機械原理機械手課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、機械手設計要求1</p><p>　　1.1、設計題目1</p><p>　　1.2、設計任務2</p><p>　　二、機械手工作原理及工藝動作流程圖3</p><p>　　2.1、機械手水平回轉動作 3</p

2、><p>　　2.2、機械手上下擺動動作 4</p><p>　　2.3、機械手工藝動作流程圖 4</p><p>　　三、機械手運動循環(huán)總圖及動作時間分配5</p><p>　　四、機械手驅動裝置及傳動類型選擇6</p><p>　　4.1.1、驅動裝置的選擇 6</p><p>　　4

3、.1.2、選定電動機的容量 6</p><p>　　4.2.1、傳動類型的選擇 7</p><p>　　五、機械手傳動比分配及主要執(zhí)行機構8</p><p>　　5.1.1、傳動比分配8</p><p>　　5.2.1、齒輪齒條機構8</p><p>　　5.2.2、曲柄滑塊機構9</p>&

4、lt;p>　　5.2.3、不完全齒輪機構10</p><p>　　5.2.4、圓柱凸輪連桿機構10</p><p>　　六、機械手主要零件及主要參數(shù)12</p><p>　　七、機械手簡易外觀3D圖及其他參考方案13</p><p>　　7.1、簡易外觀3D圖13</p><p>　　7.2、其他參考方

5、案14</p><p><b>　　八、總體評價15</b></p><p><b>　　九、結束語15</b></p><p><b>　　十、參考文件15</b></p><p><b>　　一、機械手設計要求</b></p>&

6、lt;p><b>　　1.1設計題目</b></p><p><b>　　機械手的外觀圖</b></p><p>　　設計二自由度關節(jié)式熱鐓擠送料機械手，由電動機驅動，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15º，手臂水平回轉120º，手臂下擺15º，手指張開放料。手臂再上擺，水

7、平反轉，下擺，同時手指張開，準備夾料。</p><p>　　主要要求：完成手臂上下擺動以及水平回轉的機械運動設計。圖為機械手的外觀圖。熱鐓擠送料機械手技術參數(shù)見表。</p><p><b>　　1.2 設計任務</b></p><p>　　1.機械手一般包括連桿機構、凸輪機構和齒輪機構。</p><p>　　2.設計傳動

8、系統(tǒng)并確定其傳動比分配。</p><p>　　3.設計平面連桿機構。對所設計的平面連桿機構進行速度、加速度分析，繪制運動線圖。</p><p>　　4.設計凸輪機構。按各凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。</p><p>　　5.設計

9、計算齒輪機構。</p><p>　　6.編寫設計計算證明書。</p><p>　　7.機械手的計算機動態(tài)演示驗證。</p><p>　　二、機械手工作原理以及工藝動作流程圖</p><p>　　2.1機械手水平回轉動作：</p><p>　　不完全齒輪 + 曲柄滑塊 + 齒輪齒條機構</p><p&

10、gt;<b>　　曲柄滑塊</b></p><p>　　2.2機械手上下擺動動作</p><p><b>　　圓柱凸輪+連桿機構</b></p><p>　　2.3機械手工藝動作流程</p><p>　　三、機械手運動循環(huán)總圖及動作時間分配</p><p><b>

11、　　圖3</b></p><p><b>　　時間分配</b></p><p>　　送料頻率為10次／min,即每次／6s;這6s可進行如下分配：</p><p>　　手臂下擺15°(0.4s)——手指夾料(0.2s)——手臂上擺15°(0.4s)——手臂回轉120°(2.0s)——手臂下擺15

12、6;(0.4s)——手指松開(0.2s) ——手臂上擺15°(0.4s)——手臂反轉120°(2.0s)</p><p>　　四、機械手驅動裝置及傳動類型選擇</p><p>　　4.1.1 驅動裝置的選擇</p><p>　　電動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機、內機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等。電動機結構簡單、工作可靠

13、、控制方便、維護容易，一般機械上大多數(shù)是均采用電動機驅動。</p><p>　　4.1.2 選定電動機的容量</p><p>　　電動機的容量選得合適與否，對電動機的工作和經濟性都有影響。當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。<

14、;/p><p>　　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。</p><p>　　工作機所需工作功率，應由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算：</p><p>　　其中：T——工作機的阻力矩，；</p><p>　　n——工作機的轉速，；</p><p>　　經過上網(wǎng)查找資料，

15、類比綜合考慮決定選用Y132S—4型號電動機</p><p>　　4.2.1 傳動類型的選擇</p><p>　　傳動類型一般為齒輪傳動，鏈傳動和帶傳動。</p><p>　　齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。鏈傳動的傳動比大，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；但是僅能用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損

16、，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運轉時會產生附加動載荷、振動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點，在近代機械傳動中應用十分廣泛。</p><p>　　綜合上述特點，考慮減小噪聲、振動，工作條件等方面的要求，選用帶傳動進行傳動。</p><p>　　圖4.2（a） 鏈傳動

17、 圖4.2（b） 帶傳動</p><p>　　圖4.2（c） 齒輪傳動</p><p>　　五、傳動比分配及主要執(zhí)行機構</p><p>　　5.1.1 傳動比分配</p><p>　　標準直齒圓柱齒輪,壓力角取ɑ=20°,模數(shù)m=1,齒頂高系數(shù)hɑ*=1,頂隙系數(shù)c*= 0.25</p><

18、;p>　　齒輪7為不完全齒輪，齒數(shù)z=18，齒輪7每轉兩周，機械手完成一次工作，則總的傳動比為i總=960(r/min)/20(r/min)=48</p><p>　　水平轉動：i總=4*4*3*1=（Z8/Z4）*（Z7’/Z9’）*（Z9/Z8’）*（Z6/Z7）</p><p>　　圓柱凸輪每轉兩圈，機械手完成一次工作。</p><p>　　上下擺動：i

19、總=4*4*3=（Z3/Z4）*（Z1/Z2’）*（Z2/Z3’）</p><p>　　帶傳動使用傳動比 i帶=1</p><p>　　5.2.1齒輪齒條機構（模數(shù)m取值為1）</p><p><b>　　圖5.2.1</b></p><p>　　齒輪的齒數(shù)為z=54，則其分度圓直徑為d=m z =54mm,則齒條移動的

20、距離L=（120°／360°）x2 π x(54／2)=18π =56.55mm</p><p>　　齒條長度應大于56.55mm,所以齒條長可取75mm</p><p>　　5.2.2 曲柄滑塊機構</p><p><b>　　圖5.2.2</b></p><p>　　設曲柄AB的長為a，連桿AC

21、的長為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；因為它是一個對心曲柄機構，則齒條移動的距離L=2a，而前面已求得L=56.55mm,所以a=28.275mm；要保證在運動過程中齒條不與曲柄相碰撞，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，由此可得b＞2a=56.55mm，可取b=65mm.</p><p>　　5.2.3 不完全齒輪機構</p><p&

22、gt;<b>　　圖5.2.3</b></p><p>　　圖5.3分別為齒輪6（左齒輪）與齒輪7（右齒輪），其中齒輪7為不完全齒輪，即一個半齒齒輪，Z6=36，所以D6=m *Z6=36mm, D7=36mm,</p><p>　　5.2.4 圓柱凸輪連桿機構</p><p>　　由于圓柱凸輪位置不變，所以Lmn的長度可近似等于用于凸輪減速齒

23、輪齒數(shù)和的一半，即Lmn=（1/2）(Z1+Z2’+Z2+Z3’+Z3+Z4)=135mm,所以上升或者下降的距離h=2*Lmn*sin（15°/2）=35.24mm</p><p>　　根據(jù)凸輪的行程和機械手運動周期，繪制運動位移圖如下：</p><p>　　六、機械手主要零件及其主要參數(shù)</p><p>　　標準壓力角ɑ=20°,取模數(shù)m=1

24、,齒頂高系數(shù)hɑ﹡=1,頂隙系數(shù)c﹡= 0.25</p><p>　　七、機械手簡易外觀3D圖及其他參考方案</p><p>　　7.1簡易外觀3D圖</p><p><b>　　圖7.1</b></p><p><b>　　圖7.2</b></p><p><b>

25、;　　圖7.3</b></p><p>　　7.2 其他參考方案</p><p><b>　　圖7.2.1</b></p><p>　　1、13——齒輪 2、4、11——軸 3、9——圓錐齒輪 5——盤行凸輪 6——滾子推桿 7——U型塊 8——機械手手臂 10——圓柱凸輪 12——齒條 14——鉸鏈</p&

26、gt;<p><b>　　八、總體評價</b></p><p>　　該機器依靠凸輪和連桿機構來實現(xiàn)機械手臂的間隙上下擺動。而在實現(xiàn)手臂的間隙回轉的動作上，運用了不完全齒輪和齒輪齒條以及連桿的配合來完成。并且通過增加傳動齒輪的數(shù)量和改變傳動比的方式來使最后運動到達指定要求。此方案結構簡單，各運動部件之間的運動都易于實現(xiàn)，不會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。由于傳動鏈較短，累積誤差也不會太大，從而可

27、以滿足。</p><p><b>　　九、結束語</b></p><p>　　緊張的課程設計順利結束了。在這次設計過程中，我掌握了很多設計知識，學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、畫板的使用。但是也碰到了很多問題，機構的功能不能完全掌握、傳動性不明確、運動循環(huán)圖不清晰以及機構不能完美的連貫起來。這些都是最重要也是最難的。經過老師的

28、指導和與同學進行交流、討論，終于有所收獲，明白了很多。機械學作為一門傳統(tǒng)的基礎學科，內容豐富，涉及面廣。目前，機械學正與電子電氣、液壓等多種學科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強。機械學的學習將是一個艱苦但卻值得努力的過程。</p><p><b>　　十、參考文獻</b></p><p>　　[1]鄭文緯,吳克堅主編. 機械原理. 北京:高等教育出版社, 1997<