【文章內(nèi)容簡介】 閥。 各氣缸凡能采用排氣節(jié)流方式的，都通過電磁閥的排氣口節(jié)流阻尼螺釘（錐面式）調(diào)速。 手臂前后伸縮氣缸的氣路上，在最接近氣缸 處，裝有兩個(gè)快速排氣閥，以加快啟動(dòng)速度和調(diào)節(jié)全行程上的速度，同時(shí)通過調(diào)節(jié)閥又可使其加速度限制在允許的范圍內(nèi)，以減少制動(dòng)時(shí)的慣性沖擊，提高定位精度。 手臂的上下升降則采用進(jìn)氣節(jié)流方式，用一個(gè)單向節(jié)流閥調(diào)整手臂的上升速度。下降（靠自重下降）速度仍有電磁閥排氣口節(jié)流調(diào)整。 氣動(dòng)基本回路 氣動(dòng)回路和液壓回路相比，有幾方面的不同； 一臺氣動(dòng)機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)有時(shí)比較復(fù)雜，但經(jīng)過剖析卻不外乎一些基本回路所組成。掌握了氣動(dòng)基本回路以后，對分析和設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)都有較大的幫助。 第一， 空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣首先儲存 于儲氣罐中，然后供給各個(gè)回路使用。畫氣動(dòng)回路圖示空氣壓縮機(jī)常省略不畫，但設(shè)計(jì)氣動(dòng)?xùn)|回路時(shí)，不要忘記考慮氣源的能力。 第二， 氣動(dòng)回路使用過的空氣是經(jīng)排氣口排入大氣的，因而不設(shè)回氣管道來回收空氣。 第三， 由于空氣的粘性很小，在管路中的壓力損失較小。因此，在盡量縮短氣動(dòng)管路的情況下管路仍然很長，并不妨礙使用。 由于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，以氣缸應(yīng)用最廣泛，故下面所論及的基本回路均以氣缸為其執(zhí)行機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，最簡便的方法是把選定的完成不同任務(wù)的基本回路組合起來。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 34 頁 氣動(dòng)基本回路的種類 ： 氣動(dòng)基本回路的種類很多，為了便于設(shè)計(jì) 機(jī)械手的氣動(dòng)回路，僅將氣動(dòng)基本回路按方向控制回路和速度控制回路兩方面加以敘述。 ① 方向控制回路 （一） 單作用氣缸中間停止回路（圖 21） 這種回路可使活塞停在氣缸中間的任意位置。當(dāng)三位三通電磁閥的滑閥處在中間位置時(shí)，氣缸的通路封閉，活塞停止運(yùn)動(dòng)。滑閥處在位置 I 時(shí)，活塞下腔進(jìn)氣，推動(dòng)活塞桿伸出?；y處在位置 II 時(shí)，活塞下腔排氣，彈簧力推動(dòng)活塞下行。 （二） 雙作用氣缸換向回路（圖 22） 采用二位五通單電控滑閥控制活塞雙向運(yùn)動(dòng)。圖示位置，活塞右腔進(jìn)氣，左腔排氣，活塞向左運(yùn)動(dòng)?；y切換后，活塞左腔進(jìn)氣，右腔排 氣，實(shí)現(xiàn)了氣缸活塞的換向。這種回路時(shí)雙作用氣缸的最基本的換向回路。 （三） 雙作用氣缸的活塞可在任意位置停止的回路 圖 23 所示為單活塞桿氣缸的這種回路。它采用中封式三位五通雙電控滑閥，當(dāng)滑閥處在中間位置時(shí)，各口互不相通，活塞可停留在氣缸的任意位置。這種回路不允許有漏損，這樣才能保證氣缸可靠地工作。在氣缸終端需要保持活塞固定的停止位置時(shí)，也使用這種回路。 圖 24 所示為雙活塞桿氣缸的這種回路。它采用中封式三位五通雙電控滑閥，當(dāng)滑閥處在 中間位置時(shí)，壓縮空氣同時(shí)與活塞左、右兩腔相通。因兩腔活塞的有效受壓面積相等，從而保證了活塞兩腔同時(shí)受壓時(shí)，活塞能停留在任意位置。但當(dāng)外界加在2— 2 雙作用氣缸換向回路 2— 1 單作用氣缸中間停止回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 34 頁 活塞桿上的軸向力不平衡時(shí)，則活塞停止的位置不穩(wěn)定。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，可增設(shè)調(diào)壓閥進(jìn)行壓力調(diào)解，控制活塞兩側(cè)壓力平衡，如圖 25 所示。這種回路可允許有少量漏損，比采用中封式閥較可靠。 （四） 延時(shí)控制回路 圖 26 所示的延時(shí)控制回路，為控制信號 A 使二位四通 單 氣 控滑閥 1 切換時(shí)，壓縮空氣經(jīng)閥 單向節(jié)流閥 3 向氣容 4 充氣，經(jīng)過一定的時(shí)間，氣容壓力達(dá)到一定數(shù)值，控制二位三通氣控閥 2 切換。壓縮空氣經(jīng)閥 2 的 B 口輸往執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號 A 取消后，閥 1 又彈簧復(fù)位，壓縮空氣控制閥 2 也復(fù)位而關(guān)閉， B 口無輸出。氣容 4 中的空氣經(jīng)閥 3 的單向閥、閥 1 而排空。 延時(shí)控制回路用于不允許使用時(shí)間繼電器的場合，如易燃、易爆和大粉塵的場合。 1422— 4雙活塞桿 氣缸任意位置停止回路 2— 3 單活塞桿氣缸任意位置停止回路 2— 5 帶調(diào)壓閥的雙活塞桿氣缸任意位置停止回路 2— 6 延時(shí)控制回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 34 頁 ② 速度控制回路 （一） 單作用氣缸的速度控制回路（圖 27） 它由二位三通單電控滑閥 1 和兩個(gè)單向節(jié)流閥 2 和 3 所組成。閥 1 使氣缸換向，閥 2 的節(jié) 流閥控制氣缸活塞桿的伸出速度。閥 3 的節(jié)流閥控制活塞桿的退回速度。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，可以改變活塞雙向的運(yùn)動(dòng)速度。 2 31（二） 雙作用氣缸單向速度控制回路（圖 28） 該回路是在氣缸的一個(gè)氣路上裝設(shè)單向節(jié)流閥 1。圖示位置為壓縮空氣經(jīng)二位五通單電控滑閥 2 和閥 1 的單向閥進(jìn)入氣缸活塞的右腔，推動(dòng)活塞左移。當(dāng)閥2 切換后，活塞右腔的排氣速度受閥 1 可調(diào)節(jié)流閥的限制，從而控制了活塞桿的伸出速度。由于背壓的存在，也增加了氣缸工作行程的穩(wěn)定性。除此之外?；钊祷匦谐痰募被?運(yùn)動(dòng)，也可用來提高機(jī)器的生產(chǎn)率。 2— 7 單作用氣缸的速度控制回路 2— 8 雙作用氣缸單向速度控制回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 34 頁 （三） 雙作用氣缸雙向速度控制回路 圖 29 所示是 將兩個(gè)單向節(jié)流閥裝在氣缸的兩條氣路上，分別控制活塞兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí) 的排氣速度。調(diào)節(jié)節(jié)流閥，即可得到活塞不同的運(yùn)動(dòng)速度。 圖 210 所示是帶有排氣節(jié)流閥的速度控制回路。它是將節(jié)流閥安裝在二位五通單電控滑閥的排氣口上。調(diào)節(jié)節(jié)流閥，即可控制氣缸的排氣速度，從而使活塞得到不同的運(yùn)動(dòng)速度。這種回路的特點(diǎn)是結(jié) 構(gòu)較簡單。 2— 9 雙作用氣缸雙向速度控制回路 2— 10 帶有排氣節(jié)流閥的速度控制回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 34 頁 圖 211 所示使活塞可得到快速運(yùn)動(dòng)的速度控制回路。它是在單向節(jié)流閥 1 和 2的后面氣路上并聯(lián)了二位二通閥 3 和 4。這樣，不僅可以由閥 1 和閥 2 來調(diào)節(jié)（排氣節(jié)流）活塞兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度，而且當(dāng)閥 3 打開時(shí)，則活塞可快速左行。二位五通單電控滑閥 5 切換后，若閥 4 打開，則活塞可快速右行。因此，可根據(jù)需要得到活塞雙向的快速運(yùn)動(dòng)。 （四） 雙作用氣缸速回運(yùn)動(dòng)控制回路 該回路當(dāng)活塞桿右行 時(shí)，壓縮空氣經(jīng)由二位五通單電控滑閥 3 和快速排氣閥2 進(jìn)入氣缸活塞的左腔，推動(dòng)活塞右行。此時(shí)，氣缸右腔的空氣經(jīng)單向節(jié)流閥 1節(jié)流控制后排空。閥 3 切換（圖示位置）后，壓縮空氣經(jīng)閥 1 的單向閥進(jìn)入氣缸的右腔。此時(shí)，氣缸左腔的空氣從閥 2 快速排入大氣，獲得急回運(yùn)動(dòng)。這種回路要求氣缸附加緩沖裝置。 2— 11 活塞做快速運(yùn)動(dòng)的速度控制回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 34 頁 31 （一） 雙缸同步動(dòng)作的速度控制回路 該回路時(shí)采用一個(gè)二位四通單電控滑閥來控制兩個(gè)氣缸，并在每個(gè)氣缸的氣路中裝設(shè)單向節(jié)流閥，以調(diào)整和控制活塞的速度，使之達(dá)到同步運(yùn)動(dòng)的目的。 如用雙缸或多缸操縱一個(gè)重型框架起落時(shí)，同步舉升或降落極為重要，否則框架被扭斜將產(chǎn)生很大的附加阻力，甚至不能運(yùn)動(dòng)。這種回路應(yīng)以阻力最大的那個(gè)氣缸為準(zhǔn)，調(diào)整其它缸的運(yùn)動(dòng)速度以達(dá)到同步的目的。 （二） 氣液操作缸同步回路 圖 214 所示的同步回路是由于連接兩個(gè)氣液操作缸被封入油液，所以兩活塞的運(yùn)動(dòng)速度可完全同步。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到缸 5 有桿腔和缸 4 無桿腔有效面積的關(guān)系，當(dāng)有效面積相等時(shí)，兩缸獲同步運(yùn)動(dòng)。也可以設(shè)計(jì)成兩缸按一定比例的速度運(yùn)動(dòng)。 2— 12 雙作用氣缸速回運(yùn)動(dòng)控制回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 34 頁 氣油油氣 （三） 緩沖回路 對可調(diào)行程位置的氣缸（如某些機(jī)械手的氣缸）緩沖問題，可采用緩沖回路來解決。 圖 215 所示的緩沖回路，是在氣缸的兩條氣路上并聯(lián)兩個(gè)二位二通閥 1 和 2。在閥 1 和閥 2 的排氣口裝設(shè)節(jié)流螺釘。并在回路中的二位五通雙電控滑閥 3 的兩個(gè)排氣2— 13 雙缸同步動(dòng)作的速度控制回路 2— 14 氣液操作缸同步回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 共 34 頁 口上也裝設(shè)節(jié)流螺釘。調(diào)節(jié)閥 1 和閥 2 的排氣節(jié)流螺釘，以控制活塞快速行程時(shí)的速度。調(diào)節(jié)閥 3 的排氣節(jié)流螺釘，以控制活塞的減速。從而達(dá)到減速緩沖的目的。 31 圖 216 所示的緩沖回路，是在單向節(jié)流閥 3 和 4 的氣路上并聯(lián)二位二通閥 1和閥 2。并在二位五通雙電控滑閥 5 的排氣口上裝設(shè)節(jié)流螺釘?；钊焖傩谐虝r(shí)，閥 1（或閥 2）切換，排氣腔的空氣經(jīng)閥 1（或閥 2）和閥 5 排出，調(diào)節(jié)閥 5 的節(jié)流螺釘，可控制快速行程時(shí)的速度。減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，閥 1（或閥 2）復(fù)位關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥 3 和閥 4 的節(jié)流閥以控制減速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到減速緩沖的目的。 圖 217 所示為操作氣缸采用油液阻尼的緩沖回路。操作缸 1 兩條氣路上的快速排氣閥 2 和 3 為快速行程時(shí)排氣所用。缸 1 活塞右行時(shí)，快速運(yùn)動(dòng)到固結(jié)在缸1 活塞桿上的撞塊與擋塊 II 碰撞 后，帶動(dòng)油缸 5 活塞桿開始減速右行直到停止，在此減速過程中，缸 5 活塞右腔油液經(jīng)單向節(jié)流閥 6 節(jié)流阻尼后，經(jīng)單向節(jié)流閥7 的單向閥進(jìn)入缸 5 的左腔。缸 1 活塞左行時(shí)，撞塊碰撞擋塊 I 后，油缸 5 活塞桿開始減速左行，直到停止。補(bǔ)油裝置 8 用作 向缸 5 補(bǔ)油。 2— 15 裝設(shè)節(jié)流螺釘?shù)木彌_回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 20 頁 共 34 頁 4153 4235687撞塊停慢速右行快速右行擋塊2擋塊1 在本次設(shè)計(jì) 機(jī)械手中我主要用到了其中的 氣動(dòng)基本回路為雙作用氣缸換向回路 、單作用氣缸的進(jìn)氣調(diào)速回路、雙作用氣缸單向速度控制回路、帶有排氣截 流閥的速度控制回路。 3 機(jī)械手的 計(jì)算 設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)應(yīng)注意的問題 手臂的結(jié)構(gòu)形式是根據(jù)機(jī)械手的抓取重量、自由度數(shù)、運(yùn)動(dòng)速度、工作范圍、定2— 16 裝設(shè)單向節(jié)流閥的緩沖 回路 2— 17 采用油液阻尼的緩沖回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 21 頁 共 34 頁 位精度以及機(jī)械手的整體布局等因素決定的。手臂結(jié)構(gòu)是否設(shè)計(jì)的合理，對機(jī)械手的工作性能有著很大的影響，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)是，除了考慮上述諸因素外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： Ⅰ、應(yīng)使手臂剛度大、重量輕 由于機(jī)械手的手臂一般懸伸長度比較長，若手臂的剛度不夠時(shí)，會發(fā)生手臂彎曲變形過大，就會引起手臂的定位不準(zhǔn)，而且也直接影響活塞桿（即手臂）運(yùn)動(dòng)的靈活性。另外，手臂在起動(dòng)或制動(dòng)過程中受到 慣性力或慣性力矩的作用，手臂將發(fā)生顫動(dòng)，由