2.3气动行程设计

根据课题设计要求，气动机械手一个周期的运动规划如图所示：

→ 启动→ 机械手小臂下移450mm→ 气爪夹紧工件

→ 机械手小臂上移450mm→ 机械手大臂右移700mm

→ 机械手小臂下移312mm→ 手腕顺时针旋转90°

→ 机械手大臂左移58mm，卡盘夹紧工件→ 气爪松开工件

→ 机械手大臂右移58mm，等待X秒→ 机械手大臂左移58mm

→ 气爪夹紧工件，卡盘松开工件→ 机械手大臂右移58mm

→ 手腕逆时针旋转90°→ 机械手小臂上移312mm

→ 机械手大臂左移600mm→ 机械手小臂下移450mm→ 气爪松开工件

→ 机械手小臂上移450mm→ 机械手大臂左移100mm到达起始位置

在每一个动作中，都只有一个气缸在运动，完成动作后，才执行下一个动作。

2.4 气动回路设计

机械手的气动系统回路原理图如图2.2所示。气源经过气动三联件后，进行了相应的处理，然后便通过相应的电磁换向阀，再进入各个气动执行元件执行动作。在这个设计系统中，为了节省占用的空间，将全部的电磁换向阀都统一装在一个电磁阀底座上，这样减少空间的同时也方便了去控制以及维修[7]。

图2.2 机械手气动回路原理图

1-机械手大臂无杆气缸；2-机械手小臂直线气缸；3-机械手手腕回转气缸；

4-气动三联件；5-二点式气动手指

3  机械手气动元件尺寸设计、校核与选型

本次设计的机械手驱动方式为气动，采用PLC编程进行控制，本次工件质量为1kg，因此气动驱动足以满足要求，且可以大大减小需求空间。影响机械手运行速度的主要参数是手臂移动以及回转的速度。文献综述

3.1机械手主要参数

  ①工件重量：1kg

②自由度：3个

③坐标系：直角坐标系

④机械手大臂无杆气缸水平移动行程：700mm

⑤机械手小臂直线气缸垂直移动行程：450mm

⑦定位方式：传感器定位

⑧夹持工件直径：Ф40mm

      夹持工件高度：80mm

⑨定位精度：±0.1mm

⑩控制方式：PLC

⑪驱动方式：气动驱动 

3.2气动元件尺寸设计与校核

3.2.1气动三联件尺寸设计与校核

气缸由气源提供输入，气源需经过气动三联件处理，气动三联件提供的最大流量应满足气缸运动需求，从而达到额定的输出力。以下为进入气缸的瞬时流量Q1和流入管道的瞬时流量Q2的计算。

其中，D为气缸直径，Vmax为气缸最大运动速度，L为管道长度，p为工作压力，d0为管道内径。

由Q1+Q2得出具体的瞬时流量。根据计算所得到的值，选择了内径为8mm的标准生产的气动三联件，当气动三联件的出口压力在0.4MPa时，气动三联件的流量为410L/min，满足要求。

3.2.2手部夹紧气缸尺寸设计与校核

根据本设计，手部气爪为二点式气爪，配有两个爪块，且为平行式气爪。工件重量为1kg，摩擦系数µ=0.1。如图3.1所示。

气爪受力分析图

如上图所示夹持工件，在普通搬运状态所选择的冲击下，取安全系数a=4，u=0.1时，夹持力为被夹持对象的20倍，工件不掉落的情况为2uF>mg。

根据夹持方式，夹紧力F=20xmg=200N

所以气爪满足使用要求。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

夹持点选择为进入工件20mm，即距离工件下表面60mm处。