機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)機(jī)械手

1、設(shè)計(jì)任務(wù)書 31執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 41.1 升降、擺動(dòng)、伸縮機(jī)構(gòu)的選擇 51.2 升降機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu) 61.3 夾持機(jī)構(gòu)的選擇 72傳動(dòng)方案的確定 82.1 傳動(dòng)類型的確定及傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 82.2 確定總傳動(dòng)比 82.3 機(jī)的確定 93.1 電動(dòng)機(jī)容量的確定 103.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 114總體方案的確定 124.1 機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 124.2 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 125凸輪尺寸設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽6設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié)錯(cuò)誤!未定義書簽7參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書簽。設(shè)計(jì)任務(wù)書1）設(shè)計(jì)的目的械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是為機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完機(jī)械設(shè)計(jì)及同類課 程以后所設(shè)置的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是第一

2、次對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的，規(guī)范的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn) 練。其主要目的是：a）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他選修課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。b）通過(guò)對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握一般機(jī)械設(shè) 計(jì)的程序和方法，樹(shù)立正面的工程大合集思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì) 能力。c）課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐中對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的能力。2）設(shè)計(jì)的任務(wù)械設(shè)計(jì)械手從工件架上抓起工件，然后送人

3、工作臺(tái)進(jìn)行加工。機(jī)械手完成以下動(dòng)作:a） 水平面內(nèi)轉(zhuǎn)30度，上升100mm前進(jìn)50mmb）機(jī)械手的夾持器還有夾緊和放松動(dòng)作。3）原始數(shù)據(jù)機(jī)械手工作頻率：20r/min升降0.3kw ,擺動(dòng)0.1kw ,伸縮0.1kw ,夾持0.2kw。4）設(shè)計(jì)內(nèi)容a）原動(dòng)方案的選擇和確定b）傳動(dòng)方案的分析和擬定c）電動(dòng)機(jī)的選擇d）繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖e）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)f）設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書的整理和編寫g）總結(jié)和答辯1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇升降、擺動(dòng)、伸縮機(jī)構(gòu)的選擇由機(jī)械原理教材中凸輪的特點(diǎn) ：凸輪回轉(zhuǎn)一周從動(dòng)件依次作升-停-降-停4個(gè)動(dòng)作。從動(dòng)件的行程 h有推程和回程。凸輪輪廓曲線決定于位移曲線的形狀。在某些 機(jī)械中，位

4、移曲線由工藝過(guò)程決定，但一般情況下只有行程和對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角根據(jù)工作需要決定，而曲線的形狀則由設(shè)計(jì)者選定，可以有多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律因有速度突變，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的剛性沖擊，只適用于低速。等加速-等減速和余弦加速度 也有加速度突變，會(huì)引起柔性沖擊，只適用于中、低速。凸輪優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且響應(yīng)快速， 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊綜合上述，考慮到機(jī)械手需要先進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)30度，然后升高10cm,前進(jìn)5 cm,最后要原路返回，并且要有休止，我們選用了3個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成所以動(dòng)作。1.1擺動(dòng)機(jī)構(gòu)圖1擺動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖1所

5、示，擺動(dòng)機(jī)才主要由齒輪 3、齒輪4、齒輪5、齒輪6,齒條、不完全齒輪7,凸輪1構(gòu)成齒輪3與軸1周連，齒輪4與齒輪3配合，實(shí)現(xiàn)變速。齒輪5與齒輪4周連，齒輪6 與齒輪5配合，實(shí)現(xiàn)變速。凸輪與齒輪齒條配合實(shí)現(xiàn)30度擺動(dòng)。齒條與凸輪1的滾子固連， 實(shí)現(xiàn)齒輪7的轉(zhuǎn)動(dòng)。原本考慮用四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)30度角的擺動(dòng)，但考慮到四桿機(jī)構(gòu)有急回，來(lái)回的角度不一樣，因此選用了齒輪齒條以及凸輪機(jī)構(gòu)。1.2 升降機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)圖2升降，收縮機(jī)構(gòu)如圖2所示，升降，收縮機(jī)構(gòu)由錐齒輪 1',追齒輪2',齒輪1,齒輪2,凸輪2,凸輪3構(gòu)成。錐齒輪1'與錐齒輪2'配合變速變向，齒輪1與齒輪2配合，滿足軸

6、2的轉(zhuǎn)速（與軸2周 連），齒輪2與齒輪1配合（與錐齒輪1周連），凸輪2控制機(jī)械手升降，凸輪3控制機(jī) 械手伸縮。1.3 夾持機(jī)構(gòu)的選擇圖3火持機(jī)構(gòu)如圖3所示，夾持機(jī)構(gòu)由彈簧，擋塊，定爪，動(dòng)爪組成。開(kāi)始時(shí)動(dòng)爪和定爪將工件夾住。當(dāng)機(jī)械手帶著工件運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，機(jī)械手的動(dòng)爪受擋塊的壓迫將工件松開(kāi)，于是工件便落下來(lái)。2傳動(dòng)方案的確定2.1 傳動(dòng)類型的確定及傳動(dòng)簡(jiǎn)圖傳動(dòng)類型一般為齒輪傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)就是利用主動(dòng)軸、從動(dòng)軸上的齒輪之間的嚙合，來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的 一種機(jī)械傳動(dòng)方式。齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)高效和使用壽命長(zhǎng)久等優(yōu)點(diǎn)，且在所有 機(jī)械傳動(dòng)方式中，應(yīng)用范圍最廣，是機(jī)械傳動(dòng)的主

7、角。齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、傳 動(dòng)比精度高、工作效率好、使用壽命長(zhǎng)。齒輪傳動(dòng)的使用功率、轉(zhuǎn)速和尺寸的范圍都很寬， 如傳遞功率的選擇范圍就能從幾瓦跨越到幾十萬(wàn)千瓦，而轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到300m/s,尺寸則 能從毫米單位擴(kuò)展到二十多米。鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高； 但是僅能用于兩平行軸間的傳動(dòng)；成本高，易磨損，易伸長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn) 生附加動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動(dòng)中。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力， 且其造價(jià)低廉、不需潤(rùn)滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。錐齒輪

8、的特點(diǎn)是：壽命長(zhǎng)，高負(fù)荷承載力，耐化學(xué)和腐蝕性強(qiáng)，降噪和減震，重量輕，成 本低，易于成型，潤(rùn)滑性好，最重要的是，它可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)垂直軸的傳動(dòng)，而一般圓柱齒 輪只能用于平行軸。綜合上述特點(diǎn)，考慮減小噪聲、振動(dòng)，工作條件等方面的要求，選用V帶傳動(dòng)、齒條傳動(dòng)、齒輪彳專動(dòng)。如圖4所示：圖4總傳動(dòng)簡(jiǎn)圖2.2 確定總傳動(dòng)比表一機(jī)械手主要零件及其主要參數(shù)名稱符直齒輪直齒輪直齒輪直齒輪不完號(hào)341、52、6全齒輪輪12輪72，1，模數(shù)m332.52.5533齒數(shù)Z24722496487224分度圓直徑d722166024024021672100200水平擺動(dòng)：i=2*3*4= (R帶 2/R 帶 1) * (Z

9、4/Z3) * (Z6/Z5) = (200/100) * (72/24) * (96/24)二24升降、U縮：i=2*3*4= (R帶 2/R 帶 1) * (Z2' /Z1 ') * (Z2/Z1 ) = (200/100) * (72/24)* (96/24) =243電動(dòng)機(jī)的確定3.1 電動(dòng)機(jī)容量的確定電動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來(lái)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)。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

10、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(guò)載而過(guò)早損壞； 容量過(guò)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)電機(jī)的容量的主要由電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱情況決定，而發(fā)熱又與其工作情況決定凸輪直齒輪聯(lián)軸器V帶表2簡(jiǎn)單傳動(dòng)0.960.980.960.980.95機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的效率表3其他機(jī)構(gòu)的效率1凸輪機(jī)構(gòu)2棘輪機(jī)構(gòu)3槽輪機(jī)構(gòu)4不完全齒輪機(jī)構(gòu)5聯(lián)軸器0.95-0.970.95-0.970.95-0.970.96-0.980.95-0.99由表2及表3選定各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，如表 4:表4已定各個(gè)機(jī)構(gòu)的效率計(jì)算過(guò)程如下：原始數(shù)據(jù)：機(jī)械手工作頻率：2

11、0r/min升降0.3kw ,擺動(dòng)0.1kw ,伸縮0.1kw ,夾持0.2kw升降、收縮的效率 4 1=0.96 X 0.98 X 0.98 乂 0.95 乂 0.96=0.8408功率P1=( 0.3+0.1 ) /0.8408 kw=0.476 kw擺動(dòng)的效率： 4 2=0.98 X 0.96 X 0.98 乂 0.95 乂 0.96=0.8204功率 P2=0.1/0.8204 kw=0.129 kw夾持的功率：P3=0.2 kw總效率：P 總 =P1+P2+P3=0.77 kw所需電動(dòng)機(jī)的功率P=0.85 kw3.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定總的傳動(dòng)比i總=24,機(jī)械手工作頻率：20r/mi

12、n ,因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=24X 20=480r/min 。4 總體方案的確定4.1 機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖4.2 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖 5 所示：圖 5 機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖5 凸輪尺寸設(shè)計(jì)如圖所示凸輪2凸輪3凸輪 1凸輪2 和凸輪3 的位置關(guān)系：凸輪2 和凸輪3 必須是如上圖所示位置關(guān)系，以便保證機(jī)構(gòu)能順利的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。6 設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié)接觸機(jī)械原理這門課程一學(xué)期了，而這學(xué)期才是我真正感受到了一個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)械的樂(lè)趣以及枯燥，被那些機(jī)械器件、機(jī)件組合而成的機(jī)器所吸引，尤其是汽車、機(jī)器人、航天飛機(jī)等機(jī)械技術(shù)所震撼，感慨機(jī)械工作者的偉大，。然而這種激動(dòng)就在接近本學(xué)期結(jié)束之時(shí)，終于實(shí)現(xiàn)了，我們迎來(lái)了第一堂機(jī)

13、械課程設(shè)計(jì)。近一個(gè)星期的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次實(shí)踐的過(guò)程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西, 領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問(wèn)題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì), 更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制, 最重要的還是自己對(duì)一些問(wèn)題的看法產(chǎn)生了良性的變化.在社會(huì)這樣一個(gè)大群體里面, 溝通自然是為人處世的基本, 如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我們?nèi)ド钏己腕w會(huì). 在實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)當(dāng)中依靠與被依靠對(duì)我的觸及很大, 有些人很有責(zé)任感, 把這樣一種事情當(dāng)成是自己的重要任務(wù), 并為之付出了很大的努力, 不斷的思考自己所遇到的問(wèn)題.而有些人則不以為然，總覺(jué)得自己的弱勢(shì).其實(shí)在生活中這樣的事情也是很多的，當(dāng)我們面對(duì)很多問(wèn)題的時(shí)候所采取的具體行動(dòng)也是不同的, 這當(dāng)然也會(huì)影響我們的結(jié)果. 很多時(shí)候問(wèn)題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問(wèn)題的心態(tài), 而不是看我們過(guò)去的能力到底有多強(qiáng) , 那是一種態(tài)度的端正和目的的明確, 只有這樣把自己身置于具體的問(wèn)題之中, 我們才能更好的解決問(wèn)題.在這種相互協(xié)調(diào)合作的過(guò)程中, 口角的斗爭(zhēng)在所難免, 關(guān)鍵是我們?nèi)绾蔚奶幚碛龅降姆制?, 而不是一味的計(jì)較和埋怨. 這不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調(diào)當(dāng)中, 生活中的很多事情都需要我們有這樣的處理能力，面對(duì)分歧大家要消除誤解，相互理解，增進(jìn)了解，達(dá)到諒解.也許很多問(wèn)題沒(méi)有想象中的那么復(fù)雜, 關(guān)鍵還是看我們的心態(tài), 那種處理和解決分歧的心態(tài)因?yàn)楫吘刮覀兊某?/p>