机械原理课程设计-热镦挤送料机械手

目录第一章 设计题目及要求 1设计题目简介 1设计数据及要求 1设计任务与提示 2第二章 热镦挤送料机械手摆臂的设计 3机械手上下摆臂设计方案A 3机械手上下摆臂设计方案B 4机械手上下摆臂设计方案C 4摆臂方案的确定 5第三章热镦挤送料机械手回转装置设计 6回转装置设计方案A 6回转装置设计方案B 6回转装置设计方案C 7驱动装置的选择 8常用电动机的结构特征 8选定电动机的容量 8回转装置方案的确定 9循环图的拟定及运动路线图 9第四章 热镦挤送料机械手方案的确定与计算 10拟订的方案 10最终方案的确定与说明 12方案的计算 12第五章 相关建模过程及仿真 15第六章 设计总结 18第七章 参考文献 18PAGEPAGE18第一章 设计题目及要求设计题目简介设计二自由度关节式热镦挤送料机械手，由电动机驱动，夹送圆柱形镦料，往40头机送料。以方案A为例，它的动作顺序是：手指夹料，手臂上摆15º，手臂水平回转º，手臂下摆15º，料。主要要求完成手臂上下摆动以及水平回转的机械运动设计。图1为机械手的外观图。机械手机体机械手机体底座图1：机械手的外观图设计数据及要求方案方案号最大抓重kg手指夹持工件最大直径mm手臂（º）手臂回转半径mm（º）送料频率次/min电动机转速r/minB3301007002010960表1设计任务与提示设计任务至少提出可行的两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计；设计传动系统并确定其传动比分配。图纸上画出步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。求；求出机构中输出件的速度、加速度；画出机构运动线图。用软件MATLABADAMS或SOLIDWORKS等均可）输出机构的位移、速度、和加速度线图。在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。设计提示时可以不考虑手指夹料的工艺动作。此机械手为空间机构，确定设计方案后应计算空间自由度。此机械手可按闭环传动链设计。第二章 热镦挤送料机械手摆臂的设计运动方案确定：20°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。2020°与手臂水平100202010020°同时进行，准备夹料。BBA700MM20A1所示：图1 手臂上下摆动方案A图B2，且通过连杆C案能满足较高的强度，各杆之间受力相对均衡。但此方案设计相对复杂。B2所示：.图21-凸轮 2-滚子 3-折杆 4连其中在C处安放机械抓手C3采用凸轮带动连杆机构实现上下运动。不完全齿轮和齿条的完美配合能其配合相对精确。但此方案采用的重力回程对机械本身容产生机械疲劳和相C33摆臂方案的确定A设计简单，且能达到强度要求，并且其机构简单，易于实现，安装也较为容B故要求其占地面积要小，根据综合考虑，选取方案A作为机械手上下摆动装置第三章热镦挤送料机械手回转装置设计A采用齿轮齿条进行机械装置的回转.其优点为：承载力大，传动精度较高可达0.1mm，可无限长度对接延续，传动速度可以很高＞2m∕s，齿轮齿条传动缺4（模数m图4B比是常数；适应范围广（传递速度、功率范围都大；寿命长；效率高；结构紧凑等优点。齿轮传动缺点：制造成本高，刚性传动没有过载保护作用，振动和5所示图5 齿轮水平回转装置图C图6 曲柄摇杆机构进行回转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。常用电动机的结构特征（1）.Y系列三相异步电动机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，这两件。选定电动机的容量满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。况决定。工作机所需工作功率Pw

，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：P w

Tn Kw （T=3KG*10*700MM）(T=9550P/N)9550其中：T——Nmmnr/min；传动装置的总效率0

组成传动装置的各部分运动副效率之积，即 0 1 2 3 n其中： 1 2

分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率3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.经过综合考虑决定选用Y132S—4型号电动机（电流A：11.6 转速1440r/mm效率:85.5 功率因数cosø:0.82功率:5.5kw）回转装置方案的确定根据综合考虑，通过齿轮齿条传动的方式进行回转更加适合设计要求。由于齿轮齿条传动承载力大，传动精度较高可达0.1mm，可无限长度对接延续，传动速度可以很高＞2m∕s。满足设计要求。因而选择回转方案A作为机械手回转装置。循环图的拟定及运动路线图根据设计题目的要求。对机械手的运动过程做了如下的分解。.机械手机械手转台下20°停止摆停止上摆20° 停止20°20°100°停止停止水 平 反100°转停止图7 运动路线图第四章 热镦挤送料机械手方案的确定与计算拟订的方案a：由电动机提供动力源，通过皮带轮传动，并分两路。一路通过圆锥201008。图81——电动机 2——机械手摆动装置 3——转台 4——抓手5——机械手水平回转装置b:由电动机提供动力源，通过皮带轮传动，并分两路。一路通过皮带20°。另一路由圆锥齿轮传动，带动曲柄转动，从而使摇杆水平回转1007。图71——电动机2——机械手摆动装置3——抓手4——转台5——机械手水平回转装置820°。且安装有弹性回程，使机构889100度的回转运动。而正是因为齿条的往复运动，齿轮从而实现了正99最终方案的确定与说明根据确定的运动运动路线，可以确定方案CC10上下摆：凸轮加摇杆的组合； 水平摆：凸轮+齿条的组合。图10方案的计算参数：传动比分配齿轮的齿数为z=54d=mz=54mm,则齿条移动的距离L（100°／360°）x2πx(54／2)=15π =47.12mm齿条长度应大于47.12mm,所以齿条长可取60mm曲柄滑块机构的设计ABa，ACb，AA’位置时齿条处于最高位置，AA”位置时齿条处于最低位置；因为它是一个对心曲柄机构，则齿条移动的距离L=2a，而前面已求得L=47.12mm,所以a=23.56mm；要保证在运动过程中齿b＞2a=47.12mmb=55mm.上下摆动凸轮的设计根据上下摆角度数及摇杆的长度可以根据计算确定凸轮的实际轮廓线，凸1/3，201/3L*tan20。此数据为确定凸轮轮廓线的依据。根据凸轮的行程和机械手运动周期，绘制运动位移图如下：第五章 相关建模过程及仿真SE实体建模图solidworks凸轮的建模Solidworks大齿轮的建模机械手臂运动的位移图机械手臂运行的速度图像机械手臂运行的加速度图像第六章 设计总结通过这次试验，不仅在设计过程中发现