【正文】 00 MPa 校核升降氣缸缸頭銷： P 升降缸 ＝ 50２ 10６ /4＝ N σ ＝Ｐ／Ｓ＝Ｐ／ (π d２ /4) （ 3－ 30） ＝ ( 4)/ (8 103)2 ＝ MPa［ σ ］＝ 58 MPa ? bＳ ＝Ｐ／Ａ bＳ ＝ (8 15) 106 ＝ MPa［ ? bＳ ］＝ 100 MPa 所以此銷安全。 3． 2． 9 撓度計(jì)算 考慮導(dǎo)桿在全伸出時(shí)撓度最大。 G工件 = =50N G手爪 = = 800mm G手腕 = = G手部和工件 =Ｇ工件 +Ｇ手爪 +Ｇ手腕 =93N G手部和工件 工件重心到導(dǎo)向套端面距離 =1200－ 324 =876 mm 手爪重心到導(dǎo)向套端面距離 =1070－ 324 =746 mm 手腕重心到導(dǎo)向套端面距離 =950－ 324 =626 mm 工件及手部總重心到導(dǎo)向套端面距離 = 876 + 746+ 626)/=800 mm 將導(dǎo)桿看作是懸臂梁 ,根據(jù) 撓度計(jì)算公式： y（手部） = G（ C2/6EI） (3L－ C) （ 3－ 31） 考慮到是雙導(dǎo)桿 , 每個(gè)導(dǎo)桿的徑向受力為 1/2 G手部和工件 查表得 E 鋼材 = 1011Pa 導(dǎo)桿的極慣性矩 I=П D4/64 =П 304 /64 =39760 mm4 C=800 mm 手爪夾持中心到導(dǎo)向套端面距離 L=345+500=845 mm y（手部） = 1/2 G手部和工件 (C2/6EI) (3L－ C) = (8002/6 1011 39760) (3 845－ 800) 16 16 =1 mm 經(jīng)過核算 ,導(dǎo)桿撓度基本符合 要求。 3． 2． 10 轉(zhuǎn)臺(tái)型齒桿式回轉(zhuǎn)擺動(dòng)氣缸的計(jì)算 根據(jù)公式： ① ｍ 總２ ＝ｍ 工件 ＋ｍ 爪部 ＋ｍ 腕部回轉(zhuǎn)缸 ＋ｍ 伸縮缸 ＋ｍ 伸縮導(dǎo)向 ＋ｍ 配重 ＋ｍ 托板 （ 3－ 32） ｍ 總２ ＝ｍ 工件 ＋ｍ 爪部 ＋ｍ 腕部回轉(zhuǎn)缸 ＋ｍ 伸縮缸 ＋ｍ 伸縮導(dǎo)向 ＋ｍ 配重 ＋ｍ 托板 ＝ +++9++＝ kg ρ總２＝ (700 +622 2+442 68 )/＝ mm＝－ m ② J 總２ ＝ (ｍ /12)/(L2+ａ ２ ) （ 3－ 33） J 總２ ＝ (ｍ /12)/(L2+ａ ２ ) ＝ (11702+2021)/12 ＝ 106 kgmm2 ＝ J0＝ J 總２ +ｍ 總２ ρ總２ 2＝ + ()2＝ kgm2 ｍ 升降 ＝ ++++1＝ kg J 升降 ＝ (ｍ /12)/(12+ａ ２ )＝ (5842+602)/12 ＝ 10 106 kgmm2＝ kgm2 J 總 ＝ J 升降 +J0＝ +＝ Ｍ 慣 ＝ J 總 (△ ω /△ ｔ )＝ ( )/＝ Nm Ｍ 驅(qū) ＝ 慣 ＝ ＝ Nm Ｍ 手臂回轉(zhuǎn)缸 ＝ Nm Nm 可選用 SMC MSQ 系列轉(zhuǎn)臺(tái)型齒桿式回轉(zhuǎn)擺動(dòng)氣缸 氣缸 MSQB200A。 4 直角坐標(biāo)式 工業(yè)機(jī)械手的控 制部分計(jì)算 4． 1 回路計(jì)算 氣動(dòng)執(zhí)行元件的工作順序圖： 1）第一次上升→ 2）→手臂伸出 3) 手爪夾緊→ 4）延 時(shí)→ 5）手臂縮回 ↑ ↓ 14）手腕反轉(zhuǎn) 6）第一次下降 ↑ ↓ 13）回轉(zhuǎn)臺(tái)反轉(zhuǎn) 7）手腕正轉(zhuǎn) ↑ ↓ 12）第二次手臂縮回← 11）延時(shí)← 10）手爪松開← 9)第二次手臂伸出← 8）回轉(zhuǎn)臺(tái)正轉(zhuǎn) 4． 2 執(zhí)行元件選擇 1 類型與主要尺寸參數(shù)如下表（表 4－ 1） 17 17 表 4－ 1 類型與主要尺寸參數(shù) 2 耗氣量計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5》 ，可得計(jì)算公式 有桿腔： Q=π(D 2d2)S/(4t) （ 4－ 1） 無桿腔： Q= π D2S/(4t) （ 4－ 2） Q—— 每秒鐘壓縮空氣消耗量 D—— 氣缸內(nèi)徑 (大徑 ) d—— 氣缸活塞桿直徑 (小徑 ) S—— 氣缸行程 t—— 桿單向伸縮時(shí)間 1)夾緊缸：已知缸徑 D= 米，行程 s= 米，全行程需時(shí)間 t1= 秒，代入4－ 2式，可算出壓縮空氣量： Qa= 2 (4)≈ 3/s 2)伸縮缸：已知缸徑 D= 米，小徑 d= 米，行程 s= 米，全行程需時(shí)間t2=2秒，代入 4－ 1式，可算出壓縮空氣量： Qb=π( )(42)≈ 3/s 3)升降缸：已知缸徑 D= 米，小徑 d= 米， 行程 s= 米，全行程需時(shí)間 t2=2秒，代入 4－ 1式，可算出壓縮空氣量： Qc=π( )(4)≈ 3/s 4) 腕部 馬達(dá)耗氣量： 根據(jù)公式可可算出壓縮空氣量 : G=pznV1/(RT1) （ 4－ 3）Q=GRT0/P0 （ 4－ 4） ` 氣缸或 馬達(dá) 標(biāo)號(hào) 內(nèi)徑 mm 活塞桿直徑 mm 行程 mm 全行程需要時(shí)（ s） 耗氣量 cm3/s 指部 夾緊缸 MDBB5035 50 0 35 腕部 葉片馬達(dá) CDRB1BW50180S 50 0 ~ 180176。 臂部 伸縮缸 CDA1BN40500 40 10 500 2 升降缸 MDBB50300 50 16 300 齒輪齒條馬達(dá) QGK1RSD80T180E2 80 0 ~ 180176。 18 18 Qd=pznV1/(RT1)RT0/P0 = 105 Z 30 V1/( 105) =148ZV1 m3/min 注意：由于 Z 和 V1的具體參數(shù)不全 ,故具體的數(shù)據(jù)不能算出 .舉有關(guān)資料顯示其值小于 352 cm3/s 5) 臂部 馬達(dá)耗氣量： Qd=pznV1/(RT1)RT0/P0 = 105 Z 30 V1/( 105)=148ZV1 m3/min 由于 Z 和 V1 的具體參數(shù)不全 ,故具體的數(shù)據(jù)不能算出 .舉有關(guān)資料顯示其值小于 352 cm3/s 4． 3 控制元件的選擇 1)選擇類型 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)控制元件的工作能力及流量要求，按照氣動(dòng)回路原理圖，初選各控制閥如下： 主控電磁換向閥：為 SMC 之 VF5000 系列 和 SMC 之 SY3000 系列； 單向節(jié)流閥：其型號(hào)為 LAL8； 2)選擇主控電磁閥 對(duì)夾緊缸主控電磁換向閥的選擇 因夾緊缸要求壓力 Pa≤ ，流量 Qa=， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5》表 6mm。 對(duì)伸縮缸主控電磁換向閥的選擇 因伸縮缸要求壓力 Pa≤ ，流量 Qa=，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5》表 3/8。 對(duì)升降缸主控電磁換向閥的選擇 因升降缸要求壓力 Pa≤ ，流量 Qa=， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5》表 3/8。 對(duì)馬達(dá)主控電磁換向閥的選擇 因馬達(dá)要求壓力 Pa≤ ， 流量 Qa=，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5》表 3/8。 從上可知，為了使元件盡量統(tǒng)一，利于互換性和便于維修，故主控電磁換向閥都選擇通徑為 3/8 的閥。 結(jié)合以上數(shù)據(jù)，參考資料 (SMC 公司的《 四 通先導(dǎo)式電磁閥 VF4000 系列 橡膠 密閉》 )，選得閥 如表 4－ 2： 表 4－ 2 元件的種類 執(zhí)行元件 電磁閥 數(shù)量 配合管道 (O/I) 速度控制器 夾緊缸 SY313D5GC8 1個(gè) φ 6mm AS202101 腕馬達(dá) VF42205GB03 1個(gè) 3/8 AS400002 伸縮缸 VF42205GB03 1個(gè) 3/8 AS400002 升降缸 VF42205GB03 1個(gè) 3/8 AS400002 臂馬 達(dá) VF42205GB03 1個(gè) 3/8 AS400002 19 19 3)選擇減壓閥和其它氣動(dòng)動(dòng)助件 過濾器、減壓閥、油霧器集全起來統(tǒng)稱為氣源三大件。同主控電磁閥的選擇一樣，考慮到系統(tǒng)的工作壓力和流量，以及各執(zhí)行元件因聯(lián)鎖關(guān)系不會(huì)同時(shí)工作的特點(diǎn)，即按其中壓力、流量最大的一個(gè)執(zhí)行元件來選擇減壓閥的其它閥。 P==選擇方大 氣動(dòng) C系統(tǒng)氣源三大件： QFLJWCL8。 4)確定管道直徑、驗(yàn)算壓力損失 ① 選管道直徑 據(jù)管道直徑的和閥的通徑相一致的原則，同時(shí)考慮各執(zhí)行元件和同時(shí)工作的特點(diǎn)，初定各段管徑如上表 4－ 2所示。而總氣源管的氣管管徑： 因 Q=πD 2V/4= π d12V/4+ πd 22V/4 則 D=( d12+ d22)1/2 =( 82+ 82)1/2= 取標(biāo)準(zhǔn)管徑： D=14mm ② 驗(yàn)算壓力損失 預(yù)設(shè)供氣壓力為 ，壓力損失為 [△ P]100Kpa A、沿程損失 由于設(shè)計(jì)系統(tǒng)的管道很短，故此項(xiàng)損失很小，可在總壓力損失時(shí)計(jì)入系數(shù)。 (K1= B、局部壓力損失 管路損失也是很小的，這理主要表現(xiàn)在流經(jīng)元件，輔件的壓力損失。 減壓閥和節(jié)流閥的壓力損失較小，其余損失為系統(tǒng)回路和氣控回路和： ∑ △ Pr2=△ P 換向閥 +△ P 油霧器 +△ P 水濾氣器 （ 4－ 5） 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5》表 38。 715可得各壓降值 △ P 換向閥 = △ P 油霧器 = △ P 水濾氣器 = ∑ △ Pr2=△ P 換向閥 +△ P 油霧器 +△ P 水濾氣器 =+ + =51 Kpa 總的壓力損失為： ∑ △ P=KK1∑ △ Pr2= 51= Kpa≤100 Kpa ∑ △ P≤[ △ P] 說明所選的閥和管道通徑是合格的。 5）中央控制閥的功能 中央控制閥 上面集成了電磁閥，風(fēng)缸速度調(diào)整和緩沖等重要功能。 原理： 當(dāng)接受到伸的指令時(shí) ,電磁閥 Y1 得電 ,壓 縮空氣經(jīng) Y1 到速度節(jié)流閥 C 和 D,A1借口進(jìn)入驅(qū)動(dòng)風(fēng)缸右腔 ,推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng) ,驅(qū)動(dòng)風(fēng)缸的空氣從 A D2 口排出，當(dāng)活塞想左運(yùn)動(dòng)接近終點(diǎn)的時(shí)， A2 口被輔助活塞堵上，空氣只能從 D2 排出，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)終端的緩沖效果。通過調(diào)節(jié)速度節(jié)流閥和緩沖節(jié)流閥達(dá)到控制運(yùn)動(dòng)速度的效果。 如圖 4－ 1 為風(fēng)缸速度調(diào)整， 4－ 2 為緩沖原理。 20 20 圖 4－ 1 風(fēng)缸速度調(diào)整 圖 4－ 2 緩沖原理 21 21 4． 4