气动手爪的分选装置设计
本毕业设计主要说明关于气动试验台方案的机械部分设计，针对目前常见的气动实验台灵活性较差的现状，设计出一种全新的具有良好互换性的气动实验台。该实验台是一个典型的机、电、气动一体化的实验装置。文章介绍了实验台的构成器件、连接方法及其工作原理。同时，简单介绍了机械手自由度的重要性，以及机械手的将来工业时代的发展趋势。这次主要任务是分选机构的建立，在论文中说明分选机构的建立思想以及最后的选择过程，还说明了SolidWorks软件的建模过程。关键词 机械手，气动实验台，分选机构
目 录
1 绪论 1
1.1 设计背景和目的 1
1.2 国内外发展现状 3
1.3 课题目的和任务 4
2 总体方案设计 4
2.1 方案设计 4
2.2 方案比较 7
3 气动实验台的机械结构设计和制作 8
3.1 气动实验台的设计 8
3.1.1 材料选择 8
3.1.2 桌体整体尺寸 9
3.1.3 桌体的连接 10
3.2 材质分选机构的设计 15
3.2.1 材料选择 15
3.2.2 结构设计 15
3.2.3 感应器 22
4 实验台气动部分设计 22
4.1 元器件的选择 23
4.1.1 气动执行元件 23
4.1.2 电磁阀 25
4.1.3 行程阀 26
4.1.4 手爪 27
4.2 方案设计 27
4.2.1 整体方案 27
结论 29
致谢 31
参考文献 32
绪论
1.1 设计背景和目的
在现代生活中,科技发展日新月异,机械手与人手的最大区别便在于其灵活度与耐久度的不同。即机械手最大的优势在于其能够长时间执行同一动作并且永远不会疲劳。机械臂作业时的准确性和在极端环境中执行任务的能力十分优秀，可以预见机械臂在未来很长一段时间中将会得到越来越广泛的应用,并且工业机械手将是工业自动化生产方 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
向中一个重要的研究方向。
/
图1.1 机械手Ⅰ
机械手（图1.1）能够在一些对人体有害的环境下工作以保护员工的安全的前提下，为人类完成重度繁重的工作，实现自动化的过程中也为工厂提升了生产效率以及生产可靠性，因而被广泛地应用于机械制造行业等领域。在机械手设计中，自由度是其关键参数之一，不同的自由度的机械手，都有着不一样的结构组成，不同的自由度也有不一样的结构功能，自由度越高，机械手能实现的动作越多，可以完成的工作就越高。控制系统通过对电机的控制来达到对机械手的控制，从而完成某些特定动作。与此同时，不断地接收传感器所传回的反馈信息形成一个较为稳定的闭环控制系统。一般由单片机或微控制芯片如DSP等以构成控制系统核心。通过对这些芯片进行编程以实现所要的功能。
/
图1.2 机械手Ⅱ
机械手（图1.2）在自动化加工线路中有着很高的优势，机械手会因为许多的机械设置，从而机械手的关节会比生物手的关节更多。但也会因为需求的变化而变化，少关节的机械手构造简单、动作反复单一。而多关节的机械手虽然设计困难但一个出色的多关节机械手，不仅能减轻工人劳动，提高生产效率，还可以在复杂的生产环境中，绕过机体障碍物。根据生产的需要机械手还可以完美定位工作位置，对技术要求的不见叶可以很好的胜任。多关节的机械手外形不局限与人的手臂，机械手的整体形状会因为工作环境、工作技术要求的不同而分别设计。多关节机械手有着优良的性能。
本课题所研究的机械手其实就是一种气缸的变形。它可以实现横向伸缩，纵向伸缩以及横向的回转，通过这些自由度来完成抓取任务。在整个机械手系统中，机械手可以完成材料的抓取、搬运传送分选等任务，在抓取不同物体时，可以用不同程序预设需要完成的动作，然后由机械手的“视觉”区分材料外表面的硬度、形状并从预先的程序动作中，选择一个最为合适的程序来完成一系列的程序动作。在抓取过程中碰到易碎、易变形的材料或者物体时，机械手需要调节一定的抓取力，使工件材料表面不产生划痕、变形甚至被破坏的现象。因此，了解机械手的运行时基本受力分析，基本运行原理也要多研究，分析机械手的动作控制策略等。
1.2 国内外发展现状
第一台机械手在美国被研制出来，它的结构原理非常简单在机体上啊安装回转机构，而在“手指”上设置一块电磁铁用于吸取铁质工件。几年内美国的另一个公司研制出不仅可以回转升降、伸缩的机械手，使用液压系统来实现机械手中的全部自由度。
随着时代的进步，所有的生产流程都在往自动化的方向发展。数控机床、加工中心等机械生产设备解决了大部分的小批量的零件自动化生产。而在大型加工的流程中，一些繁琐而又繁重的工作，例如：焊接、搬运等作业仍然运用半自动化的技术，需要进一步实现全自动化。
在热加工中，大多数都在恶劣的加工环境中。高温、繁重、危险的体力劳动是人类体力工作的极限环境，高温使身体更加困难。在热加工中实现了自动化，不仅仅减轻了人的工作量，还提高了产品的合格率，产品更为精致可靠。
在冷加工中，冷加工的环境虽然没有热加工的恶劣，但更为繁琐，更加具有毁灭性的打击。冷冲压加工如操作者操作不当时，会产生可预见的严重后果。还有着很多的繁琐事件如搬运、拧螺丝等。人无完人，如果工人的失误，那后果不可预见。自动化的实现可以完全避免这样的失误。
虽然科技进步速度很快，到了机械工业4.0，但目前工业技术中仍然存在着很多特殊的加工技术不能达到预想的效果或者不能达到的预计效果。
在国内的发展趋势主要是往铸造、锻造、热处理方向研制机械手技术，预设机械手能够完成人类手的所有工作，甚至可以能成人类不能做到的动作。完美的机械手被设计出来后，提高了生产率，提高生产空间减轻人工工作量。
而在国外的发展更为智能，国外想让机械手具有视觉，拥有触觉视觉功能能用多方各种技术时，工作中能够将物体所有形象通过计算机进行分析。触觉功能能够把握机械手力的控制实现大材小用。
目 录
1 绪论 1
1.1 设计背景和目的 1
1.2 国内外发展现状 3
1.3 课题目的和任务 4
2 总体方案设计 4
2.1 方案设计 4
2.2 方案比较 7
3 气动实验台的机械结构设计和制作 8
3.1 气动实验台的设计 8
3.1.1 材料选择 8
3.1.2 桌体整体尺寸 9
3.1.3 桌体的连接 10
3.2 材质分选机构的设计 15
3.2.1 材料选择 15
3.2.2 结构设计 15
3.2.3 感应器 22
4 实验台气动部分设计 22
4.1 元器件的选择 23
4.1.1 气动执行元件 23
4.1.2 电磁阀 25
4.1.3 行程阀 26
4.1.4 手爪 27
4.2 方案设计 27
4.2.1 整体方案 27
结论 29
致谢 31
参考文献 32
绪论
1.1 设计背景和目的
在现代生活中,科技发展日新月异,机械手与人手的最大区别便在于其灵活度与耐久度的不同。即机械手最大的优势在于其能够长时间执行同一动作并且永远不会疲劳。机械臂作业时的准确性和在极端环境中执行任务的能力十分优秀，可以预见机械臂在未来很长一段时间中将会得到越来越广泛的应用,并且工业机械手将是工业自动化生产方 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
向中一个重要的研究方向。
/
图1.1 机械手Ⅰ
机械手（图1.1）能够在一些对人体有害的环境下工作以保护员工的安全的前提下，为人类完成重度繁重的工作，实现自动化的过程中也为工厂提升了生产效率以及生产可靠性，因而被广泛地应用于机械制造行业等领域。在机械手设计中，自由度是其关键参数之一，不同的自由度的机械手，都有着不一样的结构组成，不同的自由度也有不一样的结构功能，自由度越高，机械手能实现的动作越多，可以完成的工作就越高。控制系统通过对电机的控制来达到对机械手的控制，从而完成某些特定动作。与此同时，不断地接收传感器所传回的反馈信息形成一个较为稳定的闭环控制系统。一般由单片机或微控制芯片如DSP等以构成控制系统核心。通过对这些芯片进行编程以实现所要的功能。
/
图1.2 机械手Ⅱ
机械手（图1.2）在自动化加工线路中有着很高的优势，机械手会因为许多的机械设置，从而机械手的关节会比生物手的关节更多。但也会因为需求的变化而变化，少关节的机械手构造简单、动作反复单一。而多关节的机械手虽然设计困难但一个出色的多关节机械手，不仅能减轻工人劳动，提高生产效率，还可以在复杂的生产环境中，绕过机体障碍物。根据生产的需要机械手还可以完美定位工作位置，对技术要求的不见叶可以很好的胜任。多关节的机械手外形不局限与人的手臂，机械手的整体形状会因为工作环境、工作技术要求的不同而分别设计。多关节机械手有着优良的性能。
本课题所研究的机械手其实就是一种气缸的变形。它可以实现横向伸缩，纵向伸缩以及横向的回转，通过这些自由度来完成抓取任务。在整个机械手系统中，机械手可以完成材料的抓取、搬运传送分选等任务，在抓取不同物体时，可以用不同程序预设需要完成的动作，然后由机械手的“视觉”区分材料外表面的硬度、形状并从预先的程序动作中，选择一个最为合适的程序来完成一系列的程序动作。在抓取过程中碰到易碎、易变形的材料或者物体时，机械手需要调节一定的抓取力，使工件材料表面不产生划痕、变形甚至被破坏的现象。因此，了解机械手的运行时基本受力分析，基本运行原理也要多研究，分析机械手的动作控制策略等。
1.2 国内外发展现状
第一台机械手在美国被研制出来，它的结构原理非常简单在机体上啊安装回转机构，而在“手指”上设置一块电磁铁用于吸取铁质工件。几年内美国的另一个公司研制出不仅可以回转升降、伸缩的机械手，使用液压系统来实现机械手中的全部自由度。
随着时代的进步，所有的生产流程都在往自动化的方向发展。数控机床、加工中心等机械生产设备解决了大部分的小批量的零件自动化生产。而在大型加工的流程中，一些繁琐而又繁重的工作，例如：焊接、搬运等作业仍然运用半自动化的技术，需要进一步实现全自动化。
在热加工中，大多数都在恶劣的加工环境中。高温、繁重、危险的体力劳动是人类体力工作的极限环境，高温使身体更加困难。在热加工中实现了自动化，不仅仅减轻了人的工作量，还提高了产品的合格率，产品更为精致可靠。
在冷加工中，冷加工的环境虽然没有热加工的恶劣，但更为繁琐，更加具有毁灭性的打击。冷冲压加工如操作者操作不当时，会产生可预见的严重后果。还有着很多的繁琐事件如搬运、拧螺丝等。人无完人，如果工人的失误，那后果不可预见。自动化的实现可以完全避免这样的失误。
虽然科技进步速度很快，到了机械工业4.0，但目前工业技术中仍然存在着很多特殊的加工技术不能达到预想的效果或者不能达到的预计效果。
在国内的发展趋势主要是往铸造、锻造、热处理方向研制机械手技术，预设机械手能够完成人类手的所有工作，甚至可以能成人类不能做到的动作。完美的机械手被设计出来后，提高了生产率，提高生产空间减轻人工工作量。
而在国外的发展更为智能，国外想让机械手具有视觉，拥有触觉视觉功能能用多方各种技术时，工作中能够将物体所有形象通过计算机进行分析。触觉功能能够把握机械手力的控制实现大材小用。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2639.html
