機械工程學院II機械臂用氣動吸取裝置設計說明書設計題目：機械臂用氣動吸取裝置專業：機械設計制造及其自動化班級：機械電子姓名：邵謠夏楊宇奧指導教師：完成日期：2016年月日同濟大學目錄TOC\o"1-5"\h\z設計任務書 -1 -\o"CurrentDocument"設計目的： -1 -\o"CurrentDocument"設計內容和要求 -1 -\o"CurrentDocument"方案的分析論證 -3 -\o"CurrentDocument"真空吸盤的動力學分析 -3 -\o"CurrentDocument"真空吸盤的設計計算及選取 -3 -\o"CurrentDocument"真空發生器的選取 -4 -真空發生器簡介： -4 -真空發生器的計算和選擇： -4 -電磁換向閥的選取 -6 -氣源的選取 -6 -電源的選取 -6 -… -6 -設計目的：為助殘智能機器人的機械臂設計一可靠而能順利實現抓取功能的氣動吸取裝置。設計內容和要求、總體布置圖(略去氣源電池等)可更換手動閥電磁閥消聲器可更換手動閥電磁閥消聲器（2） 、工作情況：不穩定變載荷。（3） 、原始數據最大負載mmax（kg）自由度數安全系數滿電持續工作時間（min）滿電待機時間（h）主控制板0.862.5105NI-MyRIO（4） 、設計內容：1） 真空吸盤的動力學分析;2） 真空吸盤的計算和選取;3） 真空發生器的選取；4） 電磁換向閥的選取；5） 氣泵的選取；6） 電源的選取；（5） 、設計任務：1） 設計計算說明書一份；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大學LabView俱樂部“語音控制助殘機器人”項目設計一用于機械臂的氣動抓取裝置。該方案的優點是：容錯率高；對被抓取物品的尺寸大小沒有嚴格的要求；控制系統較簡單；不易損傷被抓取物。與之對應，該方案的缺點也很明顯：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對象；待機能耗較大；有較為明顯的噪聲，等等。真空吸盤的動力學分析在物件抓取過程中，吸盤可以很方便地實現諸物體的吸持、脫開、傳遞等搬運功能，并確保不損壞其作用之對象。而吸持力靠真空系統維持，真空的產生可以是由電動機、真空泵以及各種真空器件所組成的真空系統來提供，也可以由壓縮空氣通過真空發生器所產生的二次真空來提供。前者需要配置獨力的真空系統，而后者可以利用一般生產過程中已有的空氣壓縮系統。因此，特別在各種包裝作業過程中，利用二次真空方法顯得十分方便、經濟。真空發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，從而在接受室形成負壓，誘導二次真空。這樣的真空系統,尤其對于不需要大流量真空的工況條件更顯出它的優越性。真空發生器的結構及參數設計，可以根據需的真空度設計出所需的真空發生器。用真空吸盤來抓取物體，可以根據物體的不同形狀實現任意角度的傳遞。本次設計方案擬采用誘導二次真空的真空系統。真空吸盤的設計計算及選取4000W7吸盤直徑中=，-3.14pn其中：W：吸附力（N）；n：吸盤數量；t：安全系數；p：真空度（kpa）由設計要求，吸附力W=m*g=0.8*9.8=7.84N吸盤數量n=1X安全系數t=2.5吸盤直徑、面積、垂直提升力參數表吸盤垂直提升力（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真空發生器的選取1.真空發生器簡介：真空發生器用于產生真空，結構簡單，體積小，無可動機械部件，安裝和使用都很方便，因此應用很廣泛，真空發生器產生的真空度可達到88kpa，真空發生器的工作原理如圖3.2所示。它是由先收縮后擴張的拉瓦爾噴管1、負壓腔2、和接收管3等組成。真空發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決定，還與供氣壓力有關。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生器的主要依據。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.真空發生器的計算和選擇：吸著相應時間T是指從供給閥動作后到吸盤內的真空度達到吸著所必須的真空度的時間稱為吸著相應時間。,真勤即5%帝度p,真勤即5%帝度p勤對3%吸盤內的壓力從大氣壓降至真空度達降至真空度達95%Pv的到達時間為=3.53x10-3L設Pv表示最終真空度63%Pv的到達時間為T1T2。丁Vx60T=1Q-QLT2=3〈試取L=0.5m，D=3mm3.14D2L_3.14x32x0.54000 4000其中，V：真空發生器到吸盤的容積（L）； D:配管內徑（mm）；L:從真空發生器到吸盤的配管長度（m）；Q：通過真空發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：工件吸著時的漏氣量。 2取P/Pv=0.7，由上圖查得T=1.2T1O根據抓取目標物體的速度要求T<1s可得T1=0.833s,漏氣量根據經驗取QL=2L/min。則八