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論文題目
真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)論文題目
真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)◆選題依據(jù)
①主要技術(shù)要求參數(shù):吸持力2kg;自由度數(shù)為3;運(yùn)動(dòng)形式為圓柱坐標(biāo);手臂伸縮行程范圍0-300mm,手臂升降行程范圍0-200mm;手臂回轉(zhuǎn)行程范圍0-180o;定位方式為定位塊;控制方式為點(diǎn)位式、PLC控制;驅(qū)動(dòng)方式為氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。②主要用途:設(shè)計(jì)一套真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手,它采用圓柱坐標(biāo)型的運(yùn)動(dòng)形式,氣壓傳動(dòng),PLC系統(tǒng)控制。功能原理先進(jìn),動(dòng)作可靠,結(jié)構(gòu)合理,安全經(jīng)濟(jì),滿足生產(chǎn)要求。選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路◆選題依據(jù)選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路主要研究?jī)?nèi)容①.了解液壓與氣壓傳動(dòng)機(jī)械的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。②.掌握氣壓傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程。a.氣壓機(jī)械手及氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)(工藝分析、原理圖設(shè)計(jì)、總體布局)。b.技術(shù)設(shè)計(jì)(各組成部分的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、零件強(qiáng)度與剛度校核、繪制設(shè)計(jì)圖樣和編寫技術(shù)文件。)c.審核鑒定。 ③.了解常用的CAD設(shè)計(jì)軟件,并能熟練運(yùn)用一種CAD軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。④.具備較強(qiáng)的自學(xué)能力、掌握獨(dú)立獲取、消化和應(yīng)用新知識(shí)的能力和方法,具有一定的分析解決實(shí)際問題的能力,具有初步的科研、開發(fā)能力。選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路主要研究?jī)?nèi)容選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路研究思路 分析、理解設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求→查閱相關(guān)資料→初步擬訂設(shè)計(jì)方案→設(shè)計(jì)方案對(duì)比并確定最佳方案→參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算→裝配圖草圖→零件設(shè)計(jì)→零件草圖→繪制零件圖→繪制裝配圖→編寫設(shè)計(jì)說明書選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路研究思路論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容第一部分真空元件部分 第二部分控制系統(tǒng)部分第三部分氣壓系統(tǒng)部分 第四部分機(jī)械機(jī)構(gòu)部分第五部分機(jī)械手手臂部分論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容第一部分真空元件部分 第一部分真空元件部分
真空吸盤
在產(chǎn)品包裝、物體傳輸和機(jī)械裝配等自動(dòng)作業(yè)線上,使用真空吸盤來抓取物體的案例越來越多。柔而有彈性的吸盤可以很方便地實(shí)現(xiàn)諸如工件的吸持、脫開、傳遞等搬運(yùn)功能,并確保不損壞其作用之對(duì)象。
在此次設(shè)計(jì)中,工件平放;故從水平方向?qū)φ婵瘴P的受力分析進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。
第一部分真空元件部分 真空吸盤第一部分真空元件部分
吸盤直徑雖表示吸盤的外徑,但利用真空壓力吸附物體時(shí),因真空壓會(huì)使橡膠變形,吸附面積也會(huì)隨之縮小??s小后的面積即稱為有效吸附面積,此時(shí)的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與吸附物的摩擦系數(shù)等不同,有效吸盤直徑也會(huì)有差異,一般情況可預(yù)估會(huì)縮小10%。
綜合上述,所選吸盤參數(shù)為:吸盤直徑D=40mm,吸盤吸持面積A=12.6,吸盤個(gè)數(shù)n=1,真空壓力P=0.04MPa。第一部分真空元件部分 第一部分真空元件部分真空發(fā)生器
真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,無可動(dòng)機(jī)械部件,安裝和使用都很方便,因此應(yīng)用很廣泛,真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度可達(dá)到88kpa,真空發(fā)生器的工作原理如圖所示。它是由先收縮后擴(kuò)張的拉瓦爾噴管1、負(fù)壓腔2、和接收管3等組成,有供氣口、排氣口和真空口,當(dāng)供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(fù)壓腔內(nèi)的氣體,使該腔形成很低的真空度,在真空口A處接上真空吸盤,靠真空壓力和吸盤吸取物體。第一部分真空元件部分真空發(fā)生器第一部分真空元件部分
真空發(fā)生器的耗氣量是指供給拉伐爾噴管的流量,它不但由噴嘴的直徑?jīng)Q定,還與供氣壓力有關(guān)。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,抽吸流量和耗氣量越小,真空度越高。
該真空發(fā)生器耗氣量和真空度分別取5L/min,-0.002Mpa。第一部分真空元件部分 第二部分控制系統(tǒng)部分
應(yīng)用PLC作為電氣控制,可以簡(jiǎn)化控制線路,降低故障率,實(shí)現(xiàn)機(jī)械手多種動(dòng)作線路。一般機(jī)械手有手動(dòng)和自動(dòng)控制之分,手動(dòng)控制主要用來硬件調(diào)試。自動(dòng)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:按下啟動(dòng)按鈕,檢測(cè)氣動(dòng)機(jī)械手是否處于原位,如果不是,按下復(fù)位按鈕回到原位,如果是,則檢測(cè)氣動(dòng)機(jī)械手處于何種工作狀態(tài)下,單步意味著每按下一次啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手執(zhí)行一步動(dòng)作;單周期指執(zhí)行一次動(dòng)作循環(huán),最后回到初始位置;周期循環(huán)是機(jī)械手重復(fù)不斷的執(zhí)行動(dòng)作,直到按下復(fù)位或停止按鈕為止。
根據(jù)機(jī)械手的硬件結(jié)構(gòu),PLC輸入信號(hào)有:工作狀態(tài)選擇開關(guān)輸入、啟動(dòng)停止按鈕輸入、磁性接近開關(guān)信號(hào)輸入、手動(dòng)開關(guān)輸入及程序選擇開關(guān)輸入共22個(gè)輸入點(diǎn);機(jī)械手的輸出信號(hào)有:驅(qū)動(dòng)4個(gè)氣缸的電磁閥線圈4個(gè),控制真空吸盤的電磁閥線圈2個(gè),原點(diǎn)指示燈1個(gè),共七個(gè)輸出點(diǎn)。選擇輸入點(diǎn)大于22點(diǎn),輸出大于7點(diǎn)的PLC。
第二部分控制系統(tǒng)部分 應(yīng)用PLC作為電氣第二部分控制系統(tǒng)部分
機(jī)械手的定位系統(tǒng)采取定位塊定位,在設(shè)定位置裝置定位塊。并為了達(dá)到緩沖的目的,在滿足工作要求的前提下,設(shè)計(jì)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(shí)心的零件做成空心的,以此來減輕總質(zhì)量。采取PLC程序控制,控制系統(tǒng)選擇三菱公司的FX1S系列的PLC控制器。另外機(jī)械手還可進(jìn)行回零等,其有手動(dòng)控制方式和全自動(dòng)控制。
自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械手的主要參數(shù):吸持力2kg;自由度數(shù)為3;運(yùn)動(dòng)形式為圓柱坐標(biāo);手臂伸縮最大行程300mm;手臂升降最大行程為200mm;手臂回轉(zhuǎn)最大行程180度,手臂升降速度為150mm/s;大臂回轉(zhuǎn)角度范圍0-90°,大臂回轉(zhuǎn)速度為135°/s;定位方式為定位塊;定位精度為;控制方式為點(diǎn)位式、PLC控制;驅(qū)動(dòng)方式為氣壓系統(tǒng)。第二部分控制系統(tǒng)部分機(jī)械手的定位系統(tǒng)采第三部分氣壓系統(tǒng)部分
真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手是自動(dòng)化流水生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用的工件搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備,它是流水線作業(yè)中不可或缺的運(yùn)輸單元。氣動(dòng)機(jī)械手要求氣壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼魇牵üぜ椒牛何止ぜ?--大臂上升200mm---大臂回轉(zhuǎn)180°---手臂延伸300mm---放下工件---手臂收縮300mm---大臂反轉(zhuǎn)180°---大臂下降200mm。整個(gè)周期要完成所有動(dòng)作必須由3個(gè)氣壓缸協(xié)調(diào)動(dòng)作才能做到
。第三部分氣壓系統(tǒng)部分 第四部分機(jī)械機(jī)構(gòu)部分齒輪齒條機(jī)構(gòu)
齒輪齒條傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比主要有以下優(yōu)點(diǎn): (1)傳遞動(dòng)力大、效齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。齒輪傳動(dòng)用來傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,其圓周速度可達(dá)到300m/s,傳遞功率可達(dá)105KW,齒輪直徑可從不到1mm到150m以上,是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。(2)壽命長(zhǎng),工作平穩(wěn),可靠性高;(3)能保證恒定的傳動(dòng)比,能傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)。
齒輪傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比主要缺點(diǎn)有:
(1)制造、安裝精度要求較高,因而成本也較高;
(2)不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。第四部分機(jī)械機(jī)構(gòu)部分齒輪齒條機(jī)構(gòu)第四部分機(jī)械機(jī)構(gòu)部分圖7.1齒輪結(jié)構(gòu)圖圖7.2齒條結(jié)構(gòu)圖第四部分機(jī)械機(jī)構(gòu)部分第四部分機(jī)械機(jī)構(gòu)部分表7.1齒輪性能參數(shù)表第四部分機(jī)械機(jī)構(gòu)部分表7.1齒輪性能參數(shù)表第五部分機(jī)械手手臂部分
手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部(包括工件或工具),并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括3個(gè)運(yùn)動(dòng):伸縮、翻轉(zhuǎn)和升降。
臂部運(yùn)動(dòng)的目的:把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)(方位),則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此,一般來說臂部應(yīng)該具備3個(gè)自由度才能滿足基本要求,既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)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、和工件的靜、動(dòng)載荷,而且自身運(yùn)動(dòng)較多。因此,它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機(jī)械手的工作性能。
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