机械原理课程设计-热镦挤送料机械手的设计

1、机械原理课程设计-24 -机械原理课程设计设计题目：热镦挤送料机械手的设计起止日期:2008 年6月日 至 2008年 6月_23日机设0xx班064051XXXXX教师（签字）机械工程学院（部）设计任务书1.工作原理和工艺动作分解.6.7.工艺动作和协调要求拟定运动循环图执行机构选型方案评价动系统的速比和变速机构机构运动简图机构组合8各个构件的动作顺序9.凸轮设计9参考资料10设计总结1212132222班级课程名称:设计题目:热镦挤送料机械手的设计完成期限:自 2008年6月 18至6月 23日共1周一、设计的主要技术参数 手指夹料一一手臂上摆臂上摆15 手臂反转手臂回转12

2、0 120 手臂下摆1515手臂下摆15手指松开一一手课程设计任务书2007 2008 学年第2 学期机械工程学院 学院（系、部） 机械设计 专业 机设062 机械原理课程设计内 容 及 任 务设计参数是：最大抓重：1kg;手指夹持工件最大直径:25mm;手臂回转角度：110 （0）;手臂回转半径：500mm;手臂上下摆动角度:15（0）;送料频率次/min:20;电动机转速r/min: 1440二、设计任务根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图、执行机构选型、机械运动方案的选择和评 定，机构运动简图、各运动机构的尺度设计三、设计工作量要求绘出机构运动简图并且标出尺寸；写出设计说明书1份进 度

3、安 排起止日期工作内容6月18日6月19日6月20日 构想设计方案 计算设计所要参数 开始做运动协调循环图机械原理教材和课程设计指导书。主要0. -fy.参考资料指导教师（签字）：系（教研室）主任（签字）：1.工作原理和工艺动作分解(2)送料机构：送料机构由2种动作的组合，一是间歇的回转运动，二是做上(3)夹料机构：通过凸轮对手臂上平面连杆机构的控制来调整手指间的间隙从而达到对物料的夹紧和松开。运动循环图如下:(4)送料机构：当料被抓紧后，通过凸轮对连杆一端的位置的改变进行对杆的摆角进行调整，从而实现对物料的拿起和放下的动作。手臂的回转通过回转机构进足机构动作的相互配合。此机构运动循环图如下:

4、2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。其整体运动循环图如下：3执行机构选型2. 表3.2机构选用表功能执行构件工艺动作执行机构设计矩阵夹料机构手指直线往复运动凸轮机构A摆动机构手臂上下摆动凸轮机构A2回转机构手臂回转齿轮机构A夹料机构与摆动机构：根据动作要求，由表2.1设计实例库A3A1二a31,a41,a42,a11 , a51，由于机构要具有停歇功能，且要进行运 动变换，故选择直动从动件盘形凸轮。送料机构2:由表2.1设计实例库 A2=a14,a24,a34,a44,a54,由工艺动作可得，该机构选用齿

5、轮机构a14。3方案评价方案一：亠一图3.4传动方案二方案一：该机器依靠两盘状凸轮及连杆机构实现手指的张合与手臂 的上下摆动。而圆柱凸轮的旋转带动链轮回转从而实现手臂的回转。这 种虽然方案简单易行，但结构较大，链传动是挠性的拉拽，难于定位;而且链条及链轮布置在水平面内，链条不宜过长。定位精度不能保证, 故不宜采用此方案。12方案二：该方案在手指的动作和手臂的仰俯方面与方案一采取同种 设计，在手臂的回转上采用了不同机构，它通过轴上的圆柱形凸轮 来带动齿条13的运动，通过齿条来实现齿轮 6和7的运动从而完成手臂的回转。此方案结构简单，各运动部件之间的运动都易于实现，不会 出现干涉现象。由于传动链较

6、短，累积误差也不会太大，从而可以满足由此可知，因此机械的原动件数只为1,可知其由自由度为1,但空间其存在上下，回转两个空间内的运动，故其空间自由度为2.5机械传动系统的速比和变速机构已知电动机的转速为1440r/min，送料频率为20次/min即 I 总=1440/20=72 ；lab=Zb/Za=na/nb=11/30; 其中Za=60;Zb=22;Da=150mm; Db=55mm;m=25; a =20 度； Zb=Zc;Rb=Rc; lbc=1;三级齿轮减速机构；m=1;Dd=60mm;De=40mm; a =20 度；Ze=40; lde=2/3;Zd=60;带轮减速机构：l144m

7、m;Rm30m;齿轮减速二级机构：Ino=1/10;Zn=100;Zo=10;一级齿轮减速机构：Ihe=3/2;Zh=40;Ze=60;6机构运动简图A IIO 度 回 转 大 齿 轮BCDEF与与f 1 齿圆与110B条柱圆度是凸柱f 1 齿同轮凸轮轴轮啮齿同合轮轴的的齿齿轮轮G与F啮 合 的 齿 轮H 与G 是同 轴和f 1 齿 轮， 且其 参数 都相 等。I与H啮 合 的 减 速齿轮J机 械 手 物 指 凸 轮K机 械 手 手 臂 凸 轮L皮 带 盘M与L共带 的 皮 带 盘N与M共轴齿轮O 与 电 动 机 主 轴 相 连 的 齿 轮P 电 动 机7 .机构组合A1A3A2机构组合图8机

8、械手的动作顺序：手指夹料一一手臂上摆15手臂回转110手臂下摆15手指松开一一手臂上摆15手臂反转110手臂下摆15机械手工作的频率为20次/min , T=3s。轴转一次要完成一个循环,转角分配如表3.3所示:表3.3转角分配表动作序号动作名称转角1手指夹料302手臂上摆153手臂回转120 1104手臂下摆155手指放料306手臂上摆157手臂反向回转1201108手臂下摆15动作关系如下表所示：机构执行件工艺动 作A1手指夹 紧松 开A2手臂上摆下 摆上摆1下摆A3转臂正转反 转9 .凸轮设计根据已知的运动规律及凸轮基本尺寸，用解析法设计尖底直动从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线，并用计算

9、机校核凸轮运动的位移，速度，加速度。1、平底从动件盘形凸轮机构凸轮的实际轮廓曲线是反转后一系列平底所构成的直线族的包络线。 基圆半径ro和从动件运动规律SS(A)均已给定。(其中A为凸轮转过的角度)以凸轮回转中心为原点,从动件推程运动方向为x轴正向建立右手直角坐标系。通过计算得凸轮实际轮廓曲线的直角坐标参数方程:X=(ro+s)Cos(A)-(ds /dA)sin(A)Y=(ro+s)sin(A)+(ds /dA)Cos(A)rO基圆半径s=s(A)A凸轮转过的角度ds/dA表示对S=S(A)求导。2、凸轮的运动规律为简谐运动推程(O=A=q1)S二h/2*(1-COS( n *A/ q1)V

10、=h*n * w / (2*q1)*sin(n *A/q1)*(a=h*( n w )*( n w ) / (2*ql*q1)*COS( n *A/q1)回程(ql+q2=A=ql+q2+q3)s=h/2*(1+COS(n /q3*(A-ql-q2)V=-(h* n * 3 ) /(2*q3)*sin(n /q3)*(A-ql-q2)a=-h*( n * 3 )*( n * 3 ) /(2*q3*q3)*Cos( n/q3*(A-ql-q2)式中：3 （凸轮转速），ql或（推程运动角），q2或s （远休止角），q3或01 （回程运动角），q4或si （近休止角），A（凸轮旋转的角度），h（行程

11、）由上述公式可以确定平底从动件盘形凸轮机构凸轮的基本尺寸如下: 手指凸轮的参数：A=0 =n /6 ；s=132度；0 1 = n /6 ；s1 = 168度;h=19.25mm;手臂凸轮的参数： A=I = n /4 ;s1 = n /3;I 1= n /4;1 =n /6; H =45 度； s2=60 度； 1=45 度; 2=30 度；h=10mm;圆柱凸轮是一种实现往复动动的机构，将共展幵成平面后便顾为移动凸轮，因此可以用平面的设计来绘制其展幵轮廓曲线。设已知平均圆柱凸轮半径为 Rm从动件长度L,滚子半径Rt,从动件运动规律 =（0）及其回转方向，其展幵轮廓曲线可以近似绘制出来如下凸

12、轮设计。1）手指凸轮设计：由连杆机构（如图3.5所示）可计算出凸轮尺寸。杆 AC=180mmAB=80mmED=150mm此凸轮为摆动从动件盘状凸轮。基圆半径r=65mm摆杆为50mm300500图3.5手指连杆机构其运动的速度与加速度运动循环图取基圆半径r=74.25，由作图法和计算结果得到凸轮如图3.6所示:机械手手指凸轮数据表转角15度30度60度147度162度360度位移Smm9. 62519. 2519. 259. 6250. 000. 00速度V/mm/s60. 4450. 000. 0060. 4450. 000. 00加速度amm/s*s512. 980. 000. 00-5

13、12。980. 000. 00X坐标mm56. 4434. 4137. 3129. 6770. 9774. 625Y坐标mm77. 7037. 3164. 6310. 0519. 310. 00由于其是对心设计的凸轮最大压力角发生在推程或回程阶段，其分析图65mm.2）手臂凸轮设计：由连杆机构（如图3.7所示）可计算出凸轮尺寸。杆AC=684mmAB=580mmED=150mm此凸轮为摆动从动件盘状凸轮。基 圆半径r=65mm摆杆为50mm4nnIDO38130图3.7手臂连杆机构其运动的速度与加速度运动循环图取基圆半径r=65mm机械手手臂凸轮数据表转角30度60度150度210度250度3

14、15度位移Smm0.000. 9552. 500. 004. 135. 00速度Vmm/s0.0018. 12618. 12618. 12619. 670. 00加速度a/mm/s*s0.0083. 7283. 7283. 7229. 08167. 46X坐标mm64.3036. 7757. 4959. 2422. 9356. 04Y坐标mm37.12556. 0722. 6821. 4366. 9256. 04由作图法得到手臂凸轮如图3.8所示:同理其最大压力角为63度，最小曲率半径为74.25mm.3）圆柱形凸轮设计：30XD=2*3.14*60=376.8mm升程 h=143.92mm圆

15、柱半径rF=60mm由分析可得其动动分布图:其中1-相当于平面凸轮的近休止角的一部分;2相当于平面凸轮的推程角；3相当于其远休止角；4相当于其回程角；5也相当于 近休止角的一部分。由作图法得到圆柱凸轮如图3.9所示:11 .参考资料东南大学学科组编写的机械原理教材机械原理与机械设计（上下册）电子书免费下载（金属资料卜电子书收藏之家 /soft/4/51/2006/20060314865.html清华大学 两种少自由度空间 并联机构的运动学分析http:/q.htm?15243712.设计总结首先，对要设计的机构所能完成的任务和设计目的，这样才能清 楚的知道需要什么样的机构配合才能完成。接着对想出的各个方案进行综合比较， 选出最优最经济最简单的 作为目标进行更进一步的分析。比如我做的机械手，其中能完成相同 动作的机构很多，但因各种原因而舍去