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机械原理课程设计
题目 热镦挤送料机械手
学 院 专业年级
学号姓名 指导教师
二○一六 年 六 月
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目录
一 总设计要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1.1 设计题目. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 设计任务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 设计提示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
二 运动循环设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 方案选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2 原理分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.3 时间设定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
三 运动机构设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.1 原动机的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.2 传动机构的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.3 上下机构的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.4 左右运动的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
四 运动方案总述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.1 运动方案拟定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.2 传动机构运动分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.2 上下运动分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4.3 左右运动分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.5 总述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
五 设计小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 六 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
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一 总设计要求
1.1设计题目
机械手机体底座 机械手的外观图
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水平回转的机械运动设计。
镦挤送料机械手技术参数
手指夹持工件最大直径 mm 25 27.5 30 22.5 15 送料 频率 次/min 15 12.5 10 15 20 1450 1450 960 960 1440 电动机转速 r/min 方案号 最大抓重 kg 手臂回手臂回手臂上下转角度 转半径 摆动角度 （o） mm （o） A B C D E 2 2.5 3 1.5 1 120 110 100 105 110 685 690 700 600 500 15 17.5 20 17.5 15 .
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1.2设计任务
1.机械手一般包括连杆机构、凸轮机构和齿轮机构。
2.设计传动系统并确定其传动比分配。
3.设计平面连杆机构。对所设计的平面连杆机构进行速度、加速度分析，绘制运动线图。 4.设计凸轮机构。按各凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，校核
最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。 5.设计计算齿轮机构。 6.编写设计计算证明书。
7.学生可进一步完成：机械手的计算机动态演示验证等。
1.3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
二 运动循环设计
2.1方案选择
通过讨论，我们选择方案A进行设计，即：
手指夹持方案号 最大抓重 工件最大kg 直径 mm A
2 25 手臂回转角度 （o） 120 手臂回转半径 mm 685 手臂上下摆动角度 （o） 15 送料 频率 次/min 15 电动机转速 r/min 1450 2.2原理分析
热墩挤送料机器手的设计从工作路线上分析为机器臂手指夹料，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15o，水平反转120o，在下摆15o这八个过程为一个周期，即完成一次送料。因此可以分析出该机器手的运动分为上下运动和左右回摆
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运动。
2.3时间设定
送料频率15次/min,即1次/4s。
一次送料过程包括：手指抓料，手臂上摆15°，回转120°，手臂下摆15°，手指松开送料，手臂上摆15°，手臂回转120°，下摆15°，这八个过程时间均设定为0.5s。由此可制作出一张表格和一个时间对应图来反映出机械臂的运动路线。
机器手运动循环表 上下停止 上摆 停止 下摆 停止 上摆 停止 下摆 运动 回摆运动 时间
图2 机器手运动循环图
停止 停止 回转 停止 停止 停止 反转 停止 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5 0.5s
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课程设计—热镦挤送料机械手
