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1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 說明書 設(shè)計(jì)題目：熱鐓擠料機(jī)機(jī)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(dòng)角度15°，送料頻率15次/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450r/min 設(shè)計(jì)人：崔志龍 學(xué)院：機(jī)械電氣化工程學(xué)院 班級(jí)：機(jī)械14-1 學(xué)號(hào)：8011210128 指導(dǎo)老師：蘭海鵬 時(shí)間：2012-5-31 目錄.1 前言………………………………………………………………………2 第1章總體設(shè)計(jì)要求3 1.1設(shè)計(jì)題目1.2.工作原理及其工藝動(dòng)作過程3 1.2工作原理及其工藝動(dòng)作過程.........

2、..................3 1.3原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計(jì)要求...............................4 1.4設(shè)計(jì)方案提示.......................................4 1.5設(shè)計(jì)任務(wù)...........................................5 第2章機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)5 2.1手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5 2.2機(jī)械手上下擺動(dòng)動(dòng)作的設(shè)計(jì)...........................6 2.3機(jī)械手的工藝動(dòng)作流程及時(shí)間分配.....................7 第3章

3、機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置選擇與設(shè)計(jì)7 3.1 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇7 3.1.1 常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征7 3.1.2 選定電動(dòng)機(jī)的容量7 3.2傳動(dòng)類型選擇…………………………………………………….8 第4章機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖及其數(shù)據(jù)的計(jì)算.....................8 4.1 機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖..................................8 4.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖數(shù)據(jù)的計(jì)算............................9 第5章 主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算9 5.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的計(jì)算...................................

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

5、生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力至關(guān)重要。作為機(jī)械原理課程的最要一部分，機(jī)械原理設(shè)計(jì)對(duì)于提高機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)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(jì)機(jī)械產(chǎn)品的手段和能力。 進(jìn)入21世紀(jì)以來，市場(chǎng)愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價(jià)格低廉、效率高、能耗低的機(jī)械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，首要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和構(gòu)思、各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這要求設(shè)計(jì)者綜合應(yīng)用各類典型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)動(dòng)原理、工作特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法及其在系統(tǒng)中的作用等知識(shí)，根據(jù)使用要求和功能分析，選擇合理的工藝動(dòng)作過程，選用或創(chuàng)新機(jī)構(gòu)型式并巧妙

6、地組合新的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案，從而設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、實(shí)用性強(qiáng)的機(jī)械產(chǎn)品。 在全球化的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人類將更多地依靠知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新及知識(shí)和技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，來贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和產(chǎn)品生命力。設(shè)計(jì)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(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新是機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)合一種簡(jiǎn)單機(jī)器進(jìn)行機(jī)器功能分析、工藝動(dòng)作過程確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)定、機(jī)構(gòu)尺度綜合、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)等，使學(xué)生通過一臺(tái)機(jī)器的完整的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)過程，進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識(shí)和理論，對(duì)分析、運(yùn)算、繪圖、文字表達(dá)及設(shè)計(jì)資料查詢等諸多

7、方面的獨(dú)立工作能力進(jìn)行的訓(xùn)練，培養(yǎng)理論與實(shí)際相結(jié)合、應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)的創(chuàng)新能力。因此，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)在機(jī)械學(xué)生的知識(shí)體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用。 培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是高等教育改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。機(jī)械原理是機(jī)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(jī)械的工作原理、構(gòu)成原理、設(shè)計(jì)原理與方法的一門學(xué)科，特別是機(jī)械原理課程中關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是機(jī)械工程設(shè)計(jì)中最具有創(chuàng)造性的內(nèi)容，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力起著十分重要的作用。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原理教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 第1章總體設(shè)計(jì)要求 1.1.設(shè)計(jì)題目：熱鐓擠送料機(jī)械手A 1

8、.2.工作原理及其工藝動(dòng)作過程：機(jī)械手夾送圓柱形鐓料，手指夾料，再通過凸輪或連桿機(jī)構(gòu)使手臂上擺15°，然后手臂水平回轉(zhuǎn)120°，到達(dá)指定點(diǎn)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(shí)手指張開，準(zhǔn)備夾料，往復(fù)這些運(yùn)動(dòng)。 圖1.1機(jī)械手的外觀圖 1.3.原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計(jì)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(dòng)角度 15° （6）送料頻率 15次/分 （7）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1450轉(zhuǎn)/分 圖1.2原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計(jì)要求 1.4.設(shè)計(jì)方案提示 （1）機(jī)械手主要由

9、手臂上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。工件水平或垂直放置，設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮手指夾料的工藝過程。 （2）此機(jī)械手為空間機(jī)構(gòu)，確定設(shè)計(jì)方案后應(yīng)計(jì)算空間自由度。 (3) 此機(jī)械手可按閉環(huán)傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)。 1.5.設(shè)計(jì)任務(wù) （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)。 （2） 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。 （3） 設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。對(duì)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。 （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(duì)盤狀凸輪要用解析法計(jì)算理論輪廓線、實(shí)際輪廓線值。繪制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪輪廓線圖

10、。 （5） 設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。 （6） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算證明書。 （7） 學(xué)生可進(jìn)一步完成凸輪的數(shù)控加工、機(jī)械手的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示驗(yàn)證等。 第2章 機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 2.1．手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 方案一：不完全齒輪+曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 方案二：盤形凸輪+曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 2.2．機(jī)械手上下擺動(dòng)動(dòng)作的設(shè)計(jì) 方案一：利用空間凹槽+推桿 方案二：盤形凸輪+曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 2.3．機(jī)械手的工藝動(dòng)作流程及時(shí)間分配 送料頻率為15次/min,即每次/4s，這四秒可進(jìn)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(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置選擇與設(shè)計(jì) 3.1. 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 選擇電機(jī)類型： 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(jiǎn)單、工作可靠、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)。 常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征 （1）Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 該系列電機(jī)能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機(jī)內(nèi)部，它是我國近年來研制成功的型電動(dòng)機(jī)。 (2) 電磁條速三相異步電動(dòng)機(jī) 名

12、稱：YCD電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。有組合式和整體式兩種機(jī)構(gòu)，這兩種調(diào)速電動(dòng)機(jī)為防護(hù)式，空氣自冷，臥式安裝，且無碳刷，集電環(huán)等滑動(dòng)接觸部件。 選定電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)的容量選得合適與否，對(duì)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(zhǎng)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)。 傳動(dòng)裝置的總效率組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之積 按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取一級(jí)傳動(dòng)i1=20-50，二級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i2=4-6, 三級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i3=2-4,

13、總的傳動(dòng)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(hào)電動(dòng)機(jī) 3.2 . 傳動(dòng)類型的選擇 齒輪機(jī)構(gòu)是各種機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它具有傳動(dòng)功率大、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，所以適宜在此機(jī)構(gòu)之中選擇齒輪傳動(dòng)作為主傳動(dòng)系統(tǒng)。 第四章機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖及其數(shù)據(jù)的計(jì)算 4.1.機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 4.2.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖數(shù)據(jù)的計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)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(dāng)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(dāng)量齒數(shù)為z11=20，其12個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)的計(jì)算 5.1.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的計(jì)算 通過機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的仿真軟件 輸入曲柄長(zhǎng)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(zhǎng)為500mm；得出機(jī)架長(zhǎng)為916mm，連桿長(zhǎng)為1226mm。 5.2.手臂上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的深度 5.3.不完全齒輪的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)處，在其他地方則實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。并且在不完全齒輪機(jī)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(jì)總結(jié) 熱鐓機(jī)送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)不僅能減輕工人們的作業(yè)強(qiáng)度，而且大大提高了工

16、作效率。在如今強(qiáng)調(diào)效率和質(zhì)量的時(shí)代，機(jī)械手等產(chǎn)品也廣泛運(yùn)用在個(gè)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(xiàn)。 在設(shè)計(jì)過程中。在這次的設(shè)計(jì)過程中，我掌握了很多設(shè)計(jì)知識(shí)，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，ADAMS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)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)過老師的指導(dǎo)和同學(xué)間討論，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，它的綜合型更強(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。 第七章 參考文獻(xiàn) 【1】裘建新，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：高等教育出版社，2010.7 【2】孫恒，陳作模，葛文杰，機(jī)械原理，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編，北京：高等教育出版社，2006.5 【3】機(jī)械工程手冊(cè)電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)，機(jī)械工程手冊(cè)第59篇，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982 熱鐓擠送料機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 崔志龍 2012/6/5 方案號(hào) 機(jī)械設(shè)計(jì)14-1班 審核 崔志龍 2012/6/5 圖號(hào) 成績(jī) 總圖書