機(jī)械原理機(jī)械手課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、機(jī)械手設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.1、設(shè)計(jì)題目1</p><p>　　1.2、設(shè)計(jì)任務(wù)2</p><p>　　二、機(jī)械手工作原理及工藝動(dòng)作流程圖3</p><p>　　2.1、機(jī)械手水平回轉(zhuǎn)動(dòng)作 3</p

2、><p>　　2.2、機(jī)械手上下擺動(dòng)動(dòng)作 4</p><p>　　2.3、機(jī)械手工藝動(dòng)作流程圖 4</p><p>　　三、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)循環(huán)總圖及動(dòng)作時(shí)間分配5</p><p>　　四、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)裝置及傳動(dòng)類型選擇6</p><p>　　4.1.1、驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 6</p><p>　　4

3、.1.2、選定電動(dòng)機(jī)的容量 6</p><p>　　4.2.1、傳動(dòng)類型的選擇 7</p><p>　　五、機(jī)械手傳動(dòng)比分配及主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)8</p><p>　　5.1.1、傳動(dòng)比分配8</p><p>　　5.2.1、齒輪齒條機(jī)構(gòu)8</p><p>　　5.2.2、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)9</p>&

4、lt;p>　　5.2.3、不完全齒輪機(jī)構(gòu)10</p><p>　　5.2.4、圓柱凸輪連桿機(jī)構(gòu)10</p><p>　　六、機(jī)械手主要零件及主要參數(shù)12</p><p>　　七、機(jī)械手簡易外觀3D圖及其他參考方案13</p><p>　　7.1、簡易外觀3D圖13</p><p>　　7.2、其他參考方

5、案14</p><p><b>　　八、總體評價(jià)15</b></p><p><b>　　九、結(jié)束語15</b></p><p><b>　　十、參考文件15</b></p><p><b>　　一、機(jī)械手設(shè)計(jì)要求</b></p>&

6、lt;p><b>　　1.1設(shè)計(jì)題目</b></p><p><b>　　機(jī)械手的外觀圖</b></p><p>　　設(shè)計(jì)二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機(jī)械手，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，夾送圓柱形鐓料，往40噸鐓頭機(jī)送料。它的動(dòng)作順序是：手指夾料，手臂上擺15º，手臂水平回轉(zhuǎn)120º，手臂下擺15º，手指張開放料。手臂再上擺，水

7、平反轉(zhuǎn)，下擺，同時(shí)手指張開，準(zhǔn)備夾料。</p><p>　　主要要求：完成手臂上下擺動(dòng)以及水平回轉(zhuǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。圖為機(jī)械手的外觀圖。熱鐓擠送料機(jī)械手技術(shù)參數(shù)見表。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1.機(jī)械手一般包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)

8、系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。對所設(shè)計(jì)的平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度、加速度分析，繪制運(yùn)動(dòng)線圖。</p><p>　　4.設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。按各凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。</p><p>　　5.設(shè)計(jì)

9、計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算證明書。</p><p>　　7.機(jī)械手的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示驗(yàn)證。</p><p>　　二、機(jī)械手工作原理以及工藝動(dòng)作流程圖</p><p>　　2.1機(jī)械手水平回轉(zhuǎn)動(dòng)作：</p><p>　　不完全齒輪 + 曲柄滑塊 + 齒輪齒條機(jī)構(gòu)</p><p&

10、gt;<b>　　曲柄滑塊</b></p><p>　　2.2機(jī)械手上下擺動(dòng)動(dòng)作</p><p><b>　　圓柱凸輪+連桿機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　2.3機(jī)械手工藝動(dòng)作流程</p><p>　　三、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)循環(huán)總圖及動(dòng)作時(shí)間分配</p><p><b>

11、　　圖3</b></p><p><b>　　時(shí)間分配</b></p><p>　　送料頻率為10次／min,即每次／6s;這6s可進(jìn)行如下分配：</p><p>　　手臂下擺15°(0.4s)——手指夾料(0.2s)——手臂上擺15°(0.4s)——手臂回轉(zhuǎn)120°(2.0s)——手臂下擺15

12、6;(0.4s)——手指松開(0.2s) ——手臂上擺15°(0.4s)——手臂反轉(zhuǎn)120°(2.0s)</p><p>　　四、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)裝置及傳動(dòng)類型選擇</p><p>　　4.1.1 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇</p><p>　　電動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來源，其種類很多，有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、氣輪機(jī)、液動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠

13、、控制方便、維護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)是均采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　4.1.2 選定電動(dòng)機(jī)的容量</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的容量選得合適與否，對電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動(dòng)機(jī)因長期的過載而過早損壞；容量過大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運(yùn)行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。<

14、;/p><p>　　電機(jī)的容量的主要由電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱情況決定，而發(fā)熱又與其工作情況決定。</p><p>　　工作機(jī)所需工作功率，應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算得來的，可按下式計(jì)算：</p><p>　　其中：T——工作機(jī)的阻力矩，；</p><p>　　n——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，；</p><p>　　經(jīng)過上網(wǎng)查找資料，

15、類比綜合考慮決定選用Y132S—4型號電動(dòng)機(jī)</p><p>　　4.2.1 傳動(dòng)類型的選擇</p><p>　　傳動(dòng)類型一般為齒輪傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)。</p><p>　　齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過大的場合。鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；但是僅能用于兩平行軸間的傳動(dòng)；成本高，易磨損

16、，易伸長，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動(dòng)中。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。</p><p>　　綜合上述特點(diǎn)，考慮減小噪聲、振動(dòng)，工作條件等方面的要求，選用帶傳動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)。</p><p>　　圖4.2（a） 鏈傳動(dòng)

17、 圖4.2（b） 帶傳動(dòng)</p><p>　　圖4.2（c） 齒輪傳動(dòng)</p><p>　　五、傳動(dòng)比分配及主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　5.1.1 傳動(dòng)比分配</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,壓力角取ɑ=20°,模數(shù)m=1,齒頂高系數(shù)hɑ*=1,頂隙系數(shù)c*= 0.25</p><

18、;p>　　齒輪7為不完全齒輪，齒數(shù)z=18，齒輪7每轉(zhuǎn)兩周，機(jī)械手完成一次工作，則總的傳動(dòng)比為i總=960(r/min)/20(r/min)=48</p><p>　　水平轉(zhuǎn)動(dòng)：i總=4*4*3*1=（Z8/Z4）*（Z7’/Z9’）*（Z9/Z8’）*（Z6/Z7）</p><p>　　圓柱凸輪每轉(zhuǎn)兩圈，機(jī)械手完成一次工作。</p><p>　　上下擺動(dòng)：i

19、總=4*4*3=（Z3/Z4）*（Z1/Z2’）*（Z2/Z3’）</p><p>　　帶傳動(dòng)使用傳動(dòng)比 i帶=1</p><p>　　5.2.1齒輪齒條機(jī)構(gòu)（模數(shù)m取值為1）</p><p><b>　　圖5.2.1</b></p><p>　　齒輪的齒數(shù)為z=54，則其分度圓直徑為d=m z =54mm,則齒條移動(dòng)的

20、距離L=（120°／360°）x2 π x(54／2)=18π =56.55mm</p><p>　　齒條長度應(yīng)大于56.55mm,所以齒條長可取75mm</p><p>　　5.2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　圖5.2.2</b></p><p>　　設(shè)曲柄AB的長為a，連桿AC

21、的長為b，A在A’位置時(shí)齒條處于最高位置，A在A”位置時(shí)齒條處于最低位置；因?yàn)樗且粋€(gè)對心曲柄機(jī)構(gòu)，則齒條移動(dòng)的距離L=2a，而前面已求得L=56.55mm,所以a=28.275mm；要保證在運(yùn)動(dòng)過程中齒條不與曲柄相碰撞，必須使得齒條在最低位置時(shí)兩鉸鏈的距離大于a，即b-a＞a，由此可得b＞2a=56.55mm，可取b=65mm.</p><p>　　5.2.3 不完全齒輪機(jī)構(gòu)</p><p&

22、gt;<b>　　圖5.2.3</b></p><p>　　圖5.3分別為齒輪6（左齒輪）與齒輪7（右齒輪），其中齒輪7為不完全齒輪，即一個(gè)半齒齒輪，Z6=36，所以D6=m *Z6=36mm, D7=36mm,</p><p>　　5.2.4 圓柱凸輪連桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　由于圓柱凸輪位置不變，所以Lmn的長度可近似等于用于凸輪減速齒

23、輪齒數(shù)和的一半，即Lmn=（1/2）(Z1+Z2’+Z2+Z3’+Z3+Z4)=135mm,所以上升或者下降的距離h=2*Lmn*sin（15°/2）=35.24mm</p><p>　　根據(jù)凸輪的行程和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)周期，繪制運(yùn)動(dòng)位移圖如下：</p><p>　　六、機(jī)械手主要零件及其主要參數(shù)</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)壓力角ɑ=20°,取模數(shù)m=1

24、,齒頂高系數(shù)hɑ﹡=1,頂隙系數(shù)c﹡= 0.25</p><p>　　七、機(jī)械手簡易外觀3D圖及其他參考方案</p><p>　　7.1簡易外觀3D圖</p><p><b>　　圖7.1</b></p><p><b>　　圖7.2</b></p><p><b>

25、;　　圖7.3</b></p><p>　　7.2 其他參考方案</p><p><b>　　圖7.2.1</b></p><p>　　1、13——齒輪 2、4、11——軸 3、9——圓錐齒輪 5——盤行凸輪 6——滾子推桿 7——U型塊 8——機(jī)械手手臂 10——圓柱凸輪 12——齒條 14——鉸鏈</p&

26、gt;<p><b>　　八、總體評價(jià)</b></p><p>　　該機(jī)器依靠凸輪和連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的間隙上下擺動(dòng)。而在實(shí)現(xiàn)手臂的間隙回轉(zhuǎn)的動(dòng)作上，運(yùn)用了不完全齒輪和齒輪齒條以及連桿的配合來完成。并且通過增加傳動(dòng)齒輪的數(shù)量和改變傳動(dòng)比的方式來使最后運(yùn)動(dòng)到達(dá)指定要求。此方案結(jié)構(gòu)簡單，各運(yùn)動(dòng)部件之間的運(yùn)動(dòng)都易于實(shí)現(xiàn)，不會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。由于傳動(dòng)鏈較短，累積誤差也不會(huì)太大，從而可

27、以滿足。</p><p><b>　　九、結(jié)束語</b></p><p>　　緊張的課程設(shè)計(jì)順利結(jié)束了。在這次設(shè)計(jì)過程中，我掌握了很多設(shè)計(jì)知識，學(xué)會(huì)了幾個(gè)軟件的使用并有所提高。發(fā)現(xiàn)有些東西非常有用，比如AutoCAD、畫板的使用。但是也碰到了很多問題，機(jī)構(gòu)的功能不能完全掌握、傳動(dòng)性不明確、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖不清晰以及機(jī)構(gòu)不能完美的連貫起來。這些都是最重要也是最難的。經(jīng)過老師的

28、指導(dǎo)和與同學(xué)進(jìn)行交流、討論，終于有所收獲，明白了很多。機(jī)械學(xué)作為一門傳統(tǒng)的基礎(chǔ)學(xué)科，內(nèi)容豐富，涉及面廣。目前，機(jī)械學(xué)正與電子電氣、液壓等多種學(xué)科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強(qiáng)。機(jī)械學(xué)的學(xué)習(xí)將是一個(gè)艱苦但卻值得努力的過程。</p><p><b>　　十、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]鄭文緯,吳克堅(jiān)主編. 機(jī)械原理. 北京:高等教育出版社, 1997<