3947 自動(dòng)線工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3947 自動(dòng)線工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),自動(dòng)線,工業(yè),機(jī)械手,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 1自動(dòng)線工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄目錄…………………………………………………………………… 1摘要…………………………………………………………………… 4第一章：總體方案分析與制定………………………………… 41.1 準(zhǔn)備工作階段…………………………………………………51.2 總體設(shè)計(jì)階段…………………………………………………61.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………6第二章：上料輸送槽設(shè)計(jì)……………………………………… 62.1 上料槽的設(shè)計(jì)…………………………………………………62.2 上料缸的設(shè)計(jì)…………………………………………………82．3 上料活塞桿的設(shè)計(jì)……………………………………… 92．4 汽缸耗氣量的設(shè)計(jì)……………………………………… 10第三章：傳輸帶設(shè)計(jì)……………………………………………103．1 帶型號(hào)的選擇………………………………………………1023．2 初選設(shè)計(jì)參數(shù)………………………………………………103．3 帶能力的計(jì)算……………………………………………103．4 帶驅(qū)動(dòng)力所需傳動(dòng)功率的計(jì)算………………………… 113．5 拉緊裝置重錘質(zhì)量的計(jì)算…………………………………163．6 靜載荷校核輥?zhàn)佑?jì)算………………………………………163．7 運(yùn)載計(jì)算……………………………………………………17 第四章：步進(jìn)電機(jī)的選用……………………………………… 194．1 選用電機(jī)型號(hào)………………………………………………194．2 驗(yàn)算矩頻特性………………………………………………194．3 空載摩擦力矩………………………………………………214．4 加載摩擦力矩………………………………………………214．5 校核長速啟動(dòng)………………………………………………21第五章：夾具的設(shè)計(jì)……………………………………………225．1 定位基準(zhǔn)的選擇……………………………………………225．2 切削力及夾緊力計(jì)算………………………………………2235．3 定位誤差的分析……………………………………………24第六章：工業(yè)機(jī)械手………………………………………… 246．1 夾緊缸……………………………………………………266．2 升降缸……………………………………………………28第七章：氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………287．1 耗氣量的計(jì)算……………………………………………287．2 選擇控制元件……………………………………………297．3 貯氣罐……………………………………………………297．4 選擇氣動(dòng)輔件……………………………………………307．5 確定管徑…………………………………………………307．6 壓力損失…………………………………………………317．7 空氣壓力機(jī)的選擇………………………………………31鳴謝……………………………………………………………33附錄一：參考資料……………………………………………34附錄二：外文文獻(xiàn)……………………………………………344附錄三：外文文獻(xiàn)翻譯………………………………………37 【摘要】可 編 程 控 制 器 （ PLC） 是 一 種 廣 泛 應(yīng) 用 于 各 類 自 動(dòng) 化 場 合 的 微 機(jī) 控制 器 ， 熟 練 掌 握 和 應(yīng) 用 各 類 PLC 是 對(duì) 本 專 業(yè) 學(xué) 生 的 較 高 要 求 ， 為 了 提 高 學(xué) 生應(yīng) 用 PLC 解 決 實(shí) 際 問 題 的 能 力 ， 本 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 以 模 擬 生 產(chǎn) 實(shí) 際 的 自 動(dòng) 線 為 控 制對(duì) 象 ， 設(shè) 計(jì) 出 一 條 能 滿 足 PLC 和 單 片 機(jī) 控 制 多 項(xiàng) 教 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 要 求 ， 具 有 現(xiàn) 場 柔性 組 合 功 能 的 教 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 自 動(dòng) 加 工 生 產(chǎn) 線 ， 該 自 動(dòng) 線 是 一 種 將 電 子 、 計(jì) 算 機(jī) 、機(jī) 械 、 氣 動(dòng) 、 檢 測(cè) 等 技 術(shù) 融 合 在 一 起 的 先 進(jìn) 技 術(shù) 設(shè) 備 ， 以 滿 足 對(duì) 學(xué) 生 的 實(shí) 踐訓(xùn) 練 要 求 ?！娟P(guān)鍵詞】生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、自動(dòng)線設(shè)計(jì)、PLC 控制、工業(yè)生產(chǎn)線。 【Abstract】The programmable controller(PLC) is a kind of computer controller applied to all kinds of automatic occasions extensively, acquire proficiency in and use all kinds of PLC to be requiring higher to this professional student, for improve student use PLC ability to solve practical problem, this graduation project regards producing the real transfer machine in simulation as the target of controlling, design one can meet PLC and one-chip computer control multiple teaching experiment requests, teaching experiment of making the function up 5of on-the-spot flexibility processes the production line automatically, transfer machine this electron, computer, machinery, pneumatic one measuring, in order to meet practice in students train the request.【Key words】Production line design, transfer machine design, PLC control, industrial production line.第一章 總體方案分析１．１準(zhǔn)備工作階段1）調(diào)查研究工作(1)被加工工件的年產(chǎn)綱領(lǐng)，工件在自動(dòng)線上所要完成的工藝內(nèi)容。在自動(dòng)線上的安裝位置。使用條件及其它特殊要求。(2)零件的結(jié)構(gòu)，形狀尺寸。材料，技術(shù)條件以及在機(jī)器中所起的作用。該產(chǎn)品的發(fā)展前途，毛坯的種數(shù)和工件的加工余量。(3)被加工工件原來的工藝方法、加工質(zhì)量、生產(chǎn)率等情況、國內(nèi)外類似零件的有關(guān)技術(shù)資料。２）確定是否適宜建造的自動(dòng)生產(chǎn)線(1)分析零件；(2)分析毛坯情況是否適用自動(dòng)生產(chǎn)線；由自動(dòng)線的Ｔ－年基本工時(shí)（小時(shí)／年）一般規(guī)定按一班制工作時(shí)為２３６０小時(shí)／年．按兩班帛工作時(shí)為４６５０小時(shí)／年；Ｎ－自動(dòng)線加工對(duì)象的年產(chǎn)納領(lǐng)（件／年） ；生產(chǎn)節(jié)拍：由下列公式計(jì)算：= ； N=ft60rn?12()nQp?＿自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍（分／件） ；f－自動(dòng)化的負(fù)荷率一般為 0.65～0.85 復(fù)雜的自動(dòng)線取較低值，簡單的自動(dòng)線取較高值；Ｑ－產(chǎn)品＊機(jī)器）的年產(chǎn)量（臺(tái)／年） ；N 每臺(tái)產(chǎn)包含對(duì)象產(chǎn)品（零件）的數(shù)量（件／臺(tái)） ；－備品率；1p由《自動(dòng)生產(chǎn)線技術(shù)》天津電儀職大編　　電子工業(yè)出版社出版一書查得。一般可?。海剑福ァ?；　　 ＝２％??；?。眩剑啡f　　；　　 ＝0.8。12p?Ｔ＝２３６０小時(shí)／年即：Ｗ＝７００００＊（１＋８％＋２％）＝７７０００（件／年）＝ 分ft603.81477??Ｗ＝40000(1+8%+2%)=44000 件／年6＝４萬臺(tái)時(shí)：nQ＝ 分／件ft6023.8574??自動(dòng)線工序節(jié)拍的平衡： ；gqftt??cgmL????－每一個(gè)工序需要的工作循環(huán)時(shí)間（min） ；－基本工作時(shí)間（min）,包括切入及切出時(shí)間；qtＬ－—工作行程長度（min）;-分別為切入、及切出長度(min);,rcL-動(dòng)力部件的進(jìn)給量（mm/min） ；m?與 不重合的輔助時(shí)間(min),可取為（0.3~0.5 ）分，對(duì)主軸需要一位時(shí)ftp可取為 0.6 分。取 ；0.5gt?（分/件） 。.27gt?3.分析產(chǎn)量綱領(lǐng)是否合乎建設(shè)生產(chǎn)線由于年生產(chǎn)量大，每一工序所需工時(shí)少，有于現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，效率所需要求高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此還是要用現(xiàn)代化的機(jī)加工比較好。因此由上述所設(shè)計(jì)的，用現(xiàn)代的機(jī)加工是合理的。(3)分析勞動(dòng)條件由以上計(jì)算得，每一個(gè)工序?qū)嶋H需要的工作循環(huán)時(shí)間 分鐘，3.057gt?時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度大，一般適用于機(jī)械手的大加工，所以本設(shè)計(jì)就采用機(jī)械手代勞人力作機(jī)加工，使生產(chǎn)效率大大的提高。1.2 總體設(shè)計(jì)階段內(nèi)容：１擬定工藝方案，并繪制工序圖及加工示意圖２．?dāng)M定全線自動(dòng)化方案３．確定自動(dòng)生產(chǎn)線的總體布局，繪制自動(dòng)線的總聯(lián)系尺寸圖４．繪制自動(dòng)線周期表５．對(duì)沒有充分把握的某些工序，選取工藝及結(jié)構(gòu)，進(jìn)行必要的試驗(yàn)工作。典型切削加工自動(dòng)生產(chǎn)線１．機(jī)床工作循環(huán)自動(dòng)化２．工件在機(jī)床上的裝卸自動(dòng)化7３．工件定位與夾緊的自動(dòng)化４．工件在工序間的輸送自動(dòng)化５．排屑的自動(dòng)化６．自動(dòng)線的上料與下料的自動(dòng)化７．自動(dòng)線的鏈鎖保護(hù)自動(dòng)化８．加工質(zhì)量的自動(dòng)檢驗(yàn)及自動(dòng)控制９．刀具的自動(dòng)調(diào)整及自動(dòng)更換１． ３結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要進(jìn)行工藝裝備（機(jī)床、夾具、輔助工具、九具、量具）等工作。輸送裝備、液壓、電氣等條件的設(shè)計(jì)工作。第二章 上料輸料槽設(shè)計(jì)２.1 上料槽的設(shè)計(jì)：輸送槽側(cè)壁與工作端面間隙 d 的計(jì)算原理圖（如圖）;輸料槽側(cè)壁與工件端面間隙的計(jì)算如下：上圖為求輸料槽側(cè)座壁與工件端面間隙 d 的計(jì)算圖。工件在下滑過程中工件所受的按摩阻力的不一致性，導(dǎo)致工件偏轉(zhuǎn)，當(dāng)其偏轉(zhuǎn)到兩對(duì)角與輸料槽側(cè)壁接觸時(shí)，就要在接觸的角處產(chǎn)生一個(gè)反作用力Ｎ，該力與力臂 a 構(gòu)成一個(gè)力矩，使工件有繞０點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。由圖可知，間隙 d 大小影響了力矩的大小，d 越大轉(zhuǎn)動(dòng)矩越大，當(dāng) d 大到一定程度時(shí)，可能產(chǎn)生卡住或完全偏轉(zhuǎn)而失去定向，所以要克服上述現(xiàn)象，應(yīng)使工件對(duì)角線與水平面夾角大于摩擦角 r 即：tg?????(摩擦系數(shù)) 。由上圖可知 B=L+d　式中Ｂ為滑道寬度。由： cos()/:cosBLdCL????即因?yàn)椋?22CDOS?所 以由三角函數(shù)關(guān)系有：8221cos:tgdLDLt??????得當(dāng)考慮在極限位置時(shí)， ?。@樣間隙的最大值 為：.gt???maxd= 　　　　　　　2max1dLn???27638765()15????另外由于工件長度存在公差 ，輸送槽寬度Ｂ存在制造公差 ，所以實(shí)際上常cf f?用下式確定最大寬度： maxinLBJJ??214()?－保證工件在槽中滾動(dòng)傳送所需要的最小間隙．minJ由 5mm mm,所以適合使用要求。?２． ２上料缸設(shè)計(jì)上料缸所需的上料力可由下分式算得；fkamg??k-工作安全系數(shù);a-上料器上的工件個(gè)數(shù);-磨擦系數(shù)；取 ?0.15m-子一個(gè)工件的質(zhì)量；g-重力加速度；（牛）102.98.37.4f????由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版第五卷機(jī)械工業(yè)出版一書查得；當(dāng)活塞桿推力工作時(shí)氣缸的直徑 4FDp???F-活塞桿的推力；p-氣缸工作壓力； pa;60.1??-載荷率，可由工作頻率定，一般取 =0.2 0.5,現(xiàn)取 =0.5.??:?則：964307.9.5()1Dm????由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二怎么每五卷，機(jī)械工業(yè)出版社出版，表：42.2-4缸筒內(nèi)徑系列查得：D=40mm; d/D=0.25;則：d=10mm 由表 42.2-5 得：活塞桿行徑系列?。篸=10mm,，當(dāng)取 D=50mm; d=14mm 時(shí)， ； 214FDP???2()d?:——活塞桿的推力（N） ；1——活塞桿的拉力（N） ；2FD——活塞直徑(m);d——?dú)飧坠ぷ鲏毫?pa); ——載荷率?。?0.5??則： >333.73N，適合工作要求.1F260.4.13.2()N???選用 QGCX 系列氣缸，氣缸內(nèi)徑 ，壓力表為 0.6mpa 時(shí)，氣缸推力= 353.254?333.73N?由表：420.2-50QGCX 系列的外形尺寸。2．3 活塞桿的計(jì)算：當(dāng)活塞桿的 L 較小時(shí)， 時(shí)，只按強(qiáng)度條件計(jì)算，活塞桿直徑 d:10d?；其中： ——?dú)飧椎耐屏Γ?49.625PPFd?????1F10——活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa）,p? /pbs??——材料的抗拉強(qiáng)度， （pa）;s-安全系數(shù),s 1.4; d 為活塞直徑.b ?活塞桿用４５鋼， 　　　，取 s=10，則：610ba???36490.257..9101dm?????所以強(qiáng)度條件滿足要求2. 4 耗氣量的計(jì)算：氣缸單位時(shí)間壓縮空氣消耗量：（ 缸前進(jìn)時(shí)（桿伸出時(shí)）桿腔包括桿室缸）121;4vvDsqt???vq壓縮空氣消耗量 ;D——?dú)飧變?nèi)徑 m；S——缸的行程 m3/m——?dú)飧浊斑M(jìn)（桿伸出）時(shí)完成全行程所需時(shí)間。1t12430.4.317650(/)vqs?????以上設(shè)計(jì)由《自動(dòng)生產(chǎn)線技術(shù)》電子工業(yè)出版社　電儀職大編一本為設(shè)計(jì)參考。第三章 傳輸帶設(shè)計(jì)３．1 帶型的選擇：根據(jù)工件狀況選擇：膠帆布平帶（由數(shù)層掛腦帆布粘合而成，有開邊式和包邊式）特點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度大，耐濕性好、價(jià)廉，耐熱，耐油性能差，開邊式較柔軟，Ｖ〈３０m/s p minF16=92.71+0.02X15X9.81(4.78+8.805)6F=92.71+39.98=132.69(N)150~300.帶速Ｖ ２m./s; d ?=1.20;df工況系數(shù)見表：2-38 正常工作和維護(hù)條件 =1；af af01.98.1246.5107pN?????昀能滿足要求。（１）托輥設(shè)計(jì)由《新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》張金成主編，治金工業(yè)出版社1)平行類，平等上托輥尺寸如下：單位:mm帶寬 D L 軸承 A E H1 P Q D 質(zhì)量500mm 89mm 600mm 4G204 740 800 175.5 170 160 M12 11.62)平行下托輥組::帶寬 D L 軸承 z A H1 P Q D 質(zhì)量500mm 89mm 600mm 4G204 792 740 100 145 90 M12 10.4193)滾筒的設(shè)計(jì):初選:DT- 型.D=200 的滾輪?傳動(dòng)滾筒平均表面壓強(qiáng),傳動(dòng)滾筒平均表面壓強(qiáng)不得超過圖,其最大的允許值,滾筒直徑的計(jì)算公式為:D= 2[]UFB??為滾筒表面壓強(qiáng) mpa;B—帶寬 mm; 為圓包角。 為圓周力Ｎ；[]??UF；所以初選適合。安裝尺寸如下：02148.3205Dm???Ｂ D L Ｌ１ Ｌ２ Ｋ Ｍ Ｑ Ｐ Ｈ h500 200 600 114 495 140 70 100 120 M12 33H1 d b sQn-dy70 20 16 22 2-m8x1第四章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用：204．１選電機(jī)型號(hào)步矩角：初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為５５１３Ｆ０１０相數(shù)為４步矩角Ｑ ，電壓為２７Ｖ。相電流為３Ａ，最大轉(zhuǎn)矩Ｗ Ｍ0.9? :為 0.7８4Ｗ Ｍ，最高空載起動(dòng)頻率為５００HZ;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：:0.701X ;外形尺寸：外徑 ＝５５mm; 長度： 70mm;軸徑 ＝６mm5210kgm? ??驗(yàn)算步矩角與脈沖當(dāng)量的適合條件：；02(1)36pQbrJi????0.92.14.;04636p PJmJm???４．2 驗(yàn)算矩頻特性：步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 是指電機(jī)的電位轉(zhuǎn)矩（靜止?fàn)顟B(tài)） ，步進(jìn)電maxJM機(jī)的名義起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ，其與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為P maxqjM??由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，機(jī)械工業(yè)出版社出版，ＢＦ　反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)表： ＝０.7８４N Mmaxj :查《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表２－１２得： ＝０.８８６?0.86.740.689()mpM???:選電機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)滿足步進(jìn)電機(jī)所需起動(dòng)力矩小于步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩即： 　　　0;kpmkpakfM???；kaM為 加 速 力 矩； 附加摩擦力矩。kf?為 空 載 摩 擦 力 矩 021；　max0362bpkavQMJt?????——為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效傳動(dòng)慣量（kg cm） J?:——為電機(jī)最大角加速度（rad/ ）? 2st——運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快速速度所需的時(shí)間（ s）——為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（mm/min）; maxv——為脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）pJ——為選步進(jìn)電機(jī)的步矩角（度/秒） ；bQ=0.534(N m)302.91460.71KQM???:4．3 空載摩擦力矩2kfGLi???其中：G——為運(yùn)動(dòng)部件的總重力（N）——傳動(dòng)摩擦系數(shù)；I——為傳動(dòng)比； ——傳動(dòng)系統(tǒng)總效率。一般取f?=0.7~0.85; =0.85 圓滾輪的圓周長（ cm）??0l520.3.14.25()8kfMwcm???:４． 4 加摩擦力矩22000 (1)(1)mYJFLFLii????????22——為運(yùn)動(dòng)牽引力；mF——預(yù)緊帶輪傳動(dòng)效率，一般以 0.9;0?0??0M21537.2.14(0.95).87()8WM????:0..76..4Kqakf Ncm????從上式可看出：電機(jī)初選滿足要求。4，5 校核長速啟動(dòng)：突變啟動(dòng)在電機(jī)中很多用到故不需校核；而升速啟動(dòng)，是步進(jìn)電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)開始升速在零時(shí)刻，啟動(dòng)頻率為零，在一段時(shí)間內(nèi)，按一定的升速規(guī)律升速，啟動(dòng)結(jié)束時(shí)，步進(jìn)電機(jī)達(dá)到了最高運(yùn)行速度。查看所選電機(jī) 55BF009 曲線圖，已知空載啟動(dòng)動(dòng)力矩為： 60.512( )查得：Nm:允許啟動(dòng)的頻率為 600HZ，所以啟動(dòng)頻率應(yīng)小于允許啟動(dòng)頻率 600HZ，才能保證不會(huì)發(fā)生丟步。第五章 夾具設(shè)計(jì)5．1 定位基準(zhǔn)的選擇：由零件可知：連桿大端加工的尺寸有兩端面距離 ，表面粗糙度為0.19?6.3 和羰面到小頭端的中心距離為： ，為了使定位誤差為零，應(yīng)該選m?0.4265用以大孔和連桿表面加工大頭孔的剝邊銷一起定位，為了提高加工效率，現(xiàn)用把羰面銑刀對(duì)三個(gè)面同時(shí)進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用氣動(dòng)夾緊。5.2 切削力及夾緊力計(jì)算：由《實(shí)用加工工藝手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社出版；九具：選用圓柱端面銑刀23刀片材料：高速鋼刀桿尺寸：ＤＸＬ＝50X50 GB1115-8503~45??015Y?012?細(xì)齒：Ｚ＝８，刀具內(nèi)徑孔＝22mm；夾緊力：由《簡明銑工手冊(cè)》賈風(fēng)桐主編。機(jī)械工業(yè)出版社出版。表：3-13 查得：09.81(6)FFCxyupzcCqafZKnw?:其中： -為系數(shù)； Fc-為背吃刀量；pa-為每齒進(jìn)給量;zfa- 為側(cè)吃刀量；z-為銑刀齒數(shù)；-為銑刀直徑；0dn-為銑刀轉(zhuǎn)數(shù)。 3;1.;0.65;.83;0;.83FFFFCxyuWq???：3-140.5()9HBSK表所以： =774（N ）0.1.650.830.583. 219()()Fn???:當(dāng)三把刀銑削時(shí)： 74()F?實(shí)水平分力： 1.25.()HN?實(shí)垂直分力： 0.369.()VF?實(shí)在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 1234K?24其中： 為基本安全系數(shù)，?。?.51K為加工性質(zhì)系數(shù)，?。?.1;2為刀具鈍化系數(shù)，?。?.13K為斷續(xù)切削系數(shù)，取 1.14則： 1.5.1254.09.()HFN????選用氣缸——斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，楔角 a= ,其結(jié)構(gòu)形式選區(qū)用ＩＶ型，則擴(kuò)力比 i=3.42，則為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力應(yīng)為： 12()HfKF??故： Ｎ＝ ，12HKFf?其中 為夾具定痊面及夾緊面上的表面摩擦系數(shù)12f及12509.40.:18.92()fNN??則當(dāng)推力 作功時(shí)：=112.53 m 6.3420.510D???310?由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版第五卷，機(jī)械工業(yè)貶出版，表：42.2-4 缸筒內(nèi)徑系列查得：D=125mm. 由 得 d=31.25.由表 42.1-5 活塞桿直徑系列查得砸碎.2d2mm。選用氣缸 D= 125mm，當(dāng)壓縮空氣單位壓力 p=0.5Mpa 時(shí)，氣缸推力為?3900W，由已知斜楔機(jī)構(gòu)的拉力比 I=3.42,故用氣缸產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力為：3900X3.42=13338(W)，此時(shí)，Ｎ氣應(yīng)大于所需的 10198.92Ｎ的夾緊力，故夾具可安全工作。5.3 定位誤差分析由平面圖所示在零件的圖樣中，零件設(shè)有平等度或垂直度等的定位誤差，所以按標(biāo)注一般的定位誤差分析研究，夾具能滿足使用要求的。25第六章 工業(yè)機(jī)械手6．１夾緊缸1）夾緊力的計(jì)算其中： 為摩擦系數(shù)，G 為零件重量。則：f?? 2.598164.()0f N??,其中：I 為安全系數(shù)，取 I=2;則：fi實(shí) 164.3.7()f實(shí)2）缸徑計(jì)算當(dāng)拉力 做功時(shí)： 2F24FDdp????其中：D——活塞直徑；p——?dú)飧坠ぷ鲏毫?；p=0.6 ;610a?-——載荷率由于工作頻率高，一般取： ；? 0.3??d——活塞桿直徑一般?。篸/D=0.2~0.3；取 d/D=0.25(m)則： =38.88mm22643.7(0.5)147.806501DD??????由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二怎么每五卷，機(jī)械工業(yè)出版社出版，表：42.2-4 缸筒內(nèi)徑系列查得：D=40mm; d/D=0.25;則：d=10mm 由表 42.2-5 得：活塞桿行徑系列?。篸=10mm,，當(dāng)取 D=50mm; d=14mm 時(shí)，； 214FDP???22()4FDdP????:——活塞桿的推力（N） ； 1F——活塞桿的拉力（N） ；2D——活塞直徑(m);d——?dú)飧坠ぷ鲏毫?pa); ——載荷率?。?0.5??則： >333.73W，適合工作要求.2F226(0.4.1).3.25()W????26選用 QGCX 系列氣缸，氣缸內(nèi)徑 ，壓力表為 0.6mpa 時(shí)，氣缸推力= 353.2540?333.73w?由表：42.22-50QGCX 系列的外形尺寸。3)活塞桿的計(jì)算：當(dāng)活塞桿的 L 較小時(shí)， 時(shí)，只按強(qiáng)度條件計(jì)算，活塞桿直徑 d:10d?；其中： ——?dú)飧椎耐屏Γ?49.625PPFd?????1F——活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa）,p /pbs??——材料的抗拉強(qiáng)度， （pa）;s-安全系數(shù),s 1.4; d 為活塞直徑.b ?活塞桿用４５鋼， 　　　，取 s=10，則：610ba???36490.257..9101dm?????所以強(qiáng)度條件滿足要求。 4) 筒壁厚的計(jì)算按薄壁筒公式計(jì)算： []DPtJI??J——?dú)飧淄驳谋诤?mm； D——?dú)飧淄沧觾?nèi)徑 mm；——扣帽子缸筒試驗(yàn)壓力，一般取 =1.59tp tpP——?dú)飧淄矇毫Γ?Pa）27[ ]——缸筒材料許用應(yīng)力（Pa）[ ]= ； ??/bs60,235bmpaQ?材料抗拉強(qiáng)度][s——安全系數(shù)，一般?。簊=6~8,取 s=8 則：630.41.502.4128J m?????由表 42.2-9 氣缸壁厚查得：Q235 有 D= ,40,5m???汽 缸 厚5mm>3mm 所以適合使用要求。6．２升降缸1）由國家 ISOＳ標(biāo)準(zhǔn)查得ＱＧＣＸ系列 的重量為 1.57kg.則：40?重力為 1.57X9.8=15.39(N)由于作用在第二個(gè)升降缸活塞桿上的壓力除了第一個(gè)夾緊缸外還有以工業(yè)機(jī)器手相連接橫梁，所以考慮到其它有重力，所在作用在第二個(gè)升降缸工的壓力為：21FK?Ｋ--是安全系數(shù)，?。海耍?0 25.39046.7()N?由于升降機(jī)是推力做功：即： ，Ｄ為氣缸直徑(mm); 為氣缸4FDP???2F推力， （Ｎ） ?！d荷率， 則：?0.3~5取 =.364174.28104.28..Dm??????由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版第五卷，工業(yè)出版社出版，表 42.2-4 缸筒內(nèi)徑系列查得 D=50mm; 活塞桿的直徑：由經(jīng)驗(yàn)得：d/D=0.25則：d=50X0.25=12.5mm。由表 42.2-5 活塞桿直徑查得，?。篸=14mm驗(yàn)算：當(dāng) D=50mm, d=14mm 時(shí)，2824FDP???其中： F——活塞桿的推力（ N） ；D——活塞桿的直徑（mm）P——?dú)飧坠ぷ鲏毫Γ?pa）=0.6 ; 為載荷率，610??0.5?則： >461.7（N ）260.5.10.58.7()4F?????適合工作要求。由表 42。2-21 QGA 系列后法蘭式氣缸外形及安裝?尺寸：2） 活塞桿的驗(yàn)算：由于氣缸行程大 ，所按縱向彎曲限力驗(yàn)算：10Ld?氣缸受軸向壓力以后會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲，當(dāng)縱向力達(dá)到極限力 以后RF活塞桿會(huì)產(chǎn)生永久性彎曲變形，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。由：長細(xì)比：r/R=85 時(shí)：n12()RfAFaLn??L-——活塞桿計(jì)算長度 mm H ——活塞桿菌橫載面積； R——活塞桿橫載面回轉(zhuǎn)半徑。實(shí)心桿 R=d/4;n——系數(shù)，取 n=1；f——材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，取 f=49X Pa710a——系數(shù)對(duì)鋼?。?1/5000；則： =30522。834（N ） 461.7N724910(.14)7539.35RFd?????? ?適合使用要求。29２） 筒壁厚的計(jì)算按薄壁筒公式計(jì)算： []DPtJI??J——?dú)飧淄驳谋诤?mm； D——?dú)飧淄沧觾?nèi)徑 mm；——扣帽子缸筒試驗(yàn)壓力，一般取 =1.59tp tpP——?dú)飧淄矇毫Γ?Pa）[ ]——缸筒材料許用應(yīng)力（Pa）[ ]= ； ??/bs60,235bmpaQ?材料抗拉強(qiáng)度][s——安全系數(shù)，一般?。簊=6~8,取 s=8 則：630.51.0128J m?????由表 42.2-9 氣缸壁厚查得：Q235 有 50???選用 QGA11 系列后法蘭式氣缸：行程：s=0~3000 取 s=300mm;氣缸前進(jìn)時(shí)完全行程的時(shí)間 =3s;st查 ISO900 國家標(biāo)準(zhǔn) GQA11 40 氣缸重量 m=3.52kg;?由于第三個(gè)氣缸是轉(zhuǎn)缸作旋轉(zhuǎn)用，選用 D=63mm,d=16mm,推力為 1700N 適用于推拉旋轉(zhuǎn)。S=50mm, =2sst第七章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)7．1 耗氣量的計(jì)算：氣缸單位時(shí)間壓縮空氣消耗量：121;4vvDsqt???--（ 缸前進(jìn)時(shí)（桿伸出時(shí)）桿腔包括桿室缸）壓縮空氣消耗量 ;1vq1v 3/msD——?dú)飧變?nèi)徑 mm；30S——缸的行程 mm——?dú)飧浊斑M(jìn)（桿伸出）時(shí)完成全行程所需時(shí)間。1t夾緊缸： 12 30.4..512(/)vqEms?????升降缸： 1243..3960(/)4v s?旋轉(zhuǎn)缸： 12430..15(/)vqms?????7．2 選擇控制元件 １） 選擇各型號(hào)閥； 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)控制元件工作壓力及流量的要求，按照氣動(dòng)回路原理初選各控制閥如下：主控制換向閥：由于名氣缸要求的工作壓力 P=0 .6Mpa，流量為最大的一個(gè)為 Q= 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版第五卷表32.091/ms??42.6-14 初選 YVZ 的通徑為 15mm，其額定流量為 Q=?。故初選其型號(hào)為 YVZ5320。32.781/s??節(jié)流閥：因?yàn)楦鳉飧讱饬髁坑兴煌趬毫σ欢ǖ臈l件下，需要通過節(jié)流進(jìn)行壓力控制，由其流量和工作壓力，可選用 QLA—L6節(jié)流閥。7．3 貯氣罐貯存壓縮空氣，調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備用氣量與空壓機(jī)流量之間的平衡為目的，則有： 012()cqtpv??——貯存氣罐容積（ ）;cv3m——空壓機(jī)供氣量。 /s1qt——?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)中設(shè)備裝置消耗的自由空氣流量 /s3m——大氣壓力；0p0.13ppa?31——貯存罐中氣體能夠上升達(dá)到的最高壓力 mpa1p——為貯氣罐中氣體允許下降到的最低壓力 mpa 2代入數(shù)值得； 0.5652cv?3m取 D=30mm,貯氣罐的高度為其內(nèi)徑的 2~3 倍。得；h=80mm.7．4 選擇氣動(dòng)輔件輔件的選擇與控制元件相適應(yīng)，選擇氣動(dòng)三元件，型號(hào)為：398.213G1/87．5 確定管徑：1) 按各管徑與氣動(dòng)元件通徑相一臻的原則，初定各段管徑。同時(shí)考慮各缸不同的工作的特點(diǎn)，按其中用氣量最大的缸主控閥的通徑初步確定 oe 段的管徑也是 25mm .而總氣源管 yo 段的管徑，考慮為同時(shí)供氣、由流量為供給各缸流量之和的關(guān)系：Ｑ＝ 可導(dǎo)出：d=222144dvd????取標(biāo)準(zhǔn)管徑為：４０mm.22153.d??2)驗(yàn)算壓力損失供氣管 y 處到Ａ缸進(jìn)氣口Ｘ處的損失（因Ａ缸的管路較細(xì)，損失要比Ｂ缸管路的大）是否允許范圍內(nèi) 。[]p???沿程壓力損失由式： 式中 沿程壓力損失； d 管內(nèi)徑，2ldvg???ld＝0.04m；l 管長，　l=0.6m;v 管中流速，Ｖ＝ ＝ ＝１１.8m/s; 沿程阻力QA327.410????系數(shù)，由雷諾數(shù)ＲＥ和管壁相對(duì)粗糙度 確定。d?根據(jù)溫度 ，由表４２.１－５查得運(yùn)動(dòng)粘度 v=03c 521.60/ms??，45182.10.6evdR????:.??根據(jù) 、 查得有關(guān)手冊(cè)得： ，溫度 ，壓力０.4Mpa 時(shí) 值可?.265?03c?由式（42.1-2、41.6-4 算出： 332730.419.81/6.5/gNm???????:3223240.61.8.2556./1.4/1.6049l apNmMP???????o-e 段的沿程壓力損失： 3124137././054.Re.7106QvssAd???????由式： 可查得：4110..Re2.25?和 22311 .85.1.9;0.96./.109lvp NmMpadg??? ????????e-x 段沿程壓力損失： 332433 233.0/1541.8/.0Re.10;6.8.3:.5;.556.109lQvMSAmsvdp MPa???? ????????可 查 得由 y-x 的所有沿程壓力損失： 43313.6210..llllp p?????????7.6 壓力損失：1) 局部壓力損失(1)流經(jīng)管路中的局部壓力損失： 210rexvprgy????部阻力系數(shù)： 0.35;, 2,1.;3, ; .29,0.29.58;45,:2(.16)16;y yof ea fhijk hijkl l?????????????a入 口 局 部 阻 力 系 數(shù)分 另 為 三 通 管 局 部 阻 力 系 數(shù)流 經(jīng) 載 止 閥 處 局 部 阻 力 系 數(shù)彎 頭 局 部 阻 力 系 數(shù) 分 別 為軟 管 處 局 部 阻 力 系 數(shù) 近 似 計(jì) 算33122223,1;.85.1[0.5(.)(.310.29.0162.91)998.38]6./.609xxpNmMpa???????????????出 口 阻 力 系 數(shù)(2)流經(jīng)元、輔件的壓力損失，流經(jīng)減壓閥的壓力損失較小可忽略不計(jì)，其余：2 ,bdgbdpPP???????g式 中 :分 別 為 流 經(jīng) 分 水 濾 氣 器 的 壓 力 損 失 流 經(jīng) 油 霧 器 的 壓 力 損 失 .流 經(jīng) 載 止 式 換 向 閥 的 壓 力 損 失 .查表得 4 2.6-312(6.10561)0.561pMpapa? ??????15 得：(3)總局部壓力損失： 20.,0.15,0.15..,bdgpMapapaP???????2)總壓力損失： 23(5.601.5)0.62lppMpa?????考慮排氣口消聲器等末計(jì)入的壓力損失： ;.~:.1jpppKK???????取1.106208.6apa?j則 :從： 的計(jì)算可知，壓力損失主要在氣動(dòng)元、輔件上，所以在不要精確計(jì)算的場合，可不細(xì)算，只要在安全系數(shù) 中取較大值就可以了。pk?0.68[]0.1jpaMpa??????執(zhí)行元件需工作壓力 p=0.4Mpa，壓力損失.,.50.469j jPPpMPa????供 氣 壓 力說明供氣壓力滿足了執(zhí)行元件需要的工作壓力，故以上選擇的通徑和管徑是可以的。8）空氣壓力機(jī)的選擇在選擇空壓機(jī)之前，必須算出自由空氣量（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的流量）34330.10.412.1/3ApQms???????7. .BPM氣缸的用氣量和下式計(jì)算： 11{[()]/}nnmZZtiijQaT???式中： －一臺(tái)用氣設(shè)備上的氣缸總用氣量；ZQn-用氣設(shè)備臺(tái)數(shù)，五臺(tái)氣缸同時(shí)動(dòng)作。M－一臺(tái)設(shè)備上的用氣執(zhí)行元件個(gè)數(shù)，A――一臺(tái)設(shè)備中某一氣缸在一個(gè)周期內(nèi)的平均用氣量。t―某個(gè)氣缸一個(gè)單行程的時(shí)間，Ｔ某設(shè)備的一次工作循環(huán)時(shí)間。同時(shí)設(shè)備利用系數(shù) 漏損系數(shù) ；備用系數(shù) 則：0.95;??1.2K?21.4K?氣缸的用氣量：查手冊(cè)選用型號(hào)為：310.952.3.67/nJ ZiQQms????ＺＷ－0.1/7，排氣量為： ,排氣壓力為：０.6ＭＰa。電機(jī)功率為：1.5kw.3./in鳴謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我有很多收獲，首先把我?guī)啄陙硭鶎W(xué)的知識(shí)做了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，更深一步了解了所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖書館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問題。同時(shí)也遇到很多問題，如設(shè)計(jì)綜合考慮不夠周全。但這對(duì)我以后的工作有很大的幫助,今后我會(huì)在工作中不斷的學(xué)習(xí),努力的提高自己的水平。最后感謝學(xué)校、學(xué)院各位老師給我的教育和培養(yǎng)，特別感謝我的導(dǎo)師給我精心的指導(dǎo)。35設(shè)計(jì)參考資料： 1、 《自動(dòng)生產(chǎn)線技術(shù)》 天津電儀職大編 電子工業(yè)出版；2、 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（1～5 冊(cè)） 》 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組 機(jī)械工業(yè)出版社，1998；3、 《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》 《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編輯委員會(huì)編 代學(xué)工業(yè)出版；4、 《新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 張釣主編 冶金工業(yè)出版社；5、 《實(shí)用加工工藝手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)組編 機(jī)械工業(yè)出版社；6、 《機(jī)械零件手冊(cè)》周開勤. 北京：高等教育出版社，1994；7、 《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).》朱龍根.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997；8、 《畫法幾何及機(jī)械制圖》 馬曉湘 鐘均祥 主編 華南理工大學(xué)出版社；9、 《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 楊黎明 主編 國防工業(yè)出版社；10、 《機(jī)械制圖手冊(cè)》機(jī)械制圖手冊(cè)編寫組 機(jī)械工業(yè)出版社，1998，12；11、 《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》何存興 華中科技大學(xué)出版社，2000；12、機(jī)械設(shè)計(jì)《課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》第三版，龔桂義 主編；哈爾濱工業(yè)大學(xué)；13、 《機(jī)械零件手冊(cè)》 周開勒 主編 高等教育出版社