机械原理课程设计-热镦挤送料机械手及家电下乡暑期实践报告

机械原理课程设计说明书——热镦挤送料机械手B指导老师：设计者：学号：班级：目录XETOC第一章设计题目及要求 11.1设计题目简介 11.2设计数据及要求 11.3设计任务与提示 2第二章热镦挤送料机械手摆臂的设计 32.1机械手上下摆臂设计方案A 32.2机械手上下摆臂设计方案B 42.3机械手上下摆臂设计方案C 42.4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 63.1回转装置设计方案A 63.2回转装置设计方案B 63.3回转装置设计方案C 73.4驱动装置的选择 83.4.1常用电动机的结构特征 83.4.2选定电动机的容量 83.5回转装置方案的确定 93.6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 104.1拟订的方案 104.2最终方案的确定与说明 124.3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 18第一章设计题目及要求1.1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吨镦头机送料。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120º，手臂下摆15º，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。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。图1：机械手的外观图1.2设计数据及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（º）手臂回转半径mm手臂上下摆动角度（º）送料频率次/min电动机转速r/minB3301007002010960表11.3设计任务与提示设计任务1.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；2.设计传动系统并确定其传动比分配。3.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。4.对平面连杆机构进行尺度综合，并进行运动分析；验证输出构件的轨迹是否满足设计要求；求出机构中输出件的速度、加速度；画出机构运动线图。5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。6.编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。7.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动作。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。

第二章热镦挤送料机械手摆臂的设计运动方案确定：机械臂往返运动方案A：手指夹料，手臂上摆20°，手臂水平回转100°，手臂下摆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。机械臂往返运动方案B：手臂下摆20°手指夹料，后上摆20°与手臂水平回转100°同时进行，手臂下摆20°手指放开放料，其后手臂上摆20°，手臂水平反转转100°与手臂下摆20°同时进行，准备夹料。两种方案相比较，方案B效率更高，不用停止机械转动，可实现节能减排低碳的目的。所以选择方案B2.1机械手上下摆臂设计方案A采用凸轮带动摇杆的机构来实现机械手上下的摆动。其中要满足摆杆长为700MM，上下摆动的角度位20度。此种方式设计简单，能达到相应的设计强度要求。并且在运动过程中使用了弹性回程，相对减小了出现问题的可能性。方案A如图1所示：图1手臂上下摆动方案A图2.2机械手上下摆臂设计方案B采用凸轮带动连杆机构实现上下运动。通过凸轮带动杆2，且通过连杆之间的相互作用实现安放在C出的机械手达到预期的运动轨迹及线路。此方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。方案B如图2所示：.图21-凸轮2-滚子3-折杆45-连杆其中在C处安放机械抓手2.3机械手上下摆臂设计方案C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实现机械手臂的上下往复运动，此方案结构简单易于实现，由于是齿轮传动，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对振动，从而影响其准确性。方案C如图3所示：图32.4摆臂方案的确定根据给出的设计要求可以看出，机械手臂的抓举重量为两3KG，方案A设计简单，且能达到强度要求，并且其机构简单，易于实现，安装也较为容易。方案B机构相对较多，不利于安放，并且此套装置用于一般小型工厂，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3.1回转装置设计方案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，齿轮齿条传动缺点：传动噪音大，磨损大。设计的齿轮齿条传动如图4所示（模数m取值为1）图43.2回转装置设计方案B采用齿轮进行机械装置的回转.其优点为：可传递空间任意轴间的运动和动力，即轴可以平行，交叉或交错；转动平稳，其传动比恒定，大多数齿轮的传动比是常数；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，振动和噪音等。设计的齿轮传动如图5所示图5齿轮水平回转装置图3.3回转装置设计方案C图6曲柄摇杆机构进行回转3.4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。3.4.1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。3.4.2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。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。工作机所需工作功率，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：（T=3KG*10*700MM）(T=9550P/N)其中：T——工作机的阻力矩，；n——工作机的转速，；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，即其中：分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率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）3.5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。3.6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。.机械手下摆20°停止上摆20°停止上摆20°下摆20°转台停止水平回转100°停止停止水平反转100°停止图7运动路线图PAGEPAGE14第四章热镦挤送料机械手方案的确定与计算4.1拟订的方案方案a：由电动机提供动力源，通过皮带轮传动，并分两路。一路通过圆锥齿轮和蜗杆，使凸轮连杆运动，从而完成安装在连杆末端的抓手上下摆动，上下摆动的夹角为20°；另一路同样通过圆锥齿轮传动，再传动给两组不完全齿轮，通过连在转台上的轴，从而使转台完成水平100°的回转运动。如图8。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方案b:由电动机提供动力源，通过皮带轮传动，并分两路。一路通过皮带轮与凸轮的传动，从而完成机械手的上下摆动，上下摆动的夹角为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100°，而摇杆又通过支柱与转台相连，从而使整个转台一起水平回转。如图7。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方案c：分两部分完成。一部分由电动机提供动力源，带动凸轮转动，从而完成机械手的上下摆动，上下摆动的夹角为20°。且安装有弹性回程，使机构传动平稳，提升了机械整体以及所抓货物的稳定性。如图8所示：图8另一部分由曲柄的回转带动齿条做往复运动，从而驱动齿轮带动中转轴产生角度为100度的回转运动。而正是因为齿条的往复运动，齿轮从而实现了正反转。如图9所示：图94.2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C跟适合设计要求，在达到设计要求的同时，其加工难度，加工花费等性价比更高。因而选择C方案。如图10所示：上下摆：凸轮加摇杆的组合；水平摆：凸轮+齿条的组合。图104.3方案的计算参数：传动比分配齿轮的齿数为z=54，则其分度圆直径为d=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设曲柄AB的长为a，连杆AC的长为b，A在A’位置时齿条处于最高位置，A在A”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条不与曲柄相碰撞，必须使得齿条在最低位置时两铰链的距离大于a，即b-a＞a，由此可得b＞2a=47.12mm，可取b=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，凸轮和摆杆接触位置为摆杆的1/3，且上下摆角为20度。根据三角形勾股定理可得1/3L*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了我对课本知识掌握的薄弱，而且一遍又一遍的学习和复习了轮系设计和连杆机构的设计。在完成课程设计的同时，充分锻炼了我查阅资料和应用资料计算的能力。总体来说这次课程设计收获很大。要充分感谢我的指导老师温老师的悉心讲解，很多难懂晦涩的地方，在温老师的指导下，茅塞顿开。总的来说这次课程设计收获很大。第七章参考文献[1]牛鸣岐,王保民,王振甫.机械原理课程设计手册.重庆:重庆大学出版社,2001[2]机械工程手册电机工程手册编辑委员会编.机械工程手册第59篇、冲压机械化与自动化.北京：机械工业出版社，1982[3]王知行,刘延荣.机械原理.北京:高等教育出版社,2000家电下乡暑期实践调查报告实践目的通过对家电下乡的调查，使自己更了解社会、认识国情，加深对毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系基本原理的理解，深化对党的路线方针政策的认识，增强历史使命感和社会责任感。同时，还可以锻炼毅力、培养品格，增长才干、关注民情，提高认识问题、分析问题和解决问题的能力，培育创新精神，使自己真正成为中国特色社会主义伟大事业的合格建设者和可靠接班人。实践内容家电下乡的概念家电下乡政策是深入贯彻落实科学发展观、积极扩大内需的重要举措，是财政和贸易政策的创新突破。主要内容是，顺应农民消费升级的新趋势，运用财政、贸易政策，引导和组织工商联手，开发、生产适合农村消费特点、性能可靠、质量保证、物美价廉的家电产品，并提供满足农民需求的流通和售后服务；对农民购买纳入补贴范围的家电产品给予一定比例(13%)的财政补贴，以激活农民购买能力，扩大农村消费，促进内需和外需协调发展。家电下乡推广工作是促进社会主义新农村建设、提高农民生活质量、扩大农村消费、统筹国内外市场的一项重要举措。投标人应充分考虑农村消费环境差异和农民消费水平特点，研究开发物美价廉、性能可靠、质量保证、节能环保、操作简单的家电产品。同时，考虑到农民对于家电产品使用成熟度较低，应加强和完善售后、维修及培训服务，确保农民买得放心、用得满意。家电下乡与汽车下乡、摩托车下乡，都是国务院作出的重要决策，既是实现惠农强农目标的需要，也是拉动消费带动生产的一项重要措施。二、家电下乡补贴政策创新之处财政补贴家电下乡政策，是对农民购买家电下乡产品给予补贴。将补贴品种和型号、补贴的比例、补贴资金的负担等政策设计好，将补贴流程设计既科学合理，又简便易行，确保补贴资金及时拨付给农民是最关键的。但家电下乡政策与其他对农民补贴政策的不同之处：1、以往对农民的补贴主要侧重于生产，而家电下乡是对消费环节的补贴，只有农民购买了家电才给补，直接拉动消费。2、家电下乡利用财政政策杠杆，引导生产企业设计、开发、生产适合农村消费的产品，完善售后服务，同时引导经销商健全农村家电流通网络、改善农村消费环境，实现了财政政策与生产、贸易政策的结合，利民、利企、利国，农民得实惠、企业得市场、政府得民心。这是这项政策的创新所在。三、全国推广家电下乡产品是如何确定的前家电下乡的品种包括彩电、冰箱（含冰柜）、洗衣机、手机、电脑、热水器、摩托车、空调。这八类产品是在对农民消费需求调查的基础上，综合考虑以下方面因素确定的：1、大部分中低收入农民消费升级所需的大件消费品。2、产品单价较高，通过补贴能够有效调动中低收入农民购买积极性。3、产品的技术、性能比较成熟，生产厂家比较集中，售后服务体系比较完善，不会产生补贴产品购买后的质量、服务等纠纷。4、农民消费意愿较强，产品的销售增长潜力大。5、产品的生产能力大，对出口依存度高，外贸摩擦较多。四、怎样识别家电下乡产品为了便于农民识别，商务部、财政部特别制定了家电下乡产品标识。家电下乡产品外包装的正前面（手机的包装应为正上面即顶部）应印制家电下乡中标产品标识及“财政部商务部家电下乡中标产品”字样（图一）；洗衣机、彩电、冰箱（冰柜）外包装的左侧面右上角应印制家电下乡产品说明（图二）；手机的外包装应在正前面印制家电下乡产品说明（图三）；家电下乡产品使用说明书封面左上角应增加家电下乡专用标识及“财政部商务部家电下乡中标产品”字样，右下角粘贴有“家电下乡产品标识卡”（图四）。五、参加家电下乡的流通企业所必备的条件承担销售任务的企业应具有较强实力、信誉好、农村市场网络健全，既可以是家电零售企业，也可以是生产企业设立的经销公司或省级代理商。基本条件是：（1）企业年家电产品销售额在本省位居前列，一般应在5亿元以上；（2）资信状况良好；（3）配送能力覆盖本省所有县（市）；（4）销售服务网点原则上覆盖本省所有县（市），且网点规模、服务水平等处当地前列。六、购买家电下乡产品的相关问题1、家电下乡产品补贴数量限制与补贴标准每户每类家电下乡产品补贴数量不得超过2台（件）。按照产品最终销售价格的13%给予补贴。2、农民购买家电下乡产品时需携带的证件农民购买试点产品后，在规定时间内，持购买产品的发票原件及复印件、身份证明原件及复印件（包括居民身份证，户口簿或公安户籍管理部门出具的证明）、补贴类家电产品专用标识卡、购买人储蓄存折以及管理部门需要的其他材料，到户口所在地乡镇财政部门申报补贴。乡级财政部门初核后，报县财政部门，县财政部门审核确认后，将补贴资金通过银行发放到农民储蓄账户上。3、农民购买家电下乡产品后如何领取补贴销售网点应在农民购买下乡产品后三日内将销售信息录入家电下乡信息管理系统。在规定时间内，农民到户口所在地乡镇财政部门申报补贴。乡级财政部门初核后，报县财政部门，县财政部门审核确认后，将补贴资金通过银行直接拨付到农民储蓄账户上。农民申领家电下乡产品补贴时应带齐哪些证明材料持购买产品的发票原件及复印件、身份证明原件（包括居民身份证或公安户籍管理部门出具的证明）、户口簿原件、补贴类家电产品专用标识卡、购买人储蓄存折以及管理部门需要的其他材料。4、如何防止家电下乡骗补行为的发生一方面，为家电下乡产品设计了专门的产品标识卡（即产品身份证），作为农民领取补贴的依据。另一方面，通过家电下乡信息管理系统建立产品的可追溯体系，从生产到销售各环节全程动态跟踪，每台产品、每分钱的流向都有据可查，防止假冒伪劣产品及非家电下乡产品进入家电下乡流通体系，杜绝骗补行为的发生。目前，商务部、财政部已对试点使用的系统进行了调整，改进了功能，增加了客户端及密钥等安全保障，以提升系统的安全性、稳定性和可靠性。5、家电下乡产品的供应、销售及维修服务农民可在家电下乡指定的销售网点购买试点产品。要求生产企业和流通企业履行中标承诺，加强与县级主管部门和基层政府、组织的沟通、协作，共同做好试点产品生产前的调查研究，针对不同试点区位、不同农民收入水平确定不同型号产品的生产规模，采取有效措施保障供货时间和供货数量，确保试点产品不断档、不脱销，并采用多种销售方式，如大篷车流动售货等，方便农民就近购买。各生产企业和流通企业已做好相关的工作方案和应急预案，确保农民能及时购买到试点产品。为保证下乡产品的供应、销售及维修服务，对参加家电下乡工作的生产和流通企业在生产、配送、销售、维修等方面都提出了明确要求，如加强中标产品的生产；积极联系乡村基层组织开展农民购买意愿调查、组织好货源，确保不脱销、不断档；对偏远地区组织好团购，做到送货上门、搞好安装调试和使用辅导；严格执行国家三包规定，强化维修服务网点，开展巡回维修服务等。这些要求，已在企业中标协议中予以明确，中标企业必须履行。实施地区商务财政部门也根据自身实际情况制定了详细实施方案，确保农民买得放心、用得满意，享受到与城里人一样的服务。七、农民购买家电下乡产品需要特别注意的问题1、应事先了解家电下乡政策，确认家电下乡产品型号、最高限价和销售网点名单（可查询），或致电400-887-3200。2、索要正规税务发票。3、购买家电下乡产品开箱时，要注意验证及保存产品标识卡（粘贴在说明书封面上），确定标识卡正确完好后，方可从说明书上取下标识卡，并以此作为申领补贴的重要凭证。无标识卡的产品应拒绝接受。4、购买家电下乡产品后，需将标识卡上的卡号、产品编码的条形码和购买人的个人信息告知网点销售人员，进行销售登记以备补贴。实践总结一、全国推广家电下乡重大历史意义新形势下，全国范围内推广家电下乡对于扩大内需、保持经济平稳较快增长具有重要意义，这是贯彻落实党中央、国务院加强和改善宏观调控决策部署、实施积极财政政策的重要举措。1、有利于拉动农村消费。扩大农村需求是扩大国内需求的重点，把农村潜在的巨大消费需求转化为现实购买力，则能为我国日益形成的强大生产力提供有力支撑，为国民经济提供持久拉动力。抓住当前农村家电普及的有利时机，进一步推广家电下乡，能够直接提高农民消费能力，在更大范围内调动农民购买的积极性，真正把内需特别是农村消费启动起来。2、有利于促进行业发展。我国是世界最大的家电生产和出口国，彩电、冰箱、洗衣机、手机产量均居世界第一，出口依存度大。最近一段时间受国际市场影响，出口受阻，行业发展遇到较大困难。推广家电下乡，能够促进家电生产、流通和农民需求的有机对接，有利于消化家电产品过剩产能，为企业调整产品结构、促进行业健康发展拓展了空间。3、有利于改善民生。推广家电下乡，能够让更多的农民用上性价比高、服务有保障的名牌家电产品，尽早享受到经济社会发展成果。特别是在农村普及彩电和手机，可以丰富农民精神文化生活，帮助农民了解国家政策、获取更多市场信息、学习生产技术，促进农民增收。这是贯彻国家工业反哺农业、城市支持农村的方针，逐步缩小城乡发展差距，实现农村经济社会全面发展的具体体现。4、有利于落实节能减排。按照中央建设资源节约型、环境友好型社会，增强可持续发展能力的要求，家电下乡在产品标准中特别强调了节能，使家电下乡产品成为家电节能减排的先导和示范。其中，家电下乡冰箱、冷柜、彩电比市场同类产品节电20%以上，洗衣机能效等级比市场平均水平高2-3个等级。从消费者角度考虑，这也有利于减少农民家电使用成本、减轻农民经济负担。5、有利于完善农村生产和流通服务体系。推广家电下乡政策不仅仅是给一些财政支持，一“补”了之。而是通过发挥财政资金的杠杆作用，引导更多的企业关注农村市场，不断建立和完善面向农村的生产、流通和售后服务网络，改变长期形成的以单一供给结构面向差别很大的城乡二元结构的状况，实现协调可持续发展。二、“家电下乡”政策实行中存在的一些问题

首先是农民的收入低制约着家电产品的消费。我们的调查范围均在西部贫困农村，根据调查者反映，近几年农民收入虽然有所增长，但收入水平仍然较低。自然灾害的频繁发生更使农民对未来几年的收入增长难以确定，导致目前虽然手里有资金，但也不