推薦畢業(yè)設計真空吸盤式氣動機械手的設計PPT

1、logo論論文文題題目目真真空吸空吸盤盤式式氣動氣動機械手的機械手的設計設計選題依據(jù)選題依據(jù) 主要技術要求參數(shù)：吸持力主要技術要求參數(shù)：吸持力2kg；自由度數(shù)為；自由度數(shù)為3；運動；運動形式為圓柱坐標；手臂伸縮行程范圍形式為圓柱坐標；手臂伸縮行程范圍0-300mm，手臂升，手臂升降行程范圍降行程范圍0-200mm；手臂回轉行程范圍；手臂回轉行程范圍0-180；定；定位方式為定位塊；控制方式為點位式、位方式為定位塊；控制方式為點位式、plc控制；驅動方式控制；驅動方式為氣壓傳動系統(tǒng)。為氣壓傳動系統(tǒng)。 主要用途：設計一套真空吸盤式氣動機械手，它采用圓主要用途：設計一套真空吸盤式氣動機械手，它采用圓

2、柱坐標型的運動形式，氣壓傳動，柱坐標型的運動形式，氣壓傳動，plc系統(tǒng)控制。功能原理系統(tǒng)控制。功能原理先進，動作可靠，結構合理，安全經(jīng)濟，滿足生產(chǎn)要求。先進，動作可靠，結構合理，安全經(jīng)濟，滿足生產(chǎn)要求。 選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路u 主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容 .了解液壓與氣壓傳動機械的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。了解液壓與氣壓傳動機械的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 .掌握氣壓傳動機械設計的一般過程。掌握氣壓傳動機械設計的一般過程。 a.氣壓機械手及氣壓傳動系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)方案設計氣壓機械手及氣壓傳動系統(tǒng)與電氣控制系

3、統(tǒng)方案設計（工藝分析、原理圖設計、總體布局）。（工藝分析、原理圖設計、總體布局）。 b.技術設計（各組成部分的運動設計、結構設計、材料技術設計（各組成部分的運動設計、結構設計、材料選擇、零件強度與剛度校核、繪制設計圖樣和編寫技術文選擇、零件強度與剛度校核、繪制設計圖樣和編寫技術文件。）件。） c.審核鑒定。審核鑒定。.了解常用的了解常用的cad設計軟件，并能熟練運用一種設計軟件，并能熟練運用一種cad軟軟件進行機械設計。件進行機械設計。 .具備較強的自學能力、掌握獨立獲取、消化和應用新知具備較強的自學能力、掌握獨立獲取、消化和應用新知識的能力和方法，具有一定的分析解決實際問題的能力，識的能力和

4、方法，具有一定的分析解決實際問題的能力，具有初步的科研、開發(fā)能力。具有初步的科研、開發(fā)能力。選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路u 研究思路研究思路 分析、理解設計任務書的要求分析、理解設計任務書的要求查閱相關資料查閱相關資料初步初步擬訂設計方案擬訂設計方案設計方案對比并確定最佳方案設計方案對比并確定最佳方案參數(shù)的設參數(shù)的設計計算計計算裝配圖草圖裝配圖草圖零件設計零件設計零件草圖零件草圖繪制零件圖繪制零件圖繪制裝配圖繪制裝配圖編寫設計說明書編寫設計說明書論文的結構和主要內(nèi)容論文的結構和主要內(nèi)容u第一部分第一部分 真空元件部分真空元件部分u第二部分第二部分 控制系統(tǒng)部

5、分控制系統(tǒng)部分u第三部分第三部分 氣壓系統(tǒng)部分氣壓系統(tǒng)部分u第四部分第四部分 機械機構部分機械機構部分u第五部分第五部分 機械手手臂部分機械手手臂部分第一部分第一部分 真空元件部分真空元件部分u 真空吸盤真空吸盤 在產(chǎn)品包裝、物體傳輸和在產(chǎn)品包裝、物體傳輸和機械裝配等自動作業(yè)線上機械裝配等自動作業(yè)線上 ,使使用真空吸盤來抓取物體的案用真空吸盤來抓取物體的案例越來越多。柔而有彈性的例越來越多。柔而有彈性的吸盤可以很方便地實現(xiàn)諸如吸盤可以很方便地實現(xiàn)諸如工件的吸持、脫開、傳遞等工件的吸持、脫開、傳遞等搬運功能搬運功能 ,并確保不損壞其作并確保不損壞其作用之對象。用之對象。 在此次設計中，工件平放在

6、此次設計中，工件平放；故從水平方向對真空吸盤；故從水平方向對真空吸盤的受力分析進行動態(tài)分析。的受力分析進行動態(tài)分析。 第一部分第一部分 真空元件部分真空元件部分 吸盤直徑雖表示吸盤的外徑，但利用吸盤直徑雖表示吸盤的外徑，但利用真空壓力吸附物體時，因真空壓會使橡真空壓力吸附物體時，因真空壓會使橡膠變形，吸附面積也會隨之縮小?？s小膠變形，吸附面積也會隨之縮小?？s小后的面積即稱為有效吸附面積，此時的后的面積即稱為有效吸附面積，此時的吸盤直徑即稱為有效吸盤直徑。吸盤直徑即稱為有效吸盤直徑。 根據(jù)真空壓力，吸盤橡膠的厚度以及根據(jù)真空壓力，吸盤橡膠的厚度以及與吸附物的摩擦系數(shù)等不同，有效吸盤與吸附物的摩擦

7、系數(shù)等不同，有效吸盤直徑也會有差異，一般情況可預估會縮直徑也會有差異，一般情況可預估會縮小小10%。 綜合上述，所選吸盤參數(shù)為：吸盤直綜合上述，所選吸盤參數(shù)為：吸盤直徑徑d=40mm， 吸盤吸持面積吸盤吸持面積a=12.6，吸盤個數(shù)，吸盤個數(shù)n=1，真空壓力，真空壓力p=0.04mpa。第一部分第一部分 真空元件部分真空元件部分u 真空發(fā)生器真空發(fā)生器 真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空，結構簡單，體積小，無可動真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空，結構簡單，體積小，無可動機械部件，安裝和使用都很方便，因此應用很廣泛，真空機械部件，安裝和使用都很方便，因此應用很廣泛，真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度可達到發(fā)生器產(chǎn)生的真空度可達到

8、88kpa，真空發(fā)生器的工作原，真空發(fā)生器的工作原理如圖所示。它是由先收縮后擴張的拉瓦爾噴管理如圖所示。它是由先收縮后擴張的拉瓦爾噴管1、負壓腔、負壓腔2、和接收管、和接收管3等組成，有供氣口、排氣口和真空口，當供等組成，有供氣口、排氣口和真空口，當供氣口的供氣壓力高于一定值后，噴管射出的超聲速射流。氣口的供氣壓力高于一定值后，噴管射出的超聲速射流。由于氣體的粘性，高速射流卷吸走負壓腔內(nèi)的氣體，使該由于氣體的粘性，高速射流卷吸走負壓腔內(nèi)的氣體，使該腔形成很低的真空度，在真空口腔形成很低的真空度，在真空口a處接上真空吸盤，靠真空處接上真空吸盤，靠真空壓力和吸盤吸取物體。壓力和吸盤吸取物體。第一部

9、分第一部分 真空元件部分真空元件部分 真空發(fā)生器的耗氣量是指供給拉伐爾噴管的流量，它不真空發(fā)生器的耗氣量是指供給拉伐爾噴管的流量，它不但由噴嘴的直徑?jīng)Q定，還與供氣壓力有關。同意噴嘴直徑但由噴嘴的直徑?jīng)Q定，還與供氣壓力有關。同意噴嘴直徑，其耗氣量隨供氣壓力的增加而增加，如圖所示。噴嘴直，其耗氣量隨供氣壓力的增加而增加，如圖所示。噴嘴直徑是選擇真空發(fā)生器的主要依據(jù)。噴起直徑越大，抽吸流徑是選擇真空發(fā)生器的主要依據(jù)。噴起直徑越大，抽吸流量和耗氣量就越大，真空度越低；噴嘴直徑越小，抽吸流量和耗氣量就越大，真空度越低；噴嘴直徑越小，抽吸流量和耗氣量越小，真空度越高。量和耗氣量越小，真空度越高。 該真空發(fā)

10、生器耗氣量和真空度分別取該真空發(fā)生器耗氣量和真空度分別取5l/min，-0.002mpa。第二部分第二部分 控制系統(tǒng)部分控制系統(tǒng)部分 應用應用plc作為電氣控制，可以簡化控制線路，降低故障作為電氣控制，可以簡化控制線路，降低故障率，實現(xiàn)機械手多種動作線路。一般機械手有手動和自動率，實現(xiàn)機械手多種動作線路。一般機械手有手動和自動控制之分，手動控制主要用來硬件調試。自動控制中也分控制之分，手動控制主要用來硬件調試。自動控制中也分單步、單周期、周期循環(huán)等工作狀態(tài)。其控制要求為：按單步、單周期、周期循環(huán)等工作狀態(tài)。其控制要求為：按下啟動按鈕，檢測氣動機械手是否處于原位，如果不是，下啟動按鈕，檢測氣動機

11、械手是否處于原位，如果不是，按下復位按鈕回到原位，如果是，則檢測氣動機械手處于按下復位按鈕回到原位，如果是，則檢測氣動機械手處于何種工作狀態(tài)下，單步意味著每按下一次啟動按鈕，機械何種工作狀態(tài)下，單步意味著每按下一次啟動按鈕，機械手執(zhí)行一步動作；單周期指執(zhí)行一次動作循環(huán)，最后回到手執(zhí)行一步動作；單周期指執(zhí)行一次動作循環(huán)，最后回到初始位置；周期循環(huán)是機械手重復不斷的執(zhí)行動作，直到初始位置；周期循環(huán)是機械手重復不斷的執(zhí)行動作，直到按下復位或停止按鈕為止。按下復位或停止按鈕為止。 根據(jù)機械手的硬件結構，根據(jù)機械手的硬件結構，plc輸入信號有：工作狀態(tài)選輸入信號有：工作狀態(tài)選擇開關輸入、啟動停止按鈕輸入

12、、磁性接近開關信號輸入擇開關輸入、啟動停止按鈕輸入、磁性接近開關信號輸入、手動開關輸入及程序選擇開關輸入共、手動開關輸入及程序選擇開關輸入共22個輸入點；機械個輸入點；機械手的輸出信號有：驅動手的輸出信號有：驅動4個氣缸的電磁閥線圈個氣缸的電磁閥線圈4個，控制真?zhèn)€，控制真空吸盤的電磁閥線圈空吸盤的電磁閥線圈2個，原點指示燈個，原點指示燈1個，共七個輸出點個，共七個輸出點。選擇輸入點大于。選擇輸入點大于22點，輸出大于點，輸出大于7點的點的plc。第二部分第二部分 控制系統(tǒng)部分控制系統(tǒng)部分 機械手的定位系統(tǒng)采取定位塊定位，在設定位置裝置定機械手的定位系統(tǒng)采取定位塊定位，在設定位置裝置定位塊。并為

13、了達到緩沖的目的，在滿足工作要求的前提下位塊。并為了達到緩沖的目的，在滿足工作要求的前提下，設計盡量輕的零部件。比如將某些鑄鋼件改用鋁合金制，設計盡量輕的零部件。比如將某些鑄鋼件改用鋁合金制造，或者將一些實心的零件做成空心的，以此來減輕總質造，或者將一些實心的零件做成空心的，以此來減輕總質量。采取量。采取plc程序控制，控制系統(tǒng)選擇三菱公司的程序控制，控制系統(tǒng)選擇三菱公司的fx1s系列的系列的plc控制器。另外機械手還可進行回零等，其有手控制器。另外機械手還可進行回零等，其有手動控制方式和全自動控制。動控制方式和全自動控制。 自動生產(chǎn)線機械手的主要參數(shù)自動生產(chǎn)線機械手的主要參數(shù):吸持力吸持力2

14、kg；自由度數(shù)；自由度數(shù)為為3；運動形式為圓柱坐標；手臂伸縮最大行程；運動形式為圓柱坐標；手臂伸縮最大行程300mm；手臂升降最大行程為；手臂升降最大行程為200mm；手臂回轉最大行程；手臂回轉最大行程180度，手臂升降速度為度，手臂升降速度為150mm/s；大臂回轉角度范圍；大臂回轉角度范圍0-90，大臂回轉速度為，大臂回轉速度為135/s；定位方式為定位塊；定；定位方式為定位塊；定位精度為；控制方式為點位式、位精度為；控制方式為點位式、plc控制；驅動方式為氣控制；驅動方式為氣壓系統(tǒng)。壓系統(tǒng)。第三部分第三部分 氣壓系統(tǒng)部分氣壓系統(tǒng)部分 真空吸盤式氣動機械手是真空吸盤式氣動機械手是自動化流水

15、生產(chǎn)線中廣泛應自動化流水生產(chǎn)線中廣泛應用的工件搬運機械設備，它用的工件搬運機械設備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的是流水線作業(yè)中不可或缺的運輸單元。氣動機械手要求運輸單元。氣動機械手要求氣壓系統(tǒng)完成的主要動作是氣壓系統(tǒng)完成的主要動作是（工件平放）：吸持工件（工件平放）：吸持工件-大臂上升大臂上升200mm-大臂回大臂回轉轉 1 8 0 - - - 手 臂 延 伸手 臂 延 伸300mm-放下工件放下工件-手手臂收縮臂收縮300mm-大臂反轉大臂反轉180-大臂下降大臂下降200mm。整個周期要完成所有動作。整個周期要完成所有動作必須由必須由3個氣壓缸協(xié)調動作才個氣壓缸協(xié)調動作才能做到能做到 。第四

16、部分第四部分 機械機構部分機械機構部分u 齒輪齒條機構齒輪齒條機構 齒輪齒條傳動與帶傳動相比主要有以下優(yōu)點：齒輪齒條傳動與帶傳動相比主要有以下優(yōu)點： （1）傳遞動力大、效齒輪傳動的特點。齒輪傳動用來傳遞）傳遞動力大、效齒輪傳動的特點。齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，其圓周速度可達到任意兩軸間的運動和動力，其圓周速度可達到300m/s，傳遞功率可達傳遞功率可達105kw，齒輪直徑可從不到，齒輪直徑可從不到1mm到到150m以上，是現(xiàn)代機械中應用最廣的一種機械傳動。以上，是現(xiàn)代機械中應用最廣的一種機械傳動。 （2）壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高；壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高； （3）能保證恒定的

17、傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運動。動。 齒輪傳動與帶傳動相比主要缺點有：齒輪傳動與帶傳動相比主要缺點有： （1）制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高；）制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高； （2）不宜作遠距離傳動。）不宜作遠距離傳動。第四部分第四部分 機械機構部分機械機構部分圖圖7.1 齒輪結構圖齒輪結構圖圖圖7.2 齒齒條條結構圖結構圖第四部分第四部分 機械機構部分機械機構部分表表7.1 齒輪性能參數(shù)表齒輪性能參數(shù)表第五部分第五部分 機械手手臂部分機械手手臂部分 手臂部件是機械手的主要握持部件。它的作用是支撐腕手臂部件是機械手的主要握持部件

18、。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。手臂運動應該包括手臂運動應該包括3個運動：伸縮、翻轉和升降。個運動：伸縮、翻轉和升降。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部應該具備實現(xiàn)。因此，一般來說臂部應該具備3個自由度才能滿足基個自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉、和升降運動。手臂的各本要求，既手臂伸縮、左右回轉、和升降運動。手臂的各種運動通常用驅動機構和各種傳動機構來實現(xiàn)，從臂部的種運動通常用驅動機構和各種傳動機構來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動載荷，而且自身運動較多。因此，它的結構、件的靜、動