基于plc控制的气动机械手系统设计

基于plc控制的气动机械手系统设计内容摘要：

14（ mm）。 缸筒壁厚的计算 由于一般气缸缸筒壁厚与内径之比 10/1/ D ，所以通常可以按薄壁筒公式计算： ][2 tDp 式中  缸筒壁厚，（ m） D 气缸内径，（ m） tp 气缸试验压力，一般取 ppt  （ Pa） p气缸工作压力 （ Pa） ][ 缸筒材料许用应力（ Pa） 本课题手爪夹紧气缸缸筒材料采用为 :铝合金 ZL3,[ ]=3MPa 则壁厚为 : ][2 tDp )( 66 mm  由《机械设计手册》表 ： mm6 手臂伸缩气缸行程 ： 由表 21知手臂的工作最大伸长量为 800mm，为了保证活塞不与气缸壁发生碰撞，所以可以取行程 L=900mm。 手臂伸缩气缸校核 当活塞杆的长度 dL10 时，一般按压杆稳定性来计算活塞杆直径。 活塞杆稳定性条件是： kkpu nFF  puF 气缸承受的轴向负载，即气缸的理论输出推力 济南大学毕业设计 12 kF 气缸的压杆稳定极限力 kn 气缸的压杆稳定性安全系数，一般取 6~2kn 气缸的压杆稳定极限力与缸的安装形式、活塞杆直径 及行程有关。 当长细比 mKL 85 时， 22 / LmFk   当长细比 mKL 85 时，21)(1 KLnafFk  L 活塞杆计算长度 )(m K 活塞杆横截面回转半径 实 心杆 41 dK   活塞杆断面惯性矩 实心杆 644d 0d 空心活塞杆内孔直径 )(m 1 活塞杆 截面积 实心杆 421 d m 系数，  材料弹性模量，对钢取  f 材料强度实验值，对钢取 paf 71049 a 系数，对钢取 50001a 查阅机械手册气缸设计由表得安装方式为固定 自由式 取 41m  实心杆  dK KL m 21)(1 KLnafFk2272 5 75 0 0 0410 1   )(4258 N )( 1 NFFnF pukk  所以该活塞杆满足稳定性条件。 综合以上计算和分析， 通过《机械设计手册》，可以选择水平伸缩缸为 QM 系列 32 缸。 济南大学毕业设计 13 机身 结构设计 升降 运动机构 臂部的升降运动由固定于底座上的气缸直接完成。 为了防止手臂升降过程中的倾覆作用和手臂绕竖直方向的转的，在气缸两侧安装导向杆导向装置，结构如图 43所示。 图 43 升降气缸的驱动力计算 考虑手臂在上升过程中，气缸所需要提供的驱动力大于手臂在下降过程中所需要提供的驱动力，所以： GFFFF  密摩惯推 式中 摩F 摩擦阻力，运动件表面间的摩擦阻力； 密F 密封装置处得摩擦阻力； 惯F 气动或者制动时，活塞杆所受的平均惯性力； G 零部件和工件所受的总重力。 惯F 、 密F 的计算与臂部伸缩气缸的计算方法相同， 即： tg  GF惯 式中 G 参与运动的零部件所受的总重力，因为加入了竖直方向的导向杆，所以可 取 G =320N； 济南大学毕业设计 14 g重力加速度， 2/ smg  由静止加速到常速的变化量，  = t 起动过程时间，取 t =  tg  GF惯= NN  推密 FF  摩F 的计算：如图 44所示： 图 44 升降导向立柱不自锁条件： 21 FFG  fFF R11 22  考虑自锁的临界状态： 12FG  fFF 12摩  fGF 摩 式中 取 f fGF 摩 =320 =（ N） 综上可得： GFFFF  密摩惯推 2  可求的： )( NF 推 济南大学毕业设计 15 升降运动气缸结构尺寸计算 4 2DpF 推 式中 D气缸内径； p气缸工作压力，取 p=。  气缸的机械效率，取  =.  )( 6 mpFD    推 由《机械设计手册》表 可以选择气缸内径为： D=40mm,活塞杆直径mmmmd  ,可以取 d=18mm。 缸筒壁厚和外径的设计 缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。 一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算 : ][2 tDp 气缸缸筒材料为 :铝合金 ZL3,[ ]=3MPa 代入己知数据，则壁厚为 : ][2/  tDP )(4)1032/( 65 mm 升降 气缸活塞杆行程长 l 确定 按设计要求，腰部上下运行距离为 150mm。 为防止活塞与缸壁碰撞，活塞行程留有一定的余量，故行程查有关手册圆整为 mml 200 升降 气缸活塞杆稳定性校核 当活塞杆的长度 dL10 时，一般按压杆稳定性来计算活塞杆直径。 活塞杆稳定性条件公式： kkpu nFF  当长细比 mKL 85 时， 21)(1 KLmafFk  实心杆 41 dK  实心杆 421 d m 系数 f 材料强度实验值，对钢取 paf 71049 济南大学毕业设计 16 a 系数，对钢取。