1、 机械原理课程设计说明书机械原理课程设计说明书 热镦挤送料机械手热镦挤送料机械手 B B 指导老师：指导老师： 设设 计计 者：者： 学学 号：号： 班班 级：机电级：机电 3 班班 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
2、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 1 第一章第一章 设计题目及要求设计题目及要求 1.1 1.1 设计题目简介设计题目简介 设计二自由度关节式热镦挤送料机械手，由电动机驱动
3、，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 15，手臂水平回转 120 ，手臂下摆 15，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。 机 械 手 机 体 底 座 图 1：机械手的外观图 1.2 设计数据及要求设计数据及要求 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 （） 手臂 回转 半径 mm 手臂上下 摆动角度 （） 送料 频率 次 /min 电动机转 速 r/min B 3 30 100 700
4、 20 10 960 表 1 2 1.3 设计任务与提示设计任务与提示 设计任务设计任务 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
5、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。 3 第二章第二章 热镦挤送料机械手摆臂的设计热镦挤送料机械手摆臂的设计 运动方案确定：运动方案确定： 机械臂往返运动方案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
6、指张开， 准备夹料。 机械臂往返运动方案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 4 2.2 机械手上机械手上下下摆摆臂臂设计方案设计方案 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
