本科論文目錄TOC\o"1-3"\h\u5389摘要 I19360Abstract II5813引言 1265511諸論 286721.1研究目的與意義 2245831.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3171811.2.1搬運機械手真空吸附技術(shù)國內(nèi)發(fā)展狀況 3222541.2.2搬運機械手真空吸附技術(shù)國外發(fā)展狀況 4253931.3本文研究內(nèi)容 5108682石材搬運機械手工作原理及本體結(jié)構(gòu)設計 617852.1石材搬運機械手的工作原理 6141252.2機械結(jié)構(gòu)設計 7325722.2.1總體方案設計 8243812.2.2大臂部結(jié)構(gòu)設計 941242.3驅(qū)動結(jié)構(gòu)設計 10242022.4機械手臂升降、伸縮、腕部轉(zhuǎn)動設計 1153873重要部件的設計計算 12320893.1機手臂伸縮機構(gòu)設計計算 1234373.2手臂升降機構(gòu)設計 13319743.3手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)設計 1480183.4電機類型選擇 15137553.4.1大臂電機計算 16186643.4.2小臂電機計算 17240233.5機械手控制系統(tǒng)設計方案 19324073.5.1常用控制器比較 19237744真空吸盤搬運可行性分析與剛度計算 2089334.1真空吸盤的原理 2017664.1.1真空吸盤優(yōu)勢方面 21283094.1.2真空發(fā)生裝置的選擇 2168184.2真空吸盤的材料 23211494.3真空吸附系統(tǒng)組成器件 2415314.4真空吸附氣缸的選型 25273634.5真空吸盤吸附力計算 2519542結(jié)論 274074參考文獻 281045致謝 30本科論文摘要近年來,隨著我國建筑行業(yè)和室內(nèi)裝飾材料行業(yè)的迅速壯大和發(fā)展,人們對于石材的固定移位需求越來越大,特別尤其是對于大理石的需求。由于大理石本身自帶的物理性質(zhì)和特點使其更多地受到了人們的廣泛注意,這就極大地促進了一種新型石材切割和搬運的機械手和一種新型石材雕刻切割機床的應用和開發(fā)。然而,我國在使用傳統(tǒng)新型石材切割設備和機器切割大量的石材后,石材的固定移位和運輸仍然是一個大難題,石材的切割和固定移位是關(guān)鍵,傳統(tǒng)的石材運輸方法通常不方便且耗時，需要研究和開發(fā)新的，靈活的和靈活的固定石材和輔助設備的方法。本課題在充分調(diào)研現(xiàn)有的石材搬運系統(tǒng)和機械手的功能和整體結(jié)構(gòu)的設計前提下,明確了研究的內(nèi)容,確立了設計的方向。根據(jù)廣泛收集和查閱的相關(guān)國內(nèi)外現(xiàn)有石材的搬運資料以及機械手的應用技術(shù)發(fā)展研究現(xiàn)狀,提出了進一步實施真空吸附系統(tǒng)的想法，以有效解決與國內(nèi)外巖石運輸和使用相關(guān)的技術(shù)問題,創(chuàng)新開發(fā)設計了先進的大理石真空器件起吊吸附系統(tǒng)真空器件的吸附系統(tǒng)與一種面向小型建筑進行石材雕刻的大理石真空吸附平臺,為完善現(xiàn)有國內(nèi)外石材的搬運系統(tǒng)和機械手的整體設計功能提供了一定的設計論證和進一步技術(shù)的大力支持。首先,對搬運機械手的整體運動結(jié)構(gòu)吸附系統(tǒng)進行了設計,在對搬運機械手各主要零部件的整體運動結(jié)構(gòu)進行了分析。論文對大理石起吊真空吸附器件系統(tǒng)中所采取的應用方法得到的大理石真空吸附器件結(jié)構(gòu)進行了具體的介紹,其中主要包括了真空吸附器件的結(jié)構(gòu)及其真空系統(tǒng)的工作原理以及主要真空吸附裝置的結(jié)構(gòu)和計算。闡明了真空系統(tǒng)的工作原理。要充分考慮國內(nèi)外石材的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和實際應用，才能更好設計和優(yōu)化大理石真空裝置吸附系統(tǒng)的組件。重點包括真空器件的吸盤結(jié)構(gòu)設計及其應用。關(guān)鍵詞：機械手；結(jié)構(gòu)設計；搬運；真空吸盤：

AbstractInrecentyears,withtherapidgrowthanddevelopmentofChina'sconstructionindustryandinteriordecorationmaterialsindustry,people'sdemandforfixeddisplacementofstoneisincreasing,especiallyformarble.Becauseofthephysicalpropertiesandcharacteristicsofmarbleitself,ithasreceivedmoreandmoreattentionfrompeople.Thishasgreatlypromotedtheapplicationanddevelopmentofanewtypeofstonecuttingandhandlingrobotandanewtypeofstonecarvingandcuttingmachine.However,inChina,afterusingtraditionalnewstonecuttingequipmentandmachinestocutalargeamountofstone,thefixeddisplacementandtransportationofstoneisstillabigproblem.Thecuttingandfixeddisplacementofstoneisthekey.ThetraditionalmethodofstonetransportationisusuallyinconvenientandTime-consuming,needtoresearchanddevelopnew,flexibleandflexiblemethodsoffixingstoneandauxiliaryequipment.Underthepremiseoffullyinvestigatingthefunctionandoverallstructureoftheexistingstonehandlingsystemandmanipulator,thissubjectclarifiesthecontentofthestudyandestablishesthedesigndirection.Basedontheextensivecollectionandreviewofrelevantdomesticandforeignexistingstonehandlingmaterialsandtheresearchstatusoftheapplicationtechnologydevelopmentofmanipulators,theideaoffurtherimplementingthevacuumadsorptionsystemwasproposedtoeffectivelysolvethetechnicalproblemsrelatedtothetransportationanduseofrocksathomeandabroad,andinnovationDevelopmentanddesignofadvancedmarblevacuumdeviceliftingandadsorptionsystemVacuumdeviceadsorptionsystemandamarblevacuumadsorptionplatformforstonecarvingforsmallbuildings,whichprovidesacertaindegreefortheimprovementoftheexistingdomesticandforeignstonehandlingsystemandtheoveralldesignfunctionofthemanipulatorThedesigndemonstrationandfurthertechnicalsupport.First,theoverallmotionstructureadsorptionsystemofthehandlingrobotisdesigned,andtheoverallmotionstructureofthemainpartsofthehandlingrobotisanalyzed.Thethesisgivesadetailedintroductiontothestructureofthemarblevacuumsuctiondeviceobtainedbytheapplicationmethodadoptedinthemarbleliftingvacuumsuctiondevicesystem,whichmainlyincludesthestructureofthevacuumsuctiondeviceandtheworkingprincipleofthevacuumsystemandthestructureofthemainvacuumsuctiondeviceAndcalculation.Clarifiedtheworkingprincipleofthevacuumsystem.Itisnecessarytofullyconsidertheexistingstructureandpracticalapplicationofstoneathomeandabroadinordertobetterdesignandoptimizethecomponentsofthemarblevacuumdeviceadsorptionsystem.Thefocusincludesthedesignandapplicationofvacuumdevicesuctioncupstructure.Keywords:Manipulator;Structuraldesign；Handling;Vacuumchuck:引言在通常的坐標型工業(yè)搬運機器人的系統(tǒng)中,機械手的操作是直接起到了關(guān)鍵作用的,它是傳統(tǒng)的機器人任務執(zhí)行和驅(qū)動部件,也是工業(yè)機器人的重要驅(qū)動部件之一。本文中所探討的主要機械手是中型的工業(yè)搬運專用機械手,并非只適用于占地面積很大的大型機器人工程或是用于重工業(yè)特殊用途的搬運機械手,主要設計目標之一是完成協(xié)調(diào)型機器人的總體設計和液壓驅(qū)動系統(tǒng)的簡單自動化設計,因此在實現(xiàn)機械手的任務執(zhí)行和驅(qū)動的機構(gòu)上也是本次的主要設計目標。選定這個機器人設計的目標后,系統(tǒng)對外部環(huán)境的控制和適應在某些的情況下,我們必須確保環(huán)境能夠適應系統(tǒng)在外部環(huán)境過程中的控制和變化。所以,在我們設計移動搬運機器人時,不僅是我們要充分注重移動和搬運機器人系統(tǒng)的整個結(jié)構(gòu)和部件的設計,還要充分考慮到單個結(jié)構(gòu)和部件的控制和設計,要把他們之間緊密聯(lián)系在一起來。真空吸盤可以讓機器人做出靈活多變的自由搬運動作,實現(xiàn)在一定的工作空間和范圍內(nèi)自由移動和搬運各種真空物體。其中最重要的一點就是對真空吸盤的設計和研究,可以移動和搬運多沉的真空物體,這是由它的真空吸附力加起來大小所決定的。

1諸論1.1研究目的與意義搬運機械手又名工業(yè)搬運機器人,這是近來在自動化領域中出現(xiàn)的新技術(shù)，已經(jīng)成為現(xiàn)代科學技術(shù)的重要組成部分。在現(xiàn)代機械工業(yè)中，機器操作員的領域越來越廣泛，它可以廣泛地用于各種機器零件的組裝，加工和搬運，特別是在各種全自動化的數(shù)控機床、組合加工機床上的使用更為普遍。而我們今天要告訴您選擇的機械手是各式石材的工件進行搬運與裝卸。目前機械手的積極勞動作用正日益為現(xiàn)代人們所廣泛認識,它的機械性能部分地完全代替了工人的生活和勞動并能部分地達到自動化生產(chǎn)工藝的基本要求,遵循一定的機械使用程序、時間和一定的位置條件來完成石材和工件的搬運和傳送。因此,它的機械性能大大地有效改善了工人的生活和勞動條件,加快我們實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的機械化和工業(yè)自動化的發(fā)展步伐。因此,受到各先進機械制造單位的高度重視，同時分配大量的人力和物力進行研究和推廣應用技術(shù)。只有充分利用各種優(yōu)質(zhì)石材進行加工和裝載，機械手才能更好地確保各種石材充分發(fā)揮其功能。隨著人們生活水平的提高和對它們的需求，石板的實際使用在超薄板和其他超薄板的方向上增加和發(fā)展。其中薄型石板主要與厚度在10mm至15mm的石板有關(guān)，超薄石板主要指超薄巖石和厚度在10mm以下的薄巖。這種薄而超薄的石頭體積小，重量輕，吸水均勻、堅實耐用等諸多優(yōu)點?，F(xiàn)在所需要切割的超薄型石板本身厚度越來越薄,在進行二次切割超薄型石板時,可能還是需要進行一次切割多種厚度和形狀的超薄型石板,在切割的石板第一次切割使用完后,往往還是需要對其中的石板進行二次切割加工,這時剛剛切割使用完的兩塊石板如果厚度相距太近,加工時就有可能對石板產(chǎn)生了干涉,因此,需要先對薄形石板等材料進行遠距離的搬運再對石板進行二次切割加工,這種處理薄石板的方法直接關(guān)系到石板本身是否會受到?jīng)_擊破壞，針對這種薄板真空吸附逐漸發(fā)展起來，并廣泛應用于超薄型石材的搬運,真空的吸附不僅為上述問題提供了有效的解決方案,還同時可以對薄形石板等材料進行遠距離的搬運。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1搬運機械手真空吸附技術(shù)國內(nèi)發(fā)展狀況在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,為了生產(chǎn)和制造加工各種現(xiàn)代化的產(chǎn)品與設施,需要充分運用特別多的科學原理和許多種現(xiàn)代化的技術(shù)。在這些科學現(xiàn)代化的原理和技術(shù)中,真空吸附的技術(shù)已經(jīng)有著廣泛的實際應用。磁性吸引技術(shù)有許多缺點，例如，磁性附加電路難以控制，并且如果沒有一定的磁性，吸盤就無法夾持紙張類的零件。在實際生產(chǎn)中，為了滿足加工薄壁零件的高技術(shù)要求，解決薄壁產(chǎn)品變形和夾緊的問題，通常使用真空發(fā)生器或吸附式真空夾緊系統(tǒng)來包裝此類薄板零件。我們正在談論的是使用吸附真空或吸附真空發(fā)生器開發(fā)的帶夾具的系統(tǒng)，例如片材，它使我們能夠成功解決片材形式的工件變形問題，并通過帶有真空發(fā)生器的通訊設備從填充件和板之間的兩個觸點之間的添加劑中抽出空氣，使用真空連通會導致吸盤的兩個接觸面與工件之間產(chǎn)生一定的壓力偏移，在與外界大氣壓的耦合作用下可以使得工件內(nèi)部產(chǎn)生向著吸盤的一定壓力,將薄板類工件的吸盤壓緊在固定的吸盤類工件上來從而達到使工件夾持固定的效果。自1934年以來，當我們開始生產(chǎn)第一臺帶有往復式活塞泵的真空泵時，已經(jīng)過去了80多年。目前，我國真空泵行業(yè)的發(fā)展始于單泵真空泵，并正在逐步發(fā)展壯大，這使我們能夠設計和制造各種真空系統(tǒng)和應用真空系統(tǒng)，并逐步形成一個更完整的單泵真空泵行業(yè)。所以我國的真空抽氣機行業(yè)的形成和發(fā)展脫離不了西方發(fā)達國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和環(huán)境,同時也必須要和目前我國真空工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展戰(zhàn)略主題相一致,只有通過創(chuàng)新技術(shù)才能謀求更好的發(fā)展。與西方發(fā)達國家相比較,在新一輪的工業(yè)革命中，我們的單泵真空壓縮機行業(yè)已經(jīng)失去了起跑線，因此，在我們隨后的真空行業(yè)中，與該行業(yè)的真空產(chǎn)品相關(guān)的技術(shù)的發(fā)展應該令人奮進。以一種開拓創(chuàng)新的精神求得發(fā)展。我國高端真空產(chǎn)品的不足主要是表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量偏低,這就是需要我們不斷對自身的產(chǎn)品和技術(shù)進行改進和升級,提高質(zhì)量,從而使得我們可以快速進軍國際高端真空產(chǎn)品的領域。據(jù)統(tǒng)計,國產(chǎn)高端真空設備的市場價格約為國內(nèi)同類進口設備的10%-12.5%,如果這些高端真空設備和產(chǎn)品變成直接從中國進口制造,其市場價格甚至可以比國外降低大概4-5倍。而隨著國內(nèi)真空生產(chǎn)設備技術(shù)的不斷穩(wěn)步發(fā)展,高端真空產(chǎn)品在國內(nèi)現(xiàn)代真空生產(chǎn)技術(shù)中的所占比重將越來越大,因此，當務之急是國內(nèi)真空產(chǎn)品必須迅速進入高質(zhì)量產(chǎn)品的國際市場[1]。2008年11月28日，國家發(fā)展和改革事務委員會正式批準建設真空技術(shù)實驗室和國家真空技術(shù)實驗室。在生產(chǎn)設施中,真空吸附技術(shù)的應用是一種非常重要的技術(shù)手段,依靠自身獨特的技術(shù)優(yōu)勢在我國真空工業(yè)生產(chǎn)中得到的應用越來越廣泛。1.2.2搬運機械手真空吸附技術(shù)國外發(fā)展狀況隨著更廣泛的應用和更先進的技術(shù)，國外的發(fā)展甚至更早開始了。早在1643年，意大利物理學家托里斯利在汞柱的一端用一根密封的長玻璃管填充了汞，然后將其變成帶有真空和汞涂層的玻璃管，并發(fā)現(xiàn)了顯著的真空，該真空是由760毫米汞柱上的汞密封端形成的。自然空間中存在的真空和汞以及大氣和大氣為真空的廣泛發(fā)展和應用奠定了堅實的基礎。同時存在大氣和大氣壓,為真空的廣泛發(fā)展和應用奠定了堅實的基礎。1650年，德國的奧托格里克制造了活塞真空泵。1654年，他在瑞典的馬爾德堡國際機場對西半球的真空管線進行了著名的首次測試，此后，真空泵的原理被廣泛應用于西半球的真空管線和德國的真空鐵路運輸中，真空度越來越高在現(xiàn)代世界流行。1940年以后，在核技術(shù)，真空冶金，真空膜沉積和真空技術(shù)（例如冷凍干燥設備）領域的研究取得了重大進展，例如，1955年后發(fā)明和用于加壓的機械真空泵的問世。在剛剛過去的幾十年間,為了滿足當前高端的科學和技術(shù)對真空發(fā)展的實際應用需要,真空技術(shù)向大容量化、高真空化和高清潔化的真空技術(shù)方向迅速發(fā)展。其特征是高容量，高真空化和高純度。現(xiàn)代真空技術(shù)的進步和發(fā)展為現(xiàn)代真空吸附技術(shù)奠定了堅實的基礎，隨著現(xiàn)代真空技術(shù)的發(fā)展，真空加注盤開始迅速發(fā)展，現(xiàn)代真空工作裝置的設計和應用不僅限于機械臂的一個方面，在真空產(chǎn)品組裝中。加工，運輸?shù)壬a(chǎn)和使用，設計和應用也越來越多，以具有質(zhì)量，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，不容易直接破壞真空產(chǎn)品等諸多優(yōu)點，逐漸在許多行業(yè)搶占了先機。在傳統(tǒng)和現(xiàn)代的工業(yè)機械和自動化的包裝系統(tǒng)中,通常，操作員需要在包裝產(chǎn)品內(nèi)部進行真空抓握，加工，固定和固定，這些已被廣泛研究并主要用作附加機制。例如，在工業(yè)真空包裝機的組件的生產(chǎn)過程中，包裝紙的真空吸附，包裝的吸附及其打開，以及電視機械部件（如顯像管和電子槍）的加工，運輸，組裝和組裝等過程中生產(chǎn)和使用。1.3本文研究內(nèi)容隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，真空吸盤技術(shù)在金屬領域應用已經(jīng)非常廣泛，在石材加工領域應用相對偏少，但是已經(jīng)顯示出在石材加工方面的優(yōu)勢，近年來,石材搬運機械手和石材真空雕刻吸附平臺機床的發(fā)展非常迅速,而石材真空雕刻吸盤和石材真空吸附平臺機床作為其中的兩個關(guān)鍵部件,其機械性能的好壞直接地影響到石材切割和雕刻的效果以及加工進度和能力。本文的研究內(nèi)容如下：首先,明確研究內(nèi)容,確立設計方向。根據(jù)廣泛查閱相關(guān)國內(nèi)外機械手真空吸盤的發(fā)展現(xiàn)狀,了解機械手真空吸盤的研發(fā)歷程以及發(fā)展前景,針對我國現(xiàn)狀,分析并設計出符合的石材搬運機械手。對已經(jīng)確定好的機械手臂零件進行最佳參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化,改善機械運動中各部副所能承受到的傾覆和力矩,減少了機械手臂內(nèi)部零件的最大可承受力,增加了生產(chǎn)線的可靠性和使用壽命。運用solidworks軟件對產(chǎn)品的機械手精準度進行了仿真模擬和分析,驗證各個部件的基本設計結(jié)構(gòu)是否合理,運用了拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)和方法,對不合理的拓撲結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性進行了改善,提高了機械手穩(wěn)定性和精準度的同時大大降低了制造的時間和成本。進行真空吸盤搬運的可行性分析。分析制作真空吸盤材料、真空吸盤系統(tǒng)組成器件、真空吸盤吸附力計算。2石材搬運機械手工作原理及本體結(jié)構(gòu)設計2.1石材搬運機械手的工作原理圖2.1二維簡圖在手腕頂部則通過真空吸附實現(xiàn)對于負載目標的吸取，電機軸與機械手關(guān)節(jié)處通過連接套進行連接，驅(qū)動力通過連接套間接地將力有效傳遞給各關(guān)節(jié)，在順利通過電路控制電機，在空間運動的三個方向即前后，上下以及左右分別有三個步進電機控制。在豎直向上，步進電機與轉(zhuǎn)動蝸桿副通過聯(lián)軸器連接在一起，轉(zhuǎn)動蝸桿副安裝在電機法蘭上作為整個支撐,當步進電機正向轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動蝸桿副把步進電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運動，因為底座是固定不動的，所以蝸輪就會在蝸桿的帶動下旋轉(zhuǎn)，這樣機械手就可以完成腰部回轉(zhuǎn)，前后方向與豎直方向有同樣的結(jié)構(gòu)，通過前后方向的連桿步進電機與連桿軸以及聯(lián)軸器將電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成大臂的前后運動，石材搬運機械手的吸附與松開，機械手吸盤內(nèi)部有傳感器，當石材接近傳感器時，傳感器將信號傳給控制中心，控制中心發(fā)出信號齒輪傳動向后運動,小臂步進電機驅(qū)動吸盤進行輸送石材，當被抓取件達到指定位置時，機械手指靠彈簧的作用力使機械吸盤松開,放下石材,然后小臂步進電機反轉(zhuǎn),使步進電機退回原來預定的位置，這樣整個輸送石材過程完成。2.2機械結(jié)構(gòu)設計當前，在機械手的所有功能和結(jié)構(gòu)中，肩部負責執(zhí)行機械手的運動和動作，以及通過手來刺激和維持手和手腕的運動。由于機械手的手通?？梢栽谥付ǖ臅r間和地點運輸機械臂捕獲的產(chǎn)品，因此對于機械手的構(gòu)造者，通常需要三個參考自由度：伸展，旋轉(zhuǎn)和抬起臂。立柱的腕部橫向伸縮和移動就是通過手臂的腕部橫向伸縮和移動。一般情況下,手臂上多種的驅(qū)動和傳動的機構(gòu)都實現(xiàn)了對手臂的伸縮和運動,因此這些傳動機構(gòu)不僅可能需要同時承擔推動和支撐工件的腕部運動,也可能還需要同時承擔推動工件的手臂、手腕和機械手其他手部的運動。由于機械手的工作性能直接受到了機械手臂的腕部運動結(jié)構(gòu)、靈活性和其工作運動范圍的直接影響,因此我們需要根據(jù)手臂設計過程中所需的手臂抓取重量和其運動的方式、參考的自由度、運動的加速度和對工作精度的要求等因素來設計。同時，在設計過程中，必須充分考慮支臂的負載，并考慮支臂的負載和合理數(shù)量的管線布置，因此支臂設計是一項復雜而艱巨的項目工作。通常來說,設計機械手臂的時候需要特別注意以下的因素。①保證手臂的剛度：臂部在進行高強度的戶外運動中往往需要同時承擔較大的身體重量和外部重力,因此剛度不夠的特殊材料很有可能甚至會直接使您的臂部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重強度變形。通過合理的材料選材和整體臂部變形結(jié)構(gòu)設計,可以有效地進行控制和有效保證其臂部變形的加速度和移動范圍的安全可控

②良好的建筑材料市場導向性:手臂在直線移動中，手可以沿運動軸產(chǎn)生相對運動。

③偏重力矩要?。浩亓厥侵赣捎诩绨蛟谄湫D(zhuǎn)軸上的運動的重量而產(chǎn)生的靜態(tài)力矩。為了以較低的手的精度來提高機器的精度和效率，需要最小化肩部的重量，從而可以有效地減小機器人的手在其旋轉(zhuǎn)軸上的慣性。

④能夠平穩(wěn)運動，準確定位：

臂部的動量越大,也就是手臂運動的速度越快,其質(zhì)量越大,那么就可能會因為較大的慣性而對手臂引起更大的摩擦力,就會導致手臂運動的不平穩(wěn)從而精度就會受到影響。因此緊湊的機械臂結(jié)構(gòu)和較輕的臂部重量,加上一些必要的緩沖和保護措施的使用是非常有必要的。2.2.1總體方案設計它指的是一種機器人形的多接頭結(jié)構(gòu),并已經(jīng)調(diào)整好了圓柱形的多接頭結(jié)構(gòu),球面直角坐標的多接頭結(jié)構(gòu),該類型多接頭機器人的結(jié)構(gòu)和它們的相應結(jié)構(gòu)特征與其中的每一個一致,如下所述。

1.直角坐標結(jié)構(gòu)

直角的坐標多接頭結(jié)構(gòu)運動空間機器人是直角的坐標多接頭機器人,它指的是一個落實到了閉環(huán)機器人的位置運動空間控制的一種線性空間運動,由如下的圖2-1(a)所示,直角的坐標多接頭機器人的運動可以直接達到非常高的精度和位置,實現(xiàn)各種只有三個其他機器人存在的水平和垂直的直線空間運動的精度。然而,直角的坐標多接頭機器人的內(nèi)部架相對于其他多接頭機器人的運動空間結(jié)構(gòu),還算比較小的。因此,為了能夠?qū)崿F(xiàn)恒定的直角坐標空間運動,必須調(diào)整好其內(nèi)部架結(jié)構(gòu)。直角坐標機器人的內(nèi)部架和工作區(qū)域主要是一個矩形運動空間。直角的坐標多接頭機器人主要是用于機械組裝和零部件的搬運,直角坐標多接頭機器人它主要具有懸臂門,起重機等類型的內(nèi)部架結(jié)構(gòu)。

2.圓柱坐標結(jié)構(gòu)

如圖2-1(b)中，調(diào)整直線的運動并且可以實現(xiàn)兩個旋轉(zhuǎn)方向。該圓柱形機器人的操作相對簡單，并且可以很好地執(zhí)行和用于一般精度的操作中。它的機器人工作空間其實是一個圓柱形的機器人空間。

3.球坐標結(jié)構(gòu)

如圖2-1(c)中，機器人空間中的移動結(jié)構(gòu)由沿機器人方向移動的球形坐標組成，該球形坐標允許在兩個方向上旋轉(zhuǎn)。這種簡單的圓柱機器人坐標結(jié)構(gòu)，成本低，精度不高。4.關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)如圖2-1(d)所示，空間移動搬運機器人包括三個旋轉(zhuǎn)方向。移動此運輸機器人的主要方法是靈活，緊湊，占地小。該移動式裝載機主要廣泛用于焊接，涂層，運輸，裝配，其特點廣泛應用于機械工業(yè)。根據(jù)機械手的結(jié)構(gòu)，這種類型的搬運具有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型的形式。(b)(c)(d)圖2.2坐標結(jié)構(gòu)圖根據(jù)任務書和具體要求，我選擇了關(guān)節(jié)型(d)。機器人的工作范圍是很大的，并且運動靈活，通用性好，結(jié)構(gòu)更緊湊。2.2.2大臂部結(jié)構(gòu)設計肩部組件的主要功能和作用是將機器人連接到運動的起點，從而釋放出進行操作的空間。設計要求基本如下：

1.手臂，需要剛度好，重量輕盈。

2.保證在臂的速度高時，兼具擁有小的慣性。

3.保持運動臂部是靈活美觀的，為確保平穩(wěn)運動，將運動過程中手部之間的摩擦力降至最低。

4.位置精度要高。

手臂的位置和精度比大臂要高。為了有效地減少發(fā)動機的驅(qū)動力以及底部和抓地力的負擔，減少肩部的摩擦和重量，并確保其位置，一方面有效地提高了電機對手臂的動態(tài)響應，一方面使用了薄鋁合金元件進行設計。由于手采用的是拋光鑄件結(jié)構(gòu)，因此也可以鑄出最小的厚度，取決于不同運動類型的機器人尺寸和薄鋁合金材質(zhì)的澆鑄件,具體見表2-1所示:表2-1砂型鑄造鑄件最小壁厚鑄件尺寸鑄鋼灰鑄鋼球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金銅合金＜200×2005～83～54～63～53～3.53～5200×200-500×50010～124～108～124～64～66～8＞500×50015～2010～1512～20它是簡單地砂鑄造結(jié)構(gòu)設計，鑄造結(jié)構(gòu)對應于每個不同的鑄件應根據(jù)各個特性來設計。在這次設計中，使用鑄鋁外殼手臂。2.3驅(qū)動結(jié)構(gòu)設計傳動方式的選擇傳動是指通過選擇交流電機驅(qū)動源及相應的傳動裝置與相應的關(guān)節(jié)驅(qū)動部件的一種連接驅(qū)動形式和基本的驅(qū)動方式?；镜倪@種連接驅(qū)動形式和基本驅(qū)動的方式主要有分為如下幾種:直接的、遠距離的連接發(fā)電機傳動，間接發(fā)電機驅(qū)動、直接步進電機驅(qū)動。交流電機驅(qū)動源常用的驅(qū)動方式主要有近距離的液壓、氣壓、直流三種步進電機驅(qū)動和間接步進以及交流電機的驅(qū)動四種基本的類型[5]。其中交流電機的驅(qū)動是新近幾年發(fā)展并流行起來的一種步進電機驅(qū)動的方法。機械手驅(qū)動器的選擇和計算與一般工業(yè)工程中的驅(qū)動器結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)大致相同。但是工業(yè)機器人的傳動系統(tǒng)通常要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，慣性小，體積小，以有效消除傳動間隙，提高運動精度和固定位置。除常規(guī)齒輪外，通常還使用蝸輪蝸桿，鏈輪和行星齒輪，球驅(qū)動器，諧波齒輪，鋼帶，同步正時皮帶和皮帶輪[6]。經(jīng)過全面的理論分析并進一步考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和總體運動平衡性(機械手臂采用了質(zhì)量和速度的平衡),本文檔是具有遠程連接和間接驅(qū)動器的機械手動模擬驅(qū)動器設計。驅(qū)動源使用具有不完整動力傳輸?shù)牟竭M電機，具有一定的速度和自鎖力矩,傳動裝置主要采用一對錐齒輪的傳動和腕關(guān)節(jié)絲杠螺母的傳動。對于每個齒輪和腕關(guān)節(jié)，必須采用兩種傳動方式：驅(qū)動器和腰關(guān)節(jié)的垂直旋轉(zhuǎn)齒輪：通過錐齒輪和腕關(guān)節(jié)的步進電機直接旋轉(zhuǎn)齒輪，用于腕關(guān)節(jié)垂直旋轉(zhuǎn)的大杠桿用于大手水平旋轉(zhuǎn);驅(qū)動大臂垂直俯仰的驅(qū)動肩輪和腰關(guān)節(jié):由于步進電機通過驅(qū)動大臂上的絲杠和螺母,將回轉(zhuǎn)大臂垂直運動的腕關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換為大臂直線的回轉(zhuǎn)運動從而有效地推動了大臂繞肩輪和腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生的俯仰運動,在俯仰運動中由大臂限位保護開關(guān)驅(qū)動絲桿進行大臂的行程限位保護;驅(qū)動小臂垂直俯仰的驅(qū)動肘輪和腕關(guān)節(jié):同驅(qū)動大臂垂直俯仰一樣傳動的方式;驅(qū)動手腕向右旋轉(zhuǎn)并且肩輪和手腕關(guān)節(jié)向右旋轉(zhuǎn)：與彎曲大臂方向相同。2.4機械手臂升降、伸縮、腕部轉(zhuǎn)動設計整個機構(gòu)手中的手腕在支持和溝通方面起著重要作用。首先，手腕的設計是雙手與機械肩膀之間的唯一連接，具有自然彈性，在支撐和保護雙手方面起著重要作用。在通過機械手設計手腕的結(jié)構(gòu)時，應特別注意以下幾點：簡單的手腕結(jié)構(gòu)，重量控制。靈巧可靠，手腕緊繃性好。手腕的設計需要特別注意，手腕的結(jié)構(gòu)決定了每個機械手的自由度和柔韌性，有必要仔細檢查各種自由度，并且由于我們在這里談論的是機械手，就像其他機械手臂一樣，它是手腕之間包括腕線在內(nèi)的重要連接環(huán)節(jié)，腕部也在這里進行布線，因此，考慮到腕骨線的合理位置以及潤滑劑/修補/自由度的調(diào)節(jié)，應該需要特別注意,設計中這些注意的問題不僅要在設計中考慮到對自度的直接影響,也同時還要考慮到適應機械手工作周圍環(huán)境的實際使用需求。另外,如果你不需要將油缸夾在手腕內(nèi)，則管道應盡量伸到手臂本身，不僅要確保油缸的外觀對齊良好，而且要確保內(nèi)管不會向外彎曲以減少意外損壞。在結(jié)構(gòu)上呈圓柱狀，這種機械臂設計采用了新型設計的旋轉(zhuǎn)腕夾圓柱體，可以直接影響腕部的旋轉(zhuǎn)。這樣的油缸結(jié)構(gòu)形式可以有效保證緊湊的油缸結(jié)構(gòu)和更小的油缸體積,但是同時也具有密封性差的缺點。在設計中夾緊缸的手腕時，該結(jié)構(gòu)用到了定片和后手蓋，旋轉(zhuǎn)腕帶與圓筒和前蓋夾的連接是通過連接螺栓建立的，活動板的夾緊缸與手柄下部的支架也連接在一起，而底座和手部位置被連成一個整體。因此當旋轉(zhuǎn)手腕的機械臂分別按壓氣缸的兩側(cè)時，驅(qū)動了動片的轉(zhuǎn)動這樣就直接實現(xiàn)了手腕的回轉(zhuǎn)和運動。3重要部件的設計計算3.1機手臂伸縮機構(gòu)設計計算手臂背部運動支撐是一種人類智能機械手的主要運動支撐和提供執(zhí)行手臂運動能力部件。它的身體結(jié)構(gòu)和運動作用主要目的是用來支撐一個人的身體腕部和其他人的手部,并直接通過帶動它們在一定長度空間上的橫向運動。進行手的臂部和其他工件整體運動的主要工作目的,一般都看作是為了能夠把手的臂部和其他工件運動送達它們在工作空間和臂部運動物理功能適用范圍內(nèi)的任意一個工作地點上,就其在肩膀和肩膀運動上的總體動態(tài)負荷而言，它不僅直接在工作中承受手，臂和工作的其他主要部分，而且還比其自身的運動更重要，使得其臂部受到的力較為復雜。機械手的性能和精度最終主要還是集中在反映在機械手部的位置和精度上。所以在機械手中選擇合適的導向控制裝置和定位的方式就對機械手顯得尤其重要了。手臂的伸縮速度為小于250m/s行程L=400mm1.手臂右腔工作壓力，公式得:（3-1）式中：——取工件重和手臂活動部件總重，估計，所以代入公式得：由課本《液壓與氣壓傳動》表9-2表得:負載小于時，工作壓力小于,取（3-2）由由書《液壓與氣壓傳動》查表4-2得直徑為80mm2.手臂右腔流量，公式得:（3-3）3.2手臂升降機構(gòu)設計傳動電器機構(gòu)的臂爪手臂整機可以直接執(zhí)行傳動機械手的升降動作,實現(xiàn)整個傳動電器機械手的聯(lián)接升降傳動功能,通過手臂聯(lián)接執(zhí)行升降傳動手爪整個傳動電器機構(gòu)的臂爪手臂整機可以直接自動實現(xiàn)整個機械傳動裝置的肩部與整個貨物的全負荷通訊將減少，與提升凸輪驅(qū)動臂的連接可以直接自動進行實現(xiàn)整個傳動機械手臂整機貨物的整體上升與貨物整體上的下降。由于自動升降機械手臂的內(nèi)部重量較大,因此,升降機的手臂通常需要與動力導向和運動支撐兩個主要部件相互地配合使用來正確位置實現(xiàn)升降功能。手臂的速度小于70mm/s，行程為300mm，符號為Z氣缸長度設計為，氣缸運行角速度，加速度時間，壓強氣缸內(nèi)徑為，半徑R=105mm，軸徑，半徑，則力矩；（3-4)尺寸校準，以確定與手臂旋轉(zhuǎn)有關(guān)的零件的質(zhì)量，分析節(jié)點的質(zhì)量分布，在圓盤半徑上分布的等效質(zhì)量密度，然后得出慣性：（3-5）（3-6）考慮滾動軸承,油封之間的徑向摩擦力,設定油承軸之間的徑向摩擦阻力系數(shù)，（3-7）總驅(qū)動力矩(3-8),所以設計尺寸滿足使用要求。3.3手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)設計本項目研究課題的新型手臂驅(qū)動結(jié)構(gòu)由于具有較大手臂反向回轉(zhuǎn)這一個重要的活動自由度,可以被理解成作為一種采用簡單的手臂具有一個較大手臂活動度的新型手臂反向回轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)對手臂氣缸運動進行反向驅(qū)動的一種新型手臂反向回轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)。計算重力要求:使用手臂負荷回轉(zhuǎn)0-210°、角速度負荷回轉(zhuǎn)速度w、或小于90°/s以最大的角角負荷回轉(zhuǎn)速度w來進行重力計算:當您將伸縮后的工件手臂裝夾在伸縮手爪上,伸縮工件手臂的拉伸長度重量處于最大限度伸縮手臂長度時,采用重量手臂伸縮長度重量估算的方法,總重量手臂長度大約為100kg,伸縮后的手臂通過液壓缸進行伸出后的總長度值與l=800mm。計算扭矩：設重力集中于離手指中心250mm處，假設所吸的重物的重力2為F，即扭矩M2為；（3-9）由于現(xiàn)在還沒有立式油缸壓力配件、擺動式油缸的壓力配件以及計算摩擦力矩的配件問題一直存在,暫且在原來計算力矩的這個系數(shù)在其基礎上不再乘以它的系數(shù)則:（3-10）由公式（3-11）其中：所以帶入公式：（3-12）由所以：（3-13）3.4電機類型選擇當前，在工業(yè)自動化領域中，兩種常用的電動機是步進電動機和伺服電動機。根據(jù)操作方法和特性，這兩種類型可以分為數(shù)字，混合，開放和垂直。伺服制動步進電機是一種開環(huán)控制機器，可以將電脈沖的頻率和輸出信號轉(zhuǎn)換為角位移或非線性角位移。步進電動機的旋轉(zhuǎn)速度和電動機的停止位置僅與輸出脈沖的接收頻率和輸出脈沖的大小有關(guān)，與電動機負載的旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)。所以當伺服步進電機的驅(qū)動器接收到電機沒有產(chǎn)生過載的頻率和電脈沖信號時,他可以控制步進電機來設置給定方向的快速旋轉(zhuǎn)角度。所謂的步進角可以使快速旋轉(zhuǎn)的電動機沿一定方向和角度逐漸移動。因此,變速驅(qū)動器可以通過控制脈沖數(shù)和開環(huán)電動機的加速度來自動控制角度運動，從而可以確定電動機的確切位置。同時，您可以控制電機脈沖的頻率并打開環(huán)以自動控制加速脈沖以打開環(huán)以控制步進電機的快速旋轉(zhuǎn)和電機加速度。制動伺服電機是控制伺服系統(tǒng)的常用設備之一，需要機械零件來控制伺服驅(qū)動器，是一種間接驅(qū)動器，用于對伺服電機進行補貼。在對輸入電脈沖信號的開環(huán)控制下,伺服變速電機的脈沖數(shù)和轉(zhuǎn)子可以開始快速旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生快速反應。在自動控制伺服系統(tǒng)中,它的轉(zhuǎn)子起到了制動器的輔助作用。它們的主要特點還包括較小的操縱時間常數(shù)，較高的線性度和較高的啟動電壓。主要的特點是信號輸出電壓為零時電機無旋轉(zhuǎn),隨著轉(zhuǎn)矩的逐漸增加,速度均勻地下降。本文主要設計的是機械手動式步進系統(tǒng),x軸和z軸都是選用了兩相混合式的步進伺服電機,主要是出于以下的考慮:(1)機械手工作穩(wěn)定,低概率出現(xiàn)亂速的情況。(2)機械手是平移運動的簡單過程,載荷均勻且簡單，甚至更少。(3)在成本估算方面來看,步進電機價低,而伺服電機價格質(zhì)量比相對高一些。3.4.1大臂電機計算假設部位搬運者的肩膀小臂及右手腕部為圍繞第二部位搬運者之軸的平均旋轉(zhuǎn)重量:（3-14）（3-15）大臂速度是，則旋轉(zhuǎn)開始時的轉(zhuǎn)矩用以下式表達：使機械手大臂從到需要的用時則：（3-16）考慮到機器人手臂旋轉(zhuǎn)軸的各個部分，以開始旋轉(zhuǎn)作為開始力矩，我們可以假設安全指數(shù)為2，而輸出諧波減速器為最小轉(zhuǎn)矩：（3-17）設得諧波減速器：型號：(型扁平式諧波減速器）額定輸出轉(zhuǎn)矩減速比：設減速器的諧波頻率為減速器的的輸入傳遞力矩效率的表達式為:,步進減速電機對應的輸出傳遞力矩效率為:（3-18）設得BF反應式步進電機型號：55BF003靜轉(zhuǎn)矩：步距角：3.4.2小臂電機計算這次設計關(guān)節(jié)型機器人軸承是非常光滑的，靜轉(zhuǎn)矩小在旋轉(zhuǎn)時就會需要相對小的轉(zhuǎn)動。因為直線的慣性最大。各搬運軸的慣性中心第一搬運軸的轉(zhuǎn)動慣量分別為,根據(jù)平行搬運軸的定理可得繞第一搬運軸的轉(zhuǎn)動慣量分別為:（3-19）式子里:分別為頭部負載2kg,手臂1kg,腕部4kg;分別其中的長度。忽略不計,以物體中心第一軸質(zhì)量繞第一軸旋搬運動至中心第一軸的轉(zhuǎn)動慣量系數(shù)表示公式為:（3-20)同理我們同時亦可得到左小臂及右手腕部為圍繞第二齒輪搬運工作軸的轉(zhuǎn)動慣量:(3-21)(3-22)設加速度到小臂同步帶的轉(zhuǎn)速之間夾角為加速度從0到所需加速的時間,則小臂同步帶的轉(zhuǎn)速應用于輸出轉(zhuǎn)矩的公式為:(3-23)鑒于一個物體圍繞運動減速器開始旋轉(zhuǎn)的軸運動時的慣性和一個摩擦轉(zhuǎn)矩中心軸的運動特性以及基于機器人或者手臂的高速運動對于重心的各個主要運動慣性部分,扭矩的作用大小通?？梢酝ㄟ^下式假定.在一個減速器開始起動時,開始高速旋轉(zhuǎn),輸出所有必需的運動扭矩大小是基于諧波運動減速器最小的運動扭矩:(3-24)設得諧波減速器：型號：額定輸出轉(zhuǎn)矩減速比：設減速器的諧波頻率為減速器的的輸入傳遞力矩效率的表達式為:,步進減速電機對應的輸出傳遞力矩效率為:(3-25)設得BF反應式步進電機型號：55BF003靜轉(zhuǎn)矩：步距角：3.5機械手控制系統(tǒng)設計方案3.5.1常用控制器比較目前,自動化微控制器生產(chǎn)制造技術(shù)工作中常用的自動化微控制器主要有工業(yè)pc、單片機和PLC,三者的實際比較介紹應用情況如表3-1所示:表3-1，控制器比較表類別優(yōu)勢缺點工業(yè)PC總線系統(tǒng)

功能特性類似于計算機系統(tǒng),可以裝配運動控制卡和功能擴展模塊，通信能力強,用戶體驗很好，類似于個人PC成本投入很高，研發(fā)周期很長，系統(tǒng)使用與維護要求高單片機該MCU適用于小型控制系統(tǒng)，具有出色的處理能力，低能耗，低成本復雜的PCB繪圖，開發(fā)周期長,適應性低，故障率高、不適合惡劣的工業(yè)環(huán)境PLC功能完善、開發(fā)要求低、使用和維護成本低、抗干擾能力強、與外接設備通信方便、性價比高品牌復雜,不同廠商之間的兼容性差,不同供應商之間的兼容性差，不同制造商的編程方法不同，靈活性需要提高通過以上常用控制器的對比，結(jié)合機械手的工作要求，本系統(tǒng)采用PLC作為機械手上下料的主控單元。4真空吸盤搬運可行性分析與剛度計算4.1真空吸盤的原理對于氣路真空空氣發(fā)生器系統(tǒng)中的真空組件及氣路真空吸附氣路高壓反應器系統(tǒng)中的氣路真空吸附電磁閥等各種氣路真空控制元件回路進行了優(yōu)化精選,保證了對各種氣路真空控制元件的最高真空密封度和性能達到要求,真空氣路反應器的真空吸附氣路控制元件回路的工作原理圖及結(jié)構(gòu)圖可參見軟件圖4-1。圖4.1吸附回路原理圖真空發(fā)生器系統(tǒng)吸附回路的工作原理情況及結(jié)構(gòu)分析:吸附作業(yè)基本上，當真空電磁閥5通電時，壓縮空氣即刻進入真空系統(tǒng)，并且發(fā)生器6被充分吸附，真空發(fā)生器6的運行使真空發(fā)生器能夠在磁盤腔中快速產(chǎn)生大量真空，這使吸盤達到最小真空，并且吸附工作很緊。與真空填充裝置相互連接的壓力大于真空發(fā)生器盤內(nèi)部和外部的壓降。真空吸盤使工作放松：當關(guān)閉真空電磁閥5時，壓縮空氣從磁盤上斷開，此時沒有快速輸入壓縮空氣，吸盤10的真空發(fā)生器將很快釋放一些重物質(zhì)。此時，真空發(fā)生器的吸盤在吸附鼓彈簧的作用下與大理石磚接觸并吸附，然后大理石磚快速移動并到達目的地，當真空發(fā)生器的板迅速停止供氣時，大理石磚與真空發(fā)生器的迅速分離，真空發(fā)生器迅速停止供氣。真空發(fā)生器吸附氣缸在自身彈簧的作用下迅速回到初始的狀態(tài),真空發(fā)生器吸附氣缸的真空系統(tǒng)氣路工作原理及圖結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。圖4-2，吸附氣缸原理圖4.1.1真空吸盤優(yōu)勢方面（1）為了進行真空吸附，為了選擇能夠在空氣中輕松可靠地移動的物體，薄脆性物體的真空填充盤的下表面要有一定的柔軟度并具有一定的底部彈性，而且不容易直接損壞需要選擇的物體的下表面。對于易碎物品，如果真空吸盤是直接通過機械方法清除物品而進行的，則可能直接導致?lián)p壞易碎物品。對于由真空抽吸系統(tǒng)自動吸附的真空添加劑，可以有效減少并避免運輸必要物品時可能發(fā)生的損壞。（2）拾取和釋放的速度迅速,有利于用戶減少了輔助設備重復操作的時間,提高了輔助設備生產(chǎn)的效率。（3）它的適用范圍廣,對于任何一種物體或者對于具有較光滑塑料表面的任何一種物體都完全的也可以用這種真空塑料吸盤直接用來進行物料吸附或者搬運。特別多的是對于各種非金屬等不經(jīng)常適宜夾緊的氣密物體,真空氣密吸附的作用優(yōu)勢更加顯著。4.1.2真空發(fā)生裝置的選擇真空發(fā)生裝置能夠使吸盤內(nèi)產(chǎn)生真空，用于石材建造的真空填充器設備主要有兩種形式：真空盤式發(fā)生器和真空泵。特別地，真空盤發(fā)生器是可以使用正壓氣體源獲得的負壓真空元件，并且當存在壓縮空氣時，很容易獲得負壓的直接注入。其中真空盤發(fā)生器廣泛用于例如機械，電子，包裝其他應用領域。特別地，真空盤發(fā)生器通常與真空填充器發(fā)生器結(jié)合使用，才可以進行吸附，加工等工作，尤其是軟和脆性非金屬材料的吸附。真空發(fā)生器的工作原理是：通過真空噴嘴將高速壓縮空氣噴入吸附劑，在吸附腔和噴嘴出口形成一定的噴射流，噴嘴出口周圍的空氣不斷被吸出，可以看出填充腔中的噴射壓力小于大氣壓吸附腔中的壓力，從而直接形成一定程度的注入真空。真空盤發(fā)生器的特點是體積小，噪音低，成本低，使用方便等優(yōu)點，可以直接達到高水平的注射真空度，但流量略小，必須依靠良好的壓縮源，必要時連接儲氣罐，在真空孔中，連接到真空吸盤，施加真空噴霧壓力，然后抽吸真空盤以卸下真空體。其中真空吸盤發(fā)生器的其工作原理和結(jié)構(gòu)如圖4-3所示。圖4-3，真空發(fā)生器由傳統(tǒng)流體力學的知識分析過程可知,對于一種完全不可逆被壓縮的液態(tài)氣體(即當這種氣體在低速度下運動時,可近似地明確認為這種氣體本身是一種完全不可逆的壓縮液態(tài)氣體)的連續(xù)不可壓縮壓力方程式通?？梢员缓唽憺?(4-1)式中——管道截面，——氣體流速，由上式可知:截面與管路流速的大小成正反比,因此若管路處于水平,則可以將理想的能量方程式分解為:(4-2)式中——截面處的壓力，——截面處的流速，——流體重度，——重力加速度，由上式可知,流速增大,壓力增加流速降低,當時，,如果大氣壓將流速提高到一定程度，則會導致大氣壓小于一個值，即增加流速迅速產(chǎn)生的負壓?？梢杂靡环N增大流速的方法來通過正壓獲得大氣負壓,從而增大流速產(chǎn)生真空吸附力。對于一個類型確定的真空吸附泵工作系統(tǒng),如果所使用的真空吸附泵與所使用的真空發(fā)生器都能夠很好地滿足其工作的要求,是應該選擇用真空泵還是真空發(fā)生器作為主要的真空源,如下表4-1綜合各種技術(shù)方面的考慮因素,選定真空源的類型。表4-1，真空發(fā)生器與真空泵比較比較方面真空源真空發(fā)生器真空泵抽吸流量二者滿足一項大極限真空度大結(jié)構(gòu)、成本簡單、低復雜、高安裝、維修方便、簡單不便、困難真空產(chǎn)生和消除快慢功率消耗大小應用場合有局限性廣泛4.2真空吸盤的材料首先，可以為真空吸盤中使用的材料選擇合適的工作環(huán)境。在石材加工中使用真空填充材料具有以下幾個特點：第一，耐磨性。在吸附石材的過程中，吸盤必須經(jīng)常與石材表面接觸，因此，不能避免長時間的摩擦，并且在加工過程中，當填充盤產(chǎn)生大量石材碎片時，很容易在真空吸盤上造成較大的磨損。第二個特點是良好的彈性。真空盤用于捕獲要加工的石材;您需要一個真空裝置以在填充物和石材之間形成真空;填充物與石材之間的緊密配合是在石材中形成長期真空的重要條件。第三個特征是良好的壓力承受能力。由于真空填充板不適用于石材，因此具有良好的耐酸性，耐油性，耐高溫性，耐老化性等特性，在添加劑的適用性和成本方面具有明顯的優(yōu)勢?？刂?，并避免因頻繁更換吸盤而造成壓力和經(jīng)濟損失。因此，在選擇和開發(fā)真空吸盤材料時，必須特別注意其適用性和工作條件。真空吸盤是為在工作環(huán)境中吸附大理石板而設計的，吸附石質(zhì)板需要長時間收集和運輸，所以本文對該材料的設計需要采用耐磨、不容易變形、重量輕的硬鋁合金真空盤吸吸盤材料。真空吸盤的如何使用主體材料關(guān)于密封條及其性能使用主體材料多種多樣,各種類型使用主體材料的各種密封條與其對應著不同的使用密封條及其性能,在不同的各種使用材料環(huán)境及其條件下它中的其封條使用主體材料的的性能及其表現(xiàn)也不盡相同,真空沖壓吸盤的使用密封條及其性能使用主體材料的產(chǎn)品種類及其使用性能如表4-2所示。表4-2，真空吸盤材料選擇表材料工作溫度（℃）耐磨性耐水性耐油性耐酸性抗拉力硅橡膠-70～250弱一般弱弱弱聚氨酯0～60強弱強強強丁腈橡膠0～120強一般強一般強氟素橡膠0～250一般強強強一般乙丙橡膠-20～120一般強弱弱強通過觀察吸盤的內(nèi)部真空管就可以清楚看出這種吸盤的其內(nèi)部工作運動原理及其特點并通過結(jié)合上圖表4-2,不難看出丁腈橡膠具有良好的化學耐磨性，耐油性，耐熱性和高溫性，以及特別良好的氣密性和良好的壓力拉伸強度，良好的彈性，真空管和吸盤的內(nèi)墊圈非常適合加工使用。4.3真空吸附系統(tǒng)組成器件在我們的日常生活中,吸盤的實際工作狀態(tài)和環(huán)境不一定可能保持的是理想工作狀態(tài)下的光滑平面,可能也無法避免吸盤承受不了粗糙、坑坑洼洼、傾斜不平的工作面。因此,合理的選擇真空吸盤形狀和結(jié)構(gòu)設計方案就顯得絕對重要了,這樣吸盤才可以直接形成一個穩(wěn)定的真空封閉氣室,從而使吸盤產(chǎn)生一個充足而持久的真空吸附力。近年來,在吸盤進入工業(yè)生產(chǎn)的過程中,真空吸盤的結(jié)構(gòu)設計應用已經(jīng)非常廣泛,而且其技術(shù)越來越成熟,形狀相對也變得比較固定,并且國外已經(jīng)在市場上推出了一系列模塊化的元器件組裝真空拾取單元,利用這些元器件直接組裝成合理的真空拾取單元,以更好地滿足用戶的多樣化需求,應用非常方便。高端真空填充產(chǎn)品是高強度真空吸附裝置的設計和實現(xiàn)的重要組成部分，該填充材料主要用于生產(chǎn)二腈橡膠，具有較高的彈性和伸長率，廣泛用于各種高端真空保持裝置，如建筑，玻璃等化工行業(yè)直接將各種真空添加劑的性能轉(zhuǎn)換為機械能的行業(yè)。真空吸盤通常是通過將各種橡膠材料和金屬框架的混合物壓入而形成的。真空吸盤結(jié)構(gòu)設計的合理性準確程度會直接地影響著推廣應用真空吸附技術(shù)裝置的正常工作和使用性能。可以有效地根據(jù)需求選擇、設計出合適的真空吸盤裝置是成功地推廣應用大理石真空吸附技術(shù)的一個重要關(guān)鍵。由于通常使用真空吸盤作為夾持大理石產(chǎn)品的主要支撐，因此真空吸盤通常需要與適當?shù)臋C械組件結(jié)合使用，最好將其固定在大理石加工機器的不同位置，與真空吸盤的連接設計為了能夠便于真空吸盤更好的固定于大理石機床的各個加工操作部位,真空吸盤與大理石機主軸的旋轉(zhuǎn)頭固定在一起用于張緊和加工大理石材料，真空吸盤和相關(guān)組成部件。4.4真空吸附氣缸的選型本產(chǎn)品設計中采用由于通常使用真空吸盤作為夾持大理石產(chǎn)品的主要支撐件，因此真空吸盤通常需要與適當?shù)臋C械組件結(jié)合使用，以便更好地夾持和加工大理石板，最好將其固定在大理石加工機器的不同位置，這是其主要功能之一。大理石真空吸附缸的功能是在大理石真空下通過兩個導桿驅(qū)動。當石塊被導桿吸附時，真空大理石吸附筒向下移動至底部，該導桿將兩對剛性導桿推至下端，在夾緊螺母和導引部件之間接觸，同時大理石真空驅(qū)動吸附圓柱體增加了板的內(nèi)部重力，真空大理石吸附筒無法承受載荷，石板的內(nèi)部重力通過剛性導桿上的一對緊固螺母，這些螺母首先傳遞給l型石板，然后傳遞給板與主軸的連接頭，最后傳遞給主軸通過真空大理石升降缸和主軸上的導桿來升降真空大理石吸附板。由于具有真空大理石吸附功能的圓柱體無法承受大理石平板的傳遞，因此它在刺激大理石真空吸盤下的運動中起著重要作用。所以,真空大理石吸附的氣缸只要能夠滿足了工作性能的要求進行使用即可。4.5真空吸盤吸附力計算由壓力公式可知：（4-3）式中——壓力，——壓強，——面積，在理想狀態(tài)下，假設吸盤底面為矩形，則吸附力公式為（4-4）整理可得，理想狀態(tài)下吸附力計算公式為（4-5）式中——吸附力，——吸盤內(nèi)的真空度，——吸盤的有效長度，——吸盤的有效寬度，由上式中我們可以清楚地看出,影響吸盤真空發(fā)生裝置吸附力的主要影響因素之一就是真空發(fā)生吸盤內(nèi)部所產(chǎn)生的真空度以及吸盤的有效長度和有效寬度,從而我們可以直接確定真空吸附系統(tǒng)發(fā)生的裝置及吸盤對于真空吸附系統(tǒng)是否具有重要的決定作用。在實際的狀態(tài)下,真空發(fā)生吸盤的有效吸附長度及面積在真空吸附狀態(tài)下可能會有所擴大,真空吸附寬度取,即，考慮在安全系數(shù)下