[機(jī)械畢業(yè)論文]真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)【專業(yè)答辯必備資料】

1、<p><b>　　一 緒論</b></p><p>　?。ㄒ唬鈮簜鲃?dòng)技術(shù)的研究發(fā)展動(dòng)向</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前氣壓技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、高度集成化的方向發(fā)展。雖然氣壓傳動(dòng)技術(shù)方便簡潔，但是氣壓傳動(dòng)中存在著一些亟待解決的問題，如：氣壓系統(tǒng)工作時(shí)的穩(wěn)定性、工作介質(zhì)的泄漏、氣壓沖擊對設(shè)備可靠性的影響等等，這些問題都是

2、氣壓傳動(dòng)技術(shù)需要研究和解決的。任何技術(shù)的改革和創(chuàng)新，都必須以穩(wěn)定、可靠的工作為前提，這樣才具有它的實(shí)際意義。 </p><p>　?。ǘ鈮簜鲃?dòng)技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)械制造業(yè)，其中包括機(jī)械加工生產(chǎn)線上工件的裝夾及搬送，鑄造生產(chǎn)線上的造型、搗固、合箱等。在汽車制造中，汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線、車體部件自動(dòng)搬運(yùn)與固定、自動(dòng)焊接等。</p><p>　　電子IC及電

3、器行業(yè)，如用于硅片的搬運(yùn)，元器件的插裝與錫焊，家用電器的組裝等。</p><p>　　石油、化工業(yè) 用管道輸送介質(zhì)的自動(dòng)化流程絕大多數(shù)采用氣動(dòng)控制，如石油提煉加工、氣體加工、化肥生產(chǎn)等。</p><p>　　輕工食品包裝業(yè)，其中包括各種半自動(dòng)或全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線，例如：酒類、油類、煤氣罐裝，各種食品的包裝等。</p><p>　　機(jī)器人，例如裝配機(jī)器人，噴漆機(jī)器人，搬

4、運(yùn)機(jī)器人以及爬墻、焊接機(jī)器人等。</p><p>　　其它，如車輛剎車裝置，車門開閉裝置，顆粒物質(zhì)的篩選，魚雷導(dǎo)彈自動(dòng)控制裝置等。目前各種氣動(dòng)工具的廣泛使用，也是氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)組成部分。 </p><p>　?。ㄈ鈮簜鲃?dòng)的特點(diǎn)</p><p>　　氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) ：以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動(dòng)相比不必設(shè)置

5、回收的油箱和管道；因空氣的粘度很?。s為液壓油動(dòng)力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境；與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題；工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越；成本低，過載能自動(dòng)保護(hù)。 </p><p>　　氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：由于空氣

6、具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差，但采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的效果；因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10～40kN；噪聲較大，在高速排氣時(shí)要加消聲器；氣動(dòng)裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復(fù)雜回路。 </p><p><b>　?。ㄋ模C(jī)械手的組成</b></p>&l

7、t;p>　　工業(yè)的機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。</p><p><b>　　1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　手部 </b></p><p>　　即直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可

8、以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、楔塊杠桿式、齒輪齒條平行連桿式、內(nèi)撐連桿式、右絲杠螺母式、彈簧式和重力式。</p><p><b>　　（2）腕部 </b></p><p>　　是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變

9、的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡單的專用機(jī)械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。</p><p>　　目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度小（一般小于 2700）,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回

10、轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　?。?）臂部 </b></p><p>　　手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因

11、此，一般來說臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。</p><p><b&g

12、t;　?。?）行走機(jī)構(gòu) </b></p><p>　　有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國的正處于仿真階段。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。根據(jù)動(dòng)力源的不同, 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。采用氣壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手,結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便、可獲得較大的輸出功率、氣體不可壓縮，壓力、流量易于控制，反應(yīng)靈敏、控位精

13、確等優(yōu)秀特點(diǎn)。</p><p><b>　　3 控制系統(tǒng)分類</b></p><p>　　在機(jī)械手的控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。</p><p>　?。ㄎ澹┍菊n題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容<

14、/p><p>　　本設(shè)計(jì)課題名稱為真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一套真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手，它采用圓柱坐標(biāo)型的運(yùn)動(dòng)形式，氣壓傳動(dòng)，PLC系統(tǒng)控制。功能原理先進(jìn)，動(dòng)作可靠，結(jié)構(gòu)合理，安全經(jīng)濟(jì)，滿足生產(chǎn)要求。 </p><p>　　性能特點(diǎn)：機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)（工件平放）：真空吸盤吸取工件-大臂上升-大臂回轉(zhuǎn)-手臂延伸-真空吸盤放下工件-手臂收縮-大臂反轉(zhuǎn)-大臂下降。</p><

15、p>　　主要技術(shù)參數(shù)：吸持力2kg；自由度數(shù)為3；運(yùn)動(dòng)形式為圓柱坐標(biāo)；手臂伸縮行程范圍0-300mm，手臂升降行程范圍0-200mm；手臂回轉(zhuǎn)行程范圍0-180º；定位方式為定位塊；控制方式為點(diǎn)位式、PLC控制；驅(qū)動(dòng)方式為氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　?。┰O(shè)計(jì)的基本思路、方案</p><p>　　分析、理解設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求→查閱相關(guān)資料→初步擬訂設(shè)計(jì)方案→設(shè)計(jì)方案對

16、比并確定最佳方案→參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算→裝配圖草圖→零件設(shè)計(jì)→零件草圖→繪制裝配圖→繪制零件圖→編寫設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　?。ㄆ撸┰O(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則是：以任務(wù)書所要求的具體設(shè)計(jì)要求為根本設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分考慮機(jī)械手工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元

17、配件，以降低成本，同時(shí)提高可靠性。本著科學(xué)經(jīng)濟(jì)和滿足生產(chǎn)要求的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)也考慮本次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將大學(xué)期間所學(xué)的知識，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、液壓、氣動(dòng)、電氣傳動(dòng)及控制、傳感器、可編程控制器（PLC）、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、機(jī)械系統(tǒng)仿真等知識盡可能多的綜合運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，使得經(jīng)過本次設(shè)計(jì)對大學(xué)階段的知識得到鞏固和強(qiáng)化，同時(shí)也考慮個(gè)人能力水平和時(shí)間的客觀實(shí)際，充分發(fā)揮個(gè)人能動(dòng)性，腳踏實(shí)地，實(shí)事求是的做好本次設(shè)計(jì)。</p>

18、<p>　　二 真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄒ唬┱婵瘴P式氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　設(shè)計(jì)一套真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手，它采用圓柱坐標(biāo)型的運(yùn)動(dòng)形式，氣壓傳動(dòng)，PLC系統(tǒng)控制。功能原理先進(jìn)，動(dòng)作可靠，結(jié)構(gòu)合理，安全經(jīng)濟(jì)，滿足生產(chǎn)要求，主要技術(shù)參數(shù)見表2.1：</p><p>　　表2.1 主要技術(shù)參數(shù)<

19、/p><p>　?。ǘ┱婵瘴P式氣動(dòng)機(jī)械手工作原理分析</p><p>　　真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手功能原理如圖2.1所示</p><p>　　圖2.1 功能原理圖</p><p>　　真空吸盤工作原理：真空的產(chǎn)生可以是由電動(dòng)機(jī)、真空泵以及各種真空器件所組成的真空系統(tǒng)來提供，也可以由壓縮空氣通過真空發(fā)生器所產(chǎn)生的二次真空來提供。前者需要配置獨(dú)立的真

20、空系統(tǒng)，而后者可以利用一般生產(chǎn)過程中已有的空氣壓縮系統(tǒng)。因此，特別在各種包裝作業(yè)過程中，利用二次真空方法顯得十分方便、經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　真空發(fā)生器的原理是：壓縮空氣通過收縮的噴嘴后，從噴嘴噴射出的高速氣流卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動(dòng)，從而在接受室形成負(fù)壓，誘導(dǎo)二次真空。這樣的真空系統(tǒng)，尤其對于不需要大流量真空的工況條件更顯出它的優(yōu)越性。用真空吸盤來抓取物體，可以根據(jù)物體的不同形狀來實(shí)現(xiàn)任意角度的傳

21、遞。以下將從兩種特殊位置，即水平和垂直兩個(gè)方向，對真空吸盤的受力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。 （三）真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手工藝方案</p><p>　　設(shè)計(jì)一套真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手，它采用圓柱坐標(biāo)型的運(yùn)動(dòng)形式，氣壓傳動(dòng)，PLC系統(tǒng)控制。功能原理先進(jìn)，動(dòng)作可靠，結(jié)構(gòu)合理，安全經(jīng)濟(jì)，滿足生產(chǎn)要求。 </p><p>　　主要技術(shù)參數(shù)：吸持力2kg；自由度數(shù)為3；運(yùn)動(dòng)形式為圓柱坐標(biāo)；手臂伸縮行程范圍0-3

22、00mm，手臂升降行程范圍0-200mm；手臂回轉(zhuǎn)行程范圍0-180º；定位方式為定位塊；控制方式為點(diǎn)位式、PLC控制；驅(qū)動(dòng)方式為氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)（工件平放）：真空吸盤吸取工件-大臂上升-大臂回轉(zhuǎn)-手臂延伸-真空吸盤放下工件-手臂收縮-大臂反轉(zhuǎn)-大臂下降。</p><p>　　（四）真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手方案設(shè)計(jì)</p><p

23、>　　對于真空吸盤式氣動(dòng)的機(jī)械手，其工件的運(yùn)動(dòng)只需較少的自由度就能完成。氣液聯(lián)合控制和電液聯(lián)合控制則使系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，故采取氣壓傳動(dòng)方式。</p><p>　　本機(jī)械手是專用自動(dòng)機(jī)械手，選擇智能控制方式中的PLC程序控制方式，這樣可以使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)更加緊湊和完美。</p><p>　　本機(jī)械手的執(zhí)行系統(tǒng)是手部機(jī)構(gòu)。手部機(jī)構(gòu)形式多樣，但綜合其總體構(gòu)型，可分為：氣吸式、電磁式和鉗爪式

24、3種。根據(jù)本組合機(jī)床加工工件的特征，選擇氣吸式（真空吸盤式）手部結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種: 直角坐標(biāo)型機(jī)械手、圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手、球坐標(biāo)(極坐標(biāo))型機(jī)械手、多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊,定位精度較高,占地面積小，且根據(jù)本機(jī)械手坐標(biāo)形式分析分析本機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，采用圓柱坐標(biāo)形式。因此方案確定機(jī)械手采用氣壓

25、傳動(dòng)方式，PLC控制，真空吸盤式手部結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)形式。</p><p>　　三 真空元件的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算</p><p>　?。ㄒ唬┱婵瘴P吸持工件的動(dòng)力學(xué)分析</p><p>　　在產(chǎn)品包裝、物體傳輸和機(jī)械裝配等自動(dòng)作業(yè)線上 ,使用真空吸盤來抓取物體的案例越來越多。柔而有彈性的吸盤可以很方便地實(shí)現(xiàn)諸如工件的吸持、脫開、傳遞等搬運(yùn)功能 ,并確保不損壞其作用之對象

26、。而吸持力靠真空系統(tǒng)維持 ,真空的產(chǎn)生可以是由電動(dòng)機(jī)、真空泵以及各種真空器件所組成的真空系統(tǒng)來提供，也可以由壓縮空氣通過真空發(fā)生器所產(chǎn)生的二次真空來提供。前者需要配置獨(dú)力的真空系統(tǒng) ,而后者可以利用一般生產(chǎn)過程中已有的空氣壓縮系統(tǒng)。因此 ,特別在各種包裝作業(yè)過程中,利用二次真空方法顯得十分方便、經(jīng)濟(jì)。真空發(fā)生器的原理是 壓空氣通過收縮的噴騰后 ,從噴嘴噴射出的高速氣流卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動(dòng) ,從而在接受室形成負(fù)壓 ,誘導(dǎo)二次

27、真空。這樣的真空系統(tǒng),尤其對于不需要大流量真空的工況條件更顯出它的優(yōu)越性。真空發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì) ,可以根據(jù)需的真空度設(shè)計(jì)出所需的真空發(fā)生器。用真空吸盤來抓取物體 ,可以根據(jù)物體的不同形狀實(shí)現(xiàn)任意角度的傳遞。</p><p>　　在此次設(shè)計(jì)中，工件平放；故從水平方向?qū)φ婵瘴P的受力分析進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。如圖3.1所示為真空吸盤用于水平位置工作時(shí)的安裝方位。在圖3.1吸盤水平安裝時(shí) ,除了要吸持住工件負(fù)載外 ,還應(yīng)

28、該考慮吸盤移動(dòng)時(shí)因工件的慣性力對吸力的影響。</p><p>　　圖3.1 真空吸盤的安裝位置</p><p>　?。ǘ┱婵瘴P的選取</p><p>　　為了確保真空吸盤能完成給定的任務(wù),需考慮一定的安全系數(shù),根據(jù)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),真空吸盤的安全系數(shù)N一般取2.5，因此,許用提升重量= 理論提升重量/N=垂直提升力/N </p><p>

29、　　表3.1 吸盤直徑、面積、垂直提升力參數(shù)表</p><p>　　由上表可知，當(dāng)工件重量為2kg時(shí)，許用提升重量為19.6N，欲使安全系數(shù)達(dá)到要求，只需滿足</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　即可，由表3.1選取吸盤直徑為40mm即可滿足</p><p>　　考慮到吸附物的可吸附尺寸（

30、面），所選的吸盤直徑應(yīng)設(shè)定為大于所需吸盤直徑（D）因吸盤在吸附時(shí)會(huì)變形，吸盤的外徑將增加10%左右。</p><p>　　因?yàn)檎婵諌毫?huì)使吸盤變形，所以吸附面積要比吸盤直徑小。變形度根據(jù)吸盤的材質(zhì)，形狀，橡膠的硬度而有區(qū)別，因此，在計(jì)算得出吸盤直徑時(shí)需留出余量。安全系數(shù)中包括變形部分。</p><p>　　吸盤直徑雖表示吸盤的外徑，但利用真空壓力吸附物體時(shí)，因真空壓會(huì)使橡膠變形，吸附面積也

31、會(huì)隨之縮小?？s小后的面積即稱為有效吸附面積，此時(shí)的吸盤直徑即稱為有效吸盤直徑。</p><p>　　根據(jù)真空壓力，吸盤橡膠的厚度以及與吸附物的摩擦系數(shù)等不同，有效吸盤直徑也會(huì)有差異，一般情況可預(yù)估會(huì)縮小10%。</p><p>　　綜合上述，所選吸盤參數(shù)為：吸盤直徑D=40mm， 吸盤吸持面積A=12.6，吸盤個(gè)數(shù)n=1，真空壓力P=0.04MPa。</p><p>

32、;　　（三）真空發(fā)生器設(shè)計(jì)</p><p>　　真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，無可動(dòng)機(jī)械部件，安裝和使用都很方便，因此應(yīng)用很廣泛，真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度可達(dá)到88kpa，真空發(fā)生器的工作原理如圖3.2所示。它是由先收縮后擴(kuò)張的拉瓦爾噴管1、負(fù)壓腔2、和接收管3等組成，有供氣口、排氣口和真空口，當(dāng)供氣口的供氣壓力高于一定值后，噴管射出的超聲速射流。由于氣體的粘性，高速射流卷吸走負(fù)壓腔內(nèi)的氣體，使該腔形成

33、很低的真空度，在真空口A處接上真空吸盤，靠真空壓力和吸盤吸取物體。</p><p>　　圖3.2 真空發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　真空發(fā)生器的結(jié)構(gòu)簡單，無可動(dòng)機(jī)械部件，故使用壽命長。</p><p>　　真空發(fā)生器的耗氣量是指供給拉伐爾噴管的流量，它不但由噴嘴的直徑?jīng)Q定，還與供氣壓力有關(guān)。同意噴嘴直徑，其耗氣量隨供氣壓力的增加而增加，如圖3.3所示。噴嘴

34、直徑是選擇真空發(fā)生器的主要依據(jù)。噴起直徑越大，抽吸流量和耗氣量就越大，真空度越低；噴嘴直徑越小，抽吸流量和耗氣量越小，真空度越高。</p><p>　　圖3.3 真空發(fā)生器耗氣量與工作壓力的關(guān)系</p><p>　　圖3.4所示為真空度特性曲線。由圖可知，真空度存在最大值Pzmax，當(dāng)超過最大值后，即使增加供氣壓力，真空度不但沒有增加反而下降。實(shí)際使用時(shí)，建議真空度選為（63%-95%）P

35、zmax。</p><p>　　圖3.4 真空發(fā)生器耗氣量與工作壓力的關(guān)系</p><p>　　在真空吸盤的選取時(shí)，已確定真空壓力為0.04Mpa，由圖3.3、3.4可得，該真空發(fā)生器耗氣量和真空度分別取5L/min，-0.002Mpa。</p><p>　?。ㄋ模┢渌骷倪x用</p><p>　　一個(gè)完整的真空吸附系統(tǒng)還包括真空過濾器

36、、 供給閥 、 破壞閥等 ， 真空過濾器的選擇ZFB-200-06 型， 流量是 30L/min， 大于真空發(fā)生器的最大流量 24L/min， 滿足需求， 真空節(jié)流閥選擇KLA系列單向節(jié)流KLA-L6，公稱通徑是6mm，有效截流面大于5mm2,泄露量小于50cm3/min,單向閥開啟壓力為0.05Mpa。</p><p>　　供給閥設(shè)置在壓力管路中，選擇一般的換向閥AB31、AB41系列多流體二位二通直動(dòng)截止電磁

37、換向閥，型號：AB310-1-6，公稱通徑5mm，AB接管螺紋ZG1/8，有效截面面積15.3mm2,有效截面面積大于真空發(fā)生器噴嘴兒面積的4倍，供氣口得連接管內(nèi)徑大于噴嘴直徑的4倍，減少供給回路的壓力損失。</p><p>　　真空換向閥設(shè)置在真空回路中，必須選擇能用在真空條件下的換向閥，真空換向閥要求不泄露，故選擇用截止式和導(dǎo)膜片式結(jié)構(gòu)比較理想，選擇09270、09550系列多種流體二位二通先導(dǎo)膜片式電磁閥，

38、型號：0927000，接管螺紋1/4in,通徑8mm,換向頻率大于0.5HZ。</p><p>　　四 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄒ唬C(jī)械手電氣控制系統(tǒng)的概述</p><p>　　應(yīng)用PLC作為電氣控制，可以簡化控制線路，降低故障率，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手多種動(dòng)作線路。一般機(jī)械手有手動(dòng)和自動(dòng)控制之分，手動(dòng)控制主要用來硬件調(diào)試。自動(dòng)控制中也分單步、單周期、周期循環(huán)

39、等工作狀態(tài)。其控制要求為：按下啟動(dòng)按鈕，檢測氣動(dòng)機(jī)械手是否處于原位，如果不是，按下復(fù)位按鈕回到原位，如果是，則檢測氣動(dòng)機(jī)械手處于何種工作狀態(tài)下，單步意味著每按下一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手執(zhí)行一步動(dòng)作；單周期指執(zhí)行一次動(dòng)作循環(huán)，最后回到初始位置；周期循環(huán)是機(jī)械手重復(fù)不斷的執(zhí)行動(dòng)作，直到按下復(fù)位或停止按鈕為止。</p><p>　　根據(jù)機(jī)械手的硬件結(jié)構(gòu)，PLC輸入信號有：工作狀態(tài)選擇開關(guān)輸入、啟動(dòng)停止按鈕輸入、磁性接近開關(guān)

40、信號輸入、手動(dòng)開關(guān)輸入及程序選擇開關(guān)輸入共22個(gè)輸入點(diǎn)；機(jī)械手的輸出信號有：驅(qū)動(dòng)4個(gè)氣缸的電磁閥線圈4個(gè)，控制真空吸盤的電磁閥線圈2個(gè)，原點(diǎn)指示燈1個(gè)，共七個(gè)輸出點(diǎn)。選擇輸入點(diǎn)大于22點(diǎn)，輸出大于7點(diǎn)的PLC。</p><p>　　機(jī)械手的定位系統(tǒng)采取定位塊定位，在設(shè)定位置裝置定位塊。并為了達(dá)到緩沖的目的，在滿足工作要求的前提下，設(shè)計(jì)盡量輕的零部件。比如將某些鑄鋼件改用鋁合金制造，或者將一些實(shí)心的零件做成空心的，

41、以此來減輕總質(zhì)量。采取PLC程序控制，控制系統(tǒng)選擇三菱公司的FX1S系列的PLC控制器。另外機(jī)械手還可進(jìn)行回零等，其有手動(dòng)控制方式和全自動(dòng)控制。</p><p>　　自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械手的主要參數(shù):吸持力2kg；自由度數(shù)為3；運(yùn)動(dòng)形式為圓柱坐標(biāo)；手臂伸縮最大行程300mm；手臂升降最大行程為200mm；手臂回轉(zhuǎn)最大行程180度，手臂升降速度為150mm/s；大臂回轉(zhuǎn)角度范圍0-90°，大臂回轉(zhuǎn)速度為135&

42、#176;/s；定位方式為定位塊；定位精度為；控制方式為點(diǎn)位式、PLC控制；驅(qū)動(dòng)方式為氣壓系統(tǒng)。</p><p>　?。ǘC(jī)械手電氣控制程序</p><p>　　表4.1機(jī)械手自動(dòng)控制程序</p><p>　?。ㄈC(jī)械手電氣控制系統(tǒng)圖</p><p><b>　　1自動(dòng)控制系統(tǒng)圖</b></p><

43、;p>　　圖4.1 機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)圖</p><p>　　上圖為機(jī)械手自控控制系統(tǒng)圖，他的指令采用FX1S的專用PLC控制器控制，他的工作順序是按照上圖中大臂下降開始直至最后一次大臂回轉(zhuǎn)為完成一個(gè)完整的工作周期，每個(gè)工作段所用的時(shí)間在上圖均已標(biāo)明，從系統(tǒng)啟動(dòng)到結(jié)束程序，除非系統(tǒng)受到X500停車指令，否則系統(tǒng)均通過各個(gè)時(shí)間控制器來完成精確的控制。</p><p><b>

44、　　2 手動(dòng)控制系統(tǒng)圖</b></p><p>　　圖4.2 機(jī)械手手動(dòng)控制系統(tǒng)圖</p><p>　　上圖為本機(jī)械手在進(jìn)行試運(yùn)行和系統(tǒng)檢查以及手動(dòng)控制完成所需動(dòng)作而設(shè)計(jì)的手動(dòng)控制系統(tǒng)，工作流程在上圖已經(jīng)清晰標(biāo)明。</p><p>　　3 機(jī)械手自動(dòng)方式狀態(tài)圖</p><p>　　機(jī)械手自動(dòng)方式狀態(tài)圖如圖4.3所示，其中S2是自動(dòng)

45、方式的初始狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始輔助繼電器M8041，原點(diǎn)位置條件輔助繼電器M8044的狀態(tài)都是在初始化程序中設(shè)定的，在自動(dòng)系統(tǒng)程序運(yùn)行中不再改變。</p><p>　　圖4.3 機(jī)械手自動(dòng)方式狀態(tài)圖</p><p>　　4 機(jī)械手獨(dú)立控制面板設(shè)計(jì)圖</p><p>　　機(jī)械手控制獨(dú)立控制面板如圖4.4所示</p><p>　　圖4.4 機(jī)械手

46、控制面板</p><p>　　面板中的啟動(dòng)和急停按鈕與PLC的運(yùn)行程序無關(guān)，這兩個(gè)按鈕是用來接通或斷開PLC外部負(fù)載的電源。本機(jī)械手由手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行狀態(tài)的控制系統(tǒng)，所以應(yīng)能根據(jù)所設(shè)置的運(yùn)行方式自動(dòng)進(jìn)入，這就要求系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)設(shè)定與各個(gè)運(yùn)行方式相應(yīng)的初始狀態(tài)，其相應(yīng)的輸入設(shè)定按鈕在圖4.4已經(jīng)標(biāo)定。</p><p>　　五 機(jī)械手氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>

47、　?。ㄒ唬C(jī)械手的工作原理分析</p><p>　　真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手是自動(dòng)化流水生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用的工件搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的運(yùn)輸單元。氣動(dòng)機(jī)械手要求氣壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼魇牵üぜ椒牛何止ぜ?--大臂上升200mm---大臂回轉(zhuǎn)180°---手臂延伸300mm---放下工件---手臂收縮300mm---大臂反轉(zhuǎn)180°---大臂下降200mm。整個(gè)周期要完成所有動(dòng)作必

48、須由3個(gè)氣壓缸協(xié)調(diào)動(dòng)作才能做到 。</p><p>　?。ǘ鈮簜鲃?dòng)系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　圖5.1所示為該機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　圖5.1 機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　1-氣源 2-空氣過濾器 5-單向閥 6、9-兩位二通閥 7-先導(dǎo)型閥 8-三位四通電磁

49、閥 10-節(jié)流閥 11-調(diào)速閥其余元件已在上圖說明。 </p><p>　　（三）各缸運(yùn)動(dòng)過程分析</p><p>　　1、吸持工件 在整機(jī)啟動(dòng)的情況下，氣體流經(jīng)單向閥，然后PLC控制程序指令控制電磁鐵3DT通電吸合，此時(shí)此二位四通電磁閥處于右位，氣體直接流進(jìn)右腔，從而拉動(dòng)滑槽杠桿式結(jié)構(gòu)吸持工件。</p><p>　　2、大臂上升 PLC指令控制電磁鐵4

50、DT通電吸合。氣體經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖5.1所示從左到右第二個(gè)三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，接著流向減壓閥和單向閥構(gòu)成的復(fù)合閥，然后直接流向大臂升降氣壓缸的下腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做上升運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3、大臂回轉(zhuǎn) PLC指令控制電磁鐵6DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖5.1所示從左到右第一個(gè)三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)氣壓

51、缸，從而推動(dòng)機(jī)械手大臂做左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　4、手臂延伸 PLC指令控制電磁鐵1DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第三個(gè)三位四通電磁閥右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手臂伸縮氣壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手臂做伸縮運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　5、放松工件 氣體流經(jīng)單向閥，然后PLC控制程序指令控制電磁鐵3DT斷電跳開，此時(shí)此二位四通

52、電磁閥處于左位，氣體直接流左腔，從而放松工件。</p><p>　　6、手臂收縮 PLC指令控制電磁鐵2DT通電吸合氣體經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖5.1所示從左到右第三個(gè)三位四通電磁閥左位，然后直接流向手臂伸縮氣壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手臂做收縮運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　7、大臂回轉(zhuǎn) PLC指令控制電磁鐵7DT通電吸合。氣體經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖5.1所示從左到右第一個(gè)三位四通電磁閥左位，接著氣體流

53、經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)氣壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手大臂做左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　8、大臂下降 PLC指令控制電磁鐵5DT通電吸合。氣體經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖5.1所示從左到右第二個(gè)三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂升降氣壓缸的上腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做下降運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　至此就完成整個(gè)機(jī)械手的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，如果此時(shí)接

54、到停止的指令，則10DT和11DT同時(shí)通電，電磁鐵將電磁換向閥到上位，此時(shí)氣壓系統(tǒng)卸壓，同時(shí)上面的各個(gè)電磁鐵同時(shí)斷電回到默認(rèn)位置，完成卸荷。電磁鐵動(dòng)作順序表如下：</p><p>　　六 機(jī)械手臂部的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算</p><p>　　手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括3個(gè)運(yùn)動(dòng)：伸縮、翻轉(zhuǎn)和升降。</p

55、><p>　　臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來說臂部應(yīng)該具備3個(gè)自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較多。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機(jī)械手的工作性能。</

56、p><p>　　由于本設(shè)計(jì)需要，手部、腕部無需設(shè)計(jì)，只需設(shè)計(jì)手臂即可。</p><p>　?。ㄒ唬?臂部設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕：根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸； 提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離；合理布置作用力的位置和方向；注意簡化結(jié)構(gòu)；提高配合精度。</p><p>　　臂部運(yùn)動(dòng)速度要高

57、，慣性要?。簷C(jī)械手手部的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平。對于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在1000～1500mm/s,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在180°/s內(nèi)，大部分平均移動(dòng)速度為1000mm/s，平均回轉(zhuǎn)角速度在90°/s。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。</p><p>　　手臂動(dòng)作應(yīng)該

58、靈活：為減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。對于懸臂式的機(jī)械手，其傳動(dòng)件、導(dǎo)向件和定位件布置合理，使手臂運(yùn)動(dòng)盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計(jì)算使之滿足不自鎖的條件。</p><p>　　總結(jié)：以上要求是相互制約的，應(yīng)該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設(shè)計(jì)出完美的、性能良好的機(jī)械手。</p><p>　　（二）

59、手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　1 手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種：</p><p>　　雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。</p><p>　　手臂的典型運(yùn)動(dòng)形式有：直線運(yùn)動(dòng)，如手臂的伸縮，升降和橫向移動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如手臂的左右擺動(dòng)，上下擺動(dòng)；符合運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合，兩直線運(yùn)動(dòng)的雙層氣壓

60、缸空心結(jié)構(gòu)。</p><p>　　雙活塞桿氣壓缸結(jié)構(gòu)。</p><p>　　活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇</p><p>　　通過以上，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇雙導(dǎo)桿伸縮機(jī)構(gòu)，使用氣壓驅(qū)動(dòng),氣壓缸選取雙作用氣壓缸。</p><p>　?。ㄈ┦直壑本€運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算</p>

61、<p>　　先進(jìn)行粗略的估算，或類比同類結(jié)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　做水平伸縮直線運(yùn)動(dòng)的氣壓缸的驅(qū)動(dòng)力根據(jù)氣壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服的摩擦、慣性等幾個(gè)方面的阻力，來確定來確定氣壓缸所需要的驅(qū)動(dòng)力。氣壓壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算。</p><p><b>　　（6.1）</b>

62、</p><p>　　摩擦力的計(jì)算 不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。下圖是機(jī)械手的手臂示意圖，本設(shè)計(jì)是雙導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿對稱配置在伸縮缸兩側(cè)。</p><p>　　由于導(dǎo)向桿對稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。</p><p>　　得 </p>

63、;<p>　　得 （6.2）</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　?。?.4） 式中 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）（N）；</p><p>　　L——手

64、臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（mm）</p><p>　　a——導(dǎo)向支撐的長度（mm）;</p><p>　　——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。</p><p><b>　　對于圓柱面：</b></p><p>　　——摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時(shí)：</p><p&

65、gt;　　鋼對青銅：取u=0.1～0.15</p><p>　　鋼對鑄鐵：取u=0.18～0.3</p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　　導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵 ，，L=0.8-0.2=0.6m,導(dǎo)向支撐a設(shè)計(jì)為0.1m</p><p>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算</p>

66、<p><b>　　手臂慣性力的計(jì)算</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)是,在計(jì)算慣性力的時(shí)候,設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)速度V=V=,</p><p>　?。?.5） </p><p>　　不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用O型密

67、封，當(dāng)氣壓缸工作壓力小于10Mpa。氣缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：。</p><p>　　經(jīng)過以上分析計(jì)算最后計(jì)算出氣壓缸的驅(qū)動(dòng)力：</p><p>　　（四）氣壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定</p><p>　　經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了氣壓缸的驅(qū)動(dòng)力F=1700N，選擇氣壓缸的工作壓力P=0.04MPa</p><p>　　確定氣壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸

68、：</p><p>　　氣壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖6.2所示</p><p>　　圖6.2 雙作用氣壓缸示意圖</p><p><b>　　當(dāng)氣進(jìn)入無桿腔，</b></p><p>　　當(dāng)氣進(jìn)入有桿腔中， </p><p><b>　　氣壓缸的有效面積：</b></

69、p><p>　　故 （無桿腔） (6.6)</p><p>　?。ㄓ袟U腔） (6.7)</p><p>　　F=1625.7N，=，選擇機(jī)械效率</p><p><b>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)代入：</b></p&

70、gt;<p>　　選擇標(biāo)準(zhǔn)氣壓缸內(nèi)徑系列及機(jī)械的工作范圍冗余設(shè)計(jì)，選擇D=40mm.</p><p><b>　　氣壓缸外徑的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)裝配等因素，考慮到氣壓缸的臂厚在7mm，所以該氣壓缸的外徑為54mm.</p><p><b>　　活塞桿的計(jì)算校核</b></p>

71、<p>　　活塞桿的尺寸要滿足活塞（或氣壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。對于桿長L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算：</p><p>　?。?.8） </p><p>　　設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為45剛，故，活塞直徑d=20mm,現(xiàn)在進(jìn)行校核。</p><p>　　結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。<

72、/p><p>　?。ㄎ澹鈮焊椎某叽鐓?shù)的確定</p><p>　　根據(jù)夾緊力和驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算，初步確定了氣壓缸的內(nèi)徑為40mm，行程為500mm；下面要確定氣壓缸的缸筒長度L。缸筒長度L由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即：</p><p>　　L=l+B+A+M+C （6.9）</p>

73、<p>　　式中：l為活塞的最大工作行程；B為活塞寬度，一般為(0.6-1)D;A為活塞桿導(dǎo)向長度，取(0.6-1.5)D;M為活塞桿密封長度，由密封方式定；C為其他長度，在此由于定位方式為定位塊式，需要保留一定的缸體冗余長度作為緩沖，以免在運(yùn)動(dòng)過程中損傷到缸體，所以C取60mm。一般缸筒的長度最好不超過內(nèi)徑的20倍。另外，氣壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸還有最小導(dǎo)向長度H。</p><p>　　所以：L=500+0.

74、8D+D+0.9D+C=668mm</p><p>　　氣壓缸缸底厚度計(jì)算，本氣壓缸選用平行缸底，且缸底無氣孔時(shí)，其中h為缸底厚度；為氣壓缸內(nèi)徑；為實(shí)驗(yàn)壓力；為缸底材料的許用應(yīng)力，氣壓缸選用缸體材料為45號鋼，。</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　所以選取厚度。</b></p>

75、<p><b>　　七 齒輪齒條機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　齒輪齒條在傳動(dòng)過程中會(huì)有自己所獨(dú)有的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):齒輪傳動(dòng)用來傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其圓周速度可達(dá)到300m/s，傳遞功率可達(dá)105KW，齒輪直徑可從不到1mm到150m以上，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。 </p><p>　　齒輪齒條傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)： &l

76、t;/p><p>　?。?）傳遞動(dòng)力大、效齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。齒輪傳動(dòng)用來傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其圓周速度可達(dá)到300m/s，傳遞功率可達(dá)105KW，齒輪直徑可從不到1mm到150m以上，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。 </p><p>　　壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高； </p><p>　　能保證恒定的傳動(dòng)比，能傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)。 </

77、p><p>　　齒輪傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比主要缺點(diǎn)有： </p><p>　　（1）制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高； </p><p>　　（2）不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。</p><p>　　由于齒輪齒條傳動(dòng)，因此傳動(dòng)比為1。機(jī)身重量不大，選取輸入功率為0.8Kw，轉(zhuǎn)速為12r/min。齒輪齒條參數(shù)設(shè)計(jì)如下：</p><p>

78、;　?。?）材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表10-1選擇齒輪材料為Q235，齒齒面硬度為240HBS；齒條材料味Q235，齒條齒面硬度為280HBS，。</p><p>　　1）齒輪齒數(shù)，齒條齒數(shù)</p><p>　　按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即</p><p><b>　　（7.1）</b></p><

79、p>　　(2) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p><b>　　1）試選載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　2）計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　3)選齒寬系數(shù)</b></p><p>　　4)由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖10-30選取區(qū)域系

80、數(shù)</p><p>　　5)由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖10-26查得，，則</p><p>　　6)由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　　7）由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖10-19取

81、接觸疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得</p><p><b>　?。?）計(jì)算</b></p><p>　　1）試算齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得</p><p><b>　　2)計(jì)算圓周速度v</b&

82、gt;</p><p>　　3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)</p><p><b>　　4)計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)，8級精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表10-3查得</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表10

83、-2查得使用系數(shù)</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表10-13查得</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表10-4查得</p><p><b>　　接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)</b></p><p>　　5）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得</p><p><b>　

84、　6)計(jì)算模數(shù)</b></p><p>　　7)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由式 (7.2)</p><p><b>　?。?）確定計(jì)算參數(shù)</b></p><p><b>　　1)確定載荷系數(shù)　</b></p><p&

85、gt;　　2)根據(jù)重合度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)</p><p>　　3) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表10-5查得齒形系數(shù)</p><p>　　4) 應(yīng)力校正系數(shù)</p><p>　　5） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖10-20C查的齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為500MPa，齒條的彎曲強(qiáng)度極限為380MPa。</p>&l

86、t;p>　　6） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖10-18取彎曲疲勞強(qiáng)度極限，</p><p>　　取安全疲勞系數(shù)S=1.4 </p><p>　　7） 計(jì)算齒輪、齒條的并加以比較</p><p><b>　　齒輪的數(shù)值大。</b></p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p

87、><p>　　對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，去=3.5mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑=69.4mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由</p><p>　　取=23，則=u=31*23=23.</p><p><b>　　(6)幾何尺寸計(jì)算</b><

88、;/p><p>　?。?）計(jì)算齒輪的分度圓直徑</p><p><b>　?。?）計(jì)算齒輪寬度</b></p><p><b>　　圓整后取　 </b></p><p>　　圖7.1為齒輪結(jié)構(gòu)圖，圖7.2為齒條結(jié)構(gòu)圖，表7.1為齒輪性能參數(shù)。</p><p>　　圖7.1 齒輪結(jié)

89、構(gòu)圖</p><p>　　圖7.2 齒條結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　表7.1 齒輪性能參數(shù)表</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所

90、學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的是真空吸盤，不同于傳統(tǒng)的機(jī)械手爪，讓我在對真空方面的知識得到加深的同時(shí)，也認(rèn)識到了其相對手爪的優(yōu)勢。真空吸盤，具有結(jié)構(gòu)