【正文】 的實(shí)際意義。 電子 IC 及電器行業(yè)，如用于硅片的搬運(yùn)，元器件的插裝與錫焊，家用電器的組裝等。 氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差，但采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的效果；因工作壓力低（一般為 ），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于 10～ 40kN；噪聲較大，在高速排氣時(shí)要加消聲器；氣動(dòng)裝置中的氣信號(hào)傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用于元件級(jí)數(shù)過多的復(fù)雜回路。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。 手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)， 3 從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。本著 科學(xué)經(jīng)濟(jì)和滿足生產(chǎn)要求的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)也考慮本次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、 液壓、氣動(dòng)、電氣傳動(dòng)及控制、傳感器、可編程控制器（ PLC）、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、機(jī)械系統(tǒng)仿真等知識(shí) 盡可能多的綜合運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，使得經(jīng)過本次設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)階段的知識(shí)得到鞏固和強(qiáng)化，同時(shí)也考慮個(gè)人能力水平和時(shí)間的客觀實(shí)際，充分發(fā)揮個(gè)人能動(dòng)性，腳踏實(shí)地，實(shí)事求是的做好本次設(shè)計(jì)。用真空吸盤來抓取物體，可以根據(jù)物體的不同形狀來實(shí)現(xiàn)任意角度的傳遞。 7 氣液聯(lián)合控制和電液聯(lián)合控制則使系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，故采 取氣壓傳動(dòng)方式。 8 三 真空元件的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 （一）真空吸盤吸持工件的動(dòng)力學(xué)分析 在產(chǎn)品包裝、物體傳輸和機(jī)械裝配等自動(dòng)作業(yè)線上 ,使用真空吸盤來抓取物體的案例越來越多。用真空吸盤來抓取物體 ,可以根據(jù)物體的不同形狀實(shí)現(xiàn)任意角度的傳遞。安全系數(shù)中包括變形部分。 圖 真空發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理圖 真空發(fā)生器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無可動(dòng)機(jī)械部件，故使用壽命長(zhǎng)。 圖 真空發(fā)生器耗氣量與工作壓力的關(guān)系 在真空吸盤的選取時(shí)，已確定真空壓力為 ，由圖 、 可得，該真空 12 發(fā)生器耗氣量和真空度分別取 5L/min， 。 根據(jù)機(jī)械手的硬件結(jié)構(gòu)， PLC輸入信號(hào)有：工作狀態(tài)選擇開關(guān)輸入、啟動(dòng)停止按鈕輸入、磁性接近開關(guān)信號(hào)輸入、手動(dòng)開關(guān)輸入及程序選擇開關(guān)輸入共 22個(gè)輸入點(diǎn)；機(jī)械手的輸出信號(hào)有：驅(qū)動(dòng) 4個(gè)氣缸的電磁閥線圈 4個(gè)，控制真空吸盤的電磁閥線圈 2個(gè)，原點(diǎn)指示燈 1個(gè)，共七個(gè)輸出點(diǎn)。大臂回轉(zhuǎn)速度為 135176。 19 五 機(jī)械手氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （一）機(jī)械手的工作原理分析 真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手是自動(dòng)化流水生產(chǎn)線 中廣泛應(yīng)用的工件搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的運(yùn)輸單元。氣體經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 所示從左到右第二個(gè)三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，接著流向減壓閥和單向閥構(gòu) 成的復(fù)合閥，然后直接流向大臂升降氣壓缸的下腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做上升運(yùn)動(dòng)。氣體經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 所示從左到右第一個(gè)三位四通電磁閥左位，接著氣體流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)氣壓缸，從而推 動(dòng)機(jī)械手大臂做左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。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)。 /s內(nèi)，大部分平均移動(dòng)速度為 1000mm/s，平均回轉(zhuǎn)角速度在 90176。 （ 2） 手臂的典型運(yùn)動(dòng)形 式有：直線運(yùn)動(dòng)，如手臂的伸縮，升降和橫向移動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如手臂的左右擺動(dòng)，上下擺動(dòng)；符合運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合，兩直線運(yùn)動(dòng)的雙層氣壓缸空心結(jié)構(gòu)。 F F F F F? ? ? ?回摩 密 慣 （ ） 摩擦力的計(jì)算 不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。? —— 當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。 （五）氣壓缸的尺寸參數(shù)的確定 根據(jù) 夾緊力和驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算，初步確定了氣壓缸的內(nèi)徑為 40mm，行程為 500mm；下面要確定氣壓缸的缸筒長(zhǎng)度 L。 28 七 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 齒輪齒條在傳動(dòng)過程中會(huì)有自己所獨(dú)有的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) :齒輪傳動(dòng)用來傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其圓周速度可達(dá)到 300m/s，傳遞功率可達(dá) 105KW，齒輪直徑可從不到 1mm 到 150m 以上，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。 1） 齒輪齒數(shù) 1 20z? ，齒條 齒數(shù) 2 1 20 20z ? ? ? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 ? ?31 3 21 ( ) ^ 2t H Et dHK T u Z Zd u?? ? ???? （ ） (2) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù) ? 2） 計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)矩 9 5 . 5 1 0 ^ 5 9 5 . 5 1 0 ^ 5 0 . 8 63666612PT N m mn? ? ?? ? ? ? 29 3)選齒寬系數(shù) ? ? 4)由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖 1030選取區(qū)域系數(shù) ? 5)由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖 1026 查得 1 ?? ? ， 2 ?? ? ，則 12 ? ? ?? ? ?? ? ? 6)由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 106查得材料的彈性影響系數(shù) 1 8 9 .8 ^ 0 .5EZ MP a? 7） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim 1 600H MPa? ? ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim 2 550H MPa? ? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖 1019 取接觸疲勞壽命系數(shù) 120. 92 , 0. 88H N H NKK?? 8）計(jì)算接觸 疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得 ? ? 1 l i m 11 0 .9 2 6 0 0 5 5 2H N HH K M P aS?? ? ? ? ? ? ? 2 l i m 22 0 . 8 8 5 5 0 4 8 4H N HH K M P aS?? ? ? ? ? （ 3）計(jì)算 1）試算齒輪分度圓直徑 1td ，由計(jì)算公式得 ? ?1 3 21 ( ) ^ 2t H Et dHK T u Z Zd u?? ? ???? 3 2 1 . 6 6 3 6 6 6 6 2 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8( ) ^ 2 6 4 . 81 1 . 6 7 1 5 1 8 mm? ? ?? ? ?? 2)計(jì)算圓周速度 v 13 6 4 . 8 1 2 0 . 0 4 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s?? ??? ? ??? 3)計(jì)算齒寬 b及模 數(shù) ntm 1 1 64 .8 64 .8dtb d m m?? ? ? ? ? 116 4 .8 3 .2 420tnt dm m mZ? ? ? m mm? ? ? ? ? ?? 4)計(jì)算載荷系數(shù) 30 根據(jù) /v m s? ， 8級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖 108查得動(dòng)載系數(shù) ? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 103 查得 ???? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 102 查得使用系數(shù) 1AK? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 1013 查得 ?? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 104 查得 ? ? 接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) 1 2 52 7A v H HK K K K K??? ? ? ? ? ? 5）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得 11 2 . 0 73 36 4 . 8 6 9 . 41 . 6t tKd d m mK? ? ? ? 6)計(jì)算模數(shù) nm 116 9 .4 3 .4 720n dm m mZ? ? ? 7)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 ? ?21 a a3n d 1 a2 c o sm z FSFK T Y Y Y? ?? ? ??? () （ 4）確定計(jì)算參數(shù) 1)確定載荷系數(shù) 1 2 5= 27 8A v F FK K K K K??? ? ? ? ? 2)根據(jù)重合度 ?? ? ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖 1028 查得螺旋角影響系數(shù) ?? 3) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 105 查得齒形系數(shù) 1 ? 1 ? 4) 應(yīng)力校正系數(shù) 1 ? 2 ? 31 5） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》圖 1020C 查的齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為 500MPa，齒條的彎曲強(qiáng)度極限為 380MPa。真空吸盤， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、外形美觀、吸持力強(qiáng)等特點(diǎn) 。機(jī)械設(shè)計(jì)，武漢：華中科技大學(xué)出版社 [6] 朱理主編。 液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài) .裝備制造技術(shù) , 2021,(01) [13] 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)