机械原理课程设计热墩机械手.doc
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1、机械原理课程设计说明书热镦挤送料机械手B目录第一章 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A32.2 机械手上下摆臂设计方案B42.3 机械手上下摆臂设计方案C42.4 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A63.2 回转装置设计方案B63.3 回转装置设计方案C73.4 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
2、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15,手臂水平回转120,手臂下摆15,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m
3、m手臂回转角度()手臂回转半径mm手臂上下摆动角度()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、
4、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
5、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
6、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2 1-凸轮 2-滚子 3-折杆 4 5-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3 2.4 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
7、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2ms,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
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