【正文】 ，動(dòng)作可靠，結(jié)構(gòu)合理，安全經(jīng)濟(jì)，滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 ： 表 主要技術(shù)參數(shù) （二）真空吸盤(pán)式氣動(dòng)機(jī)械手工作原理分析 真空吸盤(pán)式氣動(dòng)機(jī)械手功能原理如圖 所示 吸盤(pán)吸持力 2kg 運(yùn)動(dòng)形式 圓柱坐標(biāo) 手臂伸縮行程范圍 0300mm 手臂升降行程范圍 0200mm 手臂回轉(zhuǎn)行程范圍 0180176。 （六）設(shè)計(jì)的基本思路、方案 分析、理解設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)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(duì)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(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 （七）設(shè)計(jì)原則 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則是：以任務(wù)書(shū)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。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(mǎn)足生產(chǎn)要求。 3 控制系統(tǒng)分類(lèi) 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。 （ 4）行走機(jī)構(gòu) 有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)的正處于仿真階段。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)。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。手腕有獨(dú)立的自由度。 1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) （ 1） 手部 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(jiǎn)單）。 （三）氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 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(wàn)分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。 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(xiàn)，例如：酒類(lèi)、油類(lèi)、煤氣罐裝，各種食品的包裝等。 （二）氣壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用 機(jī)械制造業(yè)，其中包括機(jī)械加工生產(chǎn)線(xiàn)上工件的裝夾及搬送，鑄造生產(chǎn)線(xiàn)上的造型、搗固、合箱等。 1 一 緒論 （一 ）氣 壓傳動(dòng)技術(shù)的研究發(fā)展動(dòng)向 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。在汽車(chē)制造中，汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、車(chē)體部件自動(dòng)搬運(yùn)與固定、自動(dòng)焊接等。 機(jī)器人，例如裝配機(jī)器人，噴漆機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人以及爬墻、焊接機(jī)器人等。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(jiǎn)單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問(wèn)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 2 氣控制優(yōu)越；成本低，過(guò)載能自動(dòng)保護(hù)。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；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤(pán)。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng) 、左右擺動(dòng)。 （ 3）臂部 手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部具有三個(gè)自由度才能滿(mǎn)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)。 驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。大多數(shù)用插銷(xiāo)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(pán)磁帶、穿孔卡等記錄程序。 性能特點(diǎn)：機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)（工件平放）：真空吸盤(pán)吸取工件 大臂上升 大臂回轉(zhuǎn) 手臂延伸 真空吸盤(pán)放下工件 手臂收縮 大臂反轉(zhuǎn) 大臂下降。在滿(mǎn)足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時(shí)提高可靠性。 定位方式 定位塊 控制方式 點(diǎn)位式、 PLC 控制 驅(qū)動(dòng)方式 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 自由度數(shù) 3 6 圖 功能原理圖 真空吸盤(pán)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(lái)提供，也可以由壓縮空氣通過(guò)真空發(fā)生器所產(chǎn)生的二次真空來(lái)提供。這樣的真空系統(tǒng)，尤其對(duì)于不需要大流量真空的工況條件更顯出它的優(yōu)越性。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(mǎn)足生產(chǎn)要求。 （四）真空吸盤(pán)式氣動(dòng)機(jī)械手方案設(shè)計(jì) （ 1） 對(duì)于真空吸盤(pán)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。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 3種。因此方案確定機(jī)械手采用氣壓傳動(dòng)方式， PLC控制，真空吸盤(pán)式手部結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)形式。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(guò)程中已有的空氣壓縮系統(tǒng)。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。在圖 ,除了要吸持住工件負(fù)載外 ,還應(yīng)該考慮吸盤(pán)移動(dòng)時(shí)因工件的慣性力對(duì)吸力的影響。變形度根據(jù)吸盤(pán)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(pán)直徑時(shí)需留出余量。 根據(jù)真空壓力，吸盤(pán)橡膠的厚度以及與吸附物的摩擦系數(shù)等不同，有效吸盤(pán)直徑也會(huì)有差異，一般情況可預(yù)估會(huì)縮小 10%。由于氣體的粘性，高速射流卷吸走負(fù)壓腔內(nèi)的氣體，使該腔形成很低的真空度，在真空口 A處接上真空吸盤(pán)，靠真空壓力和吸盤(pán)吸取物體。噴嘴直徑是選擇真空發(fā)生器的主要依據(jù)。實(shí)際使用時(shí)，建議真空度選為（ 63%95%） Pzmax。 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，型號(hào)： 0927000，接管螺紋 1/4in,通徑 8mm,換向頻率大 于 。其控制要求為：按下啟動(dòng)按鈕，檢測(cè)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(cè)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。并為了達(dá)到緩沖的目的，在滿(mǎn)足工作要求的前提下，設(shè)計(jì)盡量輕的零 部件。 自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)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 090176。 16 2 手動(dòng)控制系統(tǒng)圖 圖 機(jī)械手手動(dòng)控制系統(tǒng)圖 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 。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 已經(jīng)標(biāo)定。 大臂下降 200mm。 大臂上升 PLC 指令控制電磁鐵 4DT 通電吸合。 手臂延伸 PLC 指令控制電磁鐵 1DT 通電吸合。 大臂回轉(zhuǎn) PLC 指令控制電磁鐵 7DT 通電吸合。 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。 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)。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。對(duì)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 180176。 手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活：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。 （二）手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 23 1 手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 常見(jiàn)的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種： （ 1） 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。 2 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 通過(guò)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。氣壓壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算。 0?? BM bG L aF?總 得 b GLF a? 總 0??YF baG F F??總 得 a LaFG a???? ????總 （ ） 39。 39。 ? ? ? ? ， 400N?總G ，L==,導(dǎo)向支撐 a設(shè)計(jì)為 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算 156 ??????? ??????????? ‘總摩 ? 25 手臂慣性力的計(jì)算 本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)是 min/15m?? ,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= , GvFgt?? ?總慣 （ ） GvF gt?? ?總慣 ???? 不同的密封圈其