【正文】 4] 陸祥生 ,楊秀蓮 。 近代氣動機(jī)器人 (氣動機(jī)械手 )的發(fā)展及應(yīng)用 .液壓氣動與密封 , 1999（ 5). 36 致謝 學(xué)生簽名： 日 期： 37 附 錄 圖紙清單 序號 圖樣代號 圖紙名稱 圖紙大小 備注 1 QDJXSZPT0000 機(jī)械手裝配圖 A0 打印 2 QDJXS0201 機(jī)械手氣壓系統(tǒng)原理圖 A1 打印 3 QDJXS0301 機(jī)械手電氣控制原理圖 A1 打印 4 QDJXS0101 真空吸盤 A4 打印 5 QDJXS0102 齒輪 A4 打印 6 QDJXS0103 齒條 A4 打印 7 QDJXS0104 導(dǎo)向花鍵軸 A4 打印 8 結(jié)論 QDJXS0105 手臂 氣 缸缸體 A1 打印 。北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [12] 黃興 。工程制圖基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社， [5] 鐘毅芳等主編。 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，也認(rèn)識 到了其相對手爪的優(yōu)勢。齒輪齒條參數(shù)設(shè)計(jì)如下： （ 1） 材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 101 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。 ? ? mpDh y 366 10100 ????????? ??， 所以選取厚度 mmh 7? 。 622 6 2 54?????? M P adF ??? 結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。 39。氣壓壓缸活塞的驅(qū)動力的計(jì)算。 （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)動機(jī)構(gòu) 常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種： （ 1） 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。對于高速度運(yùn)動的機(jī)械手，其最大移動速度設(shè)計(jì)在 1000～1500mm/s,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在 180176。 臂部運(yùn)動的目的：把手部送到空間運(yùn)動范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。 大臂回轉(zhuǎn) PLC 指令控制電磁鐵 7DT 通電吸合。 大臂上升 PLC 指令控制電磁鐵 4DT 通電吸合。本機(jī)械手由手動和自動兩種運(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)行方式自動進(jìn)入，這就要求系統(tǒng)應(yīng)能自動設(shè)定與各個運(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。 自動生產(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。其控制要求為：按下啟動按鈕，檢測氣動機(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按鈕，機(jī)械手執(zhí)行一步動作；單周期指執(zhí)行一次 動作循環(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)行動作，直到按下復(fù)位或停止按鈕為止。實(shí)際使用時，建議真空度選為（ 63%95%） Pzmax。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，靠真空壓力和吸盤吸取物體。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)算得出吸盤直徑時需留出余量。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。因此方案確定機(jī)械手采用氣壓傳動方式， PLC控制，真空吸盤式手部結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)形式。 （四）真空吸盤式氣動機(jī)械手方案設(shè)計(jì) （ 1） 對于真空吸盤式氣動的機(jī)械手，其工件的運(yùn)動只需較少的自由度就能完成。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。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、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時提高可靠性。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。因此，一般來說臂部具有三個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。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動、上下擺動 、左右擺動。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴(yán)重污染環(huán)境；與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、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，過載能自動保護(hù)。在汽車制造中，汽車自動化生產(chǎn)線、車體部件自動搬運(yùn)與固定、自動焊接等。 （二）氣壓傳動技術(shù)的應(yīng)用 機(jī)械制造業(yè)，其中包括機(jī)械加工生產(chǎn)線上工件的裝夾及搬送，鑄造生產(chǎn)線上的造型、搗固、合箱等。 （三）氣壓傳動的特點(diǎn) 氣壓傳動的優(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。手腕有獨(dú)立的自由度。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)。 3 控制系統(tǒng)分類 在機(jī)械手的控制上，有點(diǎn)動控制和連續(xù)控制兩種方式。 （六）設(shè)計(jì)的基本思路、方案 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 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。 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，從而在接受室形成負(fù)壓，誘導(dǎo)二次真空。 機(jī)械手的動作循環(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。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)動形式及其組合情況，采用圓柱坐標(biāo)形式。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。 因?yàn)檎婵諌毫刮P變形，所以吸附面積要比吸盤直徑小。它是由先收縮后擴(kuò)張的拉瓦爾噴管 負(fù)壓腔 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。自動控制中也分單步、單周期、周期循環(huán)等工作狀態(tài)。另外機(jī)械手還可進(jìn)行回零等，其有手動控制方式和全自動控制。 17 圖 機(jī)械手自動方式狀態(tài)圖 4 機(jī)械手獨(dú)立控制面板設(shè)計(jì)圖 機(jī)械手控制獨(dú)立控制面板如 圖 所示 18 圖 機(jī)械手控制面板 面板中的啟動和急停按鈕與 PLC的運(yùn)行程序無關(guān)，這兩個按鈕是用來接通或斷開PLC 外部負(fù)載的電源。 20 （三）各缸運(yùn)動過程分析 吸持工件 在整機(jī)啟動的情況下，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，從而拉動滑槽杠桿式結(jié)構(gòu)吸持工件。 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 所示從左到右第三個三位四通電磁閥左位，然后直接流向手臂伸縮氣壓缸，從而推動機(jī)械手手臂做收縮運(yùn)動。手臂運(yùn)動應(yīng)該包括 3 個運(yùn)動：伸縮、翻轉(zhuǎn)和升降。 臂部運(yùn)動速度要高，慣性要?。簷C(jī)械手手部的運(yùn)動速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平。 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。 做水平伸縮直線運(yùn)動的氣壓缸的驅(qū)動力根據(jù) 氣壓缸運(yùn)動時所克服的摩擦、慣性等幾個方面的阻力，來確定來確定氣壓缸所需要的驅(qū)動力。 2 LaFGa? ????? ????總摩 （ ） 式中 G總 — — 參與運(yùn)動的零部件所受的總重力（含工件） （ N）； L—— 手臂與運(yùn)動的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（ mm） a—— 導(dǎo)向支撐的長度（ mm） 。對于桿長 L 大于直徑