热墩挤送料机械手的设计报告书

机械原理课程设计 0 设计题目 设计题目 热镦挤料机机械手热镦挤料机机械手 A A 基本参数基本参数 最大抓重 1kg 手指夹持工件最大直径 25mm 手臂回转角度 120 手臂回转半径 685mm 手臂上下摆动角度 15 送料频率 15 次 min 电动机转速 1450r min 设计人 崔志龙 学院 机械电气化工程学院 班级 机械 14 1 学号 8011210128 指导老师 兰海鹏 时间 2012 5 31 机械原理课程设计 说明书 机械原理课程设计 1 目录目录 1 前言前言 2 第第 1 1 章总体设计要求章总体设计要求 3 3 1 11 1 设计题目设计题目 1 2 1 2 工作原理及其工艺动作过程工作原理及其工艺动作过程 3 3 1 21 2 工作原理及其工艺动作过程工作原理及其工艺动作过程 3 3 1 31 3 原始数据及其设计要求原始数据及其设计要求 4 4 1 41 4 设计方案提示设计方案提示 4 4 1 51 5 设计任务设计任务 5 5 第第 2 2 章章 机械手执行机构和传动机构的方案设计机械手执行机构和传动机构的方案设计 5 5 2 12 1 手臂回转机构的设计手臂回转机构的设计 5 5 2 22 2 机械手上下摆动动作的设计机械手上下摆动动作的设计 6 6 2 32 3 机械手的工艺动作流程及时间分配机械手的工艺动作流程及时间分配 7 7 第第 3 3 章章 机械驱动装置选择与设计机械驱动装置选择与设计 7 7 3 13 1 驱动装置的选择驱动装置的选择 7 7 3 1 13 1 1 常用电动机的结构特征常用电动机的结构特征 7 7 3 1 23 1 2 选定电动机的容量选定电动机的容量 7 7 3 2 传动类型选传动类型选 择择 8 第第 4 4 章章机构总体设计简图及其数据的计算机构总体设计简图及其数据的计算 8 8 4 14 1 机构总体设计简图机构总体设计简图 8 8 4 24 2 机构设计简图数据的计算机构设计简图数据的计算 9 9 第第 5 5 章章 主要执行机构的计算主要执行机构的计算 9 9 5 15 1 回转机构的计算回转机构的计算 9 9 5 25 2 手臂上下摆动机构的计算手臂上下摆动机构的计算 10 10 5 35 3 不完全齿轮的设计实现间歇运动不完全齿轮的设计实现间歇运动 10 10 第六章第六章 设计总结设计总结 11 11 第七章第七章 参考文献参考文献 11 11 机械原理课程设计 2 前言 机械原理 课程的核心内容是研究机械产品概念相关的机构设 计和机构系统设计的基础理论和基本方法 机械产品概念设计的最 终结果主要是得到机械运动方案 亦可称之为机构系统方案 它体 现了机械产品的功能和工作原理 方案设计阶段是机械产品设计最 富创造性的阶段 因此机械原理课程对于培养我们学生的创新思维 和创新能力至关重要 作为机械原理课程的最要一部分 机械原理 设计对于提高机械原理课程学习起到十分重要的作用 使得我们初 步掌握如何去创新设计机械产品的手段和能力 进入 21 世纪以来 市场愈加需要各种各样性能优良 质量可靠 价格低廉 效率高 能耗低的机械产品 而决定产品性能 水平 市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计 机械产品设计中 首要任务是进行机械运动方案的设计和构思 各种传动机构和执行 机构的选用和创新设计 这要求设计者综合应用各类典型机构的结 构组成 运动原理 工作特点 设计方法及其在系统中的作用等知 识 根据使用要求和功能分析 选择合理的工艺动作过程 选用或 创新机构型式并巧妙地组合新的机械运动方案 从而设计出机构简 单 制造方便 性能优良 工作可靠 实用性强的机械产品 在全球化的知识经济时代 人类将更多地依靠知识创新 技术创 新及知识和技术的创新应用 来赢得市场竞争力和产品生命力 设 计中的创新需要丰富的创新性思维 没有创新性的构思 就没有产 机械原理课程设计 3 品的创新 而机械产品的创新是机械系统的运动方案设计 机械原理课程设计结合一种简单机器进行机器功能分析 工艺动 作过程确定 执行机构选择 机械运动方案评定 机构尺度综合 机械运动方案设计等 使学生通过一台机器的完整的运动方案设计 过程 进一步巩固 掌握并初步运用机械原理的知识和理论 对分 析 运算 绘图 文字表达及设计资料查询等诸多方面的独立工作 能力进行的训练 培养理论与实际相结合 应用计算机完成机构分 析和设计的能力 更为重要的是培养开发的创新能力 因此 机械 原理课程设计在机械学生的知识体系训练中 具有不可替代的重要 作用 培养和提高学生的创新思维能力是高等教育改革的一项重要任 务 机械原理是机械类专业必修的一门重要的技术基础课 它是研 究机械的工作原理 构成原理 设计原理与方法的一门学科 特别 是机械原理课程中关于机械运动方案的设计是机械工程设计中最具 有创造性的内容 对培养学生的创新设计能力起着十分重要的作用 机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要环节 第第 1 1 章总体设计要求章总体设计要求 1 1 1 1 设计题目设计题目 热镦挤送料机械手 A 1 2 1 2 工作原理及其工艺动作过程 工作原理及其工艺动作过程 机械手夹送圆柱形镦料 手指夹 料 再通过凸轮或连杆机构使手臂上摆 15 然后手臂水平回转 机械原理课程设计 4 120 到达指定点手臂下摆 15 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 往复这些运动 图 1 1 机械手的外观图 1 3 原始数据及其设计要求原始数据及其设计要求 1 最大抓重 1 2 手指夹持工件最大直径 25 3 手臂回转角度 120 4 手臂回转半径 685 5 手臂上下摆动角度 15 6 送料频率 15 次 分 7 电动机转速 1450 转 分 图 1 2 原始数据及其设计要求 1 4 1 4 设计方案提示设计方案提示 机械原理课程设计 5 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过程 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 1 5 1 5 设计任务设计任务 1 机械手一般包括连杆机构 凸轮机构和齿轮机构 2 设计传动系统并确定其传动比分配 3 设计平面连杆机构 对设计的平面连杆机构进行速度 加速 度分析 绘制运动线图 4 设计凸轮机构 按各凸轮机构的工作要求选择从动件的运动 规律 确定基圆半径 校核最大压力角与最小曲率半径 对盘状凸 轮要用解析法计算理论轮廓线 实际轮廓线值 绘制从动件运动规 律线图及凸轮轮廓线图 5 设计计算齿轮机构 6 编写设计计算证明书 7 学生可进一步完成凸轮的数控加工 机械手的计算机动态演 示验证等 第第 2 2 章章 机械手执行机构和传动机构的方案设计机械手执行机构和传动机构的方案设计 2 12 1 手臂回转机构的设计 手臂回转机构的设计 方案一 不完全齿轮 曲柄摇杆机构 机械原理课程设计 6 方案二 盘形凸轮 曲柄摇杆机构 2 22 2 机械手上下摆动动作的设计 机械手上下摆动动作的设计 方案一 利用空间凹槽 推杆 机械原理课程设计 7 方案二 盘形凸轮 曲柄摇杆机构 2 32 3 机械手的工艺动作流程及时间分配 机械手的工艺动作流程及时间分配 送料频率为 15 次 min 即每次 4s 这四秒可进行如下分配 机械原理课程设计 8 手指夹料 0 2s 手臂上摆 15 度 0 4s 手臂回转 120 度 1s 手臂下摆 15 度 0 4s 手指松开 0 2s 手臂上摆 15 度 0 4s 手臂反转 120 度 1s 手臂下摆 15 度 0 4s 第第 3 3 章章 机械驱动装置选择与设计机械驱动装置选择与设计 3 1 3 1 驱动装置的选择驱动装置的选择 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 1 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 1 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 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 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 经过上网查阅资料综合考虑决定选用 Y132S 4 型号电动机 3 23 2 传动类型的选择传动类型的选择 齿轮机构是各种机构应用最为广泛的一种传动机构 它具有传 动功率大 传动比准确 使用寿命长 工作可靠等优点 所以适宜 在此机构之中选择齿轮传动作为主传动系统 第四章机构总体设计简图及其数据的计算第四章机构总体设计简图及其数据的计算 4 1 4 1 机构总体设计简图机构总体设计简图 机械原理课程设计 9 4 2 4 2 机构设计简图数据的计算机构设计简图数据的计算 已知电动机的转速为 1450r min 送料频率为 15 次 min 即 i 总 1450 15 96 67 i 带 1 5 i 总 i 带 z2 z1 z4 z3 z6 z5 z8 z7 z10 z9 z12 z11 1 5 2 2 2 2 2 2 96 齿轮 1 和齿轮 2 为直齿锥齿轮 其当量齿数分别为 z1 18 z2 36 齿轮 1 和齿轮 2 的分度圆锥角分别为 63 度和 27 度 模数取 1mm 压力角 20 ha 1 0 c 0 25 hf 1 25 齿轮 11 为不完全齿轮 其当量齿数为 z11 20 其 12 个齿均匀在 0 度到 216 度之间 齿轮 12 的齿数 z12 24 模数均取 10 压力角 20 ha 1 c 0 25 其余均为标准直齿圆柱齿轮 压力角 20 取模数 m 1 齿顶高系数 h0 1 顶隙系数 C 0 25 z3 z5 z7 z9 18 z4 z6 z8 z10 z12 36 第第 5 5 章章 主要执行机构的计算主要执行机构的计算 5 1 5 1 回转机构的计算回转机构的计算 机械原理课程设计 10 通过机械原理课程设计的仿真软件 输入曲柄长为 220mm 摇杆摆角为 120 度 行程速比系数 1 5 极位 夹角 36 度 摇杆长为 500mm 得出机架长为 916mm 连杆长为 1226mm 5 2 5 2 手臂上下摆动机构的计算手臂上下摆动机构的计算 导轨设计的深度 机械原理课程设计 11 5 3 5 3 不完全齿轮的设计实现间歇运动不完全齿轮的设计实现间歇运动 1 处和 2 处分别为曲柄和连杆共线的地方 在 1 处和 2 处摇杆从最 近出运动到最远处 在其他地方则实现间歇运动 并且在不完全齿 轮机构上分别装设了凸形和凹形圆弧板 以起锁止弧的作用 第六章第六章 设计总结设计总结 热镦机送料机械手的设计不仅能减轻工人们的作业强度 而且大 大提高了工作效率 在如今强调效率和质量的时代 机械手等产品 也广泛运用在个行各业之中 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 在这次的设计过程中 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 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 运动循环不清晰以及机构不能完美的连 机械原理课程设计 12 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 型更强 机械学