機(jī)械臂用氣動(dòng)吸取裝置設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書

機(jī)械工程學(xué)院II機(jī)械臂用氣動(dòng)吸取裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：機(jī)械臂用氣動(dòng)吸取裝置專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)械電子姓名：邵謠夏楊宇?yuàn)W指導(dǎo)教師：完成日期：2016年月日同濟(jì)大學(xué)目錄TOC\o"1-5"\h\z設(shè)計(jì)任務(wù)書 -1 -\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)目的： -1 -\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 -1 -\o"CurrentDocument"方案的分析論證 -3 -\o"CurrentDocument"真空吸盤的動(dòng)力學(xué)分析 -3 -\o"CurrentDocument"真空吸盤的設(shè)計(jì)計(jì)算及選取 -3 -\o"CurrentDocument"真空發(fā)生器的選取 -4 -真空發(fā)生器簡(jiǎn)介： -4 -真空發(fā)生器的計(jì)算和選擇： -4 -電磁換向閥的選取 -6 -氣源的選取 -6 -電源的選取 -6 -… -6 -設(shè)計(jì)目的：為助殘智能機(jī)器人的機(jī)械臂設(shè)計(jì)一可靠而能順利實(shí)現(xiàn)抓取功能的氣動(dòng)吸取裝置。設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求、總體布置圖(略去氣源電池等)可更換手動(dòng)閥電磁閥消聲器可更換手動(dòng)閥電磁閥消聲器（2） 、工作情況：不穩(wěn)定變載荷。（3） 、原始數(shù)據(jù)最大負(fù)載mmax（kg）自由度數(shù)安全系數(shù)滿電持續(xù)工作時(shí)間（min）滿電待機(jī)時(shí)間（h）主控制板0.862.5105NI-MyRIO（4） 、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1） 真空吸盤的動(dòng)力學(xué)分析;2） 真空吸盤的計(jì)算和選取;3） 真空發(fā)生器的選?。?） 電磁換向閥的選?。?） 氣泵的選?。?） 電源的選?。唬?） 、設(shè)計(jì)任務(wù)：1） 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份；2） 采購(gòu)清單一份；3） 零部件模型文件一份。

方案的分析論證本方案旨在為同濟(jì)大學(xué)LabView俱樂部“語(yǔ)音控制助殘機(jī)器人”項(xiàng)目設(shè)計(jì)一用于機(jī)械臂的氣動(dòng)抓取裝置。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：容錯(cuò)率高；對(duì)被抓取物品的尺寸大小沒有嚴(yán)格的要求；控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單；不易損傷被抓取物。與之對(duì)應(yīng)，該方案的缺點(diǎn)也很明顯：要求被抓取物品表面較平整；難以抓取例如衣物等具有較多氣孔的目標(biāo)對(duì)象；待機(jī)能耗較大；有較為明顯的噪聲，等等。真空吸盤的動(dòng)力學(xué)分析在物件抓取過(guò)程中，吸盤可以很方便地實(shí)現(xiàn)諸物體的吸持、脫開、傳遞等搬運(yùn)功能，并確保不損壞其作用之對(duì)象。而吸持力靠真空系統(tǒng)維持，真空的產(chǎn)生可以是由電動(dòng)機(jī)、真空泵以及各種真空器件所組成的真空系統(tǒng)來(lái)提供，也可以由壓縮空氣通過(guò)真空發(fā)生器所產(chǎn)生的二次真空來(lái)提供。前者需要配置獨(dú)力的真空系統(tǒng)，而后者可以利用一般生產(chǎn)過(guò)程中已有的空氣壓縮系統(tǒng)。因此，特別在各種包裝作業(yè)過(guò)程中，利用二次真空方法顯得十分方便、經(jīng)濟(jì)。真空發(fā)生器的原理是壓空氣通過(guò)收縮的噴騰后，從噴嘴噴射出的高速氣流卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動(dòng)，從而在接受室形成負(fù)壓，誘導(dǎo)二次真空。這樣的真空系統(tǒng),尤其對(duì)于不需要大流量真空的工況條件更顯出它的優(yōu)越性。真空發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)，可以根據(jù)需的真空度設(shè)計(jì)出所需的真空發(fā)生器。用真空吸盤來(lái)抓取物體，可以根據(jù)物體的不同形狀實(shí)現(xiàn)任意角度的傳遞。本次設(shè)計(jì)方案擬采用誘導(dǎo)二次真空的真空系統(tǒng)。真空吸盤的設(shè)計(jì)計(jì)算及選取4000W7吸盤直徑中=，-3.14pn其中：W：吸附力（N）；n：吸盤數(shù)量；t：安全系數(shù)；p：真空度（kpa）由設(shè)計(jì)要求，吸附力W=m*g=0.8*9.8=7.84N吸盤數(shù)量n=1X安全系數(shù)t=2.5吸盤直徑、面積、垂直提升力參數(shù)表吸盤垂直提升力（N）吸盤直徑D（mm）1013162025324050吸持面積（cm?）0.7851.332.013.144.918.0412.619.6吸盤垂直提升力（N）（-0.04MPa）3.145.328.0412.5619.6432.1650.478.4試取真空度p=40kPa4000功 '4000x7.84x2.5則^= = =24.98mm\3.14所、'3.14x40x1圓整后取吸盤直徑中=25mm真空發(fā)生器的選取1.真空發(fā)生器簡(jiǎn)介：真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，無(wú)可動(dòng)機(jī)械部件，安裝和使用都很方便，因此應(yīng)用很廣泛，真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度可達(dá)到88kpa，真空發(fā)生器的工作原理如圖3.2所示。它是由先收縮后擴(kuò)張的拉瓦爾噴管1、負(fù)壓腔2、和接收管3等組成。真空發(fā)生器的耗氣量是指供給拉伐爾噴管的流量，它不但由噴嘴的直徑?jīng)Q定，還與供氣壓力有關(guān)。同意噴嘴直徑，其耗氣量隨供氣壓力的增加而增加，如圖3.3所示。噴嘴直徑是選擇真空發(fā)生器的主要依據(jù)。噴起直徑越大，抽吸流量和耗氣量就越大，真空度越低；噴嘴直徑越小，抽吸流量和耗氣量越小，真空度越高。2.真空發(fā)生器的計(jì)算和選擇：吸著相應(yīng)時(shí)間T是指從供給閥動(dòng)作后到吸盤內(nèi)的真空度達(dá)到吸著所必須的真空度的時(shí)間稱為吸著相應(yīng)時(shí)間。,真勤即5%帝度p,真勤即5%帝度p勤對(duì)3%吸盤內(nèi)的壓力從大氣壓降至真空度達(dá)降至真空度達(dá)95%Pv的到達(dá)時(shí)間為=3.53x10-3L設(shè)Pv表示最終真空度63%Pv的到達(dá)時(shí)間為T1T2。丁Vx60T=1Q-QLT2=3〈試取L=0.5m，D=3mm3.14D2L_3.14x32x0.54000 4000其中，V：真空發(fā)生器到吸盤的容積（L）； D:配管內(nèi)徑（mm）；L:從真空發(fā)生器到吸盤的配管長(zhǎng)度（m）；Q：通過(guò)真空發(fā)生器的平均吸入流量Q1和通過(guò)配管的平均吸入流量Q2中的較小者（L/min）；ql：工件吸著時(shí)的漏氣量。 2取P/Pv=0.7，由上圖查得T=1.2T1O根據(jù)抓取目標(biāo)物體的速度要求T<1s可得T1=0.833s,漏氣量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取QL=2L/min。則八