氣缸畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（論計(jì)（論 文）文） 題目題目 氣壓與凸輪組合傳動機(jī)械手的設(shè)計(jì)氣壓與凸輪組合傳動機(jī)械手的設(shè)計(jì) 二二 0 0 一一年六月一日一一年六月一日 摘摘 要要 隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來越重要。文章主要敘述 了凸輪傳動與氣動結(jié)合的機(jī)械手的設(shè)計(jì)過程。在工業(yè)生產(chǎn)流水線上，機(jī)械手得到了 廣泛的應(yīng)用，大大提高了生產(chǎn)的自動化，精細(xì)化。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動化機(jī)械手是在機(jī)械化、自動化 生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電 子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高科技技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅子計(jì)

2、算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高科技技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅 速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手 能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人 手那樣靈活，但它具有可不斷重復(fù)工作、能在條件比較惡劣的環(huán)境下工手那樣靈活，但它具有可不斷重復(fù)工作、能在條件比較惡劣的環(huán)境下工 作、載重量大、定位精確等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手受到了許多部門的重視，作、載重量大、定位精確等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手受到了許多部門的重視， 并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。并越來

3、越廣泛地得到了應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：新型裝置；機(jī)械化；自動化 Abstract With the needs of the development of industrial automation, manipulator in industrial application in more and more important. This paper mainly describes the design process of manipulator. In the industrial production line, manipulator a wide range of application

4、s, enhanced the production of automation and refinement. Manipulator is mechanized, automatic production process in developing a new device together. In recent years, with electronic technology, especially the wide application of electronic computers, robot has become the development and production

5、of high-tech technology developed quickly in a new technology, it is the development of the manipulator promote more, make manipulator with to better achieve organic combination of mechanization and automation. As though the manipulator as flexible hands, but it has may repeat work, is poor in condi

6、tions can work under conditions, load, etc, so precise position by many departments, manipulator attention to, and has been applied more and more widely. Keywords: new device; Mechanization; automation 目目 錄錄 引引 言言.1 1 第一章、總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成第一章、總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成.2 2 1.11.1 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù) 2.22.2 工作要求：工作要求： 2.32.3 系統(tǒng)組成系統(tǒng)

7、組成 2.42.4 務(wù)介紹及意義務(wù)介紹及意義 第二章、機(jī)械手的氣動控制部分第二章、機(jī)械手的氣動控制部分.2 2 2.22.2 氣控設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì)氣控設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì) 2.2 液壓傳動的工作特性 .3 2.3 液壓系統(tǒng)的組成 .3 2.4 液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn) .3 第三章、機(jī)械手直動型弧面凸輪控制部分第三章、機(jī)械手直動型弧面凸輪控制部分.4 4 結(jié)束語結(jié)束語.8 8 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).9 9 致致 謝謝.1010 引引 言言 氣動技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的重要手段。氣壓傳動的介質(zhì)來自于空氣，環(huán)境污染 小，工程容易實(shí)現(xiàn)，所以其言傳動四一種易于推廣普及的實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的應(yīng)用技術(shù)。 氣動技術(shù)在機(jī)械、化工、電子、

8、電氣、紡織、食品、包裝、印刷、輕工、汽車等各個(gè) 制造行業(yè)，尤其在各種自動化生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)線中得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提高了 制造業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。氣動系統(tǒng)的應(yīng)用，引起了世界各國產(chǎn)業(yè)界的普遍重視， 氣動行業(yè)已成為工業(yè)國家發(fā)展速度最快的行業(yè)之一。 間歇傳動是自動機(jī)械和半自動機(jī)械常見的機(jī)械傳動方式之一，其作用是使設(shè)備中 某些構(gòu)件產(chǎn)生周期性的運(yùn)動和停歇。 近年來，自動機(jī)械手發(fā)展很快，純機(jī)械的機(jī)械手，在可靠性,價(jià)格方面具有優(yōu)越性。 弧面凸輪機(jī)械手作為一種新型機(jī)械手，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好、成本低、精度高的 點(diǎn)，在現(xiàn)代生產(chǎn)上仍具有十分重要的地位。 本設(shè)計(jì)將氣控傳動和間歇傳動這兩種現(xiàn)代機(jī)械中重要的傳動

9、方式結(jié)合一起實(shí)現(xiàn)兩 者性能取優(yōu)，完成在一定工作要求下的機(jī)械手運(yùn)作。 第一章第一章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 1.11.1 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù) 負(fù)載重量：10kg 重復(fù)定位精度：0.1mm 自由度：4（x1的移動，y1軸的移動，x2軸的轉(zhuǎn)動，y2軸的移動） X1：氣臂的左右平移 Y1：氣臂的上下移動 X2：凸輪臂左右平移 Y2：凸輪臂上下移動 各軸最大運(yùn)動速度： 氣缸工作移動速度控制3m/min。 凸輪每半個(gè)周期0.5s 1.21.2 工作要求：工作要求： 機(jī)械手的工藝流程： 一區(qū)工作：機(jī)械手原點(diǎn)氣控部分使機(jī)械手下移機(jī)械手抓取并夾緊（裝貨）氣控 使機(jī)械手后移機(jī)械手松開（卸貨）氣

10、控使機(jī)械手上移氣控使機(jī)械手前移回氣缸 原點(diǎn)（此時(shí)凸輪控制部分工作完成前半個(gè)周期運(yùn)作，到達(dá)二區(qū)） 二區(qū)工作：氣缸在原點(diǎn)氣控部分使機(jī)械手下移機(jī)械手抓取并夾緊（裝貨）氣控 使機(jī)械手后移機(jī)械手松開（卸貨）氣控使機(jī)械手前移回氣缸原點(diǎn)（此時(shí)凸輪控制 部分工作完成后半個(gè)周期運(yùn)作，到達(dá)一區(qū)，即機(jī)械手原點(diǎn)）。如下圖： 凸輪控制部分 氣動控制 裝貨 卸貨 卸貨 裝貨 一區(qū) 二區(qū) 11 2 2 機(jī)構(gòu)簡圖 1.31.3 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 本基械手系統(tǒng)由機(jī)體，傳送機(jī)構(gòu)，動力源和控制裝置四部分組成。其中機(jī)體由凸輪 機(jī)構(gòu)組成 （氣缸裝于凸輪手臂上）；傳送機(jī)構(gòu)主要由伸縮臂及抓緊機(jī)構(gòu)所組成；動力 源由氣壓驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動（電機(jī)驅(qū)

11、動）；控裝置主要由自動控制（感控制驅(qū)動凸輪電 機(jī)的停止與運(yùn)行）和動控制兩部分組成。 1.41.4 設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義 通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力，提高分析和解決問題能的一個(gè) 重要環(huán)節(jié)，專業(yè)課程設(shè)計(jì)是建立在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課的基礎(chǔ)的，是學(xué)生根據(jù)所 學(xué)課程進(jìn)行的工程基本訓(xùn)練，課程設(shè)計(jì)的意義在于： 1培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，獨(dú)立進(jìn)行機(jī)電控制系統(tǒng)（產(chǎn)品） 的初步設(shè)計(jì)工作，并結(jié)合設(shè)計(jì)或試驗(yàn)研究課題進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大知 識領(lǐng)域。 2培養(yǎng)學(xué)生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書籍以及編寫 技術(shù)文件的能力，提高計(jì)算、繪圖等基本技能。 3培養(yǎng)學(xué)

12、生掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般程序方法，進(jìn)行工程師基本素質(zhì)的訓(xùn)練。 4樹立正確的設(shè)計(jì)思想及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。 第二章機(jī)械手的氣動控制部分第二章機(jī)械手的氣動控制部分 2.12.1 氣控設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì)氣控設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì) 2.1.1該機(jī)械手的功能：將貨物自動放到坐標(biāo)位置（300，300）處，并延時(shí) 1 分 鐘等待卸貨，然后返回原點(diǎn)位置，延時(shí) 1 分鐘等待裝貨。 2.1.2任務(wù)要求： 執(zhí)行元件：氣動氣缸； 運(yùn)動方式：直角坐標(biāo)； 控制方式：PLC 控制； 控制要求：位置控制； 主要設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)： 氣缸工作行程800 mm； 運(yùn)動負(fù)載質(zhì)量100 kg； 移動速度控制3m/min。 2.1.3具體步驟如下： （1）

13、先根據(jù)參考資料，確定合適的設(shè)計(jì)方案。 （2）通過計(jì)算、分析設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的參數(shù)：氣缸的內(nèi)徑、壁厚，活塞桿的直徑， 耗氣量的計(jì)算，驗(yàn)算設(shè)計(jì)結(jié)果，導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)，驅(qū)動元件的選擇，管路設(shè)計(jì)， 底座的設(shè)計(jì). （3）根據(jù)動力和總體參數(shù)的選擇和計(jì)算，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，完成機(jī)械系統(tǒng)的主要 部件圖。 （4）應(yīng)用啟動原理圖，設(shè)計(jì)控制電路，編寫控制程序，繪制電氣控制電路原理 圖。 1. 安裝于凸輪臂上(氣動部分機(jī)身) 2.水平臂 3.豎直臂 4.夾緊手 圖 1.氣動機(jī)械手示意圖 參閱各種氣壓設(shè)計(jì)書籍和論文，對照設(shè)計(jì)任務(wù)要求，并通過對以前學(xué)習(xí)過的課程進(jìn) 行綜合考慮，設(shè)計(jì)出的氣動機(jī)械手的示意圖如圖1所示。機(jī)械手采用氣壓傳動

14、，選用品 質(zhì)精良的氣動元件組合而成，為直角坐標(biāo)式機(jī)械手結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)2個(gè)自由度，由機(jī)身、水 平臂、豎直臂、夾緊手組成，可以完成水平臂的伸縮、豎直臂的升降以及抓取等動作， 可以方便的通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)合適的執(zhí)行元件的速度，完成物件平面內(nèi)點(diǎn)對點(diǎn)的移動。 機(jī)械臂用2個(gè)氣缸控制，即橫向移動氣缸和縱向移動氣缸，其控制系統(tǒng)采用目前控制領(lǐng) 域應(yīng)用比較普遍、性能優(yōu)越的PLC 該系統(tǒng)要求該氣動機(jī)械手的動作邏輯順序?yàn)椋?升降氣缸 3 下降抓取工件 氣缸 2 左移卸貨升降氣缸 3 上升氣缸 2 右移回氣缸原點(diǎn)，完成一次物料 的搬運(yùn)。 2.2.機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本方案的機(jī)械設(shè)計(jì)中重在氣缸的設(shè)計(jì)，氣缸 1 的作用是實(shí)現(xiàn)物料的橫

15、向移動，氣缸 2 的作用是實(shí)現(xiàn)物料縱向的提升及物品的釋放。對氣缸結(jié)構(gòu)的要求一是重量盡量輕，以 達(dá)到動作靈活、運(yùn)動速度高、節(jié)約材料和動力，同時(shí)減少運(yùn)動的沖擊，二是要有足夠的 剛度以保證運(yùn)動精度和定位精度 氣缸的設(shè)計(jì)流程圖如圖 3 所示 圖 3 氣缸設(shè)計(jì)流程圖 氣缸按供油方向分，可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只是往缸的一側(cè)輸入高 壓油，靠其它外力使活塞反向回程。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油，活塞的正 反向運(yùn)動均靠液壓力完成。由于單作用液壓缸僅向單向運(yùn)動，有外力使活塞反向運(yùn)動， 而雙作用單活塞氣缸在壓縮空氣的驅(qū)動下可以像兩個(gè)方向運(yùn)動但兩個(gè)方向的輸出力不同， 所以該方案采用雙作用單活塞缸。

16、2.2.1 縱向氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核: 由設(shè)計(jì)任務(wù)可以知道，要驅(qū)動的負(fù)載大小位 100Kg，考慮到氣缸未加載時(shí)實(shí)際所能 輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響，并考 慮到機(jī)械爪的質(zhì)量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時(shí)，常用到負(fù)載率 ： 由液壓與氣壓傳動技術(shù)表 11-1： 運(yùn)動速度 v=3m/min=50mm/s，取 =0.60，所以實(shí)際液壓缸的負(fù)載大小為： F=F0/=1633.3N 2.2.2 氣缸內(nèi)徑的確定 D=1.27=1. =66.26mm .3 0.6 106 F氣缸的輸出拉力 N； P 氣缸的工作壓力 Pa 按照 GB/T2348-1993 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓

17、整，取 D=80 mm 氣缸缸徑尺寸系列氣缸缸徑尺寸系列 8 1 0 12 1 6 20 2 5 32 4 0 5 0 6 3 8 0 （90 ） 1 0 0 （110 ） 1 2 5 （140 ） 1 6 0 （180 ） 2 0 0 （220 ） 2 5 0 3 2 0 4 0 0 5 0 0 630 2.2.3 活塞桿直徑的確定 由 d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=25 mm 2.2.4 缸筒長度的確定 缸筒長度 S=L+B+30 L 為活塞行程；B 為活塞厚度 活塞厚度 B=(0.6 1.0)D= 0.780=56mm 由于氣缸的行程 L=800mm ,所以 S=L+B+30=886

18、 mm 導(dǎo)向套滑動面長度 A: 一般導(dǎo)向套滑動面長度 A，在 D80mm 時(shí), 可 取 A=(0.6 1.0)d。 所以 A=25mm 最小導(dǎo)向長度 H： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣缸的最大行程為 L，缸筒直徑為 D，最小導(dǎo)向長度為：H 代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長度H=80mm 活塞桿的長度 l=L+B+A+80=800+56+25+40=961 mm 2.2.5 氣缸筒的壁厚的確定 由液壓氣動技術(shù)手冊可查氣缸筒的壁厚 可根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： 式中 缸筒壁厚（m） ； D缸筒內(nèi)徑（m） ； P缸筒承受的最大工作壓力（MPa） ； 缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa） ； 實(shí)際缸筒壁厚的取值：對于一般用途氣缸約

19、取計(jì)算值的 7 倍；重型氣缸約取計(jì)算 值的 20 倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。 參考液壓與氣壓傳動缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核 ,我們的缸體的材料選擇 45 鋼，=600 MPa， =120 MPa = 600 5 n 為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa) P缸筒承受的最大工作壓力（MPa） 。當(dāng)工作壓力 p16 MPa 時(shí)，P=1.5p；當(dāng)工作 壓力 p16 MPa 時(shí)，P=1.25p 由此可知工作壓力 0.6 MPa 小于 16 MPa，P=1.5p=1.50.6=0.9 MPa =0.3mm 0.9 80 2 120 參照下表 氣缸筒的壁厚圓整取 = 7 mm 2.2.6 氣

20、缸耗氣量的計(jì)算 Q = = = 2 4 + =1.85/s 2.2.7 氣缸進(jìn)排氣口直徑 d0 V-空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度，可取 v=10 15）選取 v=12m/s 由公式 d0 = 2 代入數(shù)據(jù)得 d0 = 14.014 mm 所以取氣缸排氣口直徑為 15 mm Q 工作壓力下輸入氣缸的空氣流量（） 3 V-空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度，可取 v=10 25 2.32.3 橫向氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核橫向氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核: : 如按原方案橫向氣缸活塞桿需承受很大的徑向力，對活塞桿的強(qiáng)度要求很高，耗費(fèi) 原材料，且壽命減短，極為不合理。故在縱向氣缸上端鉸接一工型導(dǎo)軌，以分擔(dān)橫向氣 缸的徑向力，使整個(gè)

21、系統(tǒng)簡約合理。 這樣橫向氣缸的工作載荷主要是縱向氣缸和導(dǎo)軌的摩擦力，取摩擦系數(shù) = 0.17。 估算 縱向氣缸的重量=7.9=12.30 Kg 103 活塞桿的重量 = 7.9l=3.72 Kg 活塞及缸蓋重量=9 Kg m其它 所以 橫行氣缸的總載荷為:F總= (12.3+3.72+9+100)= 208.3 N 9.8 F= = =347.17N 208.3 0.6 2.3.1 氣缸內(nèi)徑的確定 D=1.27= 1.271.27 =30.55mm 208.3 0.6 0.6 106 F氣缸的輸出拉力 N； P 氣缸的工作壓力 Pa 按照 GB/T2348-1993 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，取 D=32

22、 mm 氣缸缸徑尺寸系列 810121620253240506380 （90 ） 10 0 （110 ） 12 5 （140 ） 16 0 （180 ） 20 0 （220 ） 25 0 32 0 40 0 50 0 630 間的 2.3.22.3.2 活塞桿直徑的確定活塞桿直徑的確定 由 d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=10mm 減速裝置，使傳動簡化。 2.3.32.3.3 缸筒長度的確定缸筒長度的確定 缸筒長度 S=L+B+20 L 為活塞行程；B 為活塞厚度 活塞厚度 B=(0.6 1.0)D= 0.732=23mm 由于氣缸的行程 L=800mm ,所以 S=L+B+20=843mm

23、 導(dǎo)向套滑動面長度 A: 一般導(dǎo)向套滑動面長度 A，在 D80mm 時(shí), 可 取 A=(0.6 1.0)d。 所以 A=20mm 最小導(dǎo)向長度 H： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣缸的最大行程為 L，缸筒直徑為 D，最小導(dǎo)向長度為：H 代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長度 H + =56 mm 32 2 活塞桿的長度 l=L+B+A+40=800+23+20+60=903 mm 2.3.42.3.4 氣缸筒的壁厚的確定氣缸筒的壁厚的確定 由液壓氣動技術(shù)手冊可查氣缸筒的壁厚 可根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： 式中 缸筒壁厚（m） ； D缸筒內(nèi)徑（m） ； P缸筒承受的最大工作壓力（MPa） ； 缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）

24、； 實(shí)際缸筒壁厚的取值：對于一般用途氣缸約取計(jì)算值的 7 倍；重型氣缸約取計(jì)算 值的 20 倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。 參考液壓與氣壓傳動缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核 ,我們的缸體的材料選擇 45 鋼，=600 MPa， =120 MPa = 600 5 n 為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa) P缸筒承受的最大工作壓力（MPa） 。當(dāng)工作壓力 p16 MPa 時(shí)，P=1.5p；當(dāng)工作 壓力 p16 MPa 時(shí)，P=1.25p 由此可知工作壓力 0.6 MPa 小于 16 MPa，P=1.5p=1.50.6=0.9 MPa =0.12mm 0.9 32 2 120 參照下表 氣缸

25、筒的壁厚圓整取 = 3mm 2.3.52.3.5 氣缸耗氣量的計(jì)算氣缸耗氣量的計(jì)算 Q = = = 2 4 + =0.30/s 2.3.62.3.6 氣缸進(jìn)排氣口直徑氣缸進(jìn)排氣口直徑 d d0 0 v空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度，可取 v=10 15） 選取 v = 12 m/s 由公式 d0 = 2 代入數(shù)據(jù)得 d0 = 5.643 mm 所以取氣缸排氣口直徑為 8 mm R 工作壓力下輸入氣缸的空氣流量（） 3 V-空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度，可取 v=10 25） 2.42.4 連接與密封連接與密封 氣缸的連接與密封直接影響氣缸的性能和使用壽命，正確的選用連接和密封裝置， 對保證氣缸正常工作有著十

26、分重要的意義。 缸筒與缸蓋的連接形式主要有拉桿式螺栓連接、螺釘式、鋼筒螺紋、卡環(huán)等，本 氣缸四根采用拉桿式雙頭螺栓連接，由于工作壓力小于 1MPa，不需要強(qiáng)度校核。根據(jù) 許用靜載荷，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本表 22-1-58，分別選用 M10、M6 的螺栓。 對于活塞與氣缸筒之間采用兩個(gè) Y 型密封圈，其它摩擦副均使用 O 型密封圈密封。 O 型密封圈密封可靠，結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小。O 型密封圈安裝后，比被密封表面的內(nèi) 徑大。Y 型密封圈密封可靠，使用壽命長，摩擦阻力較 O 型圈大。 第三章 機(jī)械手直動型弧面凸輪控制部分 3.1 方案的擬定與比較 3.1.1 設(shè)計(jì)要求 一主要參數(shù)，如表1所示 表1

27、 主要參數(shù) 項(xiàng)目 相關(guān)參數(shù) 周期 1s 承載能力 300kg 凸輪與從動盤間的中心距 150mm 水平行程 500mm 豎直行程 70mm 二運(yùn)動循環(huán)要求二運(yùn)動循環(huán)要求 此機(jī)械手用于沖模送料中，其輸出軸的運(yùn)動軌跡。此機(jī)械手用于沖模送料中，其輸出軸的運(yùn)動軌跡。 1 2 34 5 6 停歇期 停歇期 圖圖1 1 運(yùn)動循環(huán)圖運(yùn)動循環(huán)圖 1 1、3 3、4 4、5 5 是升降運(yùn)動，其高度就是機(jī)械手的豎直行程。是升降運(yùn)動，其高度就是機(jī)械手的豎直行程。3 3、6 6 為水平運(yùn)動。機(jī)械為水平運(yùn)動。機(jī)械 手在凸輪控制進(jìn)行升降與水平運(yùn)動完成機(jī)械手一區(qū)和二區(qū)的交換工作。首先控制部分手在凸輪控制進(jìn)行升降與水平運(yùn)動完

28、成機(jī)械手一區(qū)和二區(qū)的交換工作。首先控制部分 在其原點(diǎn)，當(dāng)氣動控制部分完成一次完整操作時(shí)凸輪就在傳感系統(tǒng)的控制下完成半個(gè)在其原點(diǎn)，當(dāng)氣動控制部分完成一次完整操作時(shí)凸輪就在傳感系統(tǒng)的控制下完成半個(gè) 周期的動作（圖周期的動作（圖1:1.2.31:1.2.3到達(dá)二區(qū)工作實(shí)現(xiàn)其控制要求。當(dāng)氣控部分完成一次完整操作到達(dá)二區(qū)工作實(shí)現(xiàn)其控制要求。當(dāng)氣控部分完成一次完整操作 時(shí)凸輪就在傳感系統(tǒng)的控制下完成下半個(gè)周期的動作時(shí)凸輪就在傳感系統(tǒng)的控制下完成下半個(gè)周期的動作( (即圖即圖1:4.5.6)1:4.5.6)到達(dá)機(jī)械手原點(diǎn)實(shí)到達(dá)機(jī)械手原點(diǎn)實(shí) 現(xiàn)循環(huán)現(xiàn)循環(huán) 凸輪機(jī)械手的實(shí)際運(yùn)動軌跡是由水平和升降兩種直線運(yùn)動組合

29、而成的，分別靠相應(yīng)凸輪機(jī)械手的實(shí)際運(yùn)動軌跡是由水平和升降兩種直線運(yùn)動組合而成的，分別靠相應(yīng) 的凸輪來控制實(shí)現(xiàn)，要求兩個(gè)凸輪的運(yùn)動有良好的配合。的凸輪來控制實(shí)現(xiàn)，要求兩個(gè)凸輪的運(yùn)動有良好的配合。 3.23.2 方案擬定方案擬定 確定方案：確定方案： 采用兩個(gè)弧面凸輪，從動盤上有兩個(gè)軸線沿轉(zhuǎn)盤徑向分布的滾子，跨在凸輪圓環(huán)面采用兩個(gè)弧面凸輪，從動盤上有兩個(gè)軸線沿轉(zhuǎn)盤徑向分布的滾子，跨在凸輪圓環(huán)面 的突脊上?？枯喞嫱苿訌膭颖P擺動，從而實(shí)現(xiàn)輸出手臂的水平豎直運(yùn)動?？梢娪疫叺耐患股?。靠輪廓面推動從動盤擺動，從而實(shí)現(xiàn)輸出手臂的水平豎直運(yùn)動。可見右邊 的示意圖：圖的示意圖：圖2 2所示。所示。 方案結(jié)構(gòu)簡單

30、，采用空間凸輪，設(shè)計(jì)、加工復(fù)雜，在數(shù)控機(jī)床上可加工出高精度的方案結(jié)構(gòu)簡單，采用空間凸輪，設(shè)計(jì)、加工復(fù)雜，在數(shù)控機(jī)床上可加工出高精度的 空間凸輪?？臻g凸輪。 3.33.3 主要運(yùn)動參數(shù)和幾何尺寸的確定主要運(yùn)動參數(shù)和幾何尺寸的確定 3.3.13.3.1 凸輪升程角及停歇角分布凸輪升程角及停歇角分布 本設(shè)計(jì)根據(jù)要求機(jī)械手連續(xù)運(yùn)作時(shí)每分鐘的工作循環(huán)本設(shè)計(jì)根據(jù)要求機(jī)械手連續(xù)運(yùn)作時(shí)每分鐘的工作循環(huán) 6060次，工作循環(huán)時(shí)間即周期次，工作循環(huán)時(shí)間即周期 TpTp1s1s。 由于凸輪機(jī)械手運(yùn)動曲線由兩組獨(dú)立的弧面凸輪經(jīng)一定的機(jī)構(gòu)變換組合而成。經(jīng)分由于凸輪機(jī)械手運(yùn)動曲線由兩組獨(dú)立的弧面凸輪經(jīng)一定的機(jī)構(gòu)變換組合而

31、成。經(jīng)分 解后，可知其有以下幾個(gè)時(shí)間段組成。如圖解后，可知其有以下幾個(gè)時(shí)間段組成。如圖3 3所示。所示。 3.3.23.3.2 主要運(yùn)動參數(shù)主要運(yùn)動參數(shù) 3.43.4 主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.4.13.4.1 桿長計(jì)算桿長計(jì)算 由圖由圖4 4可看出桿可看出桿1 1長度為長度為BDBD的長度的長度 BDBD75/sin2075/sin20(60(6010)10)169.28mm169.28mm OCOC75/tan2075/tan20206.06mm206.06mm 則滑槽的理論長度為則滑槽的理論長度為CECE CECEOBOBOCOC75/sin2075/sin20 75

32、/tan2075/tan20 13.22mm13.22mm 考慮到豎直行程為考慮到豎直行程為 70mm70mm，則滑槽的實(shí)際長，則滑槽的實(shí)際長 度為：度為： 1 1 個(gè)豎直行程個(gè)豎直行程 + + 滑槽的理論長度滑槽的理論長度 + + 滾子半徑滾子半徑 + + 余量余量 計(jì)算桿計(jì)算桿2 2的長度經(jīng)推算桿的長度經(jīng)推算桿2 2長為長為 151.56mm151.56mm 圖圖4 4 計(jì)算桿計(jì)算桿1 1的長度的長度 3.4.23.4.2 滾子的設(shè)計(jì)滾子的設(shè)計(jì) 滾子的要求較高，要有準(zhǔn)確的定位，摩擦小、轉(zhuǎn)動靈活、便于潤滑。要用一種專用滾子的要求較高，要有準(zhǔn)確的定位，摩擦小、轉(zhuǎn)動靈活、便于潤滑。要用一種專用

33、軸承軸承NAKD35NAKD35型軸承。型軸承。 3.4.33.4.3 水平從動盤設(shè)計(jì)水平從動盤設(shè)計(jì) 此機(jī)構(gòu)上應(yīng)設(shè)有兩個(gè)安裝滾子的孔，由于滾子直接和凸輪接觸，所以這兩個(gè)安裝孔此機(jī)構(gòu)上應(yīng)設(shè)有兩個(gè)安裝滾子的孔，由于滾子直接和凸輪接觸，所以這兩個(gè)安裝孔 的要求較高，特別是垂直度、粗糙度及孔中心線間的夾角等都有嚴(yán)格的要求的要求較高，特別是垂直度、粗糙度及孔中心線間的夾角等都有嚴(yán)格的要求. .為了安裝為了安裝 和拆卸的要求，不影響其強(qiáng)度，且便于安裝和拆卸的要求，不影響其強(qiáng)度，且便于安裝 , , 可在其下部再鉆一小孔。滾子與從動盤可在其下部再鉆一小孔。滾子與從動盤 間的配合為間的配合為 H7/s6H7/s6，過盈配合。在，過盈配合。在 A A向處要安裝連桿向處要安裝連桿 1 1，為保證足夠強(qiáng)度，采用四個(gè)，為保證足夠強(qiáng)度，采用四個(gè) M620M620 的內(nèi)六角螺釘。提升從動盤的結(jié)構(gòu)與形式與此大致一致。的內(nèi)六角螺釘。提升從動盤的結(jié)構(gòu)與形式與此大致