机械原理课程设计热镦机送料机械手1资料讲解.docx
《机械原理课程设计热镦机送料机械手1资料讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理课程设计热镦机送料机械手1资料讲解.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
机械原理课程设计热镦机送料机械手1资料讲解
机械原理课程设计说明书
——热镦挤送料机械手C
指导老师：
设计者：
学号：
班级：
第1章设计题目及要求
1.1设计题目简介................................................................3
1.2设计数据及要求............................................................3
1.3设计任务与提示............................................................4
第2章热镦挤送料机械手摆臂的设计
2.1摆臂方案A的设计.......................................................4
2.2摆臂方案B的设计.......................................................5
2.3摆臂方案的确定............................................................6
第3章热镦挤送料机械手回转装置设计
3.1回转装置A的设计.......................................................6
3.2回转装置B的设计.......................................................7
3.3驱动装置的选择...........................................................8
3.4回转装置方案的确定...................................................9
3.5循环图的拟定...............................................................9
第四章热镦挤送料机械手方案的确定与计算
4.1方案的拟定...................................................................9
4.2最终方案的确定与说明..............................................10
4.3方案的计算..................................................................12
第5章相关建模过程及仿真....................................................13
第6章设计总结........................................................................17
第7章参考文献........................................................................17
第一章设计题目及要求
1.1设计题目简介
设计二自由度关节式热镦挤送料机械手，由电动机驱动，夹送圆柱形镦料，往40吨镦头机送料。
以方案A为例，它的动作顺序是：
手指夹料，手臂上摆15º，手臂水平回转120º，手臂下摆15º，手指张开放料。
手臂再上摆，水平反转，下摆，同时手指张开，准备夹料。
主要要求完成手臂上下摆动以及水平回转的机械运动设计。
如图1所示。
图1
1.2设计数据及要求
方案号
最大抓重
kg
手指夹持工件最大直径
mm
手臂回转角度
（º）
手臂回转半径
mm
手臂上下摆动角度
（º）
送料
频率
次/min
电动机转速
r/min
C
2
25
150
650
18
15
960
1.3设计任务与提示
1.至少提出可行的两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计；
2.设计传动系统并确定其传动比分配。
3.图纸上画出步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。
4.对平面连杆机构进行尺度综合，并进行运动分析；验证输出构件的轨迹是否满足设计要求；求出机构中输出件的速度、加速度；画出机构运动线图。
5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。
6.编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。
7.在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。
设计提示
1.机械手主要由手臂上下摆动机构、手臂回转机构组成。
工件水平或垂直放置。
设计时可以不考虑手指夹料的工艺动作。
2.此机械手为空间机构，确定设计方案后应计算空间自由度。
3.此机械手可按闭环传动链设计。
第2章热镦挤送料机械手摆臂的设计
2.1摆臂方案A的设计
采用凸轮带动摇杆的机构来实现机械手上下的摆动。
其中学要满足摆杆长为650MM，上下摆动的角度位18度。
此种方式设计简单，能达到相应的设计强度要求。
并且在运动过程中出现问题的可能性相对较小。
如图2.
图2
Solidworks中的实体建模
2.2机械手上摆手设计方案B
采用凸轮带动连杆机构实现上下运动。
通过凸轮带动杆2，且通过连杆之间的相互作用实现安放在C出的机械手达到预期的运动轨迹及线路。
此方案设计相对复杂，但能满足较高的强度，各杆之间受力相对均衡。
如图3.
图3
1-凸轮2-滚子3-折杆45-连杆
其中在C处安放机械抓手
2.3摆臂方案的确定
根据给出的设计要求可以看出，机械手臂的抓举重量为两2KG，方案A设计简单，且能达到强度要求，并且其机构简单，易于实现，安装也较为容易。
方案B机构相对较多，不利于安放，并且此套装置用于一般小型工厂，故要求其占地面积要小。
根据综合考虑，选取方案B作为机械手上下摆动装置。
第三章热镦挤送料机械手回转装置设计
3.1回转装置A的设计
采用齿轮进行机械装置的回转.其优点为：
可传递空间任意轴间的运动和动力，即轴可以平行，交叉或交错；转动平稳，其传动比恒定，大多数齿轮的传动比是常数；适应范围广（传递速度、功率范围都大）；寿命长；效率高；结构紧凑等优点。
齿轮传动缺点：
制造成本高，刚性传动没有过载保护作用，振动和噪音等。
设计的齿轮传动如图4.
图4
3.2回转装置B的设计
曲柄摇杆机构进行回转
3.3驱动装置的选择
选择电机类型：
电动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内机、蒸汽机、水轮机、气轮机、液动机等。
电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。
3.3.1常用电动机的结构特征
（1）.Y系列三相异步电动机
该系列电机能防止水滴、灰尘、铁屑或其他杂物浸入电机内部，它是我国近年来研制成功的型电动机。
（2）.电磁条速三相异步电动机
名称：
YCD电磁调速三相异步电动机。
有组合式和整体式两种机构，这两种调速电动机为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件。
3.3.2选定电动机的容量
电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。
当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。
电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。
工作机所需工作功率
，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：
其中：
T——工作机的阻力矩，
；
n——工作机的转速，
；
传动装置的总效率
组成传动装置的各部分运动副效率之积，即
其中：
分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率
按推荐的传动比合理范围，取一级传动i1=20-50，二级圆柱直齿轮的传动比i2=4-6,三级圆柱直齿轮的传动比i3=2-4,总的传动范围为40-200.
经过综合考虑决定选用Y132S—4型号电动机（电流A：
11.6转速:
1440r/mm效率:
85.5功率因数cosø:
0.82功率:
5.5kw）
3.4回转装置方案的确定
根据综合考虑，通过齿轮传动的方式进行回转更加适合设计要求。
由于齿轮传动可传递空间任意轴间的运动和动力，即轴可以平行，交叉或交错；转动平稳，其传动比恒定，大多数齿轮的传动比是常数；适应范围广（传递速度、功率范围都大）；寿命长；效率高。
满足设计要求。
因而选择回转方案A作为机械手回转装置。
3.5循环图的拟定
根据设计题目的要求。
对机械手的运动过程做了如下的分解。
如图5.
机械手
上摆18°
停止
下摆18°
停止
上摆18°
下摆18°
转台
停止
水平回转150°
停止
停止
水平反转150°
停止
凸轮连杆转角
150°
180°
330°
360°
150°（第二周）
180°
图5
第四章热镦挤送料机械手方案的确定与计算
4.1拟订的方案
方案a：
由电动机提供动力源，通过皮带轮传动，并分两路。
一路通过圆锥齿轮和蜗杆，使凸轮连杆运动，从而完成安装在连杆末端的抓手上下摆动，上下摆动的夹角为18°；另一路同样通过圆锥齿轮传动，再传动给两组不完全齿轮，通过连在转台上的轴，从而使转台完成水平150°的回转运动。
如图6。
图6
1——电动机2——机械手摆动装置3——转台4——抓手5——机械手水平回转装置
方案b:
由电动机提供动力源，通过皮带轮传动，并分两路。
一路通过皮带轮与凸轮的传动，从而完成机械手的上下摆动，上下摆动的夹角为18°。
另一路由圆锥齿轮传动，带动曲柄转动，从而使摇杆水平回转150°，而摇杆又通过支柱与转台相连，从而使整个转台一起水平回转。
如图7。
图7
1——电动机2——机械手摆动装置3——抓手4——转台5——机械手水平回转装置
4.2最终方案的确定与说明
根据确定的运动运动路线，可以确定方案B跟适合设计要求，在达到设计要求的同时，其加工难度，加工花费等性价比更高。
因而选择B方案。
如图8、9。
图8
附件
（一）：
1、购买“女性化”
图1-3大学生偏爱的手工艺品种类分布
功能性手工艺品。
不同的玉石具有不同的功效，比如石榴石可以促进血液循环，改善风湿和关节炎；白水晶则可以增强记忆力；茶晶能够帮助镇定情绪，缓解失眠、头昏等症状。
顾客可以根据自己的需要和喜好自行搭配，每一件都独一无二、与众不同。
（三）DIY手工艺品的“自助化”
图9
4.3方案的计算
参数：
6、你购买DIY手工艺制品的目的有那些？
电动机的转速：
960r/min皮带轮1半径R1=10cm皮带轮2半径R2=25cm
圆锥齿轮3齿数Z1=15圆锥齿轮4齿数Z2=30齿轮14齿数Z3=20蜗杆5齿数Z4=1且为右旋凸轮6基圆半径r0=90mm滚子7半径Rr=10mm
新材料手工艺品。
目前，国际上传统的金银、仿金银制成饰品的销售在逐步下降，与此形成鲜明对比的是，数年以前兴起的崇尚然风格、追求个性的自制饰品--即根据自己的创意将各种材质的饰珠，用皮、布、金属等线材串出的品，正在各国的女性中大行其道。
传动比计算：
w1=2πf=2*3.14*960/60=100rad/s
由w1r1=w2r2w2=w1*r1/r2=40rad/s
在大学生对DIY手工艺品价位调查中，发现有46%的女生认为在十元以下的价位是可以接受；48%的认为在10-15元；6%的则认为50-100元能接受。
如图1-2所示齿轮3对齿轮14的传动比i1=w3/w14=z1*z14/z3*z5=15*20/20*1=15
W14=w3/15=w2/15=4rad/s
2003年，上海市人均GDP按户籍人口计算就达到46700元，是1995年的2.5倍；居民家庭人均月可支配收入为14867元，是1995年的2.1倍。
收入不断增加的同时，居民的消费支出也在增加。
2003年上海居民人均消费支出为11040元，其中服务性消费支出为3369元，是1995年的3.6倍。
凸轮推程角ø1=150°t1=ø1/w14=38s
凸轮远休角ø2=30°t2=ø2/w14=8s
标题：
大学生“负债消费“成潮流2004年3月18日因此不完全齿轮使转台水平转动的时间间隔为8s。
第5章相关建模过程及仿真
solidworks凸轮的建模
在solidworks中进行装配后的模型图
Solidworks大齿轮的建模
Solidworks小齿轮建模
Solidworks实体模型导入Admas
机构在运行过程中的实图
机械手臂运动的位移图
机械手臂运行的速度图像
机械手臂运行的加速度图像
第7章设计总结
热敦挤送料机械手的设计不仅能减轻工人们的作业强度，而且还大大提高了工作效率。
在如今强调效率与质量的时代，机械手等产品也广泛运用在各行各业之中，为人们的生活水平的提高做出了很大的贡献。
在设计过程中。
在这次设计过程中，我掌握了很多设计知识，学会了几个软件的使用并有所提高。
发现有些东西非常有用，比如AutoCAD、Solidworks，ADAMS的使用。
但是也碰到了很多问题，机构的功能不能完全掌握、传动性不明确、运动循环图不清晰以及机构不能完美的连贯起来。
这些都是最重要也是最难的。
经过老师的指导和同学间讨论，终于有所收获，明白了很多。
机械学作为一门传统的基础学科，内容丰富，涉及面广。
目前，机械学正与电子电气、液压等多种学科，联系更为紧密，它的综合性更强。
机械学的学习将是一个艰苦但却值得努力的过程。
第8章参考文献
[2]牛鸣岐,王保民,王振甫.机械原理课程设计手册.重庆:
重庆大学出版社,2001
[3]机械工程手册电机工程手册编辑委员会编.机械工程手册第59篇、冲压机械化与自动化.北京：
机械工业出版社，1982
[4]王知行,刘延荣.机械原理.北京:
高等教育出版社,2000
升级会员 