真空吸盤式氣動機械手的設計【含CAD圖紙和說明書】

真空吸盤式氣動機械手的設計【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,真空,吸盤,氣動,機械手,設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 LOGO論文文題目目真真空吸空吸盤式式氣氣動機械手的機械手的設計選題依據(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；定位；定位方式為定位塊；控制方式為點位式、方式為定位塊；控制方式為點位式、PLC控制；驅動方式為控制；驅動方式為氣壓傳動系統(tǒng)。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，安全經濟，滿足生產要求。先進，動作可靠，結構合理，安全經濟，滿足生產要求。選題依據(jù)、主要研究內容、研究思路選題依據(jù)、主要研究內容、研究思路選題依據(jù)、主要研究內容、研究思路選題依據(jù)、主要研究內容、研究思路u主要研究內容主要研究內容.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)、主要研究內容、研究思路選題依據(jù)、主要研究內容、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容論文的結構和主要內容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在產產品包裝、物體品包裝、物體傳輸傳輸和和機械裝配等自機械裝配等自動動作作業(yè)線業(yè)線上上,使使用真空吸用真空吸盤盤來抓取物體的案來抓取物體的案例越來越多。柔而有例越來越多。柔而有彈彈性的性的吸吸盤盤可以很方便地可以很方便地實現(xiàn)諸實現(xiàn)諸如如工件的吸持、脫開、工件的吸持、脫開、傳遞傳遞等等搬運功能搬運功能,并確保不并確保不損損壞其作壞其作用之用之對對象。象。在此次在此次設計設計中，工件平放；中，工件平放；故從水平方向故從水平方向對對真空吸真空吸盤盤的的受力分析受力分析進進行行動態(tài)動態(tài)分析。分析。第一部分第一部分真空元件部分真空元件部分吸吸盤盤直徑直徑雖雖表示吸表示吸盤盤的外徑，但利用的外徑，但利用真空真空壓壓力吸附物體力吸附物體時時，因真空，因真空壓壓會使橡會使橡膠膠變變形，吸附面形，吸附面積積也會隨之也會隨之縮縮小。小?？s縮小小后的面后的面積積即稱即稱為為有效吸附面有效吸附面積積，此，此時時的的吸吸盤盤直徑即稱直徑即稱為為有效吸有效吸盤盤直徑。直徑。根據(jù)真空根據(jù)真空壓壓力，吸力，吸盤盤橡膠的厚度以及橡膠的厚度以及與吸附物的摩擦系數(shù)等不同，有效吸與吸附物的摩擦系數(shù)等不同，有效吸盤盤直徑也會有差異，一般情況可直徑也會有差異，一般情況可預預估會估會縮縮小小10%。綜綜合上述，所合上述，所選選吸吸盤盤參數(shù)參數(shù)為為：吸：吸盤盤直直徑徑D=40mm，吸吸盤盤吸持面吸持面積積A=12.6，吸，吸盤盤個數(shù)個數(shù)n=1，真空，真空壓壓力力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)生器真空真空發(fā)發(fā)生器用于生器用于產產生真空，生真空，結結構構簡單簡單，體，體積積小，無可小，無可動動機械部件，安裝和使用都很方便，因此機械部件，安裝和使用都很方便，因此應應用很廣泛，真空用很廣泛，真空發(fā)發(fā)生器生器產產生的真空度可達到生的真空度可達到88kpa，真空，真空發(fā)發(fā)生器的工作原生器的工作原理如理如圖圖所示。它是由先收所示。它是由先收縮縮后后擴張擴張的拉瓦的拉瓦爾爾噴噴管管1、負壓負壓腔腔2、和接收管、和接收管3等等組組成，有供氣口、排氣口和真空口，當供成，有供氣口、排氣口和真空口，當供氣口的供氣氣口的供氣壓壓力高于一定力高于一定值值后，后，噴噴管射出的超聲速射流。管射出的超聲速射流。由于氣體的粘性，高速射流卷吸走由于氣體的粘性，高速射流卷吸走負壓負壓腔內的氣體，使腔內的氣體，使該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處處接上真空吸接上真空吸盤盤，靠真空，靠真空壓壓力和吸力和吸盤盤吸取物體。吸取物體。第一部分第一部分真空元件部分真空元件部分真空真空發(fā)發(fā)生器的耗氣量是指供生器的耗氣量是指供給給拉伐拉伐爾爾噴噴管的流量，它不管的流量，它不但由但由噴噴嘴的直徑決定，嘴的直徑決定，還還與供氣與供氣壓壓力有關。同意力有關。同意噴噴嘴直徑，嘴直徑，其耗氣量隨供氣其耗氣量隨供氣壓壓力的增加而增加，如力的增加而增加，如圖圖所示。所示。噴噴嘴直徑嘴直徑是是選擇選擇真空真空發(fā)發(fā)生器的主要依據(jù)。生器的主要依據(jù)。噴噴起直徑越大，抽吸流量起直徑越大，抽吸流量和耗氣量就越大，真空度越低；和耗氣量就越大，真空度越低；噴噴嘴直徑越小，抽吸流量嘴直徑越小，抽吸流量和耗氣量越小，真空度越高。和耗氣量越小，真空度越高。該該真空真空發(fā)發(fā)生器耗氣量和真空度分生器耗氣量和真空度分別別取取5L/min，-0.002Mpa。第二部分第二部分控制系統(tǒng)部分控制系統(tǒng)部分應應用用PLC作作為電為電氣控制，可以氣控制，可以簡簡化控制化控制線線路，降低故障路，降低故障率，率，實現(xiàn)實現(xiàn)機械手多種機械手多種動動作作線線路。一般機械手有手路。一般機械手有手動動和自和自動動控制之分，手控制之分，手動動控制主要用來硬件控制主要用來硬件調試調試。自。自動動控制中也分控制中也分單單步、步、單單周期、周期循周期、周期循環(huán)環(huán)等工作狀等工作狀態(tài)態(tài)。其控制要求。其控制要求為為：按：按下啟下啟動動按按鈕鈕，檢測檢測氣氣動動機械手是否機械手是否處處于原位，如果不是，于原位，如果不是，按下復位按按下復位按鈕鈕回到原位，如果是，回到原位，如果是，則檢測則檢測氣氣動動機械手機械手處處于于何種工作狀何種工作狀態(tài)態(tài)下，下，單單步意味著每按下一次啟步意味著每按下一次啟動動按按鈕鈕，機械，機械手手執(zhí)執(zhí)行一步行一步動動作；作；單單周期指周期指執(zhí)執(zhí)行一次行一次動動作循作循環(huán)環(huán)，最后回到，最后回到初始位置；周期循初始位置；周期循環(huán)環(huán)是機械手重復不斷的是機械手重復不斷的執(zhí)執(zhí)行行動動作，直到作，直到按下復位或停止按按下復位或停止按鈕為鈕為止。止。根據(jù)機械手的硬件根據(jù)機械手的硬件結結構，構，PLC輸輸入信號有：工作狀入信號有：工作狀態(tài)選態(tài)選擇擇開關開關輸輸入、啟入、啟動動停止按停止按鈕輸鈕輸入、磁性接近開關信號入、磁性接近開關信號輸輸入、入、手手動動開關開關輸輸入及程序入及程序選擇選擇開關開關輸輸入共入共22個個輸輸入點；機械手入點；機械手的的輸輸出信號有：出信號有：驅動驅動4個氣缸的個氣缸的電電磁磁閥線閥線圈圈4個，控制真空個，控制真空吸吸盤盤的的電電磁磁閥線閥線圈圈2個，原點指示燈個，原點指示燈1個，共七個個，共七個輸輸出點。出點。選擇輸選擇輸入點大于入點大于22點，點，輸輸出大于出大于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機械手的定位系統(tǒng)統(tǒng)采取定位采取定位塊塊定位，在定位，在設設定位置裝置定定位置裝置定位位塊塊。并。并為為了達到了達到緩緩沖的目的，在沖的目的，在滿滿足工作要求的前提下，足工作要求的前提下，設計設計盡量盡量輕輕的零部件。比如將某些的零部件。比如將某些鑄鋼鑄鋼件改用件改用鋁鋁合金制造，合金制造，或者將一些或者將一些實實心的零件做成空心的，以此來減心的零件做成空心的，以此來減輕總質輕總質量。量。采取采取PLC程序控制，控制系程序控制，控制系統(tǒng)選擇統(tǒng)選擇三菱公司的三菱公司的FX1S系列的系列的PLC控制器。另外機械手控制器。另外機械手還還可可進進行回零等，其有手行回零等，其有手動動控制控制方式和全自方式和全自動動控制?？刂?。自自動動生生產線產線機械手的主要參數(shù)機械手的主要參數(shù):吸持力吸持力2kg；自由度數(shù)；自由度數(shù)為為3；運；運動動形式形式為圓為圓柱坐柱坐標標；手臂伸；手臂伸縮縮最大行程最大行程300mm；手臂升降最大行程手臂升降最大行程為為200mm；手臂回；手臂回轉轉最大行程最大行程180度，度，手臂升降速度手臂升降速度為為150mm/s；大臂回；大臂回轉轉角度范角度范圍圍0-90，大臂回大臂回轉轉速度速度為為135/s；定位方式；定位方式為為定位定位塊塊；定位精度；定位精度為為；控制方式；控制方式為為點位式、點位式、PLC控制；控制；驅動驅動方式方式為為氣氣壓壓系系統(tǒng)統(tǒng)。第三部分第三部分氣壓系統(tǒng)部分氣壓系統(tǒng)部分真真空空吸吸盤盤式式氣氣動動機機械械手手是是自自動動化化流流水水生生產產線線中中廣廣泛泛應應用用的的工工件件搬搬運運機機械械設設備備，它它是是流流水水線線作作業(yè)業(yè)中中不不可可或或缺缺的的運運輸輸單單元元。氣氣動動機機械械手手要要求求氣氣壓壓系系統(tǒng)統(tǒng)完完成成的的主主要要動動作作是是（工工件件平平放放）：吸吸持持工工件件-大大臂臂上上升升200mm-大大臂臂回回轉轉 180-手手 臂臂 延延 伸伸300mm-放放下下工工件件-手手臂臂收收縮縮300mm-大大臂臂反反轉轉180-大大臂臂下下降降200mm。整整個個周周期期要要完完成成所所有有動動作作必必須須由由3個個氣氣壓壓缸缸協(xié)協(xié)調調動動作作才才能做到能做到。第四部分第四部分機械機構部分機械機構部分u齒輪齒齒輪齒條機構條機構齒輪齒齒輪齒條條傳動傳動與與帶傳動帶傳動相比主要有以下相比主要有以下優(yōu)優(yōu)點：點：（1）傳遞動傳遞動力大、效力大、效齒輪傳動齒輪傳動的特點。的特點。齒輪傳動齒輪傳動用來用來傳遞傳遞任意兩任意兩軸間軸間的運的運動動和和動動力，其力，其圓圓周速度可達到周速度可達到300m/s，傳遞傳遞功率可達功率可達105KW，齒輪齒輪直徑可從不到直徑可從不到1mm到到150m以上，是以上，是現(xiàn)現(xiàn)代機械中代機械中應應用最廣的一種機械用最廣的一種機械傳動傳動。（2）壽命壽命長長，工作平，工作平穩(wěn)穩(wěn)，可靠性高；，可靠性高；（3）能保能保證證恒定的恒定的傳動傳動比，能比，能傳遞傳遞任意任意夾夾角兩角兩軸間軸間的運的運動動。齒輪傳動齒輪傳動與與帶傳動帶傳動相比主要缺點有：相比主要缺點有：（1）制造、安裝精度要求）制造、安裝精度要求較較高，因而成本也高，因而成本也較較高；高；（2）不宜作）不宜作遠遠距離距離傳動傳動。第四部分第四部分機械機構部分機械機構部分圖圖7.1齒輪結齒輪結構構圖圖圖圖7.2齒齒條條結結構構圖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。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并部和手部（包括工件或工具），并帶動帶動它它們們作空作空間間運運動動。手臂運手臂運動應該動應該包括包括3個運個運動動：伸：伸縮縮、翻、翻轉轉和升降。和升降。臂部運臂部運動動的目的：把手部送到空的目的：把手部送到空間間運運動動范范圍圍內任意一點。內任意一點。如果改如果改變變手部的姿手部的姿態(tài)態(tài)（方位），（方位），則則用腕部的自由度加以用腕部的自由度加以實實現(xiàn)現(xiàn)。因此，一般來。因此，一般來說說臂部臂部應該應該具具備備3個自由度才能個自由度才能滿滿足基本足基本要求，既手臂伸要求，既手臂伸縮縮、左右回、左右回轉轉、和升降運、和升降運動動。手臂的各種。手臂的各種運運動動通常用通常用驅動驅動機構和各種機構和各種傳動傳動機構來機構來實現(xiàn)實現(xiàn)，從臂部的受，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、的靜、動載動載荷，而且自身運荷，而且自身運動較動較多。因此，它的多。因此，它的結結構、工構、工作范作范圍圍、靈活性等直接影響到機械手的工作性能。、靈活性等直接影響到機械手的工作性能。由于本由于本設計設計需要，手部、腕部無需需要，手部、腕部無需設計設計，只需，只需設計設計手臂手臂即可。本即可。本設計選擇設計選擇雙雙導導桿伸桿伸縮縮機構，使用氣機構，使用氣壓驅動壓驅動,氣氣壓壓缸缸選選取雙作用氣取雙作用氣壓壓缸。缸。第五部分第五部分機械手手臂部分機械手手臂部分氣氣壓壓缸的缸的驅動驅動力力F=1700N，氣氣壓壓缸的內徑缸的內徑為為40mm，行程行程為為500mm，氣壓缸的，氣壓缸的缸筒長度缸筒長度L為為668mm。致謝致謝