毕业设计-真空吸盘式气动机械手的设计

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1、 1 一 绪论 （一（一）气压传动技术的研究发展动向 随着科学技术的不断进步，目前气压技术正向着高压、高速、大功率、高效、高 度集成化的方向发展。虽然气压传动技术方便简洁，但是气压传动中存在着一些亟待 解决的问题，如：气压系统工作时的稳定性、工作介质的泄漏、气压冲击对设备可靠 性的影响等等，这些问题都是气压传动技术需要研究和解决的。任何技术的改革和创 新，都必须以稳定、可靠的工作为前提，这样才具有它的实际意义。 （二）气压传动技术的应用 机械制造业，其中包括机械加工生产线上工件的装夹及搬送，铸造生产线上的造 型、捣固、合箱等。在汽车制造中，汽车自动化生产线、车体部件自动搬运与固定、 自动焊接等

2、。 电子 IC 及电器行业，如用于硅片的搬运，元器件的插装与锡焊，家用电器的组装 等。 石油、化工业 用管道输送介质的自动化流程绝大多数采用气动控制，如石油提炼 加工、气体加工、化肥生产等。 轻工食品包装业，其中包括各种半自动或全自动包装生产线，例如：酒类、油类、 煤气罐装，各种食品的包装等。 机器人，例如装配机器人，喷漆机器人，搬运机器人以及爬墙、焊接机器人等。 其它，如车辆刹车装置，车门开闭装置，颗粒物质的筛选，鱼雷导弹自动控制装 置等。目前各种气动工具的广泛使用，也是气动技术应用的一个组成部分。 （三）气压传动的特点 气压传动的优点 ：以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排

3、 到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道；因空气的粘度很 小（约为液压油动力粘度的万分之一） ，其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输 送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境；与液压传动相比，气压传动动作迅速、 反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题；工作环境适应性好，特 别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电 2 气控制优越；成本低，过载能自动保护。 气压传动的缺点：由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差，但采用气 液联动装置会得到较满意的效果；因工作压力低（一般为 0.31.0MPa），又因结构尺 寸不宜过大，

4、总输出力不宜大于 1040kN；噪声较大，在高速排气时要加消声器；气 动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用 于元件级数过多的复杂回路。 （四）机械手的组成 工业的机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。 1 执行机构 （1）手部 即直接与工件接触的部分， 一般是回转型或平动型 （多为回转型， 因其结构简单） 。 手部多为两指（也有多指） ；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真 空式的空气吸盘（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。传力 机构形式教多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、楔块杠杆式、齿轮齿条平行连 杆式、内

5、撑连杆式、右丝杠螺母式、弹簧式和重力式。 （2）腕部 是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作 范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上 下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求， 有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动 驱动手部搬运工件。 目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑， 灵巧但回转角度小（一般小于 270 0）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出 扭距。因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。

6、（3）臂部 手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹 具） ，并带动他们做空间运动。 臂部运动的目的： 把手部送到空间运动范围内任意一点。 如果改变手部的姿态 （方 位） ，则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本 要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。 手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现， 3 从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身 运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精 度直接影响机械手的工作性能。 （4）行走机构 有的工业机械手带有行走机构，我国的正处于仿真阶段。 驱动机构是工业机械手的重要组成部分。根据动力源的不同, 工业机械手的驱动 机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。采用气压机构驱动机械手,结构 简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便、可获得较大的输出功率、气体不可压缩，压力、 流量易于控制，反应灵敏、控位精确等优秀特点。 3 控制系统分类 在机械手的控制上，有点动控制和连