PLC控制搬運機(jī)械手設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 機(jī)械手是能夠 模仿人手動作，并按設(shè)定程序、軌跡和要求代替人手抓（吸）取、搬運工件或工具或進(jìn)行操作的自動化裝置，它能部分的代替人的手工勞動。較高級型式的機(jī)械手，還能模擬人的手臂動作，完成較復(fù)雜的作業(yè)。在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大地改善了工人的勞動條件，顯著的提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。在我國，工業(yè)機(jī)械手近年來有較快的發(fā)展，投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用，并且很好的效果。本課題主要研究的問題是“近距離自動移動式機(jī)械手臂設(shè)計 氣壓驅(qū)動式”。設(shè)計包括兩大方面，其中之一是自動行走部分，另一部分為手臂的運轉(zhuǎn)。采用同一驅(qū)動能源 氣泵。行走部分可以采用氣壓馬達(dá)帶動兩輪轉(zhuǎn)動。氣壓泵固定在某處，用一根軟管將泵與馬達(dá)相連，馬達(dá)安裝在行走裝置中。運動手臂的直線運動用氣缸來實現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)運動用氣壓馬達(dá)來實現(xiàn)。行走的時候手臂不動，手臂運動的時候，行走部分停止運動。 關(guān)鍵詞 機(jī)械手 氣壓驅(qū)動 自動移動 氣泵 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 F N F is to be to to to or or it be to of of of In so of of In in in of to of of in - of . is is of - to of of in a in of in of do 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 次 1 引言（或緒論） 1 機(jī)械手及其組成 1 械手的分類 2 用機(jī)械手的意義 3 械手的發(fā)展概況 3 2 機(jī)械手的設(shè)計 5 械手設(shè)計的總體方案 5 器人的規(guī)格參數(shù) 6 動部件設(shè)計的簡要分析 7 3 機(jī)械手的計算 17 計手臂結(jié)構(gòu)應(yīng)注意的問題 17 車的設(shè)計及計算 23 4 機(jī)械手臂的工作原理 21 動原理圖 25 磁鐵動作程序表 27 械手的緩沖和定位 28 結(jié)論 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 附錄 A 裝配圖 28 附錄 B 零件圖 28 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 驅(qū)動部分 傳送機(jī)構(gòu) 控制部分 行程檢測裝置 手部 傳感裝置 被傳送物件 1 緒論 隨著我國工業(yè)生產(chǎn) 的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已愈來愈引起人們的重視。 機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。 機(jī)械手 及其組成 什么是機(jī)械手 機(jī)械手是一種 能模仿人手臂的某些動作功能， 按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機(jī)械手是工廠企業(yè)高度自動化的標(biāo)志，它能完成許多高技術(shù)難度和繁重的體力勞動，尤其對于高溫、高壓、高濕度、污染等不適宜以人工工作的環(huán)境中，機(jī)械手起到了不可取代的作用。 機(jī)械手的組成 機(jī)械手的組成及其相互之間的關(guān)系如圖所示。 機(jī)械手主 要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等組成。 （一） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。 1、 手部 即與物件接觸的部件。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2、手腕 是聯(lián)接手部和手臂的部件，其調(diào)整或改變工件方位的作用。 3、手臂 支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。 4、立柱 是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降（或俯仰）運動均與立柱有密 切的聯(lián)系。 5、行走機(jī)構(gòu) 機(jī)械手為了完成遠(yuǎn)距離的操作和擴(kuò)大使用范圍，可以增設(shè)滾輪行走機(jī)構(gòu)。滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的或是無軌的兩種。 6、機(jī)座 它是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于基座上，故起支承和聯(lián)接的作用。 7、其它部分 行程檢測裝置和傳感裝置等。 行程檢測裝置是檢測和控制機(jī)械手各運動行程（位置）的裝置。 傳感裝置其中裝有某種傳感器，使手指具有敏感性和自控性，用以反映手指與物件是否接觸、物件有無滑下或脫落、物件的位置是否準(zhǔn)確、手指對物件的握緊力是否與物件的重量相適應(yīng)。 （ 二）、運動機(jī)構(gòu) 使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6個自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有 2 3個自由度。 機(jī)械手的分類 、 按機(jī)械手的使用范圍分類： 專用機(jī)械手 一般只有固定的程序，而無單獨的控制系統(tǒng)。它從屬于某種機(jī)器或生產(chǎn)線，用以自動的傳送物件或操作某一 工具。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低，適用于動作比較簡單的大批量生產(chǎn)的場合。 通用機(jī)械手（也稱工業(yè)機(jī)器人）即指具有可變程序和單獨驅(qū)動的控制系統(tǒng)，又不從屬于某種機(jī)器，而能自動地完成傳送物件或操作某些工具的機(jī)械裝置。 、 按機(jī)械手的驅(qū)動方式分類： 液壓驅(qū)動機(jī)械手 以壓力油進(jìn)行驅(qū)動。 氣壓驅(qū)動機(jī)械手 以壓縮空氣進(jìn)行驅(qū)動。 電力驅(qū)動機(jī)械手 直接用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 機(jī)械驅(qū)動機(jī)械手 是將主機(jī)的動力通過凸輪、連桿、齒輪、間歇機(jī)構(gòu)等傳給機(jī)械手的一種驅(qū)動方式。 、 按機(jī)械手臂力大小分類： 微型機(jī)械手 臂力小于 1公斤。 小型機(jī)械手 臂力為 1 10公斤。 中型機(jī)械手 臂力為 10 30公斤。 大型機(jī)械手 臂力大于 30公斤。 按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。 應(yīng)用機(jī)械手的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 機(jī)械手也越來越多地被應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、鍛、焊、鉚、沖壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實例。其它部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。 機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的主要目的： 一、可以提高 生產(chǎn)過程的自動化程度。 應(yīng)用機(jī)械手，有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、可以改善勞動條件、避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作時有危險或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏 忽而造成的人身事故。 三、可以減少人力，并便于有節(jié)奏地生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床和綜合加工自動線上，目前幾乎都設(shè)機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏進(jìn)行生產(chǎn)。 綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手，使發(fā)展工業(yè)的必然趨勢。 機(jī)械手的發(fā)展概況 對機(jī)械手的一般要求： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1、 降低機(jī)械手的成本 為了擴(kuò)大機(jī)械手的使用范圍，必須降低機(jī)械手的成本。據(jù)統(tǒng)計，機(jī)械 手電氣控制裝置所占成本的比重較大。 2、 品種多樣化 為了適應(yīng)不同工作的需要，應(yīng)使的機(jī)械手的品種多樣化，用機(jī)械手代替更多的人的手工勞動，進(jìn)而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。特別是那些工作比較單一、重復(fù)性很大而工作條件又較差和勞動量較大的工種，更應(yīng)注意設(shè)計和使用各種類型的機(jī)械手。 3、 零件、部件系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化 為了加速擴(kuò)大機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)盡量縮短其設(shè)計和制造周期。這樣，就要求機(jī)械手的某種零件、部件 (如手部、臂部等）系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化。然后，即可根據(jù)具體工作的需要，將這些零件、部件（或再相應(yīng)地增 加一些其它零件、部件）進(jìn)行組合，組成需要的機(jī)械手。當(dāng)然，這樣的機(jī)械手還應(yīng)保證組合方便，一旦工作變更時，就能迅速而順利的重新組合。 4、 產(chǎn)品性能應(yīng)準(zhǔn)確可靠 機(jī)械手的重要技術(shù)指標(biāo)之一，就是其性能應(yīng)穩(wěn)定可靠。為此，要求設(shè)計合理，元件穩(wěn)定，制造精確。 機(jī)械手的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢 機(jī)械手是機(jī)械、電子、計算機(jī)、液壓液力與氣壓傳動等多學(xué)科高新技 術(shù)融合的成果，是當(dāng)代技術(shù)進(jìn)步的典型范例。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其它 機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的 控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手。 專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。智能機(jī)器人涉及的知識內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣壓傳動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視。 氣動技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復(fù)雜的機(jī)械手， 用氣動元件組成的控制系統(tǒng)已被接受。由于氣動技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合，以及周邊技術(shù)的成熟，在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，氣動機(jī)械手、氣動機(jī)器人的實用性已經(jīng)充分體現(xiàn)出來。因為氣動伺服定位技術(shù)一出現(xiàn)，就受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視，同時為氣動機(jī)器人、氣動機(jī)械手大規(guī)模進(jìn)入工業(yè)自動化領(lǐng)域開辟了十分寬廣的前景。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 研制具有一定“感觸”和“智力”的智能機(jī)器人。這種機(jī)器人，具有各種傳感裝置，并配備有計算機(jī)。根據(jù)仿生學(xué)的理論，用計算機(jī)充當(dāng)起“大腦”，使它能“思考”、能“分析”、能“記憶”。用電視攝像機(jī)、測距儀、纖維光學(xué)傳感器、導(dǎo)光管或其它光 敏元件作為“眼睛”，在其“視野”的范圍內(nèi)能“看”。用聽筒和聲敏元件等作“耳朵”能“聽”。用揚(yáng)聲器等作“嘴”能“說話”進(jìn)行“應(yīng)答”。用熱電偶和電阻應(yīng)變儀等作“觸覺”能“感觸”。用滾輪或雙足式的行走機(jī)構(gòu)作為“腳”來實現(xiàn)自動移位。這樣的智能機(jī)器人，可以由人用特殊的語言對其下達(dá)命令，布置任務(wù)。受令后的智能機(jī)器人，即可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的各種條件或信息，獨立地“分析”和“判斷”并自編或自變程序的進(jìn)行工作；能夠自找（選擇）物件的方位，字調(diào)握力的大小，自找傳送路線以避開障礙物。因此，它將成為“無人化”系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)之一。 2 機(jī)械手的設(shè)計 機(jī)械手設(shè)計的總體方案 由于 本次設(shè)計的機(jī)器人需要 通過氣缸來 實現(xiàn)機(jī)械手臂的 三個方向上的自由度如：手臂的 上下的升降運動、手臂的前后伸縮運動、手臂的回轉(zhuǎn)運動以及 用氣壓馬達(dá)來實現(xiàn) 小車按軌道 運動?？傮w設(shè)計方案如下面的框圖所示： 機(jī) 械 手 手 臂 小 車 氣壓馬達(dá) 減 速 裝置 輪 子 空氣壓縮機(jī) 控制調(diào)節(jié)裝置（各類閥類） 控制系統(tǒng)壓力、運動方向、運動速度 氣 泵 上下升降氣缸 前后伸縮氣缸 左右回轉(zhuǎn)氣缸 手指夾緊氣缸 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 設(shè)計示意圖如下所示 伸 縮伸降回轉(zhuǎn)氣壓驅(qū)動近距離自動移動式機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖1 、 手 指 夾 緊 氣 缸 2 、 手 臂 伸 縮 氣 缸 3 手 臂 升 降 氣 缸 4 、 回 轉(zhuǎn) 氣 缸 5 、 小 車5夾 緊 張 開 機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于采用積木式連接，結(jié)構(gòu)非常簡單、實用。 器人的規(guī)格參數(shù) 該機(jī)械手屬于圓柱坐 標(biāo)式 。 （一） 機(jī)器 手的 參數(shù)： 1、主參數(shù) 機(jī)械手的最大抓重是 其規(guī)格的主參數(shù)，機(jī)械手最大抓重以 10公斤左右的為最多。故該機(jī)械手主參數(shù)定為 10公斤。 2、基本參數(shù) 運動速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計速度過低則限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。 該機(jī)械手最大移動速度設(shè)計為 1200 毫 米 /秒，最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計為 1200/秒。平均移動速度為 1000 毫 米 /秒，平均回轉(zhuǎn)速度為 900/秒。 機(jī)械手動作時有起動、停止過程的加、減速度存在，用速度 行程曲線 來說明速度特性較為全面，因為平均速度與行程有關(guān)，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。則手臂 前后伸縮平均速度為 1000 毫米 /秒，手臂上下升降平均速度為 500 毫米 /秒，手臂回轉(zhuǎn)平均速度為 900/秒。 除了運動速度以外，手臂設(shè)計的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部分機(jī)械手設(shè)計成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力 矩增 大而 使 剛性降低。在這種情況下宜采用自動傳送裝置為好。據(jù)統(tǒng)計和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為 600 毫米，最大工作半徑為 1500 毫米，手臂安裝前后 可調(diào) 200 毫米。 手臂回轉(zhuǎn)行程范圍定為 2400，又由于該機(jī)械手設(shè)計成手買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 臂安裝方位可調(diào)，從而擴(kuò)大了它的適用范圍。手臂升降行程定為 150 毫米。 氣壓驅(qū)動 工作壓力 P 為 4 6 公斤 /厘米 2。 機(jī)械手臂定位和緩沖采用 機(jī)械擋塊和緩沖器定位； 定位精度為 1 毫米。 氣動 部件設(shè)計的簡要分析 1、 氣缸 氣缸是利用壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它可以輸出力，驅(qū)動工作部分作直線運動或往復(fù)擺動。氣缸是由缸體、活塞、活塞桿、密封件及緊固件等組成。氣缸的種類很多，主要有單作用氣缸、雙作用氣缸 、組合氣缸，擺動氣缸。單作用氣缸又可分為柱塞式氣缸、活塞式氣缸、薄膜式氣缸；雙作 用氣缸又可分為普通氣缸、雙活塞桿氣缸、不可調(diào)緩沖氣缸、可調(diào)緩沖氣缸、活塞帶導(dǎo)向桿氣缸、串聯(lián)式氣缸；組合氣缸又可分為氣液阻尼缸和步進(jìn)式氣缸；擺動氣缸又可分為單葉片擺動氣缸和雙葉片擺動氣缸。 本次機(jī)械手的設(shè)計中 ： 手臂的 升降機(jī)構(gòu) 中采用了單作用氣缸中的柱塞式氣缸，壓縮空氣推動活塞單方向向上運動，借助自重下降。結(jié)構(gòu)簡單又實用。 手臂的前后伸縮機(jī)構(gòu)中采用了雙作用氣缸中的普通氣缸，壓縮空氣推動活塞雙向運動，應(yīng)用很廣泛。 手臂的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中采用了擺動氣缸中的單葉片擺動氣缸， 將壓縮空氣的能量變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動的機(jī)械能，擺動角度小于 3600。剛開始打算采用兩個直動氣缸帶動鏈條鏈輪或帶動齒 條齒輪來獲得回轉(zhuǎn)運動，經(jīng)設(shè)計方案的比較得出采用回轉(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)要緊湊 的多，所以還是采用了擺動氣缸 。 手指夾緊氣缸中我采用了單作用氣缸中的活塞式氣缸，壓縮空氣推動活塞但方向運動，借助彈簧力反向運動。結(jié)構(gòu)簡單，壓縮空氣用量較柱塞式少。 2、 空氣控制閥 空氣控制閥是氣動控制元件，它 的作用是控制和調(diào)節(jié)氣路系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力、流量和方向，從而保證氣動執(zhí)行 機(jī)構(gòu)按規(guī)定的程序正常地進(jìn)行工作。空氣控制 閥按 其作用可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三類。 壓力控制閥根據(jù)它 的作用不同又可分為：調(diào)壓法、安全閥和順序閥。 流量控制閥是用來調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的流量、流速以及改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作速度。它主要有截流閥、單向截流閥和排氣節(jié)流閥。 方向控制閥是用來控制氣流的方向、氣路的通斷，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作發(fā)生變化的氣動元件。方向控制閥按閥內(nèi)氣流的方向分：單向型方向買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 控制閥，它只允許氣流沿一個方向流動。如單向閥、快速排氣閥等；換向型方向閥，它可以改變氣流流動的方向。按控制方式分 ：電磁、氣壓、機(jī)械和人力等控制方法實現(xiàn)。按動作方式可分為：直動式和先導(dǎo)式。按聯(lián)結(jié)方式分：管式連接、板式連接和法 蘭 連 接 式連接。 本次機(jī)械手的設(shè)計中： 經(jīng)過考慮和分析后，在 不光滿足各氣路 要求的條件下又考慮到控制閥的統(tǒng)一性 和方便性， 我 統(tǒng)一 選擇了型號為 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，裝有兩個快速排氣閥，以加快啟動速度和調(diào)節(jié)全行程上的速度，同時通過調(diào)節(jié)閥又可使其加速度限制在允許的范圍內(nèi) ，以減少制動時的慣性沖擊，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。 3、 氣動基本回路 氣動回路和液壓回路相比，有幾方面的不同； 一臺氣動機(jī)械手的氣動系統(tǒng)有時比較復(fù)雜，但經(jīng)過剖析卻不外乎一些基本回路所組成。掌握了氣動基本回路以后，對分析和設(shè)計氣動機(jī)械手的氣動系統(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，然后供給各個回路使用。畫氣動回路圖示空氣壓縮機(jī)常省略不畫，但設(shè)計氣動?xùn)|回路時，不要忘記考慮氣源 的能力。 第二， 氣動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，在盡量縮短氣動管路的情況下管路仍然很長，并不妨礙使用。 由于氣動執(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)計機(jī)械手的氣動系統(tǒng)時，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。 氣動基本回路的種類 ： 氣動基本回路的種類很多，為了便于設(shè)計機(jī)械手的氣動回路，僅將氣動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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 方向控制回路 （一） 單作用氣缸中間停止回路（圖 2 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，氣缸的通路封閉，活塞停止運動?；y處在位置 I 時，活塞下腔進(jìn)氣，推動活塞桿伸出?；y處在位置 ，活塞下腔排氣，彈簧力推動活塞下行。 （二） 雙作用氣缸換向回路（圖 2 采用二位五通單電控滑閥控制活塞雙向運動。圖示位置，活塞右腔進(jìn)氣，左腔排氣，活塞向左運動?；y切換后，活塞左腔進(jìn)氣，右腔排氣，實現(xiàn)了氣缸活塞的換向。這種回路時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 2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，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，也使用這種回路。 圖 2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，壓縮空氣同時與活塞左、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受壓時， 活塞能停留在任意位置。但當(dāng)外界加在活塞桿上的軸向力不平衡時，則活塞停止的位置不穩(wěn)定。為了克服這個缺點，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 2示。這種回路可允許有少2 2 雙作用氣缸換向回路 2 1 單作用氣缸中間停止回路 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 量漏損，比采用中封式閥較可靠。 （四） 延時控制回路 圖 2示的延時控制回路，為控制信號 A 使二位四通 單 氣 控滑閥 1 切換時，壓縮空氣經(jīng)閥 1、單向節(jié)流閥 3 向氣容 4 充氣，經(jīng)過一定的時間，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。 延時控制回路用于不允許使用時間繼電器的場合，如易燃、易爆和大粉塵的場合。 142 速度控制回路 2 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 延時控制回路 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （一） 單作用氣缸的速度控制回路（圖 2 它由二位三通單電控滑閥 1 和兩個單向節(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動速 度。 2 31（二） 雙作用氣缸單向速度控制回路（圖 2 該回路是在氣缸的一個氣路上裝設(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祷匦谐痰募被剡\動，也可用來提高機(jī)器的生產(chǎn)率。 （三） 雙作用氣缸雙向速度控制回路 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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 2示是 將兩個單向節(jié)流閥裝在氣缸的兩條氣路上，分別控制活塞兩個方向運動時 的排氣速度。調(diào)節(jié)節(jié)流閥，即可得到活塞不同的運動速度。 圖 2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動速度。這種回路的特點是結(jié)構(gòu)較簡單。 圖 2示使活塞可得到 快速運動的速度控制回路。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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 節(jié)流）活塞兩個方向的運動速度，而且當(dāng)閥 3 打開時，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動。 （四） 雙作用氣缸速回運動控制回路 該回路當(dāng)活塞桿右行時，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，推動活塞右行。此時，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，氣缸左腔的空氣從閥 2 快速排入大氣，獲得急回運動。這種回路要求氣缸附加緩沖裝置。 2 11 活塞做快速運動的速度控制回路 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 31（一） 雙缸同步動作的速度控制回路 該回路時采用一個二位四通單電控滑閥來控制兩個氣缸，并在每個氣缸的氣路中裝設(shè)單向節(jié)流閥，以調(diào)整和控制活塞的速度，使之達(dá) 到同步運動的目的。如用雙缸或多缸操縱一個重型框架起落時，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，甚至不能運動。這種回路應(yīng)以阻力最大的那個氣缸為準(zhǔn)，調(diào)整其它缸的運動速度以達(dá)到同步的目的。 （二） 氣液操作缸同步回路 圖 2示的同步回路是由于連接兩個氣液操作缸被封入油液，所以兩活塞的運動速度可完全同步。設(shè)計時，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，兩缸獲同步運動。也可以設(shè)計成兩缸按一定比例的速度運動。 2 12 雙作用氣缸速回運動控制回路 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 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 2示的緩沖回路，是在氣缸的兩條氣路上并聯(lián)兩個二位二通閥 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 的兩個排氣2 13 雙缸同步動作的速度控制回路 2 14 氣液操作缸同步回路 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 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 2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，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，可控制快速行程時的速度。減速運動時，閥 1（或閥 2）復(fù)位關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥 3 和閥 4 的節(jié)流閥以控制減速運動，達(dá)到減速緩沖的目的。 圖 2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 為快速行程時排氣所用。缸 1 活塞右行時，快速運動到固結(jié)在缸1 活塞桿上的 撞塊與擋塊 撞后，帶動油缸 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，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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 41534235687撞塊停慢速右行快速右行擋塊2擋塊1在本次設(shè)計 機(jī)械手中我主要用到了其中的 氣動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 計算 計手臂結(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)、運動速度、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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 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)計的合理，對機(jī)械手的工作性能有著很大的影響，在設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)是，除了考慮上述諸因素外，還應(yīng)注意以下幾點： 、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，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）運動的靈活性。另外，手臂在起 動或制動過程中受到慣性力或慣性力矩的作用，手臂將發(fā)生顫動，由于手臂的顫動，也會影響手臂的定位精度，除了采用可靠的定位裝置外，應(yīng)對手臂結(jié)構(gòu)有一定的剛度要求，才能保證手臂的準(zhǔn)確的工作和一定的定位精度。 、應(yīng)使手臂運動速度快、慣性小 為了減小慣性沖擊，一般采取的措施有： 手臂架選用鋁合金等輕質(zhì)材料來制造，以減輕手臂運動件的質(zhì)量。 盡量縮短手臂懸伸部分的長度，使手臂未伸出時的總重量的重心偏于伸縮方向的反側(cè)，以減小回轉(zhuǎn)半徑。 減小手臂運動件的輪廓尺寸，使其結(jié)構(gòu)緊湊。 在驅(qū)動系統(tǒng)中增設(shè)緩沖裝置 ，使運動件減速緩沖。 、手臂動作應(yīng)靈活 為使手臂運行輕快、靈活，除手臂本身結(jié)構(gòu)緊湊輕巧外，應(yīng)減少手臂運動件之間的摩擦阻力，用滾動摩擦代替滑動摩擦。對于懸伸式的機(jī)械手，手臂上零部件（如傳動件、導(dǎo)向件、定位件等）的布置應(yīng)合理，使手臂運動過程中盡量保持平衡，以減少對升降支承軸線的偏重力矩，使手臂運動靈活，防止發(fā)生“卡死”（即自鎖）現(xiàn)象。 、應(yīng)使手臂傳動準(zhǔn)確、導(dǎo)向性好 為了能準(zhǔn)確的傳遞工件和保證傳動的平穩(wěn)，應(yīng)設(shè)有導(dǎo)向支承裝置，以保證手指的正確方向，并增強(qiáng)手臂的剛性。另外裝在手臂上的零部件要求便于裝拆和調(diào)整。 、輸氣管道的布置應(yīng)合理 機(jī)械手上的各工作氣缸彼此在空間作相對的直線運動或回轉(zhuǎn)運動，要求結(jié)構(gòu)緊湊、外形整齊、動作靈活， 因此 對各 個 工作氣缸的輸氣管道布置應(yīng)給 予 足夠的重視，尤其是接近工作對象的手腕和手指夾緊缸，在外部用很多的軟管向氣缸輸入壓縮空氣，雖然軟管安裝維修較方便，但是他會影響機(jī)械手的運動，并易損傷，而且手臂外形不整齊。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 、其他要求 對于在粉塵場合工作的機(jī)械手，應(yīng)設(shè)有防塵裝置等。 臂的 計算 氣缸的 計算 ： 氣缸的 設(shè)計應(yīng)根據(jù)作用在活塞桿上的外力（推力 或拉力 ）的大小、活塞的行程和運動速度 以及安裝形式等方面提出的要求來進(jìn)行。 氣缸的容積要選擇的適宜，過大的容積不僅及使缸體的尺寸重量增加，同時使壓縮空氣的需要量增加，造成了浪費和增加了成本。 活塞的行程是決定氣缸長度的主要參數(shù)，形成過長隊壓桿的穩(wěn)定性當(dāng)然不好，對缸筒的加工業(yè)會帶來困難。另一方面活塞的運動速度決定與氣缸進(jìn)氣管道內(nèi)徑的大小，活塞的運動速度越高，則要求進(jìn)氣管道的直徑越大。目前氣缸的運動速度由于各方面條件的限制，一般速度的最大值不超過 秒。 氣缸的選擇參考下表： 氣缸的有關(guān)尺寸參數(shù)： 2、氣缸壁厚的計算：氣缸的內(nèi)景 強(qiáng)度條件計算所需的最小的氣缸壁厚 ，氣缸 直徑 (活塞 桿直 徑 供氣孔直徑 （英制管螺 紋） 氣缸端 蓋螺栓 d*個數(shù) 工作壓力（共斤 /厘米 2） 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 活塞推力（公斤）不計效率 活塞推力（公斤）不計效率 50 16 ” 39 59 78 98 118 35 53 70 88 103 75 20 ” 88 133 177 211 265 82 123 164 205 247 100 25 ” ” 157 235 314 392 471 147 221 294 368 442 125 30 ” ” 245 368 491 613 736 231 347 462 578 694 150 30 ” ” 353 530 707 883 1060 339 509 678 848 1018 200 40 ” ” 628 943 1257 1571 1885 603 905 1206 1508 1810 250 50 ” ” 982 1473 1964 2454 2945 943 141411885 1885 2356 2828 300 55 ” ” 1414 2121 2828 3534 4241 1366 2049 2732 3415 4099 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 再根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)來確定適當(dāng)?shù)臄?shù)值。依據(jù)材料力學(xué)的薄壁筒公式，氣缸的壁厚 可在下表查出： 材 料 氣 缸 內(nèi) 徑 D (毫米 ) 50 75 100 120 150 200 250 300 氣 缸 壁 厚 （毫米） 鑄鐵 8 10 10 12 12 16 16 鋼 5 6 6 8 8 10 10 鋁合金 10 810 1012 1012 1214 1214 1417 1417 升降氣缸的壁厚 ：缸徑 125毫米，氣缸材料選鋼 為 6毫米。 前后伸縮氣缸的壁厚 ：缸徑為 100毫米，氣缸材料選鋼 為 6毫米。 手指夾緊氣缸的壁厚 : 缸徑 50毫米，氣缸材料選鋼 為 5毫米。 、升降氣缸的參數(shù)及計算： 升降氣缸由氣動上升，靠自重下降，行程 150 毫米，缸徑 125 毫米，活塞桿直徑為 30 毫米，升降速度為 500 毫米 /秒，若按氣壓 p=4 公斤 /厘米 2和汽缸效率 = 則其上升時的驅(qū)動推力 P 推 為 P 推 = 公斤49142 則輸入空氣流量 Q=(2)n 米 3/分 式中 n 活塞每分鐘往復(fù)行程的次數(shù)，次 /分； 無桿腔的壓縮空氣耗氣量， 米 3。 2104 式中 S 氣缸的行程，厘米； D 活塞直徑，厘米 ； 有桿腔的壓縮空氣耗氣量， 米 3。 622104 式中氣 d 活塞桿直徑，厘米 ； 由于升降氣缸靠自重下降，所以 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 Q=62104 = 3/分 ) 、前后伸縮氣缸的參數(shù)及計算： 前后伸縮氣缸的行程為 600毫米，缸徑為 100毫米，活塞桿直徑為 25毫米，若按氣壓 p=4公斤 /厘米 2和氣缸效率 = 則其上升時的驅(qū)動推力 P 推 為 P 推 = 公斤25142 P 拉 = p4 =235公斤 則輸入空氣流量 Q=（62104 + 622104 ） n = 3/分 ) 、 回轉(zhuǎn)氣缸的參數(shù)及計算： 經(jīng)過設(shè)計方案的比較得出的結(jié)論是：采用回轉(zhuǎn)氣缸比用兩個直動氣缸帶動齒條齒輪所獲得回轉(zhuǎn)運動的 結(jié)果要緊湊?；剞D(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計為 B=120 毫米，缸徑2R=180毫米，軸徑 2r=50毫米，若按氣壓 p=4 公斤 /厘米 2和氣缸效率 = 回轉(zhuǎn)氣缸的扭矩是由動片受壓面積及其中心到回轉(zhuǎn)軸線的半徑?jīng)Q定的。當(dāng)計及氣缸效率后輸出的扭矩 M=2 =124 ： b( /400=3 12 (182