机械原理课程设计装箱机械手机构Word文档格式.docx
- 文档编号:20448647
- 上传时间:2023-01-23
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:19.43KB
机械原理课程设计装箱机械手机构Word文档格式.docx
《机械原理课程设计装箱机械手机构Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械原理课程设计装箱机械手机构Word文档格式.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
方案设计过程分析..........................................................................7
最优方案详细分析........................................................................10
机械抓手设计................................................................................13
机械传动系统设计方案................................................................15
设计小结.......................................................................................16
参考资料.......................................................................................16
指导老师评语................................................................................17
1
课程设计的目的
(1)机械原理课程设计旨在使学生运用本课程所学的理论知识以及
有关课程的知识,进行一次较全面的综合性的设计练习,从而培养学
生分析和解军问题的能力。
(2)通过对装箱机械手的机构方案的拟定及其机构简图设计,增强
对设计工作的了解和认识,并培养学生的机构设计能力和机构分析能
力。
设计题目及设计要求
在某装箱机械手机构中,要求其手的运动按简图所示JKLM,MLKJ线路
重复运动。
其中JK段为取物料上升(物料来自传送带);
KL段为物料
水平移动;
LM段为手抓放物料于箱内,故对其直线要求较高。
KL段若
较平直可提高装箱稳定性,但稍有误差问题不大。
JK是从输送带上抓
取物料,其直线度要求不高,只要能将物料提高到C的高度即可。
返
回时要求按原来路线逆着走。
今给定预期轨迹的尺寸分别为:
a=120mm;
b=600mm;
c=50mm;
d=1000mm。
物料提升重量为2千克。
机械手设计的基本步骤及工作流程
(1)机械手设计的主要步骤如下图:
(2)机械手工作流程
3
原位→下降→夹紧→上升→左移
↖↓
右移←上升←放松←下降
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。
4
(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(仿宋体)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。
设计方案
题目分析
由题意可知:
所设计的装箱机械手机构中主要分为三个步骤,抓取—
移动—放置,为了使其能彼此配合有序稳定的完成指定的任务,在时
间上就必须要严格的控制好,因此在设计其执行系统时需按时间进行
5
分配。
下面就先对抓取—移动—放置这三个步骤进行分析。
抓取:
由图分析可知抓取过程为JK段,开始时机械爪手出于K点,开
关启动后,机械爪手向下下降50mm(为了能减少执行系统的空间,可
以在里加上一个放大机构),此时只能是竖直方向的移动,水平移动方
向必须保持静止,当爪手下降到指定的高度,需要给机械爪手预留3
秒的时间保证其能顺利抓取物料,抓取物料结束之后还须上升到初始
的高度,准备进行水平方向的移动,在这下降抓取上升的过程中水平
始终要保持静止。
移动:
移动的过程在图示中是属于LK阶段,在机械手抓取物料成功后,
此时竖直方向将不再移动,只有水平方向在移动,移动的距离为
600mm,跟抓取时一样,这里也可以安放一套放大机构来减小执行机
6
构的空间,在移动的过程中需要让其尽可能的保持稳定性,一方面可
以通过减慢速度来提高其稳定性,也可以在设计时采用三角稳定结构,
保证你水平移动的稳定性。
放置:
放置过程是整个过程的关键所在(LM为下降的过程),如果安
放是出现了问题,整个过程都前功尽弃,在安放的过程中最重要的一
点就是要保证其直线度的准确性,为此在水平移动是最后要采用减速
的方案,使其在最后有缓冲的余地,保证在下降的过程时能稳定下降,
下降到120mm时,此时机械手放开物料,整个过程结束。
机械系统整体设计方案
根据题目的意思,以及其中需要着重注意的几点问题,设计了三种可
行性的方案。
以及机械手的设计。
方案设计过程分析:
第一种:
在这个方案中,我们采取的是三个线段上的运动分别用三个
不同的装置进行传动,左端的LM段用的是曲柄滑块结构进行传动,LK
段也是用的曲柄滑块结构进行传动,在JK段,考虑到长段较小,一次
7
选用凸轮结构进行传动。
本方案中,需要在连接机械手的竖轴上装有
卡槽结构,并且需要滑块的两端装有接触开关,保证水平运动到两端
点处时,水平传动的曲柄结构电机停转,而控制竖直运动的曲柄或凸
轮的电机开始运动,这样,机械手便可以按照预订的轨迹进行运动。
本方案中,出机械的传动装置外,控制机械手的轨道运动共需要三个
独立的电机进行传动,如图所示:
8
方案2:
考虑到方案1中用到的电机过多,轨道的三个方向的运动共
用到三个电机驱动,在本方案中,将在方案1的基础上进行简化,我
们将水平运动用一个凸轮结构来实现,而左右两端的竖直方向的运动
用如图所示的机构实现,如图中,由于机械手连接的滑块距离“杠杆中
心”距离的不同,在同一曲柄的作用下可以实现滑块行程的不同,取适
当的大小即可以实现左端上下运动行程为120mm,右端上下运动行程
为50mm。
对于凸轮,距离凸轮旋转中心的距离差为600mm,就可以
保重左右运动了。
9
方案3:
方案1与方案2均存在不足之处,比如方案1,所用到的
电机过多经济效益较差,,并且各个电机独立运行,依靠触发开关来
实现传动的连贯性,而触发开关的设计又存在诸多的问题。
方案2中,
用到两个独立的电机驱动,而且在水平方向的行程运用的是凸轮,这
样,凸轮的尺寸就会相当大,而且也会用到触发开关来控制。
因此,
结合方案1与方案2,现给出本方案的设计见图,如图所示,本方案
中,机械手的轨迹运动,只用到一个电机驱动,给出凸轮的适当几何
形状,即可实现,在本方案中,不需要额外的电路控制,即可实现循
环运动。
10
最优方案详细分析:
方案3结构分析:
如图所示,机械手的竖直方向的运动依靠凸轮
上方连接凸轮内槽的杆子和滚子实现,机械手水平方向的运动依靠凸
轮左边连接滚子的横杆和凸轮外周实现。
机械手在竖直方向的位
置随时间变化的关系如图所示:
11
由此可以确定凸轮内槽的形状为:
R-d1-50,R-d2=120
机械手在水平方向的位置随时间的变化关系为:
12
可以得出凸轮外周的几何形状为:
R2-R1=600*(1:
5)=120mm
13
由于考虑到引导水平运动和竖直运动的滚子接触凸轮的位置成90度
的关系,因此,在融合凸轮内槽与外周时有90度的对应关系。
综上
可得,凸轮的几何形状为:
在本方案中,可以认为机械手的轨迹运动时依靠两个不同的凸轮实现
的,只是为了更少的用到电机,以及节约凸轮用料,一次将两个凸轮
综合在一起,凸轮的外周和内槽都可以驱动,这样就可以节约一个电
机和一个凸轮。
14
机械抓手设计:
如图所示为我们设计的机械抓手,我们所设
计的抓手的传动机构是蜗轮蜗杆结构,蜗杆直接连接电机,
两侧蜗轮分别连接两“手指”,蜗轮蜗杆结构的传动比较大,并
且可以实现自锁,所以可以顺利抓牢指定物体。
15
机械传动系统的设计方案
对于方案3的选择,需要一个电机带动凸轮转动即可实现所有的行程
运动,但若电机直接与凸轮相连,这样显然凸轮的运动速度过快,运
16
动不稳定,并且可能导致装置损坏,因此应该选择适当传动比的齿轮
来实现,我们选择的是200:
1传动比的齿轮组,假定电机转速为
1000r/min,这样才能保证机械系统正常的运行。
电机在此转速下,机
械手没分钟进行5个运动周期,即进行来回5次抓物。
n1:
n2=1/50n3/n4=1/40
机械手本身的传动系统:
因为我们设计的机械手运用的是蜗轮蜗杆结
构,蜗轮蜗杆结构本身就可以有较大的传动比,因此选择适当的传动
比,蜗杆即可以与电机直接相连。
我们选在的蜗轮蜗杆结构的传动比
为40:
1.
设计小结
通过这次课程设计,我有了很多收获。
首先,通过这一次的课程设计,
17
我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识,培养
了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能
对平面连杆机构和凸轮有了更加深刻的理解,为后续课程的学习
奠定了坚实的基础。
而且,这次课程设计过程中,与同学们激烈讨论,
团结合作,最终完美的实现了预期的目的,大家都受益匪浅,也对这
次经历难以忘怀。
其次通过这次课程设计,对装箱机械手的工作原理
以及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构进行运动分析有了初
步详细精确话的了解,这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。
非常有成就感,培养了很深的学习兴趣。
衷心感谢杨老师这个学期以
来的悉心教导与鼓励,在杨老师的耐心指导下,我们才能完成了这次
课程设计,并从中学到了非常多的知识。
参考资料
《机械原理课程设计手册》高等教育出版社
《机械原理》人民教育出版社
《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
18
指导老师评语:
19
签字:
成绩评定:
20
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 原理 课程设计 装箱 机械手 机构