湖南大学机械手设计说明书Word下载.docx
《湖南大学机械手设计说明书Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖南大学机械手设计说明书Word下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
设计日期：
2014.7.14——2014.7.18
目录
设计任务书………………………………………………3~4
1.总功能分解……………………………………………4
2.执行机构的选择和比较………………………………5~7
3.传动机构的选择和比较………………………………7~8
4.原动机的选择…………………………………………8~9
5.机械系统运动简图……………………………………9
6.机械系统运动循环图…………………………………9
7.旋转机构设计…………………………………………9~11
8.平移机构设计…………………………………………11~12
小结………………………………………………………12~13
参考文献…………………………………………………13
设计任务书
设计题目及设计要求
机械手从工件架上抓起工件，然后送人工作台进行加工。
机械手完成以下动作。
水平面内转30度，上升100mm，前进50mm;
机械手的夹持器还有夹紧和放松动作；
机械手工作频率：
20/min
升降0.3kw，摆动0.1kw，伸缩0.1kw，夹持0.2kw。
机械手设计的基本步骤
（1）机械手设计的主要步骤如下图:
设计任务
（1）根据上述设计要求，每人至少提出两种不同设计方案，
选取其中最优的方案，进行机构简图设计。
对主体机构进行运动位置分析,并按尺寸绘出相应位置时机构运动简图。
（一号图纸）（尺寸要准确）
（2）对手爪中手指的开合机构进行机构运动方案设计。
（3）每人编制一份设计说明书，设计方案均应写入说明书（封面、目录、内容、后记、参考书目等）内。
设计说明
（1）本设计尽量考虑用已学过的机构或几种机构的组合来实现位置要求，熟练运用本课程知识。
（2）应考虑从动力源到执行部件之间的整体运动传递方案，尤其执行部分更为重要，可参考《机械设计》中的传动方案知识。
（3）除应考虑运动情况外还应考虑力求使机构运动性、加工特性、用性能、经济性等要好，要尽量使用成熟的机构及其组合。
除考虑满足轨迹要求外，还应考虑其各段行程中的运动规律的性能的特殊要求。
工作要求
（1）绘图准确，布局尽可能匀称，图上线条、符号、尺寸标注及书写字体要规范化，图面整洁，质量要求高。
（2）说明书要求论述内容完整，步骤清楚，分析有条理，字迹工整，绘图准确，装订成册。
（3）计应按预定进度进行，每天务必按时到设计教室，及时完成设计任务，不准无故迟到、早退、旷课等，不准做与设计无关的工作。
1.总功能分解
原动机：
10极电机Y112M-101.1KW三相异步电动机/600转电机
传动机构：
一组传动比8:
1的蜗轮蜗杆
一组传动比30:
组成总传动比为30:
1的齿轮组
一对传动比6:
1的齿轮
一对传动比5:
执行结构：
可实现平面旋转30°
并且有急回功能的四杆机构
可实现上升100mm和前进50mm凸轮机构
2.执行机构的选择和比较
平移方案一：
采用的是两个凸轮，两个放大机构的设计，其中凸轮的运动规律采用的是简和运动规律，由于这种运动规律其速度曲线的连续性，但加速度曲线在运动的起始位置和终止位置不连续，加速度产生有限值突变，因此产生的是柔性冲击，从而增强了其稳定性。
此外两个放大机构的设计也是为了能充分满足其上下移动100mm，水平移动50mm的要求，同时这样的设计也可以减小整个执行机构的空间大小。
凸轮的设计采用的是对心直动从动件盘形凸轮，目的为了两个凸轮能够彼此配合完成竖直移动时不影响水平移动，水平移动时不影响竖直的移动。
凸轮的基圆设计相对偏大，是为了减小上下移动的波动性，保证整体的稳定性。
但是这种设计方案需要2个输入源，或者设计复杂的齿轮组，导致机构复杂，所以不选用。
平移方案二：
第二种方案采用的是两个滑块的相互组合，适当的设置滑块的高度，可以满足其上下移动100mnm，水平移动50mm，在上下移动时采用放大机构是为了减小整个机构的空间大小，左右移动时为了其稳定性可以采用斜坡轨道，这样可以很有效减小由滑块带来的冲击，从而使机构更加的稳定，采用此种方案的缺点还有就是由于两个滑块的存在，所以对其的控制需采用两个独立的控制电机，并且需要人工的进行手动控制，从而增加了操作的复杂性。
平移方案三：
第三种的方案主要是在上下移动的时候产生的变化，设计成内凸轮的结构是为了增加其稳定性，减少对机构的冲击，采用滚子的设计目的是减少对轨道的冲击，而对于其水平移动则还是采用第一种方案中的凸轮加放大机构，减少整个机构的空间大小。
但是机构也是相对复杂不予使用。
平移方案四：
采用两个凸轮铰接设计，可使用同一个输入端，同时可以通过设计凸轮外形，使上升100mm和前进50mm的运动分开，并且机构简单，占用空间少，所以选用这个设计方案
旋转方案
旋转机构我们参考了风扇摆头的机构，因为此机构不仅具有旋转的功能，还具有悬停功能。
加持方案
加持方案我们参考了机械原理书中的机械手，该机械手设计简单，实用可靠
3.传动机构的选择和比较
在旋转30°
的执行机构中，因为电机转速为600r/s，而所需转速为75r/s，所以采用8：
1的传动比，因为在此处传动比需8:
1，传动比较大，并且需要换向，所以选择了蜗轮蜗杆传动
在平移执行机构处也采用蜗轮蜗杆传动，传动比为30:
1，原因同上。
在顶起凸轮处采用二级减速器，总传动比为30：
1，在此处每级传动比不大，且不需要换向，所以使用简单的齿轮组即可。
4.原动机的选择
因为设计要求整个机器达到20次/min，即3s/次，所以对电机转速要求很低，且功率要求不高，经查资料选择转速为600r/s的10极电机Y112M-101.1KW三相异步电动机
各工作流程的效率计算
夹持机构η=1
机械手在水平面内旋转：
蜗轮蜗杆（单头）
η=0.75
机械手在竖直平面内升降和伸缩：
蜗轮蜗杆（单头）+凸轮η=0.75x0.95=0.7125
机械手到工作位置后暂停：
齿轮组（8级精度齿轮传动）+凸轮
η=0.97x0.97x0.95=0.894
5.机械系统运动简图
6.机械系统运动循环图
7.旋转机构设计
但风扇摆头角度大约在120°
，且不具有到某位置就停歇的功能，不符合设计要求，所以我们对此机构尺寸进行了重新设计，并加了一个控制凸轮，使之在目标位置悬停。
尺寸设计已知摆角为30°
，且根据涡轮分度圆直径为32mm，选取AB杆长12mm，且根据设计要求选取CD杆长度为50mm，其余尺寸用CAD画出量取得：
AB杆长46.3mm，AD杆长67.1mm.
限位凸轮选用沟槽凸轮，经计算的基圆半径为19.3mm，滚子直径选择5mm，推程和回程采用等加速等减速，每15°
计算一下推杆位移，得凸轮轮廓如图：
8.平移机构设计
凸轮1
凸轮2
行程
角度
角度
向上100mm
100mm
72°
向前50mm
36°
50mm
静止
24°
向后50mm
向下100mm
平移机构设计主要是两个凸轮的轮廓的设计，设计过程同上，两级圆半径分别为48mm和97mm，滚子凸轮10mm和20mm，经计算得凸轮轮廓如下：
小结：
第一次进行这样的课程设计，按照老师的要求，完全凭借自己所学的知识进行机构的运动设计。
看着老师给的要求，我们一开始很茫然，完全不知所措，不知如何将课本上的知识融会贯通到这次的机构运动设计中去。
我们通过上网查资料，从学习电动机的功率与传动开始，不断学习相关的知识，并从科技类网站上学习了很多机构传动的经典案例。
从那些案例中学习我们这次可以使用的原动机构、传动机构和执行机构。
通过功能要求确定传动比。
运用我们课本上的知识进行凸轮、齿轮等机构的设计。
在设计这些机构的时候，我们深刻体会到要把课本上的知识学得扎实的重要性，能通过设计来实现需求，这才是我们学习课本知识的目的所在，要融会贯通。
死学课本上的知识虽然能提高我们的卷面分数，但是在日后的实际工作中并不能有所突破吗，面对现实的问题依然不能解决。
这样，我们所学的那么多知识都白学了，这是很悲哀的事情。
能学以致用，融会贯通，这样才能把知识学活，真正用到实际问题上去，才能把知识做到变成自己的。
在这次课程设计中，我们深刻体会到团队合作的重要性，我们的组长分工明确，根据每个人的特长，合理分配任务，让每个人的长项都能发挥得淋漓尽致，让整体的效率得到提高。
在设计过程中，我们互相学习，遇到不会的问题能积极组织讨论，利用大家的智慧力争寻求问题的最佳解决方案。
在设计的过程中，我们看到了很多很牛的同学，他们的思维比我们更加活跃，眼界也比我们宽阔，他们熟知更多地机械结构，能够更加巧妙地运用在所设计的机构中。
我们要以这些同学为学习榜样，学习他们的学习方法，询问他们参考过哪些文献或者教材。
遇到不会的问题虚心向他们讨教，课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
杜绝眼高手低，并不是自己学了什么就真正掌握了什么，而是在实际运用中会用什么才是掌握了什么。
向有能力的同学学习，让自己跻身在强人之列。
、
在今后的学习中我们会更加注重学习反思，反思所学的内容在实际问题中的应用，把知识学透，注重理论与实际相结合。
我们会在课余生活中多去了解更多的机构，学习它们的工作原理，了解它们在现实中的应用，做到融会贯通。
这次的设计中，我们小组积极配合，共同努力，齐心协力完成我们的任务。
我们会在接下来的学习生活中学到更多的知识，更好地合作，让我们的团队变得更强。
参考文献：
《机械原理》西北工业大学
《机械设计手册》机械工业出版社
《机械原理课程设计手册》高等教育出版社
《机械原理课程设计指导书》高等教育出版社
《机械原理与设计》机械工业出版社
升级会员 