直角坐标式机械手毕业论文--四自由度工业机械手的设计

1、直角坐标式机械手毕业论文-四自由度工业机械手的设计 摘 要目录- 831 工业机械手的规格参数 832 工业设计手的参数计算 - 8com 手部质量计算 - 8 com 机械手的爪部夹紧气缸的选择 - 9com 腕部传动气缸的选择 - 10com 伸缩气缸的选择 - 11com 对伸缩导杆的校核 - 12com 配重计算 - 13com 升降部分计算 - 14com 对升降导杆的核算 - 15com算 - 15com型齿杆式回转摆动气缸的计算 - 16 4 工业机械手的控制部分设计 17 41 回路计算 - 1742 执行元件选择 1743 控制元件选择 18 44 执行元件用气量的计算和空压

2、机的选择 2145 气动元件的清单 2246 动作顺序表 23电气控制系统设计 2551电气控制方案设计和元件的选择 25 52 PLC控制系统设计及PLC及IO端口分配图的设计 2553 PLC梯形图的设计 2554 PLC的控制程序 25总结 致谢参考文献 1 绪论11 课题设计的论述机械是现代社会进行生产的主要要素之一机械制造工业是现代工业化国家的基础工业是我国社会主义现代化的重要领域之一机械设计是从使用要求等出发对机械的工作原理结构运动形式力和能量的传递方式以至各个零件的材料和形状尺寸以及使用维修等问题进行构思分析和决策的工作过程这种过程的结构一般要表达成设计图纸说明书以及各种技术文件

3、机械设计是机械生产的第一步是决定产品性能及影响产品制造过程的首要环节因此机械设计课程是讲授一般工作条件和常用参数范围内的通用设计的课程工业机械手的技术概述一 工业机械手的工作原理和分类 原理 机械手是一种模仿人手动作并按设定的程序轨迹和要求代替人手抓搬运工件或操持工具或进行操作的自动化装置 分类 工业机械手的种类很多按使用范围可分为专用机械手通用机械手 专用机械手 一般附属于工作机器设备动作程序固定驱动系统和控制系统可以独立亦可以附属与工作机械设备 通用机械手 独立工作的自动化机械装置在规格性能范围内其动作程序是可变的通过调整可在不同场合使用驱动系统和控制系统是独立的 按驱动方式可分为液压机械

4、手气压机械手电动机械手和机械式机械手 液压机械手 输出力大传动平稳如采用电液伺服机构可实现连续轨迹控制液压系统的密封要求严格油温对油的粘度影响较大 气压机械手 气源方便输出力小气压传动速度快结构简单成本低但工作不大稳定冲击大在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大 电动机械手 直接用直线电机功率步进电机和具有特殊结构的感应电动机等来驱动动力源简单不需要能量转换机构维护使用方便 机械式机械手 由工作机械带动机械手运动工作可靠动作频率高结构简单成本低但动作固定不可变按控制系统可分为点位控制连续控制 点位控制 只能控制工业机械手运动的几个点的位置运动轨迹不受控制目前使用的专用和通用的工业机械手均属于此

5、类 连续控制 工业机械手按给定的速度沿给定的路线轨迹实现平稳准确的运动特点是设定点是无限的整个运动过程都要求在控制之下这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制 工业机械手的自由度 所谓工业机械手的自由度就是整机手臂和手腕相对于固定坐标所具有的独立运动有几个独立运动就有几个自由度手指的抓取动作不计在自由度数目内 工业机械手自由度数的多少决定着工业机械手动作多样化的程度自由度数越多它的动作越灵活应用越广但同时也使控制系统和机械结构越复杂定位精度难以保证整机的造价高自重大所以应按生产实际需要选用最少的自由度数目前国内外现有的工业机械手的自由度数目为个4工业机械手手臂的坐标形式按照工业机械手手臂所具有

6、的运动及其组合情况若以坐标形式可分为下列四种1直角坐标式 手臂的运动是由三个直线运动组合而成2圆柱坐标式 手臂的运动是由两个直线运动和一个回转运动组成3球坐标式 手臂运动是由一个直线运动和两个回转运动组成4关节式 手臂运动是由三个回转运动组成二 工业机械手的结构组成 目前国内工业机械手的种类和型式比较多从结构型式分析主要由执行机构驱动系统和控制系统等组成 执行机构 由手部手腕手臂和行走机构等运动部件组成 手部 它具有人手某种单一动作的功能是机械手直接用于抓取和握紧工件进行操作的部件要求其抓取工件牢固定位准确小损伤工件由于抓取物件的形状不同手部有夹持式和吸附式等型式 夹持式手部是由手指和传力机构

7、组成手指是直接与物件接触的构件常用的手指运动型式有回转型和平移型回转型手指结构简单制造容易故应用较广泛平移型结构比较复杂应用较少平移型手指夹持圆形零件时工件直径变化不影响其轴心的位置因此适宜夹持变化范围大的工件 手腕 手腕是连接手部和手臂的部件用来改变或调整工作的方位即姿势它可以有上下摆动左右摆动和绕自身轴线的回转三个运动如有特殊要求将轴类零件放在顶尖上将筒类盘类零件卡在卡盘上等手腕还可以有小距离的横移也有的工业机械手没有手腕 手臂 手臂是机械手执行结构中的部件其作用是将被抓住工件传送到规定位置上它具有手臂伸缩升降回转三个自由度 工业机械手的手臂是支撑通常由驱动手臂运动的部件如油气缸齿轮齿条机

8、构连杆机构螺旋机构和凸轮机构等与驱动源如液压气压或电机等相配合以实现手臂的各种运动 行走机构 当工业机械手需要完成较远距离的操作时可在机座轮轨道等行走机构以实现工业机械手的整机运动 驱动系统 驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置通常由动力源控制调节装置和辅助装置组成 控制系统 控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位或机械挡位系统组成现状及国内外发展趋势国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势1工业机器人性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修而单机价格不断下降平均单机价格从91年的103万美元降至03年的53万美元2机

9、械结构向模块化可重构化发展例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位一体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问市3工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展便于标准化网络化器件集成度高控制柜日见小巧且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操作性和可维修性4机器人中的传感器作用日益重要除采用传统的位置速度加速度等传感器外装配焊接机器人还应用了视觉力觉等传感器而遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用5虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制如使遥控机器

10、人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人6当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统而是致力于操作者与机器人的人机交互控制即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统使智能机器人走出实验室进入实用化阶段美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例7机器人化机械开始兴起从94年美国开发出虚拟轴机床以来这种新型装置已成为国际研究的热点之一纷纷探索开拓其实际应用的领域我国的工业机器人从80年代七五科技攻关开始起步在国家的支持下通过七五八五科技攻关目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨道规划技术生产了部分机器人关键元器件开发出喷

11、漆弧焊点焊装配搬运等机器人其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线站上获得规模应用弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上但总的看来我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离如可靠性低于国外产品机器人应用工程起步较晚应用领域窄生产线系统技术与国外比有差距在应用规模上我国已安装的国产工业机器人约200台约占全球已安装台数的万分之四以上原因主要是没有形成机器人产业当前我国的机器人生产都是应用户的要求一客户一次重新设计品种规格多批量小零部件通用化程度低供货周期长成本也不低而且质量可靠性不稳定因此迫切需要解决产业化前期的关键技术对产品进行全面规划搞好系列化通用

12、化模化设计积极推进产业化进程我国的智能机器人和特种机器人在863计划的支持下也取得了不少成果其中最为突出的是水下机器人6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平还开发出直接遥控机器人双臂协调控制机器人爬壁机器人管道机器人等机种在机器人视觉力觉触觉声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作有一定的发展基础但是在多传感器信息融合控制技术遥控加局部自主系统遥控机器人智能装配机器人机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步与国外先进水平差距较大需要在原有成绩的基础上有重点地系统攻关才能形成系统配套可供实用的技术和产品以期在十五后期立于世界先进行列之中工业机械手设计的基本步骤 工业机械手设计的步骤包括以下1

13、根据机械手的功能要求选定其的类型2分析机械手的工作情况确定作用在机械手上的载荷3根据工作情况分析判定机械手的失效形式从而确定其计算准则4进行主要的参数选择根据计算准则求出零件的主要尺寸选择材料考虑热处理及结构工艺性要求5进行对机械手结构分析6绘制零件图制订技术要求2 总体设计21 总体设计211 总体设计工业机械手是一种模仿人手动作并按设定的程序轨迹和要求代替人手抓搬 运或操作工具或进行操作自动化装置机械手的总体设计要进行全面综合考虑尽可能使之做到结构简单紧凑容易操作安全可靠安装维修方便经济性好为了提高机械手的运动速度和控制精度在保证机械手有足够强度与刚度的条件下尽可能从结构与材料上设法减轻机

14、械手的重量力求选高强度轻质材料通常用高强度铝合金制造据设计题目给出的坐标形式和基本参数确定该设计和各项结构其中已确定的各项有1本工业机械手是通用机械手是一种具有独立控制系统的程序可变动作灵活多样的机械手通用机械手工作的范围大定位精度高通用性强适用于不断变换生产品种的中小批量自动化生产本工业机械手的控制定位方式是简易型的点定位控制因此其控制系统不是很复杂2本工业机械手是圆柱坐标的坐标型式其手臂的运动系由两个直线运动和两个回转运动所组成即沿X轴的伸缩沿Z轴的升降和绕Z轴的回转特点占地面积小而活动范围大结构较简单并能达到较高的定位精度应用广泛但因机械手结构关系沿Z轴方向移动的最低位置限制故不能抓取地

15、面上的物体3 本工业机械手是四自由度机械手所谓工业机械手的自由度就是整机手臂和手腕相对于固定坐标所具有的独立运动1 手臂的升降2 手臂的升缩3 手腕部回转4手臂回转根据给出的工业机械手的规格参数还需确定其余各部件的设计212 驱动方式的选择和设计根据有关资料的显示现在机械手驱动方式的成熟控制方式有多种主要以下几种方式并进行比较选择1 液压传动机械手是以油液的压力来驱动执行机构的机械手但对密封装置要求严格不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大影响且不宜在高温低温下工作若机械手采用电液伺服驱动系统可实现连续轨迹控制使机械手的通用性扩大但电液伺服阀的制造精度高油液过滤要求严格成本高 2 气压传动机械手

16、是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手其主要特点介质来源极方便不污染环境工作可靠气动动作迅速结构简单成本低操作维修方便但是由于空气具有可压缩的特点工作速度的稳定性较差而且气源压力较低抓重一般在30公斤以下适用于高速轻载高温和粉尘大的环境中进行工作 3 机械传动机械手既由机械传动机构如凸轮连杆齿轮和齿条间歇机构等驱动的机械手它是一种附属于工作主机的专用机械手其动力是由工作机械传递的它的特点是运动准确可靠动作频率高但结构较大动作程序不可变常被用于为工作主机的上下料 4电力传动机械手即由特殊结构的感应电动机直线电机或步进电机直接驱动执行机构的机械手因为不需中间的转换机构故机械结构简单其中直线电

17、机机械手的运动速度快和行程长维护和使用方便此类机械手目前还不多有发展前途 综合上述四种驱动方式的优缺点结合本设计之工业机械手的各项规格要求应选用气压传动来实现则其抓重和定位都可达到且结构可简单其传动平稳和动作灵敏性可达到设计要求 因此本设计的四自由度工业机械手选用气压传动机械手作为驱动方式213 整体机构的确定 1 执行机构 1手部既与物体直接接触的部件采用夹持式手部夹持式手部由手指或手爪和传力机构构成手指直接与物体接触传力机构采用斜楔杠杆式结构通过手指产生夹紧力来完成夹放物件其由气缸实现 2手腕是联接手部和手臂的部件起调整或改变工件方位的作用本系统则通过由回转气缸使手腕实现回转摆动实现方位的

18、改变 3手臂支撑手腕和手部的部件以改变工件的位置其作用是带动手指去抓取物件并按预定要求将其搬到设定位置本系统采用气缸和回转气缸分别实现手臂的升降回转以及伸缩的动作4立柱以手臂的升降气缸兼作立柱以便实现该机械手的紧凑和简洁 5机座是机械手的基础部分各结构部件均安装其上起支撑和连接作用2 驱动系统系统才用气压传动方式3 控制系统是支配工业机械手按规定的要求运动的系统系统由可编程序控制器系统和行程开关电气定位以及相关的继电器系统组成的系统控制4 位置检测盒的放置为操作和安全把电气控制箱置于机座上而把操纵盒以长距离远距离的操纵方式操控人员可远离机械手操作 整个机构的位置布置初定大概如下所示爪部夹紧缸手

19、腕转动缸伸缩缸升降缸回转缸回转缸升降缸为了使整个机构尽量趋向于轻便简单在此我们尽量选取叶片型回转气缸将回转气缸放在升降缸之上但这一构想取决于叶片型回转缸的工作压力是否达到系统的压力要求所以此部分将留待往后再作决定5 手部结构根据已知的规格参数我们选择爪部通过汽缸推动楔块带动爪部杠杆运动的结构以此实现爪部张合的夹紧运动杠杆与楔块接触的一端用弹簧连起以保证楔块缩回时杠杆端部始终与楔块接触爪部的张合弧度可通过改变楔块的斜面角度和杠杆的长度和比例来调节结构紧凑简洁受力性能良好定位误差小3 直角坐标式工业机械手的机械部分设计机械手的规格参数抓重50 N 额定抓取重量或额定负荷自由度 4坐标形式 圆柱坐标

20、最大工作半径1200手臂最大中心高下降时800手臂运动参数伸缩行程500伸缩速度250s升降行程300升降速度200s回转范围回转速度180s手腕参数 回转范围回转速度s手指夹持范围定位精度±驱动方式气压传动11电气控制方式PLC点位程序控制12电气操作方式手动和自动 ×k1Kg654103 mm5314×6255mm53mm 当工件取时面积应为 702mmmm手部各部分质量估算如下爪部215×9×10×2 4000mmmmmmmmmm352507b35 C 17其驱动力为P ×N×1 N05N5×N 6

21、050012165 N则P ×N× 2×35×2165×15017 236 N据公式实 P×K1×K2 310式中手部的机械效率一般取085095K1 12米秒为被夹持工件与手指接触的磨擦系数在这取f 01 一般手爪传动机构的传动效率取 085 1 11 2236×15×2090 787 N所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为787 N则根据公式气缸 311气缸×××5×1054 5 N气缸N 5 7879295 N式中 D为气缸直径假设为50mm P为气压假设为5

22、×105Pa所以选用MDBB50-35气缸合适夹紧×323 腕部传动气缸的选择 当工件取时 则根据公式工件×L得 312 工件×L××Kgm 则根据公式工件L得 313 工件L × KgmKg计算J手爪得 314 J手爪 ×35 KgmJ手爪 315×Nm 根据手腕回转受力图 得驱惯偏摩封 316 为简化计算可不计密封装置处的摩擦阻力矩因此乘安全系数即可驱惯comNm 其参数为驱Nm 工件mm 爪部mm 腕部mm 导杆mm Kg Kg 约为30 取32 Kg 约为14 取15 ×Kg 约为38

23、取40 3-17 51×0874×9832×0774×9815×0616×988×025×98 966 N 513215898comN NN N N015965015N NN×4422NfN2 3-19 com×22194 N01015润fN×015×22N193221944126 N 惯 3-20 1234178×1252225N其中 25002mmS125 摩惯4126222543485N 缸驱工作缸4 5×101×10640×10

24、-32×3144 5075 N 所以SMC MB系列标准气缸 MDBB50-500合适查资料得材料为铝合金的MDBB50-500气缸行程为零时质量为1140g每增加10mm行程则质量增加40g 114050×403140g PN2S 32173122 003×003 00812×106Pa0812MPa所以P P15MPa V025 00812×106×0250203×106Pa0203MPa PV15MPa 322875×0532×30×10-33182×10 182MPa 所以 1

25、00MPa 45钢100 MPa 伸缩导杆4伸缩缸 323314×3024 720×78×103968 偏重力矩即手臂及其上所支承的全部零件的重量作用在各自重心上对手臂回转轴的静力矩用偏表示手臂前伸时则偏重力矩为最大若和分别为工件手部手腕手臂之重量和重心位置至手臂回转轴的距离则手臂手腕等部件的总重量为 324 式中表示工件手部手腕手臂等零部件的顺序号 各零部件的总重心位置距手臂回转轴轴线的距离为其值为 厘米 325 其偏重力矩偏为偏公斤厘米 当手臂处于伸长和回缩状态时立柱所受偏重力矩分别为 缩 工件×工件手爪×手爪腕部回转缸×腕部回转

26、缸伸缩导向×伸缩导向 伸缩缸×伸缩缸 51×70032×57012×4509×13181×835132129181 59007720312905 mm 工件×工件手爪×手爪腕部回转缸×腕部回转缸伸缩导向×伸缩导向 伸缩缸×伸缩缸 伸缩导向伸缩缸 32751×120032×107012×9509×355181×30 com129181 6701 mm 缩缩2031×98×2905578 N2031×

27、98×67011334 N中间值956 N 中间值450mm045mm则配重中间值中间值9560452124 N 配重配重212498217 kgV配重配重钢217 78×10-6 278106mm h 工业机械手的回转和升降机构安装在底座上它们支承着手臂伸缩机构手腕和手部升降导向立柱不自锁的条件因为手臂在总重量的作用下有一顺时针方向倾斜的趋势而导套却阻止手臂这种趋势若导套对升降立柱的作用力为和根据升降立柱的力平衡条件得 h 则h 328 所谓不自锁的条件就是升降立柱能在导套内自由下滑从力的观点分析必须使 h 所以h 式中摩擦系数一般取01这里考虑到摩擦的副作用则取016

28、托板863×200×12×78×10-6162 kg 总120311622175821 kg15821×02011162 N 总伸配重133495384 Nm 384 5821×98 0067 m67 mm h150 mm 2f2×02×6732 托连10×314×1002×78×10-324492 g245 kg Rh015 N 摩2Rf2015 N 驱12× 总连 12× 11642768 5821×98245×98826332 N

29、 缸驱 d4 p工作压力314×50×05×104 98125 N 驱 N所以可选用MDBB- 当手臂伸出到最大范围时回转中心所受的弯矩最大根据公式 329 384 32 × 30×10-3 3 125 MPa 100 MPa 45钢100 MPa 校核升降气缸缸头销 P升降缸314×50×05×10498125 N d4 330 98125×4 314× 8×10-3 2 195 MPa 58 MPa bb98125 8×15 ×10-6817 MPa b100

30、MPa 所以此销安全329 挠度计算考虑导杆在全伸出时挠度最大 G工件 51×98 50N G手爪 32×98 3136N 800mmG手腕 12×98 1176NG手部和工件 工件手爪手腕 93N G手部和工件工件重心到导向套端面距离 1200324 876 mm手爪重心到导向套端面距离 1070324 746 mm手腕重心到导向套端面距离 950324 626 mm工件及手部总重心到导向套端面距离 51×876 32 ×746 12×626 95 800 mm将导杆看作是悬臂梁根据挠度计算公式 y手部 G×C26EI&#

31、215; 3LC 331 考虑到是双导杆 每个导杆的径向受力为12 ×G手部和工件查表得 E钢材 21×1011Pa导杆的极惯性矩I ×D464 ×304 64 39760 mm4C 800 mm手爪夹持中心到导向套端面距离L 345500 845 mmy手部 12×G手部和工件× C26EI × 3LC 465× 80026×21×1011 ×39760 × 3×845800 1 mm经过核算导杆挠度基本符合要求3210 转台型齿杆式回转摆动气缸的计算 根据公式

32、总工件爪部腕部回转缸伸缩缸伸缩导向配重托板 332总工件爪部腕部回转缸伸缩缸伸缩导向配重托板512671392321525 kg 总 700×51622×2442×15-50×103-400×232-68×152 565-13021 mm013 m J总 12 2 333 J总 12 2 117022002 12 665×106 kgmm2665kgm2 J0J总2665565× -0132 2763 kgm2 升降292506641134 kg J 12 12 134 5842602 12 039×10

33、×106 kgmm2039 kgm2 J总J升降J076303980kgm2 惯J总 802×3142 034234 Nm 11惯com4657 Nm 666 Nm 4657 Nm 可选用SMC MSQ系列转台型齿杆式回转摆动气缸气缸MSQB200A4 直角坐标式工业机械手的控制部分计算回路计算气动执行元件的工作顺序图1第一次上升 2手臂伸出 3 手爪夹紧4延 时5手臂缩回 14手腕反转 6第一次下降 13回转台反转 7手腕正转 12第二次手臂缩回11延时10手爪松开 9 第二次手臂伸出8回转台正转执行元件选择 1 类型与主要尺寸参数如下表表41气缸或马达标号内径mm活塞杆

34、直径mm行程mm全行程需要时s耗气量cm3s指部夹紧缸MDBB50-3550035058792腕部叶片马达CDRB1BW50-180S500 180°臂部伸缩缸CDA1BN40-50040105002118335升降缸MDBB50-300501630015352308齿轮齿条马达QGK-1RSD80T180-E2800 180°表41 类型与主要尺寸参数2 耗气量计算查机械设计手册-5Q D2-d2 S 4t 41 无杆腔Q D2S 4t 42 Q每秒钟压缩空气消耗量 D气缸内径 大径 d气缸活塞杆直径 小径 S气缸行程 t杆单向伸缩时间1 D 0040米行程s 0035米

35、全行程需时间t1 05秒代入42式可算出压缩空气量 Qa 0042×0035 4×05 8792cm3s 2 伸缩缸已知缸径D 0050米小径d 0016米行程s 05米全行程需时间t2 2秒代入41式可算出压缩空气量 Qb 0042-0012 ×05 4×2 297375cm3s 3 升降缸已知缸径D 0050米小径d 001米行程s 03米全行程需时间t2 2秒代入41式可算出压缩空气量 Qc 0052-00162 ×03 4×15 352308cm3s 4 腕部马达耗气量根据公式可可算出压缩空气量G pznV1 RT1 43Q

36、GRT0P0 44 Qd pznV1 RT1 RT0P0 50×105×Z×30 ×V1 1013×105 148ZV1 m3min 注意由于Z和V1的具体参数不全故具体的数据不能算出举有关资料显示其值小于352 cm3s5 臂部马达耗气量Qd pznV1 RT1 RT0P0 50×105×Z×30 ×V1 1013×105 148ZV1 m3min由于Z和V1的具体参数不全故具体的数据不能算出举有关资料显示其值小于352 cm3s 43 控制元件的选择1 选择类型 主控电磁换向阀为SMC之VF

37、系列SMC之系列 LA-L8 2 选择主控电磁阀 因夹紧缸要求压力Pa05MPa流量Qa 8792cm3s-5表 387-14可选得阀的通径为6mm 因伸缩缸要求压力Pa05MPa流量Qa 352308cm3s查机械设计手册-5表387-14可选得阀的通径为 对升降缸主控电磁换向阀的选择 因升降缸要求压力Pa05MPa流量Qa 352308cm3s-5表387-14可选得阀的通径为 对马达主控电磁换向阀的选择 因马达要求压力Pa05MPaQa 352308cm3s查机械设计手册-5表387-14可选得阀的通径为执行元件电磁阀数量配合管道 OI 速度控制器夹紧缸SY313D-5G-C81个AS2

38、000-01腕马达VF42205-GB-031个AS4000-02伸缩缸VF42205-GB-031个AS4000-02升降缸VF42205-GB-031个AS4000-02臂马达VF42205-GB-031个AS4000-02结合以上数据参考资料 SMC公司的通先导式电磁阀VF系列密闭 选得阀3 选择减压阀和其它气动动助件 过滤器减压阀油雾器集全起来统称为气源三大件同主控电磁阀的选择一样考虑到系统的工作压力和流量以及各执行元件因联锁关系不会同时工作的特点即按其中压力流量最大的一个执行元件来选择减压阀的其它阀P 05MPaQ 440385cm3s选择方大气动C系统气源三大件QFLJWC-L8

39、4 确定管道直径验算压力损失 据管道直径的和阀的通径相一致的原则同时考虑各执行元件和同时工作的特点初定各段管径如上表42所示而总气源管的气管管径 因Q D2V4 d12V4 d22V4则D d12 d22 12 82 82 12 11313mm 取标准管径D 14mm 验算压力损失 预设供气压力为07MPa压力损失为P100Kpa A沿程损失 K1 11 B局部压力损失 减压阀和节流阀的压力损失较小其余损失为系统回路和气控回路和 Pr2 P换向阀P油雾器P水滤气器 45 查机械设计手册-5表387-15可得各压降值P换向阀 216KPa P油雾器 147KPa P水滤气器 147KPa Pr2

40、 P换向阀P油雾器P水滤气器 216Kpa 147Kpa 147Kpa 51 Kpa 总的压力损失为 P KK1Pr2 13 ×11×51 729 Kpa100 Kpa PP说明所选的阀和管道通径是合格的5中央控制阀的功能中央控制阀上面集成了电磁阀风缸速度调整和缓冲等重要功能 原理当接受到伸的指令时电磁阀Y1得电压缩空气经Y1到速度节流阀C和DA1借口进入驱动风缸右腔推动活塞向左运动驱动风缸的空气从A2D2口排出当活塞想左运动接近终点的时A2口被辅助活塞堵上空气只能从D2排出实现运动终端的缓冲效果通过调节速度节流阀和缓冲节流阀达到控制运动速度的效果 如图41为风缸速度调整4

41、2为缓冲原理图41 风缸速度调整图42 缓冲原理44 执行元件用气量的计算和空压机的选择 1003夹紧缸的压缩空气用气量Qa Q pp0 p0 46 Qa Q pp0 p0 352308× 05×10601013×106 01013×106 521879cm3s 同理可得伸缩缸和马达的压缩空气用气量Qb 1076374 cm3s 升降缸的压缩空气用气量 Qb 2091242 cm3s 结果记入下表4-3表43部件缸或马达耗气量 cm3s工作压力MPa大气压 MPa自由空气量 cm3s工作时间S计算公式指部夹紧缸352308050101352187905Q

42、 Q pp0 p0腕部叶片马达440385050101320912421臂部伸缩缸294375050101317473612升降缸87920501013209124215齿轮齿条马达4403850501013209124222气缸的理论用气量-5公式Qz iaQt 47 Qz 一台设备在一个周期内的平均用气量 cm3s a 气缸每一往复的作用次数单作用缸a 1双作用缸a 2T 系统一次工作循环时间 25S Q 某个执行元件一个行程的用气量 cm3st 某个执行元件一个行程的时间S Qz iaQt 1×521879×052×2091242×22×1747361×152×2091242×12×2091242×225 1056cm3s 考虑系统泄漏取泄漏量为用气量的15及其总系数为13则系统工作用气量为Qg 13×15× Qz 13&#