【正文】 動(dòng)式風(fēng)冷V型空氣壓縮機(jī)、固定式水冷L型空氣壓縮機(jī)，活塞式無(wú)油潤(rùn)滑空氣壓縮機(jī)。根據(jù)上面的計(jì)算出的總的空氣流量選擇空氣壓縮機(jī)，具體參數(shù)見(jiàn)下表： 最后決定選擇：雙級(jí)壓縮型的，就能滿足要求。 小車的設(shè)計(jì)及計(jì)算在本設(shè)計(jì)中，小車作為機(jī)械手的行走裝置，它是采用氣壓馬達(dá)提供動(dòng)力并帶動(dòng)輪子沿軌道運(yùn)動(dòng)，由于氣馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)速比小車運(yùn)動(dòng)快，所以需要配一個(gè)減速裝置，減速裝置可用一個(gè)減速箱加上鏈傳動(dòng)。由于機(jī)械手運(yùn)動(dòng)時(shí)可能翻轉(zhuǎn)，所以設(shè)計(jì)時(shí)配重塊要和手臂一起做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。小車的尺寸設(shè)計(jì)為：長(zhǎng)為800毫米，寬為500毫米，高為300毫米，材料為鋁合金（）。小車的速度為：V=3厘米/秒氣壓馬達(dá)的選用： 選用的氣壓馬達(dá)的功率能克服摩擦力產(chǎn)生的功率就可以。摩擦力產(chǎn)生的最大功率為： =經(jīng)考慮我選擇了HS50A型號(hào)的活塞式氣馬達(dá)，額定功率為3馬力，工作氣壓為 p=57公斤/厘米2，額定轉(zhuǎn)速為1050r/min，額定空氣消耗量為3米3/分。參考書：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P816 表1291 （1）軸直徑的計(jì)算小車輪子的轉(zhuǎn)速n=30r/min,則軸的轉(zhuǎn)速n1=n=30r/min,氣壓馬達(dá)的功率P0=5KW,則P1= P0 η0=5 = KwT1=9550 P1/ n1=9550 d1≥ P1軸所傳遞的功率，KW；η0傳動(dòng)效率；T1軸所傳遞的扭矩，；d1軸的截面直徑，mm；軸的材料選用45號(hào)鋼，查表得A=110代入式中得d1≥ 則取d1=60mm計(jì)算公式參考：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 P454（2）軸的強(qiáng)度校核由于傳動(dòng)軸主要是受轉(zhuǎn)矩，所以軸的強(qiáng)度條件為： τ= T1/WT≈[ 106 （P1/ n1 ）]/ =≤[τ], [τ]=40 MPaτ周的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa；WT軸的抗扭截面模量，mm3，查表得對(duì)于實(shí)心圓軸，WT= /16≈ 。[τ]許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa；所以經(jīng)校核軸滿足強(qiáng)度要求。計(jì)算公式參考：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 P454 軸承的選擇由上步計(jì)算得軸的最小直徑為60mm，則查表得軸承的型號(hào)為6000。其參數(shù)為： 軸承內(nèi)徑：d=60mm 外徑：D=95mm 軸承寬：B=11mm參考書：《現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P1249 馬達(dá)和減速箱之間用聯(lián)軸器相連。聯(lián)軸器的名義扭矩 T=9550 =聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表得 KA=， 則 = = 參考書：《現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P1092 選用GB584386 減速裝置由于氣壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)速比小車運(yùn)動(dòng)要求的速度要大，所以還需要一個(gè)減速裝置。有減速機(jī)的傳動(dòng)比選擇RV系列蝸桿減速器NMRV063。4 機(jī)械手臂的工作原理 氣動(dòng)原理圖 電磁鐵動(dòng)作程序表 結(jié)合機(jī)械手氣壓系統(tǒng)圖說(shuō)明其動(dòng)作循環(huán)過(guò)程。壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)，使機(jī)械手開始按程序動(dòng)作。首先，電磁鐵1DT通電，壓縮空氣從電磁閥的左邊通道經(jīng)單向節(jié)流閥進(jìn)入手臂升降油缸的上腔，推動(dòng)手臂上升。在手臂上升到一定位置，碰行程開關(guān)，使1DT斷電，并發(fā)出信號(hào)使3DT通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入手臂前后伸縮氣缸的左側(cè)，推動(dòng)手臂前伸。在手臂前伸到一定位置，裝在手臂上的碰鐵碰到行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使 7DT通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道進(jìn)入手指夾緊氣缸的左側(cè)，使手指張開。在延時(shí)結(jié)束后，7DT斷電，使8DT通電，手指夾緊工件；并同時(shí)發(fā)出信號(hào)使4DT通電，壓縮空氣由電磁閥的右邊通道經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入手臂前后伸縮氣缸的右側(cè)，使手臂縮回。當(dāng)手臂上的碰鐵碰到行程開關(guān)使4DT斷電并發(fā)出電信號(hào)，使 5DT通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)氣缸的一腔使手臂回轉(zhuǎn)950。當(dāng)手臂的回轉(zhuǎn)碰鐵碰到行程開關(guān)使5DT斷電，并發(fā)出電信號(hào)使3DT通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入手臂前后伸縮氣缸的左側(cè)，推動(dòng)手臂前伸。在手臂前伸到一定位置，裝在手臂上的碰鐵碰到行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使 7DT通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道進(jìn)入手指夾緊氣缸的左側(cè)，使手指張開，延時(shí)到7DT斷電，使8DT通電，手指閉合，并發(fā)出電信號(hào)使4DT通電，壓縮空氣由電磁閥的右邊通道經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入手臂前后伸縮氣缸的右側(cè)，使手臂縮回。當(dāng)手臂上的碰鐵碰到行程開關(guān)使4DT斷電并發(fā)出電信號(hào)，使 2DT通電進(jìn)行排氣，手臂則靠自重下降。在手臂下降到一定位置，裝在手臂上的碰鐵碰到行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使 6DT通電，壓縮空氣由電磁閥的右邊通道進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)氣缸的另一腔使手臂反轉(zhuǎn)950。機(jī)械手復(fù)位，機(jī)械手的循環(huán)結(jié)束。 機(jī)械手的緩沖和定位手臂升降運(yùn)動(dòng) 上升緩沖定位是靠可調(diào)碰鐵觸動(dòng)行程開關(guān)而發(fā)出信號(hào)，切斷氣路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下降運(yùn)動(dòng)是采用油缸端部可調(diào)節(jié)流緩沖，活塞與油缸端蓋相碰而定位。手臂伸縮運(yùn)動(dòng) 手臂伸出有行程開關(guān)適時(shí)斷電而切斷油路，手臂滑行靠慣性緩沖，有死擋塊定位；手臂縮回沒(méi)有定位精度要求，又終點(diǎn)行程開關(guān)適時(shí)斷電，由活塞和油缸端蓋相碰而定位。手臂水平回轉(zhuǎn) 在回轉(zhuǎn)油缸的兩腔安裝單向調(diào)速閥，控制手臂的回轉(zhuǎn)速度。5. PLC控制機(jī)械手設(shè)計(jì)機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求有連續(xù)控制和手動(dòng)控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來(lái)。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成各工步操作，且循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)旋鈕打向手動(dòng)時(shí)，每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。以下是設(shè)計(jì)該機(jī)械手控制程序的步驟和方法。機(jī)械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖1所示。 圖1 機(jī)械手傳送示意及操作面板圖輸入和輸出點(diǎn)分配表及原理接線圖表1 機(jī)械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表名 稱 代號(hào) 輸入 名 稱 代號(hào) 輸入 名 稱 代號(hào) 輸出啟動(dòng) SB1 X0 夾緊 SB5 X10 電磁閥下降 YV1 Y0下限行程 SQ1 X1 放松 SB6 X11 電磁閥夾緊 YV2 Y1上限行程 SQ2 X2 單步上升 SB7 X12 電磁閥上升 YV3 Y2右限行程 SQ3 X3 單步下降 SB8 X13 電磁閥右行 YV4 Y3左限行程 SQ4 X4 單步左移 SB9 X14 電磁閥左行 YV5 Y4停止 SB2 X5 單步右移 SB10 X15 原點(diǎn)指示 EL Y5手動(dòng)操作 SB3 X6 回原點(diǎn) SB11 X16 連續(xù)操作 SB4 X7 工件檢測(cè) SQ5 X17 操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序，手動(dòng)單步操作程序和自動(dòng)連續(xù)操作程序，如圖3所示。 其原理是：把旋鈕置于回原點(diǎn)，X16接通，系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn)，Y5驅(qū)動(dòng)指示燈亮。再把旋鈕置于手動(dòng)，則X6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)動(dòng)，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動(dòng)程序。之后，由于X7常閉觸點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行CJ指令時(shí)，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動(dòng)位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時(shí)跳過(guò)手動(dòng)程序，直接執(zhí)行自動(dòng)程序?；卦怀绦蚧卦怀绦蛉鐖D4所示。用S10~S12作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用S10~S19作回零操作時(shí)，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。 手動(dòng)單步操作程序　　如圖5所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護(hù)。 自動(dòng)操作程序 自動(dòng)操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見(jiàn)圖6所示。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，按啟動(dòng)X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū)動(dòng)下降Y0，當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位使行程開關(guān)X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而S20自動(dòng)復(fù)位。S21驅(qū)動(dòng)Y1置位，延時(shí)1秒，以使電磁力達(dá)到最大夾緊力。當(dāng)T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動(dòng)Y2上升，當(dāng)上升到達(dá)最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23。S23驅(qū)動(dòng)Y3右移。移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24下降。下降到最低位，X1接通，電磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，延時(shí)1秒。延時(shí)時(shí)間到，T1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動(dòng)作。在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動(dòng)的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進(jìn)順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強(qiáng)。機(jī)械手傳送系統(tǒng)梯形圖如圖7所示。圖中從第0行到第27行為回原位狀態(tài)程序。從第28行到第66行，為手動(dòng)單步操作程序。從第67行到第129行為自動(dòng)操作程序。這三部分程序（又稱為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運(yùn)行的。回原位程序和自動(dòng)操作程序。是用步進(jìn)順控方式編程。在各步進(jìn)順控末行，都以RET結(jié)束本步進(jìn)順控程序塊。但兩者又有不同?；卦怀绦虿荒茏詣?dòng)返回初始態(tài)S1。而自動(dòng)操作程序能自動(dòng)返回初態(tài)S2。 指令語(yǔ)句表 結(jié) 論本次近距離自動(dòng)移動(dòng)式機(jī)械手臂氣壓驅(qū)動(dòng)的畢業(yè)在此告于段落。它靠氣泵驅(qū)動(dòng)小車至指定地點(diǎn)，完成工件的搬運(yùn)。由于本次設(shè)計(jì)的是氣動(dòng)機(jī)械手，但平時(shí)看到和接觸的大都是液壓的和電氣驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手，雖然氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)總體來(lái)說(shuō)是大同小異的，但有些參數(shù)和計(jì)算還是不同的，所以還是遇到了些困難。在手臂的設(shè)計(jì)中由于沒(méi)有親眼看到過(guò)真正的機(jī)械手臂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以有些地方不可能考慮得很周全。但總的來(lái)說(shuō)至少自己努力了，也察看了很多關(guān)于這方面的資料，詢問(wèn)了老師終于基本上完成了本次設(shè)計(jì)，心里還是很高興的。剛開始做設(shè)計(jì)的時(shí)候有些無(wú)從下手，一時(shí)掌握不到要領(lǐng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索終于有了些頭緒，但自己考慮得很簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)幾次與老師的討論后才發(fā)現(xiàn)還有很多沒(méi)考慮的地方和不足之處，感覺(jué)要搞一個(gè)設(shè)計(jì)還真不是件容易的事。 致 謝這次設(shè)計(jì)能夠順利完成首先要感謝齊俊平老師的不斷指導(dǎo)，由于自己對(duì)氣壓傳動(dòng)這方面也不太熟悉，剛開始都不知何處下手，齊老師給了我們很多啟發(fā)。在做的過(guò)程中又遇到了許多困難，但齊老師總是不厭其煩的講給我們聽，給我們一步一步的分析，使我們了解到了一些考慮欠缺的地方，能夠不斷完善。齊老師還定期給我們察看，使我們可以順利跨入下個(gè)階段。在這里再次感謝齊老師的幫助！參 考 文 獻(xiàn)1 、. 北京：2 . 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 3 . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，4 ：5 ：上海交通大學(xué)出版社，6 ：原子能出版社，19817 ：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，19878 ：9 ：武漢理工大學(xué)出版社，10 ：華中理工大學(xué)出版社，199811 ：重慶大學(xué)出版社，199712 ：機(jī)械工業(yè)出版社，199513 ：清華大學(xué)出版社，1994：浙江大學(xué)出版社，199115 . 機(jī)械工業(yè)出版社，199316 ，198817 :機(jī)械工業(yè)出版社,198118 :天津科學(xué)技術(shù)出版社,1979