热镦挤送料机械手设计报告书资料文档.docx

热镦挤送料机械手设计报告书摘要 送料机械手主要用于机床和生产线中的上下料工作 ，热镦挤送料机械手主要由动力装置、传动部分、执行机构三部分组成，其中执行机构为设计的主要内容。在本次设计中，该设计通过减速器变速将动力传动到执行机构中，再有执行机构来控制机械手运动。执行机构的选择，要分析各种机构对运动的影响，综合分析各种类型的机构来确定适合机械手运动的机构，通过分析得出结论，由凸轮连杆机构来控制机械手的上下15度摆动，由不完全齿轮和齿轮齿条机构来控制机械手的左右回转。关键词 ：执行机构 凸轮 不完全齿轮1 绪论1.1 课题研究的目的和意义21世纪是科技高度发达的时代，人们的消费力不断增加。市场对质量可靠性能卓越的产品的需求大量增加，为满足市场需求，各个企业工厂不断建成现代化生产线，通过智能机器人来代替人力去快速高效的生产。各种高效率的机械手可以满足工厂的生产需求，还可以克服恶劣环境完成工作。机械机械手的优势十分明显.机械手作业的准确性和不同环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。它不但能代替部分人工操作，还能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸。同时，它还能操作必要的工具进行焊接和装配，它高效不间断地工作在各种复杂环境中,从而极大改善了工人的劳动条件，显著提高了劳动生产率，加快了工业生产机械化和自动化的步伐，所以机械手的研制很有必要。热镦挤送料机械手，该设计全面综合的运用了机械设计专业学生在大学本科阶段所学的各门专业课的知识，将这些专业课程的理论和实际进行了一次重要实践。锻炼了我们查询资料自我学习的能力，培养了我们创新设计能力。该设计综合运用了CAD、PORE等软件，使我们对这些制图软件能熟悉运用。毕业设计是大学四年中的最后一次课题设计，也是最为重要的一次设计，是对我们大学四年的综合考量。毕业设计考验的不是单一的一门知识，而是我们大学四年所学的综合运用。我选择的题目是热镦挤送料机械手，该设计全面综合的运用了机械设计专业学生在大学本科阶段所学的各门专业课的知识，将这些专业课程的理论和实际知识进行了一次重要实践。综合运用了CAD、PORE等软件，是我们对这些制图软件能熟悉运用。机械手对工业的发展有着重要的意义。它的运用，使得在恶劣环境中的生产工作得以继续进行。它可以模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作，可用来搬运物体，成在各个不同环境中的工作。在工业生产中，机械手的应用随处可见，无论是组合机床，还是流水线生产，都可以运用机械手来进行上下料的工作。因此，进行机械手的研究是很有必要的1.2 机械手介绍机械手应用范围十分广泛，它常应用与机械制造、电子、冶金、轻重工业中，机械手是工业机器人的一种，它是在工业机器人的基础之上发展起来的。机械手的种类很多，常见的有液压式、电动式、气动式和机械式机械手。我们所设计的机械手为机械式。机械手的主要部件为手部和运动机构，运动机构用来控制的各种动作，使机械手完成上下摆动、左右回转、伸缩、摆动等等运动。手部是根据所要抓取的物体的形状、材质、大小、重量等因素来设计的。机械手的自由度影响机械手的灵活性、通用性，通常机械手自由度为4-5个，一般的专用的机械手由2-3个自由度。机械手通常用作机床、生产线等工作场合的上下料、换刀等工作。机械手的特点是工作时间长，工作精度高，抗干扰能力强，可以在恶劣环境中工作。因此，机械手的未来发展方向为代替人工进行长时间重复高精通的工作，同时替代人工在环境恶劣，高温有毒等环境中工作。机械手的模块化同时也是它的发展趋势，通过模块化处理，可以使机械手快速响应，完成不同的工作。随着时间的发展，机械手会变得越来越先进，逐步向智能化、模块化发展。1.3 总体设计要求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 t镦头机送料。它的动作顺序是：手指夹料,手臂上摆l5°，手臂水平回转l20°,手臂下摆l5°，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。主要要求完成对手臂上下摆动以及水平回转的机械运动设计。图1.1为机械手的外观图,技术参数为最大抓重2kg,手臂夹持工件最大直径25mm，手臂回转半径685mm,送料频率15次/min，电机转速1450r/min。设计热镦剂送料机械手驱动机构使热镦机送料机械手完成上下摆动和水平回转运动，设计传动系统并确定其传动比分配。设计连杆机构并进行速度、加速度分析。凸轮连杆机构的设计计算：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。减速器部分齿轮机构的设计计算、校核计算。绘制热镦剂送料机械手的总体装配图；绘制热镦剂送料机械手的主要零件图；1.4 说明书主要内容说明书的主要内容为：第一章主要介绍课题研究的意义以及课题要求，第二章介绍运动过程，对机械手的运动过程和动作顺序进行了解分析计算。第三章主要介绍机械手部分，机械手的动过过程为水平回转运动水平反转运动上摆和下摆四种运动，它们由凸轮连杆机构来完成手臂的上下摆动，由不完全齿轮齿条来完成手臂回转。第四章对减速器部分的设计计算和校核计算。第五章对机械手执行机构的设计计算。计算出主要执行机构中凸轮和不完全齿轮的形状和大小。第六章对热镦机送料机械手进行整体的分析计算。附参考资料图1-12 运动过程分解2.1 运动周期计算由毕业设计任务书总体设计要求可知，机械手送料频率为15次/min,电机转速为1450r/min，通过简单计算可知，每周期运动时间为4秒钟，这4s可进行如下分配：机械手手指夹料（0.4s）机械手手臂上摆15度（0.4s）机械手手臂水平回转120度（0.8s）机械手手臂下摆（0.4s）机械手手指张开放料（0.4s）机械手手臂上摆15度（0.4s）机械手手臂水平反转120度（0.8s）机械手手臂下摆15度（0.4s）2.2机械手圆形运动循环图通过运动周期计算绘制圆形运动循环图。运动循环图是在机械协调设计中所需要用到的重要的图形文件。它能更好的说明运动过程，可以描述各个执行机构之间的运动顺序、相互之间既协调又制约的动作关系。运动循环图的常见类型有直线型、圆形、直角坐标式等类型，在这里，我们使用圆形运动循环图，它可以更加直观更形象的描绘出机械手水平运动与上下摆动的运动关系，即在平动时水平停止，在进行上下摆动式水平方向静止，两者互相不干扰。图2-1 圆形循环图3 机构功能分解热镦挤送料机械手的构成由原动机、传动部分、执行部分三部分组成，功能关系由下表所示：表3-1热镦挤送料机械手 原动机 传动机构 执行机构电动机 齿轮 带轮 间歇上下摆动机构 间歇左右回转3.1 驱动装置的选择电动机的种类很多，可以分为直流电动机和交流电动机两大类，我们所使用的电动机的工作环境实在工厂，所用为交流电，选用的电动机为交流电动机。交流电动机可分为三相同步电机和三相异步电机。三相交流异步电动的机结构比较简单，而且它价格低廉，在日常中维护方便，所以它在工业生产中得到上广泛的应用。Y系列的电动机是全封闭的自扇冷式的三相异步电动机。它的特点是性能好，噪音较低，同时具有高效率震动小的优点。这使它适用于不易爆炸不易燃且没有腐蚀性气体的工作环境中，如在机床、运输机、搅拌机的机器上面。课题中所设计的热镦挤送料机械手的工作环境实在工厂中，它的工作电压为380V,频率为50HZ，电机转速为1450r/min，所以选择同步转速为1500r/min。机械手最大抓重2kg，所需功率不大，所以通过查询机械设计手册可以优先选择Y112M-4型号电动机来作为机械手的原动机，完成要求的工作动作。电动机参数：表3-2电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量/kgY112M-4414402.22.3433.2 传动类型的选择带传动特点：带传动有传送比较平稳，噪声较小，能进行一定的缓冲吸振的优点，但是带传动的承载能力比较低。传递相同的转矩时要比其他机构的尺寸大，通常将带传动放在传动系统的高速级。齿轮传动特点：齿轮传动有着工作可靠，使用寿命长，瞬时传动比为常数，传动效率高等优点，但它的成本也高，在精度低的时候，震动和噪声比较大，不宜用于轴间距大传动。链传动特点：链传动没有滑动并且不需很大的张紧力,作用在轴上的载荷较小，效率高，它的缺点是只能用于平行间的传动，瞬时速度不均匀，工作时有噪声，费用较高。摩擦轮传动特点：摩擦轮优点在于制造简单，在过载时可以发生打滑从而防止机器中重要零件的损坏，可以实现无级变速，但它的缺点也较为明显，那就是传动效率较低，传动比不能保证，而且寿命较低，它必须采用压紧装置时才能使用。蜗杆传动特点：它的优点在于工作平稳、没有噪声、结构较为紧凑、冲击小，它的优点还有结构尺寸小、重量轻、零件数目少。缺点是效率低，结构复杂，制造材料较贵，制造较难对这五种传动方式进行对比，考虑热镦挤送料机械手的结构、工作环境和所需力等方面的要求综合选择带传动和齿轮传动，电动机通过带轮将转矩传递到减速器，通过减速器减速达到需要的转速带动机械手的水平回转运动和上下摆动。3.3 手臂上下摆动的设计与选择根据设计总体要求可以知道机械手上下摆动15度，为完成所需要的动作，需要设计机构来驱动机械手实现运动要求，可是实现上下运动的机构很多，有凸轮机构，铰链四杆机构，曲柄滑块机构，螺杆等机构，下面，设计几种方案来完成手臂的上下摆动运动。方案一：凸轮连杆机构凸轮是具有曲线轮廓的构件，它的运动可以通过高副接触传递给从动件，是从动件运动，它的运动状态可以是连续的，也可以是不连续的。因为凸轮具有这样的特点，所以凸轮连杆机构可直接驱动从动件进行上下运动，进而使机械手手臂上下摇动。而凸轮连杆机构具有结构简单、便于计算、成本低廉的优点。但是它也存在缺点，那就是具有一定程度的冲击。考虑到机械手最大抓重为2kg，工作强度不大，冲击也较小，所以该结构可以完成上下摆动动作。如图3-1所示，为凸轮连杆机构。图3-1 凸轮+连杆方案二：圆柱凸轮机构+连杆圆柱凸轮是将移动凸轮卷成圆柱体衍化而来，它是空间运动。通过圆柱凸轮的不断转动，使连杆上下摆动，进而驱动机械手运动。该方案结构较为复杂，圆柱凸轮成本较高，计算较为麻烦。可以完成机械手的上下摆动。如图3-2所示，圆柱凸轮机构转动拉动连杆使其完成摆动15度的动作。图3-2 圆柱凸轮+摇杆方案三 曲柄滑块+曲柄摇杆通过偏心转动带动连杆运动，再由连杆拉动滑块，从而完成从动件的间歇上下摆动。使机械手完成要求的上下摆动15度的要求。该结构结构简单。图3-3 曲柄滑块+曲柄摇杆综合对比3种机构，考虑机械手设计总体要求，选择方案一比较合适。3.4 手臂水平回转的设计与选择手臂的水平回转运动与手臂上下摆动不同时进行，环形运动循环图清晰明了的表述了两种运动的工作时间。手臂水平放下的回转可以通过多种机构完成，如不完全齿轮机构，不完全齿轮+曲柄滑块+齿轮齿条机构，棘轮机构等，通过综合考虑，设计以下几种方案：方案一：不完全齿轮+曲柄滑块+齿轮齿条经过减速器将动力传动到不完全齿轮处驱动其转动，因为是不完全齿轮，可以通过设计有齿区域占整个齿轮区域的比例来调节改变间歇时间，齿轮转动带动连杆前后移动，拉动齿条移动。通过齿条与齿轮啮合来驱动连杆转动。如图3-4在课题的设计要求中可知要完成机械手水平回转120°，所以不完全齿轮齿数应该是完全齿轮的三分之一。方案二：不完全齿轮机构不完全外齿轮啮合是旋转120度，不完全外齿轮不啮合，内齿轮3、4啮合是，水平回转120度，完成左右回转的工作要求。如图3-5所示。不完全齿轮机构具有机构结构简单、容易制造、工作较为可靠特点，同时从动轮的运动时间和静止时间变化范围较大。通过设计不完全齿轮的齿数可以实现机械手所要求的回转角度，对转动的时间可以较好的把握。但是当开始进入啮合时和脱离啮合时具有比较大的冲击，因此，它一般用于低速和载荷较小的场合。方案三：圆柱凸轮+连杆+齿轮齿条减速器将动力传递到圆柱凸轮带动其转动，因为圆柱凸轮的轮廓线不同，从动件连杆会沿着轮廓线运动，因为圆柱凸轮是水平放置的，凸轮的转动会使连杆左右转动，根据设计要求可以确定左右摆动的周期和摆动的距离。连杆的移动会带动齿条的移动。齿条与齿轮啮合带动齿轮左右转动，齿轮带动杆是其左右回转，完成机械手水平左右回转的工作动作。圆柱凸轮机构结构复杂，计算难度大，使运动停歇时间难以把握。设计难度较大综合三种方案，选择方案一更为合适，方案一具有计算简单，容易实现，具有明显的间歇运动的优点，方案二冲击较大，方案3结构复杂，不容易计算，运动停歇时间较难把握。图3-4 不完全齿轮+连杆+齿条图3-5 不完全齿轮图3-6 圆柱凸轮+齿轮齿条3.5 热镦挤送料机械手整体结构设计通过上述对各个方案的设计分析，将选择出来的最优方案综合整理，确定热镦挤送料机械手的整体结构，如图3-7所示。选用凸轮连杆机构来完成机械手的上下摆动，选用不完全齿轮+连杆+齿轮齿条来实现机械手的120°水平回转，使用减速器来减速达到所需转速。图3-74 传动机构的设计计算已知工作频率为15次/min，则执行机构转速为30r/min。满载转速为1440r/min，通过运动循环图和机械手的整体结构设计传动比。总传动比。带传动部分传动比为4，高速级齿轮传动为4，低速级为3，锥齿轮传动比为3。4.1带轮传动计算1.定V带型号和带长带传动是带轮之间用带作为挠性拉拽零件的传动，它是借助与带轮之间的摩擦或者啮合来传递动力或者运动的，带的类型分为平带、V带、同步带和多楔带。因为传动比为4，查机械设计表11.1可以知道，选用V带传动即可满足要求。V带传动适用于中心距较小的情况下，它没有接头，运动比较平稳，多跟V带同时使用时，不惧损坏，即使损坏了一根也不至于立即停止运行。它的缺点是适用寿命比较短，价格比较贵，而且传动的效率要略低于平带。工作情况系数：由表11.5查得 kA=1.2计算功率根据总体设计结构计算出中传递效率其中；，所以kW选择V带型号由图11.15可知，选择Z型V带。小带轮直径由图11.5可知，D1取90mm验算V带速度5m/sv25m/s 符合要求。大带轮直径取 其中为带传动的滑动率大带轮转速2.计算带长求 求初取中心距初取带长=1936.875mm查图11.4可知3.求中心距和包角中心距小轮包角4.求带根数带速带根数由表11.8可知 由表11.7可知由表11.12可知由表11.10可知所以，V带根数为2根。5.求轴上载荷张紧力轴上载荷4.2齿轮传动齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、锥齿轮等，齿轮传动的要求是要满足冲动比平稳，要尽量的减少冲击、噪声和震动。齿轮传动要保持一定的强度。常见的齿轮失效形式为齿面损伤和轮齿折断，齿面损伤有点蚀、胶合、塑性流动、磨粒磨损等损伤形式。该设计选择直齿轮即可，为了保证齿轮齿面具有足够的硬度，较高的抗点蚀、抗磨损、抗胶合等能力，应选择合适的材料，同时，该材料应该使齿轮有足够的弯曲疲劳强度和良好的热处理公益性，选择的材料应为40Cr，45钢等。4.2.1高速级齿轮传动运输机一般为工作机，速度不高，故选7级精度，小齿轮选择材料为40Cr，需调质处理，硬度为260HB，大齿轮材料为45钢，硬度为240HB，同样需要调质处理。齿面接触疲劳强度计算1.初步计算转矩 齿宽系数由表12.13可知，接触疲劳极限机械设计图12.17c可知， 初步计算许用接触应力值 由表12.16可取 初步计算小齿轮直径=64mm为修正系数为齿宽系数为传动比初步齿宽bb= 2.校核计算圆周速度vV=精度等级 由表12.6查得精度等级为9级齿数z和模数m 初步取齿数z1=30，z2=iz1=120由表12.3取m=2.5则 z2=104选用系数KA由表12.9选取KA=1.25动载系数KV由图12.9选取KV=1.2齿间载荷分配系数 由表12.10，先求端面重合度 齿向载荷分布系数载荷系数K弹性系数 由表12.12可得 节点区域系数 有图12.16 接触最小安全系数 总工作时间 应力循环次数 为齿轮每转一周，同一侧齿面的啮合次数齿轮的设计寿命接触寿命系数 由图12.18可知，取 接触疲劳极限 由图12.17c 许用接触应力 验算 3. 确定传动主要尺寸实际分度圆直径d 中心距a 齿宽b取,4 .齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数齿间载荷分配系数 由表12.10可知，齿向载荷分布系数由图12.14查得，载荷系数K齿形系数 由图12.21查得， 应力修正系数 由图12.22查得， 弯曲最小安全系数 由图12.23c查得， 应力循环次数 由表12.15估计弯曲寿命系数 由图12.24可知， 尺寸系数 由图12.25可知 许用弯曲应力验算符合要求。4.2.2低速级齿轮传动的设计计算材料选择：小齿轮选择材料为40Cr，需调质处理，硬度为260HB，大齿轮材料为45钢，硬度为240HB，同样需要调质处理。1. 齿面接触强度计算初步计算转矩齿宽系数由表12.13可知初步计算许用接触应力值 由表12.16可取 初步计算 取初步齿宽b， 2. 校核计算圆周速度精度等级 查表12.6选取精度等级为9级齿数z和模数m初取，取，使用系数 由表12.9选取=1.25动载系数 由图12.9选取齿间载荷分配系数先求：端面重合度齿向载荷分布系数载荷系数K弹性系数 由表12.12可得 节点区域系数 有图12.16 接触最小安全系数 总工作时间 应力循环次数 由表12.5估计 接触寿命系数 由图12.8选择， 接触疲劳极限 由图12.17c 许用接触应力 验算 3. 确定传动主要尺寸实际分度圆直径d 中心距a 齿宽b取,4.齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数齿间载荷分配系数 由表12.10可知，齿向载荷分布系数由图12.14查得，载荷系数K齿形系数 由图12.21查得， 应力修正系数 由图12.22查得， 弯曲最小安全系数 由图12.23c查得， 弯曲最小安全系数 由表12.14选择， 弯曲寿命系数 由图12.24可知， 尺寸系数 由图12.25可知 许用弯曲应力验算4.2.3直尺锥齿轮设计计算直齿锥齿轮的加工方式多为刨齿，因此不宜采用硬齿面。小齿轮的材料选择40Cr，需要进行调质处理，硬度大小为260HB,而大齿轮的加工材料可以选择使用42SiMn，同样要进行调制处理，硬度为230HB。通过运动循环简图和整体机构简图可以知道直尺锥齿轮的传动比为i=3，小齿轮转速为30r/min，传递功率为。1. 齿面接触疲劳强度计算齿数z和精度等级取，因为运动速度不高，通过表12.6，选9级精度使用寿命 由表12.9 动载系数 由图12.9 齿间载荷分配系数由表12.10，估计由公式12.6可计算由公式12.10计算齿向载荷分布系数 由表12.20查得，载荷系数转矩弹性系数 由表12.12可得 节点区域系数 有图12.16 接触最小安全系数 总工作时间 应力循环次数 接触寿命系数 由图12.18可知，取 接触疲劳极限 由图12.17c 许用接触应力 小轮大端分度圆直径 取 由机械设计12.39公式计算得出验算圆周速度及2.确定传动主要尺寸大端模数实际分度圆直径d 锥句 齿宽b取经过校核计算得出所选数据符合要求。4.3轴的设计计算因为减速器功率不大，并且没有特殊的要求，所以选择常见的45钢即可，并且对45钢进行调制处理各轴输入功率4.3.1 轴的设计计算最小轴径轴最小轴径： 轴最小轴径： 轴最小轴径： 轴承选择表4-1 轴承参数表轴承号轴承代号基本尺寸/mm（）2系列62062系列62092系列6213轴的设计表4-2 轴各轴段直径轴段直径mm原因-22根据最小直径选择-25定位轴肩-30根据轴承内径选取-35非定位轴间-52分度圆直径-35-30根据轴承内径选择表4-3 轴各轴段长度轴段长度mm原因-38凸缘联轴器选择-35-2816+9+3-135-75根据齿宽得出-7-2816+12图4-1 轴简图轴的设计表4-4 轴各轴段直径轴段直径mm原因-35根据最小直径选择-40非定位轴间-45根据轴承内径选取-52定位轴肩-60定位轴肩-52定位轴肩-45根据轴承内径选择表4-5 轴各轴段长度轴段长度mm原因-45锥齿轮齿宽选择-45-4316+9+3-65根据齿宽得出-20-115-3619+12+5图4-2 轴简图轴的设计表4-6 轴各轴段直径轴段直径mm原因-50根据最小直径选择-56非定位轴肩-65根据轴承内径选取-72定位轴肩-78非定位轴肩-72定位轴肩-65根据轴承内径选择表4-7 轴各轴段长度轴段长度mm原因-112凸缘联轴器选择-60-3624+12-102-105根据齿宽得出-10-3624+12图4-3 轴简图4.3.2 轴的校核计算计算齿轮受力转矩 圆周力径向力计算支承反力垂直面反力轴受转矩许用应力值 查表16.3 应力校正系数当量转矩当量弯矩 在齿轮中间截面处校核轴径齿根圆直径轴径4.4滚动轴承的校核计算 常见的滚动轴承有圆锥滚子轴承，它能同时受径向载荷和轴向载荷，具有承载能力较大的特点，它的许用角偏小；推力球轴承只能承受单向的轴向载荷，在回转时会因为钢球离心力的作用于保持架摩擦发热，所以极限转速较低。深沟球轴承的结构简单，主要用来承受径向力，摩擦系数小，极限转速高，价格较低，它的应用范围最广。较接触球轴承的特点是轴向承载能力随着接触角的增大而增大，但是需要成对使用，它的接触角有15°、25°和45°三种。圆柱滚子轴承可以受较大的径向载荷，内外圈之间可作轴向的自由移动，它不能够承受轴向载荷。通过对比这几种常见的滚动轴承，从经济、使用条件等方面进行考虑， 选用轴承为深沟球轴承。通过表18.7可得，,由表18.8查得，当量动载荷P计算额定动载荷选用6213深沟球轴承可以满足轴承寿命要求。4.5 键链接的校核计算键的种类有平键和花键两种，它们的重要作用都是用于轴和带毂零件，用来实现周向的固定，以此来传递转矩。我们使用的键为平键。其中平键又分为普通平键、导向平键、滑键三种，这里我们选用的是普通平键。而普通平键又分为平头、圆头、一端平头一端圆头3种类型。平键一般情况下不影响被连接件的定心，因此使用范围很广。在进行平键的设计时，应该考虑较弱零件的工作面被压溃或磨损等状况，同时也应考虑键的强度，以防键被剪断。1.输入轴与联轴器用平键联接键1轴径，查机械设计手册，选择A型平键，尺寸为，查机械设计表7.1，参考毂长选择，键的接触长度，。2.输出轴与齿轮用平键联接键2轴径，查机械设计手册，选择A型平键，尺寸为，查机械设计表7.1，参考毂长选择，键的接触长度，。3.输出轴与齿轮用平键联接键3轴径，查机械设计手册，选择A型平键，尺寸为，查机械设计表7.1，参考毂长选择，键的接触长度，。4.输出轴与锥齿轮用平键联接键4轴径，查机械设计手册，选择A型平键，尺寸为，查机械设计表7.1，参考毂长选择，键的接触长度，。5.输出轴与齿轮用平键联接键5轴径，查机械设计手册，选择A型平键，尺寸为，查机械设计表7.1，参考毂长选择键的接触长度，。6.输出轴与联轴器用平键联接键6轴径，查机械设计手册，选择A型平键，尺寸为，查机械设计表7.1，参考毂长选择，键的接触长度，。4.6箱体结构尺寸表4-8 箱体参数名称符号尺寸/mm箱座凸缘壁厚12箱盖凸缘壁厚12箱座底凸缘厚度20轴承旁连接螺栓直径16连接螺栓的间距180轴承盖螺钉直径10视孔盖螺钉直径7.35定位销直径8.7距外箱壁距离36至凸缘边缘距离36轴承旁凸台半径36凸台高度外箱壁至轴承座端面距离大齿轮顶圆与内箱壁距离12齿轮端面与内箱壁距离12箱盖肋厚6.8箱座肋厚6.8轴承盖外径图6-27轴承旁连接螺栓距离箱盖与连接螺栓直径箱座壁厚85 机械手运动执行机构设计计算5.1 凸轮连杆机构的设计计算由机械手设计要求可知，凸轮连杆机构的运动应该满足机械手上下摆动15°，假设凸轮连杆机构的支承点距离机械手转动点为100mm，则通过计算，得出，即凸轮最高点与最低点距离相差27mm。通过运动过程计算凸轮外形圆盘凸轮基圆半径尺寸，外圆半径。手臂夹料时间占比为：对应旋转角度为：手臂上摆时间占比为：对应旋转角度为：手臂下摆时间占比为：对应旋转角度为：手臂回转时间所占比为：对应旋转角度为：以O为圆心，e为半径所作的圆成为偏距圆以凸轮轮廓线最小矢径为半径所作的圆为基圆，基圆半径为25mm凸轮转动时从动件的最大位移为行程推程运动角为从动件由最低点到最高点凸轮所转过的角度回程运动角为从动件由最高点到最低点凸轮所转过的角度根据运动规律画凸轮连杆机构图图5-1从动件运动规律由于机器的运动速度较慢，对动力要求不是很高，所以在推程与回程中选择等加速和等减速，即加速度为0。5.2 不完全齿轮齿条的设计计算齿轮模数因为机械运动较慢，对动力的要求不高，转动速度不是很快，所以对不完全齿轮的要求不高。通过运动循环图和机械手的运动动作进行分析可以进行如下设计：完全齿轮共60齿，则，直径为60mm。不完全齿轮与完全齿轮啮合，运动过程为先进行空转，待转动五分之二后带动完全齿轮转动五分之二，之后空转五分之一，这样就满足了机械手回转的要求了。齿轮齿数,则它的分度圆直径齿条移动距离齿条长度，所以选择齿条长度为60mm。齿条长度设曲柄长度为a，连杆长度为b，则齿条移动距离为2a，即齿条移动的距离为23.55mm，为保证在运动过程中齿条不与曲柄相接触，应该满足如下条件，即：所以，b的长度选择60mm6 热镦挤送料机械手方案的计算说明热镦挤送料机械手以发动机Y112M-4为动力源，通过带轮将动力传递到减速器部分，其中带轮部分传动比为4，即轴1的转动速度为360r/min，在减速器部分中，高速级传动比为4，低速级传动比为3。其中减速器轴2输出的力带动凸轮转动，来完成机械手上下摆动的运动，轴3输出的力带动不完全齿轮的运动，来完成机械手间歇水平回转的运送，在轴2输出力时，需要用直齿锥齿轮对力的方向进行改变，直齿锥齿轮间的传动比同样为3，这样，通过不完全齿轮齿条连杆机构和凸轮连杆机构的综合应用，就可以完成运动循环图中所要求完成的动作。机械手各部分尺寸可以根据前面各章节计算得出。该机械手为空间机构，该机械手存在3个公共约束，确定该机械手的空间自由度为总结与致谢本次设计的题目是热镦挤送料机械手，它的作用是快速高效的完成工作机的上下料工作。机械手的优点在于不惧环境的恶劣，可以在高温高压等环境中工作，同时还善于进行长时间重复性的工作。我所设计的机械手结构较为简单，它的执行机构是本设计的重要组成部分，该部分对机械手的灵活性、通用性、稳定性等都有很大的影响。本次设计从传动方式的选择开始，依次完进行了对执行机构的分析，整体结构的设计，齿轮的设计，轴和轴承的设计，键的设计，上下摆动机构的设计计算，水平回转的设计计算，并且对其结构组成进行了研究。这次设计让我学到很多，通过本次设计我了解了机械手的基本设计思想，了解到了各个机构的作用和基本类型，对各机构有了进一步的了解，明白了它们的运动原理，为以后设计或研究类似题目打下了良好基础。 在本次设计中，有许多人给了我很大的帮助，正是因为有着他们的无私帮助，才能让我顺利的完成这次毕业设计。首先我要感谢我的课题指导教师XXX老师，是他引导我并且指导我完成了学校规定的内容，从开题报告开始一直到这次设计结束，每一次遇到难题和困难，都是他给予我帮助，给我参考资料，帮助我完成这次设计。其次感谢帮助过我的老师和同学，他们教会了我相关的知识，使我在困惑中找到了设计的思路，因而可以完成本次设计工作。最后感审阅说明书和谢参加本次答辩的老师。参考文献1 郑文纬.机械原理(第7版）M.北京:高等出版社.20092 邱宣怀等编著.机械设计(第4版)M.北京:高等教育出版社.20093 邹慧君主编著.机械原理课程设计手册M.北京:高等教育出版社.1998.64 闻邦春.机械设计手册9(第5版)M.北京:机械工业出版社.20095 教育部高等教育司等编.高等学校毕业设计(论文)指导手册. M.北京:高等教育出版社.20086 廖常初.PLC基础及应用2版.北京:机械工业出版社.2007.67 郭宗仁等.可编程控制器应用系统设计及通信网络技术.北京:人民出版社.20028 余雷声.电器控制与PLC应用M.北京:机械工业出版社.19969 李育锡.机械设计课程设计.北京:高等教育出版社.2008