機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-熱鐓擠送料機(jī)械手

目錄第一章 設(shè)計(jì)題目及要求 1設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介 1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求 1設(shè)計(jì)任務(wù)與提示 2第二章 熱鐓擠送料機(jī)械手?jǐn)[臂的設(shè)計(jì) 3機(jī)械手上下擺臂設(shè)計(jì)方案A 3機(jī)械手上下擺臂設(shè)計(jì)方案B 4機(jī)械手上下擺臂設(shè)計(jì)方案C 4擺臂方案的確定 5第三章熱鐓擠送料機(jī)械手回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì) 6回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)方案A 6回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)方案B 6回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)方案C 7驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 8常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征 8選定電動(dòng)機(jī)的容量 8回轉(zhuǎn)裝置方案的確定 9循環(huán)圖的擬定及運(yùn)動(dòng)路線圖 9第四章 熱鐓擠送料機(jī)械手方案的確定與計(jì)算 10擬訂的方案 10最終方案的確定與說(shuō)明 12方案的計(jì)算 12第五章 相關(guān)建模過(guò)程及仿真 15第六章 設(shè)計(jì)總結(jié) 18第七章 參考文獻(xiàn) 18PAGEPAGE18第一章 設(shè)計(jì)題目及要求設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機(jī)械手，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，夾送圓柱形鐓料，往40頭機(jī)送料。以方案A為例，它的動(dòng)作順序是：手指夾料，手臂上擺15o，手臂水平回轉(zhuǎn)o，手臂下擺15o，料。主要要求完成手臂上下擺動(dòng)以及水平回轉(zhuǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。圖1為機(jī)械手的外觀圖。機(jī)械手機(jī)體機(jī)械手機(jī)體底座圖1：機(jī)械手的外觀圖設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求方案方案號(hào)最大抓重kg手指夾持工件最大直徑mm手臂（o）手臂回轉(zhuǎn)半徑mm（o）送料頻率次/min電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/minB3301007002010960表1設(shè)計(jì)任務(wù)與提示設(shè)計(jì)任務(wù)至少提出可行的兩種運(yùn)動(dòng)方案，然后進(jìn)行方案分析評(píng)比，選出一種運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。圖紙上畫出步進(jìn)送料機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。求；求出機(jī)構(gòu)中輸出件的速度、加速度；畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖。用軟件MATLABADAMS或SOLIDWORKS等均可）輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。在機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。設(shè)計(jì)提示時(shí)可以不考慮手指夾料的工藝動(dòng)作。此機(jī)械手為空間機(jī)構(gòu)，確定設(shè)計(jì)方案后應(yīng)計(jì)算空間自由度。此機(jī)械手可按閉環(huán)傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)。第二章 熱鐓擠送料機(jī)械手?jǐn)[臂的設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方案確定：20°手指張開放料。手臂再上擺，水平反轉(zhuǎn)，下擺，同時(shí)手指張開，準(zhǔn)備夾料。2020°與手臂水平100202010020°同時(shí)進(jìn)行，準(zhǔn)備夾料。BBA700MM20A1所示：圖1 手臂上下擺動(dòng)方案A圖B2，且通過(guò)連桿C案能滿足較高的強(qiáng)度，各桿之間受力相對(duì)均衡。但此方案設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜。B2所示：.圖21-凸輪 2-滾子 3-折桿 4連其中在C處安放機(jī)械抓手C3采用凸輪帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)。不完全齒輪和齒條的完美配合能其配合相對(duì)精確。但此方案采用的重力回程對(duì)機(jī)械本身容產(chǎn)生機(jī)械疲勞和相C33擺臂方案的確定A設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且能達(dá)到強(qiáng)度要求，并且其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，安裝也較為容B故要求其占地面積要小，根據(jù)綜合考慮，選取方案A作為機(jī)械手上下擺動(dòng)裝置第三章熱鐓擠送料機(jī)械手回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)A采用齒輪齒條進(jìn)行機(jī)械裝置的回轉(zhuǎn).其優(yōu)點(diǎn)為：承載力大，傳動(dòng)精度較高可達(dá)0.1mm，可無(wú)限長(zhǎng)度對(duì)接延續(xù)，傳動(dòng)速度可以很高＞2m∕s，齒輪齒條傳動(dòng)缺4（模數(shù)m圖4B比是常數(shù)；適應(yīng)范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大；壽命長(zhǎng)；效率高；結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。齒輪傳動(dòng)缺點(diǎn)：制造成本高，剛性傳動(dòng)沒(méi)有過(guò)載保護(hù)作用，振動(dòng)和5所示圖5 齒輪水平回轉(zhuǎn)裝置圖C圖6 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的選擇選擇電機(jī)類型： 電動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來(lái)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(jiǎn)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)。常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征（1）.Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)年來(lái)研制成功的型電動(dòng)機(jī)。(2).電磁條速三相異步電動(dòng)機(jī)名稱：YCD電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。有組合式和整體式兩種機(jī)構(gòu)，這兩件。選定電動(dòng)機(jī)的容量滿載下運(yùn)行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。況決定。工作機(jī)所需工作功率Pw

，應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算得來(lái)的，可按下式計(jì)算：P w

Tn Kw （T=3KG*10*700MM）(T=9550P/N)9550其中：T——Nmmnr/min；傳動(dòng)裝置的總效率0

組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之積，即 0 1 2 3 n其中： 1 2

分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動(dòng)效率3按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取一級(jí)傳動(dòng)i1=20-50，二級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i2=4-6,三級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i3=2-4,總的傳動(dòng)范圍為40-200.經(jīng)過(guò)綜合考慮決定選用Y132S—4型號(hào)電動(dòng)機(jī)（電流A：11.6 轉(zhuǎn)速1440r/mm效率:85.5 功率因數(shù)cos?:0.82功率:5.5kw）回轉(zhuǎn)裝置方案的確定根據(jù)綜合考慮，通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)的方式進(jìn)行回轉(zhuǎn)更加適合設(shè)計(jì)要求。由于齒輪齒條傳動(dòng)承載力大，傳動(dòng)精度較高可達(dá)0.1mm，可無(wú)限長(zhǎng)度對(duì)接延續(xù)，傳動(dòng)速度可以很高＞2m∕s。滿足設(shè)計(jì)要求。因而選擇回轉(zhuǎn)方案A作為機(jī)械手回轉(zhuǎn)裝置。循環(huán)圖的擬定及運(yùn)動(dòng)路線圖根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求。對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過(guò)程做了如下的分解。.機(jī)械手機(jī)械手轉(zhuǎn)臺(tái)下20°停止擺停止上擺20° 停止20°20°100°停止停止水 平 反100°轉(zhuǎn)停止圖7 運(yùn)動(dòng)路線圖第四章 熱鐓擠送料機(jī)械手方案的確定與計(jì)算擬訂的方案a：由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)，并分兩路。一路通過(guò)圓錐201008。圖81——電動(dòng)機(jī) 2——機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)裝置 3——轉(zhuǎn)臺(tái) 4——抓手5——機(jī)械手水平回轉(zhuǎn)裝置b:由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)，并分兩路。一路通過(guò)皮帶20°。另一路由圓錐齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使搖桿水平回轉(zhuǎn)1007。圖71——電動(dòng)機(jī)2——機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)裝置3——抓手4——轉(zhuǎn)臺(tái)5——機(jī)械手水平回轉(zhuǎn)裝置820°。且安裝有彈性回程，使機(jī)構(gòu)889100度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而正是因?yàn)辇X條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒輪從而實(shí)現(xiàn)了正99最終方案的確定與說(shuō)明根據(jù)確定的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)路線，可以確定方案CC10上下擺：凸輪加搖桿的組合； 水平擺：凸輪+齒條的組合。圖10方案的計(jì)算參數(shù)：傳動(dòng)比分配齒輪的齒數(shù)為z=54d=mz=54mm,則齒條移動(dòng)的距離L（100°／360°）x2πx(54／2)=15π =47.12mm齒條長(zhǎng)度應(yīng)大于47.12mm,所以齒條長(zhǎng)可取60mm曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)ABa，ACb，AA’位置時(shí)齒條處于最高位置，AA”位置時(shí)齒條處于最低位置；因?yàn)樗且粋€(gè)對(duì)心曲柄機(jī)構(gòu)，則齒條移動(dòng)的距離L=2a，而前面已求得L=47.12mm,所以a=23.56mm；要保證在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中齒b＞2a=47.12mmb=55mm.上下擺動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)根據(jù)上下擺角度數(shù)及搖桿的長(zhǎng)度可以根據(jù)計(jì)算確定凸輪的實(shí)際輪廓線，凸1/3，201/3L*tan20。此數(shù)據(jù)為確定凸輪輪廓線的依據(jù)。根據(jù)凸輪的行程和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)周期，繪制運(yùn)動(dòng)位移圖如下：第五章 相關(guān)建模過(guò)程及仿真SE實(shí)體建模圖solidworks凸輪的建模Solidworks大齒輪的建模機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)的位移圖機(jī)械手臂運(yùn)行的速度圖像機(jī)械手臂運(yùn)行的加速度圖像第六章 設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)這次試驗(yàn)，不僅在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)