热镦挤送料机械手设计说明书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除机械原理课程设计说明书 设计题目： 热镦挤送料机械手 目录前言 . 2第1章 总体设计要求. 31.1 设计题目. 31.2 工作原理及其工艺动作过程.31.3 原始数据及其设计要求.31.4 设计方案提示.41.5 设计任务.4第2章 设计方案.62.1 方案一.62.2 方案二. .72.3 方案三.8第3章 方案确定及数据的计算 .10 3.1 各方案优缺点比较并确定最佳方案.103.2 最佳方案的简图及数据处理.10第4章 机构的评价与结束语.134.1 机器的评价.134.2 结束语.13前言进入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作用。第1章 总体设计要求1.1.设计题目：热镦挤送料机械手1.2.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，往复以上运动。 1.3.原始数据及其设计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（）手臂回转半径mm手臂上下摆动角度（）送料频率次/min电动机转速r/minA22512068515151450B3301007002010960C11511050015201440这次课程设计我们选取方案A即：（1）最大抓重 2（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/min（7）电动机转速 1450转/min1.4.设计方案提示 （1）机械手主要是由手臂上下摆动机构、手臂回转机构组成。工件水平或者垂直放置，设计时可以不考虑手指夹料的工艺流程过程。（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.设计任务1. 机械手一般至少包括凸轮机构、齿轮机构和其他机构（如连杆机构）在内的三种机构；至少设计出三种能实现该分类运动形式要求的机构，绘制所选机构的机构示意图（绘制在说明书上），比较其优缺点，并最终选出一个认为最合适的机构进行机构综合设计，绘制出其机构运动简图。2. 设计传动系统并确定其传动比分配（其中皮带传动的传动比 i 2 ，每级齿轮传动的传动比 i 7.5 ）。3. 在图纸上画出传动系统方案图。4. 图纸上画凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸轮轮廓线和从动件的初始位置）；要求确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，并确定凸轮轮廓线。5. 设计计算齿轮机构。6. 同一小组内，每人至少要有一种与别人不一样的机构设计方案。7. 以上所要求绘制的图形均绘制在一号图纸。8. 编写设计计算证明书。 9.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2章 设计方案2.1 方案一回转机构：不完全齿轮+曲柄摇杆机构上下摆动机构：利用空间凹槽+推杆机构总体设计简图：2.2 方案二回转机构：盘形凸轮+曲柄摇杆机构上下摆动机构：液压支撑+摇杆机构总体设计简图：2.3 方案三回转机构：不完全齿轮+导杆上下摆动机构：利用凸轮+推杆+滑块机构总体设计简图：第3章 方案确定及数据的计算3.1 各方案优缺点比较并确定最佳方案方案一:平面四杆机构传动不够平稳，死点位置不易启动。方案二:液压机价格高，维修困难，摇杆与盘形凸轮不易保持高副联接。方案三:能够很好的实现回转，停顿，齿轮传动比固定，传动平稳，可靠，且机械手上下移动和水平回转相互分开，不产生干扰，所以我们组成员一致认为方案三为最佳方案。3.2 最佳方案的简图及数据的处理3.21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： 手指夹料用时0.167s; 手臂上摆15度用时0.250s; 手臂回转120度用时1.333s ；手臂下摆15度用时0.250s; 手指松开用时0.167s; 手臂上摆15度用时 0.250s; 手臂反转120度用时1.333s; 手臂下摆15度用时0.250s。3.22传动系统设计与数据处理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=2。i总=i带*（z2/z1）*（z4/z3）*（z5/z6）=2*5*5*48/25=96。齿轮1，齿轮2，齿轮12，齿轮13为直齿圆锥齿轮，其齿数分别为z1=30,z2=150，z12=30，z13=120；压力角=20度，ha*=1.0, c*=0.25,hf=1.25，模数均取1。齿轮9和11为不完全齿轮，其当量齿数为z9=z11=16，其16个齿均匀分布在0度到120度之间；模数均取1，压力角=20度，ha*=1, c*=0.25。蜗杆14和蜗轮15，z14=6，z15=36；压力角=25度，ha*=1，c*=0.2。其余均为标准直齿圆柱齿轮，z1=z3=30，z2=z4=150，z6=z7=25，z5=z8= 48，z10=49；压力角=20度，模数=1，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.25。3.23不完全齿轮的设计实现回转和间歇运动 齿轮9和齿轮11的旋转方向相反，当齿轮11与10啮合时，齿轮10顺时针旋转（如图1），A处连接的摇杆也随着顺时针转，当齿轮11与齿轮10啮合结束时，齿轮9还需旋转60度才与齿轮10啮合，从而实现间歇传动，当齿轮9与齿轮10啮合，齿轮10向逆时针旋转（如图2），从而实现了回转。 为了防止齿轮10由于惯性作用，不能很好的实现间歇运动，故在齿轮10加一个约束（如图3所示），即上开一个圆弧槽，加入圆柱形键，使其在间歇时期不动。3.34手臂上下摆动机构的计算如上图所示，通过计算，凸轮的远休止角为240度，推程运动角和回程运动角均为45度，近休止角为30度。第4章 机构的评价与结束语4.1.机器的评价该机器依靠不完全齿轮机构实现机械手的回转运动，通过凸轮、摇杆和不完全齿轮分别实现机械手的上下摆动和机器的间歇运动。通过齿轮变速的方式来实现运动要求。该方案传动和控制机构多使用简单可靠的齿轮机构，运动可靠，机构相对简单，各运动部件之间的运动都易于实现，不会出现运动干涉现象。4.2.结束语我们设计的课题是热镦挤送料机械手。热镦挤送料机械手的设计不仅能够减轻工人们的作业强度，而且大大提高了工作效率。在这次设计过程中，我们掌握了很多的设计知识，这是一个我们以前都没有接触的设计。经过老师的指点和参考资料的查阅，我们已经对机械手有了一定的了解，机械手的设计综合性比较高。机械手能模仿人体上肢的某些动作，就需要有一定的灵敏度，对设计