【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 fmax = EIlPa242 （ 34a） 已知條件： 簡(jiǎn)支梁總長(zhǎng) l = m 集中載荷 P = 200 N 彈性模量 E = 200 GPa 截面的軸慣性矩 I = m^4 局部尺寸 a = m 計(jì)算結(jié)果： 簡(jiǎn)支梁的危險(xiǎn)截面 B處的 : 支座反力 Ra = 200 N 支座反力 Rb = 200 N 固定端反力矩 Ma = N m 固定端反力矩 Mb = N m 最大反力矩 Mmax = N m 19 最大剪力 Qc = 200 N 最大撓度 fmax = m 表 33 強(qiáng)度校核 已知條件： 計(jì)算截面的扭矩 Mw = N m 抗彎截面模數(shù) Wx1 = m^3 抗彎截面模數(shù) Wx2 = m^3 計(jì)算結(jié)果： 受拉一邊最大拉應(yīng)力 σ l =0 .18 MPa σs\Mpa=235 受壓一邊最大壓應(yīng)力 σ y = MPa σ s\Mpa=235 都能滿足強(qiáng)度要求。 直線導(dǎo)軌 的選擇 圖 34 直線導(dǎo)軌 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成（見(jiàn)下 圖）。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊 ... 優(yōu)點(diǎn)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間 放入適當(dāng)?shù)匿撉?，使? 塊與導(dǎo)軌之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力。 20 直線導(dǎo)軌由于采用了獨(dú)特的偏移哥特式溝槽，所以能根據(jù)使用目的和用途對(duì)槽進(jìn)行設(shè)計(jì)。 由于能夠精確測(cè)試軌道，所以能夠穩(wěn)定的生產(chǎn)高精度直線導(dǎo)軌和具有互換性的直線導(dǎo)軌。 利用這些技術(shù)生產(chǎn)的直線導(dǎo)軌具有以下特點(diǎn)： （ 1）品種齊全，可以滿足各種用途的要求。 （ 2）高精度、高質(zhì)量 （ 3）高可靠性和長(zhǎng)壽命 （ 4）通過(guò)開(kāi)發(fā)可互換的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了短周期交貨 通過(guò)采用哥特式溝槽，即使在超高負(fù)載的情況下，也能將負(fù)載轉(zhuǎn)移到非接觸表面。為此， 大幅度地提高了產(chǎn)品本身的耐沖擊性。 直線導(dǎo)軌的選用方法： 機(jī)械結(jié)構(gòu) 導(dǎo)軌部安裝空間 安裝方式 行程長(zhǎng)度 負(fù)載大小 速度 要求壽命、剛性、精度 使用頻度（負(fù)載循環(huán)） 使用環(huán)境（在特殊環(huán)境下，首先要考慮材料、潤(rùn)滑及表面處理等條件） 由于在此設(shè)計(jì)中導(dǎo)軌只有導(dǎo)向作用，沒(méi)有負(fù)重 .所以不用較核承載能力。 回轉(zhuǎn)的大臂的設(shè)計(jì) 大的回轉(zhuǎn)手臂是用普通的氣缸通過(guò)鉸軸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如下圖所示： 圖 35 回轉(zhuǎn)大臂 21 機(jī)械手夾緊 部分的設(shè)計(jì) 夾緊的主要事用雙導(dǎo)軌和氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖 37 導(dǎo)軌氣缸的正面 圖 38 雙導(dǎo)軌 機(jī)械手小回轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì) 機(jī)械手小臂回轉(zhuǎn)主要是用擺動(dòng)氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 圖 39 回轉(zhuǎn)小臂 機(jī)械手卸件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在這個(gè)這設(shè)計(jì)中因?yàn)槟＞叩目臻g有限，所以采用了體積很小的螺紋氣缸來(lái)作為頂件氣缸，圖如下所示： 22 圖 310 卸件機(jī)構(gòu) 23 4 氣動(dòng)控制系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì) 氣壓傳動(dòng) 的特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)中采用各關(guān)節(jié)均采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，采用氣動(dòng)的原因主要有下面幾點(diǎn)： 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) (1)工作介質(zhì)是空氣 ,與液壓油相比可節(jié)約能源 ,而且取之不盡 ,用之不竭 .氣體不易堵塞流動(dòng)通道 ,用之后可將其隨時(shí)排人大氣中 ,不污染環(huán)境 。 (2)空氣的特性受溫度影響小 .在高溫下能可靠地工作 ,不會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸 .且溫度變化時(shí) ,對(duì)空氣的粘度影響極小 ,故不會(huì)影響傳動(dòng)性 (3)空氣的粘度很小 (約為液壓油的萬(wàn)分之一 ),所以流動(dòng)阻力小 ,在管道 中流動(dòng)的壓力損失較小 ,所以便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送 。 (4)相對(duì)液壓傳動(dòng)而言 ,氣動(dòng)動(dòng)作迅速 ,反應(yīng)快 ,一般只需 ～ 工作壓力和速度 .液壓油在管路中流動(dòng)速度一般為 1～ 5m/s,而氣體的流速最小也大于 10m/s,有時(shí)甚至達(dá)到音速 ,排氣時(shí)還達(dá)到超音速 。 (5)氣體壓力具有較強(qiáng)的自保持能力 ,即使壓縮機(jī)停機(jī) ,關(guān)閉氣閥 ,但裝置中仍然可以維持一個(gè)穩(wěn)定的壓力 .液壓系統(tǒng)要保持壓力 ,一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器 ,而氣體通過(guò)自身的膨脹性來(lái)維持承載缸的壓力不變 。 (6)氣動(dòng)元件可靠性高 ,壽命 長(zhǎng) .電氣元件可運(yùn)行百萬(wàn)次 ,而氣動(dòng)元件可運(yùn)行2021～ 4000萬(wàn)次 。 (7)工作環(huán)境適應(yīng)性好 ,特別是在易燃 ,易爆 ,多塵埃 ,強(qiáng)磁 ,輻射 ,振動(dòng)等惡劣環(huán)境中 ,比液壓 ,電子 ,電氣傳動(dòng)和控制優(yōu)越 。 (8)氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,成本低 ,維護(hù)方便 ,過(guò)載能自動(dòng)保護(hù) . 氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) (1)由于空氣的可壓縮性較大 ,氣動(dòng)裝置的動(dòng)作穩(wěn)定性較差 ,外載變化時(shí) ,對(duì)工作速度的影響較大 。 (2)由于工作壓力低 ,氣動(dòng)裝置的輸出力或力矩受到限制 .在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下 ,氣壓傳動(dòng)裝置比液壓傳動(dòng)裝置輸出的力要小得多 .氣壓傳動(dòng)裝置的輸出力不宜大于 10—40kN。 (3)氣動(dòng)裝置中的信號(hào)傳動(dòng)速度比光 ,電控制速度慢 ,所以不宜用于信號(hào)傳遞速度要求十分高的復(fù)雜線路中 . 24 氣壓傳動(dòng) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在這個(gè)設(shè)計(jì)中有兩各機(jī)械手，要獨(dú)立進(jìn)行控制。下面是 氣壓傳動(dòng) 系統(tǒng)圖： 圖 41 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 氣壓傳動(dòng) 元件的選擇 設(shè)計(jì)中主要用的執(zhí)行和控制元件為： QGBQ系列系列輕型氣缸 ；兩 位五通雙電控滑柱式換向閥 ， MB型葉片式擺動(dòng)氣缸 ，卸件 螺紋氣缸 ，氣源處理系統(tǒng) 。 25 QGBQ 系列系列輕型氣缸 特點(diǎn)： ＱＧＢＱ系列氣缸，有標(biāo)準(zhǔn)型、帶開(kāi)關(guān)型、帶閥型、帶閥帶開(kāi)關(guān)型，均為單桿雙作用，兩側(cè)緩沖無(wú)給油的氣缸，還有三種形式的變型氣缸。 ＱＧＢＱ－Ｆ為帶閥型氣缸，由于缸閥一體化，節(jié)省接管時(shí)間和連接管道，所以安裝快速，維護(hù)操作方便，體積小，占用系統(tǒng)空間小。 雙電控帶閥氣缸為自己保持式，電磁換向閥有記憶作用，當(dāng)切斷電信號(hào)后，閥位不變，氣缸活塞位置保持不變，系統(tǒng)不受突然斷電的干擾。帶閥氣缸采用了小型低功率的電磁先導(dǎo)閥，線圈全塑包覆，安全可靠，密封良好。 ＱＧＢＱ－Ｆ Ｋ為帶閥帶開(kāi)關(guān)型氣缸，它是帶閥型和帶開(kāi)關(guān)型氣缸的組合。已構(gòu)成氣動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化和復(fù)合集成化。 圖 42 氣缸 基本技術(shù)參數(shù) 氣缸型號(hào) QGBQFK（帶閥帶開(kāi)關(guān)型） 氣缸內(nèi)徑 D(216。mm) 40 50 最大行程 S(mm) 800 500 使用壓力范圍 ～ ～ 使用溫度范圍 5～ 60176。C 5耐壓性 使用速度范圍 50～ 70mm/sec 50～ 500mm/sec ～ 50176。C 使用介質(zhì) 空氣、干燥空氣 給油 不需要（也可給油） 螺紋等級(jí) GB19781 緩沖 兩側(cè)可調(diào)緩沖 行程長(zhǎng)度允差（ mm) S≤ 500mm 216。40； 216。50： 緩沖行程 (mm) 20 理論傳遞力 (N)壓力為 推力 960 1519 拉力 774 1333 26 表 41 開(kāi)關(guān)的主要 技術(shù)參數(shù) 型號(hào) CK－ 使用電壓范圍 ： 24～ 220V 使用電流范圍 10～ 300mA 最在觸點(diǎn)容量 16W 漏電流 0 耐壓 1500V 指示燈 發(fā)光二級(jí)管（ ON時(shí)亮） 動(dòng)作時(shí)間 1msec 以下 回復(fù)時(shí)間 1msec 以下 耐沖擊 30G 絕緣電阻 ≥ 適用氣缸品種 CK－ J1： QGBQ32－ 50 CK－ J1B： QGBQ63－ 100 使用溫度范圍 10～ +70176。C （在不凍結(jié)條件下） 環(huán)境相對(duì)濕度 ≤ 90% 適用負(fù)載 超小型繼電器、 定序器、一般繼電器、電磁線圈、指示 燈 QGAL 系列螺紋氣缸 的選擇 這個(gè)設(shè)計(jì)中采用 螺紋氣缸 主要是因?yàn)闄C(jī)械手卸件時(shí)的行程比較短，而且模具中的空間非常有限，所以就采用體積小的 螺紋氣缸 ， 并且容易安裝和使用，下面是 螺紋氣缸 的各個(gè)參數(shù)： QGAL系列螺紋氣缸，有雙和單用式兩種。規(guī)格有 Φ Φ Φ16。這是一種超小型氣缸，適合于機(jī)械裝置的小形化 。 表 42 基本技術(shù)參數(shù) 缸徑 Φ （ mm） 16 動(dòng)作方式 雙作用 工作介質(zhì) 潔凈壓縮空氣 給油 不要（給油也可） 使用壓力范圍（ MPa） Φ16 ： Φ16 ： 耐壓（ MPa） 560 使用溫度范圍（ ℃ ） 無(wú)緩沖 緩沖 15 行程（ mm） 27 理論作用力 單位： N 缸徑 Φ （ mm） 使用壓力（ MPa） 16 推力 N 拉力 N MB型葉片式擺動(dòng)馬達(dá) 圖 43 MB 型葉片式擺動(dòng)氣缸 MB型葉片式擺動(dòng)馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，效率高，體積小，重量輕等特點(diǎn)。 主要性能參數(shù) 型號(hào) MB90X80T1 內(nèi)部容積 (立方厘米 ) 133 內(nèi)徑 (mm) 80 葉片數(shù) 2 擺動(dòng)角度 90176。177。3176。 擺動(dòng)起點(diǎn) 45176。(以過(guò)二氣口之間中點(diǎn)的中心線為 0176。線 ) 工作壓力 (Nm) 85 最高使用頻率 (次 /分 ) 50(120) 最低工作壓力 (MPa) 公稱壓力 (MPa) 環(huán)境和介質(zhì)溫度 (℃ ) 5～ 60 本設(shè)計(jì)中才采用 K35D2系列三 位五通雙電控滑柱式換向閥 ， 該系列閥是由兩個(gè)串通電磁先導(dǎo)閥和一個(gè)主閥組合而成。當(dāng)某一先導(dǎo)閥接受信號(hào)后，主閥相應(yīng)端的控制閥即換向、信號(hào)消除后閥芯自動(dòng)復(fù)位導(dǎo)中間位置。該系列閥主要用做氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)有中間停頓狀態(tài)等場(chǎng)合的控制元件。按閥芯在中間位置時(shí)，各腔互不相通， A， B腔保壓。 技術(shù)參數(shù)表： 性能參數(shù) \型號(hào)規(guī)格 K35D2－ 10 28 工作介質(zhì) 壓縮空氣 工作壓力范圍 (MPa) 環(huán)境介質(zhì)溫度 (℃ ) 550 換向時(shí)間 ≤(S) 換向頻率 ≥(HZ) 8 泄漏量 ≤(cm3/min) 10 有效截面 積 ≥(mm2) 10 20 電磁先導(dǎo)閥通徑 (mm) 工作電壓 (V) AC:2 3 50HZ； DC:2 12 電壓波動(dòng) (%) +10－ 15 耗電功率 (W) AC:12。 DC:6 AC:28 DC:10 耐久性 ≥(萬(wàn)次） 200 氣源的處理和設(shè)計(jì) 氣源裝置及氣動(dòng)輔助元件 1．氣源裝置 2．氣源凈化裝置：空氣過(guò)濾器、除油器、空氣干燥器、后冷卻器、儲(chǔ)氣罐 3．其它輔助元件：油霧器、消聲器、轉(zhuǎn)換器 氣源裝置是獲得壓縮空氣的裝置 .其主體部分是空氣壓縮機(jī) ,它將原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅?體的壓力能 。 29 5 電氣控制系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì) 自動(dòng)壓鑄機(jī)早期的控制電器采用繼電器。如今都采用 PLC 控制，可根據(jù)意向進(jìn)行編程，許多繼電器難已實(shí)現(xiàn)的程序，它都能解決。另外其穩(wěn)定性也好，一般程序不會(huì)出問(wèn)題。但壓鑄機(jī)工作環(huán)境較差，有時(shí)外界原因引起一些故障，通常是按鈕、行程開(kāi)關(guān)、按線板等引起。故只要了解壓鑄機(jī)的程序與 PLC 的接口就能解決一般問(wèn)題。機(jī)床的每一動(dòng)作，就給 PLC 一個(gè)接口信號(hào)，每一個(gè)接口也就有一個(gè)號(hào)碼，每 — 號(hào)碼就是一個(gè)程序點(diǎn)，所以只要外部的元件正常，設(shè)備就基本正常。如果要快速檢查電器故 障，則需要一個(gè)編程器，它就象一臺(tái)故障顯示器，能根據(jù)程序圖隨機(jī)檢查每一步信號(hào)。同時(shí)，根據(jù)梯型圖及信號(hào)很快了解故障原因。 電氣控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本 機(jī)械手 是典型的邏輯順序控制 機(jī)械 ，有 較 多的檢測(cè)元件，邏輯關(guān)系復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作難度 較 大。采用 松下 FP1 － C72 構(gòu)成的遠(yuǎn)程 I/O 系統(tǒng)來(lái)完成控制方案，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 51