毕业设计真空吸盘式气动机械手的设计PPTPPT资料.ppt

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控制方式为点位式、PLC控制；

驱动方式为控制；

驱动方式为气压传动系统。

气压传动系统。

主要用途：

设计一套真空吸盘式气动机械手，它采用圆主要用途：

设计一套真空吸盘式气动机械手，它采用圆柱坐标型的运动形式，气压传动，柱坐标型的运动形式，气压传动，PLC系统控制。

功能原理系统控制。

功能原理先进，动作可靠，结构合理，安全经济，满足生产要求。

先进，动作可靠，结构合理，安全经济，满足生产要求。

选题依据、主要研究内容、研究思路选题依据、主要研究内容、研究思路选题依据、主要研究内容、研究思路选题依据、主要研究内容、研究思路u主要研究内容主要研究内容.了解液压与气压传动机械的现状和发展趋势。

了解液压与气压传动机械的现状和发展趋势。

.掌握气压传动机械设计的一般过程。

掌握气压传动机械设计的一般过程。

a.气压机械手及气压传动系统与电气控制系统方案设计气压机械手及气压传动系统与电气控制系统方案设计（工艺分析、原理图设计、总体布局）。

（工艺分析、原理图设计、总体布局）。

b.技术设计（各组成部分的运动设计、结构设计、材料技术设计（各组成部分的运动设计、结构设计、材料选择、零件强度与刚度校核、绘制设计图样和编写技术文选择、零件强度与刚度校核、绘制设计图样和编写技术文件。

）件。

）c.审核鉴定。

审核鉴定。

.了解常用的了解常用的CAD设计软件，并能熟练运用一种设计软件，并能熟练运用一种CAD软软件进行机械设计。

件进行机械设计。

.具备较强的自学能力、掌握独立获取、消化和应用新知具备较强的自学能力、掌握独立获取、消化和应用新知识的能力和方法，具有一定的分析解决实际问题的能力，识的能力和方法，具有一定的分析解决实际问题的能力，具有初步的科研、开发能力。

具有初步的科研、开发能力。

选题依据、主要研究内容、研究思路选题依据、主要研究内容、研究思路u研究思路研究思路分析、理解设计任务书的要求分析、理解设计任务书的要求查阅相关资料查阅相关资料初步初步拟订设计方案拟订设计方案设计方案对比并确定最佳方案设计方案对比并确定最佳方案参数的设参数的设计计算计计算装配图草图装配图草图零件设计零件设计零件草图零件草图绘制零件图绘制零件图绘制装配图绘制装配图编写设计说明书编写设计说明书论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容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统部分控制系统部分u第三部分第三部分气压系统部分气压系统部分u第四部分第四部分机械机构部分机械机构部分u第五部分第五部分机械手手臂部分机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真空吸盘真空吸盘在在产产品包装、物体品包装、物体传输传输和和机械装配等自机械装配等自动动作作业线业线上上,使使用真空吸用真空吸盘盘来抓取物体的案来抓取物体的案例越来越多。

柔而有例越来越多。

柔而有弹弹性的性的吸吸盘盘可以很方便地可以很方便地实现诸实现诸如如工件的吸持、脱开、工件的吸持、脱开、传递传递等等搬运功能搬运功能,并确保不并确保不损损坏其作坏其作用之用之对对象。

象。

在此次在此次设计设计中，工件平放；

中，工件平放；

故从水平方向故从水平方向对对真空吸真空吸盘盘的的受力分析受力分析进进行行动态动态分析。

分析。

第一部分第一部分真空元件部分真空元件部分吸吸盘盘直径直径虽虽表示吸表示吸盘盘的外径，但利用的外径，但利用真空真空压压力吸附物体力吸附物体时时，因真空，因真空压压会使橡会使橡胶胶变变形，吸附面形，吸附面积积也会随之也会随之缩缩小。

小。

缩缩小小后的面后的面积积即称即称为为有效吸附面有效吸附面积积，此，此时时的的吸吸盘盘直径即称直径即称为为有效吸有效吸盘盘直径。

直径。

根据真空根据真空压压力，吸力，吸盘盘橡胶的厚度以及橡胶的厚度以及与吸附物的摩擦系数等不同，有效吸与吸附物的摩擦系数等不同，有效吸盘盘直径也会有差异，一般情况可直径也会有差异，一般情况可预预估会估会缩缩小小10%。

综综合上述，所合上述，所选选吸吸盘盘参数参数为为：

吸：

吸盘盘直直径径D=40mm，吸吸盘盘吸持面吸持面积积A=12.6，吸，吸盘盘个数个数n=1，真空，真空压压力力P=0.04MPa。

第一部分第一部分真空元件部分真空元件部分u真空发生器真空发生器真空真空发发生器用于生器用于产产生真空，生真空，结结构构简单简单，体，体积积小，无可小，无可动动机械部件，安装和使用都很方便，因此机械部件，安装和使用都很方便，因此应应用很广泛，真空用很广泛，真空发发生器生器产产生的真空度可达到生的真空度可达到88kpa，真空，真空发发生器的工作原生器的工作原理如理如图图所示。

它是由先收所示。

它是由先收缩缩后后扩张扩张的拉瓦的拉瓦尔尔喷喷管管1、负压负压腔腔2、和接收管、和接收管3等等组组成，有供气口、排气口和真空口，当供成，有供气口、排气口和真空口，当供气口的供气气口的供气压压力高于一定力高于一定值值后，后，喷喷管射出的超声速射流。

管射出的超声速射流。

由于气体的粘性，高速射流卷吸走由于气体的粘性，高速射流卷吸走负压负压腔内的气体，使腔内的气体，使该该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处处接上真空吸接上真空吸盘盘，靠真空，靠真空压压力和吸力和吸盘盘吸取物体。

吸取物体。

第一部分第一部分真空元件部分真空元件部分真空真空发发生器的耗气量是指供生器的耗气量是指供给给拉伐拉伐尔尔喷喷管的流量，它不管的流量，它不但由但由喷喷嘴的直径决定，嘴的直径决定，还还与供气与供气压压力有关。

同意力有关。

同意喷喷嘴直径，嘴直径，其耗气量随供气其耗气量随供气压压力的增加而增加，如力的增加而增加，如图图所示。

所示。

喷喷嘴直径嘴直径是是选择选择真空真空发发生器的主要依据。

生器的主要依据。

喷喷起直径越大，抽吸流量起直径越大，抽吸流量和耗气量就越大，真空度越低；

和耗气量就越大，真空度越低；

喷喷嘴直径越小，抽吸流量嘴直径越小，抽吸流量和耗气量越小，真空度越高。

和耗气量越小，真空度越高。

该该真空真空发发生器耗气量和真空度分生器耗气量和真空度分别别取取5L/min，-0.002Mpa。

第二部分第二部分控制系统部分控制系统部分应应用用PLC作作为电为电气控制，可以气控制，可以简简化控制化控制线线路，降低故障路，降低故障率，率，实现实现机械手多种机械手多种动动作作线线路。

一般机械手有手路。

一般机械手有手动动和自和自动动控制之分，手控制之分，手动动控制主要用来硬件控制主要用来硬件调试调试。

自。

自动动控制中也分控制中也分单单步、步、单单周期、周期循周期、周期循环环等工作状等工作状态态。

其控制要求。

其控制要求为为：

按：

按下启下启动动按按钮钮，检测检测气气动动机械手是否机械手是否处处于原位，如果不是，于原位，如果不是，按下复位按按下复位按钮钮回到原位，如果是，回到原位，如果是，则检测则检测气气动动机械手机械手处处于于何种工作状何种工作状态态下，下，单单步意味着每按下一次启步意味着每按下一次启动动按按钮钮，机械，机械手手执执行一步行一步动动作；

作；

单单周期指周期指执执行一次行一次动动作循作循环环，最后回到，最后回到初始位置；

周期循初始位置；

周期循环环是机械手重复不断的是机械手重复不断的执执行行动动作，直到作，直到按下复位或停止按按下复位或停止按钮为钮为止。

止。

根据机械手的硬件根据机械手的硬件结结构，构，PLC输输入信号有：

工作状入信号有：

工作状态选态选择择开关开关输输入、启入、启动动停止按停止按钮输钮输入、磁性接近开关信号入、磁性接近开关信号输输入、入、手手动动开关开关输输入及程序入及程序选择选择开关开关输输入共入共22个个输输入点；

机械手入点；

机械手的的输输出信号有：

出信号有：

驱动驱动4个气缸的个气缸的电电磁磁阀线阀线圈圈4个，控制真空个，控制真空吸吸盘盘的的电电磁磁阀线阀线圈圈2个，原点指示灯个，原点指示灯1个，共七个个，共七个输输出点。

出点。

选择输选择输入点大于入点大于22点，点，输输出大于出大于7点的点的PLC。

第二部分第二部分控制系统部分控制系统部分机械手的定位系机械手的定位系统统采取定位采取定位块块定位，在定位，在设设定位置装置定定位置装置定位位块块。

并。

并为为了达到了达到缓缓冲的目的，在冲的目的，在满满足工作要求的前提下，足工作要求的前提下，设计设计尽量尽量轻轻的零部件。

比如将某些的零部件。

比如将某些铸钢铸钢件改用件改用铝铝合金制造，合金制造，或者将一些或者将一些实实心的零件做成空心的，以此来减心的零件做成空心的，以此来减轻总质轻总质量。

量。

采取采取PLC程序控制，控制系程序控制，控制系统选择统选择三菱公司的三菱公司的FX1S系列的系列的PLC控制器。

另外机械手控制器。

另外机械手还还可可进进行回零等，其有手行回零等，其有手动动控制控制方式和全自方式和全自动动控制。

控制。

自自动动生生产线产线机械手的主要参数机械手的主要参数:

吸持力吸持力2kg；

自由度数；

自由度数为为3；

运；

运动动形式形式为圆为圆柱坐柱坐标标；

手臂伸；

手臂伸缩缩最大行程最大行程300mm；

手臂升降最大行程手臂升降最大行程为为200mm；

手臂回；

手臂回转转最大行程最大行程180度，度，手臂升降速度手臂升降速度为为150mm/s；

大臂回；

大臂回转转角度范角度范围围0-90，大臂回大臂回转转速度速度为为135/s；

定位方式；

定位方式为为定位定位块块；

定位精度；

定位精度为为；

控制方式；

控制方式为为点位式、点位式、PLC控制；

控制；

驱动驱动方式方式为为气气压压系系统统。

第三部分第三部分气压系统部分气压系统部分真真空空吸吸盘盘式式气气动动机机械械手手是是自自动动化化流流水水生生产产线线中中广广泛泛应应用用的的工工件件搬搬运运机机械械设设备备，它它是是流流水水线线作作业业中中不不可可或或缺缺的的运运输输单单元元。

气气动动机机械械手手要要求求气气压压系系统统完完成成的的主主要要动动作作是是（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-大大臂臂回回转转180-手手臂臂延延伸伸300mm-放放下下工工件件-手手臂臂收收缩缩300mm-大大臂臂反反转转180-大大臂臂下下降降200mm。

整整个个周周期期要要完完成成所所有有动动作作必必须须由由3个个气气压压缸缸协协调调动动作作才才能做到能做到。

第四部分第四部分机械机构部分机械机构部分u齿轮齿齿轮齿条机构条机构齿轮齿齿轮齿条条传动传动与与带传动带传动相比主要有以下相比主要有以下优优点：

点：

（1）传递动传递动力大、效力大、效齿轮传动齿轮传动的特点。

的特点。

齿轮传动齿轮传动用来用来传递传递任意两任意两轴间轴间的运的运动动和和动动力，其力，其圆圆周速度可达到周速度可达到300m/s，传递传递功率可达功率可达105KW，齿轮齿轮直径可从不到直径可从不到1mm到到150m以上，是以上，是现现代机械中代机械中应应用最广的一种机械用最广的一种机械传动传动。

（2）寿命寿命长长，工作平，工作平稳稳，可靠性高；

，可靠性高；

（3）能保能保证证恒定的恒定的传动传动比，能比，能传递传递任意任意夹夹角两角两轴间轴间的运的运动动。

齿轮传动齿轮传动与与带传动带传动相比主要缺点有：

相比主要缺点有：

（1）制造、安装精度要求）制造、安装精度要求较较高，因而成本也高，因而成本也较较高；

高；

（2）不宜作）不宜作远远距离距离传动传动。

第四部分第四部分机械机构部分机械机构部分图图7.1齿轮结齿轮结构构图图图图7.2齿齿条条结结构构图图第四部分第四部分机械机构部分机械机构部分表表7.1齿轮性能参数表齿轮性能参数表第五部分第五部分机械手手臂部分机械手手臂部分手臂部件是机械手的主要握持部件。

它的作用是支撑腕手臂部件是机械手