【正文】 、制造容易、成本低、維修方便、壽命長、泄露少、效率高等優(yōu)點，但膜片的變形量有限，其行程較短。中蓋與缸筒固定，它和活塞把氣缸分割成三部分，即蓄能腔、活塞腔和活塞桿腔。 ⑤擺動氣缸 擺動氣缸是由一個雙作用葉片式馬達和一個普通雙作用氣缸組成。 氣缸的活塞上裝有一個永久磁環(huán)，用行程開關可對氣缸直線行程位置進行檢測。之間無級可調，氣缸行程范圍為 1100mm。 擺動氣缸的活塞桿有中空雙活塞桿型的，可用于真空、噴射等。按結構形式可分為：葉片式、活塞式、齒輪式等?；钊綒怦R達在低速情況下有較大的輸出功率，它的低速性能好，適宜載荷較大和要求低速轉矩大的機械，如起重機、絞車絞盤、拉管機等。額定轉速從每分鐘幾十轉到幾萬轉。 ⑥結構簡單，維修容易 ⑦輸出功率相對較小，最大只有 20KW左右。 ①手指氣缸 手指氣缸俗稱抓手，是目前氣動機械手在抓取技術中應用最普遍的方式之一。因此，它是一種十分經(jīng)濟簡便的真空系統(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。真空吸盤最小吸力為 ，最大吸力可達 606N。 20176。 氣動機械手在抓取物體時，究竟是選抓手，還是選真空吸盤，是沒有嚴格規(guī)定的，一般根據(jù)具體工況而定。 16 （如 Z軸）的回轉運動 可選擇齒輪齒條缸或擺動氣缸，但擺動氣缸一般是用作氣動機械手的手臂，在其上連接氣動手指，而本方案的回轉運動是立柱的回轉運動，考慮到齒輪齒條缸定位精度較高，結構簡單，于是選用齒輪齒條缸?？紤]到工件的形狀是圓柱體，宜采用手指氣缸，手指氣缸里平行手指氣缸結構簡單，功能明確，兩個手指夾持圓柱形工件的兩個端面，接觸面積大，抓取穩(wěn)定，于是采用兩手指的闊形氣動手指氣缸。 ?、氣缸的直徑 本氣缸屬于單向作用氣缸。普通氣缸有圓柱形的活塞桿 ，并且其動力的輸出也是通過活塞桿與外界相連來實現(xiàn)的，于是普通氣缸的設計計算選型有它的一整套的流程： ①由工況來確定氣缸的實際負載： ②由氣缸的運動速度來確定氣缸負載率 ? ； ③由公式?負載率氣缸的實際負載氣缸的理論輸出力 FF 0 ?算出氣缸的理論輸出力； ④由公式pFD ? 04?計算出氣缸的缸徑； ⑤查表按推薦值取活塞桿的直徑。 m,M3= m,M3=48N齒輪齒條 缸只需克服摩擦力和摩擦力矩等 。以下分別介紹氣缸各種基本密封以及本方案的選擇。 ②活塞的密封 活塞有兩處地方需要密封：一處是活塞與缸筒間的動密封，除了用 O 型密封圈 27 和唇形圈外，也有用 W形密封圈，它是把活塞與橡膠硫化成一體的一種密封結構， W形密封是雙向密封，軸向尺寸小。本方案里選用的是 O 形密封圈和防塵組合密封圈。 （ 4）動作時間計算 stttstsatsmsa2002/2211222???????????????? （ 5）緩沖性能校核 氣缸活塞運動到行程終端位置時，為避免活塞與缸蓋產生機械碰撞而造成機件變形、損壞及極強的噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。在活塞高速向右運動時，活塞右腔的空氣經(jīng)缸蓋柱塞孔和進排氣口排向大氣。改變節(jié)流閥的開度，就可以調節(jié)緩沖速度。 29 軸的 支承采用一對滑動軸承，由于軸既承受軸向載荷，又承受徑向載荷，而角接觸球軸承正好能夠承受這種載荷，并且采用一對角接觸球軸承，結構簡單實用，易于實現(xiàn)，故本方案里采用了一對角接觸球軸承，并且采取反裝的安裝形式，為了避免兩個軸承之間同心的問題，選取了兩個大小不同軸承，一個是 7206C,一個是7207C。所以，在此過程中，軸并沒有傳遞有效功率。初始條件為：傳遞功率 P=，轉速n=，齒輪的齒寬 B=36mm，齒數(shù) Z=30，模數(shù) m=3mm，軸端裝有法蘭。參考軸的結構設計要求，可確定軸的各段尺寸，又為便于裝拆方便與軸的生產加工，初步確定軸的結構尺寸如圖 軸的結構尺寸 31 圖 軸的結構尺寸 （ 4）按彎扭合成校核 ①畫出受力簡圖（如圖 12 軸的受力分析，彎矩圖，扭矩圖和彎扭合成圖） 畫出軸的受力簡圖，求出支反力，對于零件作用于軸上的分布載荷或轉矩（因軸上零件如齒輪、法蘭等均有寬度）可當作集中力作用于 軸上零件的寬度中點。 aa 處的當量彎矩為 mmNM aca ?? 157003 bb 處的當量彎矩為 mmNRM Bbca ????? 1 1 7 0 3 1)( 強度校核：查表得， ? ? ? ?bbcabacabbcabcaaacaacabaM P aM P aWMM P aM P aWMcmdWcmdW11333333,32323232???????????????????????????? 所以，軸的強度滿足要求。 軸承的軸向載荷為 ? ?? ?N170gmmmm?????????????? 軸連垂直氣缸水平氣缸手指工件 mmF A 34 圖 軸承部件受載荷示意圖 以下是壽命校核的過程： 軸承 1： 30207，軸承 2： 30206 查《機械設計課程設計》滾動軸承樣本得， NCNC NCNC rr rr 15000,23000:30206 20210,30500:30207 00 ?? ?? 由《機 械設計》表 88查得， ? ??pf ①計算派生軸向力 S1,S2 由《機械設計》表 89查得 30200 型軸承派生軸向力 S=，則可求得軸承 1，2的派生軸向力為： NNFS NNFS rr 22 11 ???? ???? ②計算軸承所受的軸向載荷 因為 ????? AFS 并由圖 分析知，軸承 2 被“壓緊”，軸承 2 被“放松”。 所有機械手的動作均由氣壓驅動，機械手臂的伸出、回縮、提升、下降等動作的轉換時在電磁閥換向閥和限位開關的控制下進行的。例如，當選擇手動操作時，按下上升 /下降按鈕，機械手在滿足條件情況下即執(zhí)行相應的動 作，其它動作以此類推。 該機械手在自動工作狀態(tài)時，應先將 其工作方式選擇開關放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對狀態(tài)器進行置位，然后再將工作方式選擇開關放置自動工作方式下。當電磁線圈 4Y1 的電視主軸逆時針旋轉，直到 4QS1 處，旋轉停止，反轉即使 4Y1 得電，到 4QS2 處時，停止旋轉。以免發(fā)生錯誤和危險。如果此時機械手不在原位， M0 將被復位，初始步不為活動步，系統(tǒng)不能在單步，單周期，連續(xù)方式下工作。程序梯形圖如下圖 所示： 43 手動程序 （ 3）自動程序 自動程序由控制單周期、連續(xù)、和單步的程序組成。 M9 變?yōu)?ON，機械手松開和上升，知道達到限位位置處。 在本次設計中，我們有大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和網(wǎng)絡成了我很好的助手。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。還有很多工作要做。從接到課題到項目的最終完成，唐老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。我學到了很多書本上學不到的實踐知識，尤其對電路設計有了更深刻的理解，了解了產品的設計和調試技術。是他們教會我做人做事的道理，他們的諄諄教導是 .我前進的強大動力和堅實后盾。還是寢室里的歡聲笑語，都留下了我們最美好的回憶。唐老師的言傳身教我將謹記遵循，他淵博的學識和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度將是我收益終生。 當然，這里更要感謝的是唐老師，他是我這次 畢業(yè)設計的指導老師。 感謝我的同學。 在此有無數(shù)感謝。在此向唐老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 49 六 . 致 謝 本設計及論文是在我的指導老師唐老師的親切關懷和悉心指導下完成的。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。 回原位程序梯形圖圖下圖 所示： 回原位程序 48 五 . 工作總結 在本次課程設計中，采用了 PLC 控制系統(tǒng)設計方案，完成了控制電路設計，在PLC 控制系統(tǒng)設計 的過程中根據(jù)控制系統(tǒng)的控制電路完成了 PLC 梯形圖控制程序，在課程設計中還繪制了系統(tǒng)工作流程圖。 單步與非單步的區(qū)分：系統(tǒng)工作在連續(xù)或者單周期工作方式時， X11 的常閉觸點接通是輔助繼電器 M12 接通，串聯(lián)在各步電路中的 M12 的常開觸點接通，允許步與步之間的轉換。同時將表示連續(xù)工作狀態(tài)的 M11 復位，否則系統(tǒng)從自動工作方式切換到手動工作方式然后又返回自動方式時，可能會出現(xiàn)同時有兩個活動步的異常情況，引起錯誤動作。左限位開關 X上限位開關 X2 的常開觸點和表示機械手松開的 Y1的常閉觸點的電路接通是，表示“原為條件”的輔助繼電器變?yōu)?ON。 FX2n48MR 輸入輸出皆有 24個點，滿足控制要求而又節(jié)約成本， I/O 口端子接線圖如圖 所示： 40 圖 I/O口端子接線圖 輸入輸出觸點分配及使用如圖標注所示。 氣壓驅動系統(tǒng)設計如圖 所示： 39 圖 氣壓驅動系統(tǒng)安排圖 1：手動截止閥 2：儲氣缸 3：分水濾氣器 4：減壓閥 5： 油霧器 9：節(jié)流閥加單向閥 1 1 13：雙電兩位三 通電控閥 工作方式伸縮，上下，夾緊與旋轉部分： 電磁線圈 3Y2 得電，手臂伸出。 單步運行：供試用，即沒按一次啟動按鈕機械手向前執(zhí)行一個動作后停止。分為手動和自動操作，其中自動操作中包括了：單步、單周期、連續(xù)；手動操作包括手動和回原位的操作。 37 四 . 機械手氣動控制系統(tǒng)的設計 1 . 氣動機械手的動作 過程 圖 氣動機械手的動作過程 如圖 所示由夾緊，升降兩個液壓缸完成工件的夾緊和提升的動作，夾緊缸通過一個單電兩位四通電磁換向閥控制工件的夾緊、放松，升降缸通過一雙電兩位四通電磁閥控制機械手的升降；伸縮缸實現(xiàn)機械手的移動。軸承的受力平穩(wěn)，轉速 n=。 ②軸受力分析 軸上傳遞的轉矩 mmNnPT ??????? 66 齒輪的圓周力 NdTF t 3995908988222 ???? ③計算作用于軸上的支反力 32 NFRRNFRtABtA3 1 4 63 9 9 57 1 4 17 1 4 13 9 9 ??????????? ④計算軸的彎矩，并畫出彎矩圖、轉矩圖（如圖 軸的受力分析，彎矩圖，扭矩圖和彎扭合成圖） ⑤計算并畫出當量彎矩圖 圖 軸的受力分析，彎矩圖，扭矩圖和彎扭合成圖 ⑥校核軸的強度 一般而言，軸的強 度是否滿足要求只需對危險截面校核即可，而軸的危險截面多發(fā)生在當量彎矩最大或當量彎矩較大且軸的直徑較小處。 （ 1）選擇軸的材料 選擇軸的材料為 45 鋼，經(jīng)調質處理，其機械性能由《機械設計》表 61查得：? ? M P a M P aM P aM P aM P ab sb 60 46?？傊诖?，為校核 軸的強度，可設定軸上傳遞的功率P=。其中，齒輪是齒輪齒條缸的一部分，是與齒條相嚙合的。 5．軸的結構設計、強度校核及軸承的壽命校核 在本方案里軸是起立柱的作用，將齒輪齒條缸產生的回轉通過軸傳給垂直氣缸，為實現(xiàn)這個動作，首先必須實現(xiàn)齒輪齒條缸的齒輪與軸的連接，以及軸和垂直氣缸的連接，其次就是軸的支承。于是，封閉在活塞和缸蓋之間的環(huán)形腔室內的空氣只能通過節(jié)流閥排向大氣。由于本方案里所選擇的氣缸的缸徑大于 16mm，故所采用的是氣墊緩沖結構。這種緩沖專用密封的性能比前者好。本方案里活塞與缸筒間的動密封選用 U 形密封圈，活塞與活塞桿連接處的靜密封選用 O形密封圈。有時 也采