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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: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??;(5) 、設(shè)計(jì)任務(wù):1) 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份;2) 采購清單一份;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)較簡單;不易損傷被抓取物。與之對應(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)來提供,也可以由壓縮空氣通過真空發(fā)生器所產(chǎn)生的二次真空來提供。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)生器簡介:真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空,結(jié)構(gòu)簡單,體積小,無可動(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度(m);Q:通過真空發(fā)生器的平均吸入流量Q1和通過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
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