【正文】 液壓傳動技術(shù)發(fā)展動態(tài) .裝備制造技術(shù) , 2021,(01) [13] 工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)編寫組 。真空吸盤， 具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、外形美觀、吸持力強等特點 。 28 七 齒輪齒條機構(gòu) 齒輪齒條在傳動過程中會有自己所獨有的運動特點 :齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，其圓周速度可達到 300m/s，傳遞功率可達 105KW，齒輪直徑可從不到 1mm 到 150m 以上，是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣的一種機械傳動。? —— 當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。 （ 2） 手臂的典型運動形 式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉(zhuǎn)運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉(zhuǎn)運動組合，兩直線運動的雙層氣壓缸空心結(jié)構(gòu)。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)。氣體經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 所示從左到右第二個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，從而推動機械手做上升運動。大臂回轉(zhuǎn)速度為 135176。 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，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， 。安全系數(shù)中包括變形部分。 8 三 真空元件的設(shè)計及參數(shù)計算 （一）真空吸盤吸持工件的動力學(xué)分析 在產(chǎn)品包裝、物體傳輸和機械裝配等自動作業(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)物體的不同形狀來實現(xiàn)任意角度的傳遞。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運動驅(qū)動手部搬運工件。 電子 IC 及電器行業(yè)，如用于硅片的搬運，元器件的插裝與錫焊，家用電器的組裝等。目前各種氣動工具的廣泛使用，也是氣動技術(shù)應(yīng)用的一個組成部分。 臂部運動的目的 ：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。；定位方式為定位塊；控制 方式為點位式、 PLC 控制；驅(qū)動方式為氣壓傳動系統(tǒng)。；定位方式為定位塊；控制方式為點位式、 PLC 控制；驅(qū)動方式為氣壓傳動系統(tǒng)。真空發(fā)生器的原理是 壓空氣通過收縮的噴騰后 ,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 ,從而在接受室形成負(fù)壓 ,誘導(dǎo)二次真空。 10 （三）真空發(fā)生器設(shè)計 真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，無可動機械部件，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 可達到 88kpa，真空發(fā)生器的工作原理如圖 所示。一般機械手有手動和自動控制之分，手動控制主要用來硬件調(diào)試。狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始輔助繼電器 M8041，原點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，在自動系統(tǒng)程序運行中不再改變。 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，此時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。 （一） 臂部設(shè)計的基本要求 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的距離；合理布置作用力的位置和方向；注意簡化結(jié)構(gòu)；提高配合精度。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)。 經(jīng)過以上分析計算最后計算出氣壓缸的驅(qū)動力： = 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)過上面的計算，確定了氣壓缸的驅(qū)動力 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)徑的計算，如圖 所示 圖 雙作用氣壓缸示意圖 當(dāng)氣進入無桿腔， 21 4DF F p ????? 當(dāng)氣進入有桿腔中， 26 ? ?222 4DdF F p ?????? 氣壓缸的有效面積： 1FS p? 故 114 1 .1 3FFD pp? ? ??? （無桿腔） () 214FDdp???? （有桿腔） () F=， 1p = 62 10 pa? ，選擇機械效率 ? ? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入： mpFD 61 ?????? ?? 選擇標(biāo)準(zhǔn)氣壓缸內(nèi)徑系列及機械的工作范圍冗余設(shè)計，選擇 D=40mm. （ 2） 氣壓缸外徑的設(shè)計 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） 活塞桿的計算校核 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或氣壓缸）運動的要求和強度要求。 由于齒輪齒條傳動，因此傳動比為 1。液壓與氣壓傳動（第二版），北京：機械工業(yè)出版社 [3] 何存興主編。 氣動組合臺真空吸附機械手系統(tǒng)設(shè)計 . 真空， 2021(5). [18] 馬綱 ,王之櫟 。機械工程材料，北京：機械工業(yè)出版社 [9] 秦曾煌主編。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 1d = 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。M 為活塞桿密封長度，由密封方式定； C 為其他長度，在此由于定位方式為定位塊式，需要保留一定 的缸體冗余長度作為緩沖，以免在運動過程中損傷到缸體，所以 C 取 60mm。 0?? BM bG L aF?總 得 b GLF a? 總 0??YF baG F F??總 得 a LaFG a???? ????總 （ ） 39。 手臂動作應(yīng)該靈活：為減少手臂運動之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。 至此就完成整個機械手的循環(huán)運動，如果此時接到停止的指令，則 10DT 和 11DT同時通電，電磁鐵將電磁換向閥到上位，此時氣壓系統(tǒng)卸壓，同時上面的各個電磁鐵同時斷電回到默認(rèn)位置，完成卸荷。 大臂下降 200mm。并為了達到緩沖的目的，在滿足工作要求的前提下，設(shè)計盡量輕的零 部件。噴嘴直徑是選擇真空發(fā)生器的主要依據(jù)。在圖 ,除了要吸持住工件負(fù)載外 ,還應(yīng)該考慮吸盤移動時因工件的慣性力對吸力的影響。手部機構(gòu)形式多樣，但綜合其總體構(gòu)型，可分為：氣吸式、電磁式和鉗爪式 3種。 定位方式 定位塊 控制方式 點位式、 PLC 控制 驅(qū)動方式 氣壓傳動系統(tǒng) 自由度數(shù) 3 6 圖 功能原理圖 真空吸盤工作原理： 真空的產(chǎn)生可以是由電動機、真空泵以及各種真空器件所組成的真空系統(tǒng)來提供，也可以由壓縮空氣通過真空發(fā)生器所產(chǎn)生的二次真空來提供。 驅(qū)動 機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。 1 一 緒論 （一 ）氣 壓傳動技術(shù)的研究發(fā)展動向 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，目前氣壓技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、高度集成化的方向發(fā)展。 1 執(zhí)行機構(gòu) （ 1） 手部 即直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單）。 （ 4）行走機構(gòu) 有的工業(yè)機械手帶有行走機構(gòu)，我國的正處于仿真階段。功能原理先進，動作可靠，結(jié)構(gòu)合理，安全經(jīng)濟，滿足生產(chǎn)要求，主要技術(shù)參數(shù)見表 ： 表 主要技術(shù)參數(shù) （二）真空吸盤式氣動機械手工作原理分析 真空吸盤式氣動機械手功能原理如圖 所示 吸盤吸持力 2kg 運動形式 圓柱坐標(biāo) 手臂伸縮行程范圍 0300mm 手臂升降行程范圍 0200mm 手臂回轉(zhuǎn)行程范圍 0180176。 （ 3） 本機械手的執(zhí)行系統(tǒng)是手部機構(gòu)。如圖 。同意噴嘴直徑， 其耗氣量隨供氣壓力的增加而增加，如圖 。 機械手的定位系統(tǒng)采取定位塊定位，在設(shè)定位置裝置定位塊。 手臂延伸 300mm放下工件 手臂收縮 300mm大臂反轉(zhuǎn) 180176。氣體經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 所示從左到右第二個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，然后直接流向大臂升降氣壓缸的上腔，從而推動機械手做下降運動。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機械手臂部要 盡可能的輕。 24 由于導(dǎo)向桿對稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個導(dǎo)向桿計算。A 為活塞桿導(dǎo)向長度，取 ()D。 （ 5）設(shè)計計算 3322 2 . 4 1 2 4 . 0 9 1 0