【正文】 4] 陸祥生 ,楊秀蓮 。 近代氣動機器人 (氣動機械手 )的發(fā)展及應用 .液壓氣動與密封 , 1999（ 5). 36 致謝 學生簽名： 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 機械手裝配圖 A0 打印 2 QDJXS0201 機械手氣壓系統(tǒng)原理圖 A1 打印 3 QDJXS0301 機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 導向花鍵軸 A4 打印 8 結論 QDJXS0105 手臂 氣 缸缸體 A1 打印 。北京：化學工業(yè)出版社， 2021 [12] 黃興 。工程制圖基礎 北京：高等教育出版社， [5] 鐘毅芳等主編。 在設計中應用的是真空吸盤，不同于傳統(tǒng)的機械手爪，讓我在對真空方面的知識得到加深的同時，也認識 到了其相對手爪的優(yōu)勢。齒輪齒條參數(shù)設計如下： （ 1） 材料選擇 由《機械設計（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 ??? 結論： 活塞桿的強度足夠。 39。氣壓壓缸活塞的驅動力的計算。 （二）手臂的典型機構以及結構的選擇 23 1 手臂的典型運動機構 常見的手臂伸縮機構有以下幾種： （ 1） 雙導桿手臂伸縮機構。對于高速度運動的機械手，其最大移動速度設計在 1000～1500mm/s,最大回轉角速度設計在 180176。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。 大臂回轉 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。本機械手由手動和自動兩種運行狀態(tài)的控制系統(tǒng)，所以應能根據(jù)所設置的運行方式自動進入，這就要求系統(tǒng)應能自動設定與各個運行方式相應的初始狀態(tài)，其相應的輸入設定按鈕在圖 已經(jīng)標定。 自動生產(chǎn)線機械手的主要參數(shù) :吸持力 2kg；自由度數(shù)為 3；運動形式為圓柱坐標；手臂伸縮最大行程 300mm；手臂升降最大行程為 200mm；手臂回轉最大行程 180度，手臂升降速度為 150mm/s；大臂回轉角度范圍 090176。其控制要求為：按下啟動按鈕，檢測氣動機械手是否處于原位，如果不是，按下復位按鈕回到原位，如果是，則檢測氣動機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)是機械手重復不斷的執(zhí)行動作，直到按下復位或停止按鈕為止。實際使用時，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，形狀，橡膠的硬度而有區(qū)別，因此，在計算得出吸盤直徑時需留出余量。真空發(fā)生器的結構及參數(shù)設計 ,可以根據(jù)需的真空度設計出所需的真空發(fā) 生器。因此方案確定機械手采用氣壓傳動方式， PLC控制，真空吸盤式手部結構，圓柱坐標形式。 （四）真空吸盤式氣動機械手方案設計 （ 1） 對于真空吸盤式氣動的機械手，其工件的運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上，盡可能的使結構簡練，盡可能采用標準化、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)用插銷板進行點位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機控制，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、升降（或俯仰）運動。有回轉運動、上下擺動 、左右擺動。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環(huán)境；與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題；工作環(huán)境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、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。在汽車制造中，汽車自動化生產(chǎn)線、車體部件自動搬運與固定、自動焊接等。 （二）氣壓傳動技術的應用 機械制造業(yè)，其中包括機械加工生產(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 氣壓傳動的優(yōu)點 ：以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設置回收的油箱和管道；因空氣的粘度很小（約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、遠距離輸送。手腕有獨立的自由度。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。 3 控制系統(tǒng)分類 在機械手的控制上，有點動控制和連續(xù)控制兩種方式。 （六）設計的基本思路、方案 分析、理解設計任務書的要求→查閱相關資料→初步擬訂設計方案→設計方案對比并確定最佳方案→參數(shù)的設計計算→裝配圖草圖→零件設計→零件草圖→繪制裝配圖→繪制零件圖→編寫設計說明書 4 （七）設計原則 這次畢業(yè)設計的設計原則是：以任務書所要求的具體設計要求為根本設計目標，充分考慮機械手工作的環(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壓，誘導二次真空。 機械手的動作循環(huán)（工件平放）：真空吸盤吸取工件 大臂上升 大臂回轉 手臂延伸 真空吸盤放下工件 手臂收縮 大臂反轉 大臂下降。其中圓柱坐標型機械手結構簡單緊湊 ,定位精度較高 ,占地面積小，且根 據(jù)本機械手坐標形式分析分析本機械手臂的運動形式及其組合情況，采用圓柱坐標形式。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。 因為真空壓力會使吸盤變形，所以吸附面積要比吸盤直徑小。它是由先收縮后擴張的拉瓦爾噴管 負壓腔 和接收管 3等組成，有供氣口、排氣口和真空口，當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)。另外機械手還可進行回零等，其有手動控制方式和全自動控制。 17 圖 機械手自動方式狀態(tài)圖 4 機械手獨立控制面板設計圖 機械手控制獨立控制面板如 圖 所示 18 圖 機械手控制面板 面板中的啟動和急停按鈕與 PLC的運行程序無關，這兩個按鈕是用來接通或斷開PLC 外部負載的電源。 20 （三）各缸運動過程分析 吸持工件 在整機啟動的情況下，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，氣體直接流進右腔，從而拉動滑槽杠桿式結構吸持工件。 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，從而推動機械手手臂做收縮運動。手臂運動應該包括 3 個運動：伸縮、翻轉和升降。 臂部運動速度要高，慣性要小：機械手手部的運動速度是機械手的主要參數(shù)之一，它反映機械手的生產(chǎn)水平。 總結：以上要求是相互制約的，應該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設計出完美的、性能良好的機械手。 做水平伸縮直線運動的氣壓缸的驅動力根據(jù) 氣壓缸運動時所克服的摩擦、慣性等幾個方面的阻力，來確定來確定氣壓缸所需要的驅動力。 2 LaFGa? ????? ????總摩 （ ） 式中 G總 — — 參與運動的零部件所受的總重力（含工件） （ N）； L—— 手臂與運動的零部件的總重量的重心到導向支撐的前端的距離（ mm） a—— 導向支撐的長度（ mm） 。對于桿長 L 大于直徑