無心外圓磨床自動上料機構(gòu)設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

分 類 號 TH6 密 級 公開 寧寧波大紅鷹學院畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )無 心 外 圓 磨 床 自 動 上 料 機 構(gòu) 設(shè) 計所 在 學 院 機 械 與 電 氣 工 程 學 院專 業(yè) 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化班 級姓 名學 號指 導(dǎo) 老 師年 3 月 30 日誠 信 承 諾我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文無 心 外 圓 磨 床 自 動 上 料機 構(gòu) 設(shè) 計 均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。承諾人（簽名）： 年 月 日摘 要自 動 送 料 機 構(gòu) 是 工 業(yè) 機 器 人 系 統(tǒng) 中 傳 統(tǒng) 的 任 務(wù) 執(zhí) 行 機 構(gòu) ， 是 機 器 人 的 關(guān) 鍵 部 件之一。 自動送料機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿 、 滑 桿 、 等機械器件組成； 電氣方面有交流 電機、 變頻器、 傳感器、 等電子器件組成 。 該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù) ， 位置 控制技術(shù)、 檢測技術(shù) 等 ， 是機電一體化的典型代表儀器之一 。 本文介紹的自動送料機構(gòu)是由 PLC輸出三路脈沖 ， 分別驅(qū)動橫軸 、 豎軸變頻器， 控制自動送料機構(gòu)橫軸和豎軸的 精確定位， 微動開關(guān)將位置信號傳給 PLC主機； 位置信號由接近開關(guān)反饋給 PLC 主機， 通過交流電機的正反轉(zhuǎn)來控制自動送料機構(gòu)手爪的張合 ， 從而實現(xiàn)自動送料機構(gòu)精確運 動的功能。本課題擬開發(fā)的物料搬運自動送料機構(gòu)可在空間抓放物體，動作靈活多樣 ， 可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)， 并可根據(jù)工件的變化及運動流程的 要求隨時更改相關(guān)參數(shù)。關(guān)鍵詞：自動送料機構(gòu), 交流電機，PLC，流程，參數(shù)IAbstractManipulator industrial robot systems traditional mandate, Robot is one of the key components. Manipulator using the mechanical structure of screw-ball, slider, and other mechanical devices composition; Electric have AC motor, inverter, sensor, and other electronic device components. The device covers a programmable control technology, position control technology, detection technology, Mechatronics is a typical representative of one of the machines. This paper presents a manipulator by three PLC output pulse, driving horizontal, the vertical axis transducer, control manipulator axis horizontal and vertical positioning precision,micro-switches position signal transmission will host PLC; location close to the switching signal from the feedback from the mainframe to the PLC, through the exchange of Motor reversion to control the manipulator gripper Zhang, thus achieving accurate manipulator movement functions. The topics to be developed by the Manipulator grasping be up in space objects, movements flexible, diverse, can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations, According to the workpiece can change the campaign process and the requirements of any changes to the relevant parameters.Key Words: Manipulator , AC motor, PLC, signal, relevant parametersII目 錄摘 要 .IAbstract II目 錄 .III第 1 章 緒論 .11.1 課題背景及目的 .11.2 機器人的定義與發(fā)展狀況 .11.2.1 定義 11.2.2 機器人的發(fā)展 .21.3 課題研究意義 .2第 2 章 自動送料機構(gòu)介紹分析 .42.1 自動送料機構(gòu) .42.2 自動送料機構(gòu)的組成 .42.3 自動送料機構(gòu)的應(yīng)用 .42.4 自動送料機構(gòu)的分類 .5第 3 章 自動送料機構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案和驅(qū)動方案選型 .73.1 原始數(shù)據(jù)及資料 .73.2 料槽形式及分析動作要求 .73.2.1 形式 73.2.2 動作要求分析 83.3 自動送料機構(gòu)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動系統(tǒng)選型 .8第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計 .94.1 抓取機構(gòu)設(shè)計 .94.1.1 手部設(shè)計計算 94.1.2 拉緊裝置 104.2 腕部設(shè)計計算 .134.2.2 臂伸縮機構(gòu)設(shè)計 15III4.3 氣壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 .174.4 手部抓取缸 .184.5 腕部擺動氣壓回路 .194.6 小臂伸縮缸氣壓回路 .204.7 總體系統(tǒng)圖 .214.8 機身結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .224.8.1 電機的選擇 .234.8.2 減速器的選擇 .234.8.3 螺柱的設(shè)計與校核 244.8.4 機座的機械結(jié)構(gòu) 254.9 自動送料機構(gòu)的定位及平穩(wěn)性確定 .274.9.1 常用的定位方式 274.9.2 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 274.9.3 自動送料機構(gòu)運動的緩沖裝置 28總結(jié)與展望 .30參考文獻 .31致 謝 .32寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）0第 1 章 緒論1.1 課題背景及目的畢業(yè)設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)在校學習的最后一個環(huán)節(jié)，是對四年大學學習的繼續(xù)深化和檢驗，即有實踐性又有綜合性，是其他單一課程所不能替代的，通過畢業(yè)設(shè)計更能提高綜合訓(xùn)練能力，為即將走向工作崗位，提高實際工作能力起到十分重要的作用。以達到如下目的：（1）綜合運用所學的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能，提高分析解決實際問題的能力。（2）接受工程師必須的綜合訓(xùn)練，提高實際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻和收集資料并進行分析的能力；制訂設(shè)計或試驗方案的能力；設(shè)計、計算和繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。（3）檢驗綜合素質(zhì)與實踐能力。1.2 機器人的定義與發(fā)展狀況1.2.1 定義目前，工業(yè)機器人的定義，世界各國尚未統(tǒng)一，分類也不盡相同。最近聯(lián)合國國際標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給工業(yè)機器人下的定義：工業(yè)機器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過改變動作程序，來完成各種工作，主要用于搬運材料，傳遞工件。參考國外的定義，結(jié)合我國的習慣用語，對工業(yè)機器人作如下定義：工業(yè)機器人是一種機體獨立，動作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動化程度高的自動操作機械。主要用于加工自動線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具 1。工業(yè)機器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運動速度，可以搬運更重的東西，而且定位精度相當高，它可以根據(jù)外部來的信號，自動進行各種操作。工業(yè)機器人是在計算機控制下可編程的自動機器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動生產(chǎn)率，第 1 章 緒論1實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，改善勞動條件，減輕勞動強度的一種有效手段。機器人的誕生和發(fā)展雖只有 30 多年的歷史，但它已應(yīng)用到國民經(jīng)濟，民事技術(shù)等眾多的領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，顯示出強大的生命力 2。根據(jù)所處的環(huán)境和作業(yè)需求，工業(yè)機器人具有至少一項或多項擬人功能，如抓取功能或移動功能，或兩者兼有之，另外還可能程度不等的具有某些環(huán)境感知功能（如視覺，力覺，觸覺等） 。以及語音功能及至邏輯思維，判斷決策功能等。從而使其能在要求的環(huán)境中代替人進行作業(yè)。在工業(yè)機器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和良好的伺服控制驅(qū)動。本次設(shè)計就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和需求確定圓柱坐標型工業(yè)機器人，利用錐齒輪傳動實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)，利用液壓缸實現(xiàn)其移動以及對零件的抓取。在步進電機的控制下，機器達到精確的回轉(zhuǎn)運動。1.2.2 機器人的發(fā)展工業(yè)機器人的發(fā)展，由簡單到復(fù)雜，由初級到高級逐步完善，它的發(fā)展過程可分為三代：第一代工業(yè)機器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。第二代機器人是帶感覺的機器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機器人要復(fù)雜得多，這種機器人從 1980 年開始進入了實用階段，不久即將普及應(yīng)用。第三代工業(yè)機器人即智能機器人。這種機器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識別自動選擇程序進行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用 2-4。1.3 課題研究意義(1)培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）2(2)培養(yǎng)學生樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。(3)培養(yǎng)學生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。(4)培養(yǎng)學生進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。第 2 章 自動送料機構(gòu)介紹分析3第 2 章 自動送料機構(gòu)介紹分析2.1 自動送料機構(gòu)自動送料機構(gòu)，顧名思義，是指能模仿人手的部分動作，用以完成某些抓放，搬運物件或操縱工具等工作的自動化機械裝置。自動送料機構(gòu)通常用附屬于它所服務(wù)的設(shè)備，動作程序固定，多數(shù)沒有獨立的控制系統(tǒng)，其控制裝置包括在主機的控制系統(tǒng)（不包括工業(yè)機器人） 。 2.2 自動送料機構(gòu)的組成執(zhí)行系統(tǒng)一般包括手部、腕部、臂部、機身機座等，其中最主要是運動系統(tǒng)。自動送料機構(gòu)主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成。手部是夾緊（或吸附、托持）與松開工件或工具 的部件，由手指（或吸盤） ，驅(qū)動元件和傳動元件等組成。腕部、臂部、機身是將手部抓取的工件或工具進行搬運或操作的部件。驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動臂部、腕部、手部和自動送料機構(gòu)整體運動機構(gòu)動作的動力裝置，常用的驅(qū)動方式有液壓、氣動、機械、電氣或其他的組合?？刂葡到y(tǒng)是支配自動送料機構(gòu)按規(guī)定程序和要求進行運動的裝置，他們主要用來控制：位置（點位控制或連續(xù)軌跡控制） 、時間、速度和加速度等參數(shù)。自動送料機構(gòu)與主機及其它有關(guān)裝置之間的聯(lián)系 3。2.3 自動送料機構(gòu)的應(yīng)用按自動送料機構(gòu)布局形式分可分為：架空式自動送料機構(gòu)、附機式自動送料機構(gòu)、落地式自動送料機構(gòu)三種。此外，還有安裝在自動線料道上或料道旁，實現(xiàn)工件上、下料、傳遞轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)向等用途的自動送料機構(gòu)，他們具有運動單一、結(jié)構(gòu)簡單，位置靈活及精度一般要求較低的特點。 自 動 送 料 機 構(gòu) 通 常 用 作 機 床 或 其 他 機 器 的 附 加 裝 置 ， 如 在 自 動 機 床 或 自 動 生 產(chǎn)線 上 裝 卸 和 傳 遞 工 件 ， 在 加 工 中 心 中 更 換 刀 具 等 ， 一 般 沒 有 獨 立 的 控 制 裝 置 3。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）42.4 自動送料機構(gòu)的分類(1)根據(jù)所承擔的作業(yè)的特點，工業(yè)自動送料機構(gòu)可分為以下三類：(a)承擔搬運工作的自動送料機構(gòu)：這種自動送料機構(gòu)在主要工藝設(shè)備運行時，用來完成輔助作業(yè)，如裝卸毛坯、工件和工夾具。(b)生產(chǎn)工業(yè)用自動送料機構(gòu)：可用于完成工藝過程中的主要作業(yè)，如裝配、焊接、涂漆、彎曲、切斷等。(c)通用工業(yè)自動送料機構(gòu)：其用途廣泛，可以完成各種工藝作業(yè) 9。(2)按功能分類:(a)專用自動送料機構(gòu)：它是附屬于主機的具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用自動送料機構(gòu)具有動作少，工作對象單一，結(jié)構(gòu)簡單，實用可靠和造價低等特點，適用于大批大量的自動化生產(chǎn)，如自動機床，自動線的上、下料自動送料機構(gòu)和“加工中心”附屬的自動換刀自動送料機構(gòu)。(b)通用自動送料機構(gòu)：又稱工業(yè)機器人。它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。具有程序可變、工作范圍大、定位精度高、通用性強的特點，適用于不斷變換品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。(c)示教再現(xiàn)自動送料機構(gòu)：采用示教法編程的通用自動送料機構(gòu)。所謂示教，即由人通過手動控制， “拎著”自動送料機構(gòu)做一遍操作示范，完成全部動作后，其儲存裝置即能記憶下來。自動送料機構(gòu)手可按示范操作的程序行程進行重復(fù)的再現(xiàn)工作。(3)按驅(qū)動方式分：(a)氣力驅(qū)動式的機器人：氣源壓力一般只有 0.6Mpa 左右，適宜抓舉力較小的場合。(b)液力驅(qū)動式的機器人：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)且動作靈敏，但對密封的要求較高，且不宜在高溫或低溫的場合工作，要求的制造精度較高，成本較高。(c)電力驅(qū)動式的機器人：無環(huán)境污染，易于控制，運動精度高，成本低，驅(qū)動效率高等優(yōu)點，其運用最為廣泛。(d)新型驅(qū)動式的機器人：例如靜電驅(qū)動器，壓電驅(qū)動器，形狀記憶合金驅(qū)動器，人工肌肉及光驅(qū)動器等(4)按控制方式分:第 2 章 自動送料機構(gòu)介紹分析5(a)固定程序自動送料機構(gòu)：控制系統(tǒng)是一個固定程序的控制器。程序簡單，程序數(shù)少，而且是固定的，行程可調(diào)但不能任意點定位。(b)可編程序自動送料機構(gòu)：控制系統(tǒng)是一個可變程序控制器。其程序可按需要編排，行程能很方便改變 9。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）6第 3 章 自動送料機構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案和驅(qū)動方案選型3.1 原始數(shù)據(jù)及資料1陶瓷插芯加工材料：氧化鋯（ZrO2）, 尺寸：毛胚外徑 2.56mm,內(nèi)孔 0.02mm,長度 10.5mm。2陶瓷插芯同心度(內(nèi)孔與外徑)1 微米。3砂輪：金剛石砂輪，線速度 50 米秒。4裝料內(nèi)孔定位，裝料用氣動形式,裝料速度 6 只/min。3.2 自動送料機構(gòu)形式及分析動作要求3.2.1 機構(gòu)形式圖 2.1 自動送料機構(gòu)圖第 3 章 自動送料機構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案和驅(qū)動方案選型73.2.2 動作要求分析動作一：送 料動作二：預(yù)夾緊動作三：手臂上升動作四：手臂旋轉(zhuǎn)動作五：小臂伸長動作六：手腕旋轉(zhuǎn)預(yù)夾緊手臂上升手臂旋轉(zhuǎn)手臂伸長手臂轉(zhuǎn)回 手腕旋轉(zhuǎn)圖 2.2 自動送料機構(gòu)動作簡易圖3.3 自動送料機構(gòu)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動系統(tǒng)選型本課題所設(shè)計的自動送料機構(gòu)為通用型的自動送料機構(gòu)，其中坐標系為圓柱坐標系結(jié)構(gòu)。由于本課題的工件是圓柱狀棒料，所以采用夾持式手部設(shè)計方案。手部部分由手指和傳力機構(gòu)所構(gòu)成，手指與工件接觸而傳力機構(gòu)則通過手指夾緊力來完成夾放工件的任務(wù)。其他部分則按照一般工業(yè)生產(chǎn)所采用的通用形式進行設(shè)計。驅(qū)動系統(tǒng)選用電機驅(qū)動和氣壓驅(qū)動，電機驅(qū)動用于機座的旋轉(zhuǎn)和手臂的上下移動，氣壓驅(qū)動用于手臂的伸縮和自動送料機構(gòu)的夾取和翻轉(zhuǎn) 3。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）8第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計4.1 抓取機構(gòu)設(shè)計4.1.1 手部設(shè)計計算a有適當?shù)膴A緊力手部在工作時，應(yīng)具有適當?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計得可以調(diào)節(jié)，對于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。b有足夠的開閉范圍夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置。工作時，一個手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。對于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，可用開閉角和手指夾緊端長度表示。手指開閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來說，如工作環(huán)境許可，開閉范圍大一些較好，如圖 4.1 所示。圖 4.1 自動送料機構(gòu)工作示例簡圖第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計9c力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小手部處于腕部的最前端，工作時運動狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個自動送料機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運動速度等性能。因此，在設(shè)計手部時，必須力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小。d手指應(yīng)有一定的強度和剛度因此送料，夾緊自動送料機構(gòu)，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉式彈簧夾緊，松開時，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡單，制造方便。4.1.2 拉緊裝置如圖 4.2 所示：氣缸右腔停止進氣時，彈簧力夾緊工件，氣缸右腔進氣時松開工件。圖 4.2 氣缸示意圖(a)右腔推力為（4.1）PDF2p432105.=4908.7N(b)根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當量夾緊力計算公式為：寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）10（4.3）,21cosabNF，其中 N =498N=392N，帶入公式 4.2 得：,21csa，= 390o52=1764N則實際加緊力為 （4.3）211KPF實 際 N3485.0764經(jīng)圓整 F1=3500N由公式 得：bp2acos， Na=50.5 mmb=72 mm(c)計算手部活塞桿行程長 L,即（4.4）2tgDL=25tg30=23.1mm經(jīng)圓整取 l=25mm(d)確定“V”型鉗爪的 L、 3。取 （4.5）3cpR式中： （4.6）5042P由公式（4.5） （4.6）得： L=3Rcp=150取“V”型鉗口的夾角 2 =120，則偏轉(zhuǎn)角 按最佳偏轉(zhuǎn)角來確定，查表得： =2239第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計11(5)機械運動范圍（速度）(a)伸縮運動 Vmax=500mm/sVmin=50mm/s(b)上升運動 Vmax=500mm/sVmin=40mm/s(c)下降 Vmax=800mm/sVmin=80mm/s(d)回轉(zhuǎn) maxW =90/sin=30/s所以取手部驅(qū)動活塞速度 V=60mm/s (6)手部右腔流量 SVQ（4.7）=60 2r=603.1425=1177.5mm/s(7)手部工作壓強（4.8）SFP1= pa78.596230M如圖所示：圖 4.3 尺寸示意圖寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）124.2 腕部設(shè)計計算腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運動主要用來改變被夾物體的方位，它動作靈活，轉(zhuǎn)動慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個自由度，可采用具有一個活動度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。要求：回轉(zhuǎn)90角速度 =45/s以最大負荷計算：當工件處于水平位置時，擺動缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重 5kg，長度l =650mm。如圖 4.4 所示。圖 4.4 腕部受力簡圖(1)計算扭矩 14設(shè)重力集中于離手指中心 200mm 處，即扭矩 1為：SF1 （4.9）=59.80.2=19.6（NM）(2)氣缸（伸縮）及其配件的估算扭矩 2 4F =5kg S =10cm帶入公式 2.9 得2=59.80.1 =4.9（NM） (3)擺動缸的摩擦力矩 摩 4摩F=300（N ） （估算值）工件第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計13S=20mm （估算值）摩= 摩FS =6（NM）(4)擺動缸的總摩擦力矩 4= 1+ 2+ 摩 （4.10）=30.5（NM） (5)由公式（4.11）810-b62m1APT其中： b葉片密度，這里取 b=3cm；1A擺動缸內(nèi)徑, 這里取 1A=10cm；m轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取 m=3cm。所以代入（4.11）公式 6210-b8ATP=830.5/0.03（0.1-0.03）10 6=0.89Mpa又因為 b82m1AQW所以 821A= 03-02=0.2710-4m/s=27ml/s4.2.2 臂伸縮機構(gòu)設(shè)計手臂是自動送料機構(gòu)的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動它們寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）14在空間運動。臂部運動的目的，一般是把手部送達空間運動范圍內(nèi)的任意點上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動、靜載荷，而且自身運動又較多，故受力較復(fù)雜。自動送料機構(gòu)的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了 5。手臂的伸縮速度為 200m/s行程 L=500mm(1)手臂右腔流量，公式（4.7）得： SVQ=200 40=1004800mm/s=0.1/10m/s=1000ml/s(2)手臂右腔工作壓力，公式（4.8） 得：（4.12）SFP式中： F 取工件重和手臂活動部件總重，估算 F =10+20=30kg， 摩F=1000N。所以代入公式（3.12）得： SFP摩= 24018.93=0.26Mpa(3)繪制機構(gòu)工作參數(shù)表如表 4.1 所示：機構(gòu)名稱 工作速度 行程 工作壓力 流量第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計15表 4.1 機構(gòu)工作參數(shù)表(4)由初步計算選氣泵所需氣壓最高壓力 P =1.78Mpa所需氣壓最大流量 Q =1000ml/s選取 CB-D 型氣泵此泵工作壓力為 1Mpa，轉(zhuǎn)速為 1800r/min，工作流量 Q 在 3270ml/r 之間，可以滿足需要。(5)驗算腕部擺動缸：（4.13）8106m21APDT（4.14）b21AW式中： mH機械效率?。?0.850.9v容積效率?。?0.70.95所以代入公式（4.13）得： 8105.03.1.08962T=25.8（NM）T M=30.5（NM）代入公式（4.14）得： 0310852786W=0.673rad/s手部抓緊腕部回轉(zhuǎn)小臂伸縮60mm/s45/s200mm/s25mm90500mm1.78 Mpa0.89 Mpa0.26Mpa117.8m/s27m/s1000ml/s寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）16W /40.785rad/s因此，取腕部回轉(zhuǎn)氣缸工作壓力 P =1Mpa流量 Q =35ml/s圓整其他缸的數(shù)值：手部抓取缸工作壓力 1=2Mpa 流量 =120ml/s小臂伸縮缸工作壓力 2P=0.25Mpa 流量 Q=1000ml/s4.3 氣壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計氣壓控制室自動送料機構(gòu)的一種主要的控制形式。自動送料機構(gòu)的運動速度和操作室根據(jù)氣體的流量與壓力來確定，因而只要控制氣的流量和壓力，就可以控制自動送料機構(gòu)的運動速度和操作力，氣壓壓力一般在 5140 公斤/厘米范圍內(nèi)，最大臂力可達 160 公斤以上。主要優(yōu)點：(1)氣壓執(zhí)行元件(馬達和氣缸)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，功率小。(2)可通過空氣帶走大量熱能，保證機械的正常運行。(3)氣壓元件有直線位移式和旋轉(zhuǎn)式二種，適用范圍較廣，其控制速度的區(qū)間也比較寬。只要通過閥和泵的調(diào)節(jié)就能實現(xiàn)開環(huán)和閉環(huán)的控制系統(tǒng)。(4)響應(yīng)速度比較快，能高速啟動，制動和反向，無后滯現(xiàn)象。其力矩一慣量比也較大，因而其加速度能力較強。(5)氣壓元件于其他驅(qū)動元件相比，剛度較大，位置誤差小，定位精度高，而且耐振動等。缺點:控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，處理功率訊號的數(shù)學運算誤差，檢測，放大，測試和補償功能不如電子，機電裝置靈活簡便 4-6。第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計174.4 手部抓取缸圖 4.5 手部抓取缸氣壓原理圖(1)手部抓取缸氣壓原理圖如圖 4.5 所示(2)泵的供氣壓力 P 取 1Mpa，流量 Q 取系統(tǒng)所需最大流量即 Q =1300ml/s。因此，需裝圖 4.1 中所示的調(diào)速閥，流量定為 7.2L/min，工作壓力 P=2Mpa。選取采用： 2FRM5-20/102 調(diào)速閥23E1-10B 二位三通閥寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）184.5 腕部擺動氣壓回路4圖 4.6 腕部擺動氣壓回路(1)腕部擺動缸氣壓原理圖如圖 4.6 所示(2)工作壓力: P=1Mpa流量: Q=35ml/s選取采用:2FRM5-20/102 調(diào)速閥34E1-10B 換向閥第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計194.6 小臂伸縮缸氣壓回路臂部伸縮缸 52圖 4.7 小臂伸縮缸氣壓回路(1)小臂伸縮缸氣壓原理圖如圖 4.7 所示(2)工作壓力: P =0.25Mpa流量: Q =1000ml/s選取采用： 2FRM5-20/102 調(diào)速閥23E1-10B 二位三通閥寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）204.7 總體系統(tǒng)圖圖 4.8 總體系統(tǒng)圖(1)總體系統(tǒng)圖如圖 4.8 所示,(2)工作過程:小臂伸長手部抓緊腕部回轉(zhuǎn)小臂回轉(zhuǎn)小臂收縮手部放松(3)電磁鐵動作順序表:第 4 章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計21表 4.2 總體系統(tǒng)圖元件動作1DT 2DT 3DT 4DT 5DT小臂伸長手部抓緊腕部回轉(zhuǎn)小臂收縮手部放松卸荷-+-+-+-+-(4)確電機規(guī)格：氣壓泵選取 CB-D 型氣泵，額定壓力 P =1Mpa，工作流量在 3270ml/r 之間。選取80L/min 為額定流量的泵，因此：傳動功率 （4.15）QN式中： =0.8 （經(jīng)驗值）所以代入公式（4.15）得：8.061163N=16.7KN選取電動機 JQZ-61-2 型電動機，額定功率 17KW，轉(zhuǎn)速為 2940r/min。4.8 機身結(jié)構(gòu)的設(shè)計臂部和機身的配置形式基本上反映了自動送料機構(gòu)的總體布局。本課題自動送料機構(gòu)的機身設(shè)計成機座式，這樣自動送料機構(gòu)可以是獨立的，自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動，也可具有行走機構(gòu)。臂部配置于機座立柱中間，多見于回轉(zhuǎn)型自動送料機構(gòu)。臂部可沿機座立柱作升降運動，獲得較大的升降行程。升降過程由電動機帶動螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運動。手臂的回轉(zhuǎn)由電動機帶動減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動了機身的旋轉(zhuǎn)，從而達到了自由度的要求 7-9。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設(shè)計（論文）224.8.1 電機的選擇機身部使用了兩個電機，其一是帶動臂部的升降運動；其二是帶動機身的回轉(zhuǎn)運動。帶動臂部升降運動的電機安裝在肋板上，帶動機身回轉(zhuǎn)的電機安裝在混凝土地基上。帶動臂部升降的電機：初選上升速度 V =100mm/sP =6KW所以 轉(zhuǎn) /分106n選擇 Y90S-4 型電機，屬于籠型異步電動機。采用 B 級絕緣，外殼防護等級為IP44，冷卻方式為 I（014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為 380V，額定功率為 50HZ。如表 4.3 Y90S-4 電動機技術(shù)數(shù)據(jù)所示：表 4.3 Y90S-4 電動機技術(shù)數(shù)據(jù)滿載時 堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩型號 額定功率 KW 電流 A 轉(zhuǎn)速r/min效率% 功率因素 額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90S-4 1.1 2.7 1400 79 0.78 6.5 2.2 2.24.8.2 減速器的選擇減速器的原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置。用來降低轉(zhuǎn)速和增轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。初選 WD80 型圓柱蝸桿減速器。WD 為蝸桿下置式一級傳動的阿基米德圓柱蝸桿減速器。蝸桿的材料為 38siMnMo 調(diào)質(zhì)蝸輪的材料為 ZQA19-4中心矩 a=80