机械原理课程设计热墩机械手

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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指导老师：温亚莲设计者：李霞学号：20109046班级：机电3班西南交通大学峨眉校区机械原理课程设计热墩机械手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8

2、3.5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西南交通大学峨眉校区机械原理课程设计热墩机械手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

3、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/minB3301007002010960表118西南交通大学峨眉校区机械原理课程设计热墩机械手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

4、；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。18西南交通大学峨眉校区机械原理课程设计热墩机械手第二

5、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

6、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18西南交通大学峨眉校区机械原理课程设计热墩机械手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21-凸轮2-滚子3-折杆45-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

7、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318西南交通大学峨眉校区机械原理课程设计热墩机械手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