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1、
熱鐓擠送料機(jī)械手設(shè)計(jì)書(shū)
設(shè)計(jì)題目: 熱鐓擠送料機(jī)械手
一、設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介
機(jī)械手機(jī)體
底座
圖
5
機(jī)械手的外觀圖
設(shè)計(jì)二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機(jī)械手,由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),夾送圓柱形鐓料,往
40 噸鐓頭機(jī)
送料。以方案
A 為例,它的動(dòng)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(kāi)放料。手臂再上擺,水平反轉(zhuǎn),下擺,同時(shí)手指開(kāi),準(zhǔn)備
夾料。主要要求完成手臂上下擺動(dòng)以及水平回轉(zhuǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。圖 5 為機(jī)械手的外
觀圖。
二、
設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求
最
電動(dòng)機(jī)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(hào)
直徑
半徑
擺動(dòng)角度
重
( o )
( o
次
mm
mm
3、
)
kg
/min
B
3
30
100
700
20
10
960
三、 設(shè)計(jì)任務(wù)
1. 至少提出可行的兩種運(yùn)動(dòng)方案,然后進(jìn)行方案分析評(píng)比,選出一種運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì);
2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。
3. 圖紙上畫(huà)出步進(jìn)送料機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。
4. 對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度綜合,并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析;驗(yàn)證輸出構(gòu)件的軌跡是否滿足設(shè)計(jì)要求;求出機(jī)構(gòu)中輸出件的速度、加速度;畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖。
5. 用軟件( VB、 MATLAB、 ADA
4、MS或 SOLIDWORKS等均可)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,并畫(huà)出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。
6. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū), 其中應(yīng)包括設(shè)計(jì)思路、 計(jì)算及運(yùn)動(dòng)模型建立過(guò)程以及效果分析等。
7. 在機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。
四、設(shè)計(jì)提示
1. 機(jī)械手主要由手臂上下擺動(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動(dòng)作。
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)。
完成日期 :2011 年 12 月 1 日 指導(dǎo)教師 溫亞連
5、
第一部分 電機(jī)輸出部分
本部分, 我對(duì)電機(jī)的輸出進(jìn)行了設(shè)置, 因?yàn)槲业乃土蠙C(jī)器手要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),以我要做的就是把點(diǎn)擊的輸出方向改成兩個(gè)方向傳導(dǎo), 我應(yīng)用了齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其兩個(gè)方向速度的傳導(dǎo)。如下圖所示。
所
這個(gè)結(jié)構(gòu)中, 我用中間的較大的輪作為主動(dòng)輪, 兩個(gè)較小的輪作為從動(dòng)輪, 進(jìn)行送料機(jī)器手的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)。
齒輪間我們用花鍵連接,實(shí)現(xiàn)三個(gè)齒輪的運(yùn)動(dòng)。
第二部
6、分 機(jī)械送料手搖擺運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)
機(jī)械手實(shí)現(xiàn)左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)結(jié)果設(shè)計(jì), 在我的題中可以看到, 我要實(shí)現(xiàn)左右 100 度的擺動(dòng),在實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)的情況,我進(jìn)行了兩個(gè)方案的設(shè)計(jì):
方案一
運(yùn)用齒條齒輪機(jī)構(gòu), 通過(guò)齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)齒輪的 100 度的轉(zhuǎn)動(dòng), 在這個(gè)方案中,我得到的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示:
上圖可以看出, 我們通過(guò)主動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng), 帶動(dòng)齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng), 齒條去帶動(dòng)齒輪的回
轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 這樣可以實(shí)現(xiàn)送料機(jī)器手的往復(fù)運(yùn)動(dòng), 但是本結(jié)構(gòu)中有一個(gè)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(dòng),這樣對(duì)齒輪的磨損很大, 所以本結(jié)構(gòu)我
7、沒(méi)有采用,我進(jìn)行了我的第二個(gè)方案的設(shè)計(jì)。
方案二
在方案二的設(shè)計(jì)中,我參考了四連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄搖桿機(jī)構(gòu),但是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)它有急回特性,我們這個(gè)結(jié)構(gòu)中,希望他實(shí)現(xiàn)往返運(yùn)動(dòng),但是不希望他有急回特性,所以說(shuō),我
這個(gè)結(jié)構(gòu)是一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的變形,我通過(guò)多加一個(gè)桿,開(kāi)實(shí)現(xiàn) . 方案具體情況如下圖所示。
本結(jié)構(gòu)中, 我們通過(guò)圓盤(pán)為主動(dòng)件, 圓盤(pán)上一個(gè)連桿,與搖桿的連桿鉸接在一起, 再鉸
接點(diǎn)的地方, 用滑塊固定, 這樣就可以實(shí)現(xiàn)我們要求的 100 度的轉(zhuǎn)動(dòng)了,
8、 通過(guò)方案一和方案
二的比較,我覺(jué)得方案二根據(jù)有可行性,他對(duì)送料機(jī)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(dòng)的最終方案。 然后我對(duì)方案二進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 我運(yùn)
用的軟件是我們學(xué)期限選課所學(xué)習(xí)的 simpack 。
首先,我先對(duì)我所需要的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)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(dòng)件, 紅色的桿是我們的機(jī)器手, 黃色的桿是我們的連桿
1,該連桿和藍(lán)色桿的鉸接點(diǎn),是只能在 Y 軸上運(yùn)動(dòng)的,就形成了我們的滑塊,這個(gè)結(jié)構(gòu)可
以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)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(guò)對(duì)上面曲線的分析, 發(fā)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)的速度曲線較為平滑, 加速度沒(méi)有突破的很厲害
10、的,位移曲線是平滑的, 說(shuō)明我所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn),不會(huì)發(fā)生較大的沖級(jí), 不會(huì)
發(fā)生很大的負(fù)載,能正常的使用。證明我所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)符合要求。
對(duì)本機(jī)械手機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)算:F = 3 ×N- 2 ×pl - ph = 3 ×5 - 2 ×7 - 0 = 1
第三部分 機(jī)械手的點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)
機(jī)械手的第二個(gè)運(yùn)動(dòng),上下點(diǎn)頭 20 度。在這個(gè)運(yùn)動(dòng)中,我經(jīng)過(guò)多方面的考慮,發(fā)現(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)能夠更好的實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng),我設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)圖如下所示:
11、
該機(jī)構(gòu)中, 通過(guò)偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng), 帶動(dòng)桿的上線運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)我們的點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng), 但是因?yàn)檫@個(gè)為凸輪擺桿機(jī)構(gòu), 其運(yùn)動(dòng)情況不好分析, 數(shù)據(jù)不好采集, 所以我對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了少些的改動(dòng),讓其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集,如下圖所示:
通過(guò)對(duì)下輪的轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)滑塊的上下移動(dòng),而讓桿進(jìn)行上下的擺動(dòng),該結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)我們的
20 度的轉(zhuǎn)動(dòng),其自由度的計(jì)算:F = 3 ×5 - 2 ×6 - 1 = 2
第四部分 心得體會(huì)
這是我們步入大學(xué)之后的第一次做課程設(shè)計(jì),
在這次課程
12、設(shè)計(jì)中,我們充分利用了所學(xué)的
機(jī)械原理知識(shí),根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)分析,選用
` 組合成機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案,從而設(shè)計(jì)出結(jié)
構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,性能優(yōu)良,工作可靠的機(jī)械系統(tǒng)。這次課程設(shè)計(jì),不僅讓我們把自己所
學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去,
設(shè)計(jì)一些對(duì)社會(huì)有用的機(jī)構(gòu),也讓我們深刻體會(huì)到團(tuán)體合
作的重要性, 因?yàn)樵谝院蟮膶W(xué)習(xí)和工作中,
但靠我們自己個(gè)人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(lái)。
在的實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)過(guò)程中, 我們發(fā)現(xiàn)了許多的問(wèn)題, 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有許多我們平時(shí)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(gè)人都是互相詢問(wèn)和幫助,
有的不懂我
們就會(huì)再一起討論問(wèn)題。 設(shè)計(jì)的過(guò)程中, 我們感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計(jì)書(shū)和指導(dǎo)書(shū)。
為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善,
更加符合工程標(biāo)準(zhǔn), 一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)是十分必要的。
這
次的機(jī)械設(shè)計(jì)我們學(xué)到了很多以前在書(shū)本沒(méi)有學(xué)到的東西,
知識(shí)有了較大的提升,
特別是對(duì)
干粉壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)分析更加清楚深刻。
第五部分 參考資料
《 機(jī)械原理》鑒 何俊 雷智翔主編 西南交通大學(xué) 2008 版