精品資料（2021-2022年收藏的）電動大巴車電池抓取裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、2012屆機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）前 言 所謂抓取裝置也就是機(jī)械手。機(jī)械手是模仿著人的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率:可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床

2、的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。本次設(shè)計主要完成電池快換真空吸附手整體設(shè)計與PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。本次設(shè)計是在楊世強(qiáng)老師的指導(dǎo)下完成的。因為此次設(shè)計涉及到真空原理的問題，是我此前從來沒有接觸過的新領(lǐng)域，因此首先用了一個月的時間進(jìn)行這些方面的理解與學(xué)習(xí)，熟悉了真空發(fā)生器的特點及原理，并收集了許多相關(guān)資料。在四月初開始了機(jī)構(gòu)總體方案的探索性設(shè)計，在四月下旬正式開始機(jī)構(gòu)設(shè)計。

3、在楊老師的指導(dǎo)下，結(jié)合所學(xué)機(jī)械方面的知識，查閱許多手冊，經(jīng)過不斷的改進(jìn)，最終設(shè)計出了此次專用機(jī)構(gòu)。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我在機(jī)械CAD、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造工藝、電氣控制PLC等方面的知識都受到全面的綜合訓(xùn)練，在機(jī)電氣的結(jié)合方面更使我受益匪淺。由于第一次接觸類似的大型課題，又有本領(lǐng)域外的真空知識，加之本人知識有限，經(jīng)驗不足，雖有楊老師的幫助，設(shè)計中依然存在許多不足之處，錯誤之處，有待于進(jìn)一步的完善，懇請各位老師給予批評指正。第1章 電動大巴車的發(fā)展概述1.1 形勢與需求從國際發(fā)展趨勢看，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破，面對金融危機(jī)、油價振蕩和日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，2008年以來，以美國、日本、

4、歐盟為代表的國家和地區(qū)相繼發(fā)布實施了新的電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步明確了產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，明顯加大了政策扶持力度。 從技術(shù)層面看，混合動力汽車技術(shù)逐步成熟，已進(jìn)入產(chǎn)品市場競爭期，率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，正成為汽車市場銷售新的增長點。純電動汽車電池技術(shù)進(jìn)步加速，整車產(chǎn)品更加接近消費者需求；世界主要汽車制造商加快了純電動汽車量產(chǎn)步伐；插電式混合動力作為一種具有純電動和混合動力雙重特征的電動汽車技術(shù)成為全球新的研發(fā)熱點；以電池租賃為代表的純電動汽車商業(yè)模式創(chuàng)新取得進(jìn)展。燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)近年來取得突破性進(jìn)展，國際上各大汽車集團(tuán)持續(xù)投入開展燃料電池汽車研發(fā)，燃料電池汽車整車成本顯著下降，性能指標(biāo)已接近商業(yè)化

5、水平。經(jīng)多年探索實踐，國際汽車產(chǎn)業(yè)界達(dá)成了電動汽車產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略共識：在技術(shù)路線上，近期（2010-2015），在依靠傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車技術(shù)改進(jìn)和推進(jìn)車輛小型化實現(xiàn)降低排放的同時，為滿足更為嚴(yán)格的節(jié)能減排法規(guī)目標(biāo)要求，應(yīng)盡快推進(jìn)混合動力技術(shù)的應(yīng)用，并發(fā)展小型純電動汽車和插電式混合動力電動車；中期（2015-2020），在混合動力技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，增加汽車動力系統(tǒng)電氣化程度，加大小型純電動汽車和插電式混合動力汽車推廣力度；在2020年之后，純電驅(qū)動技術(shù)將逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，通過發(fā)展純電動汽車和燃料電池汽車，實現(xiàn)大幅度降低排放。在車型應(yīng)用方面，純電動、混合動力和燃料電池三種類型的電動汽車技術(shù)各自具有

6、最優(yōu)的適用車型。對短途出行需求，可采用小型純電動汽車；對長途出行需求，主要采用混合動力汽車、插電式混合動力汽車或者燃料電池汽車。我國高度重視電動汽車技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過兩個五年計劃的科技攻關(guān)以及奧運(yùn)會、世博會、“十城千輛”等示范工程的實施，我國電動汽車從無到有，在關(guān)鍵零部件、整車集成技術(shù)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測試技術(shù)、示范運(yùn)行等方面都取得重大進(jìn)展，初步建立了電動汽車技術(shù)體系，已申請專利3000余項，頒布電動汽車國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)56項，建成30多個新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新平臺。1.2電動大巴運(yùn)行的作用和意義 2011年10月，武漢市民驚喜的發(fā)現(xiàn)：大街小巷隨處可見的燃油公交車變少了，取而代之的是一批嶄新的“無辮子”電

7、動公交車，外觀設(shè)計簡潔大方，運(yùn)行平穩(wěn)舒適，不僅低碳環(huán)保，而且安靜無污染，受到了駕駛員和廣大市民的歡迎。據(jù)筆者調(diào)查，不只是武漢，全國各大城市都在大力推行電動公交車，各種電動汽車、公交車充電站的投放使用，為未來新能源汽車的暢行鋪平了道路。據(jù)悉，能源短缺、二氧化碳排放過量、環(huán)境持續(xù)污染并惡化，這是全球可持續(xù)發(fā)展面臨的三大難題，也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的掣肘。其中，傳統(tǒng)燃油汽車的大量使用是造成這些問題的重要誘因之一。在這種大環(huán)境下，要實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展，踐行美好清新生活，新能源汽車尤其是電動汽車的開發(fā)勢在必行。但據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，由于國家還沒有出臺統(tǒng)一的電動汽車充電標(biāo)準(zhǔn)，雖然很多城市都配備了專業(yè)的充電站，但是

8、電池規(guī)格、接口不統(tǒng)一，電池性能衰減較快，實際續(xù)航能力低于預(yù)期等問題，都將嚴(yán)重影響電動汽車的市場拓展。第2章 總體方案設(shè)計2.1 機(jī)械手基本形式的確定工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。考慮到本次課題中只需在兩個坐標(biāo)方向上移動，這里我選用第一種的直角坐標(biāo)型。工件為薄板類非金屬零件，采用吸附式機(jī)械手。2.2 驅(qū)動方式的確定按驅(qū)動方式的動力源，機(jī)械手可分為：A.液壓式B.氣動式C.電動式液壓式：其驅(qū)動系統(tǒng)是由液動機(jī)、伺服閥、油泵、油箱等組成。通常它具有很大的抓

9、舉能力，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，動作平穩(wěn)，沖擊，耐震動，防爆好，但液壓組件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。氣動式：其驅(qū)動系統(tǒng)是由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點是電源方便，動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，維修方便。但難以進(jìn)行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。電動式：電力驅(qū)動是目前使用最多的一種驅(qū)動方式。其特點是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動力較大，信號檢測、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)以及交流伺服電機(jī)。由于電機(jī)速度高，通常必須采用減速機(jī)構(gòu)。根據(jù)本課題的技術(shù)要求，我選擇驅(qū)動方式為氣動式的動力源。2.3 機(jī)械手傳動方案的分析傳動

10、方式按工作原理可以分為機(jī)械傳動、流體傳動和電力傳動，其中機(jī)械傳動又分為摩擦傳動和齒合傳動；流體傳動分為液力傳動和氣力傳動；電力傳動分為直流電力傳動和交流電力傳動。2.3.1 機(jī)械傳動靠機(jī)件間的摩擦力傳遞動力和運(yùn)動的摩擦傳動，包括帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。摩擦傳動容易實現(xiàn)無級變速,大都能適應(yīng)軸間距較大的傳動場合,過載打滑還能起到緩沖和保護(hù)傳動裝置的作用，但這種傳動一般不能用于大功率的場合，也不能保證準(zhǔn)確的傳動比?？恐鲃蛹c從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運(yùn)動的嚙合傳動，包括齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等。嚙合傳動能夠用于大功率的場合，傳動比準(zhǔn)確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度

11、。2.3.2 流體傳動液壓傳動是在機(jī)械傳動的基礎(chǔ)上誕生的一種新型的傳動方式，它以液體為工作介質(zhì)，通過動力元件（液壓泵）將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，然后通過管道控制元件，借助執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達(dá)）將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載實現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。其特點以體積小，傳動平穩(wěn)，性能可靠，能輕松實現(xiàn)很多機(jī)械傳動不能完成的動作，是現(xiàn)代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的最佳選擇。尤其在鍛壓行業(yè)有著不可替代的作用。缺點是普遍存在泄露，但只要設(shè)計合理，加上高質(zhì)量的密封裝置，這些問題就都會迎刃而解。氣壓傳動的優(yōu)點：(1）以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不

12、必設(shè)置回收的油箱和管道。(2）因空氣的粘度很小（約為液壓油動力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。(3) 與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。(4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。(5）成本低，過載能自動保護(hù)。氣壓傳動的缺點：(1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動裝置會得到較滿意的效果。(2）因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于1040

13、kN。(3）噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。(4）氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復(fù)雜回路。2.3.3 電力傳動電氣傳動系統(tǒng)由電動機(jī)，控制裝置以及被拖動的生產(chǎn)機(jī)械所組成。其主要特點是功率范圍極大，單個設(shè)備的功率可從幾毫瓦到幾百兆瓦；調(diào)速范圍極寬，轉(zhuǎn)速從每分鐘幾轉(zhuǎn)到每分鐘幾十萬轉(zhuǎn)，在無變速機(jī)構(gòu)的情況下調(diào)速范圍可達(dá)1：10000；適用范圍極廣，可適用于任何工作環(huán)境與各種各樣的負(fù)載。2.4 總體方案的確定方案一：工作原理簡介：該方案采用兩個氣缸的運(yùn)動來完成整套的上下料過程，豎直方向上的氣缸負(fù)責(zé)物料的抓取、上升和下降，水平方向上的氣缸負(fù)責(zé)物

14、料的水平5m的運(yùn)動行程。優(yōu)點：方案簡單明了，傳動動作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔。缺點：水平方向上的氣缸行程達(dá)5m，氣缸太長，加工困難，生產(chǎn)代價高方案二：工作原理簡介：在豎直方向上的氣缸，其工作任務(wù)與方案一一致，也是負(fù)責(zé)物料的抓取、提升和下降，但該方案在水平方向上采用了絲杠運(yùn)動原理來完成水平行程，絲桿右端是一套減速裝置，從動力源發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動，通過帶傳動進(jìn)行一級減速，再經(jīng)過齒輪進(jìn)行二、三級減速，同時絲杠和豎直方向上的氣缸又是再一級的減速，這樣通過四級減速，可以讓物料在水平行程上以較緩慢的速度移動。優(yōu)點：此方案合理的運(yùn)用了絲杠的傳動原理以及帶傳動和齒輪傳動的減速，其中帶傳動中心距變化范圍大

15、，可用于較遠(yuǎn)距離的傳動，傳動平穩(wěn)，噪音小，能緩沖吸振，有過載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝要求不高。齒輪傳動外廓尺寸小，效率高，傳動比恒定，圓周速度及功率范圍廣。缺點：系統(tǒng)較為復(fù)雜，且齒輪長期暴露在外部，壽命會降低，對于帶傳動來說，有滑動，傳動比不能保持恒定，外廓尺寸大，帶的壽命較短（通常為3500h5000h），由于帶的摩擦起電不宜用于易燃、易爆的地方，軸和軸承上作用力大。而且齒輪傳動制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無過載保護(hù)作用，有噪音。對于以上兩種方案的分析，并結(jié)合導(dǎo)師的指點，本課題的設(shè)計選用第二種方案，即機(jī)械手的上升下降通過氣動控制的氣壓缸來實現(xiàn)，水平左右移動通過鏈輪來實現(xiàn)。2.5

16、 機(jī)械手工作過程分析根據(jù)設(shè)計要求，機(jī)械手每次自動抓取一次，并自動釋放到固定位置，完成物料輸送。為了能順利完成這次物料輸送，我把該機(jī)械手的運(yùn)動過程分析如下：喂料機(jī)械手開始工作時,首先打開真空泵：(1) 吸盤支架帶動兩排吸盤快速下降,可調(diào)光電開關(guān)檢測到零件后,慢速下降,吸盤觸及零件,同時吸盤支架觸碰限位開關(guān); (2) 兩位三通電磁閥開始動作,使吸盤接入真空,時間約12s ,當(dāng)真空開關(guān)檢測到真空值為6080 kPa (吸盤樣本參數(shù)) 時,確認(rèn)電池已被吸牢;(3) 快速提升,觸碰第一個限位開關(guān),吸盤轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)動,觸碰第二個限位開關(guān),到位停止; (4) 水平移動,觸碰第一個限位開關(guān),吸盤轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)動,觸

17、碰第二個限位開關(guān),到位停止; (5) 快速下降,觸碰第一個限位開關(guān),吸盤轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)動,觸碰第二個限位開關(guān),到位停止;(6) 電磁換向閥換向,放大氣,吸盤從物料上脫開；(7) 吸盤支架帶動吸盤快速上升,慢速到位;(8) 水平移動，返程，停止。至此,一次自動電池更換動作完成。第3章 真空發(fā)生器的設(shè)計3.1真空發(fā)生器的工作原理真空發(fā)生器由工作噴嘴，負(fù)壓室，接收室組成。壓縮空氣通過收縮的噴嘴后，從噴嘴內(nèi)噴射出來的一束流動的流體稱為射流。射流能卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動，稱為射流的卷吸作用 ，負(fù)壓室限制了射流與外界的接觸，但從噴嘴射出的主射流還是要卷吸一部分周圍的流體向前運(yùn)動，于是在射流的周圍形

18、成一個低壓區(qū)。若在噴嘴兩端的壓差達(dá)到一定值時，氣流則為超聲波流動，于是在負(fù)壓室內(nèi)可獲得一定的負(fù)壓。對于真空發(fā)生器，若在負(fù)壓室內(nèi)通道接真空吸盤，當(dāng)吸盤與平面工件接觸，只要將吸盤腔室內(nèi)的氣體抽吸完并達(dá)到一定真空度，就可將平版吸持住。真空發(fā)生器可用于產(chǎn)生負(fù)壓，也可用作噴射器 。3.2真空發(fā)生器的分類及選擇真空發(fā)生器按其結(jié)構(gòu)組合形式分為普通真空發(fā)生器，帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器與組合真空發(fā)生器三種。真空發(fā)生器按外形分，有盒式和管式。盒式在排氣口帶有消音器，管式不帶消音器。按性能分，有標(biāo)準(zhǔn)型和大流量型兩種。標(biāo)準(zhǔn)型的最大真空度可達(dá)到88kPa，但最大吸入比大流量型小。大流量型的最大真空度為48 kPa，但最大

19、吸入量比標(biāo)準(zhǔn)型大，可用于吸吊有透氣性的瓦楞硬紙之類的物體。普通真空發(fā)生器的供氣口接正壓氣源，排氣口接消聲器，真空口接真空吸盤壓縮氣從真空發(fā)生器的供氣口流向排氣口時，在真空口產(chǎn)生真空。當(dāng)供氣口無壓縮空氣輸入時，抽吸過程停止。帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器，一般真空吸盤持工件后，要放掉工件就必須使吸盤內(nèi)的真空消除。若在真空發(fā)生器引射通道流入一股正壓氣流，就能使吸盤內(nèi)壓力從負(fù)壓迅速變?yōu)檎龎?，使工件脫離。帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器就能完成這一功能。組合真空發(fā)生器有幾種形式。主要分為：按連續(xù)耗氣和斷續(xù)耗氣兩種。真空發(fā)生器常與電磁閥，壓力開關(guān)和單向閥等真空元件構(gòu)成組件。采用一體化設(shè)計，便于安裝使用。本次設(shè)計從經(jīng)濟(jì)性，

20、壽命性，維修性，技術(shù)性等多方面考慮，決定使用普通真空發(fā)生器從經(jīng)濟(jì)性考慮它制造成本低，生產(chǎn)普遍，采購容易，從壽命考慮它使用時間長，能在惡劣條件下使用，從維修方面考慮普通真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，在技術(shù)上普通真空發(fā)生器的技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，簡化設(shè)計難度。所以選用普通真空發(fā)生器。3.3真空發(fā)生器的應(yīng)用真空系統(tǒng)作為實現(xiàn)自動化的一種手段，在電子，半導(dǎo)體元件組裝，汽車組裝，自動搬運(yùn)機(jī)械，輕工機(jī)械，醫(yī)療機(jī)械，印刷機(jī)械，塑料制品機(jī)械，鍛造機(jī)械，機(jī)器人等許多方面得到廣泛的應(yīng)用。如真空包裝機(jī)械中，包裝紙的吸附，送標(biāo)，貼標(biāo)，包裝袋的啟動；電視機(jī)的顯象管，電子槍的加工，運(yùn)輸，裝配及電視機(jī)的組裝；印刷機(jī)械中的雙張，

21、折面的檢測，印刷紙張的運(yùn)輸；玻璃的搬運(yùn)和裝運(yùn)；機(jī)器人抓起重物，搬運(yùn)和裝配；真空成型，真空卡盤等?？傊?，對任何具體較光滑表面的物體，特別對于非金屬且不適合夾緊的物體，如簿的柔軟的紙張，塑料膜，鋁簿，易碎的玻璃及其制品，集成電路等微型精密零件，都可以使用真空吸附，完成各種作業(yè)。3.4真空發(fā)生器的主要性能3.4.1排氣特性真空發(fā)生器的排氣特性表示最大真空度，空氣消耗量和最大吸入流量三者分別與供給壓力之間的關(guān)系。最大真空度是指真空口被完全封閉時，真空口內(nèi)的真空度?？諝庀牧渴峭ㄟ^供給噴管的流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），最大吸入流量是指真空口向大氣開時，從真空口吸入的流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）?？諝庀牧渴怯晒ぷ鲊娮熘睆?/p>

22、決定的。噴嘴直徑范圍一般為0.5-0.3mm。對同一噴嘴直徑的真空發(fā)生器，其耗氣量隨著工作壓力的增加而增加。真空度有最大值，當(dāng)超過最大值，即使增加工作壓力，真空度非但沒有增加反而會下降。真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度最大可達(dá)88kPa。建議實際使用時真空度可選定在70kPa，工作壓力在0.5MPa左右。3.4.2 流量特性流量特性是指供給壓力為0.45MPa條件下，真空口處于變化的不封閉狀態(tài)下，吸入量與真空度之間的關(guān)系，為了獲得較大的真空度或較大的吸入流量真空發(fā)生器的供給壓力應(yīng)處于0.25-0.6MPa范圍內(nèi)，最佳使用范圍為0.4-0.45MPa。真空發(fā)生器的使用溫度范圍為5-60，不得給油工作。3.

23、5吸盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算 考慮到抓取的對象為電動大巴車電池，其外形尺寸為：長500mm，寬200mm，厚200mm。因電池存放空間有限，為此，我選用吸盤來抓取該類零件。真空吸盤的基本原理：盤壓到被吸物后，吸盤內(nèi)的空氣被真空發(fā)生器或者真空泵從吸盤上的管路中抽走，使吸盤內(nèi)形成真空。而吸盤外的大氣壓力把吸盤死死的壓在被吸物上使之幾乎形成一個整體，可以共同運(yùn)動。3.5.1 電池重量的計算由電池尺寸數(shù)據(jù)：L=500mm S=200mm H=200mm 查閱密度表，并結(jié)合工程機(jī)械上常用的材料零件，取=2.0 g/cm3（泡沫塑料的是0.2g/cm3,工業(yè)橡膠是1.8g/cm3，在2.0以上的是玻璃類和火磚石

24、頭類，不予考慮），取g=9.8N/kg。則電池的重量：G=LSHg392N3.5.2 吸盤型號的確定吸盤的理論吸力F=根據(jù)吸盤安裝位置和帶動負(fù)載運(yùn)動狀態(tài)的不同，吸盤的實際吸力應(yīng)考慮一個安全系數(shù)n，即實際吸力F為F=F/n 。當(dāng)水平安裝提升物體時，n4；在垂直安裝提升物體時n8 。吸盤所受的吸力F=G/4=392/4 =98N又因為是水平提升，則取安全系數(shù)n4實際所要受到的吸力F4F=984=392N真空發(fā)生器的真空度P=84KPa則由吸盤的理論吸力F=可以得到392 /4 841000即D77mm，也就說要求吸盤吸持工件被抽空的有效直徑至少為77mm 。 (a) (b) 圖4-1 真空吸盤3.

25、6真空吸盤的材料通常吸盤是由橡膠材料與金屬骨架壓制而成的。制造吸盤所使用的橡膠材料及其性能見上表。橡膠材料如長時間在高溫下工作，則使用壽命變短。硅橡膠的使用溫度范圍較寬，但在潮熱條件下工作則性能變差。吸盤的橡膠出現(xiàn)脆裂，是橡膠老化的表現(xiàn)。除過度使用的原因外，多由于受熱和日光照射所致，故吸盤宜保管在冷陰的室內(nèi)。表3.1真空吸盤的材料真空吸盤的材料吸盤的橡膠材料彈性扯斷強(qiáng)度硬度壓縮變形使用溫度透氣性耐磨性耐油性耐酸性耐堿性耐溶劑型耐臭氧電氣絕緣性搬運(yùn)物體丁腈橡膠良可良良-30-120可良優(yōu)良良可良差硬殼紙,膠合板，鐵板及其他一般供件聚氮酯橡膠優(yōu)優(yōu)良優(yōu)-30-80優(yōu)優(yōu)優(yōu)可差差優(yōu)良氟橡膠可可優(yōu)良-10

26、-200優(yōu)良優(yōu)優(yōu)可優(yōu)優(yōu)可藥品類3.7 吸盤連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計系列管接頭，是一種新型的組合式氣動管接頭。最大工作壓力為。這種管接頭是由各種不同的接頭、接頭體和一個終端管座組合而成。通過這三部分的組合，可以把同一個管接頭組合成具有不同聯(lián)接方式和不同公稱通徑的組合式管接頭。組合式管接頭能同時適用幾種不同公稱通徑和不同材質(zhì)的氣管，具有通用性強(qiáng)，多功能、拆裝方便等特點。參照以上組合式氣動管接頭的結(jié)構(gòu)特點，我設(shè)計出一下結(jié)構(gòu)簡單又能滿足工作條件的等徑三通接口的組合式氣動管接頭：圖3.4 等徑三通接口的組合式氣動管接頭剖視圖圖3.5 等徑三通接口的組合式氣動管接頭基本尺寸3.8 吸盤定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖3.6 六角雙

27、頭螺栓3.8.1 伸縮缸的概述上面的總體設(shè)計方案中已指出本課題機(jī)械手水平方向上的氣壓缸選擇具有雙行程的伸縮缸，接下來我先對這類伸縮缸進(jìn)行一個簡單的概述：（1）工程伸縮缸缸的基本型式同傳統(tǒng)的缸一樣,伸縮缸兩種基本類型是單作用和雙作用型. 單作用伸縮缸在壓力油的作用下伸出,依靠重力或外部機(jī)械作用力縮回。單作用缸應(yīng)用在某種形式的作用力總是作用在缸上的場合。最基本的單作用伸縮應(yīng)用就是傾卸式卡車和傾卸式拖車。壓力油伸出伸縮缸以升起傾卸車的一端并卸除負(fù)載,當(dāng)解除壓力 時,傾卸車廂的重量將伸縮油缸中的油排出并縮回。 雙作用伸縮缸兩個方向都由油壓作為動力,它們可以使用在既給沒有重力又沒有外部機(jī)械作用力的應(yīng)用場

28、合。它們非常好地適用于無嚴(yán)格定位且要求穩(wěn)固負(fù)載來回動作的應(yīng)用場合。一個典型的 應(yīng)用是垃圾壓實車的推鏟液壓缸。水平安裝的液壓缸推動一塊平 板壓縮負(fù)載，然后帶著平板縮回,以便添加更多的物料。不能借助于重力,所以使用雙作用缸。（2）軸承和密封每一伸縮級通過至少兩只軸承依次支撐在較大的伸縮段上。一只位于外直徑的底部或伸縮級的活塞端。另一只位于直徑的頂部或下一個較大伸縮級的填塞級。這兩個軸承之間的距離決定一級同下一級之間的重疊程度。一般而言,這個距離或重疊必須隨總行 程的增加而增加,以抵抗由伸出級重量和負(fù)載引起的撓度。 伸縮缸的密封設(shè)計有好幾種。最普通的一種是使用多重疊合的 V 形密封和/或帶現(xiàn)場模鑄的

29、疊合唇整體式多唇密封件。這些密封件通過擋圈或卡環(huán)及壓緊螺母保持在適當(dāng)位置。每一級的內(nèi)圓面同套在里面的直徑小些的下一級外徑相互密封。這些密封的型式和位置各個油缸制造廠不同。密封型式也取決于其特殊功 能。零泄漏,多唇柔性密封通常使用在主臂級和伸縮級密封部分的內(nèi)徑上。低泄漏硬性密封使用在雙作用伸縮缸的活塞端.這些活塞密封允許油缸在壓力下縮回. 在某些單作用伸縮缸上使用另外止動環(huán)的設(shè)計,在活塞上使用柔性零泄漏密封,依次將更大的下一個伸 縮級的全部內(nèi)徑用作伸出力的有效面積。這些相同的密封將油容納在油缸中。油缸的上部通常使用柔性密封,此時包括一個導(dǎo)向 支撐.該伸縮缸的上端和論使用 何種型式的密封,都要使用

30、防塵 密封組合,以防止污染物進(jìn)到油缸中。（3）伸縮缸的優(yōu)勢同傳統(tǒng)的活塞桿式缸比較,伸縮缸的最大優(yōu)點在于其能從一個緊湊的初始部件提供特別長的行程。典型伸縮缸疊合后的長度在其伸出長度的20%和40%之間變化。所以,當(dāng)安裝空間受限制而應(yīng)用場合又需要長行程時,伸縮缸是理所當(dāng)然的解決方案。 例如,自卸車為了完全傾卸,其車體需要傾斜 60度 。 （4）伸縮缸的工作原理雙作用伸縮缸的正常伸出同單作用伸縮缸的方式一樣。雙作用伸縮缸的縮回通過將每個伸縮級的活塞面積外直徑同下一個較大級 的內(nèi)側(cè)直徑密閉,并在每一個伸縮級中溝通導(dǎo)油孔來實現(xiàn)。伸縮級體上的導(dǎo)油孔正好位于伸縮段的活塞上方?？s回油口通常位于最小伸縮級的頂端

31、。油液經(jīng)該油口進(jìn)入最小伸縮級。導(dǎo)油孔允許油進(jìn)入并作用在下一段內(nèi)徑和較小段內(nèi)徑之間的容腔中。該容腔產(chǎn)生力以移動或縮回較小的伸縮級進(jìn)入較大的伸縮級。 一且該級完全縮回,下一個較大一級的導(dǎo)油孔打開并允許油進(jìn)入以縮回.該縮回過程持續(xù)直到所有的伸縮級全部縮回到主臂級內(nèi)。每一段上的密封選擇區(qū)域保證壓力能夠工作。 將縮回油口設(shè)置在最小級的頂端是設(shè)計雙作用伸縮缸最簡單的方法,但是這種典型的油口布置需要布置軟管,軟管保護(hù)和軟管卷盤以傳遞油至伸縮級。為避免壓力油口在油缸全伸出時間隔太遠(yuǎn)。大多數(shù)雙作用伸縮缸設(shè)計時將兩個油口都布置在最小級或柱塞級上。油缸安裝使最小段或柱塞級固定,較大較重的伸縮級在油缸伸出時移動。伸縮

32、缸的結(jié)構(gòu)象望遠(yuǎn)鏡, DOM(拉出心軸) 鋼管的直徑逐漸減小能夠一級套一級地相互套起來。直徑最大的一級 稱做主臂或缸筒;直徑較小的伸縮級稱做伸縮臂。最小的一級也稱做柱塞。伸縮級的數(shù)量通常最大為 6 級,理論上可以設(shè)計出更多級的缸,但其穩(wěn)性將要折衷。伸縮缸通常從最大的一級到最小的一段伸出。這意味著最大的一 級將帶著套在其內(nèi)部的所有較小的級最先移動。且在完全伸出后,下一級才開始移動。該程序?qū)⒁徊揭徊降乩^續(xù)直到最小的一 級完全伸出。相反在縮回時,最小的一級將最先完全縮進(jìn)以后, 下一級才開始移動,這將持續(xù)直到所有伸縮級回到主臂中。3.8.2 氣壓缸類型的確定基于對以上液壓型的伸縮缸的介紹，我把他推想到氣

33、壓型的伸縮缸，工作原理和液壓型的伸縮缸一樣，緊緊是兩伸縮缸所使用的動力源不一樣而已，一個是液壓，一個是氣壓，再根據(jù)課題所給的數(shù)據(jù)可知，該氣壓缸在水平方向上要完成至少15000mm遠(yuǎn)的行程，如果僅僅采用普通的氣缸，那該氣缸的內(nèi)缸長度至少需要15000mm長，這樣制造出來的氣缸要耗費很大的人力和材料，吸盤的水平左右移動是往復(fù)式的，為此，這里選用了鏈輪傳動。抓取的伸縮移動行程比較短，需要耗費的人力和材料也比較少，所以我采用氣壓傳動。3.8.3 氣缸的種類氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動執(zhí)行元件。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動的和作往復(fù)擺動的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式

34、和沖擊氣缸 4種。 （1）單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。 （2）雙作用氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣，在一個或兩個方向輸出力。 （3）膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個方向輸出力，用彈簧復(fù)位。它的密封性能好，但行程短。 （4） 沖擊氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速(1020米秒)運(yùn)動的動能，借以作功。沖擊氣缸增加了帶有噴口和泄流口的中蓋。中蓋和活塞把氣缸分成儲氣腔、頭腔和尾腔三室。它廣泛用于下料、沖孔、破碎和成型等多種作業(yè)。作往復(fù)擺動的氣缸稱擺動氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動運(yùn)

35、動，擺動角小于 280。此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等。3.8.4氣缸的結(jié)構(gòu)氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。 (1）缸筒 缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內(nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)。SMC CM2氣缸活塞上采用組合密封圈實現(xiàn)雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。 (2）端蓋 端蓋上設(shè)有進(jìn)

36、排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套，以提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載，減小活塞桿伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現(xiàn)在為減輕重量并防銹，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的。 (3）活塞 活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈。活塞上的耐磨環(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料?；钊膶挾扔擅芊馊Τ叽绾捅匾幕瑒硬?/p>

37、分長度來決定。滑動部分太短，易引起早期磨損和卡死。活塞的材質(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。 (4）活塞桿 活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。 (5）密封圈 回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動處的部件密封稱為動密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。 缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種： 整體型、鉚接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型。 氣缸工作時要靠壓縮空氣中的油霧對活塞進(jìn)行潤滑。也有小部分免潤滑氣缸。3.8.5 氣缸的工作原理根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸

38、出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費。在夾具設(shè)計時，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。 3.8.6 運(yùn)動缸徑的計算由氣缸帶動的負(fù)載，運(yùn)動狀態(tài)及工作壓力，就可以進(jìn)行氣缸缸徑的計算和選擇。（1） 根據(jù)氣缸帶動的負(fù)載，計算氣缸的軸向負(fù)載F，本設(shè)計是上下運(yùn)動氣缸，它的最大負(fù)載是40，結(jié)構(gòu)是氣吊的結(jié)構(gòu)。圖2-1汽缸帶動負(fù)載圖氣缸的軸向負(fù)載力F=mg=409.8=392.5N(2)由氣缸的平均速度來選定氣缸的負(fù)載，如表1。氣缸的運(yùn)動速度越高，負(fù)載應(yīng)選小。 表2.1 氣缸的運(yùn)動狀態(tài)和負(fù)載率阻性負(fù)載（靜負(fù)載）阻性負(fù)載100mm/s100-500mm/s

39、500mm/s0.80.65-0.5-0.35本設(shè)計的氣缸的行程是200mm，動作時間t=2s。根據(jù)速度公式V=s/t=200/2=100mm/s根據(jù)速度V選擇阻性負(fù)載是0.5（3）由氣缸的理論輸出力計算公式。負(fù)載率及工作壓力p即能計算缸徑，由計算的缸徑再圓整到缸徑。本題的理論輸出力F=F/=392.5/0.5=785N氣缸的工作壓力為：p=0.4MPa氣缸缸徑D= =50故本設(shè)計取氣缸缸徑D=50mm，活塞桿的直徑為25mm。3.8.7 緩沖性能氣缸活塞運(yùn)動到行程終端位置時，為避免活塞與缸蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞而造成機(jī)件變形，損害及極強(qiáng)的噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。通常缸徑小于16的氣缸采用彈性緩沖

40、墊，缸徑大于16的氣缸采用氣墊緩沖結(jié)構(gòu)。 從緩沖柱塞封閉柱塞孔起，到活塞停止下來為止，活塞所走的行程稱為緩沖行程。緩沖裝置就是利用形成的氣墊（即產(chǎn)生背壓阻力）和節(jié)流阻尼來吸收活塞運(yùn)動產(chǎn)生的能量，到達(dá)緩沖的目的。為了達(dá)到緩沖作用，緩沖腔室內(nèi)空氣絕熱壓縮所吸收的壓縮能Ep必須大于活塞等運(yùn)動部件所具有的動能Ed，即EpEd。Ep=(1-1)Ed=(1-2)式中，p1-絕熱壓縮開始時的緩沖腔室內(nèi)的絕對壓力（Pa） p2-絕熱壓縮結(jié)束時的緩沖腔室內(nèi)的絕對壓力（Pa） V1-絕熱壓縮開始時的緩沖腔室的容積（m2） m-活塞等運(yùn)動部件的總重量（kg） v-緩沖開始前活塞的運(yùn)動速度（m/s） k-空氣絕熱指數(shù)

41、k=1.4. 若EpEd則認(rèn)為氣缸緩沖裝置能起到緩沖作用。反之，則不能滿足緩沖要求，應(yīng)采取一定措施，如在氣缸外部安裝液壓緩沖器。最后要特別指出，對于氣缸之所以要討論緩沖性能及其計算，是因為要防止氣缸運(yùn)動到行程末端時撞擊缸蓋，即氣缸活塞具有運(yùn)動速度。若活塞在末端處于靜止?fàn)顟B(tài)時，無論加在哪的的壓力都務(wù)必關(guān)心其會撞擊杠蓋（除強(qiáng)度問題外）。同時，氣缸運(yùn)動過程所有出現(xiàn)的摩擦力（能），重力（能）等的影響，都以反映在活塞的運(yùn)動速度上，也就是說，氣缸運(yùn)動的速度決定于作用在活塞兩側(cè)的壓力差p產(chǎn)生的氣壓作用力克服了摩擦力（總阻力）的大小。因此，氣缸緩沖計算時，只要考慮氣缸運(yùn)動的動能，就必計算活塞上作用的氣壓能，重

42、力能及摩擦能。3.8.8耗氣量 耗氣量是指氣缸往復(fù)運(yùn)動時所消耗的壓縮氣體量，耗氣量大小與氣缸的性能無關(guān)，但是選擇空壓機(jī)排量的重要依據(jù)。3.8.9最大耗氣量 是指氣缸活塞完成一次行程所須的耗氣量，其計算式如下： Qmax= 式中，Qmax-最大耗氣量(L/min)(ANR) D-缸徑(cm) S-氣缸行程(cm) t-氣缸一次往返行程所需時間(s) p-工作壓力(MPa)3.8.10伸縮運(yùn)動氣缸耗氣量缸徑： D=5cm氣缸行程: S=20cm工作壓力: p=0.4MPa 氣缸一次往返行程所需時間 t=4s最大耗氣量: Qmax= =29.375（L/min） （ANR）3.9氣缸使用注意事項（1

43、） 一般氣缸的正常工作條件；環(huán)境溫度為-35-80C，工作壓力為0.4-0.6MPa。（2） 安裝前，應(yīng)用1.5倍工作壓力條件下進(jìn)行試驗，不應(yīng)漏氣。（3） 裝配時，所有密封元件的相對運(yùn)動工作表面應(yīng)涂以潤滑脂。（4） 安裝的氣源進(jìn)口處必須設(shè)置氣源調(diào)節(jié)裝置；過濾器-減壓閥-油霧器。（5） 安裝時注意活塞桿應(yīng)盡量承受拉力載荷，承受推力載荷應(yīng)盡可能使載荷作用在活塞桿軸線上，活塞桿不允許承受偏心或橫向載荷。（6） 載荷在行程中有變化時，應(yīng)使用輸出力足夠的氣缸，并附設(shè)緩沖裝置。（7） 盡量不使用滿行程。3.10水平直線導(dǎo)軌的設(shè)計3.10.1 直線導(dǎo)軌的概述直線導(dǎo)軌又稱滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)

44、運(yùn)動場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載， 同時可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動。 直線運(yùn)動導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動部件，按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動。按摩擦性質(zhì)而定，直線運(yùn)動導(dǎo)軌可以分為滑動摩擦導(dǎo)軌、滾動摩擦導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌、流體摩擦導(dǎo)軌等種類。3.10.2 直線導(dǎo)軌種類的確定在本課題設(shè)計中，我選用圓形導(dǎo)軌，接下來我簡單的說一下圓形導(dǎo)軌的優(yōu)點：圓形導(dǎo)軌產(chǎn)品的一個顯著優(yōu)點就是其圓形板可在端部支撐軸，實現(xiàn)橫跨相當(dāng)于軸直徑的12到24 倍的間隙的圓形直線軸承設(shè)計，從工廠自動化中的龍門吊系統(tǒng)到DNA 取樣機(jī)中揀選和放置模塊的各種應(yīng)用均可采用這一設(shè)計。運(yùn)動軸完全通過固定軸

45、的兩端進(jìn)行組建。無論兩點之間的機(jī)器表面處于何種情況，無論是否只有一個點，該裝置的精密性都不會受到影響，僅僅取決于端部支撐裝置的準(zhǔn)確度。此外，如果要通過直線導(dǎo)軌對中一套絲杠傳動系統(tǒng)，只需在一個板上打三個孔，即以兩個圓形導(dǎo)軌和絲杠軸承的支撐為基準(zhǔn)，這是最容易做到的方法。通過這一設(shè)計，在裝配過程中無需調(diào)節(jié)。 在某些應(yīng)用中，平整度可能是需要考慮一個主要的因素。雖然組件和應(yīng)用之間在細(xì)微處可能略有不同，并通常缺乏行業(yè)相關(guān)平整度數(shù)據(jù)，但滾珠襯套軸承往往可以非常平穩(wěn)地運(yùn)行，方形導(dǎo)軌和圓形導(dǎo)軌之間的差異通常用手即可感覺得到。滾珠和導(dǎo)軌之間凸表面的點式接觸可將擦傷的可能性降到最低。滾珠襯套通常在微小間隙量或1到2

46、額定動載荷的輕預(yù)載荷下運(yùn)行，提高了平穩(wěn)性。而由于較高的一致性和預(yù)載荷，方形導(dǎo)軌軸承可在某些“缺口”情況下使用。 在大多數(shù)情況下，這是可行的，但如果需要用到儀表級軸承，圓形導(dǎo)軌可能更有優(yōu)勢。同樣，由于其簡單的圓形幾何形狀，圓形襯套上的密封件往往更為可靠，產(chǎn)生更小的拖曳。方形導(dǎo)軌擦拭器必須符合導(dǎo)軌中的滾珠軌道，以達(dá)到耐用型密封。安裝圓形導(dǎo)軌時最后需要考慮的是安裝在軸上的非滾珠型聚合物襯套。可采用適用于鋁或其它基底的高性能軸承級材料，以提供良好的載荷能力（相當(dāng)于滾珠襯套載荷能力的20）和一個在 0.05到0.25范圍內(nèi)的較低摩擦系數(shù)。襯套軸承可在具有能夠損傷密封嚴(yán)實的滾珠襯套的微粒的惡劣環(huán)境中平穩(wěn)運(yùn)

47、行，也可在受到?jīng)_擊載荷損傷的滾珠軸承系統(tǒng)下正常工作。另一方面，滾珠循環(huán)噪聲可能會成為滾珠襯套或方形導(dǎo)軌軸承中的一個問題，但對于上述襯套軸承卻基本上不是問題。由于接觸面分布在一個較大的區(qū)域中，無需配有滾珠襯套的硬化鋼軸?？梢圆捎貌讳P鋼軸系，既適用于像半導(dǎo)體和醫(yī)藥行業(yè)所處的清潔環(huán)境，也適用于像食品加工行業(yè)所處的惡劣環(huán)境。3.10.3 圓形導(dǎo)軌的支撐導(dǎo)軌單元支撐導(dǎo)軌單元由支撐軌，直線軸及開口型直線軸承箱式單元組成，圖3.10所示。支撐軌：支撐軌可在全行程上為軸提供最大的剛性，確保支撐導(dǎo)軌單元的正常工作，圖3.11所示。箱體:可與開口型直線軸承配合，在高負(fù)載或長行程的場合，保證卓越的運(yùn)動性能，圖3.1

48、2所示。以下為圓形導(dǎo)軌的支撐導(dǎo)軌單元的結(jié)構(gòu)圖和相關(guān)數(shù)據(jù)表：圖3.11 支撐軌 圖3.12 箱體圖3.13 支撐導(dǎo)軌單元 圖3.14導(dǎo)軌外形長度表圖3.15 支撐軌外形尺寸圖3.16 支撐導(dǎo)軌單元外形尺寸第四章 吸附手的穩(wěn)定性分析4.1 機(jī)械手上升、下降過程的穩(wěn)定性分析機(jī)械手的下降過程是由豎直方向上的氣缸完成的，氣缸的選用按照了國家的標(biāo)準(zhǔn)，而且所選的氣缸足夠提升起該密封墊零件，所以只要氣缸正常，不會出現(xiàn)中途卡斷現(xiàn)象。該氣缸的活塞桿連接吸盤的定位支架，并通過螺母固定，而支架上又通過螺母連接方式使六角雙頭螺栓固定在支架上。通過等徑三通接口的組合式氣動管接頭，一端與六角雙頭螺栓連接，另一端與吸盤螺紋連

49、接，還有一端與真空發(fā)生器通過來的氣管相連接，這樣下來，該部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)是環(huán)環(huán)相扣，穩(wěn)定性很高，安全性也相當(dāng)高。而且該結(jié)構(gòu)具有拆裝性，拆裝非常方便，萬哪個零件出了問題，可以及時方便的拆卸并安裝，減少經(jīng)濟(jì)損失。4.2 機(jī)械手吸料過程的穩(wěn)定性分析由于吸盤是與真空發(fā)生器通過帶螺紋的通氣管連接起來的，所以真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度就是吸盤里的真空值，我選用了真空度可以達(dá)到84KPa的空發(fā)生器，所以有足夠外力吸附起密封墊零件。真空吸盤是直接吸吊物體的元件，是真空系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。通常它由橡膠材料和金屬骨架壓制而成。吸盤有多種不同的形狀，常用的有圓形平吸盤和波紋形吸盤。波紋型吸盤（風(fēng)琴型吸盤）相對圓形吸盤有更強(qiáng)

50、的適應(yīng)性，允許工件表面有輕微的不平、彎曲或傾斜，同時在吸持工件進(jìn)行移時有較好的緩沖性能。所以本設(shè)計中我選用了波紋形吸盤，以提高機(jī)械手的穩(wěn)定性。當(dāng)然該機(jī)械手的真空系統(tǒng)中除了真空發(fā)生器和真空吸盤這兩個主要的元件外，還有真空閥、真空壓力開關(guān)、真空過濾器、真空安全開關(guān)等元件。這些真空元件都是按負(fù)壓元件來確定的。4.3 機(jī)械手左移、右移的穩(wěn)定性分析同樣，該過程的也是通過氣缸的伸縮來完成，氣缸的選用也足夠讓機(jī)械手完成水平方向上的左右往復(fù)移動，氣缸通過左右兩端兩個耳座將其定位于水平方向上，其較小的那根活塞桿通過一簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)與導(dǎo)軌工作臺相連接，又導(dǎo)軌在角鋼上的安裝，角鋼由于受到所有負(fù)載發(fā)生變形的撓度相當(dāng)小，幾乎可以忽略不計，所以導(dǎo)軌在水平方向不會發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，這樣就保證了工作臺能順利的在導(dǎo)軌閃左右移動，使得該機(jī)械手輸送的密封墊零件能很好的完成水平500mm的行程的輸送。結(jié)束語在本次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我更加熟練的掌握了相關(guān)制圖軟件的應(yīng)用?；仡櫛敬卧O(shè)計，我對氣壓缸的設(shè)計,機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計有了深刻的理解。其中，機(jī)械手應(yīng)用于現(xiàn)代化制造業(yè)中也是大勢所趨。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