機械原理課程設(shè)計——熱鐓機送料機械手1資料講解

1、精品文檔機械原理課程設(shè)計說明書熱鐓擠送料機械手 C指導(dǎo)老師： 設(shè)計者: 學(xué) 號: 班 級:目錄第一章設(shè)計題目及要求1.1 設(shè)計題目簡介31.2設(shè)計數(shù)據(jù)及要求31.3 設(shè)計任務(wù)與提示 4第二章熱鐓擠送料機械手?jǐn)[臂的設(shè)計2.1 擺臂方案A的設(shè)計42.2 擺臂方案B的設(shè)計52.3 擺臂方案的確定6第三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63.2 回轉(zhuǎn)裝置B的設(shè)計73.3 驅(qū)動裝置的選擇83.4 回轉(zhuǎn)裝置方案的確定 93.5 循環(huán)圖的擬定 9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94.2 最終方案的確定與說明 104.3 方案的計算12第五章相關(guān)建模過程及仿真13第

2、六章設(shè)計總結(jié)17第七章參考文獻17第一章設(shè)計題目及要求1.1 設(shè)計題目簡介設(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。以方案 A為例，它的動作順序是：手指夾料，手臂上擺150，手臂水平回轉(zhuǎn)1200，手臂下擺150,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(zhǔn)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。如圖1所示。圖11.2設(shè)計數(shù)據(jù)及要求萬案號最 大 抓 重kg手指夾持工件最大 直徑mm手臂 回轉(zhuǎn) 角度(0)手臂 回轉(zhuǎn) 半徑mm手臂上下 擺動角度(0)送料頻率次/min電動機轉(zhuǎn) 速r/minC22515065018159

3、601.3 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 MATLABADAM或SOLIDWORI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

4、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。第二章熱鐓擠送料機械手?jǐn)[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。其中學(xué)要滿足擺桿長為650MM，上下擺動的角度位18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.精品文檔Solidworks中的實體建模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

5、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31-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 B作為機械手上下擺動裝置。第三章 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)計采用齒輪進行機械裝置的回轉(zhuǎn).其優(yōu)點

6、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4.3.2 回轉(zhuǎn)裝置B的設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)進行回轉(zhuǎn)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

7、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)

8、熱又與其工作情況決 定。工作機所需工作功率Pw，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：TnPw Kw9550其中：T工作機的阻力矩，N mm ；n工作機的轉(zhuǎn)速， r / min ；0123n傳動裝置的總效率°組成傳動裝置的各部分運動副效率之積，即其中：123分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動效率按推薦的傳動比合理范圍，取一級傳動i1=20-50，二級圓柱直齒輪的傳動比i2=4-6, 三級圓柱直齒輪的傳動比i3=2-4,總的傳動范圍為40-200.經(jīng)過綜合考慮決定選用 丫132S-4型號電動機（電流 A： 11.6 轉(zhuǎn)速:1440r/mm效率:85.5 功率因數(shù)cos?:0.

9、82功率:5.5kw）3.4 回轉(zhuǎn)裝置方案的確定根據(jù)綜合考慮，通過齒輪傳動的方式進行回轉(zhuǎn)更加適合設(shè)計要求。由于齒輪傳動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。滿足設(shè)計要求。因而選擇回轉(zhuǎn)方案 A作為機械手回轉(zhuǎn)裝置。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.手 械 機擺上18擺下18O8 擺 上O止 停轉(zhuǎn)回平°水150轉(zhuǎn)反平。水150連倫角 輪轉(zhuǎn) 凸桿OO5O801OO33O3二 第 z(OO )周O80電機減速運動分解訂rq

10、-JbykJ LIrIJfI0irA機械手上下擺動機械手水平回轉(zhuǎn)運 動圖5第四章 熱鐓擠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 18°；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150°的回轉(zhuǎn)運動。如圖6。1 電動機2機械手?jǐn)[動裝置3轉(zhuǎn)臺4抓手5機械手水平回轉(zhuǎn)裝置方案b:由電動機提供動力源，通過皮帶輪傳動，并分兩路。一路通過皮帶輪與凸輪的 傳動，從而完成機械手的上下擺動，

11、上下擺動的夾角為18°。另一路由圓錐齒輪傳動，帶動曲柄轉(zhuǎn)動，從而使搖桿水平回轉(zhuǎn)150°，而搖桿又通過支柱與轉(zhuǎn)臺相連， 從而使整個轉(zhuǎn)臺一起水平回轉(zhuǎn)。如圖 7。電動機2機械手水平回轉(zhuǎn)裝置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跟適合設(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& 9。圖94.3 方案的計算參數(shù)：電動機的轉(zhuǎn)速：960r/min皮帶輪1半徑Rl=10cm 皮帶輪2半徑R2=25cm圓錐齒輪3齒數(shù)乙=15圓錐齒輪4齒數(shù)乙=30齒輪14齒數(shù)Z3=20 蝸桿5齒數(shù)乙=1且為右旋凸輪6基圓半徑r

12、o=9Omm 滾子7半徑Rr=10mm傳動比計算：w =2 廿=2*3.14*960/60=100rad/s由 wr1二wr22二w*r 1/r 2=40rad/s齒輪 3 對齒輪 14 的傳動比 i1=W3/wi4二zi*zm/z 3*z 5=15*20/20*1=15VA=w/15=W2/15=4rad/s凸輪推程角？1=150° t 1=?1/w14= 38s凸輪遠休角?2 = 30° t 2= ?2/W14=8S因此不完全齒輪使轉(zhuǎn)臺水平轉(zhuǎn)動的時間間隔為8s。第五章相關(guān)建模過程及仿真solidworks凸輪的建模在solidworks中進行裝配后的模型圖Solidwo

13、rks大齒輪的建模Solidworks小齒輪建模Solidworks實體模型導(dǎo)入 Admas訕曲*弘：Laa: >unime 9«|2J1 M2-10 1952 17O5Cao.ou(>*丿_1±W!>機構(gòu)在運行過程中的實圖機械手臂運動的位移圖> MARKER 26 MEA 2rime: 16,16.0機械手臂運行的速度圖像機械手臂運行的加速度圖像第七章設(shè)計總結(jié)熱敦擠送料機械手的設(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 Solidworks，ADAMS勺使用。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。經(jīng)過老師的指導(dǎo)和同學(xué)間 討論，終于有所收獲，明白了很多。機械學(xué)作為一