪3與軸1固連，齒輪4與齒輪3配合，實(shí)現(xiàn)變速。齒輪5與齒輪4固連，齒輪6與齒輪5 配合，實(shí)現(xiàn)變速。凸輪與齒輪齒條配合實(shí)現(xiàn) 30度擺動(dòng)。齒條與凸輪1的滾子固連，實(shí)現(xiàn)齒輪7的 轉(zhuǎn)動(dòng)。原本考慮用四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)30度角的擺動(dòng)，但考慮到四桿機(jī)構(gòu)有急回，來回的角度不一樣，因 此選用了齒輪齒條以及凸輪機(jī)構(gòu)。1.2升降機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)凸輪齒輪齒輪1錐齒輪錐齒輪2底盤.凸輪2圖2升降，收縮機(jī)構(gòu)如圖2所示，升降，收縮機(jī)構(gòu)由錐齒輪1,追齒輪2,齒輪1，齒輪2,凸輪2,凸輪3構(gòu)成。 錐齒輪1與錐齒輪2配合變速變向，齒

6、輪1與齒輪2配合，滿足軸2的轉(zhuǎn)速（與軸2固連）， 齒輪2與齒輪1配合（與錐齒輪1固連），凸輪2控制機(jī)械手升降，凸輪3控制機(jī)械手伸縮。1.3夾持機(jī)構(gòu)的選擇圖3夾持機(jī)構(gòu)如圖3所示，夾持機(jī)構(gòu)由彈簧，擋塊，定爪，動(dòng)爪組成。開始時(shí)動(dòng)爪和定爪將工件夾住。當(dāng)機(jī)械手帶著工件運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，機(jī)械手的動(dòng)爪受擋塊的壓迫 將工件松開，于是工件便落下來。2傳動(dòng)方案的確定2.1傳動(dòng)類型的確定及傳動(dòng)簡圖傳動(dòng)類型一般為齒輪傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)就是利用主動(dòng)軸、從動(dòng)軸上的齒輪之間的嚙合，來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種機(jī)械傳動(dòng)方式。齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)高效和使用壽命長久等優(yōu)點(diǎn)，且在所有機(jī)械傳動(dòng)方式中，應(yīng)用范圍最廣

7、，是機(jī)械傳動(dòng)的主角。齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、傳動(dòng)比精度高、工作效率好、使用壽命長。齒輪傳動(dòng)的使用功率、轉(zhuǎn)速和尺寸的范圍都很寬，如傳遞功率的選擇范圍就能從幾瓦跨越到幾十萬千瓦，而轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到300m/s，尺寸則能從毫米單位擴(kuò)展到二十多米。鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；但是僅能 用于兩平行軸間的傳動(dòng)；成本高，易磨損，易伸長，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷、振 動(dòng)、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動(dòng)中。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛

8、。錐齒輪的特點(diǎn)是：壽命長，高負(fù)荷承載力，耐化學(xué)和腐蝕性強(qiáng)，降噪和減震，重量輕，成本低，易 于成型，潤滑性好，最重要的是，它可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)垂直軸的傳動(dòng)，而一般圓柱齒輪只能用于平行軸。綜合上述特點(diǎn)，考慮減小噪聲、振動(dòng)，工作條件等方面的要求，選用V帶傳動(dòng)、齒條傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)。如圖4所示：圖4總傳動(dòng)簡圖2.2確定總傳動(dòng)比表一機(jī)械手主要零件及其主要參數(shù)名稱符直齒輪r直齒輪直齒輪直齒輪不完1錐齒錐齒r帶輪帶輪號(hào)341、52、6全齒輪7輪2輪112凸輪直齒輪聯(lián)軸器錐齒V帶0.960.980.960.980.95模數(shù)m332.52.5533齒數(shù)Z24722496487224分度 圓直 徑d72216602402

9、4021672100200水平擺動(dòng)：i=2*3*4= (R帶 2/R 帶 1) * (Z4/Z3) * (Z6/Z5) = (200/100) * ( 72/24) * (96/24 ) =24升降、收縮：i=2*3*4= (R帶 2/R 帶 1) * (Z2 /Z1 * (Z2/Z1) = (200/100) * (72/24) * (96/24) =243電動(dòng)機(jī)的確定3.1電動(dòng)機(jī)容量的確定電動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來源，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)。電動(dòng)機(jī)的容量選得合適與否

10、，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)因長期的過載而過早損壞； 容量過大則電動(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。表2簡單傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的效率 表3其他機(jī)構(gòu)的效率1凸輪機(jī)構(gòu)2棘輪機(jī)構(gòu)3槽輪機(jī)構(gòu)4不完全齒輪 機(jī)構(gòu)5聯(lián)軸器0.95-0.970.95-0.970.95-0.970.96-0.980.95-0.99由表2及表3選定各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，如表 4:表4已定各個(gè)機(jī)構(gòu)的效率計(jì)算過程如下：原始數(shù)據(jù)：

11、機(jī)械手工作頻率：20r/mi n升降0.3kw，擺動(dòng)0.1kw，伸縮0.1kw，夾持0.2kw升降、收縮的效率 n 1=0.96 X 0.98 X 0.98 x 0.95 x 0.96=0.8408功率 P1= (0.3+0.1 ) /0.8408 kw=0.476 kw擺動(dòng)的效率：n 2=0.98 X 0.96 X 0.98 X 0.95 X 0.96=0.8204功率 P2=0.1/0.8204 kw=0.129 kw夾持的功率：P3=0.2 kw總效率：P 總=P1+P2+P3=0.77 kw所需電動(dòng)機(jī)的功率 P=0.85 kw3.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定總的傳動(dòng)比i總=24,機(jī)械手工作頻率

12、：20r/min ,因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=24X 20= 480r/min 。4 總體方案的確定4.1 機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖 4.2 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖 5 所示：圖 5 機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖5 凸輪尺寸設(shè)計(jì)如圖所示凸輪 2凸輪 3凸輪 1凸輪 2和凸輪 3的位置關(guān)系：凸輪 2和凸輪 3必須是如上圖所示位置關(guān)系,以便保證機(jī)構(gòu)能順利的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。6 設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié)接觸機(jī)械原理這門課程一學(xué)期了,而這學(xué)期才是我真正感受到了一個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)械的樂趣以及枯 燥,被那些機(jī)械器件、機(jī)件組合而成的機(jī)器所吸引,尤其是汽車、機(jī)器人、航天飛機(jī)等機(jī)械技術(shù)所 震撼,感慨機(jī)械工作者的偉大,。然而這種激動(dòng)就在接近本學(xué)期結(jié)束之時(shí),終于

13、實(shí)現(xiàn)了,我們迎來 了第一堂機(jī)械課程設(shè)計(jì)。近一個(gè)星期的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了, 在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東 西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì) ,更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相 互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制 ,最重要的還是自己對(duì)一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化 .在社會(huì)這樣一個(gè)大群體里面 ,溝通自然是為人處世的基本 ,如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我們?nèi)ド?思和體會(huì) .在實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)當(dāng)中依靠與被依靠對(duì)我的觸及很大 ,有些人很有責(zé)任感 ,把這樣一種事情當(dāng)成 是自己的重要任務(wù) ,并為之付出了很大的努力 ,不斷的思考自己所遇到的問題 .而有些人則不以為然 總覺得自己的弱勢 .其實(shí)在生活中

14、這樣的事情也是很多的，當(dāng)我們面對(duì)很多問題的時(shí)候所采取的 具體行動(dòng)也是不同的 ,這當(dāng)然也會(huì)影響我們的結(jié)果 .很多時(shí)候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決 問題的心態(tài) ,而不是看我們過去的能力到底有多強(qiáng) ,那是一種態(tài)度的端正和目的的明確 ,只有這樣把 自己身置于具體的問題之中 ,我們才能更好的解決問題 .在這種相互協(xié)調(diào)合作的過程中 ,口角的斗爭在所難免 ,關(guān)鍵是我們?nèi)绾蔚奶幚碛龅降姆制?,而不 是一味的計(jì)較和埋怨 .這不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調(diào)當(dāng)中 ,生活中的很多事情都需要我們有這樣 的處理能力，面對(duì)分歧大家要消除誤解，相互理解，增進(jìn)了解，達(dá)到諒解.也許很多問題沒有想象中 的那么復(fù)雜 ,關(guān)鍵還是看我們的心態(tài) ,那種處理和解決分歧的心態(tài) ,因?yàn)楫吘刮覀兊某霭l(fā)點(diǎn)都