廢瓶剔除機的機械手課程設(shè)計

1、<p><b>　　第一張 緒論</b></p><p><b>　　一、摘要</b></p><p>　　伴隨著機電一體化在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，機械設(shè)備的自動控制成分顯得越來越來越重要，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到、腐蝕以及有毒氣體的危害，增加了工人的勞動強度，甚至危及生命。因此機械手就在這樣的環(huán)境下誕生了，機械手是工業(yè)機器人系統(tǒng)

2、中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機構(gòu)，是機器人的關(guān)鍵部件之一。其中的工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識：它能部分地代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；能制作必要地機具進(jìn)行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。本設(shè)計采用PLC作為控制機對工業(yè)機械手進(jìn)行控制及監(jiān)控，國外機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如

3、下幾個趨勢：</p><p>　　工業(yè)機器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。</p><p>　　機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體：由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問世。</p>

4、<p>　　工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日間小巧，而且采用模塊化結(jié)構(gòu)：大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。</p><p>　　機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、生覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制

5、；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。</p><p>　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)壞境中的感覺來操作機器人。</p><p>　　當(dāng)代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者于機器人的人機交換控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的控制遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段

6、。美國發(fā)射到火星上得“所杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的著名實例。</p><p>　　機器人化機械開始興起，從94年美國發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開始其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡技術(shù)，生產(chǎn)了部分機

7、器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、電焊、裝配、裝運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來說，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品：機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已形成機器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)面我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次

8、重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，我國的智能機器人和特種機</p><p><b>　　二、氣動機械手概述</b></p><p>　　氣動機械手由操縱機（機械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測

9、傳感裝置構(gòu)成，是一種防人操作，自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化設(shè)備。特別適合于多品種、便批量的柔性生產(chǎn)，它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用， 機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代要就十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。機器人并不是在簡單意

10、義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化控制，機械手是模仿著人手的部分 動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手稱為“工業(yè)” 。生產(chǎn)中應(yīng)用

11、機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強度、</p><p>　　三、機械手的組成和分類</p><p>　　(一)、機械手的組成</p><p>　　機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 機械手組成方框圖：</p>

12、;<p>　　Plane chart of composition of manipulator</p><p><b>　　1、執(zhí)行機構(gòu)</b></p><p>　　包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。</p><p><b>　　手部</b></p><p>　　

13、即與物件接觸的部件。由于物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由于手指（或手爪）和傳力結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用比較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓物件的表面形狀，被抓部位（是外廓或

14、是內(nèi)控）和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的：手指有外夾式和內(nèi)撐式：指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而 傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)，傳力機構(gòu)型式較多時常用的有：滑槽連桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式和重力式等。</p><p><b>　　手腕</b></p><p>　　是連接手部和手臂的部件，并可用

15、來調(diào)整被抓取物件的方位（即姿勢）</p><p><b>　　手臂</b></p><p>　　手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運到指定的位置，工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條傳到機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等）于驅(qū)動源（如液壓、氣壓或電機等）相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動

16、。</p><p><b>　　立柱</b></p><p>　　立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降（或俯仰）運動均與立柱有密切的聯(lián)系，機械手的立柱因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。</p><p><b>　　行走機構(gòu)</b></p><p>　　

17、當(dāng)工業(yè)機械手需要完成遠(yuǎn)距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行走機構(gòu)，可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。滾輪式分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置。</p><p><b>　　機座</b></p><p>　　機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。<

18、/p><p><b>　　2、驅(qū)動系統(tǒng)</b></p><p>　　驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)設(shè)計手執(zhí)行機構(gòu)運動裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動，氣壓傳動、機械傳動。控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。</p><p><b>　　3、控制系統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)

19、是支配著工業(yè)機械手規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)，目前工業(yè)機械手的控制一般是由程序控制系統(tǒng)和電器定位（或機械擋塊定位）系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動。并記憶人們給予機械手的指令信息（如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間），同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。</p><p><b>　　4、位

20、置檢測裝置</b></p><p>　　控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。</p><p><b>　?。ǘC械手的分類</b></p><p>　　工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)

21、一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)進(jìn)行分類。</p><p><b>　　按用途分</b></p><p>　　機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種：</p><p>　　專用機械手它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動

22、化生產(chǎn)的自動換刀機械手，如自動機床，自動線的上、下料機械手。</p><p>　　通用機械手它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。定格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。通用機械手的工作范圍大，定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)，通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種：簡易型以“開—關(guān)”式控制

23、定位，只能是點位控制：可以使點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌控制；同時還可分為伺服型和一般型的機械手，伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類型。</p><p><b>　　按驅(qū)動方式分</b></p><p>　　液壓傳動機械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是：抓重可大幾百公斤以上，傳動平穩(wěn)性結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要

24、求嚴(yán)格，不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。</p><p>　　氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手，其主要特點是：介質(zhì)源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作四度的平穩(wěn)性較差，沖擊

25、大，而且氣源壓力較低，注重一般在30公斤以下，在同樣注重條件下它比液壓機械手的結(jié)構(gòu)大，所以使用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。</p><p>　　機械傳動機械手即由機械傳動機構(gòu)（如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等）驅(qū)動的機械手，它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準(zhǔn)確可靠，用于玻璃瓶的上下運動。動作頻率達(dá)，但結(jié)構(gòu)較小，動作程序不可變。</p>

26、<p>　　電力傳動機械手即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率不僅電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單，其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。</p><p><b>　　按控制方式分</b></p><p>　　點位控制它的運動為空間點到點之間的移動，只能控

27、制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)度，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。</p><p>　　連續(xù)軌跡控制它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點位無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運動，并且只用范圍廣，但電氣控制紫銅復(fù)雜。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進(jìn)行控制。</p><p><b&g

28、t;　　課題的主要任務(wù)</b></p><p>　?。ㄈ?、本課題將要完成的主要任務(wù)如下：</p><p>　　進(jìn)行氣動機械手的總體研究，并進(jìn)行整體運動方式設(shè)計：</p><p>　　設(shè)計氣動機械手的電路設(shè)計，進(jìn)行關(guān)鍵部位的設(shè)計計算；</p><p>　　用PLC對機械手控制的總體設(shè)計；</p><p>　

29、　第二章 機械手的設(shè)計方案</p><p><b>　?。ㄒ唬⒏攀?lt;/b></p><p>　　對氣動機械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)備的拾—放和搬運物件，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)，一定的承載能力，足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性。設(shè)計氣動機械手的原則是：充分分析作業(yè)對象（工件）的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)

30、功能要求和環(huán)境條件；明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運動控制的要求；盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制。</p><p>　?。ǘ?、機械手的坐標(biāo)型式與自由度</p><p>　　按機械手手臂的不同運動型式及其組合情況，其坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)

31、式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于本機械手在抓玻璃瓶時手臂具有升降、收縮運動，因此，采用直角坐標(biāo)式。相應(yīng)的機械手具有兩個自由度。</p><p>　　1、機械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計</p><p>　　為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換結(jié)構(gòu)，玻璃瓶屬于是棒料，使用夾持式手部。</p><p>　　2、機械手的手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p

32、>　　考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，只要手臂能夠滿足水平運動即可，因此機械手的手臂采用直角坐標(biāo)式。</p><p>　　3、機械手的驅(qū)動方案設(shè)計</p><p>　　由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機械手采用氣壓傳動方式。</p><p>　　4、機械手的控制方案設(shè)計</p><

33、p>　　考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器（ＰＬＣ對機械手進(jìn)行控制。當(dāng)機械手的動作流程改變時，只需改變ＰＬＣ程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。</p><p>　?。ㄈC械手的主要參數(shù)</p><p>　　1）機械手的最大抓中是其規(guī)格的主要參數(shù)，由于是采用氣動方式驅(qū)動，因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)機械手的設(shè)計參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設(shè)計

34、設(shè)計抓重的工件質(zhì)量為1公斤。</p><p>　　2)基本參數(shù)運動速度是機械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機械手速度提出了要求，設(shè)計速度過低限制了它的使用范圍，而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮的速度。該機械手最大移位速度設(shè)計為0.1m/s。平均移動速度為0.08m/s。</p><p>　　1、機械手的技術(shù)參數(shù)列表</p><p><b>　　1）用

35、途</b></p><p>　　用于抓取生產(chǎn)不合格的玻璃瓶</p><p><b>　　2)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：</b></p><p><b>　　抓重</b></p><p><b>　　1千克</b></p><p><b>　　自

36、由度</b></p><p><b>　　1個自由度</b></p><p><b>　　坐標(biāo)型式</b></p><p><b>　　直角坐標(biāo)式</b></p><p><b>　　手臂運動參數(shù)</b></p><p>

37、;<b>　　伸縮行程100mm</b></p><p>　　伸縮速度40mm/s</p><p><b>　　升降行程250mm</b></p><p>　　升降速度100mm/s</p><p><b>　　手指夾持范圍</b></p><p>&l

38、t;b>　　棒料φ2—φ10</b></p><p><b>　　定位方式</b></p><p><b>　　形成開關(guān)</b></p><p><b>　　定位精度</b></p><p><b>　　+1mm</b></p>

39、;<p><b>　　驅(qū)動方式</b></p><p><b>　　氣壓傳動</b></p><p><b>　　控制方式</b></p><p>　　點位程序控制（采用PLC）</p><p>　　（四）機械手動作轉(zhuǎn)換方案</p><p>

40、;　　廢瓶剔除機在啤酒瓶生產(chǎn)線旁邊用來剔除有裂縫或者是裂紋的不合格的產(chǎn)品。電動機帶動一個大的絲桿上下運動，運動的距離大于一個啤酒瓶的高度即可。絲杠螺母連接一個小的電機，小電機連接一個小的絲杠，絲杠水平運動。絲杠帶動CTA氣缸，CTA氣缸與機械手相連。ＣＴＡ氣缸的伸縮帶動機械手的加緊與松開，當(dāng)氣缸進(jìn)給時，機械手加緊，大絲杠向上運動，使啤酒瓶脫離生產(chǎn)線，小絲杠水平運動，就啤酒瓶運到廢物箱的上方，氣缸回程，機械手松開。啤酒瓶掉入廢物箱內(nèi)。如此

41、反復(fù)即可達(dá)到剔除廢瓶的目的。</p><p>　　第三章 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計與校核</p><p>　　1、氣缸的尺寸設(shè)計與校核</p><p>　　根據(jù)實驗設(shè)計要求，手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號的結(jié)構(gòu)特點，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計的實際要求，氣缸用ＣＴＡ型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為φ63/63。</p><

42、;p>　?。?）在校核尺寸時，只需校核氣缸內(nèi)徑D=63mm，半徑R=31.5mm的氣缸的尺寸滿足使用要求即可，設(shè)計使用壓強P=0.4MPa</p><p><b>　　則驅(qū)動力：、</b></p><p><b>　　F=P·πR</b></p><p>　　=0.4×10×3.14&#

43、215;0.0315</p><p><b>　　=1246(N)</b></p><p>　　(2)測定手腕質(zhì)量和重物的質(zhì)量之和為7kg，設(shè)計加速度a=10(m/s)，則慣性力</p><p><b>　　F=ma</b></p><p><b>　　=10×7</b&g

44、t;</p><p><b>　　=70（N）</b></p><p>　?。?）考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù)k=0.2.</p><p><b>　　F=kF</b></p><p><b>　　=70×0.2</b></p><p>&

45、lt;b>　　=14</b></p><p><b>　　F= F+ F</b></p><p>　　=70+14=84（N）</p><p><b>　　F＜F</b></p><p>　　所以標(biāo)準(zhǔn)CTA氣缸的尺寸符合實際使用驅(qū)動力要求</p><p>&

46、lt;b>　　2、活塞桿的計算</b></p><p>　?。?）按強度條件計算 </p><p>　　當(dāng)活塞桿的長度L較小時（L≤10d），可以只按強度條件計算活塞桿直徑d</p><p><b>　　d≥</b></p><p>　　式中 F—氣缸的推理（N）；</p><

47、;p>　　σ—活塞桿材料的許用應(yīng)力（pa）, σ=σ/s；</p><p>　　σ—材料的抗拉強度（pa）；</p><p>　　S— 安全系數(shù)，S≥1.4。</p><p>　　按縱向彎曲極限力計算 氣缸承受軸向壓力以后，會產(chǎn)生軸向彎曲，當(dāng)縱向力達(dá)到極限力F以后，活塞會產(chǎn)生永久性完全變形，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑與行程有關(guān)。&l

48、t;/p><p><b>　　當(dāng)長細(xì)比≥85時 </b></p><p><b>　　F= nπEI/L</b></p><p><b>　　當(dāng)長細(xì)比＜85時</b></p><p><b>　　F=</b></p><p>　　式中

49、 L—活塞桿計算長度（m）</p><p>　　K—活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，</p><p>　　實心桿 K==，</p><p>　　空心桿 K=/4；</p><p>　　I—活塞桿橫截面慣性矩，</p><p>　　實心桿 I=，</p><p>　　空心桿 I=

50、π（d— d）/64；</p><p>　　d—空心活塞桿內(nèi)徑直徑（m）；</p><p><b>　　A—活塞桿截面積</b></p><p><b>　　實心桿 A=d，</b></p><p>　　空心桿 A=（d—d）；</p><p><b>　　n

51、—系數(shù)，</b></p><p>　　E—材料彈性模量，對鋼取E=2.1×10Pa;</p><p>　　f —材料強度試驗值，對鋼取f=49×10Pa；</p><p>　　a —系數(shù)，對鋼取a=1/5000</p><p><b>　　3、平衡裝置</b></p><

52、;p>　　在本設(shè)計中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。</p><p>　　第四章 機械手尺寸設(shè)計計算</p><p>　　1、機械手材料的選擇</p><p>　　玻璃為非晶體，沒

53、有固定的熔點，只有融程，600~800℃時開始軟化，溫度升高。流動性越強。因此玻璃瓶的溫度低于600℃。鋼板的材料選用熱軋普通薄鋼板。熱軋普通薄板俗稱黑鐵皮，因鋼板表面呈云彩黑藍(lán)色而得名。主要用于制造對表面質(zhì)量要求不高，不需深沖加工的制品。厚度采用4mm。</p><p>　　2、機械手的機構(gòu)簡圖</p><p>　　機械手的結(jié)構(gòu)中心對稱，去薄板的中心線位置標(biāo)示機械手的結(jié)構(gòu)，如圖：<

54、/p><p>　　圖4—1 機械手結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　3、機械手尺寸計算</b></p><p>　　由于機械手是中心對稱的，在分析機械手尺寸時我們只分析上半部分。尺寸標(biāo)注如圖所示：</p><p>　　圖4—2 機械手尺寸結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖中虛線部分為機械手向左運

55、動的極限位置，從左到右三個手臂的一次為1桿2桿3桿。設(shè)計尺寸為1桿92.4mm，2桿70mm，3桿80mm。1與2的夾角為120°。極限位置時2與3垂直，3與對稱線垂直。極限位置時1與對稱中心線的夾角為60°。啤酒瓶上口的直徑為36mm左右，因此機械手末端離中心線的距離應(yīng)為17mm。</p><p>　　尺寸設(shè)計合理性計算：</p><p><b>　　= &

56、lt;/b></p><p><b>　　a=24.9</b></p><p>　　在三角形中斜邊大于直角邊。</p><p><b>　　氣缸行程的計算：</b></p><p>　　Sin（60°-α）= </p><p>　　α=16.9°

57、 </p><p>　　式中α為1在兩個極限位置時的夾角</p><p>　　120°-α=103.1°</p><p>　　cos103.1°=</p><p><b>　　b=127.9</b></p><p><b>　　cosβ=</b&g

58、t;</p><p><b>　　β=32.2°</b></p><p>　　β為1在極限位置時與2、3交點的夾角。</p><p>　　sin(60°-32.2°)= </p><p><b>　　f=59.65</b></p><p>　　s

59、inγ===0.75</p><p><b>　　γ=48.2°</b></p><p>　　γ為3與中心線的夾角。</p><p>　　cos(60°-β)= </p><p><b>　　y=166.46</b></p><p>　　y為1與中心線的交

60、點跟3桿的距離。</p><p>　　e =b×cos(60°-β)</p><p>　　=127.9×cos27.8°</p><p><b>　　=113.14</b></p><p>　　式中e為b在中心線上的投影。</p><p><b>

61、　　cosα=</b></p><p><b>　　c=20.57</b></p><p>　　式中c為2在兩極限位置時的距離。</p><p>　　綜上所述：氣缸的形成x=y-d-e</p><p>　　=166.46-113.14-20.57</p><p><b>　　

62、=32.75</b></p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　本課程設(shè)計的主要是廢瓶剔除機的機械手部分。只有一個自由度，主要實現(xiàn)的功能是加緊或松開啤酒瓶，為畢業(yè)設(shè)計設(shè)計整體的啤酒瓶剔除機做了鋪墊。經(jīng)過三個星期的努力終于初步成型。在做課程設(shè)計的過程中學(xué)到了很多的東西，知道了以前學(xué)的很多東西還是不牢固，很多已經(jīng)學(xué)過的知識都已經(jīng)忘記了，只

63、能重新翻書學(xué)習(xí)，在接下來畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)該吸取教訓(xùn)。再就是要多問老師，多聽一下指導(dǎo)老師的意見，在計算之前先把機械部分的機構(gòu)簡圖畫出來，再把圖補充完整。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]蘇聯(lián)莫施寧.卷板機（第一版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1970.</p><p>　　[2]周國盈.帶鋼卷取設(shè)備.冶金工

64、業(yè)出版社,1992.</p><p>　　[3]蘇傳德.卷板機驅(qū)動功率的計算[J].山東冶金.1999.6(3):42-43</p><p>　　[4]范宏才.現(xiàn)代鍛壓機械[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.</p><p>　　[5]李強.對稱式三輥卷板機的受力及驅(qū)動功率計算分析.鍛壓技術(shù)[J].2007</p><p>　　[6]壓力

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