機(jī)械手機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)課題：機(jī)械手專業(yè)班級(jí)：2012級(jí)機(jī)自05班小組成員：張結(jié)榮肖哲鄭然指導(dǎo)教師：陳敏鈞 時(shí)間:務(wù)書(shū)設(shè) 計(jì)項(xiàng) 目：機(jī) 械 手 的 設(shè)1設(shè)2執(zhí)§§3丘§§4 05市6機(jī)7機(jī)7-7工作要求：機(jī)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)械手完成以下動(dòng)作(2 選 1)。(1)水平面內(nèi)轉(zhuǎn)30度，上升100mm前進(jìn)50mm;小空拳考(2)水平面內(nèi)轉(zhuǎn)30度，手臂自轉(zhuǎn)90度，前進(jìn)50mm機(jī)械手的夾持器還有夾緊和放松動(dòng)作；機(jī)械手工作頻率：20/min；升降0.3kw ,擺動(dòng)0.1kw ,伸縮0.1kw ,夾持0.2kw 。2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較

2、8-1轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)(實(shí)現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300功能)萬(wàn)案一實(shí)現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300的過(guò)程：電機(jī)帶動(dòng)不完全齒輪運(yùn)動(dòng)，不完全齒輪帶動(dòng)全齒輪運(yùn)動(dòng)，與全齒輪固結(jié)的四桿機(jī)構(gòu)，使?jié)L子在預(yù)先設(shè)計(jì)好形狀的槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，左右運(yùn)動(dòng)的極限位置恰好 是30度。機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)：優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)椴鄣男螤罟潭?，所以能保證在一個(gè)行程內(nèi) 齒輪的使用，為機(jī)械手在抓放物體時(shí)留下 了工作時(shí)間。缺點(diǎn)：由于四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)被槽限制住，最短桿 無(wú)法做周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)的回程要求齒 輪的翻轉(zhuǎn)，必須在前面加入變速箱改變速 度方向。萬(wàn)案一實(shí)現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300的過(guò)程：皮帶輪傳動(dòng)給蝸輪蝸桿從而使不完全齒輪，有間歇地帶動(dòng)完全齒 輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪通過(guò)桿拉動(dòng)齒條，由齒輪來(lái)回往復(fù),機(jī)構(gòu)的平面轉(zhuǎn)角就

3、是 30度。不完全地帶動(dòng)固接桿轉(zhuǎn)動(dòng)300 機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià):優(yōu)點(diǎn)：同樣具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳力較小運(yùn)動(dòng)靈活，造價(jià)低準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角300的要求，可以控制間歇實(shí)現(xiàn)循環(huán)功能。缺點(diǎn)：磨損較嚴(yán)重，效率較低，齒輪尺寸過(guò)大加工難。萬(wàn)案二實(shí)現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300的過(guò)程：使用槽輪實(shí)現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角30度，只要計(jì)算好槽輪的槽數(shù)，就能在主動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)360度時(shí)，使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)30度。機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，并能平穩(wěn)的間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。缺點(diǎn)：傳動(dòng)存在柔性沖擊，且是單向的間歇運(yùn)動(dòng)，同樣要求變速箱改變運(yùn)動(dòng)方向。方案的選擇與比較：只有第二個(gè)方案能較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的功能要求在平面轉(zhuǎn)動(dòng)上能準(zhǔn)確地控制在30度，制造簡(jiǎn)單方便。8-2上升

4、機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)上升100功能要求）萬(wàn)案一實(shí)現(xiàn)上升的過(guò)程：皮帶輪傳動(dòng)，使蝸桿帶動(dòng)蝸輪，蝸輪和齒條配合。通過(guò)控制蝸桿的半徑，使轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，使齒條上升 100.機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)：優(yōu)點(diǎn)：蝸桿的輪齒是連續(xù)的螺旋尺，故傳動(dòng)平穩(wěn)，嚙合沖擊小。缺點(diǎn)：嚙合齒輪間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，摩擦磨損較大，傳動(dòng)效率較低，易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象， 常用耐磨材料制作，成本高。方不-實(shí)現(xiàn)上升的過(guò)程：皮帶輪傳動(dòng)給蝸輪蝸桿從而使凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪通過(guò)頂桿推動(dòng)滑塊滑動(dòng)，從而使工作桿上升100mm機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳力較小，凸輪不用太大就可以達(dá)到所需要的高度。缺點(diǎn)：效率過(guò)低，滑塊容易磨損且一旦磨斷嚴(yán)重影響上升高度，壽命不高。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較：第二個(gè)方案較

5、好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)一單壽命較長(zhǎng)也能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)上升要求，推桿運(yùn)蛙卜一卜加動(dòng)時(shí)間與靜止時(shí)間比較好控制。§2-3前進(jìn)機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)前進(jìn)50mntt能要求）|klJ 方案-''；通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)，使全齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后帶動(dòng)1加曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，在水平導(dǎo)軌上前進(jìn)，通過(guò)限位卡，固定前進(jìn)的范圍。）優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副皆為低副，底副的兩運(yùn)動(dòng)副和機(jī)架小接觸，壓強(qiáng)小，可承受較大荷載，有利于潤(rùn)滑。缺點(diǎn)：存在沖擊，易損壞。萬(wàn)案一由于上升功能的機(jī)構(gòu)和前進(jìn)功能機(jī)構(gòu)一樣的，由于上升方案一符合要求，所以前 進(jìn)機(jī)構(gòu)的選擇和上升機(jī)構(gòu)一樣。3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較§3-1普通傳動(dòng)1 .皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：起到緩沖作用，傳動(dòng)平

6、穩(wěn)無(wú)噪聲，能緩沖、吸振；過(guò)載時(shí)帶將會(huì)在帶輪 上打滑，可防止薄弱零部件損壞，起到安全保護(hù)作用.缺點(diǎn)在于皮帶易磨損，壽命不長(zhǎng)。2 .鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：它可以在兩軸中心相距較遠(yuǎn)的情況下傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚(yáng)的不良環(huán)境中工作；和帶傳動(dòng)比較，它能保證準(zhǔn)確的平均 傳動(dòng)比，傳遞功率較大，且作用在軸和軸承上的力較小；傳遞效率較高，一般可達(dá) 0.950.97;鏈條的錢鏈磨損后，使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象；安裝和維修要求較高。3 .齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，平穩(wěn)性較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠；傳遞的功率 和速度范圍較大；結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比；傳動(dòng)效率高，使用壽命

7、長(zhǎng)； 齒輪的制造、安裝要求較高。4 .蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：具有反向自鎖的功能，而且相比其它傳動(dòng)具有較大的速比，渦輪蝸桿 的輸入、輸出軸不在同一軸線上，甚至不在同一個(gè)平面上。自身的缺點(diǎn)，那就是渦輪 蝸桿的傳動(dòng)效率不夠高，精度也不是很高。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比較：由于電動(dòng)機(jī)處于下方，可保持重心在下，在于齒輪減速器之間安放1皮帶輪，這個(gè)當(dāng)然會(huì)起到緩沖的作用，效率也挺高的。電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般都比較大，由于工作循環(huán)為3s/次，所以主軸白轉(zhuǎn)速為180r/min , 此時(shí)就需要很大的傳動(dòng)比了，齒輪傳動(dòng)一般是在 6-7倍之間，不能達(dá)到傳動(dòng)要求， 所以我們選擇用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，它的傳動(dòng)比一般在2-70倍之間滿足我們所需的傳動(dòng)

8、功能。選擇1皮帶輪，4蝸輪蝸桿。§3-2實(shí)現(xiàn)工作時(shí)間差的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1 .棘輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便運(yùn)動(dòng)可靠；而且棘輪軸每次轉(zhuǎn)過(guò)角度的大小可以 在較大的范圍調(diào)節(jié)。但是做工時(shí)有較大的沖擊和噪聲而且運(yùn)動(dòng)精度較差。2 .槽輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單外形尺寸小，機(jī)械效率高，并能較平穩(wěn)地間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位， 但是因傳動(dòng)時(shí)存在柔性沖擊。3 .凸輪式簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：只要適當(dāng)設(shè)計(jì)出主動(dòng)凸輪的輪廓，就可使從動(dòng)盤(pán)動(dòng)載荷小，無(wú)剛性沖 擊和柔性沖擊，它具有很高的定位精度，機(jī)構(gòu)緊湊，但是加工精度要求高，造價(jià)高。4 .不完全齒輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便工作可靠，設(shè)計(jì)時(shí)從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí) 問(wèn)和靜

9、止時(shí)間比例可以在比較大的范圍內(nèi)變化，但是同時(shí)嚙合時(shí)有較大的沖擊。5 .凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)脑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(jiǎn)單緊湊。間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比較：由于本次傳動(dòng)有較多的間歇運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間要控 制得很到位。從造價(jià)和工作循環(huán)方面，所以選擇 4不完全機(jī)構(gòu)和5凸輪機(jī)構(gòu)。4原動(dòng)機(jī)的選擇功率要求：升降0.3kw,擺動(dòng)0.1kw,伸縮0.1kw,夾持0.2kw 根據(jù)傳動(dòng)效率：Pi=0.3/0.94/0.7/0.95kw=0.48kwP2=0.1/0.94/0.7/0.96/0.94kw=0.17kwP3=0.1/0.94/0.7/0.95kw=0

10、.16kwP4=0.2/0.94/0.7/0/95kw=0.32kw總功率：P=0.48kw+0.17kw+0.16kw+0.32kw=1.13kw查表，選擇電機(jī) Y90L-4,功率1.5kw,轉(zhuǎn)速1400r/min,符合要求。n i/n 2=5, n2/n 3=1, n3/n 4=14, ni/n 4=70 ni=1400r/min, n 2=n3=280r/min,n 4=20r/min5機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖6機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)間00-0.5S0.5-1.1S1.1-1.5S1.51.5-1.9S1.9-2.5S2.5-3.0S夾持機(jī)構(gòu)夾緊靜止靜止靜止放松靜止靜止靜止轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)靜止止轉(zhuǎn)30靜止

11、靜止靜止靜止靜止反轉(zhuǎn)30上升機(jī)構(gòu)靜止靜止上升100靜止靜止靜止下降100靜止前進(jìn)機(jī)構(gòu)靜止靜止靜止前進(jìn)50靜止后退50靜止靜止7機(jī)械手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5055.561.166.672.277.883.377.872.266.661.155.550§7-1上升機(jī)構(gòu)（上升100mm勺凸輪尺寸設(shè)計(jì)實(shí)際尺寸和圖上的比例為3:1 ）§7-2前進(jìn)機(jī)構(gòu)（前進(jìn)50mmi勺凸輪尺寸設(shè)計(jì)實(shí)際尺寸和圖上的比例為2:1 ）3541.2547.553.756053.7547.541.535§7-3夾緊放松機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)機(jī)械手夾緊放松功能）凸輪1輪廓除了在線頭所指出不同外其他都是一樣的，通過(guò)局部輪廓的不

12、同使手軸與手 架產(chǎn)生距離差，從而實(shí)現(xiàn)夾持動(dòng)作。循環(huán)開(kāi)始的時(shí)候，機(jī)械手松開(kāi)放入工件。之后機(jī)械手 一直夾緊，當(dāng)轉(zhuǎn)到終點(diǎn)的時(shí)候，機(jī)械手又張開(kāi)放下工件，接著又一直夾緊。由§7-4轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)平面轉(zhuǎn)角300的功能）壓力角a =20°,模數(shù)m = 1不完全齒輪1乙=18, d1 二乙mM6=108齒輪2Z2 =18 , d2 =Z2m=18齒條Z3 = 6齒輪4Z4=72, d4=Z4*m=72蝸桿的頭數(shù)Z5 =2齒輪6Z6 =28 , d6 =Z6 *m =287-5傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)）小結(jié)：輪1的直徑d1 =10輪1和輪2傳動(dòng)比為5渦輪頭數(shù)Z3 = 2齒輪4的齒數(shù)Z4

13、= 28 , a = 200 ,d4 = m z4 =28蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比i2=14Z3這次的機(jī)械原理的課程設(shè)計(jì)雖然只有短短的五天時(shí)間，但這是非常有意義的五天，作為一個(gè)機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生。我們的共同目標(biāo)是成為一個(gè)優(yōu)秀的 機(jī)械工程師。然而成為一個(gè)合格的機(jī)械工程師，只靠書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)是不夠 的，紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)剛 開(kāi)始時(shí)，由于理論知識(shí)的不足，再加上平時(shí)沒(méi)有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，有些手忙腳亂, 不知從何入手。然后再老師的指導(dǎo)下，和同學(xué)們交流討論，漸漸地就上手了?，F(xiàn)在想想其實(shí)課程設(shè)計(jì)當(dāng)中的每一天都是很累的， 每天早起晚睡，到處查資料, 你想抄襲或者胡亂蒙兩個(gè)數(shù)據(jù)上去來(lái)騙騙老師都不行， 因?yàn)槟愕拿恳粋€(gè)數(shù)據(jù)都 要從機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)上或者機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上找到出處。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向 老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨 大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì) 對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影