机械原理课程设计——热镦挤送料机械手.doc

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 第一章 设计题目及要求 1 1.1 设计题目简介 1 1.2 设计数据及要求 1 1.3 设计任务与提示 2 第二章 热镦挤送料机械手摆臂的设计 3 2.1 机械手上下摆臂设计方案A 3 2.2 机械手上下摆臂设计方案B 4 2.3 机械手上下摆臂设计方案C 4 2.4 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 6 3.1 回转装置设计方案A 6 3.2 回转装置设计方案B 6 3.3 回转装置设计方案C 7 3.4 驱动装置的选择 8 3.4.1 常用电动机的结构特征 8 3.4.2 选定电动机的容量 8 3.5 回转装置方案的确定 9 3.6 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 10 4.1 拟订的方案 10 4.2 最终方案的确定与说明 12 4.3 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/min B 3 30 100 700 20 10 960 表 1 1.3 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B 2.1 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