（機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)論文）氣動(dòng)伺服機(jī)間輸送機(jī)的研制.pdf

獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取 得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文 中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得重龐太堂 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本 研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名：硝鼎江簽字日期： 硝年歲月f 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解重龐太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的 規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許 論文被查闋和借閱。本人授權(quán)重廢太堂可以將學(xué)位論文的全部或部 分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮e 或掃描等復(fù)制手段 保存、 廠編學(xué)位論文。 保密() ，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 本學(xué)位論文屬了二 不保密( ) 。 ( 請(qǐng)只在e 述一個(gè)括號(hào)內(nèi)打“4 ”) 學(xué)位論文作者簽名：潞# 0 又 導(dǎo)師 簽字日期： 斛苫月f 日簽字日期：別7 年鄉(xiāng)月r 中文摘要 摘要 氣動(dòng)技術(shù)具有一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，已 成為自動(dòng)化不可缺少的重要手段。進(jìn)入9 0 年代后，氣動(dòng)技術(shù)更突破傳統(tǒng)死區(qū)，經(jīng) 歷著飛躍性進(jìn)展。氣動(dòng)伺服技術(shù)作為本學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域，備受重視。氣動(dòng)伺 服技術(shù)己能使執(zhí)行原件實(shí)現(xiàn)快速軟停止和任意點(diǎn)高精度定化。基于現(xiàn)代工業(yè)物流 自動(dòng)化的需要，本文研發(fā)了一種新型的氣動(dòng)伺服輸送機(jī)。 在對(duì)氣體進(jìn) j 熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上利用熱力學(xué)定理、牛頓力學(xué)定理和電工學(xué) 定理建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析與討論提供了基礎(chǔ)與依據(jù)。 同h c x , j - 氣動(dòng)比例閥的特性進(jìn)行了較為深入的研究，為伺服控制系統(tǒng)的快速軟停止 和高精度的定位控制提供了理論基礎(chǔ)，改善系統(tǒng)性能提供了指針。針劉閥控缸建 立數(shù)學(xué)模型，以工 牽機(jī)為平臺(tái)利用m c g s 組態(tài)軟件編寫(xiě)控制而板，a d d 、d a 采 集卡對(duì)數(shù)據(jù)采集，傳感器檢測(cè)氣缸活塞的實(shí)時(shí)位置，從而利用氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng) 的p i d 增盞算法，調(diào)節(jié)不同的比例、積分、微分系數(shù)，利用v c + + 編寫(xiě)自適應(yīng)控制 程序，根據(jù)，t 動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的閉環(huán)：零一 互點(diǎn)配置原理求山最佳狀態(tài)反饋增益。 利用m a t l a b 剝系統(tǒng)的仿真，理論上達(dá)至9 了預(yù)期的效果，通過(guò)試驗(yàn)研究，獲得良 立了的控制效果，證明理論模型f 確、控制方法可行。 關(guān)鍵詞：氣動(dòng)伺服系統(tǒng)，比例方向控制閥，m c g s ，輸送機(jī) 重j 犬人學(xué) ：釋碩十學(xué)位論文 英文摘要 a b s t r a c t p n e u m a t i ct e c h n o l o g y ，w h i c hi sa p p l i e dw i d e l yi ni n d u s t r ym o r ea n dm o r e ，h a sa s e r i e so fo b v i o u sa d v a n t a g e sa n db e c o m e sa ni m p o r t a n to fa u t o m a t i o n a f t e r1 9 9 0 ， p n e u m a t i ct e c h n o l o g yi sl a r g e l yi m p r o v e db e y o n dt r a d i t i o n a lm e t h o d s a st h ea d v a n c e d r e s e a r c hf i c l d ，p n e u m a t i cs e r v ot e c h n o l o g ya t l r a c t sm o r ea n dm o r et e c h n i c i a n s p n e m n a t i cs c r v op o s i t i o nt e c h n o l o g yc a nr e a l i z ea u t o m a t i co r i e n t a t i o nw h e nc y l i n d e r m o v e si nh i g hv e l o c i t y p n e u m a t i cm e c h a n i c a lh a n di sd e v e l o p e dt o oa n di sb e y o n d t r a d i t i o n a lm e t h o d s b a s e do nt r a n s m i s s i o na u t o m a t i o nn e e do ft r a n s m i s s i o nm e c h a n i c s + an e wp n e u m a t i cp o s i t i o n i n ga n ds e p a r a t i n gm a n i p u l a t o ri sd c v e l o p c d a i m i n g1 0a p p l yab a s ea n dq u o t a t i o nf o rt h ef u r t h e ra n a l y s i sa n dd i s c u s s i o n ，t h i s p a p e rh a sb u i l tt h es y s t e m sd y n a m i cm a t hm o d e l ，b a s i n go nt h ea n a l y s i so fc y l i n d e ro f t h e r m o d y n a m i c s h e n c ew et a k ead e e pl o o ka t t h ec h a r a c t e r i s t i ca n dr e s e a r c ho f p n e u m a t i ct or e a l i z et h ec o n t r o lo fo r i e n t a t i o na t ah i g ha c c u r a c yf o rt h es e r v oc o n t r o l s y s t e mb a s e do nt h i st h e o r i e sf o u n d a t i o na n dp r o v i d eg u i d a n c et o t h ei m p r o v e m e n to f s y s t e mf u n c t i o n w ef i r s t l ye s t a b l i s ht h em a t h e m a t i c sm o d e lw i t h t h ea p p l i c a t i o no f v a l u c c o n t r 0 1 c y l i n d e r m e a n w h i l e m a k e u s eo ft h ev c + + w r i t i n gt oc o n t r o lt h e p l o c e d u r ef r o mt h eo r i e n t a t i o n ，m o v i n ga c c o r d i n gt ot h es p i r i t t h es e r v op o s i t i o n i n g s y s t e ms h u t t h ew r e a t he x t r e m i t yi n s t a l l st h ep r i n c i p l eb e g st h eb c s ta p p e a r a n c e f e e d b a c ki n c r e a s e sp r o g r a mt h ec o n t r o lp r o c e s sw i t ht h em c g ss o f t w a r e ；o b t a i nt h e c u r r e n td a t ab ya d ，d ac o l l e c t o r sw i t hs e n s o re x a m i n i n gt h ea c t u a ll o c a t i o no fp i s t o n i nt h ec y l i n d e r t h e n ，r e g u l a t et h ed i f f e l v n tp r o p o r t i o n ，i n t e g r a l ，d i f f e r e n t i a lc o e f f i c i e n t s ， a n da u t o a d a p t a t i o nc a nb ee a s i l yo b t a i n e d n sw i d e l ya p p l i e dt h a ti m i t a t i n gt h es y s t e m b ym a t l a bt or e a c ht h ep r o l e p s i sr e s u l ti ne n g i n e e r i n gp r a c t i c e k e d v o r d s ：p n e u m a t i cs c r v oc o n t r o ls y s t e m ，t h e s e r v ov a l v e ，m c g s ，t r a n s m i s s i o n m e c h a n i c s 重痰犬學(xué)工程琰學(xué)位論文 1 續(xù)淪 1 緒論 1 1 氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 4 0 年代末至5 0 年代初，火多數(shù)元件從液壓元件改造或演變過(guò)來(lái)，體積很大。 6 0 年代，開(kāi)始構(gòu)成i , i k 控制系統(tǒng)，自成體系，不再與風(fēng)動(dòng)技術(shù)相提并論。在7 0 年 代，由于與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，在自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛的推廣。8 0 年代則是集 成化、微型化的時(shí)代。 9 0 年代末本世紀(jì)之初，氣動(dòng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū)，經(jīng)歷著飛躍性的發(fā)展。 重復(fù)精度小于o 叭m m 的模塊化氣動(dòng)輸送機(jī)，o 0 5 m s 低速平穩(wěn)運(yùn)行及1 7m s 高速 運(yùn)動(dòng)的不同氣缸相繼問(wèn)世。由計(jì)算機(jī)、電氣、傳感、通訊等技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了智 能氣動(dòng)這一概念( 氣動(dòng)比例與伺服、智能閥島、模塊化輸送機(jī)) 。氣動(dòng)伺服定位技術(shù) 可使氣缸在高速運(yùn)動(dòng)3 m s 情況下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)自動(dòng)定位。智能閥島 分理想地解決 了整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的分散與集中控制問(wèn)題?，F(xiàn)代氣動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)是微型化、集 成化、模塊化、智能化 “。 自動(dòng)化，豐- 產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)程一方面受到機(jī)械元件、閥和缸的影響，另一方面則要 求有更高的控制技術(shù)，對(duì)于氣動(dòng)控制技術(shù)我們可劃分為幾個(gè)階段： 1 1 閥由氣動(dòng)或手動(dòng)控制，此時(shí)的技術(shù)完全是氣動(dòng)技術(shù)。對(duì)于行程順序的控制 也限于定位控制，基本上均靠擋板類(lèi)限位裝置觸發(fā)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 2 1 隨著電予新領(lǐng)域的發(fā)展，電氣重要性增加。在這項(xiàng)技術(shù)中，信號(hào)轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)處理，對(duì)閥進(jìn)行電控制。這時(shí)的技術(shù)可概括為電一氣技術(shù)。能與電結(jié)合實(shí)現(xiàn) 比較復(fù)雜的順序控制，能進(jìn)行多位控制，但結(jié)構(gòu)都比較臃腫而復(fù)雜。 3 、上世紀(jì)8 0 年代初微處理器應(yīng)用于控制技術(shù)，這技術(shù)最終使產(chǎn)生氣動(dòng)伺服系 統(tǒng)成為可能。用這些系統(tǒng)，動(dòng)作可由程序詳細(xì)確定，正如數(shù)字化控制機(jī)械工具， 可以實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)位置的控制，而只需加一些傳感器就能實(shí)現(xiàn)。這一時(shí)期可以況是 氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)階段l “。 隨著現(xiàn)代制造丁業(yè)水平的不斷提高，自動(dòng)化技術(shù)的覆蓋面越來(lái)越廣，自動(dòng)化 控制設(shè)備的功能及性能日趨完善。大量的白控設(shè)備，特別是柔性自動(dòng)化生產(chǎn)對(duì)氣 動(dòng)控制系統(tǒng)提出了新的要求，比如： 1 1 與電子控制系統(tǒng)方便的接1 ：3 ： 2 ) 速度、力控制的多級(jí)甚至無(wú)級(jí)可調(diào)控制。 為了適應(yīng)這一形勢(shì)的發(fā)展，近年來(lái)在氣動(dòng)控制技術(shù)上特別引人注目的發(fā)展趨 勢(shì)之一是通過(guò)氣動(dòng)技術(shù)與電子技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)氣一電一體化 和氣一機(jī)一體化。由于氣動(dòng)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 重慶大學(xué)工程顴學(xué)位論文1 縫論 業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里，氣動(dòng)輸送機(jī)、氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性已經(jīng)充分體現(xiàn)出來(lái)。因?yàn)闅?動(dòng)伺服技術(shù)一出現(xiàn)，就受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視，為氣動(dòng)機(jī)器人、氣動(dòng)輸 送機(jī)大規(guī)模進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域開(kāi)辟了十分寬廣的前景【5 】。由于大量采用傳感器， 使氣動(dòng)元件智能化，國(guó)外發(fā)展的氣動(dòng)定位系統(tǒng)，采用反饋控制速度，在2 m s ，行 程3 0 0 r a m 時(shí)，定位精度可達(dá)- + 0 1 m m ，國(guó)外還開(kāi)發(fā)了新型智能型電磁閥，可直接接 受傳感器信號(hào)，并自行完成動(dòng)作，達(dá)到控制的目的，以應(yīng)用于物件的傳輸，并能 識(shí)別搬運(yùn)物的大小。廣泛采用總線連接集成系統(tǒng)，提高氣動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性， 簡(jiǎn)化安裝和維修。 1 1 1 國(guó)際上氣動(dòng)技術(shù)的起源與發(fā)展歷程 當(dāng)今的氣動(dòng)發(fā)展突飛猛進(jìn)，綜觀9 0 年代末期全球氣動(dòng)技術(shù)的新成果，實(shí)現(xiàn)氣 一電一體化和氣一機(jī)一體化。自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用覆蓋面越來(lái)越廣，從原先只應(yīng)用 于簡(jiǎn)單、重復(fù)的工藝過(guò)程擴(kuò)大到復(fù)雜的工藝過(guò)程；自動(dòng)化機(jī)器在性能和功能上都 有顯著的提高，機(jī)器的節(jié)拍時(shí)間更短，運(yùn)動(dòng)精度更高，同時(shí)能與計(jì)算機(jī)直接聯(lián)接， 從而更快和更準(zhǔn)確地進(jìn)行生產(chǎn)管理：由于產(chǎn)品的多樣化使柔性生產(chǎn)設(shè)備得到越來(lái) 越廣泛的應(yīng)用，這類(lèi)設(shè)備要求能非常快捷地對(duì)之進(jìn)行重新編程，以實(shí)現(xiàn)同一機(jī)器 對(duì)不同種類(lèi)或尺寸工件進(jìn)行加工，從而大幅度地降低設(shè)備投資并實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品 的生產(chǎn)自動(dòng)化：要求越來(lái)越短的設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試周期和設(shè)備停機(jī)維修時(shí)間”1 。 下面簡(jiǎn)要介紹生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用氣動(dòng)技術(shù)的一些例子。 1 1 汽車(chē)制造行業(yè)現(xiàn)代汽車(chē)制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線， 幾乎無(wú)一例外地采用了氣動(dòng)技術(shù)。如：車(chē)頂蓋從貨架上被吸盤(pán)抓取并放到主車(chē)體上 實(shí)施焊接；外車(chē)身被真空吸盤(pán)吸起和放下，在規(guī)定工位的用定位和夾緊；電焊機(jī) 焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊，都采用了各種特殊功能的氣缸 及相應(yīng)的氣動(dòng)控制系統(tǒng)。高頻率的點(diǎn)焊、力量控制的準(zhǔn)確性及完成整個(gè)工序過(guò)程 的高度自動(dòng)化，堪稱(chēng)最具有代表性的氣動(dòng)應(yīng)用技術(shù)之一。另外，搬運(yùn)裝置中使用 的高速氣缸f 最大速度達(dá)3 m s ) 、復(fù)合控制閥的比例控制技術(shù)都代表了當(dāng)今氣動(dòng)技 術(shù)的新發(fā)展。 2 ) 電子、半導(dǎo)體制造行業(yè)在彩電、電冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上， 在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大 小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤(pán)將一般氣爪很 難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運(yùn)送到指定位置上。對(duì)加速度限制十 分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的氣缸。這種氣缸具有特殊的加減速機(jī) 構(gòu)，可以平穩(wěn)地將盛滿(mǎn)水的水杯從a 點(diǎn)送到b 點(diǎn)，并保證水不溢出。為了提高試 驗(yàn)效率和追求準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果，摩托羅拉采用了由小型氣缸和控制閥構(gòu)成的攜帶 式電話(huà)的性能壽命試驗(yàn)裝置，不僅可以隨意的改變按鍵頻率，還可以根據(jù)需要， 重痰丈學(xué)工穰碾士學(xué)經(jīng)論文1 媲論 夔舞改變技鍵力度。對(duì)環(huán)凌潔凈凌贅求薅豹場(chǎng)簧，霹敬選愛(ài)潔凈系列豹?dú)鈩?dòng)元俘， 這種系列的氣缸、氣闊及其他元件肖特殊的密封措施9 j 。 1 1 2 國(guó)內(nèi)氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 中國(guó)大陵氣動(dòng)行蝗企韭約舂3 4 0 多家，其中7 2 家摹位參熱中霆滾壓氣確密封 孛工、韭秘會(huì)。全行業(yè)一九九八年的產(chǎn)爨約為6 0 0 7 件，產(chǎn)值( 9 0 年不變價(jià)) 約人民幣 8 5 億元。協(xié)會(huì)企業(yè)的產(chǎn)值產(chǎn)量約占全行業(yè)的4 0 ?，F(xiàn)有氣動(dòng)元件( 不包括管接頭) 的品種1 3 5 0 個(gè)系列，8 0 0 0 多個(gè)規(guī)格。氣源處理、氣動(dòng)控制、氣幼執(zhí)行和各穢輔助 元 孛齊全，麓夠基本滾戇窶癆各囂馥對(duì)氣動(dòng)元羚翡露求。氣動(dòng)接零應(yīng)臻覆遺遴擴(kuò) 大，性能、質(zhì)量不斷握商，市場(chǎng)銷(xiāo)售產(chǎn)值穩(wěn)步增長(zhǎng)。氣動(dòng)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)主臻體 現(xiàn)在以下方面： 小黧訖、集成豫。氣動(dòng)元紛有些使楚場(chǎng)合，熟在鍘鞋、魄隨、電容刳迷稻 線路板檢測(cè)等裝置，有限的空間要求氣動(dòng)元件外形尺寸盡量小，小型化是主鞭發(fā) 展趨勢(shì)。據(jù)調(diào)查，小型化元件的需求量，大約每5 年增加一倍。氣閥的集成化不 僅僅將幾只閥臺(tái)裝，還包含了傳感器、可編程序控制器等功能。集成化的髫煎不 單是節(jié)省空聞，還有利予安裝、維修和提高可靠靛。 綴合化、智能化。最簡(jiǎn)單的元件組合是帶閥、帶開(kāi)關(guān)氣缸。在物料搬運(yùn)中， 已使用了氣缸、擺動(dòng)氣溆、氣動(dòng)夾頭和真空吸盤(pán)的組合體，還有一種移動(dòng)小件物 晶熬縫合 ：i ：，是湊螢導(dǎo)兩器豹蘧只氣鍍分裂按x 秘y 戇縫臺(tái)纛成，還囂煮毫磁闋、 程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占羽空聞小，行程可調(diào)。 耩密化。為了減小普通氣缸活塞桿的擺動(dòng)，目前有些企業(yè)已開(kāi)發(fā)了橢圓活 塞氣短、并列雙醯氣缸、帶導(dǎo)枵氣缸鐐；為了使氣缸糖確定位丁f 發(fā)了制動(dòng)氣敏等。 為了僮氣缸靜定位更糟確，往矮了黃感器、比鍘闔等實(shí)璦反鐨掩番l ，定位精瘦達(dá) o 0 1 m m 。在氣缸精密方面還開(kāi)發(fā)了0 3 m m s 低速氣缸和0 0 1 n 微小載荷氣缸。 目前，在氣源處理中，過(guò)濾精度o 0 1 g n ，過(guò)濾效率為9 9 9 9 9 9 的過(guò)濾器和靈 敏痙0 。0 0 1 m p a 的藏匿瘸霆蠹有些金效已開(kāi)發(fā)出寒。 離速化。為了提高生產(chǎn)率i 自動(dòng)化的節(jié)拍難在加快，筒遮化是必然趨勢(shì)。 目前，氣缸的活塞速度范圍為5 0 7 5 0 m m s 。在目前市場(chǎng)需求下，要求氣缸的活 塞速度提舞到5 m s ，最贏達(dá)t o m s 。援疆查，五年艨，速度2 5 m s 鼓氣缸需求量 將增蕊2 5 倍，5 m s 戳上的氣缸需求燕將增加3 嵇。與藏撩應(yīng)，潤(rùn)的螭應(yīng)遴度將 加快，愛(ài)對(duì)鼉由現(xiàn)在的1 1 0 0 秒級(jí)提赫到1 1 0 0 0 秒級(jí)。 無(wú)濁、無(wú)味、無(wú)菌化。由于氣動(dòng)元件的廢氣贏接排放到空氣中，但人類(lèi)對(duì) 囂境豹要求越寒越裹，不零望豢潼囂瓣空氣寒污染繇凌，囂詫燹漕潤(rùn)瀅豹?dú)馑菰?件將會(huì)普及。還有些特殊行業(yè)，如食黼、飲料、制藥、電子等，對(duì)空氣的要求更 為嚴(yán)格，除無(wú)油外，逐臻求無(wú)味、無(wú)菌等，這類(lèi)特殊要求的過(guò)濾器將被不斷開(kāi)發(fā) 3 j 里堡i 竺蘭三堡堡圭蘭笪笙苧 ! 絲望 出來(lái)。 高壽命、高可靠性和自診斷功能。氣動(dòng)元件大多用于自動(dòng)生產(chǎn)線上，元件 的故障往往會(huì)影響全線的運(yùn)行，生產(chǎn)線的突然停止，造成的嚴(yán)重?fù)p失，為此，對(duì) 氣動(dòng)元件的工程可靠性提出了更高的要求。目前，氣動(dòng)系統(tǒng)的自診斷功能提到了 議事日程上，附加預(yù)測(cè)壽命等自診斷功能的元件和系統(tǒng)正在開(kāi)發(fā)之中。隨著機(jī)械 裝置的多功能化，接線數(shù)量越來(lái)越多，不僅增加了安裝、維修的工作量，也容易 出現(xiàn)故障，影響工作可靠性，因此配線系統(tǒng)的改進(jìn)也為氣動(dòng)元件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員 所重視。 節(jié)能、低功耗。氣動(dòng)元件的低功耗不僅僅為了節(jié)能，更主要的是能與微電 子技術(shù)相結(jié)合。功耗0 5 w 的電磁閻早己商品化，o 4 w 、0 3 w 的氣閥也已開(kāi)發(fā)， 可由p c 直接控制。 機(jī)電一體化。為了精確達(dá)到預(yù)先設(shè)定的控制目標(biāo)f 如開(kāi)關(guān)、速度、輸出力、 位置等1 ，應(yīng)采用閉路反饋控制方式。為了實(shí)現(xiàn)這種控制方式要解決計(jì)算機(jī)的電信 號(hào)( 數(shù)字信號(hào)) ，傳感器反饋信號(hào)( 模擬信號(hào)) 和氣動(dòng)控制信號(hào)( 氣壓或氣流量) 三者之 間的相互轉(zhuǎn)換。一般的傳感器解決了模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，為此氣與電信號(hào) 之問(wèn)轉(zhuǎn)換，成為實(shí)現(xiàn)閉路控制的關(guān)鍵，比例控制閥可成為這種轉(zhuǎn)換的接口。在今 后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)丌發(fā)各種形式的比例控制閥和電與氣比例伺服系統(tǒng)，并且使其 性能好、工作可靠、價(jià)格便宜是氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重大課題。 應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造中，能否善于應(yīng)用新技 術(shù)、新工藝、新材料是體現(xiàn)企業(yè)技術(shù)素質(zhì)的一個(gè)重要方面。型材擠壓、鑄件浸滲 和模塊拼裝等技術(shù)十多年前在國(guó)內(nèi)已廣泛應(yīng)用：壓鑄新技術(shù)( 液壓抽芯、真空壓鑄 等) 、去毛刷新工藝( 爆炸法、電解法等) 目前已在國(guó)內(nèi)逐步推廣；壓電技術(shù)、總線 技術(shù)，新型軟磁材料、透析濾膜等正在被應(yīng)用；超精加工、納米技術(shù)也將被移植。 標(biāo)準(zhǔn)化。氣動(dòng)行業(yè)貫徹國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)必須遵守的原則。它有兩個(gè)方面工 作要做：第一是氣動(dòng)產(chǎn)品應(yīng)貫徹與氣功有關(guān)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，如術(shù)語(yǔ)、技術(shù)參數(shù)、試 驗(yàn)方法、安裝尺寸和安全指標(biāo)等。第二是企業(yè)要建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量保證體系。 1 1 3 氣動(dòng)伺服技術(shù)的發(fā)展 長(zhǎng)期以來(lái)，如何解決和實(shí)現(xiàn)氣壓傳動(dòng)中的高精度定位的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外有關(guān)專(zhuān) 業(yè)進(jìn)行大量的研究工作。 國(guó)內(nèi)、外電一氣伺服控制的主要研究成果，綜述如下： 1 、1 9 7 9 年德固a a c h e n w 工業(yè)大學(xué)w b a c k e7 教授研制出的第一個(gè)氣動(dòng)伺服 閥大大推進(jìn)了氣動(dòng)伺服控制的發(fā)展。 2 1 周洪博士、陳大軍博士對(duì)電一氣比例伺服系統(tǒng)及其控制策略的研究。 1 緒諗 3 哈勻；濱工蟄大學(xué)設(shè)：耀鏈教授承掇溪家毫技本“8 6 3 ”詩(shī)刻疊動(dòng)能領(lǐng)域蓉毿輟 器入主課題中的“電一氣伺服系統(tǒng)及其電一氣伺服囂件的開(kāi)發(fā)研究”。 4 ) 8 0 年代初，t e u n 等人設(shè)計(jì)了一種新的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)伺服機(jī)構(gòu)，并詳細(xì)研究了 該殘穩(wěn)的穩(wěn)定性和精度。 5 ) g b e l f o r a t e 等人耨機(jī)車(chē)翩動(dòng)投術(shù)引入氣動(dòng)視構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種帶孢闡實(shí)現(xiàn)氣 缸在目標(biāo)位簧定位，其定位精度約- - 0 3 m m 。 6 ) 意大利 g b e l f o r a t e 等人也對(duì)這種系統(tǒng)進(jìn)行了研究，他采用的是無(wú)密封裝 囂氣趕鞫f e s t o 公司豹，f 關(guān)溺、犖囪節(jié)瀛溺及f p c 6 0 6 激憝歪圣藜等元饞。瑾論上， 這種控制能獲得- * 0 0 3 1 4 m m 定位精度，實(shí)際系統(tǒng)受間隙的影響，獲得定位精度約 0 3 5 r a m 。 7 l 京簸空航天大學(xué)奠橙漳蹲瘸3 巾，f 關(guān)閽綴成1 個(gè)瑟靜氣魂位置j ：關(guān)控 制系統(tǒng)，實(shí)駿結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、方便、成奉低且j 敬髓好等優(yōu)點(diǎn)。 8 ) p w m 刀：關(guān)伺服控制引入系統(tǒng)的是同本的則次俊郎，他成功地將p w m 電一 t 開(kāi)關(guān)伺服系統(tǒng)應(yīng)用于輸送視中，他獲褥昀定位精度是o 。0 6 r a m 。 9 小由紀(jì)等人嗣2 個(gè)開(kāi)關(guān)闋實(shí)現(xiàn)；“義p w m 控翱，獲褥o ，0 2 r a m 的毫精整。 l o ) 美豳的j i n g y i hl a i 等人以5 臼山度機(jī)器人的手臂為控制對(duì)象進(jìn)行了p w m 氣動(dòng)控制理論分析和史驗(yàn)研究。 1 1 ) d 叁爾濱】：業(yè)大學(xué)支垂庚移教授領(lǐng)譬熬諜題緩露氣動(dòng)p w m 控懿瞧送行了磺 究，獲得了o 0 9 。l j 勺7 i 馬達(dá)轉(zhuǎn)角位簧精度。 1 2 1 吳沛溶教授也劉p w m 控制t i 動(dòng)系統(tǒng)作過(guò)研究，取得了一定的成績(jī)。 】3 ) 北裒理 1 大學(xué)的楊撼興，姚曉光對(duì)p w m 控制系統(tǒng)理論和災(zāi)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)研 究。 1 4 1 則次俊郎第一個(gè)將p c m 控制技術(shù)用于氣動(dòng)系統(tǒng)，并成功用p c m 方式控 制了英蹦p e n d a r 公司的3 自山度機(jī)器人，他獲得的定位精度約o 2 5 r a m 。 1 5 鄭學(xué)鞠溥二i 二黯f u z z y p i 控割氣動(dòng)p c m 壹囂系統(tǒng)送行了磅究獲褥了 土o 2 5 r a m 的定位精度。 1 6 1 王直銀博士首次提出變?cè)鍪遬 c m 控制，并利用自校j f ，自學(xué)習(xí)控制算法， 獲終了+ 。1 8 m m 昀定位精度。 1 2 氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用 1 2 1 氣動(dòng)技術(shù)在工業(yè)朗動(dòng)化中的成用 真空按零是，i 動(dòng)技零領(lǐng)域中靜一個(gè)委要分支，在王、監(jiān)生產(chǎn)中，侉為吸盤(pán)氍綴手 褥以廣泛的應(yīng)用，因此很多氣動(dòng)企業(yè)都非常重視真空冗器件的開(kāi)發(fā)研制工作。對(duì)于 一般真空舊路來(lái)說(shuō)，使用噴射式真空發(fā)q ? 器不需要再設(shè)霞獨(dú)、z 的真空。i 源。儀儀利 重慶大學(xué)l ? 2 囅圭學(xué)位論史 1 綣論 用吸盤(pán)和真窄回路單兀模塊就可以方便地構(gòu)成可利用的真空系統(tǒng)，陔單元模塊中含 有真空閥、真空壓力j - ：關(guān)、過(guò)濾器、消盧器等，結(jié)構(gòu)緊湊。 卜而介紹幾個(gè)采用t 動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜要求的工業(yè)場(chǎng)合的應(yīng)用事例。 1 ) “阿皋罩斯”六腳勘探員氣動(dòng)機(jī)播人2 0 世紀(jì)9 0 年代初，y b a n d o 教授采 用了的德囤f e s t o 公幾 生產(chǎn)的氣動(dòng)兒什、可編程控制器和傳感器等，創(chuàng)造了一個(gè)在 荷馬史詩(shī)中最健扎最勇敢的希臘英雄阿綦里斯。它能在人不易進(jìn)人的危險(xiǎn)區(qū) 域、污染或放射性的環(huán)境中進(jìn)行地形偵察。它是一個(gè)六腳電子氣動(dòng)機(jī)器人，在它的 ：方安裝了一個(gè)照相機(jī)米“探視”障礙物，能安全地繞過(guò)它，并在行走過(guò)程中收集和 記錄數(shù)據(jù)。六心j 電予氣動(dòng)活動(dòng)機(jī)器人行走的所有程序由f p c i 0 0 b 可編程器控制， f p c i 0 0 一b 能在6 個(gè)不問(wèn)方向控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，最人行走速度0 1 m s 。通常如果 有三個(gè)腳保持與地而接觸，機(jī)器人便能以一種平穩(wěn)的姿勢(shì)行走。六個(gè)腳r b 的每一個(gè) 腳都有三個(gè)自由度，個(gè)直線氣缸j 巴腳提起、放下，個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)控制腳伸展退回運(yùn) 動(dòng)，另一個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)則負(fù)責(zé)圍繞腳的軸心做旋轉(zhuǎn)之片j 。每個(gè)氣缸部裝備了調(diào)節(jié)速度 用的單向節(jié)流閥，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)保持平穩(wěn)，即在無(wú)級(jí)調(diào)速狀態(tài)l - i 作?？?制氣缸的閥內(nèi)臀在機(jī)器人體內(nèi)，r jf p c i 0 0 一b 可編程控制器控制。當(dāng)接通電源時(shí)，氣 動(dòng)閥被切換f j - i ：作狀念位置，當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)它們便回到初始狀態(tài)。此外，操作者能在 任何一點(diǎn)上停j 【：機(jī)器的運(yùn)動(dòng)。如果機(jī)器中的傳感器存它的有效范圍內(nèi)檢測(cè)到障礙 物，機(jī)器人也會(huì)自動(dòng)停止。 2 ) 氣動(dòng)攀墻機(jī)器人由漢諾成大學(xué)利料科學(xué)研究院設(shè)計(jì)的。i 動(dòng)攀墻機(jī)器人能 在兩個(gè)相互垂直的表面行走( 包括從地面到墻面，或從墻面到屋頂天花板上1 。該機(jī)器 人軸心的圓周邊l 二裝備著幾排等距離( 根據(jù)步距發(fā)置) 的吸盤(pán)和氣缸。組吸盤(pán)的吸 力與另一組吸盤(pán)的吸力交替變換，類(lèi)似腳踏式的運(yùn)動(dòng)方式，使機(jī)器人產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)步進(jìn) 運(yùn)動(dòng)。這種攀墻式的機(jī)器被廳j 作工具搬運(yùn)，或執(zhí)行多種操作。如在核能發(fā)電站、高 層建筑物或船舯上進(jìn)行清掃、檢驗(yàn)和安裝j ：作。機(jī)器人用遙控方式進(jìn)行半自動(dòng)操 作，操作者只需輸入所需運(yùn)行的目標(biāo)距離，然后計(jì)算機(jī)便能自動(dòng)計(jì)算出必要的單步 運(yùn)行。操作者i j 對(duì)機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)控。攀墻機(jī)器人告訴人們，利用氣動(dòng)技術(shù)中的真空 吸盤(pán)肩使機(jī)器人輕易解決垂直攀緣等被視為危險(xiǎn)的工作。 3 ) 自動(dòng)化生產(chǎn)線操作機(jī)器人 由f 7i 動(dòng)元件能夠完成直線、旋轉(zhuǎn)、吸取、抓 取等動(dòng)作，并有多種規(guī)格的可選擇，岡此，特別適合組裝成模塊化的作、j k 機(jī)器人或機(jī) 械于。例如：組成立拄型氣動(dòng)機(jī)械手、fj 架型氣動(dòng)機(jī)械手和渭?jí)K型氣動(dòng)機(jī)械手，以及 其它各類(lèi)氣動(dòng)機(jī)械手。在組合擴(kuò)展過(guò)程l r | 7i 動(dòng)機(jī)械手中的每個(gè)部件( 包括支架、支 座、螺釘、螺母) 都列在氣動(dòng)供應(yīng)商的產(chǎn)品樣本之中，設(shè)汁人員不必為其中某個(gè)小部 件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、制造或另行采購(gòu)。 4 ) 機(jī)器人干l 械手用氣爪s m c 的氣爪產(chǎn)品有1 0 個(gè)系列，其中兩爪型中有平丌 里三生墾笠蘭j ：堡塑! ：堂焦堡塞 ! 笪堡 式和支點(diǎn)丌閉式，驅(qū)動(dòng)方式有直線式和旋轉(zhuǎn)式，根據(jù)用戶(hù)不同要求，設(shè)汁出各有特色 的產(chǎn)品。m h q g 2 系列氣爪具有高剛性，m h q j 2 系列為防塵、防水，m h q 2 ，6 系列屬 超薄型，厚度僅有1 0 r a m 。m h l 2 系列內(nèi)有艤活塞，分開(kāi)尺寸寬，夾緊力強(qiáng)。m h r 系 列足旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式，a t q l 高精度( 重復(fù)精度o 1 m m 。對(duì)中精度o 0 5 m m ) ，m h r 3 為 三爪結(jié)構(gòu)。另外，為了適應(yīng)f m s 裝配線的需要，s m c 又， ：發(fā)出6 種連接規(guī)格的m a 2 1 0 和m a 3 1 0 氣爪自動(dòng)換接單元，它具有氣路、電路接點(diǎn)功能，構(gòu)成a h c 組件f a u t o h a n gc h a n g i n gs y s t e m ) ，在使用時(shí)，可根據(jù)1 件對(duì)象的不同，自動(dòng)更換相適應(yīng)的氣 爪。這種機(jī)構(gòu)在機(jī)器人上的應(yīng)用頗有前景。 至于氣動(dòng)測(cè)量技術(shù)和各種風(fēng)動(dòng)工具等當(dāng)然也是氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)重要 側(cè)【紐了。 掘現(xiàn)有資料表明，目前氣動(dòng)裝置在控制裝置巾占很重要的地位?，F(xiàn)將其應(yīng)用 概述為以下幾個(gè)方面。 i ) 絕大多數(shù)具有管道生產(chǎn)流程的各部i 往往采用氣動(dòng)控制。例如：4 5 湘加工、 i 體加1 二、化 二、肥料、有色金屬冶煉燒結(jié)，特別是在食品工業(yè)出于采用氣動(dòng)不 會(huì)污染而得到廣泛的應(yīng)h j 。 2 1 住輕上業(yè)中，電動(dòng)控制和氣動(dòng)控制裝置大體相等。在我國(guó)己廣泛用于紡織 機(jī)械、自行車(chē)、于i 表、縫紉機(jī)等行業(yè)中。在交通運(yùn)輸中，列午的剖動(dòng)閘、貨車(chē)的 包裝與裝卸、倉(cāng)庫(kù)管理、車(chē)輛門(mén)窗的開(kāi)閉等。 3 1 存航窄 ：業(yè)中，也得到廣泛的應(yīng)用。五年代以前為減輕飛機(jī)的重量?jī)汉?全部用電子控制代替了氣動(dòng)裝冒，但隨著噴氣技術(shù)的發(fā)展，嚴(yán)重的問(wèn)題不是“音 障”( 音速障礙) 而是“熱障”。當(dāng)在3 0 0 一5 0 0 度高溫下 ：作時(shí)，電子控制裝置已不 能承受，必須用i 動(dòng)裝置了。同樣赴火箭利導(dǎo)彈的自動(dòng)裝置中，由于飛行速度不 斷提高，溫度也越來(lái)越高，所以氣動(dòng)控制裝匿在這些部門(mén)也逐漸被廣泛采用。氣 動(dòng)除能承受高溫外還能承受很大的加速度。 4 1 魚(yú)雷的自動(dòng)控制裝置大多是氣動(dòng)的，因?yàn)橐詨嚎s空氣作動(dòng)力能源，體積小、 重量輕。 5 ) 在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域中也得到廣泛應(yīng)用。例如：機(jī)床的程序控制、組合機(jī)床、軸 承加工、汽車(chē)、農(nóng)機(jī)等。 此外在機(jī)械加工工豈的鑄造、鍛壓、沖壓等設(shè)備也都普遍應(yīng)用。 1 3 本課題的來(lái)源及意義 1 3 1 沖壓車(chē)間的基本任務(wù) 在汽車(chē)制造公司，沖壓車(chē)問(wèn)是首道工序，其基本任務(wù)是采用柔性的沖壓生產(chǎn) 線通過(guò)更換不同的模具及材料來(lái)實(shí)現(xiàn)不同車(chē)身零件的生產(chǎn)，其具有沒(méi)備投資大、 重慶大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 1 緒論 占地面積小、勞動(dòng)生產(chǎn)率高等特點(diǎn)。 單個(gè)的沖壓零件是通過(guò)2 5 個(gè)加工工序完成的，模具是通過(guò)安裝在壓力機(jī)上 來(lái)實(shí)現(xiàn)沖壓作業(yè)的。 沖壓生產(chǎn)線的規(guī)劃：一方面要按照流水線的方式組織生產(chǎn)，一方面考慮到大 型壓力機(jī)的維修等原因( 橫梁內(nèi)軸類(lèi)等大型部件取出需要) ，導(dǎo)致壓力機(jī)之間必須留 有間距。因此在壓力機(jī)之間就需要采用傳輸裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)工序件的轉(zhuǎn)移。 輸送機(jī)在轉(zhuǎn)移工序件的過(guò)程中，必須滿(mǎn)足速度要求，不能堆積零件；同時(shí)又 必須確保產(chǎn)品質(zhì)量，不會(huì)因?yàn)閭鬏敹鴮?dǎo)致廢品或者修e 品的出現(xiàn)。 1 3 2 沖壓車(chē)間需要改進(jìn)的機(jī)間輸送機(jī) 沖壓現(xiàn)場(chǎng)的輸送機(jī)隨著工藝要求及條件的變化而不同，沖壓車(chē)間對(duì)節(jié)拍的追 求使得現(xiàn)行的傳輸方式無(wú)法滿(mǎn)足要求；為了提升沖壓的產(chǎn)能通過(guò)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的改 造實(shí)現(xiàn)了變單件生產(chǎn)為雙件( 雙胞胎) 生產(chǎn)。 本課題來(lái)源于汽車(chē)制造公司的沖壓車(chē)間 下圖1 1 為沖壓車(chē)間的兩臺(tái)壓力機(jī)，為了提高生產(chǎn)效率，要求在兩個(gè)壓機(jī)間設(shè) 圖1 1 鍛壓機(jī) f i g 1 1 p r e s st h em a c h i n e 計(jì)一種物流輸送機(jī)。原先的輸送機(jī)設(shè)計(jì)了很多的方案，由于采用的直線電機(jī)，但 是電機(jī)反復(fù)換向，這樣電機(jī)容易損壞，增大了成本?？紤]到利用簡(jiǎn)單的氣動(dòng)，物 件到達(dá)終點(diǎn)時(shí)利用的是多個(gè)漫射式的傳感器，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)靠的是液壓緩沖器，這 樣實(shí)現(xiàn)的控制產(chǎn)生很大的端部沖擊，并且到達(dá)終點(diǎn)處的物體由于慣性，零件容易 重慶人學(xué)j 二程碩士學(xué)侮論文1 緒論 在輸送$ j l j - 滑動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損傷工件導(dǎo)致不良品的產(chǎn)生，同時(shí)還容易出現(xiàn)安全事 故。 問(wèn)題的關(guān)鍵是要提高節(jié)拍必須提高運(yùn)行速度，為確保安全又必須限制速度和 加速度。要獲得完美的快速、平穩(wěn)、安全的輸送，利用伺服閥來(lái)控制輸送機(jī)的速 度i , l ij j i l 速度應(yīng)當(dāng)是一個(gè)有挑戰(zhàn)的選擇。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展至今，氣動(dòng)定位系統(tǒng) 已由傳統(tǒng)的兩點(diǎn)可靠定位，發(fā)展到任意位置定位。傳統(tǒng)的氣動(dòng)系統(tǒng)只能在兩個(gè)機(jī) 械調(diào)定位置可靠定位，并且具運(yùn)動(dòng)速度只能靠單向節(jié)流閥單一調(diào)定的狀態(tài)，經(jīng)常 無(wú)法滿(mǎn)足許多設(shè)備的自動(dòng)控制要求。剛而電一氣比例和伺服閥控制系統(tǒng)，特別是 定位系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。因?yàn)椴捎秒? i 伺服定位系統(tǒng)可非常方便地 實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)無(wú)級(jí)定位( 柔性定位) 和無(wú)級(jí)調(diào)速，此外利用伺服定位氣缸的運(yùn)動(dòng)速度連續(xù) r 叮調(diào)性以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的節(jié)流閥和氣缸端部緩沖方式，可以達(dá)到最佳的速度和緩沖效 果，大幅度降低。稿i 的動(dòng)作時(shí)間，縮短工序節(jié)拍，提高生產(chǎn)率。 原先要設(shè)計(jì)輸送機(jī)，由于無(wú)法做到缸任意位置上的定位，因此氣缸的定位 是靠選擇它的兩個(gè)終點(diǎn)位置米實(shí)現(xiàn)的。如選用多位氣缸，它的定位長(zhǎng)度有氣缸的 行程預(yù)先來(lái)確定。如果需要增加個(gè)停頓位置，或者要改變其中兩個(gè)位筒之劃的 距離，原來(lái)設(shè)計(jì)的多位氣缸便完倉(cāng)失去功能，如果要求停的位置越多，那么它的 滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)就越復(fù)雜。也有在其外部設(shè)立固定擋塊來(lái)限制位置定位的( 由于 受到檔塊本身尺寸的限制，兩個(gè)相鄰的位置的距離必須大于檔塊的尺寸，f j 檔塊 、1 出經(jīng)不起重載和高速?zèng)_；h 。 燕慶火學(xué)工張鹺十學(xué)位論文 2 輸送執(zhí)的辦突擬定及避諍 2 輸送機(jī)的方案擬定及設(shè)計(jì) 2 1 輸送機(jī)設(shè)計(jì)、使用要求 受藪覆溪：5 0 k 輸送機(jī)的行程為：2 0 0 0 r a m 輸送機(jī)最高工作節(jié)拍：往復(fù)1 2 次分鐘 氣源艇力為0 4 0 。6 m p a 環(huán)境溫度：5 一4 0 2 。2 幾種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 1 ) 傳動(dòng)形式自多剽；，按照傳動(dòng)乎；采蠲韻輥孚 或王 車(chē)窮覆靜不同分為：稅讖傳 動(dòng)、電氣傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。 機(jī)械傳動(dòng)；是通過(guò)齒輪、齒條、軸、蝸輪、蝸桿、皮帶、鏈條和杠話(huà)等由l 件贏 接 誓遂動(dòng)力和迸 亍控剡蜓秘 動(dòng)方式。它是發(fā)袋鼴旱蠢應(yīng)震袋為營(yíng)遍鶼傳動(dòng)形 式。 電氣傳動(dòng)：足利用電力設(shè)備并調(diào)節(jié) 乜參數(shù)來(lái)傳遞力和控制的方式。 液壓傳動(dòng)：是以液體為工怍貪質(zhì)進(jìn)行艇量和控制灼方式。主要是剝用液體靜壓 麓來(lái)傳遞能?chē)痰摹? q q # 動(dòng)方式。 7 i 肌傳動(dòng)：魁指以壓縮氣體為工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)力的傳遞和工程控制。般以?shī)Z 氣娠縮機(jī)為動(dòng)力源，以壓縮奪氣為工作介質(zhì)。 2 噬下各種傳動(dòng)方式的佬袋點(diǎn) 戒2 1 并 中傳動(dòng)萬(wàn)式的優(yōu)缺點(diǎn) t a b l e 21a l lk i n d so fm e r i ta n ds h o r t c o m i n gt h a ts p r e a d st om o v et h ew a y 饞動(dòng)形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 傳動(dòng)準(zhǔn)確可鋁、操作簡(jiǎn)單、負(fù)毅不能進(jìn)行無(wú)級(jí)變速，楓械 載到傳動(dòng)特性幾乎沒(méi)彳丁影響、無(wú)級(jí)變速犍管雖然能無(wú)級(jí)變 機(jī)械傳動(dòng)傳動(dòng)效率商、制造容易雨l 維護(hù)速，但應(yīng)心t i 小功率的傳動(dòng) 蕤尊等中；遠(yuǎn)簪離攥 睪窶難、結(jié)毒鳥(niǎo)復(fù) 雜 能顰傳遞方便、信號(hào)傳遞迅 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差，易受外界負(fù)載 速、元紛杯撼化、撬范化弱系 的影響，慣性人、換南慢，成 電氣傳動(dòng) 列他程度商，設(shè)計(jì)墑瑚短，赫本高，受潞魔、程度、簌動(dòng)、 丁實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。腐蝕等環(huán)境影響較人 0 重鏖查堂三堡堡主堂垡堡塞 ! 塑堂墊塑查壅塑塞墨堡生 易獲得火的力和力矩，體積 不可避免的存在泄漏，泄漏引 小、重量輕，較火范圍的實(shí)現(xiàn) 起容積損失不適于遠(yuǎn)距離傳 無(wú)級(jí)變速、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，易于實(shí) 動(dòng)，當(dāng)油液和粘度變化或負(fù)載 現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。能自行潤(rùn)滑，液 變化時(shí)不易保持運(yùn)動(dòng)速度的 壓元件易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化穩(wěn)定，在低溫和高溫下采用液 液壓傳動(dòng)和系列化。壓傳動(dòng)有一定的困難，油液滲 入空氣產(chǎn)生噪聲，液壓元件精 度要求較高，液壓系統(tǒng)故障分 析與排除困難，系統(tǒng)的安裝、 使用和維護(hù)的技術(shù)水平要求 較高。 氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、安由于空氣的可壓縮性，氣缸的 裝維護(hù)簡(jiǎn)單。壓力等級(jí)低，使動(dòng)作速度易受負(fù)載的變化而 用安全。工作介質(zhì)取之不盡、變化。低速時(shí)，摩擦力占推力 用之不竭。輸出力及j 二作迷度 的比例較大低速穩(wěn)定性不如 的調(diào)肖非常容易?？煽啃愿撸簤焊?。輸山j(luò) 比液壓缸小。 氣壓傳動(dòng) 使用壽命長(zhǎng)。利用空氣的可壓 縮性，可儲(chǔ)存能量，實(shí)現(xiàn)集中 供氣，具有防火、防爆、耐潮 的能力，空氣流動(dòng)損失小，可 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送。 2 3 氣動(dòng)伺服傳動(dòng)方案的確定 2 3 1 目前所用方案存在的主要問(wèn)題 在目前所用的方案為皮帶傳動(dòng)、普通氣動(dòng)、電伺服傳動(dòng)等。 皮帶傳動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：1 1 帶有撓性體，有緩和沖擊，吸收振動(dòng)，因而工作平穩(wěn)，噪音小： 2 1 由于普通帶傳動(dòng)是靠摩擦力傳動(dòng)的，故過(guò)載時(shí)帶在小輪上打滑，可 以防止其它零件的損壞。 缺點(diǎn)：1 1 由于帶傳動(dòng)屬于摩擦傳動(dòng)，且?guī)菑椥泽w，故傳動(dòng)效率低 2 1 帶的壽命較短，一般只有2 0 0 0 3 0 0 0 h 。且不宜在高溫、易燃、易爆 等場(chǎng)合。 普通的氣動(dòng) 對(duì)普通的氣動(dòng)方式，雖然能夠達(dá)到快節(jié)奏的要求，但是在其停止和定位方面不 重慶大學(xué)工程碩士學(xué)位論義 2 輸送帆的方察擬定及設(shè)計(jì) 是很理想，停止靠機(jī)械方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電伺服傳動(dòng) 電伺服傳動(dòng)可以對(duì)其定位和停止時(shí)的加速度精確控制，但是伺服電機(jī)輸出的運(yùn) 動(dòng)形式主要是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，還得通過(guò)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 2 3 2 伺服氣動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 隨著生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度的提高，在氣壓傳動(dòng)普及、發(fā)展的同時(shí)，氣壓伺服 控制系統(tǒng)也得到了迅速發(fā)展，越來(lái)越多地應(yīng)用于各個(gè)方面。隨著工程技術(shù)發(fā)展， 對(duì)一個(gè)過(guò)程或者一個(gè)單體的控制作用要求迅速可靠、響應(yīng)快、精度高、頻帶寬， 這些要求也是氣壓伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)1 9 】。 氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)具有很顯著的優(yōu)點(diǎn)： 1 ) 能夠?qū)崿F(xiàn)快速的往返控制，在工廠的的輸送設(shè)備是非常的實(shí)用，能適應(yīng)工 廠的快節(jié)奏的工作。 2 1 能夠?qū)崿F(xiàn)軟停止，在以前的輸送機(jī)的停止大多是靠機(jī)械方式的停止，停止 時(shí)的沖擊比較大，對(duì)產(chǎn)品或零部件可能造成損害，并且在停止時(shí)由于加速度比較 大，很可能使工件飛出去，造成事故，現(xiàn)在采用氣動(dòng)伺服控制可以實(shí)現(xiàn)軟停止， 在停止時(shí)對(duì)其加速度進(jìn)行控制，讓其能夠平穩(wěn)的停止，避免產(chǎn)生較大的沖擊。 2 3 3 氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖2 1 控制系統(tǒng)的原理圖 f i 9 2 1t h es c h e m a t i cd i a g r a mo ft h ec o n t r o ls y s t e m 重慶太學(xué)工程硬士學(xué)位論文2 輸送枧的方塞擬定及設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的控制原理圖如圖2 1 所示，一個(gè)伺服系統(tǒng)包含執(zhí)行元件、反饋元件、控 制元件等。該系統(tǒng)中的執(zhí)行元件是無(wú)桿氣缸，反饋元件使位移傳感器，控制元件 是比例方向控制閥，還用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。當(dāng)設(shè)定氣缸的行程后，計(jì)算機(jī)就將當(dāng) 前氣缸的位置與設(shè)定位置進(jìn)行比較，當(dāng)前位置通過(guò)位移傳感器來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)，由于 該傳感器是模擬式傳感器，而計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字量，所以必須先經(jīng)過(guò)a d 將模 擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)比較之后，然后驅(qū)動(dòng)比例方向控制閥，控制其閥 芯動(dòng)作實(shí)現(xiàn)伺服控制，比例方向控制閥是模擬式的，因此在它之前也必須用d a 將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。 2 3 4 氣動(dòng)伺服機(jī)間輸送機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 執(zhí)行元件 本設(shè)備要用作機(jī)間輸送設(shè)備，執(zhí)行元件用無(wú)桿氣缸，選用f e s t o 公司的產(chǎn)品， 根據(jù)負(fù)載和行程選擇d g p 4 0 2 0 0 0 一a b 雙作用無(wú)桿氣缸。如圖2 2 所示，該氣缸 本身具有氣緩沖，因此在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以起到保護(hù)的作用。這種缸是兩端進(jìn)氣， 活塞為圓形，其直徑為4 0 m m 。 圖2 2d g p _ 4 0 - 2 0 0 0 - a - b 尢桿氣缸 f i g 2 2t h et y p eo fd g p m o 一2 0 0 0 - a - bc y l i n d e r 無(wú)桿氣缸節(jié)約了空間，采用精確的剛性導(dǎo)軌，雙作用活塞驅(qū)動(dòng)，由于有多種不 同的安裝和裝配方式，所以具有極大的靈活性。并且安裝方便，用溝槽螺母及連 接板直接安裝在型材上。 特點(diǎn)：占用空間小，動(dòng)態(tài)性好，抗扭能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適用于搬運(yùn)系統(tǒng)，也 可以用于需較大負(fù)載但又要求占用空間小的場(chǎng)合。 支架 輸送機(jī)的支架可以通過(guò)鋼板進(jìn)行焊接而得到，但是其的精度難以保證，且鋼 崖壁登三堡簍主蘭堡堡塞 ! 塑鱟墊煦童壅墊塞墨墼鼓 板容易腐餒，因藏不選蠲。哥戳逡建錙裂楗，鋁型材結(jié)橡比較堅(jiān)凝，重量較疑， 耐腐蝕能力較強(qiáng)。型材之間的連接用l 型板和溝稽螺母進(jìn)行連接或者用自攻蠓釘 連接。 直線露軌 壹線霉鞔麓籜怒是支承釋導(dǎo)淘。 1 ) 導(dǎo)軌的分類(lèi)和特點(diǎn) 一副導(dǎo)軌主要由兩部分組成，在工作時(shí)一部分固定不動(dòng)，稱(chēng)其為支承導(dǎo)軌( 或 簿動(dòng)魏) ，勇一整努稷x 重支承導(dǎo)轆 乍妻線袋霾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)麓魂導(dǎo)轅( 凌瀅座) 。壤撼 導(dǎo)軌副( 簡(jiǎn)稱(chēng)鼯軌) 之聞的摩擦情況，導(dǎo)軌分為： a 滑動(dòng)導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌工作面的摩擦性質(zhì)為滑動(dòng)摩擦?；瑒?dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制 造方便，剛度好，抗振性離，是機(jī)械產(chǎn)晶中最廣泛使耀的導(dǎo)軟形式。為減少磨損， 提高定蘊(yùn)精浚，改善摩擦特往，逶常逸躅合適筑導(dǎo)軌稀精，采蠲遙警懿蒸處?kù)鄮?加工方法，如采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵或鑲淬火鋼導(dǎo)軌，采用導(dǎo)軌表面滾軋強(qiáng)化，表面淬碾、 涂鉻、涂镅等方法提高導(dǎo)軌的耐磨性。另外采用新型工程塑料可以滿(mǎn)足導(dǎo)軌低摩 擦、穗瘞、纛艇 亍。 b 滾動(dòng)靜軌兩導(dǎo)軌襲面之閩為滾動(dòng)摩擦，導(dǎo)向面之間放置滾珠、滾柱線滾 針等滾動(dòng)體濃宓現(xiàn)兩導(dǎo)軌無(wú)滑動(dòng)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種導(dǎo)軌磨損小，幫命長(zhǎng)，定位精 度贏，靈敏度離，運(yùn)動(dòng)平穗可靠，但結(jié)毒句復(fù)雜，幾何精度要求惠，抗援性較嫠， 防護(hù)要求裔，翻造霾難，成本離。它邋弼予工 蕈舔髂要求移韻均勻，動(dòng) 睪靈敏以 及定位精度黼的場(chǎng)合，因此在高精密的產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。 2 、導(dǎo)軌的基本要求 a ，導(dǎo)囊耱疫導(dǎo)囪精度主要是攆葫鼯鞔澮支承騫轅運(yùn)凌熬糞線凌或強(qiáng)菠。影 響它的因素脊：導(dǎo)軌的幾何精度、接觸精度、結(jié)構(gòu)形式、剛度、熱變形、裝配質(zhì) 撼以及液體動(dòng)壓和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、油膜剛度等。 b 。耐癌憾是指導(dǎo)鞔在長(zhǎng)期使用邀程中能蠻保持一定的導(dǎo)囪糖度。醫(yī)導(dǎo)轆在 工作過(guò)程中簸免有所磨損，所以應(yīng)力求減少密損量，并在磨損焉鼴螽動(dòng)替償或便 于調(diào)整。 c 疲勞秘壓潰導(dǎo)軌霹由于過(guò)載或接觸應(yīng)力不均勻面使導(dǎo)軌農(nóng)面產(chǎn)生彈性變 彩，反復(fù)運(yùn)行多次蓐蘸會(huì)澎蔽疲勞意，戲塑淫交影，褒囂形或黿焱、弱落霖遺凌 凹坑，這種現(xiàn)象就是壓潰。疲勞和壓潰是滾動(dòng)導(dǎo)軌失效的主要原閡，為此應(yīng)控制 滾動(dòng)導(dǎo)軌承受的最大載荷和受載的均勻性。 d 爨g 度導(dǎo)簸受力交影會(huì)影璃導(dǎo)轅靛導(dǎo)囊糖發(fā)及郄 牛之闖靜搬對(duì)位置，疆越 耍求導(dǎo)鞔應(yīng)裔足夠的剮魔。為減輕或平衡辨力的影響，可以采爝搬大導(dǎo)孰尺寸躐 添加輔助導(dǎo)軌的方法提高剛度。 釋 重慶大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 2 輸送機(jī)的方案擬定及設(shè)計(jì) e 低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，作為運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)導(dǎo)軌易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。 低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導(dǎo)軌的剛 度等有關(guān)。 f 結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)，要注意制造、調(diào)整和維修方便，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 工藝性及經(jīng)濟(jì)性好。 在本設(shè)備中導(dǎo)軌將裝在鋁型材做的支架上，用滑動(dòng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌面與