送料機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-20 03:03 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 手部一同往復(fù)移動(dòng)。在空心活塞套桿6中通有三根伸縮氣管，其中兩根把壓縮空氣通往手腕回轉(zhuǎn)氣缸5，一根把壓縮空氣通往手部的夾緊氣缸。在雙作用式氣缸1缸體上方裝置著導(dǎo)向桿2，用它防止活塞套桿6在做伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手部的手指按正確的方向運(yùn)動(dòng)。為了保證手嘴伸縮的快速運(yùn)動(dòng)。在雙作用式氣缸1的兩個(gè)接氣管口c, ，通過(guò)調(diào)整兩塊可調(diào)定位塊4的位置而達(dá)到。手臂伸縮運(yùn)動(dòng)的緩沖采用液壓緩沖器實(shí)現(xiàn).手腕回轉(zhuǎn)是由回轉(zhuǎn)氣缸5實(shí)現(xiàn)，并采用氣缸端部節(jié)流緩沖，其結(jié)構(gòu)見AA剖面。在附圖中所示的接氣管口a、b是接到手腕回轉(zhuǎn)氣缸的。d是接到手部夾緊氣缸的。直線氣缸1內(nèi)的三根氣管采用了伸縮氣管結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是機(jī)械手外觀清晰、整齊，并可避免氣管的損傷，但加工工藝性較差。另外活塞套桿6做成筒狀零件可增大活塞套桿的剛性，并能減少充氣容積，提高氣缸活塞套桿的運(yùn)動(dòng)速度。氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手手臂在進(jìn)行伸縮(或升降)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝置。它應(yīng)根據(jù)手臂的安裝形式，具體的結(jié)構(gòu)和抓取重量等因素加以確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少手臂對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。目前常采用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿、四導(dǎo)向桿等，在本機(jī)械手中采用單導(dǎo)向桿來(lái)增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。手臂作水平伸縮時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力: 圖14 手嘴伸出時(shí)的受力狀態(tài)圖14 所示為活塞氣缸驅(qū)動(dòng)手臂前伸時(shí)的示意圖。在單桿活塞氣缸中，由于氣缸的兩腔有效工作面積不相等，所以左右兩邊的驅(qū)動(dòng)力和壓力之間的關(guān)系式不一樣。當(dāng)壓力油(或壓縮空氣)輸入工作腔時(shí)，驅(qū)使手臂前伸(或縮回)，其驅(qū)動(dòng)力應(yīng)克服手臂在前伸(或縮回)起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力，手臂運(yùn)動(dòng)件表面之間的密封裝置處的摩擦阻力，以及回油腔壓力(即背壓)所造成的阻力，因此，驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式為:P驅(qū) = P慣 + P摩 + P密 + P背 N 式中:P慣——手伶在起動(dòng)過(guò)程中的慣性力(N)。P摩——摩擦阻力(包括導(dǎo)向裝置和活塞與缸壁之間的摩擦阻力)(N)。P密——密封裝置處的摩擦阻力(N)，用不同形狀的密封圈密封，其摩擦阻力不同 。P背——?dú)飧追枪ぷ髑粔毫?即背壓)所造成的阻力(N)，若非工作腔與油箱或大氣相連時(shí)，則 P背 =0 。其結(jié)構(gòu)如附圖所示。手臂升降裝置由轉(zhuǎn)柱升降缸活塞軸升降缸體3,碰鐵可調(diào)定位塊定位拉桿緩沖撞鐵定位塊聯(lián)接盤13和導(dǎo)向桿14等組成。轉(zhuǎn)柱1上鉆有a, b, c, d, e和f六條氣路，在轉(zhuǎn)柱上端用管接頭和氣管分別將壓縮空氣引到手腕回轉(zhuǎn)氣缸(用a, b氣路)，手部夾緊氣缸(用d氣路)和手臂伸縮氣缸(用c, e氣路)，轉(zhuǎn)柱下端的f氣路，將壓縮空氣引到升降缸上腔，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入上腔后，推動(dòng)升降缸體3上升，并由兩個(gè)導(dǎo)向桿14進(jìn)行導(dǎo)向，同時(shí)碰鐵4隨升降缸體3一同上移，當(dāng)碰觸上邊的可調(diào)定位塊5后，即帶動(dòng)定位拉桿6,緩沖撞鐵7向上移動(dòng)碰觸升降用液壓緩沖器進(jìn)行緩沖。當(dāng)J, K兩面接觸時(shí)而定位。上升行程大小通過(guò)調(diào)整可調(diào)定位塊5來(lái)實(shí)現(xiàn)。最大可調(diào)行程為170mm,緩沖行程根據(jù)抓重和手臂移動(dòng)速度的要求亦可調(diào)整，其范圍為1530mm,故上升行程最大值為200mm。手臂下降靠自重實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)機(jī)械手手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片式回轉(zhuǎn)缸、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。在本機(jī)械手中，手臂回轉(zhuǎn)裝置由回轉(zhuǎn)缸體轉(zhuǎn)軸11(它與動(dòng)片焊接成一體，見EE剖面)、定片1回轉(zhuǎn)定位塊回轉(zhuǎn)中間定位塊9和回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器(此部件位置參見附圖)等組成。當(dāng)壓縮空氣通過(guò)管路分別進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)氣缸的兩腔時(shí)，推動(dòng)動(dòng)片連同轉(zhuǎn)軸一同回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸通過(guò)平鍵而帶動(dòng)升降氣缸活塞軸、定位塊聯(lián)接盤、導(dǎo)向桿、定位拉桿、升降缸體和轉(zhuǎn)柱等同步回轉(zhuǎn)。因轉(zhuǎn)柱和手臂用螺栓連接，故手胃亦作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。手臂回轉(zhuǎn)氣缸采用矩形密封圈來(lái)密封，密封性能較好，對(duì)氣缸孔的機(jī)械加工精度也易于保證。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用多點(diǎn)定位緩沖裝置，其工作原理見回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部分。手臂回轉(zhuǎn)角度的大小，通過(guò)調(diào)整兩塊回轉(zhuǎn)定位塊8和回轉(zhuǎn)中間定位塊9的位置而定。1．驅(qū)動(dòng)力計(jì)算根據(jù)手臂伸縮運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力公式:F=Ff + 其中，由于手臂運(yùn)動(dòng)從靜止開始，所以△v=v, 摩攘系數(shù):設(shè)計(jì)氣缸材料為ZL3，活塞材料為45鋼，查有關(guān)手冊(cè)可知f=:手臂伸縮部分主要由手臂伸縮氣缸、手臂回轉(zhuǎn)氣缸、夾緊氣缸、手臂伸縮用液壓緩沖器、手爪及相關(guān)的固定元件組成。氣缸為標(biāo)準(zhǔn)氣缸，根據(jù)中國(guó)煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠的《產(chǎn)品樣本》可估其質(zhì)量，同時(shí)測(cè)量設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸，得知伸縮部分夾緊物體時(shí)其質(zhì)量為70kg，:S= 則上料時(shí)： F=F + = =1540（N） 下料時(shí)： F=F + = =935(N) 考慮安全因素，應(yīng)乘以安全系數(shù)K=則上料時(shí): F==1850 (N)下料時(shí): F==1120 (N)氣缸的直徑根據(jù)雙作用氣缸的計(jì)算公式: 其中: F——活塞桿伸出時(shí)的推力，NF——活塞桿縮入時(shí)的拉力d——活塞直徑，mm P——?dú)飧坠ぷ鲏毫Γ琍a代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得:當(dāng)推力做功時(shí): = =(mm)當(dāng)拉力做功時(shí):D=(～)(4F/ =(～) =(mm) 圓整后，取D=100mm 活塞桿直徑的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求,此活塞桿為空心活塞桿，目的是桿內(nèi)將裝有3根伸縮氣管。因此，活塞桿內(nèi)徑要盡可能大，假設(shè)取d=70mm, d=56mm.校核如下:(按縱向彎曲極限力計(jì)算)氣缸承受縱向推力達(dá)到極限力F以后，活塞桿會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，必須使推力負(fù)載(氣缸工作負(fù)載F與工作總阻力F之和)小于極限力F。該極限力與氣缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。有關(guān)公式為: 式中: L——活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，mK——活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，空心桿，md——空心活塞桿內(nèi)孔直徑，mA——活塞桿橫截面面積，空心桿，mf——材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，對(duì)鋼取f=a——系數(shù)，對(duì)鋼a=1/5000代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得: = =573(KN)推力負(fù)載為: 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得: = =3142(N) 所以，安全。設(shè)計(jì)符合要求。4,缸筒壁厚計(jì)算根據(jù)公式：式中P為實(shí)驗(yàn)壓力，取P==材料為ZL3，則[]=3MPa，則： = =10 mm 取12 mm.第二章 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖2 1所示為該機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。它的氣源是由空氣壓縮機(jī)(～ Pa) 通過(guò)快換接頭進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，經(jīng)分水過(guò)濾器、調(diào)壓閥、油霧器，進(jìn)入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，以控制氣缸和手部動(dòng)作。圖21 機(jī)械手氣
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