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1、機械原理課程設(shè)計 說明書 設(shè)計題目：熱鐓擠料機機械手A 基本參數(shù)：最大抓重1kg，手指夾持工件最大直徑25mm， 手臂回轉(zhuǎn)角度120°，手臂回轉(zhuǎn)半徑685mm，手臂上下擺動角度15°，送料頻率15次/min，電動機轉(zhuǎn)速1450r/min 設(shè)計人：崔志龍 學院：機械電氣化工程學院 班級：機械14-1 學號：8011210128 指導老師：蘭海鵬 時間：2012-5-31 目錄.1 前言………………………………………………………………………2 第1章總體設(shè)計要求3 1.1設(shè)計題目1.2.工作原理及其工藝動作過程3 1.2工作原理及其工藝動作過程.........

2、..................3 1.3原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計要求...............................4 1.4設(shè)計方案提示.......................................4 1.5設(shè)計任務...........................................5 第2章機械手執(zhí)行機構(gòu)和傳動機構(gòu)的方案設(shè)計5 2.1手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計5 2.2機械手上下擺動動作的設(shè)計...........................6 2.3機械手的工藝動作流程及時間分配.....................7 第3章

3、機械驅(qū)動裝置選擇與設(shè)計7 3.1 驅(qū)動裝置的選擇7 3.1.1 常用電動機的結(jié)構(gòu)特征7 3.1.2 選定電動機的容量7 3.2傳動類型選擇…………………………………………………….8 第4章機構(gòu)總體設(shè)計簡圖及其數(shù)據(jù)的計算.....................8 4.1 機構(gòu)總體設(shè)計簡圖..................................8 4.2 機構(gòu)設(shè)計簡圖數(shù)據(jù)的計算............................9 第5章 主要執(zhí)行機構(gòu)的計算9 5.1回轉(zhuǎn)機構(gòu)的計算...................................

4、9 5.2手臂上下擺動機構(gòu)的計算............................10 5.3不完全齒輪的設(shè)計實現(xiàn)間歇運動......................10 第六章 設(shè)計總結(jié)……………………………………………………11 第七章 參考文獻………………………………………………………11 前言 “機械原理”課程的核心內(nèi)容是研究機械產(chǎn)品概念相關(guān)的機構(gòu)設(shè)計和機構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)理論和基本方法。機械產(chǎn)品概念設(shè)計的最終結(jié)果主要是得到機械運動方案（亦可稱之為機構(gòu)系統(tǒng)方案），它體現(xiàn)了機械產(chǎn)品的功能和工作原理。方案設(shè)計階段是機械產(chǎn)品設(shè)計最富創(chuàng)造性的階段，因此機械原理課程對于培養(yǎng)我們學

5、生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力至關(guān)重要。作為機械原理課程的最要一部分，機械原理設(shè)計對于提高機械原理課程學習起到十分重要的作用，使得我們初步掌握如何去創(chuàng)新設(shè)計機械產(chǎn)品的手段和能力。 進入21世紀以來，市場愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價格低廉、效率高、能耗低的機械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計。機械產(chǎn)品設(shè)計中，首要任務是進行機械運動方案的設(shè)計和構(gòu)思、各種傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計。這要求設(shè)計者綜合應用各類典型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運動原理、工作特點、設(shè)計方法及其在系統(tǒng)中的作用等知識，根據(jù)使用要求和功能分析，選擇合理的工藝動作過程，選用或創(chuàng)新機構(gòu)型式并巧妙

6、地組合新的機械運動方案，從而設(shè)計出機構(gòu)簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、實用性強的機械產(chǎn)品。 在全球化的知識經(jīng)濟時代，人類將更多地依靠知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新及知識和技術(shù)的創(chuàng)新應用，來贏得市場競爭力和產(chǎn)品生命力。設(shè)計中的創(chuàng)新需要豐富的創(chuàng)新性思維，沒有創(chuàng)新性的構(gòu)思，就沒有產(chǎn)品的創(chuàng)新，而機械產(chǎn)品的創(chuàng)新是機械系統(tǒng)的運動方案設(shè)計。 機械原理課程設(shè)計結(jié)合一種簡單機器進行機器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定、機構(gòu)尺度綜合、機械運動方案設(shè)計等，使學生通過一臺機器的完整的運動方案設(shè)計過程，進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和理論，對分析、運算、繪圖、文字表達及設(shè)計資料查詢等諸多

7、方面的獨立工作能力進行的訓練，培養(yǎng)理論與實際相結(jié)合、應用計算機完成機構(gòu)分析和設(shè)計的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)的創(chuàng)新能力。因此，機械原理課程設(shè)計在機械學生的知識體系訓練中，具有不可替代的重要作用。 培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新思維能力是高等教育改革的一項重要任務。機械原理是機械類專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是研究機械的工作原理、構(gòu)成原理、設(shè)計原理與方法的一門學科，特別是機械原理課程中關(guān)于機械運動方案的設(shè)計是機械工程設(shè)計中最具有創(chuàng)造性的內(nèi)容，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設(shè)計能力起著十分重要的作用。機械原理課程設(shè)計是機械原理教學的一個重要環(huán)節(jié)。 第1章總體設(shè)計要求 1.1.設(shè)計題目：熱鐓擠送料機械手A 1

8、.2.工作原理及其工藝動作過程：機械手夾送圓柱形鐓料，手指夾料，再通過凸輪或連桿機構(gòu)使手臂上擺15°，然后手臂水平回轉(zhuǎn)120°，到達指定點手臂下擺15°，手指張開放料；手臂再上擺，水平反轉(zhuǎn)，下擺，同時手指張開，準備夾料，往復這些運動。 圖1.1機械手的外觀圖 1.3.原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計要求 （1）最大抓重 1㎏ （2）手指夾持工件最大直徑 25㎜ （3）手臂回轉(zhuǎn)角度 120° （4）手臂回轉(zhuǎn)半徑685㎜ （5）手臂上下擺動角度 15° （6）送料頻率 15次/分 （7）電動機轉(zhuǎn)速 1450轉(zhuǎn)/分 圖1.2原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計要求 1.4.設(shè)計方案提示 （1）機械手主要由

9、手臂上下擺動機構(gòu)、手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)組成。工件水平或垂直放置，設(shè)計時可以不考慮手指夾料的工藝過程。 （2）此機械手為空間機構(gòu)，確定設(shè)計方案后應計算空間自由度。 (3) 此機械手可按閉環(huán)傳動鏈設(shè)計。 1.5.設(shè)計任務 （1） 機械手一般包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)。 （2） 設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 （3） 設(shè)計平面連桿機構(gòu)。對設(shè)計的平面連桿機構(gòu)進行速度、加速度分析，繪制運動線圖。 （4） 設(shè)計凸輪機構(gòu)。按各凸輪機構(gòu)的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用解析法計算理論輪廓線、實際輪廓線值。繪制從動件運動規(guī)律線圖及凸輪輪廓線圖

10、。 （5） 設(shè)計計算齒輪機構(gòu)。 （6） 編寫設(shè)計計算證明書。 （7） 學生可進一步完成凸輪的數(shù)控加工、機械手的計算機動態(tài)演示驗證等。 第2章 機械手執(zhí)行機構(gòu)和傳動機構(gòu)的方案設(shè)計 2.1．手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計 方案一：不完全齒輪+曲柄搖桿機構(gòu) 方案二：盤形凸輪+曲柄搖桿機構(gòu) 2.2．機械手上下擺動動作的設(shè)計 方案一：利用空間凹槽+推桿 方案二：盤形凸輪+曲柄搖桿機構(gòu) 2.3．機械手的工藝動作流程及時間分配 送料頻率為15次/min,即每次/4s，這四秒可進行如下分配： 手指夾料0.2s 手臂上擺15度 0.4s 手臂回轉(zhuǎn)120度1s 手臂下

11、擺15度0.4s 手指松開0.2s 手臂上擺15度 0.4s 手臂反轉(zhuǎn)120度 1s 手臂下擺15度0.4s 第3章 機械驅(qū)動裝置選擇與設(shè)計 3.1. 驅(qū)動裝置的選擇 選擇電機類型： 電動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機、內(nèi)機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等。電動機結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制方便、維護容易，一般機械上大多數(shù)是均采用電動機驅(qū)動。 常用電動機的結(jié)構(gòu)特征 （1）Y系列三相異步電動機 該系列電機能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機內(nèi)部，它是我國近年來研制成功的型電動機。 (2) 電磁條速三相異步電動機 名

12、稱：YCD電磁調(diào)速三相異步電動機。有組合式和整體式兩種機構(gòu)，這兩種調(diào)速電動機為防護式，空氣自冷，臥式安裝，且無碳刷，集電環(huán)等滑動接觸部件。 選定電動機的容量 電動機的容量選得合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動機因長期的過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費。 傳動裝置的總效率組成傳動裝置的各部分運動副效率之積 按推薦的傳動比合理范圍，取一級傳動i1=20-50，二級圓柱直齒輪的傳動比i2=4-6, 三級圓柱直齒輪的傳動比i3=2-4,

13、總的傳動范圍為40-200. 經(jīng)過上網(wǎng)查閱資料綜合考慮決定選用Y132S—4型號電動機 3.2 . 傳動類型的選擇 齒輪機構(gòu)是各種機構(gòu)應用最為廣泛的一種傳動機構(gòu)。它具有傳動功率大、傳動比準確、使用壽命長、工作可靠等優(yōu)點，所以適宜在此機構(gòu)之中選擇齒輪傳動作為主傳動系統(tǒng)。 第四章機構(gòu)總體設(shè)計簡圖及其數(shù)據(jù)的計算 4.1.機構(gòu)總體設(shè)計簡圖 4.2.機構(gòu)設(shè)計簡圖數(shù)據(jù)的計算 已知電動機的轉(zhuǎn)速為1450r/min，送料頻率為15次/min，即i總=1450/15=96.67 i帶=1.5。 i總=i帶*（z2/z1）*（z4/z3）*（z6/z5）*（z8/z7）*（z10/z9）*（z1

14、2/z11）=1.5*2*2*2*2*2*2=96 齒輪1和齒輪2為直齒錐齒輪，其當量齒數(shù)分別為z1=18,z2=36；齒輪1和齒輪2的分度圓錐角分別為63度和27度，模數(shù)取1mm， 壓力角=20°，ha*=1.0,c*=0.25,hf=1.25。 齒輪11為不完全齒輪，其當量齒數(shù)為z11=20，其12個齒均勻在0度到216度之間，齒輪12的齒數(shù)z12=24，模數(shù)均取10，壓力角20°，ha*=1,c*=0.25。其余均為標準直齒圓柱齒輪，壓力角=20°，取模數(shù)m=1，齒頂高系數(shù)h0*=1，頂隙系數(shù)C*=0.25；z3=z5=z7=z9=18；z4=z6=z8=z10=z12=36；

15、第5章 主要執(zhí)行機構(gòu)的計算 5.1.回轉(zhuǎn)機構(gòu)的計算 通過機械原理課程設(shè)計的仿真軟件 輸入曲柄長為220mm,搖桿擺角為120度，行程速比系數(shù)=1.5，極位夾角=36度，搖桿長為500mm；得出機架長為916mm，連桿長為1226mm。 5.2.手臂上下擺動機構(gòu)的計算 導軌設(shè)計的深度 5.3.不完全齒輪的設(shè)計實現(xiàn)間歇運動 1處和2處分別為曲柄和連桿共線的地方，在1處和2處搖桿從最近出運動到最遠處，在其他地方則實現(xiàn)間歇運動。并且在不完全齒輪機構(gòu)上分別裝設(shè)了凸形和凹形圓弧板，以起鎖止弧的作用 第六章 設(shè)計總結(jié) 熱鐓機送料機械手的設(shè)計不僅能減輕工人們的作業(yè)強度，而且大大提高了工

16、作效率。在如今強調(diào)效率和質(zhì)量的時代，機械手等產(chǎn)品也廣泛運用在個行各業(yè)之中，為人們的生活水平的提高做出了很大的貢獻。 在設(shè)計過程中。在這次的設(shè)計過程中，我掌握了很多設(shè)計知識，學會了幾個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，ADAMS的使用。但是也碰到了很多問題，機構(gòu)的功能不能完全掌握，傳動性不明確，運動循環(huán)不清晰以及機構(gòu)不能完美的連貫起來。這些都是最重要也是最難的。經(jīng)過老師的指導和同學間討論，終于有所收獲，明白了很多。 機械學作為一門傳統(tǒng)的基礎(chǔ)學科，內(nèi)容豐富，涉及面廣。目前，機械學正與電子電氣，液壓等多種學科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合型更強。機械學的學習將是一個艱苦但卻值得努力的過程。 第七章 參考文獻 【1】裘建新，機械原理課程設(shè)計手冊，北京：高等教育出版社，2010.7 【2】孫恒，陳作模，葛文杰，機械原理，西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編，北京：高等教育出版社，2006.5 【3】機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會，機械工程手冊第59篇，北京：機械工業(yè)出版社，1982 熱鐓擠送料機械手結(jié)構(gòu)圖 機械原理課程設(shè)計 設(shè)計 崔志龍 2012/6/5 方案號 機械設(shè)計14-1班 審核 崔志龍 2012/6/5 圖號 成績 總圖書