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1、 熱鐓擠送料機械手設(shè)計書 設(shè)計題目： 熱鐓擠送料機械手 一、設(shè)計題目簡介 機械手機體 底座 圖  5  機械手的外觀圖 設(shè)計二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機械手，由電動機驅(qū)動，夾送圓柱形鐓料，往  40 噸鐓頭機 送料。以方案  A 為例，它的動作順序是： 手指夾料， 手臂上擺  15o  ，手臂

2、水平回轉(zhuǎn)  120 o ，手臂下擺 15o ，手指開放料。手臂再上擺，水平反轉(zhuǎn)，下擺，同時手指開，準備 夾料。主要要求完成手臂上下擺動以及水平回轉(zhuǎn)的機械運動設(shè)計。圖 5 為機械手的外 觀圖。 二、 設(shè)計數(shù)據(jù)與要求 最 電動機轉(zhuǎn) 手指夾持 手臂 送料 速 大 手臂回 方案 工件最大 回轉(zhuǎn) 手臂上下 r/min 抓 轉(zhuǎn)角度 頻率 號 直徑 半徑 擺動角度 重 （ o ） （ o 次 mm mm

3、 ） kg /min B 3 30 100 700 20 10 960 三、 設(shè)計任務 1. 至少提出可行的兩種運動方案，然后進行方案分析評比，選出一種運動方案進行設(shè)計； 2. 設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3. 圖紙上畫出步進送料機的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 4. 對平面連桿機構(gòu)進行尺度綜合，并進行運動分析；驗證輸出構(gòu)件的軌跡是否滿足設(shè)計要求；求出機構(gòu)中輸出件的速度、加速度；畫出機構(gòu)運動線圖。 5. 用軟件（ VB、 MATLAB、 ADA

4、MS或 SOLIDWORKS等均可）對執(zhí)行機構(gòu)進行運動仿真，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。 6. 編寫設(shè)計計算說明書， 其中應包括設(shè)計思路、 計算及運動模型建立過程以及效果分析等。 7. 在機械基礎(chǔ)實驗室應用機構(gòu)綜合實驗裝置驗證設(shè)計方案的可行性。 四、設(shè)計提示 1. 機械手主要由手臂上下擺動機構(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動作。 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。 完成日期 ：2011 年 12 月 1 日 指導教師 溫亞連

5、 第一部分 電機輸出部分 本部分， 我對電機的輸出進行了設(shè)置， 因為我的送料機器手要實現(xiàn)兩個方向的運動，以我要做的就是把點擊的輸出方向改成兩個方向傳導， 我應用了齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)其兩個方向速度的傳導。如下圖所示。  所 這個結(jié)構(gòu)中， 我用中間的較大的輪作為主動輪， 兩個較小的輪作為從動輪， 進行送料機器手的兩個運動。 齒輪間我們用花鍵連接，實現(xiàn)三個齒輪的運動。 第二部

6、分 機械送料手搖擺運動的設(shè)計 機械手實現(xiàn)左右擺動運動結(jié)果設(shè)計， 在我的題中可以看到， 我要實現(xiàn)左右 100 度的擺動，在實現(xiàn)其運動的情況，我進行了兩個方案的設(shè)計： 方案一 運用齒條齒輪機構(gòu)， 通過齒條的往復運動， 實現(xiàn)齒輪的 100 度的轉(zhuǎn)動， 在這個方案中，我得到的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示： 上圖可以看出， 我們通過主動輪的運動， 帶動齒條的往復運動， 齒條去帶動齒輪的回 轉(zhuǎn)運動， 這樣可以實現(xiàn)送料機器手的往復運動， 但是本結(jié)構(gòu)中有一個很大的缺陷， 就是齒輪的受力地方太少， 一直都是在 100 度轉(zhuǎn)動，這樣對齒輪的磨損很大， 所以本結(jié)構(gòu)我

7、沒有采用，我進行了我的第二個方案的設(shè)計。 方案二 在方案二的設(shè)計中，我參考了四連桿機構(gòu)中的曲柄搖桿機構(gòu)，但是曲柄搖桿機構(gòu)它有急回特性，我們這個結(jié)構(gòu)中，希望他實現(xiàn)往返運動，但是不希望他有急回特性，所以說，我 這個結(jié)構(gòu)是一個曲柄搖桿機構(gòu)的變形，我通過多加一個桿，開實現(xiàn) . 方案具體情況如下圖所示。 本結(jié)構(gòu)中， 我們通過圓盤為主動件， 圓盤上一個連桿，與搖桿的連桿鉸接在一起， 再鉸 接點的地方， 用滑塊固定， 這樣就可以實現(xiàn)我們要求的 100 度的轉(zhuǎn)動了，

8、 通過方案一和方案 二的比較，我覺得方案二根據(jù)有可行性，他對送料機器手的工藝要求更低，制造更加方便， 所以我選擇方案二作為我 100 度轉(zhuǎn)動的最終方案。 然后我對方案二進行了運動學分析。 我運 用的軟件是我們學期限選課所學習的 simpack 。 首先，我先對我所需要的結(jié)構(gòu)進行了簡單 建模，建模結(jié)果如圖所示 該圖中， 綠色的桿為我們的主動件， 紅色的桿是我們的機器手， 黃色的桿是我們的連桿 1，該連桿和藍色桿的鉸接點，是只能在 Y 軸上運動的，就形成了我們的滑塊，這個結(jié)構(gòu)可 以進行運動學分析： 它在 X 方向的速度線圖如下圖所示：

9、 在 Y 方向的速度線圖： 在 X 方向上的加速度線圖： 在 Y 方向的加速度線圖 X 方向的位移線圖： Y 方向的位移線圖： 我通過對上面曲線的分析， 發(fā)現(xiàn)該運動的速度曲線較為平滑， 加速度沒有突破的很厲害

10、的，位移曲線是平滑的， 說明我所設(shè)計的機構(gòu)能夠正常的運轉(zhuǎn)，不會發(fā)生較大的沖級， 不會 發(fā)生很大的負載，能正常的使用。證明我所設(shè)計的機構(gòu)符合要求。 對本機械手機構(gòu)的自由度的計算：F = 3 ×N- 2 ×pl - ph = 3 ×5 - 2 ×7 - 0 = 1 第三部分 機械手的點頭運動 機械手的第二個運動，上下點頭 20 度。在這個運動中，我經(jīng)過多方面的考慮，發(fā)現(xiàn)凸輪機構(gòu)能夠更好的實現(xiàn)該運動，我設(shè)計的簡圖如下所示：

11、 該機構(gòu)中， 通過偏心輪的轉(zhuǎn)動， 帶動桿的上線運動，實現(xiàn)我們的點頭運動， 但是因為這個為凸輪擺桿機構(gòu)， 其運動情況不好分析， 數(shù)據(jù)不好采集， 所以我對該結(jié)構(gòu)進行了少些的改動，讓其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，如下圖所示： 通過對下輪的轉(zhuǎn)動，帶動滑塊的上下移動，而讓桿進行上下的擺動，該結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)我們的 20 度的轉(zhuǎn)動，其自由度的計算：F = 3 ×5 - 2 ×6 - 1 = 2 第四部分 心得體會 這是我們步入大學之后的第一次做課程設(shè)計， 在這次課程

12、設(shè)計中，我們充分利用了所學的 機械原理知識，根據(jù)設(shè)計要求和設(shè)計分析，選用 ` 組合成機械系統(tǒng)運動方案，從而設(shè)計出結(jié) 構(gòu)簡單，制造方便，性能優(yōu)良，工作可靠的機械系統(tǒng)。這次課程設(shè)計，不僅讓我們把自己所 學的知識運用到實際生活中去， 設(shè)計一些對社會有用的機構(gòu)，也讓我們深刻體會到團體合 作的重要性， 因為在以后的學習和工作中， 但靠我們自己個人的力量是遠遠不夠的， 積聚大 家的智慧，才能創(chuàng)造出令人滿意的產(chǎn)品來。 在的實習設(shè)計過程中， 我們發(fā)現(xiàn)了許多的問題， 在設(shè)計的過程中有許多我們平時都不太 重視的東西， 也有很多的難題， 再這一周多里我們每個人都是互相詢問和幫助， 有的不懂我 們就會再一起討論問題。 設(shè)計的過程中， 我們感觸最深的當屬查閱了很多次設(shè)計書和指導書。 為了讓自己的設(shè)計更加完善， 更加符合工程標準， 一次次翻閱機械設(shè)計書是十分必要的。 這 次的機械設(shè)計我們學到了很多以前在書本沒有學到的東西， 知識有了較大的提升， 特別是對 干粉壓片機的結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計分析更加清楚深刻。 第五部分 參考資料 《 機械原理》鑒 何俊 雷智翔主編 西南交通大學 2008 版