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畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
學(xué)院2014屆
題 目： 數(shù)控汽車(chē)后視鏡鏡片磨邊機(jī)
課 題 類(lèi) 型： 專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)
課 題 來(lái) 源：
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí)：
指 導(dǎo) 老 師：
2013年10月15日
一、本課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義
1. 本課題研究的主要內(nèi)容：
本課題主要研究汽車(chē)后視鏡數(shù)控磨邊機(jī)的設(shè)計(jì)，具體包括以下幾個(gè)面：
（1） 簡(jiǎn)述汽車(chē)后視鏡的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及其加工過(guò)程中的磨邊工序現(xiàn)狀，綜述設(shè)計(jì)汽車(chē)后視鏡數(shù)控磨邊機(jī)的目的、意義和必要性；
（2） 主要設(shè)計(jì)研究汽車(chē)后視鏡數(shù)控磨邊機(jī)的數(shù)控工作臺(tái)、后視鏡自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)、自動(dòng)上下料機(jī)械手、機(jī)床床身、冷卻裝置及刀具、 數(shù)控系統(tǒng)、夾緊機(jī)構(gòu)及自動(dòng)上下料機(jī)械手的PLC自動(dòng)控制；
（注：本人負(fù)責(zé)夾緊機(jī)構(gòu)及自動(dòng)上下料機(jī)械手的機(jī)械部分研究設(shè)計(jì)）
2.本課題研究的目的和意義：
（1）通過(guò)對(duì)汽車(chē)后視鏡數(shù)控磨邊機(jī)的設(shè)計(jì)使我們得到對(duì)所學(xué)相關(guān)課程的綜合訓(xùn)練；
（2）傳統(tǒng)的玻璃手工上料，效率的低下，而且由于毛胚玻璃上有刺很容易刺傷工人需要一種自動(dòng)的高精度自動(dòng)傳輸系統(tǒng)。傳統(tǒng)的配料以人為主體，而人的操作總是有失誤的，并不如機(jī)器可靠。本設(shè)計(jì)，玻璃磨邊機(jī)自動(dòng)上料系統(tǒng)效率高，反應(yīng)快，確保玻璃磨邊機(jī)高質(zhì)量進(jìn)行工作。
（3）本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是把玻璃切割機(jī)生產(chǎn)的毛胚玻璃通過(guò)自動(dòng)送料系統(tǒng)送到磨邊機(jī)上，然后在磨邊機(jī)上進(jìn)行磨邊，深加工玻璃。
傳統(tǒng)夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)加工時(shí)的干涉太大，對(duì)生產(chǎn)量影響較大，設(shè)計(jì)一款新的夾緊機(jī)構(gòu)，使得加工時(shí)間縮短，加工精度得到保證，生產(chǎn)量得到提高。
二、本課題的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)
目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有全自動(dòng)數(shù)控汽車(chē)后視鏡玻璃磨邊機(jī)的出現(xiàn)，因此本次設(shè)計(jì)對(duì)汽車(chē)后視鏡的加工具有重大意義。
（1）氣動(dòng)送料機(jī)
是一種用于冷擠壓套圈類(lèi)零件的送料機(jī)器，是沖床進(jìn)行技術(shù)改造的理想附機(jī)。如日本的RF20SD—0R11 。但是該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價(jià)格昂貴，又不適合于我國(guó)送料要求。
因此利用小型機(jī)械手進(jìn)行上下料工作，足以達(dá)到要求，且成本相對(duì)減少，
機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)程序如下：
上料：吸附—提升—前進(jìn)至中心—放松—返回
下料:前進(jìn)至中心—下降—吸附—提升—返回
（2）夾緊機(jī)構(gòu)
常見(jiàn)機(jī)床的夾緊機(jī)構(gòu)是利用卡盤(pán)或虎鉗夾緊，但本次課題是用于夾緊汽車(chē)后視鏡的玻璃，強(qiáng)度較低，硬度也很低，因此要求夾具的設(shè)計(jì)要求較高。
三、本課題的工作程序
(1)了解夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理和機(jī)械手上下料的工作原理，并根據(jù)實(shí)際需要確定總體方案。
(2)畫(huà)出夾緊機(jī)構(gòu)和機(jī)械手的草圖，根據(jù)草圖選擇實(shí)際需要的各部件。
(3)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，圖書(shū)館等方式查找相關(guān)技術(shù)參數(shù)和各部件使用條件。
（4）通過(guò)計(jì)算和查找手冊(cè)等確定尺寸大小，并繪制（4張A0圖紙，或與之相等圖量的其他型號(hào)圖紙）關(guān)鍵零件的圖紙：夾緊機(jī)構(gòu)的總裝配圖一張（A0），機(jī)械手機(jī)械部分的總裝配圖一張（A0），主要零件的零件圖16張（A3）
（5）根據(jù)整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，書(shū)寫(xiě)說(shuō)明書(shū)（2萬(wàn)字以上，原創(chuàng)的，重合度不能超過(guò)20%）。
夾緊機(jī)構(gòu)的初步方案圖：（里面的字從上往下依次是：軸承，可轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承，氣缸）氣缸下邊是硬鏈接在工作臺(tái)上的。
寧XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
數(shù)控汽車(chē)后視鏡鏡片磨邊機(jī)設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
機(jī)械手是在在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展的一種新型裝置,使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置。機(jī)械手能代替人類(lèi)、重復(fù)枯燥完成危險(xiǎn)工作，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力,減輕人勞動(dòng)強(qiáng)度。該裝置涵蓋了位置控制技術(shù)可編程控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等。本課題擬開(kāi)發(fā)的物料氣壓機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù),可代替人工在高溫危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，。
關(guān)鍵詞：機(jī)械手, 氣壓機(jī)械手，抓取，提升
51
Abstract
The manipulator is a new device developed in the mechanization, automation of production process, a grasping and moving the workpiece function of automation device use. The manipulator can repeat boring to do dangerous work instead of humans,, improve labor productivity, reduce labor intensity. The device covers the position control technology of programmable control technology, detection technology. The material of hydraulic manipulator this subject to the grasping be up in space objects, flexible, any changes to the relevant parameters according to the change and the movement flow requirements, but instead of manual operation in high risk areas,.
Key Words: manipulator, hydraulic manipulator, crawl, enhance
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 1
1.1課題背景及目的 1
1.2 本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3 本課題研究的目的和意義 2
1.4 氣壓機(jī)械手概念 2
1.5 國(guó)內(nèi)氣壓機(jī)械手的研究 3
第2章 氣壓機(jī)械手設(shè)計(jì)要求與方案 5
2.1 氣壓機(jī)械手設(shè)計(jì)要求 5
2.2 基本設(shè)計(jì)思路 5
2.2.1 系統(tǒng)分析 5
2.2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 5
2.2.3 氣壓機(jī)械手的基本參數(shù) 6
2.3 氣壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.4 機(jī)械手材料的選擇 7
2.5機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式 7
2.6 氣壓機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式的選擇 8
2.7 動(dòng)作要求分析 8
2.8 氣壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型 9
第3章 機(jī)械手機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
3.1吸盤(pán)設(shè)計(jì)要求及選型 10
3.2升降方向設(shè)計(jì)計(jì)算 11
3.2.1 初步確系統(tǒng)壓力 11
3.2.2 升降氣缸計(jì)算 11
3.2.3 活塞桿的計(jì)算校核 13
3.2.4 氣缸工作行程的確定 15
3.2.5 活塞的設(shè)計(jì) 15
3.2.6 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15
3.2.7 端蓋和缸底的計(jì)算校核 16
3.2.7 缸體長(zhǎng)度的確定 17
3.2.8 緩沖裝置的設(shè)計(jì) 17
3.2.9 氣缸的選型 17
3.3 水平方向設(shè)計(jì)計(jì)算 19
3.3.1 水平方向計(jì)算 19
3.3.2 氣缸的選型 20
3.4機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)校核 21
3.5螺柱的設(shè)計(jì)與校核 21
3.6氣機(jī)械手的定位及平穩(wěn)性確定 23
3.6.1常用的定位方式 23
3.6.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 23
3.6.3氣機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 24
3.7 元件選取及工作原理 25
3.7.1 氣源裝置 25
3.7.2 執(zhí)行元件 26
3.7.3 控制元件 27
3.7.4 輔助元件 28
3.7.5 真空發(fā)生器 29
3.8 回路的工作原理 29
第4章 氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33
4.1腕部擺動(dòng)氣回路 33
4.2小臂伸縮缸氣回路 34
4.3總體系統(tǒng)圖 35
第5章 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 37
5.1 總體方案設(shè)計(jì) 37
5.2 伸縮氣缸設(shè)計(jì) 37
5.2.1 初步確系統(tǒng)壓力 37
5.2.2 升降氣缸計(jì)算 38
5.2.3 活塞桿的計(jì)算校核 40
5.3 定向鍵設(shè)計(jì) 43
5.4 確定底座結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 44
5.5 緊固件設(shè)計(jì)與校核 45
總結(jié) 48
參考文獻(xiàn) 49
致 謝 50
第1章 緒論
1.1課題背景及目的
由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，氣壓機(jī)械手技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。智能型氣壓機(jī)械手的研究是近年來(lái)科學(xué)家同意致力的方向。式氣壓機(jī)械手的人體模型，它可以模擬各種人類(lèi)行為和人類(lèi)的外部特征。未來(lái)的氣壓機(jī)械手的管家將不是夢(mèng)想。
根據(jù)不同的氣壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，氣壓機(jī)械手可以分為各種各樣的。輪式移動(dòng)機(jī)械手，履帶式氣壓機(jī)械手，機(jī)械手，行走氣壓機(jī)械手等。值得一提的是，行走氣壓機(jī)械手，他是近年來(lái)類(lèi)機(jī)的一個(gè)重要研究成果。移動(dòng)它最喜歡的動(dòng)物甚至人類(lèi)交談。這是一個(gè)非常復(fù)雜的自動(dòng)化程度很高的運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)的輪式和履帶式氣壓機(jī)械手相比，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。在工作空間很小，在崎嶇的道路上，樓梯等。不久的將來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)將被廣泛使用。
在研究中，氣壓機(jī)械的生產(chǎn)，對(duì)氣壓機(jī)械手設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)模擬中的應(yīng)用是一個(gè)非常重要的過(guò)程。包括零件建模，裝配氣壓機(jī)械手的仿真，與運(yùn)動(dòng)仿真。通過(guò)仿真，設(shè)計(jì)師可以觀察各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)非常直觀，知道沒(méi)有干擾；可以了解各部件的受力，不同的模擬數(shù)據(jù)。該方法大大降低了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。
在學(xué)校的畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)在大學(xué)四年的繼續(xù)深化和檢驗(yàn)，具有實(shí)踐性和綜合性，是不是一個(gè)單一的其他替代方案，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以提高綜合能力的培養(yǎng)，是要去上班，提高實(shí)際工作能力起著非常重要的作用。為了實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：
（1）的基本理論，基本知識(shí)和基本技能的綜合運(yùn)用，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
（2）接受全面的培訓(xùn)工程師必須，提高實(shí)際工作能力。為調(diào)查研究，文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)收集和分析能力；設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)測(cè)試計(jì)劃能力；設(shè)計(jì)，計(jì)算和繪圖能力的提高；總結(jié)和撰寫(xiě)論文的能力。
（3）的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力的測(cè)試。
1.2 本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有全自動(dòng)數(shù)控汽車(chē)后視鏡玻璃磨邊機(jī)的出現(xiàn)，因此本次設(shè)計(jì)對(duì)汽車(chē)后視鏡的加工具有重大意義。
（1）氣動(dòng)送料機(jī)
是一種用于冷擠壓套圈類(lèi)零件的送料機(jī)器，是沖床進(jìn)行技術(shù)改造的理想附機(jī)。如日本的RF20SD—0R11 。但是該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價(jià)格昂貴，又不適合于我國(guó)送料要求。
因此利用小型機(jī)械手進(jìn)行上下料工作，足以達(dá)到要求，且成本相對(duì)減少，
機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)程序如下：
上料：吸附—提升—前進(jìn)至中心—放松—返回
下料:前進(jìn)至中心—下降—吸附—提升—返回
（2）夾緊機(jī)構(gòu)
常見(jiàn)機(jī)床的夾緊機(jī)構(gòu)是利用卡盤(pán)或虎鉗夾緊，但本次課題是用于夾緊汽車(chē)后視鏡的玻璃，強(qiáng)度較低，硬度也很低，因此要求底座的設(shè)計(jì)要求較高。
1.3 本課題研究的目的和意義
（1）通過(guò)對(duì)汽車(chē)后視鏡數(shù)控磨邊機(jī)的設(shè)計(jì)使我們得到對(duì)所學(xué)相關(guān)課程的綜合訓(xùn)練；
（2）傳統(tǒng)的玻璃手工上料，效率的低下，而且由于毛胚玻璃上有刺很容易刺傷工人需要一種自動(dòng)的高精度自動(dòng)傳輸系統(tǒng)。傳統(tǒng)的配料以人為主體，而人的操作總是有失誤的，并不如機(jī)器可靠。本設(shè)計(jì)，玻璃磨邊機(jī)自動(dòng)上料系統(tǒng)效率高，反應(yīng)快，確保玻璃磨邊機(jī)高質(zhì)量進(jìn)行工作。
（3）本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是把玻璃切割機(jī)生產(chǎn)的毛胚玻璃通過(guò)自動(dòng)送料系統(tǒng)送到磨邊機(jī)上，然后在磨邊機(jī)上進(jìn)行磨邊，深加工玻璃。
傳統(tǒng)夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)加工時(shí)的干涉太大，對(duì)生產(chǎn)量影響較大，設(shè)計(jì)一款新的夾緊機(jī)構(gòu)，使得加工時(shí)間縮短，加工精度得到保證，生產(chǎn)量得到提高。
1.4 氣壓機(jī)械手概念
目前，工業(yè)機(jī)械手的概念，世界是不統(tǒng)一，分類(lèi)是不一樣的。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合國(guó)最近采用了美國(guó)機(jī)械手協(xié)會(huì)定義了工業(yè)機(jī)械手的組織：工業(yè)機(jī)械手是一種可編程的多功能操作裝置，可以改變行動(dòng)計(jì)劃，完成各種工作，主要用于材料處理，工件傳送。
氣壓機(jī)械手（機(jī)械手）是一臺(tái)自動(dòng)執(zhí)行工作。它是一個(gè)產(chǎn)品的控制理論，先進(jìn)的集成機(jī)械電子，計(jì)算機(jī)，材料和仿生。在工業(yè)，醫(yī)學(xué)，農(nóng)業(yè)，建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要的應(yīng)用。
氣壓機(jī)械手是一種有代表性的，機(jī)械的和電子控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高的生產(chǎn)工具，在近50年的發(fā)展。在制造業(yè)中，氣壓工業(yè)機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。這是一個(gè)高的自動(dòng)化程度，改善勞動(dòng)條件，保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高工作效率，發(fā)揮了非常重要的作用?？梢哉f(shuō)，他是現(xiàn)代工業(yè)的技術(shù)革命。
執(zhí)行系統(tǒng)一般包括手，腕，臂，底座，一個(gè)主要的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
主要由氣壓機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分。
手抓（或吸附，控股）和松開(kāi)工件或工具的部分，由手指（或吸收），驅(qū)動(dòng)元件和驅(qū)動(dòng)元件。
1.5 國(guó)內(nèi)氣壓機(jī)械手的研究
工業(yè)氣壓機(jī)械手的應(yīng)用在日本有著悠久的歷史。在七十年代當(dāng)工業(yè)氣壓操縱器，然后經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展，已在工業(yè)氣壓機(jī)械手八十年代流行。他們的年工業(yè)產(chǎn)值迅速增加。1980達(dá)到一千億日元，1990至六千億日元。在2004達(dá)到了一兆和八千五百億日元。這表明工業(yè)氣壓機(jī)械手在提高生產(chǎn)效率的重要性。
在國(guó)際上，各個(gè)國(guó)家都實(shí)現(xiàn)了工業(yè)氣壓機(jī)械手的重要性。因此，工業(yè)氣壓機(jī)械手訂單銳減。相比于2003 2002百分之十的增長(zhǎng)的訂單。然后工業(yè)氣壓機(jī)械手的需求量仍在上升。從2001到2006，超過(guò)90000的全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的訂單。7%的平均年增長(zhǎng)率。
國(guó)際工業(yè)氣壓機(jī)械手的發(fā)展方向：
氣壓機(jī)械手涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的知識(shí)。包括：計(jì)算機(jī)，電子，控制，人工智能，傳感器，通信和網(wǎng)絡(luò)，控制，機(jī)械等。氣壓機(jī)械手的發(fā)展離不開(kāi)主題。正是由于各學(xué)科整合的相互作用，創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)化程度高，其。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在氣壓機(jī)械手的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛；技術(shù)越來(lái)越高，功能更強(qiáng)大。它是氣壓機(jī)械手的研究向小型化發(fā)展。氣壓機(jī)械手將更多地進(jìn)入人們的日常生活?？偟陌l(fā)展趨勢(shì)是模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，智能化。
廣泛應(yīng)用于工業(yè)氣壓機(jī)械手，以提高質(zhì)量和生產(chǎn)力，產(chǎn)品安全人員安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料的消耗，降低了生產(chǎn)成本，具有非常重要的作用。廣泛應(yīng)用于工業(yè)氣壓機(jī)械手的以人為本的原則，它的出現(xiàn)使人們的生活更方便、美好。氣壓機(jī)械手工業(yè)是一個(gè)大型高新技術(shù)工業(yè)計(jì)算機(jī)，后車(chē)?，F(xiàn)代軍事工業(yè)，氣壓機(jī)械發(fā)展的市場(chǎng)前景是非常好的。從第二十世紀(jì)起，氣壓機(jī)械行業(yè)的穩(wěn)步增長(zhǎng)。在第二十世紀(jì)九十年代，氣壓機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和快速增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)率超過(guò)百分之十。在2004到百分之二十的記錄。亞洲氣壓機(jī)械手的更多需求，年增長(zhǎng)率高達(dá)百分之四十三。經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，應(yīng)用工業(yè)氣壓機(jī)械手的許多領(lǐng)域。生產(chǎn)中使用最廣泛的氣壓機(jī)械手。如制造焊接，熱處理，表面涂層，加工，裝配，測(cè)試和倉(cāng)庫(kù)，毛（沖壓，壓鑄，鍛坯等）等操作，代替人工操作的氣壓機(jī)械手，極大地提高了生產(chǎn)效率。
第2章 氣壓機(jī)械手設(shè)計(jì)要求與方案
2.1 氣壓機(jī)械手設(shè)計(jì)要求
本課題主要研究汽車(chē)后視鏡數(shù)控磨邊機(jī)的設(shè)計(jì)，具體包括以下幾個(gè)面：
（1） 簡(jiǎn)述汽車(chē)后視鏡的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及其加工過(guò)程中的磨邊工序現(xiàn)狀，綜述設(shè)計(jì)汽車(chē)后視鏡數(shù)控磨邊機(jī)的目的、意義和必要性；
（2） 主要設(shè)計(jì)研究汽車(chē)后視鏡數(shù)控磨邊機(jī)的數(shù)控工作臺(tái)、后視鏡自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)、自動(dòng)上下料機(jī)械手、機(jī)床床身、冷卻裝置及刀具、 數(shù)控系統(tǒng)、夾緊機(jī)構(gòu)及自動(dòng)上下料機(jī)械手的PLC自動(dòng)控制；
（注：本人主要設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)及自動(dòng)上下料機(jī)械手的機(jī)械部分研究設(shè)計(jì)）
2.2 基本設(shè)計(jì)思路
2.2.1 系統(tǒng)分析
該機(jī)械手是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的有力工具。為了在生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，機(jī)械化，自動(dòng)化的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的需要，從而判斷是否適當(dāng)?shù)臋C(jī)械手。以完成機(jī)械手的設(shè)計(jì)，一般都要先做以下工作：
（1）根據(jù)使用場(chǎng)合的機(jī)械手機(jī)械手的，明確的目標(biāo)和任務(wù)。
（2）機(jī)械手的工作環(huán)境分析。
（3）對(duì)系統(tǒng)要求的分析，確定了機(jī)械手和方案的基本功能，如自由度的數(shù)目，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度，定位準(zhǔn)確，抓住重。此外，根據(jù)抓斗氣壓質(zhì)量，形狀，尺寸和批量生產(chǎn)，以確定的形式和機(jī)械手的位置和握力的大小。
在這方面，我分析如下：
（1）為手材料氣壓機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題，機(jī)械手是物料輸送機(jī)械手。雖然機(jī)械手的使用場(chǎng)合，也非常廣泛，涉及到材料的狀態(tài)，環(huán)境因素的作業(yè)線，比我的知識(shí)和能力，我選擇了材料氣壓機(jī)械手的小對(duì)象處理非生產(chǎn)線。
（2）由于機(jī)械手我選擇的是材料的氣壓機(jī)械手，小對(duì)象處理非生產(chǎn)線。因此，系統(tǒng)的工作環(huán)境下，機(jī)械廠，準(zhǔn)確度高，故障率低，速度。
2.2.2 總體設(shè)計(jì)框圖
圖2 總體設(shè)計(jì)框圖
如圖2為總設(shè)計(jì)框圖，說(shuō)明如下：
(1) 控制系統(tǒng)：任務(wù)是根據(jù)機(jī)械手的作業(yè)指令程序和傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，控制機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為CPU的選擇，CPU程序的編寫(xiě)調(diào)試等。
(2) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作的驅(qū)動(dòng)裝置。
(3) 機(jī)械系統(tǒng)：包括機(jī)身、機(jī)械臂、手腕、手爪。需要確定其自由度、坐標(biāo)形式，并計(jì)算得出具體結(jié)構(gòu)。
(4) 感知系統(tǒng)：即傳感器的選擇及具體作用。
2.2.3 氣壓機(jī)械手的基本參數(shù)
1. 機(jī)械手的最大氣壓物料的重量是它的主參數(shù)。本論文物料氣壓機(jī)械手所氣壓的物料質(zhì)量可設(shè)定為汽車(chē)后視鏡，重量1公斤之內(nèi)的汽車(chē)后視鏡。
2. 運(yùn)動(dòng)速度直接影響機(jī)械手的動(dòng)作快慢和機(jī)械手動(dòng)作的穩(wěn)定性，所以運(yùn)動(dòng)速度也是是物料物料氣壓機(jī)械手的一個(gè)主要的基本參數(shù)。設(shè)計(jì)速度過(guò)低的話，會(huì)無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)械手的動(dòng)作功能，限制機(jī)械手的使用范圍。設(shè)計(jì)的速度過(guò)高又會(huì)加重機(jī)械手的負(fù)載并影響機(jī)械手動(dòng)作的平穩(wěn)性。
3. 伸縮行程和工作半徑是決定機(jī)械手工作范圍及整機(jī)尺寸的關(guān)鍵，也是機(jī)械手設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。
3.定位精度也是機(jī)械手的主要基本參數(shù)之一。機(jī)械手精度太低，就完成不了功能，精度太高又意味著成本的增加。綜合考慮，該物料氣壓機(jī)械手的定位精度設(shè)定定位精度±0.3mm。物料氣壓機(jī)械手的各個(gè)部分的基本參數(shù)可以由上面已經(jīng)知道的物料氣壓機(jī)械手各關(guān)節(jié)的行程和時(shí)間分配來(lái)決定。
機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù)如下所示：
2 機(jī)械手（重復(fù)）定位精度：±0.5mm；
2 機(jī)械手最大抓重：1kg；
2 工件尺寸：許用后視鏡厚度：δ=3 – 20mm
可磨后視鏡之尺寸范圍：150×150 – 2000x2000mm ，
玻璃的曲度半徑范 250--1000. 投影到X,Y面上的尺寸：以?xún)?nèi)的任何形狀
2 支座旋轉(zhuǎn)角度為：90度（最大速度：90度每秒）；
2 物料盤(pán)（采用步進(jìn)電機(jī)控制）每工步旋轉(zhuǎn)角度：30度（最大轉(zhuǎn)度：30度每秒）；
2 Y軸大臂上下移動(dòng)距離為：10cm（最大速度10cm/s）；
2 Y軸小臂上下移動(dòng)距離為：5cm（最大速度10cm/s）；
2 X軸小臂伸縮距離：5cm （最大速度10cm/s）；
2 料槽小臂（推動(dòng)工件的推桿）伸縮距離為：7.5cm（最大速度10cm/s）。
2.3 氣壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方式：機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械臂的升降。根據(jù)上文所說(shuō)的，機(jī)械手按照坐標(biāo)的分類(lèi)情況，選擇圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手更為妥當(dāng)。
2.4 機(jī)械手材料的選擇
機(jī)械手的材料應(yīng)根據(jù)手臂的工作條件，滿(mǎn)足機(jī)械手的設(shè)計(jì)和制造要求。從設(shè)計(jì)思想，機(jī)械臂完成各種運(yùn)動(dòng)。因此，對(duì)材料的要求是為移動(dòng)部件，它應(yīng)該是輕質(zhì)材料。另一方面，手臂振動(dòng)經(jīng)常的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，這將大大減少它的運(yùn)動(dòng)精度。所以在材料的選擇上，綜合考慮的質(zhì)量，剛度，阻尼的需要，從而有效地提高了機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)性能。此外，機(jī)械手選材料和不同材料的一般結(jié)構(gòu)。機(jī)械手是一種伺服機(jī)構(gòu)，受控制，必須考慮其可控性。在臂的材料選擇，可控性和可加工性的材料，結(jié)構(gòu)，質(zhì)量性能的考慮。
總之，選擇一個(gè)機(jī)械臂的材料，應(yīng)考慮強(qiáng)度，剛度，重量輕，彈性，耐沖擊，外觀和價(jià)格等因素。這里有幾個(gè)機(jī)械手使用的材料：
（L）的高強(qiáng)度鋼，碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼：這類(lèi)材料的強(qiáng)度，特別是合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度增加了4 ~ 5倍，彈性模量，抗變形能力，是最廣泛使用的材料；
（2）鋁，鋁合金等輕合金材料的共同特點(diǎn)是重量輕，彈性模量E的小，但材料的密度小，與E／P比值還與鋼相比；
（3）陶瓷：陶瓷材料具有良好的質(zhì)量，但易碎，但處理不好，接頭需要特殊的設(shè)計(jì)與金屬零件。然而，日本已開(kāi)發(fā)ARM陶瓷機(jī)械手用于高速機(jī)械手的樣品；
從機(jī)械手設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，不需要負(fù)載能力在材料的選擇，也不需要高彈性模量和抗變形能力，除了要考慮到材料成本，加工和其他因素。在各種因素的措施，結(jié)合鋁合金的初步選擇的工作條件，如機(jī)械臂組件。
2.5機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式
機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)形式有五種常見(jiàn)的SCARA型，直角坐標(biāo)式極坐標(biāo)型，聯(lián)合型和圓柱坐標(biāo)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)形式的選擇主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一種運(yùn)動(dòng)形式以滿(mǎn)足不同生產(chǎn)工藝的需要，可以采用不同的結(jié)構(gòu)。選擇表格的具體位置，必須根據(jù)操作要求，工作地點(diǎn)，和氣壓工作中心線方向的變化，比較和選擇。
這種機(jī)械手的定位2個(gè)肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的1，2或3手腕方向。其中，繞垂直軸肩，另一個(gè)肩斜度。肩關(guān)節(jié)的兩個(gè)正交軸。平行于第二軸肩關(guān)節(jié)，考慮到機(jī)械手的工作特點(diǎn)，這就要求動(dòng)作靈活，具有較大的工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，關(guān)節(jié)式機(jī)械手的選擇。如圖所示。這種配置，動(dòng)作靈活，工作空間大，干涉儀的最小空間機(jī)械臂操作，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，關(guān)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位易密封與防塵。但這種機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解比較復(fù)雜，難以確定的端元；態(tài)度不夠直觀，并在控制，計(jì)算量比較大。
圖3 常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)方式
2.6 氣壓機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式的選擇
機(jī)械手使用的驅(qū)動(dòng)方式主要有氣壓驅(qū)動(dòng)，氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的四種基本形式。
但是，與氣壓傳動(dòng)相比，低功耗，能源，氣壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的速度不易控制，精度不高。
油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)能量是簡(jiǎn)單，速度和位置精度高，使用方便，低噪音，高速變化的機(jī)制，高效，靈活的控制。
氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是功率大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省去了減速裝置，響應(yīng)速度快，精度高。但需要有氣壓源，但也容易漏氣。
首先，我會(huì)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)，但考慮到純機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)并不能達(dá)到理想的傳播效果。如果你使用氣壓或氣壓傳動(dòng)機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)，必須與回轉(zhuǎn)氣壓或旋轉(zhuǎn)氣壓缸，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不利于設(shè)計(jì)。
改進(jìn)后的方案，將驅(qū)動(dòng)方式分為兩個(gè)部分。其機(jī)械臂伸縮，升降機(jī)械手抓抓，采用氣壓驅(qū)動(dòng)方式。
2.7 動(dòng)作要求分析
動(dòng)作一：送 料
動(dòng)作二：預(yù)夾緊
動(dòng)作三：手臂上升
動(dòng)作四：手臂旋轉(zhuǎn)
動(dòng)作五：小臂伸長(zhǎng)
動(dòng)作六：手腕旋轉(zhuǎn)
預(yù)夾緊
手臂上升
手臂旋轉(zhuǎn)
手臂伸長(zhǎng)
手臂轉(zhuǎn)回 手腕旋轉(zhuǎn)
圖2.2 氣壓機(jī)械手動(dòng)作簡(jiǎn)易圖
2.8 氣壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型
本課題所設(shè)計(jì)的氣壓機(jī)械手為通用型的氣壓機(jī)械手，其中坐標(biāo)系為圓柱坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)，油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用于機(jī)座的旋轉(zhuǎn)和手臂的上下移動(dòng)，氣壓驅(qū)動(dòng)用于手臂的伸縮和氣壓機(jī)械手的夾取和翻轉(zhuǎn)[3]。
第3章 機(jī)械手機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1吸盤(pán)設(shè)計(jì)要求及選型
（1）不論是夾持或是吸附，末端執(zhí)行器需具有滿(mǎn)足作業(yè)要求的足夠的夾持力和所需的夾持位置精度。
（2）應(yīng)盡可能使末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊、重量輕，以減輕手臂的負(fù)荷。專(zhuān)用的末端執(zhí)行器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率高，而能完成多種作業(yè)的萬(wàn)能末端執(zhí)行器可能具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費(fèi)用昂貴的缺點(diǎn)，因此提倡設(shè)計(jì)可快速更換的系列化、通用化專(zhuān)用末端執(zhí)行器[10]。
由于本課題的研究對(duì)象是是汽車(chē)后視鏡，其中后視鏡厚度：δ=3 – 20mm，可磨后視鏡之尺寸范圍：150×150 – 2000x2000mm，玻璃的曲度半徑范 250--1000，投影到X,Y面上的尺寸：以?xún)?nèi)的任何形狀
吸盤(pán)是直接吸吊物體的元件，一般用橡膠做成。真空吸盤(pán)之所以能吸附在工件上的原因是由于環(huán)境壓力（大氣壓力）大于吸盤(pán)與工件之間的壓力。將吸盤(pán)與真空發(fā)生裝置連接，吸盤(pán)內(nèi)部空間的空氣被抽去，當(dāng)吸盤(pán)接觸到工件時(shí)，大氣和吸盤(pán)之間形成了密封，就會(huì)吸住物料，吸氣大小與大氣壓和吸盤(pán)內(nèi)部空間的壓力差成正比。
選擇65CW36吸盤(pán)。
3.2升降方向設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1 初步確系統(tǒng)壓力
表3-1 按負(fù)載選擇工作壓力[1]
負(fù)載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
< 0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表3-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力[1]
機(jī)械類(lèi)型
機(jī) 床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
小型工程機(jī)械
建筑機(jī)械
氣鑿巖機(jī)
氣機(jī)
大中型挖掘機(jī)
重型機(jī)械
起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
組合
機(jī)床
龍門(mén)
刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
由表2-1和表2-2可知，初選氣缸的設(shè)計(jì)壓力P1=1MPa
3.2.2 升降氣缸計(jì)算
為了滿(mǎn)足工作臺(tái)快速進(jìn)退速度相等，并減小氣泵的流量，則氣缸無(wú)桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿(mǎn)足A1=2A2（即氣缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿(mǎn)足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，氣缸需保持一定的回油背壓，并取氣缸機(jī)械效率。則氣缸上的平衡方程
故氣缸無(wú)桿腔的有效面積：
氣缸直徑
表1 氣缸內(nèi)徑系列GB/T2348-1980mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
320
400
500
按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=63mm；本來(lái)可以取50的，考慮不可預(yù)測(cè)的超載等因素，故在這取的略微大一些。
查《氣傳動(dòng)與控制手冊(cè)》根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般選取d/D=0.5-0.7。
因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.5D=31.5mm 取d=32（標(biāo)準(zhǔn)直徑）
表2 活塞桿直徑系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400
(1) 氣缸缸體厚度計(jì)算
缸體是氣缸中最重要的零件，當(dāng)氣缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。在這幾種材料中45號(hào)鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號(hào)鋼作為缸體的材料。
式中，——實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。當(dāng)氣缸額定壓力Pn5.1 MPa時(shí)，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn16MPa時(shí)，Py=1.25Pn。
[]——缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。[]=，為材料的抗拉強(qiáng)度。
注：1.額定壓力Pn
額定壓力又稱(chēng)公稱(chēng)壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=10MPa
2.最高允許壓力Pmax
Pmax1.5Pn=1.2510=12.5MPa
氣缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：σb=600MPa
安全系數(shù)n按《氣傳動(dòng)與控制手冊(cè)》P243表2—10，取n=5。
則許用應(yīng)力[]==120MPa
=
=5.5mm
,滿(mǎn)足。所以氣缸厚度取10mm。
則氣缸缸體外徑為83mm。
3.缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)[6]。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。
3.2.3 活塞桿的計(jì)算校核
活塞桿是氣缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。其材料取Q235鋼。
活塞桿直徑的計(jì)算[1]
查《氣傳動(dòng)與控制手冊(cè)》根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般選取d/D=0.5-0.7。
因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=88.375mm按GB/T2348—1993將所計(jì)算的d值圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得：
取d=90（標(biāo)準(zhǔn)直徑）
表2 活塞桿直徑系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400
按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算氣缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進(jìn)速度
為最小速度，則由式
（4-3）
本例=122.65625>1.25，滿(mǎn)足最低速度的要求。
2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算：
<90mm （4-4）
式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中）
3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)油馬達(dá)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)氣缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。
4.活塞桿的密封與防塵
活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時(shí)，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。
3.2.4 氣缸工作行程的確定
氣缸工作行程長(zhǎng)度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，并參照表4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。氣缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表4-4中的a、b、c選用。
表4-4（a）氣缸行程系列（GB 2349-80）[6]
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
表4-4（b） 氣缸行程系列（GB 2349-80）[6]
40
63
90
110
140
180
220
280
360
450
550
700
900
1100
1400
1800
2200
2800
3600
表4-4（c） 氣缸形成系列（GB 2349-80）[6]
240
260
300
340
380
420
480
530
600
650
750
850
950
1050
1200
1300
1500
1700
1900
2100
2400
2600
3000
3400
3800
根據(jù)設(shè)計(jì)要求知快速接近工件，行程根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，根據(jù)表3-8，可選取垂直方向氣缸的工作行程為900mm，可選取水平方向氣缸的工作行程為1000mm。
3.2.5 活塞的設(shè)計(jì)
由于活塞在氣力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起氣缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使氣缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。考慮選用O型密封圈。
3.2.6 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1.最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H的確定
當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱(chēng)為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度[1]。影響氣缸工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證氣缸有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)氣缸最大行程為L(zhǎng),缸筒直徑為D時(shí),最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為:
（4-5）
一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A，在缸徑小于80mm時(shí)取A=(0.6~1.0)D，當(dāng)缸徑大于80mm時(shí)取A=(0.6~1.0)d.?；钊麑挾菳取B=(0.6~1.0)D。若導(dǎo)向長(zhǎng)度H不夠時(shí),可在活塞桿上增加一個(gè)導(dǎo)向套K(見(jiàn)圖4-1)來(lái)增加H值。隔套K的寬度。
圖4-1 氣缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度[1]
因此:最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，取H=9cm；
導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A=
活塞寬度B=
2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)
導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等，可按工作情況適當(dāng)選擇。
3.2.7 端蓋和缸底的計(jì)算校核
在單活塞氣缸中，有活塞桿通過(guò)的端蓋叫端蓋，無(wú)活塞桿通過(guò)的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強(qiáng)度以承受氣力，而且必須具有一定的連接強(qiáng)度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或裝導(dǎo)向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)的不好容易損壞。
1.端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算
端蓋厚h為：
式中 D1——螺釘孔分布直徑，cm；
P——壓力，；
——密封環(huán)形端面平均直徑，cm；
——材料的許用應(yīng)力，。
2.缸底的設(shè)計(jì)
缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。
3.2.7 缸體長(zhǎng)度的確定
氣缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還需要考慮到兩端端蓋的厚度[1]。一般氣缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的20~30倍。取系數(shù)為5,則氣缸缸體長(zhǎng)度：L=5*10cm=50cm。
3.2.8 緩沖裝置的設(shè)計(jì)
氣缸的活塞桿（或柱塞桿）具有一定的質(zhì)量，在氣力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入氣缸的端蓋和缸底部分時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械撞擊，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的兩倍，這就必然會(huì)嚴(yán)重影響氣缸和整個(gè)氣系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少氣缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端能實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。
當(dāng)氣缸中活塞活塞運(yùn)動(dòng)速度在6m/min以下時(shí)，一般不設(shè)緩沖裝置，而運(yùn)動(dòng)速度在12m/min以上時(shí)，不需設(shè)置緩沖裝置。在該組合機(jī)床氣系統(tǒng)中，動(dòng)力滑臺(tái)的最大速度為4m/min,因此沒(méi)有必要設(shè)計(jì)緩沖裝置。
3.2.9 氣缸的選型
經(jīng)過(guò)比較，參考市場(chǎng)上的氣缸類(lèi)型，選擇一種可靠?jī)?yōu)質(zhì)的氣缸產(chǎn)品的生產(chǎn)商—速易可（上海）有限公司http://www.tonab.net/about_us.asp。
速易可氣動(dòng)（上海）有限公司成立于2004年，從事于空油壓零組件和設(shè)備研 究、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的自動(dòng)化廠商，產(chǎn)品以『TONAB』品牌營(yíng)銷(xiāo)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，產(chǎn)品主要有空氣凈化組件、氣動(dòng)控制組件、氣動(dòng)執(zhí)行組件、輔助組件、空油壓設(shè)備，產(chǎn) 品廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、工業(yè)機(jī)械手、食品包裝機(jī)械、紡織機(jī)械、半導(dǎo)體設(shè)備、軌道交通、煙草機(jī)械、機(jī)床自動(dòng)控制、真空搬運(yùn)、汽車(chē)制造、教學(xué)培訓(xùn)等行業(yè)。
速易可目前主要產(chǎn)品有：無(wú)桿氣缸、滑臺(tái)氣缸、止動(dòng)氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸、機(jī)械夾、回轉(zhuǎn)夾緊氣（油）壓缸、導(dǎo)桿氣缸、帶鎖氣缸、雙軸缸、標(biāo)準(zhǔn)型氣缸、控制閥、空氣控制組件、真空系統(tǒng)組件及相關(guān)氣動(dòng)輔助零組件。
根據(jù)上節(jié)計(jì)算，在這選擇YAM63.
3.3 水平方向設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 水平方向計(jì)算
當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重20kg，長(zhǎng)度l =1000mm。如圖3.4所示。
工件
圖3.4 受力簡(jiǎn)圖
(1)計(jì)算扭矩[4]
(2)氣缸（伸縮）及其配件的估算扭矩 [4]
F =200N S =1m（最大行程時(shí)）
帶入公式2.9得
=200×10×1 =2000（N·M）
由于水平方向的氣缸與升降方向的有些類(lèi)似，在此不在一一列舉
3.3.2 氣缸的選型
速易可目前主要產(chǎn)品有：無(wú)桿氣缸、滑臺(tái)氣缸、止動(dòng)氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸、機(jī)械夾、回轉(zhuǎn)夾緊氣（油）壓缸、導(dǎo)桿氣缸、帶鎖氣缸、雙軸缸、標(biāo)準(zhǔn)型氣缸、控制閥、空氣控制組件、真空系統(tǒng)組件及相關(guān)氣動(dòng)輔助零組件。
根據(jù)上節(jié)計(jì)算，在這選擇YAM63.
腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。
3.4機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)校核
臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了氣機(jī)械手的總體布局。本課題氣機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這樣氣機(jī)械手可以是獨(dú)立的，自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動(dòng)，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見(jiàn)于回轉(zhuǎn)型氣機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng)，獲得較大的升降行程。升降過(guò)程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求[7-9]。
3.5螺柱的設(shè)計(jì)與校核
螺桿是氣機(jī)械手的主支承件，并傳動(dòng)使手臂上下運(yùn)動(dòng)。
螺桿的材料選擇：
從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講并能滿(mǎn)足要求的材料為鑄鐵。
螺距 P =6mm 梯形螺紋
螺紋的工作高度 h =0.5P （3.17）
=3mm
螺紋牙底寬度 b =0.65P=0.65×6=3.9mm （3.18）
螺桿強(qiáng)度〖11〗 （3.19）
=30～50Mpa
螺紋牙剪切 =40
彎曲=45～55
(1)當(dāng)量應(yīng)力
(3.20)
式中 T——傳遞轉(zhuǎn)矩N·mm
[σ]——螺桿材料的許用應(yīng)力
所以代入公式（3.20）得：
6225025d12+11236≤900d16×1012
6225025×0.0292+11236≤900×0.0296×1012
即16471pa＜535340pa
合格
(2)剪切強(qiáng)度
（旋合圈數(shù)） （3.21）
（3.22）
=206.8×103pa
=0.206Mpa＜[τ]=40Mpa
(3)彎曲強(qiáng)度
=0.48Mpa＜[σ]=45Mpa
合格
3.6氣機(jī)械手的定位及平穩(wěn)性確定
3.6.1常用的定位方式
機(jī)械擋塊定位是在行程終點(diǎn)設(shè)置機(jī)械擋塊。當(dāng)氣機(jī)械手經(jīng)減速運(yùn)行到終點(diǎn)時(shí)，緊靠擋塊而定位。
若定位前已減速，定位時(shí)驅(qū)動(dòng)壓力未撤除，在這種情況下，機(jī)械擋塊定位能達(dá)到較高的重復(fù)精度。一般可高于±0.5mm，若定位時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)油路而去掉工作壓力，這時(shí)氣機(jī)械手可能被擋塊碰回一個(gè)微小距離，因而定位精度變低[12]。
3.6.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素
氣機(jī)械手能否準(zhǔn)確地工作，實(shí)際上是一個(gè)三維空間的定位問(wèn)題，是若干線量和角量定位的組合。在許多較簡(jiǎn)單情況下，單個(gè)量值可能是主要的。影響單個(gè)線量或角量定位誤差的因素如下：
(1)定位方式
不同的定位方式影響因素不同。如機(jī)械擋塊定位時(shí)，定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時(shí)的速度等因素有關(guān)。
(2)定位速度
定位速度對(duì)定位精度影響很大。這是因?yàn)槎ㄎ凰俣炔煌瑫r(shí)，必須耗散的運(yùn)動(dòng)部件的能量不同。通常，為減小定位誤差應(yīng)合理控制定位速度，如提高緩沖裝置的緩沖性能和緩沖效率，控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使運(yùn)動(dòng)部件適時(shí)減速。
(3)精度
氣機(jī)械手的制造精度和安裝調(diào)速精度對(duì)定位精度有直接影響。
(4)剛度
氣機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度低時(shí)，因易產(chǎn)生振動(dòng)，定位精度一般較低。
(5)運(yùn)動(dòng)件的重量
運(yùn)動(dòng)件的重量包括氣機(jī)械手本身的重量和被抓物的重量。
運(yùn)動(dòng)件重量的變化對(duì)定位精度影響較大。通常，運(yùn)動(dòng)件重量增加時(shí)，定位精度降低。因此，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要減小運(yùn)動(dòng)部件本身的重量，而且要考慮工作時(shí)抓重變化的影響。
(6)驅(qū)動(dòng)源
氣的壓力波動(dòng)及電壓、油溫的波動(dòng)都會(huì)影響氣機(jī)械手的重復(fù)定位精度。因此，采用必要的穩(wěn)壓及調(diào)節(jié)氣措施。
(7)控制系統(tǒng)
開(kāi)關(guān)控制、電氣比例控制和伺服控制的位置控制精度是個(gè)不相同的。這不僅是因?yàn)楦鞣N控制元件的精度和靈敏度不同，而且也與位置反饋裝置的有無(wú)有關(guān)[13]。
本課題所采用的定位精度為機(jī)械擋塊定位。
3.6.3氣機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置
緩沖裝置分為內(nèi)緩沖和外緩沖兩種形式。內(nèi)緩沖形式有氣缸端部緩沖裝置和緩沖回路等。外緩沖形式有彈性機(jī)械元件和氣緩沖器。內(nèi)緩沖的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。但有時(shí)安置位置有限；外緩沖的優(yōu)點(diǎn)是安置位置靈活，簡(jiǎn)便，緩沖性能好調(diào)等，但結(jié)構(gòu)較龐大。
本課題所采用的緩沖裝置為氣缸端部緩沖裝置。
當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到距氣缸端蓋某一距離時(shí)能在活塞與端蓋之間形成一個(gè)緩沖室。利用節(jié)流的原理使緩沖室產(chǎn)生臨時(shí)背壓阻力，以使運(yùn)動(dòng)減速直至停止，而避免硬性沖擊的裝置，稱(chēng)為氣缸端部緩沖裝置[12-15]。
在緩沖行程中，節(jié)流口恒定的，稱(chēng)為恒節(jié)流式氣缸端部緩沖裝置。
設(shè)計(jì)氣缸端部恒節(jié)流緩沖裝置時(shí)，（最大加速度）、（緩沖腔最大沖擊壓力）和（殘余速度）三個(gè)參數(shù)是受工作條件限制的。通常采用的辦法是先選定其中一個(gè)參數(shù)，然后校驗(yàn)其余兩個(gè)參數(shù)。步驟如下：
(1)選擇最大加速度
通常，amax值按氣機(jī)械手類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取，同時(shí)要考慮速度與載荷大小。對(duì)于重載低速氣機(jī)械手，- 取5m/s2以下，對(duì)于輕載高速氣機(jī)械手，-取5～10 m/s2
(2)計(jì)算沿運(yùn)動(dòng)方向作用在活塞上的外力F
水平運(yùn)動(dòng)時(shí)：
（3.23）
=0.25×103×π×3.62-7
=138N
(3)計(jì)算殘余速度Vr
（3.24）
m/s
3.7 元件選取及工作原理
氣壓驅(qū)動(dòng)是利用壓縮氣體的壓力能來(lái)實(shí)現(xiàn)能量傳遞的一種方式，其介質(zhì)主要是空氣，也包括燃?xì)夂驼羝?。典型的氣壓傳?dòng)系統(tǒng)由以下四部分組成：
3.7.1 氣源裝置
氣源裝置是獲得具有一定能量的壓縮空氣的裝置，其主體部分是空氣壓縮機(jī)，有的還配有氣源凈化處理裝置、氣罐等附屬設(shè)備。它將原動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能。氣壓傳動(dòng)對(duì)氣源的要求：
(1) 要求壓縮空氣具有一定的壓力和足夠的流量。
(2) 要求壓縮空氣有一定的清潔度和干燥度。
下面對(duì)于主要的氣源裝置元件進(jìn)行如下介紹：
1、空氣壓縮機(jī)
空氣壓縮機(jī)是產(chǎn)生壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置，是氣源主要的設(shè)備。按結(jié)構(gòu)和工作原理可分為速度型和容積型兩大類(lèi)。容積型壓縮機(jī)是利用特殊形狀的轉(zhuǎn)子或活塞壓縮吸入封閉容積室空氣的體積來(lái)增加空氣的壓力。容積型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。本設(shè)計(jì)選用容積型壓縮機(jī)。
2、儲(chǔ)氣罐
儲(chǔ)氣罐可以調(diào)節(jié)氣流，減少輸出氣流的脈動(dòng)，使輸出氣流連續(xù)和氣壓穩(wěn)定，也可以作為應(yīng)急氣源使用，還可以進(jìn)一步分離油水雜質(zhì)。儲(chǔ)氣罐上裝有安全閥，使其極限壓力比正常工作壓力高10%，并裝有指示罐內(nèi)壓力的壓力表和排污閥等。罐的型式可分為立式和臥式兩種。本設(shè)計(jì)選用立式儲(chǔ)氣罐，因?yàn)樗倪M(jìn)氣口在下，出氣口在上，以利用進(jìn)一步分離空氣中的油、水。
3.7.2 執(zhí)行元件
執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，如氣缸輸出直線往復(fù)式機(jī)械能，擺動(dòng)氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動(dòng)式機(jī)械能。
1、氣缸輸出直線往復(fù)式
氣缸是執(zhí)行元件之一。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。水平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸。單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。其工作原理：對(duì)于前伸/回縮氣缸，當(dāng)左側(cè)無(wú)桿腔進(jìn)氣，右側(cè)有桿腔排氣時(shí)活塞桿前伸，反之，活塞桿回縮；對(duì)于上升/下降氣缸，當(dāng)上側(cè)無(wú)桿腔進(jìn)氣，下側(cè)有桿腔排氣時(shí)，活塞桿下降，反之活塞桿上升。
2、擺動(dòng)氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動(dòng)式
擺動(dòng)氣缸分為單葉片式和雙葉片式。
單葉片式擺動(dòng)氣缸：壓縮空氣由進(jìn)氣口輸入，作用在葉片上，帶動(dòng)軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，另一腔的空氣從排氣口排出。
雙葉片式擺動(dòng)氣缸：從進(jìn)氣口進(jìn)入的壓縮空氣作用在一個(gè)葉片上，同時(shí)通過(guò)軸上的氣路也作用在另一葉片上帶動(dòng)軸回轉(zhuǎn)。這樣雙葉片式產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將是單葉片式的2倍。
本設(shè)計(jì)采用雙葉片式擺動(dòng)氣缸，這樣就能產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩，以利于機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.7.3 控制元件
控制元件是用來(lái)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和控制其流動(dòng)方向，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作。控制元件按功能分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。
1、壓力控制閥
調(diào)節(jié)和控制壓力大小的元件稱(chēng)為壓力控制閥。它包括調(diào)壓閥、溢流閥、順序閥及多功能組合閥。
調(diào)壓閥是出口側(cè)壓力可調(diào)，并能保持出口側(cè)壓力穩(wěn)定的壓力控制閥。
溢流閥是在回路中的壓力達(dá)到閥的規(guī)定值時(shí)，使部分氣體從排氣側(cè)排出，以保持回路內(nèi)的壓力在規(guī)定值的閥。
調(diào)速閥是根據(jù)“流量負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的單路流量閥。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。調(diào)速閥根據(jù)“串聯(lián)減壓式”和“并聯(lián)溢流式”，又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥兩種主要類(lèi)型。本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。
2、方向控制閥
方向控制閥是改變壓縮空氣流動(dòng)方向和氣流通斷狀態(tài)，使執(zhí)行元件的動(dòng)作或狀態(tài)發(fā)生變換的控制閥，其通常可分為單向型控制閥和換向型控制閥兩類(lèi)。
(1) 單向型控制閥
單向閥是指氣流只能向一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)通過(guò)的閥，是最簡(jiǎn)單的單向型方向閥。在系統(tǒng)中，單向閥除單獨(dú)使用之外，經(jīng)常與流量閥、換向閥和壓力閥組合成只能單向控制的閥。單向調(diào)速閥就是單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。單向調(diào)速閥是把節(jié)流閥芯分成了上閥芯和下閥芯兩部分。當(dāng)流體正向流動(dòng)時(shí)，其節(jié)流過(guò)程與調(diào)速閥是一樣的，節(jié)流縫隙的大小可通過(guò)手柄進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)流體反向流動(dòng)時(shí)，靠流體的壓力把閥芯壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開(kāi)，可實(shí)現(xiàn)流體反向自由流動(dòng)。當(dāng)正向流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥節(jié)流。當(dāng)反向流動(dòng)時(shí)，單向閥打開(kāi)，不節(jié)流。
(2) 換向型控制閥
換向型方向控制閥按控制方式分類(lèi)，分為氣壓控制、電磁控制、人力控制。換向閥是利用閥芯和閥體間相對(duì)位置的不同來(lái)變換不同管路間的通斷關(guān)系，實(shí)現(xiàn)接通、切斷，或改變流體方向的閥。它的用途很廣，種類(lèi)也很多。
換向閥的性能的主要要求是：（1）油液流經(jīng)換向閥時(shí)的壓力損失??；（2）互不相通的油口間的泄漏??；（3）換向可靠、迅速且平穩(wěn)無(wú)沖擊。
按換向閥的操縱方式有：手動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式、電磁式、液動(dòng)式、電液動(dòng)式、式。
按工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)有：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、二位五通閥、三位四通閥、三位五通閥等。
本設(shè)計(jì)選用三位四通電磁換向閥理由如下：
(5) 電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯來(lái)改變閥的工作位置。由于它操作輕便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此應(yīng)用廣泛。
(6) 當(dāng)三位四通電磁換向閥兩端電磁鐵都斷電時(shí)，閥芯處于中位，各口互不相通。
(7) 使用三位四通電磁換向閥能夠快速實(shí)現(xiàn)氣缸的正反向運(yùn)動(dòng)。
3.7.4 輔助元件
輔助元件是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤(rùn)滑、元件間的連接及消聲等所必須的?？煞譃闅庠磧艋b置和其他輔助元件兩大類(lèi)。
1、氣源凈化裝置
過(guò)濾器、調(diào)壓閥和油霧器等組合在一起稱(chēng)為空氣處理單元，又稱(chēng)為三聯(lián)件。壓縮的空氣中含有各種雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在會(huì)降低元件的耐用度和性能，造成誤動(dòng)作和事故，必須清除?？諝馓幚韱卧褪怯脕?lái)清除壓縮空氣的雜質(zhì)，提高空氣質(zhì)量的元件。
2、消聲器
消聲器是降低排氣噪聲的裝置。壓縮空氣完成驅(qū)動(dòng)工作后，由換向閥的排氣口排入大氣。此時(shí)的壓縮空氣是以接近音速的狀態(tài)進(jìn)入大氣，由于壓力的驟然變化，使空氣急速膨脹從而發(fā)出噪音，其音量一般為80dB～100dB，為了改善勞動(dòng)條件，應(yīng)使用消聲器。常用的消聲器有三種類(lèi)型吸收型、膨脹型和吸收膨脹型。吸收型消聲器是依靠吸聲材料來(lái)消聲的。膨脹型消聲器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，相當(dāng)于一段比排氣口徑大的管件，當(dāng)氣流通過(guò)時(shí)，讓氣流在其內(nèi)部擴(kuò)散、膨脹、碰壁撞擊、反射、相互干涉而消聲。吸收膨脹型消聲器是上述兩種的結(jié)合。氣流由斜孔引入，氣流束相互撞擊、干涉、進(jìn)一步減速，再通過(guò)設(shè)在消聲器內(nèi)表面的吸聲材料消聲，最后排向大氣。本設(shè)計(jì)選用膨脹型消聲器。
3.7.5 真空發(fā)生器
真空發(fā)生器的作用主要是使吸盤(pán)的橡膠皮碗形成真空而將工件吸附。真空發(fā)生器的工作原理是利用噴管高速?lài)娚鋲嚎s空氣，在噴管出口形成射流，產(chǎn)生卷吸流動(dòng)。在卷吸流動(dòng)作用下，使得噴管出口周?chē)目諝獠粩嗟乇怀槲撸刮角粌?nèi)的壓力降至大氣壓以下，形成一定真空度。
3.8 回路的工作原理
機(jī)械手的工作循環(huán)是：擺動(dòng)氣缸的右旋→水平手臂的伸出→垂直手臂的下降→吸物→垂直手臂的上升→水平手臂的縮回→擺動(dòng)氣缸的左旋→垂直手臂的下降→放物→垂直手臂的上升→回到初始位置。系統(tǒng)中選用電磁換向閥，限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。二位二通電磁閥實(shí)現(xiàn)吸盤(pán)的吸物和放物。實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)的工作原理如下：
(1) 擺動(dòng)氣缸的右旋
按下啟動(dòng)按鈕，右旋按鈕接通，使三位四通電磁換向閥12的5YA得電，閥12的閥芯右移，擺動(dòng)氣缸會(huì)執(zhí)行右旋的命令。這時(shí)的氣路是：
進(jìn)氣路線：2空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐3→三位四通電磁換向閥12左端→單向調(diào)速閥19→擺動(dòng)氣缸C的D口。
排氣路線：擺動(dòng)氣缸C的E口→單向調(diào)速閥20→三位四通電磁換向閥12排氣口→調(diào)速閥8→消聲器9→排出。
(2) 水平氣缸的伸出
當(dāng)擺動(dòng)氣缸C右旋到指定位置時(shí)（90度），就會(huì)碰到右旋限位開(kāi)關(guān)，使二位五通電磁換向閥12的5YA斷電，擺動(dòng)氣缸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)停止，經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)，使三位四通電磁換向閥10的1YA得電，閥10的閥芯右移，執(zhí)行手臂前伸動(dòng)作。這時(shí)的氣路是:
進(jìn)氣路線：2空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐3→三位四通電磁換向閥10左端