湖南大学机械手设计说明书Word下载.docx

1、设计日期：2014.7.142014.7.18目 录设计任务书341.总功能分解42.执行机构的选择和比较573.传动机构的选择和比较784.原动机的选择895.机械系统运动简图96.机械系统运动循环图97.旋转机构设计9118.平移机构设计1112小结1213参考文献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

2、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

3、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-10 1.1KW 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

4、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

5、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

6、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

7、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-10 1.1KW 三相异步电动机

8、各工作流程的效率计算夹持机构 =1机械手在水平面内旋转：蜗轮蜗杆（单头）=0.75机械手在竖直平面内升降和伸缩：蜗轮蜗杆（单头）+凸轮 =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=0.97x0.97x0.95=0.8945.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

9、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100mm100mm72向前50mm3650mm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

10、，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

11、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。

12、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