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真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)(完整版)

  

【正文】 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 。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。 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 。 大臂下降 200mm。 手臂延伸 PLC 指令控制電磁鐵 1DT 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。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。 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。 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。 0?? BM bG L aF?總 得 b GLF a? 總 0??YF baG F F??總 得 a LaFG a???? ????總 ( ) 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 ???? 不同的密封圈其摩擦阻力不同,在手臂設(shè)計(jì)中,采用 O 型密封,當(dāng)氣壓缸工作壓力小于 10Mpa。M 為活塞桿密封長(zhǎng)度,由密封方式定; C 為其他長(zhǎng)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(zhǎng)度作為緩沖,以免在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中損傷到缸體,所以 C 取 60mm。 ( 2) 壽命長(zhǎng),工作平穩(wěn),可靠性高; ( 3) 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)。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 1d = 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。 35 參考文獻(xiàn) [1] JB391585。機(jī)械工程材料,北京:機(jī)械工業(yè)出版社 [9] 秦曾煌主編。 機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊(cè)(上、中、下) [M].機(jī)械工業(yè)出版社,東北大學(xué)出版社, 1988. [16] 楊光菊。 氣動(dòng)組合臺(tái)真空吸附機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 真空, 2021(5). [18] 馬綱 ,王之櫟 。 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 [11] 成大先主 編。液壓與氣壓傳動(dòng)(第二版),北京:機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 何存興主編。 圖 齒輪結(jié)構(gòu)圖 圖 齒條結(jié)構(gòu)圖 33 表 齒輪性能參數(shù)表 34 結(jié)論 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(guò)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(shí)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)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),解決實(shí)際問(wèn)題的能力,同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、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。 由于齒輪齒條傳動(dòng),因此傳動(dòng)比為 1。另外,氣壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸還有最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H。 經(jīng)過(guò)以上分析計(jì)算最后計(jì)算出氣壓缸的驅(qū)動(dòng)力: = 0 .0 3 = 1 7 0 0F F F F N??摩 慣 (四)氣 壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 經(jīng)過(guò)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= ( 1) 確定氣壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸: 氣壓缸內(nèi)徑的計(jì)算,如圖 所示 圖 雙作用氣壓缸示意圖 當(dāng)氣進(jìn)入無(wú)桿腔, 21 4DF F p ????? 當(dāng)氣進(jìn)入有桿腔中, 26 ? ?222 4DdF F p ?????? 氣壓缸的有效面積: 1FS p? 故 114 1 .1 3FFD pp? ? ??? (無(wú)桿腔) () 214FDdp???? (有桿腔) () F=, 1p = 62 10 pa? ,選擇機(jī)械效率 ? ? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入: mpFD 61 ?????? ?? 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. ( 2) 氣壓缸外徑的設(shè)計(jì) 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. ( 3) 活塞桿的計(jì)算校核 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。a b a bF F F F F??? ? ? ?摩 摩摩 ( ) 39。如此反復(fù),繪出最終的結(jié)構(gòu)。為此,必須計(jì)算使之滿足不自鎖的條件。 (一) 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 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(jiǎn)化結(jié)構(gòu);提高配合精度。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)。 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(kāi),此時(shí)此二位四通電磁閥處于左位,氣體直接流左腔,從而放松工件。 (二)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 圖 所示為該機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 圖 機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 1氣源 2空氣過(guò)濾器 5單向閥 9兩位二通閥 7先導(dǎo)型閥 8三位四通電磁閥 10節(jié)流閥 11調(diào)速閥其余元件已在上圖說(shuō)明。狀態(tài)轉(zhuǎn)移開(kāi)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。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。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(lái)硬件調(diào)試。 11 圖 真空發(fā)生器耗氣量與工作壓力的關(guān)系 圖 所示為真空度特性曲線。 10 (三)真空發(fā)生器設(shè)計(jì) 真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,無(wú)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 所示。) 吸盤垂直提升力( N)( ) 由上表可知,當(dāng)工件重量為 2kg 時(shí),許用提升重量為 ,欲使 安全系數(shù)達(dá)到要求,只需滿足 2 . 5?垂 直 提 升 力許 用 提 升 重 量 ( ) 即可,由表 選取吸盤直徑為 40mm 即可滿足 考慮到吸附物的可吸附尺寸(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。真空發(fā)生器的原理是 壓空氣通過(guò)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)二次真空。 ( 4)常見(jiàn)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。;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)。因此,特別在各種包裝作業(yè)過(guò)程中,利用二次真空方法顯得十分方便、經(jīng)濟(jì)。;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)。采用氣壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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、控位精確等優(yōu)秀特點(diǎn)。 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)。 ( 2)腕部 是連接手部和臂部的部件,并可用來(lái)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)械手變的更靈巧,適應(yīng)性更強(qiáng)。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。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
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