热镦挤送料机械手设计报告书

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1、机械原理课程设计机械原理课程设计说明书设计题目： 热镦挤料机机械手 A基本参数：最大抓重 2kg, 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/m in学院：机械电气化工程学院班级：机械设计 14-1设计者：曹阳明学号：8011210122指导老师：兰海鹏2012年5月30日目录.2第1章总体设计要求 41.1设计题目 51.2工作原理及其工艺动作过程41.3原始数据及其设计要求 51.4设计方案提示51.5设计任务5第2章机械手执行机构和传动机构的方案设计 62.1手臂回转机构的设计 6

2、2.2机械手上下摆动动作的设计82.3机械手的工艺动作流程及时间分配 8第3章 机械驱动装置选择与设计 83.1驱动装置的选择 83.1.1 常用电动机的结构特征 83.1.2 选定电动机的容量 8第4章机构总体设计简图及其数据的计算 104.1机构总体设计简图104.2机构设计简图数据的计算 10第5章 主要执行机构的计算 105.1回转机构的计算115.2手臂上下摆动机构的计算 125.3不完全齿轮的设计实现间歇运动 12第6章 机构的评价与结束语 126.1机器的评价126.2结束语12刖言“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。

3、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

4、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

5、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

6、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1章总体设计要求1.1. 设计题目：热镦挤送料机械手A12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(1) 最大抓重2 kg(2) 手指夹持工件最大直径25 mm(3) 手臂回转角度120 (4)

7、手臂回转半径685 m(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/分件嗫尢証/mm/mm手壯下MAS們H/uhi)- -./(r/niiiiiAB3Mh.1206851515)45030100700201(1(:11511050015201440图1.2原始数据及其设计要求14设计方案提示（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.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

8、。（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2章机械手执行机构和传动机构的方案设计2.1 .手臂回转机构的设计方案一：不完全齿轮+曲柄摇杆机构方案二：盘形凸轮+曲柄摇杆机构2.2 .机械手上下摆动

9、动作的设计 方案一：利用空间凹槽+ 推杆#机械原理课程设计#机械原理课程设计方案二：盘形凸轮+曲柄摇杆机构#机械原理课程设计#机械原理课程设计手指夹料0.2s手臂下摆15度0.4s手臂反转120度1s送料频率为15次/min,即每次/4s，这四秒可进行如下分配:手臂上摆15度0.4s手臂回转120度1s手指松开0.2s手臂上摆15度0.4s手臂下摆15度0.4s第3章机械驱动装置选择与设计3.1. 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

10、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

11、的因 数都较低，造成浪费。电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又 与其工作情况决定。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i 1=20-50，二级圆柱直齿 轮的传动比i 2=4-6,三级圆柱直齿轮的传动比i 3=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3.2 .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4.1. 机

12、构总体设计简图zSz7#机械原理课程设计#机械原理课程设计zW7#机械原理课程设计#机械原理课程设计X42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/z 1）* （ Z4/Z3）*（Z6/Z5）*（z8/z 7）*（乙o/z 9）*（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,h f=

13、1.25。齿轮11为不完全齿轮，其当量齿数为zii=12，其12个齿均匀在0度 到216度之间，齿轮12的齿数Zi2=24,模数均取10mm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h*=1，顶隙系数 C*=0.25 ； Z3=Z5=Z7=Z9=18; Z4=Z6=Z8=Zw=Z12=36;第5章主要执行机构的计算5.1. 回转机构的计算zllZ12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1226mm52手臂上下

14、摆动机构的计算导轨设计的深度53不完全齿轮的设计实现间歇运动zllZ121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6章机构的评价与结束语6.1. 机器的评价该机器依靠曲柄摇杆机构实现机械手的回转运动， 通过导轨和不完全 齿轮分别实现机械手的上下摆动和机器的间歇运动。 并且通过增加传 动齿轮的数量和改变传动比的方式来实现最后运动到达指定要求。 此 方案机构简单，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。由于传动链较短，累积误差也不会太大，从而可以满足。62结束语紧张的课程设计顺利结束了，在这次设计过程中，我掌握了很多的设 计知识。我们设计的课题是机械手的设计， 这是一个我以前所没有接 触的。我对它来说完全是一个陌生者，经过指导老师的帮助和对参考 资料的拜读，我已经对机械手有了一定的了解， 机械自动化作为工业 发展的一个方向，它有着广阔的市场，属于实际需要去研制的一种项 目。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 设计的要求较高。通过这次设计，提高了我分析和解