第一篇：解析安全車距預警裝置設計論文

引言

隨著經濟的發(fā)展，汽車成為大多數家庭的必備品。汽車在給人們帶來便利生活的同時，也使得交通事故發(fā)生率呈不斷上升的趨勢，而交通事故的發(fā)生往往與駕駛員的疲勞駕駛和對車距的錯誤判斷有直接關系。如果能在事故發(fā)生前對駕駛員發(fā)出預警，則可在很大程度上減少或預防事故的發(fā)生。因此，對安全車距預警系統(tǒng)的研究具有很好的現實意義。系統(tǒng)的總體設計

2.1 總體結構功能

系統(tǒng)功能的設計主要是由安全車距預警系統(tǒng)的結構以及功能組成的。該系統(tǒng)主要是依據駕駛員設定及車輛整體的狀態(tài)確定當時的安全車距，并依據當前的車況和路況信息，使油門開度和制動壓力達到車輛保持安全距離行駛的需要。通過油門執(zhí)行器控制算法和制動執(zhí)行器控制算法，并通過控制相應執(zhí)行器來實現油門開度和制動壓力，同時當前的車量信息狀況和路面狀況信息將通過顯控裝置提供給車輛的駕駛員，使駕駛員能提前進行預防。

2.2 預警裝置系統(tǒng)

全車距預警裝置系統(tǒng)主要可以分為測距模塊、信息采集模塊、液晶顯示模塊、主控模塊等四大模塊，其功能如下：①測距模塊：由紅外線測距儀發(fā)出紅外線，以達到對周圍物體的距離進行測量的目的。②信息采集：通過傳感器收集汽車各方位的行駛狀態(tài)。③液晶顯示：通過信息采集組合處理后顯示汽車周圍與物體的距離。④主控單元：是掌管指令發(fā)出撤回處理等的中央系統(tǒng)。為了實現上述功能，并實現車輛的安全距離預警系統(tǒng)的實時性，只有一個單一的電控單元是難以實現的，同時對系統(tǒng)的擴展和其他電控系統(tǒng)的信息共享也很難做到。為保證系統(tǒng)的及時性和可靠性實現，開放式通訊和各組件的分布式控制，安全車距保持系統(tǒng)特別將CAN 總線也應用于其中。紅外線測距設計

3.1 紅外線測距儀工作原理

利用的是紅外線傳播時的不擴散原理。當測距儀內的紅外線發(fā)出，碰到反射物被反射回來，被測距儀接收到時，再根據接收到紅外線的時間及紅外線的傳播速度計算距離。簡單地說就是先對準目標，然后接通紅外線測距儀電源，開啟發(fā)射電路，經過發(fā)射系統(tǒng)，發(fā)射紅外信號，同時，采樣器發(fā)射信號，當作計數器開門的脈沖信號，啟動計數器，時鐘振蕩器向計數器輸入有效的計數脈沖，由目標反射回來的紅外線回波作用在光電探測器上，轉變?yōu)殡娒}沖信號，經由放大器放大，進入計數器，作為計數器的關閉信號。其測距公式為：L=Ct/2。式中：L—待測距離;c—光速;t—光脈沖在待測距離上往返傳輸所需要的時間。求出光脈沖在待測距離往返傳輸中所需要的時間就可以通過上式求出目標距離。

3.2 紅外線電路設計

(a)發(fā)射電路組成：紅外發(fā)射驅動電路包括一個共射放大電路和一個作為開關的三極管電路。(b)發(fā)射電路工作原理：在共射放大電路中，紅外發(fā)光二極管TLN205 連接于共射放大電路的集電極，與基極和發(fā)射極相接的二極管起溫度補償作用?？刂乒苣_Vin 與單片機相接。當控制管腳Vin 輸入信號時，控制電路的三極管導通,則整個電路導通,紅外發(fā)光二極管TLN205 發(fā)射出紅外光(c)接收電路組成: 紅外接收驅動電路包含紅外接收管TPS708 和兩個電壓串聯(lián)負反饋模擬運算放大電路兩個模塊。(d)接收電路工作原理:紅外發(fā)光管TLN205 發(fā)射出的紅外光，遇到前方障礙物會反射回來，由紅外接收管TPS708 接收，此時TPS708 會產生一個與光強相對應的電流。電流經過LM358兩級放大后，在輸出端可以獲得一個0～3V 的模擬電壓，由單片機模擬輸入量進行A/D 轉換，最后將轉換結果通過LED顯示出來報警系統(tǒng)設計

微處理器直接對聲光報警電路和LED 顯示器進行控制。LED 液晶屏通常是以數字的形式反映障礙物與車之間的距離，用聲音的不同頻率來預警與周圍物體的距離，在不同距離時會發(fā)出不同的聲音，如2 米時有警報聲，但低沉且時間間隔長;1.5米時聲音變?yōu)榧贝偾視r間間隔變短;當小于1 米時，會發(fā)出長鳴聲指示燈變紅并且閃爍不停，以此達到報警的目的。此程序采用了模塊化設計，包含主程序和子程序兩個模塊，通過系統(tǒng)初始化，控制脈沖信號的發(fā)射和接收，再根據時間計算與周圍物體之間的距離，并且根據車輛行駛速度確定是否在對應的安全距離范圍內，是否發(fā)出警報。結論

安全車距預警系統(tǒng)的出現能夠實現車輛的安全行駛和安全距離進行預警，提示駕駛員提前進行防范，減少事故的發(fā)生。該系統(tǒng)不僅成功地使人—車—路一體化，從而達到安全控制的目的，提高行車的安全性能，同時也采用了微處理器設計，使數據處理和實時控制的功能得到充分發(fā)揮。本系統(tǒng)還具有體積小、使用方便的特點，因此具有很高的實用性。其缺點是在一些意料之外的噪聲影響下，紅外線傳感器有時也會發(fā)出錯誤報告。

第二篇：抽油機論文：抽油機載荷模擬裝置的設計

抽油機論文：抽油機載荷模擬裝置的設計

【中文摘要】在當今社會的發(fā)展中,保護環(huán)境、節(jié)約能源越來越引起每個人的關注,并且已有很多國家上升到了政治的高度,如我國在“十一五”規(guī)劃中已明確提出節(jié)能減排的目標。在此大環(huán)境下,耗能大戶——油田機械紛紛身先士卒。本課題是為了通過對建立的游梁式抽油機載荷模擬裝置的模擬,進而得到抽油機在近似實際工況下的各種數據,從而方便于游梁式抽油機節(jié)能方案的改進。本文采用了虛擬制造的方法,通過對設計的模型進行建模、裝配、最后導入Adams虛擬環(huán)境中進行運動學和動力學仿真,利用現場采集數據的復現驗證設計方案的可行性。本課題的研究內容如下：首先：簡要分析了抽油機載荷模擬裝置的與現狀,重點分析了抽油機的懸點載荷(包括類型及其特性)和抽油機懸點的運動規(guī)律,并通過了Adams的運動學仿真,對其運動有更形象的了解；通過matlab進行計算,使其從理論上得到了驗證。其次：分析現有的載荷模擬方案及其各模擬裝置的優(yōu)缺點,進而提出了自己的改進方案,并通過比較得出可行的最終方案：飛輪和磁粉離合器、磁粉制動器共同控制的載荷模擬方案。然后：根據確定的方案進行模型的設計、選型。包括拖動電動機、磁粉離合器、磁粉制動器...【英文摘要】Along with the development of society, environment protection and energy saving,which have been risen to a political level in many countries, are attracting

everyone’s attention.For example, our government has made clear in the eleventh five-year development guidelines the goal of conserving energy and reducing emission.Under this condition, pumping unit used in oil-field, which consumes a lot of energy are innovating for less energy consumption.By simulating the load simulator of beam-pumping unit, t...【關鍵詞】抽油機 載荷模擬 選型 仿真

【英文關鍵詞】Pumping Units Load Simulation Model Choosing Simulation 【目錄】抽油機載荷模擬裝置的設計4-5Abstract5-6

中文摘要

1.1 課題

第1章 引言9-14研究的背景9-1111-1

21.2 抽油機載荷模擬的研究現狀

第2章 常規(guī)型游梁式2.2 抽油機示功圖

2.3.1 抽油機1.3 主要研究內容12-1

42.1 概述14-15抽油機14-3015-172.3 抽油機懸點載荷分析17-20

2.3.2 抽油機懸點動載荷懸點靜載荷17-1818-19規(guī)律20-2424-27結29-3030-382.3.3 摩擦載荷19-202.4 抽油機懸點的運動

2.5 基于ADAMS的運動學仿真分析2.6 抽油機懸點載荷的傳遞轉換27-29第3章 抽油機載荷模擬原理與方案3.1 抽油機載荷模擬方案分析30-3

53.1.2 斜面重物加載31-32

3.1.1 吊3.1.3 2.7 小掛重物加載30-

31電阻尼加載32加載33(一)33-34(二)34-35

3.1.4 水井模擬加載32-333.1.5 液壓3.1.6 磁粉制動器、磁粉離合器加載3.1.7 磁粉制動器、磁粉離合器加載3.2 抽油機載荷模擬方案35-37

3.2.1 載

3.3 荷模擬方案A35-36小結37-3838-61選擇38-39

3.2.2 載荷模擬方案B36-37

第4章 載荷模擬裝置部件的選型4.1 驅動裝置的選型38-40

4.1.1 拖動電機的4.2 加4.2.2

4.1.2 飛輪驅動電機的選擇39-40

4.2.1 飛輪的選擇40-42

4.2.3 磁粉離合器的選型載裝置的選型40-46磁粉制動器的選型42-4444-464.3 扭矩傳感器的選型46-484.4 其他傳動部

4.4.2 件的選型48-59軸的設計55-5960-61

4.4.1 齒輪的設計與校核48-554.5 聯(lián)軸器的選擇59-60

4.6 小結5.1 建立仿第5章 載荷模擬裝置的仿真61-72

5.2 模型在ADAMS中的仿真真所需模型61-6262-69結71-725.5 仿真數據和實測數據的對比69-71第6章 總結與展望72-73

5.6 小

致謝73-74參考文獻74-76

第三篇：帶式輸送機減速裝置設計論文

題 目： 帶式輸送機減速裝置設計

學 院：

專 業(yè)：機械設計制造及其自動化

年 級：

學 號:

姓 名:

導 師:

定稿日期： 20XX年 XX月XX 日

摘要

機械設計畢業(yè)設計是在完成機械設計畢業(yè)學習后，一次重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。是高等工科院校大多數專業(yè)學生第一次較全面的設計能力訓練，也是對機械設計畢業(yè)的全面復習和實踐。其目的是培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練綜合運用機械設計和有關選修畢業(yè)的理論，結合生產實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關機械設計方面的知識。

本次設計的題目是帶式運輸機的減速傳動裝置設計?？傮w方案為：根據題目要求和機械設計的特點作者做了以下幾個方面的工作：①決定傳動裝置的總體設計方案，②選擇電動機，計算傳動裝置的運動和動力參數，③傳動零件以及軸的設計計算，軸承、聯(lián)接件、潤滑密封和聯(lián)軸器的選擇及校驗計算，④ 機體結構及其附件的設計和參數的確定，⑤繪制裝配圖及零件圖，編寫計算說明書。

關鍵詞

減速器，帶式運輸機，機械設計，疲勞強度

一、研究背景

帶式輸送機自1795年被發(fā)明以來，經過200多年的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業(yè)廣泛采用，特別是第三次工業(yè)技術革命后新材料、新技術的采用，帶式輸送機的發(fā)展步入了一個新紀元。當今，無論從輸送量、運距、經濟效益等各方面來衡量，它已經可以同火車、汽車運輸相抗衡，成為各國爭先發(fā)展的行業(yè)。

帶式輸送機具有結構簡單、輸送量大、輸送物料范圍廣泛、運距長、裝卸料方便、可靠性高、運費低廉、自動化程度高等特點[1]，它的優(yōu)越性已十分明顯，是國民經濟中不可缺少的關鍵設備。

近年來，隨著我國工業(yè)現代化的迅速發(fā)展，綜合機械化采煤工藝的推廣應用使得礦井的開采量和運輸量日益增大，從而長距離、大運量、大功率輸送設備的需求量越來越大[2]。單機總功率達到5000kW、輸送長度達到10km以上、運量超過5000t/h、運行速度超過5-6m/s的帶式輸送機已經在煤礦得到了實際應用[3]。

然而，長距離、大運量、高速度的帶式輸送機如采用傳統(tǒng)的直接啟動方式，由于啟動時間為1-3s，啟動加速度大于0.32/ms,會產生如下問題：

1.啟動時打滑問題 由于大型帶式輸送機的長度和功率較大，如果啟動時間過短，易出現打滑現象。為了消除打滑現象保證有效啟動，增大輸送帶與滾筒間的摩擦力，必須提高張緊裝置的初張力，由此相關連接部件的受力加大，對強度和剛度要求增加，提高了整機的初期投資。

2.振動問題 帶式輸送機在運行過程中存在著諸如輸送帶的縱向、橫向、側向振動，動力裝置、滾筒和托輥等旋轉部件的振動，裝卸載時物料的沖擊振動以及基礎的振動等各種形式的振動，這些振動對于大型帶式輸送機來說表現得更為明顯和強烈。當它們作用于輸送帶時會引起動態(tài)響應而導致速度、加速度以及張力的變化，從而產生較大的動載荷，影響元部件、輸送帶以及整機的穩(wěn)定性和使用壽命。

3.瞬態(tài)沖擊大問題 啟動時產生的動態(tài)初張力會降低輸送帶的使用壽命，可能引發(fā)斷帶事故。為了保證輸送帶運行可靠，必須提高輸送帶的強度等級，相應加大了輸送帶的初期投資。同時，提高輸送帶的強度等級還必須相應加大滾筒的直徑，以滿足輸送帶最小彎曲半徑的要求，從而又加大了機械加工件的初期投資。

4.電動機功率增加問題 由于啟動時間過短，啟動力矩大，容易發(fā)生燒毀電機的事故，考慮電動機的選型時要相應提高安全系數，增加了正常使用的能耗。此外，大功率電動機在較短的時間啟動運行，對周邊環(huán)境電網的沖擊巨大，其負面影響是無法容忍的。由此可見，啟動問題對帶式輸送機尤其是大型帶式輸送機來說，是一個關鍵的技術，它不僅對啟動性能產生直接影響，而且還可以降低輸送機的成本，因此必須對啟動加以控制。驅動裝置是帶式輸送機的心臟，從某種程度上來說，驅動裝置的性能就決定了輸送機的性能。解決上述問題的有效方法就是合理和最佳地確定大型帶式輸送機的驅動方式。針對大型帶式輸送機的實際工況，理想的驅動裝置應滿足以下技術要求：

1.啟動時間可在一定的范圍內調整，使帶式輸送機平穩(wěn)啟動，并可實現滿載啟動；

2.啟動加速度控制在一定的范圍內，可有效降低啟動時的動態(tài)初張力，降低整機輸送帶的選用安全系數，有效地降低輸送帶的初期投資；

3.在多機啟動或多點中間啟動時，可以實現多機的功率平衡；

4.電動機空載啟動，降低對電網的沖擊；

5.具有過載保護功能；

6.帶式輸送機瞬時停車時，可以實現不停電動機，提高電動機使用壽命；

7.帶式輸送機低速檢帶運行時，系統(tǒng)不會嚴重發(fā)熱導致停車故障，確保正常檢修工作。

作為帶式輸送機的關鍵技術之一，可控啟動技術或軟啟動技術應運而生。實現軟啟動和軟停車是解決大型帶式輸送機上述問題的有效措施?！败泦印笔侵笝C械設備在空、重載工況下，能夠逐步克服整個系統(tǒng)的慣性而平穩(wěn)地啟動，而這種啟動是可控的[7]。對于帶式輸送機而言，“軟啟動”不僅能夠大幅度減輕傳動系統(tǒng)本身所受到的啟動沖擊，延長輸送機關鍵零部件的使用壽命，同時還能大大縮短電動機啟動電流的沖擊時間，減小對電動機的熱沖擊負荷及對電網的影響，從而節(jié)約電力并延長電動機的工作壽命。帶式輸送機可控變速裝置是是一種新型的軟啟動裝置，能很好的解決大型帶式輸送機工作過程中產生的問題。它不僅能夠實現軟啟動、軟停車、過載保護、溫度保護、檢帶運行、多機驅動功率平衡等功能，而且具有結構設計新穎、制造成本低、備件購置方便、維護和日常運行費用低等特點，因而它是一種比較理想的軟啟動裝置。帶式輸送機可控變速裝置在國外已經被廣泛應用，但到目前為止國內這種產品應用還比較少。鑒于目前煤炭工業(yè)發(fā)展的迫切需要，急需開展關這方面的研究開發(fā)及推廣工作.二、文獻綜述

煤礦業(yè)帶式輸送機幾種軟起動方式的比較

Michael L.Nave P.E.1800 年華盛頓路匹茲堡，PA 15241帶式運送機是采礦工業(yè)運輸大批原料的重要方法。從傳送帶驅動系統(tǒng)到傳送帶紋理結構啟動力矩的應用和控制影響著運送機的性能，壽命和可靠性。本文考查了不同啟動方法在煤礦工業(yè)帶式運送機中的應用。

1簡介

運行帶式運送機的動力必須由驅動滑輪產生，通過滑輪和傳送帶之間的摩擦力來傳遞。為了傳遞能量，傳送帶上面的張力在接近滑輪部分和離開滑輪部分必定存在著差別。這種差別在穩(wěn)定運行、啟動和停止時刻都是真實存在的。傳統(tǒng)傳送帶結構的設計，都是根據穩(wěn)定運行情況下傳送帶的受力情況。因為設計過程中沒有詳盡研究傳送帶啟動和停止階段的受力情況，所有的安全措施都集中在穩(wěn)定運行階段（Harrison 1987）。本文主要集中講述傳送機啟動和加速階段的特性。傳送帶設計者在設計時必須考慮控制啟動階段的加速狀況，以免使傳送帶和傳送機驅動系統(tǒng)產生過大的張力和動力（Suttees1986）。大加速度產生的動力會給傳送帶的紋理、傳送帶結合處、驅動滑輪、軸承、減速器以及耦合器帶來負面影響。毫無控制的加速度產生的動力能夠引起帶式傳送機系統(tǒng)產生諸多不良問題，比如上下曲線運動、過度傳送帶提升運動、滑輪和傳送帶打滑、運輸原料的溢出和傳送帶結構。傳送帶的設計需要面對兩個問題：第一，傳送帶驅動系統(tǒng)必須能夠產生啟動帶式傳送機的最小轉動力矩；第二，控制加速度產生動力在安全界限內。可以通過驅動力矩控制設備來完成，控制設備可以是電子手段也可以是機械手段，也可以是兩者的組合（CEM1979）。

本文主要闡述輸送機的開始和加速的過程。傳送帶設計師必須控制開始加速度防止過度張緊在傳送帶織品和力量在皮帶傳動系統(tǒng).強加速度力量可能有害地影響傳送帶織品，傳送帶接合，驅動皮帶輪，更加無所事事的滑輪，軸，軸承，速度還原劑，并且聯(lián)結。未管制的加速度力量可能造成皮帶輸送機有垂直的曲線的系統(tǒng)性能問題，傳送帶緊線器運動，驅動皮帶輪摩擦損失，材料溢出，并且做成花彩傳送帶織品。傳送帶設計員與二個問題被面對，皮帶傳動系統(tǒng)必須導致極小的扭矩足夠強有力開始傳動機，和控制了這樣加速度強制是在安全限額內。光滑開始傳動機可能由對驅動器扭矩控制設備的用途，或機械或電子，或組合的二完成（CEM 1979)。軟起動結構評估標準

什么是最佳的皮帶輸送機驅動系統(tǒng)?答案取決于許多變量。最佳的系統(tǒng)是一個為開始,運行 和終止提供可接受的控制在合理的費用和以及高可靠性。皮帶傳動系統(tǒng)為本文我們考慮的設計方案,皮帶輸送機被電子頭等搬家工人幾乎總驅動。傳送帶”驅動系統(tǒng)”將包括多個要素包括電子原動力、電子馬達起始者以控制系統(tǒng),馬達聯(lián)結、速度還原劑、低速聯(lián)結、皮帶傳動滑輪、和滑輪閘(Cur 1986)。它重要,傳送帶設計員審查各個系統(tǒng)要素的適用性對特殊申請。為本文的目的,我們假設,所有驅動系統(tǒng)要素設置礦的新鮮空氣,非允許面積全國電子編碼條500防爆礦的表面的面積。皮帶傳動要素歸因于范圍。某些驅動器要素是可利用和實用的用不同的范圍。為這論述,我們假設那皮帶傳動系統(tǒng)范圍從分數馬力對千位的多個馬力。小驅動系統(tǒng)經常是在50 馬力以下。中型系統(tǒng)范圍從50 到1000 馬力。大型系統(tǒng)可能被考慮在1000 馬力之上。范圍分部入這些組是整個地任意的。必須被保重抵抗誘惑對超出馬達或在馬達之下傳送帶飛行提高標準化。驅動器結果在粗劣的效率和在高扭矩的潛在,當驅動器能導致破壞性超速在再生,或過度加熱以變短的馬達壽命。扭矩控制。傳送帶設計員設法限制開始的扭矩到沒有比150 運行中。限額在應用的開始的扭矩經常是傳送帶胴體肉、傳送帶接合、滑輪絕熱材料軸偏折評級。在更大的傳送帶和傳送帶以優(yōu)化大小的要素,扭矩限額110 至125 是公用。除扭矩限額之外 傳送帶起始者必需限制會舒展圍繞和會導致旅行的波浪的扭矩增量。一個理想的開始的控制系統(tǒng)會適用于資格整個傳送帶的扭矩傳送帶休息由問題的脫離決定,或運動,然后扭矩相等與傳送帶的運動需求以負荷加上恒定的扭矩從休息加速系統(tǒng)要素的慣性對最終奔跑速度。這使系統(tǒng)臨時強制和傳送帶舒展。不同的驅動系統(tǒng)陳列變化的能力控制扭矩的申請對傳送帶休息和以不同的速度。并且,傳動機陳列裝載二個極端。一條空傳送帶正常存在最小的必需的扭矩為脫離和加速度 當一條充分地被裝載的傳送帶存在最高的必需的扭矩。開采驅動系統(tǒng)必須是能稱應用的扭矩從一個2/1 比率為一個水平的簡單傳送帶安排,對一個10/1 范圍為一個傾斜、復雜傳送帶配置文件。

3熱量評級

在開始和運行期間,各個驅動系統(tǒng)也許消散廢熱。廢熱也許被解放在電子馬達、電子控制、聯(lián)結、速度還原劑,或傳送帶制動系統(tǒng)。各個起始時間熱量負荷依靠相當數量傳送帶負荷和起始時間的期限。設計員必須履行被重復的起始時間的申請需求在運行傳動機以后在全負荷。典型的開采傳送帶開始的責任變化從3到10 個起始時間每時數等隔或2到4 個起始時間在連續(xù)。被重復的開始也許要求減稅或系統(tǒng)要素。有一個直接關系在熱量評級為被重復的起始時間和費用之間?？勺兯俣?。一些皮帶傳動系統(tǒng)是適當的為控制開始的扭矩和速度,但只運行以恒定的速度。一些傳送帶申請會要求一個驅動系統(tǒng)能運行延長的期間以較不比最高速度。這是有用的當驅動器負荷必須與其它驅動器被共享傳送帶被使用當處理飼養(yǎng)者為被表達的物料的費率控制,傳送帶速度被優(yōu)選為貨車使用費費率傳送帶被使用以慢速運輸人工或材料,或傳送帶運行緩慢的檢驗或移動速度為維護目的?？勺兯俣绕鲃訉⒁笠粋€控制系統(tǒng)根據某一算法調控操作速度。再生或翻修負荷。一些傳送帶配置文件存在翻修傳送帶系統(tǒng)用品能量對驅動系統(tǒng)的負荷的潛在。沒有所有驅動系統(tǒng)有能力接受被重新生成的能量從負荷。一些驅動器可能接受能量從負荷和退回它到輸電線供其它負荷使用。其它驅動器接受能量從負荷和消散它入選定的動態(tài)或機械剎車的要素。一些傳送帶描出切換從開汽車對再生在運算期間。驅動系統(tǒng)可能接受有些巨大的被重新生成的能量為申請嗎?驅動系統(tǒng)控制或必須調整相當數量減速的強制在翻修期間嗎翻修發(fā)生當運行和開始 維護和支持系統(tǒng)。各個驅動系統(tǒng)將要求定期預防維護?？商鎿Q的項目會包括馬達畫筆、軸承、閘填充、散逸電阻器、油 和涼水。如果驅動系統(tǒng)被設計和保守地被管理 更低的重音在可消耗導致更低的維修費用。一些驅動器要求支持系統(tǒng)譬如流通的油為潤滑油、冷卻空氣或水,環(huán)境塵土過濾,或計算機儀器工作。支持系統(tǒng)的維護可能影響驅動系統(tǒng)的可靠性。

4費用

驅動器設計員將審查各個驅動系統(tǒng)的費用。費用合計是第一基建成本獲取驅動器，費用安裝和委任驅動器，費用運行驅動器，和費用的總和維護驅動器。費用使力量運行驅動器也許廣泛變化用不同的地點。設計員努力符合所有系統(tǒng)性能要求在最低的費用合計。經常超過一個驅動系統(tǒng)也許滿足所有系統(tǒng)性能標準在競爭費用。更喜歡的驅動器安排是最簡單 譬如一個唯一馬達驅動通過一個唯一頂頭滑輪。但是機械，經濟和功能需求經常需要對復雜驅動器的用途。傳送帶設計員必須平衡對優(yōu)雅的需要反對伴隨復雜系統(tǒng)的問題。復雜系統(tǒng)要求額外設計工程為成功配置。經常被忽略的費用在復雜系統(tǒng)是培訓人事部的費用或停工期的費用由于不足的培訓。

5起動驅動控制邏輯

各個驅動系統(tǒng)將要求一個控制系統(tǒng)調控開始的機制。最共同的類型控制被使用在更小對中等大小驅動以簡單的外形被命名“開環(huán)加速度控制”。在開環(huán)控制系統(tǒng)早先被配置程序化開始的機制以被規(guī)定的方式通常準時根據。在開環(huán)控制,駕駛使用參數譬如潮流,扭矩或速度不影響序列操作。這個方法假定控制設計師充分地塑造了驅動系統(tǒng)表現在傳動機。為更大或更加復雜的傳送帶”閉合回路”或”反饋”控制可以他運用了。在閉合回路控制在開始期間控制系統(tǒng)顯示器通過傳感器駕駛使用參數譬如馬達的當前層,傳送帶的速度或力量在傳送帶并且修改起動程序控制,極限或優(yōu)選或佩帶了參量。閉合回路控制系統(tǒng)修改開始的被應用的力量在一臺空和充分地被裝載的傳動機之間。常數在數學模型與被測量的可變物有關對系統(tǒng)驅動反應被命名定調的常數。這些常數必須適當地被調整為成功的應用對各臺傳動機。最共同的計劃為傳動機開始閉合回路控制是車頭表反饋為速度控制和壓電池力量或驅動力反饋為扭矩控制。在一些復雜系統(tǒng)，它是中意安排閉合回路控制系統(tǒng)調整自己為各種各樣的遇到的傳動機情況。這被命名“能適應的控制”。這些極端可能介入浩大的變異在裝貨，圍繞的溫度，裝貨的地點在外形或多個驅動選擇在傳動機。有三個共同的能適應的方法。介入決定做在開始之前如果控制系統(tǒng)能知道傳送帶是空的 它會減少最初的力量和會加長加速度力量的應用對最高速度。如果傳送帶被裝載 控制系統(tǒng)會應用資格力量在攤位之下使較少時刻和供應充足的扭矩及時地充分地加速傳送帶。因為傳送帶只成為了裝載在早先賽跑期間由裝載驅動平均驅動潮流可能被抽樣當連續(xù)和被保留在反射傳送帶搬運器時間的緩沖記憶。然后在停工平均也許是預先處理一些開環(huán)和閉合回路為下個開始。第二個方法介入根據驅動觀察發(fā)生在最初開始或行動期間證明的決定。這及時驅動潮流的或力量通常介入比較對傳送帶速度。如果驅動潮流或力量必需及早在序列是降低并且行動被創(chuàng)始，傳送帶必須被卸載。如果驅動潮流或力量必需是高的。在開始 傳動機必須被裝載。這個決定可能被劃分在區(qū)域和使用修改起動程序控制的中部和結束。第三個方法介入傳送帶速度的比較對時刻為這個開始反對傳送帶加速度歷史極限或加速度信封監(jiān)視。在開始，傳送帶速度被測量對時間。這與被保留在控制系統(tǒng)記憶的二限制的傳送帶速度曲線比較。第一曲線描出空的傳送帶加速并且第二個充分地被裝載的傳送帶。因而 如果當前的速度對時間比被裝載的外形低，它也許表明，傳送帶被超載，妨礙或驅動故障。如果當前的速度對時間比空間的外形高級，它也許表明一條殘破的傳送帶結合或驅動故障。無論如何當前的起飛中止并且警報運行。

6結論

最好的傳送帶啟動系統(tǒng)要求在不同的傳送帶負載條件下，能夠以合理的代價帶來可靠性高的可以接受的運行性能。但是至今沒有一個啟動系統(tǒng)能夠達到這樣的要求。傳送帶設計者必須為每個傳送帶設計啟動系統(tǒng)屬性?？偟脕碚f全電壓交流發(fā)動機啟動適合于簡單結構的小型傳送帶。減電壓SCR交流發(fā)動機啟動是地下中、小型傳送帶的基本啟動方法。最新的進展顯示固定液體填充耦合系統(tǒng)的交流發(fā)動機是簡單結構中、大型傳送帶基本啟動方法。對于那些大、中型而且需要重復啟動的復雜結構傳送帶繞線轉子發(fā)動機驅動是常用的選擇。在結構特別復雜運行需要不同速度的傳送帶啟動中傳送帶直流發(fā)動機驅動、不同填充液體驅動、和相異機械傳遞驅動系統(tǒng)一直實力相當的候選者。具體選擇哪個啟動方式由使用環(huán)境，相對價格，運行能耗，反應速度和使用者習慣來決定。變頻交流驅動和非電刷直流驅動主要限制于中型傳送帶，這些中型傳送帶需要精確的速度控制，高代價和復雜性。但是隨著持續(xù)的競爭和技術進步，波形綜合技術的電子驅動器的使用將越來越廣。

三、技術路線

第一部分 傳動裝置的總體設計

第二部分 傳動零件的設計計算

第三部分 軸的設計

第四部分 潤滑油及潤滑方式的選擇

第五部分 密封及密封的選擇

第六部分 主要尺寸及數據

四、進度安排

五、參考文獻

[1]劉朝儒、彭福蔭、高政一.機械制圖（第四版）.北京：高等教育出版社 2001年

[2]濮良貴、紀名剛.機械設計（第八版）北京：高等教育出版社 2006年

[3]孫桓、陳作模、葛文杰.機械原理（第七版）北京：高等教育出版社 2006年

[4]武建華.材料力學.重慶：重慶大學出版社 2002年

第四篇：蓄電池充放電的管理裝置設計論文

本系統(tǒng)的面向對象動力和照明所用的鉛酸蓄電池。蓄電池作為大型動力機器的主要的動力源和照明源，因此每天都要對數百個大功率蓄電池進行充電，以儲存維持工作所需的電能，同時還要按照一定的時間周期對這些蓄電池進行維護性放電作業(yè)，以保證其維持良好的儲能效果。因此充放電過程對于蓄電池來說是十分重要的，但在以往的蓄電池實際使用中，往往過分強調蓄電池的放電能力和使用壽命，常常忽略了蓄電池充放電過程對其產生的嚴重影響。事實上，經過多年研究表明，蓄電池的充電和放電過程是蓄電池使用效果和使用壽命最為重要的影響因素。所以充放電的好壞無論是對蓄電池的使用效果，還是對蓄電池的使用壽命都是非常重要的。

因此本課題以大功率的鉛酸蓄電池充放電為模型，設計了一套蓄電池的智能化充放電管理裝置。以實現對2。35V 100A容量蓄電池進行充放電測量和控制，即最終完成的充放電管理系統(tǒng)是以8051單片機為主控單元，配合電壓電流的采樣及測量單元，通過PI閉環(huán)調節(jié)控制蓄電池恒流充放電，從而實現蓄電池的充放電管理。

針對蓄電池充/放電的過程中電壓信號與電流信號的測量與控制問題，在研究設計過程中，通過對其充放電方法及測量與控制技術的研究，以大功率蓄電池充放電為模型，完成了對蓄電池進行充放電測量與控制能力的智能型大功率蓄電池充放電管理裝置的設計，其中主要完成了以下幾方面的工作：

（1）通過對蓄電池充放電方法的研究，提出了大功率蓄電池的智能型充放電測量與控制設備的設計方案；

（2）通過合理設計電路，以普通光藕實現了對電流信號的隔離測量，較好的解決了采用單一AD測量兩種變化范圍相差較大的信號的測量問題；

（3）通過采用模塊單元設計的方式，提高了系統(tǒng)設計的通用性和可行性，有力的保證了該設備的實際應用。

通過課題的設計，較好的解決了蓄電池充放電測量與控制的實際問題，系統(tǒng)的測量精度與控制精度均較為理想，取得了較好的應用效果，該課題的完成將極大的改善各大艦船中大功率蓄電池的充放電條件，提高蓄電池生產企業(yè)生產工藝與產品質量水平，將有力的推動蓄電池的進一步應用。

第五篇：電動大巴車電池抓取裝置設計 畢業(yè)設計論文

2012屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）

前 言

所謂抓取裝置也就是機械手。機械手是模仿著人的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產中應用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產中應用機械手可以提高生產的自動化水平和勞動生產率:可以減輕勞動強度、保證產品質量、實現安全生產;尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機械手的結構形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產品種的中小批量生產中獲得廣泛的引用。

本次設計主要完成電池快換真空吸附手整體設計與PLC控制系統(tǒng)設計。本次設計是在楊世強老師的指導下完成的。因為此次設計涉及到真空原理的問題，是我此前從來沒有接觸過的新領域，因此首先用了一個月的時間進行這些方面的理解與學習，熟悉了真空發(fā)生器的特點及原理，并收集了許多相關資料。在四月初開始了機構總體方案的探索性設計，在四月下旬正式開始機構設計。在楊老師的指導下，結合所學機械方面的知識，查閱許多手冊，經過不斷的改進，最終設計出了此次專用機構。

通過這次畢業(yè)設計，我在機械CAD、機械原理、機械設計、機械制造工藝、電氣控制PLC等方面的知識都受到全面的綜合訓練，在機電氣的結合方面更使我受益匪淺。由于第一次接觸類似的大型課題，又有本領域外的真空知識，加之本人知識有限，經驗不足，雖有楊老師的幫助，設計中依然存在許多不足之處，錯誤之處，有待于進一步的完善，懇請各位老師給予批評指正。

第 1 頁 ***:電動大巴車電池抓取裝置設計

第 2 頁 2012屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）

第1章 電動大巴車的發(fā)展概述

1.1 形勢與需求

從國際發(fā)展趨勢看，隨著技術的不斷創(chuàng)新與突破，面對金融危機、油價振蕩和日益嚴峻的節(jié)能減排壓力，2008年以來，以美國、日本、歐盟為代表的國家和地區(qū)相繼發(fā)布實施了新的電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略，進一步明確了產業(yè)發(fā)展方向，明顯加大了政策扶持力度。

從技術層面看，混合動力汽車技術逐步成熟，已進入產品市場競爭期，率先實現產業(yè)化，正成為汽車市場銷售新的增長點。純電動汽車電池技術進步加速，整車產品更加接近消費者需求；世界主要汽車制造商加快了純電動汽車量產步伐；插電式混合動力作為一種具有純電動和混合動力雙重特征的電動汽車技術成為全球新的研發(fā)熱點；以電池租賃為代表的純電動汽車商業(yè)模式創(chuàng)新取得進展。燃料電池及燃料電池汽車技術近年來取得突破性進展，國際上各大汽車集團持續(xù)投入開展燃料電池汽車研發(fā)，燃料電池汽車整車成本顯著下降，性能指標已接近商業(yè)化水平。

經多年探索實踐，國際汽車產業(yè)界達成了電動汽車產業(yè)化戰(zhàn)略共識：在技術路線上，近期（2010-2015），在依靠傳統(tǒng)內燃機汽車技術改進和推進車輛小型化實現降低排放的同時，為滿足更為嚴格的節(jié)能減排法規(guī)目標要求，應盡快推進混合動力技術的應用，并發(fā)展小型純電動汽車和插電式混合動力電動車；中期（2015-2020），在混合動力技術得到廣泛應用的基礎上，增加汽車動力系統(tǒng)電氣化程度，加大小型純電動汽車和插電式混合動力汽車推廣力度；在2020年之后，純電驅動技術將逐步占據主導地位，通過發(fā)展純電動汽車和燃料電池汽車，實現大幅度降低排放。在車型應用方面，純電動、混合動力和燃料電池三種類型的電動汽車技術各自具有最優(yōu)

第 3 頁 ***:電動大巴車電池抓取裝置設計 的適用車型。對短途出行需求，可采用小型純電動汽車；對長途出行需求，主要采用混合動力汽車、插電式混合動力汽車或者燃料電池汽車。

我國高度重視電動汽車技術的發(fā)展。經過兩個五年計劃的科技攻關以及奧運會、世博會、“十城千輛”等示范工程的實施，我國電動汽車從無到有，在關鍵零部件、整車集成技術以及技術標準、測試技術、示范運行等方面都取得重大進展，初步建立了電動汽車技術體系，已申請專利3000余項，頒布電動汽車國家和行業(yè)標準56項，建成30多個新能源汽車技術創(chuàng)新平臺。

1.2電動大巴運行的作用和意義

2011年10月，武漢市民驚喜的發(fā)現：大街小巷隨處可見的燃油公交車變少了，取而代之的是一批嶄新的“無辮子”電動公交車，外觀設計簡潔大方，運行平穩(wěn)舒適，不僅低碳環(huán)保，而且安靜無污染，受到了駕駛員和廣大市民的歡迎。據筆者調查，不只是武漢，全國各大城市都在大力推行電動公交車，各種電動汽車、公交車充電站的投放使用，為未來新能源汽車的暢行鋪平了道路。

據悉，能源短缺、二氧化碳排放過量、環(huán)境持續(xù)污染并惡化，這是全球可持續(xù)發(fā)展面臨的三大難題，也是我國經濟發(fā)展的掣肘。其中，傳統(tǒng)燃油汽車的大量使用是造成這些問題的重要誘因之一。在這種大環(huán)境下，要實現經濟又好又快發(fā)展，踐行美好清新生活，新能源汽車尤其是電動汽車的開發(fā)勢在必行。

但據業(yè)內人士介紹，由于國家還沒有出臺統(tǒng)一的電動汽車充電標準，雖然很多城市都配備了專業(yè)的充電站，但是電池規(guī)格、接口不統(tǒng)一，電池性能衰減較快，實際續(xù)航能力低于預期等問題，都將嚴重影響電動汽車的市場拓展。

第 4 頁 2012屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）

第2章 總體方案設計

2.1 機械手基本形式的確定

工業(yè)機器人按臂部的運動形式分為四種。

直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動；圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉和伸縮動作；球坐標型的臂部能回轉、俯仰和伸縮；關節(jié)型的臂部有多個轉動關節(jié)?？紤]到本次課題中只需在兩個坐標方向上移動，這里我選用第一種的直角坐標型。工件為薄板類非金屬零件，采用吸附式機械手。

2.2 驅動方式的確定

按驅動方式的動力源，機械手可分為： A.液壓式 B.氣動式 C.電動式

液壓式：其驅動系統(tǒng)是由液動機、伺服閥、油泵、油箱等組成。通常它具有很大的抓舉能力，其特點是結構緊湊，動作平穩(wěn)，沖擊，耐震動，防爆好，但液壓組件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。

氣動式：其驅動系統(tǒng)是由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是電源方便，動作迅速，結構簡單，造價較低，維修方便。但難以進行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。

電動式：電力驅動是目前使用最多的一種驅動方式。其特點是電源方便，響應快，驅動力較大，信號檢測、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方案。驅動電機一般采用步進電機，直流伺服電機以及交流伺服電機。由于電機速度高，通常必須采用減速機構。

第 5 頁 ***:電動大巴車電池抓取裝置設計

根據本課題的技術要求，我選擇驅動方式為氣動式的動力源。

2.3 機械手傳動方案的分析

傳動方式按工作原理可以分為機械傳動、流體傳動和電力傳動，其中機械傳動又分為摩擦傳動和齒合傳動；流體傳動分為液力傳動和氣力傳動；電力傳動分為直流電力傳動和交流電力傳動。

2.3.1 機械傳動

靠機件間的摩擦力傳遞動力和運動的摩擦傳動，包括帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。摩擦傳動容易實現無級變速,大都能適應軸間距較大的傳動場合,過載打滑還能起到緩沖和保護傳動裝置的作用，但這種傳動一般不能用于大功率的場合，也不能保證準確的傳動比。

靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的嚙合傳動，包括齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等。嚙合傳動能夠用于大功率的場合，傳動比準確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。2.3.2 流體傳動

液壓傳動是在機械傳動的基礎上誕生的一種新型的傳動方式，它以液體為工作介質，通過動力元件（液壓泵）將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，然后通過管道控制元件，借助執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達）將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載實現直線或回轉運動。其特點以體積小，傳動平穩(wěn)，性能可靠，能輕松實現很多機械傳動不能完成的動作，是現代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的最佳選擇。尤其在鍛壓行業(yè)有著不可替代的作用。缺點是普遍存在泄露，但只要設計合理，加上高質量的密封裝置，這些問題就都會迎刃而解。

氣壓傳動的優(yōu)點：

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(1）以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設置回收的油箱和管道。

(2）因空氣的粘度很?。s為液壓油動力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環(huán)境。

(3)與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題。

(4）工作環(huán)境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。

(5）成本低，過載能自動保護。氣壓傳動的缺點：

(1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動裝置會得到較滿意的效果。

(2）因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結構尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10～40kN。

(3）噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。

(4）氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內比電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數過多的復雜回路。2.3.3 電力傳動

電氣傳動系統(tǒng)由電動機，控制裝置以及被拖動的生產機械所組成。其主要特點是功率范圍極大，單個設備的功率可從幾毫瓦到幾百兆瓦；調速范圍極寬，轉速從每分鐘幾轉到每分鐘幾十萬轉，在無變速機構的情況下調速范圍可達1：10000；適用范圍極廣，可適用于任何工作環(huán)境與各種各樣的負載。

2.4 總體方案的確定

方案一：

第 7 頁 ***:電動大巴車電池抓取裝置設計

工作原理簡介：該方案采用兩個氣缸的運動來完成整套的上下料過程，豎直方向上的氣缸負責物料的抓取、上升和下降，水平方向上的氣缸負責物料的水平5m的運動行程。

優(yōu)點：方案簡單明了，傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔。

缺點：水平方向上的氣缸行程達5m，氣缸太長，加工困難，生產代價高

方案二：

工作原理簡介：在豎直方向上的氣缸，其工作任務與方案一一致，也是負責物料的抓取、提升和下降，但該方案在水平方向上采用了絲杠運動原理來完成水平行程，絲桿右端是一套減速裝置，從動力源發(fā)動機的轉動，第 8 頁 2012屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）

通過帶傳動進行一級減速，再經過齒輪進行二、三級減速，同時絲杠和豎直方向上的氣缸又是再一級的減速，這樣通過四級減速，可以讓物料在水平行程上以較緩慢的速度移動。

優(yōu)點：此方案合理的運用了絲杠的傳動原理以及帶傳動和齒輪傳動的減速，其中帶傳動中心距變化范圍大，可用于較遠距離的傳動，傳動平穩(wěn)，噪音小，能緩沖吸振，有過載保護作用，結構簡單，成本低，安裝要求不高。齒輪傳動外廓尺寸小，效率高，傳動比恒定，圓周速度及功率范圍廣。

缺點：系統(tǒng)較為復雜，且齒輪長期暴露在外部，壽命會降低，對于帶傳動來說，有滑動，傳動比不能保持恒定，外廓尺寸大，帶的壽命較短（通常為3500h～5000h），由于帶的摩擦起電不宜用于易燃、易爆的地方，軸和軸承上作用力大。而且齒輪傳動制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無過載保護作用，有噪音。

對于以上兩種方案的分析，并結合導師的指點，本課題的設計選用第二種方案，即機械手的上升下降通過氣動控制的氣壓缸來實現，水平左右移動通過鏈輪來實現。

2.5 機械手工作過程分析

根據設計要求，機械手每次自動抓取一次，并自動釋放到固定位置，完成物料輸送。為了能順利完成這次物料輸送，我把該機械手的運動過程分析如下：

喂料機械手開始工作時,首先打開真空泵：

(1)吸盤支架帶動兩排吸盤快速下降,可調光電開關檢測到零件后,慢速下降,吸盤觸及零件,同時吸盤支架觸碰限位開關;(2)兩位三通電磁閥開始動作,使吸盤接入真空,時間約1～2s ,當真空開關檢測到真空值為60～80 kPa(吸盤樣本參數)時,確認電池已被吸牢;(3)快速提升,觸碰第一個限位開關,吸盤轉為慢速運動,觸碰第二個

第 9 頁 ***:電動大巴車電池抓取裝置設計

限位開關,到位停止;(4)水平移動,觸碰第一個限位開關,吸盤轉為慢速運動,觸碰第二個限位開關,到位停止;(5)快速下降,觸碰第一個限位開關,吸盤轉為慢速運動,觸碰第二個限位開關,到位停止;(6)電磁換向閥換向,放大氣,吸盤從物料上脫開；(7)吸盤支架帶動吸盤快速上升,慢速到位;(8)水平移動，返程，停止。至此,一次自動電池更換動作完成。

第 10 頁 2012屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）

第3章 真空發(fā)生器的設計

3.1真空發(fā)生器的工作原理

真空發(fā)生器由工作噴嘴，負壓室，接收室組成。壓縮空氣通過收縮的噴嘴后，從噴嘴內噴射出來的一束流動的流體稱為射流。射流能卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動，稱為射流的卷吸作用，負壓室限制了射流與外界的接觸，但從噴嘴射出的主射流還是要卷吸一部分周圍的流體向前運動，于是在射流的周圍形成一個低壓區(qū)。若在噴嘴兩端的壓差達到一定值時，氣流則為超聲波流動，于是在負壓室內可獲得一定的負壓。對于真空發(fā)生器，若在負壓室內通道接真空吸盤，當吸盤與平面工件接觸，只要將吸盤腔室內的氣體抽吸完并達到一定真空度，就可將平版吸持住。真空發(fā)生器可用于產生負壓，也可用作噴射器。

3.2真空發(fā)生器的分類及選擇

真空發(fā)生器按其結構組合形式分為普通真空發(fā)生器，帶噴射開關的真空發(fā)生器與組合真空發(fā)生器三種。真空發(fā)生器按外形分，有盒式和管式。盒式在排氣口帶有消音器，管式不帶消音器。按性能分，有標準型和大流量型兩種。標準型的最大真空度可達到88kPa，但最大吸入比大流量型小。大流量型的最大真空度為48 kPa，但最大吸入量比標準型大，可用于吸吊有透氣性的瓦楞硬紙之類的物體。

普通真空發(fā)生器的供氣口接正壓氣源，排氣口接消聲器，真空口接真空吸盤壓縮氣從真空發(fā)生器的供氣口流向排氣口時，在真空口產生真空。當供氣口無壓縮空氣輸入時，抽吸過程停止。

帶噴射開關的真空發(fā)生器，一般真空吸盤持工件后，要放掉工件就必須使吸盤內的真空消除。若在真空發(fā)生器引射通道流入一股正壓氣流，就

第 11 頁 ***:電動大巴車電池抓取裝置設計

能使吸盤內壓力從負壓迅速變?yōu)檎龎?，使工件脫離。帶噴射開關的真空發(fā)生器就能完成這一功能。

組合真空發(fā)生器有幾種形式。主要分為：按連續(xù)耗氣和斷續(xù)耗氣兩種。真空發(fā)生器常與電磁閥，壓力開關和單向閥等真空元件構成組件。采用一體化設計，便于安裝使用。

本次設計從經濟性，壽命性，維修性，技術性等多方面考慮，決定使用普通真空發(fā)生器從經濟性考慮它制造成本低，生產普遍，采購容易，從壽命考慮它使用時間長，能在惡劣條件下使用，從維修方面考慮普通真空發(fā)生器結構簡單，便于維修，在技術上普通真空發(fā)生器的技術成熟，應用廣泛，簡化設計難度。所以選用普通真空發(fā)生器。

3.3真空發(fā)生器的應用

真空系統(tǒng)作為實現自動化的一種手段，在電子，半導體元件組裝，汽車組裝，自動搬運機械，輕工機械，醫(yī)療機械，印刷機械，塑料制品機械，鍛造機械，機器人等許多方面得到廣泛的應用。如真空包裝機械中，包裝紙的吸附，送標，貼標，包裝袋的啟動；電視機的顯象管，電子槍的加工，運輸，裝配及電視機的組裝；印刷機械中的雙張，折面的檢測，印刷紙張的運輸；玻璃的搬運和裝運；機器人抓起重物，搬運和裝配；真空成型，真空卡盤等。總之，對任何具體較光滑表面的物體，特別對于非金屬且不適合夾緊的物體，如簿的柔軟的紙張，塑料膜，鋁簿，易碎的玻璃及其制品，集成電路等微型精密零件，都可以使用真空吸附，完成各種作業(yè)。

3.4真空發(fā)生器的主要性能

3.4.1排氣特性

真空發(fā)生器的排氣特性表示最大真空度，空氣消耗量和最大吸入流量三者分別與供給壓力之間的關系。最大真空度是指真空口被完全封閉時，第 12 頁 2012屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）

真空口內的真空度?？諝庀牧渴峭ㄟ^供給噴管的流量（標準狀態(tài)下），最大吸入流量是指真空口向大氣開時，從真空口吸入的流量（標準狀態(tài)下）?？諝庀牧渴怯晒ぷ鲊娮熘睆經Q定的。噴嘴直徑范圍一般為0.5-0.3mm。對同一噴嘴直徑的真空發(fā)生器，其耗氣量隨著工作壓力的增加而增加。真空度有最大值，當超過最大值，即使增加工作壓力，真空度非但沒有增加反而會下降。真空發(fā)生器產生的真空度最大可達88kPa。建議實際使用時真空度可選定在70kPa，工作壓力在0.5MPa左右。3.4.2 流量特性

流量特性是指供給壓力為0.45MPa條件下，真空口處于變化的不封閉狀態(tài)下，吸入量與真空度之間的關系，為了獲得較大的真空度或較大的吸入流量真空發(fā)生器的供給壓力應處于0.25-0.6MPa范圍內，最佳使用范圍為0.4-0.45MPa。真空發(fā)生器的使用溫度范圍為5-60℃，不得給油工作。

3.5吸盤結構的設計與計算

考慮到抓取的對象為電動大巴車電池，其外形尺寸為：長500mm，寬200mm，厚200mm。因電池存放空間有限，為此，我選用吸盤來抓取該類零件。

真空吸盤的基本原理：

盤壓到被吸物后，吸盤內的空氣被真空發(fā)生器或者真空泵從吸盤上的管路中抽走，使吸盤內形成真空。而吸盤外的大氣壓力把吸盤死死的壓在被吸物上使之幾乎形成一個整體，可以共同運動。3.5.1 電池重量的計算

由電池尺寸數據：L=500mm S=200mm H=200mm 查閱密度表，并結合工程機械上常用的材料零件，取ρ=2.0 g/cm3（泡沫塑料的ρ是0.2g/cm3,工業(yè)橡膠ρ是1.8g/cm3，ρ在2.0以上的是玻璃類和火磚石頭

第 13 頁 ***:電動大巴車電池抓取裝置設計

類，不予考慮），取g=9.8N/kg。則電池的重量：G=ρ?L?S?H?g?392N 3.5.2 吸盤型號的確定

吸盤的理論吸力F=?D2?p/4

根據吸盤安裝位置和帶動負載運動狀態(tài)的不同，吸盤的實際吸力應考慮一個安全系數n，即實際吸力F’為F’=F/n。

當水平安裝提升物體時，n?4；在垂直安裝提升物體時n?8。吸盤所受的吸力F=G/4=392/4 =98N 又因為是水平提升，則取安全系數n?4 實際所要受到的吸力F’?4?F=98?4=392N 真空發(fā)生器的真空度?P=84KPa 則由吸盤的理論吸力F=?D2?p/4可以得到 392 ? ?/4 ? D2?84?1000 即D?77mm，也就說要求吸盤吸持工件被抽空的有效直徑至少為77mm。

(a)(b)

圖4-1 真空吸盤

3.6真空吸盤的材料

通常吸盤是由橡膠材料與金屬骨架壓制而成的。制造吸盤所使用的橡

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膠材料及其性能見上表。橡膠材料如長時間在高溫下工作，則使用壽命變短。硅橡膠的使用溫度范圍較寬，但在潮熱條件下工作則性能變差。吸盤的橡膠出現脆裂，是橡膠老化的表現。除過度使用的原因外，多由于受熱和日光照射所致，故吸盤宜保管在冷陰的室內。

表3.1真空吸盤的材料

真空吸盤的材料 丁腈橡膠 聚氮酯橡膠 氟橡膠 可 可 優(yōu) 良

-10-200

優(yōu)

良

優(yōu)

優(yōu)

可

優(yōu)

優(yōu)

可

藥品類 優(yōu) 優(yōu) 良 優(yōu) 良 可 良 良

-30-120-30-80

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

可

差

差

優(yōu)

良

可

良

優(yōu)

良

良

可

良 吸盤的橡膠材料 彈性 扯斷強度 硬度 壓縮變形

使用溫度

透氣性

耐磨性

耐油性

耐酸性

耐堿性

耐溶劑型

耐臭氧

電氣絕緣性 差

硬殼紙,膠合板，鐵板及其他一般供件

搬運物體

3.7 吸盤連接結構的設計

ＪＺＨ系列管接頭，是一種新型的組合式氣動管接頭。最大工作壓力為１．０ＭＰａ。這種管接頭是由各種不同的接頭、接頭體和一個終端管座組合而成。通過這三部分的組合，可以把同一個管接頭組合成具有不同聯(lián)接方式和不同公稱通徑的組合式管接頭。組合式管接頭能同時適用幾種不同公稱通徑和不同材質的氣管，具有通用性強，多功能、拆裝方便等特點。

參照以上組合式氣動管接頭的結構特點，我設計出一下結構簡單又能

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滿足工作條件的等徑三通接口的組合式氣動管接頭：

圖3.4 等徑三通接口的組合式氣動管接頭剖視圖

圖3.5 等徑三通接口的組合式氣動管接頭基本尺寸

3.8 吸盤定位結構的設計

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圖3.6 六角雙頭螺栓

3.8.1 伸縮缸的概述

上面的總體設計方案中已指出本課題機械手水平方向上的氣壓缸選擇具有雙行程的伸縮缸，接下來我先對這類伸縮缸進行一個簡單的概述：（1）工程伸縮缸缸的基本型式

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同傳統(tǒng)的缸一樣,伸縮缸兩種基本類型是單作用和雙作用型.單作用伸縮缸在壓力油的作用下伸出,依靠重力或外部機械作用力縮回。單作用缸應用在某種形式的作用力總是作用在缸上的場合。最基本的單作用伸縮應用就是傾卸式卡車和傾卸式拖車。壓力油伸出伸縮缸以升起傾卸車的一端并卸除負載,當解除壓力 時,傾卸車廂的重量將伸縮油缸中的油排出并縮回。雙作用伸縮缸兩個方向都由油壓作為動力,它們可以使用在既給沒有重力又沒有外部機械作用力的應用場合。它們非常好地適用于無嚴格定位且要求穩(wěn)固負載來回動作的應用場合。一個典型的 應用是垃圾壓實車的推鏟液壓缸。水平安裝的液壓缸推動一塊平板壓縮負載，然后帶著平板縮回,以便添加更多的物料。不能借助于重力,所以使用雙作用缸。

（2）軸承和密封

每一伸縮級通過至少兩只軸承依次支撐在較大的伸縮段上。一只位于外直徑的底部或伸縮級的活塞端。另一只位于直徑的頂部或下一個較大伸縮級的填塞級。這兩個軸承之間的距離決定一級同下一級之間的重疊程度。一般而言,這個距離或重疊必須隨總行 程的增加而增加,以抵抗由伸出級重量和負載引起的撓度。伸縮缸的密封設計有好幾種。最普通的一種是使用多重疊合的 “ V ”形密封和/或帶現場模鑄的疊合唇整體式多唇密封件。這些密封件通過擋圈或卡環(huán)及壓緊螺母保持在適當位置。每一級的內圓面同套在里面的直徑小些的下一級外徑相互密封。這些密封的型式和位置各個油缸制造廠不同。密封型式也取決于其特殊功 能。零泄漏,多唇柔性密封通常使用在主臂級和伸縮級密封部分的內徑上。低泄漏硬性密封使用在雙作用伸縮缸的活塞端.這些活塞密封允許油缸在壓力下縮回.在某些單作用伸縮缸上使用另外止動環(huán)的設計,在活塞上使用柔性零泄漏密封,依次將更大的下一個伸 縮級的全部內徑用作伸出力的有效面積。這些相同的密封將油容納在油缸中。油缸的上部通常使用柔性密封,此時包括一個導向 支撐.該伸縮缸的上端和論使用 何種型式的密封,都要使用防塵 密封組合,以防止污染物進到油缸中。

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（3）伸縮缸的優(yōu)勢

同傳統(tǒng)的活塞桿式缸比較,伸縮缸的最大優(yōu)點在于其能從一個緊湊的初始部件提供特別長的行程。典型伸縮缸疊合后的長度在其伸出長度的20%和40%之間變化。所以,當安裝空間受限制而應用場合又需要長行程時,伸縮缸是理所當然的解決方案。例如,自卸車為了完全傾卸,其車體需要傾斜 60度。

（4）伸縮缸的工作原理

雙作用伸縮缸的正常伸出同單作用伸縮缸的方式一樣。雙作用伸縮缸的縮回通過將每個伸縮級的活塞面積外直徑同下一個較大級 的內側直徑密閉,并在每一個伸縮級中溝通導油孔來實現。伸縮級體上的導油孔正好位于伸縮段的活塞上方?？s回油口通常位于最小伸縮級的頂端。油液經該油口進入最小伸縮級。導油孔允許油進入并作用在下一段內徑和較小段內徑之間的容腔中。該容腔產生力以移動或縮回較小的伸縮級進入較大的伸縮級。一且該級完全縮回,下一個較大一級的導油孔打開并允許油進入以縮回.該縮回過程持續(xù)直到所有的伸縮級全部縮回到主臂級內。每一段上的密封選擇區(qū)域保證壓力能夠工作。將縮回油口設置在最小級的頂端是設計雙作用伸縮缸最簡單的方法,但是這種典型的油口布置需要布置軟管,軟管保護和軟管卷盤以傳遞油至伸縮級。為避免壓力油口在油缸全伸出時間隔太遠。大多數雙作用伸縮缸設計時將兩個油口都布置在最小級或柱塞級上。油缸安裝使最小段或柱塞級固定,較大較重的伸縮級在油缸伸出時移動。伸縮缸的結構象望遠鏡, DOM(拉出心軸)鋼管的直徑逐漸減小能夠一級套一級地相互套起來。直徑最大的一級 稱做主臂或缸筒;直徑較小的伸縮級稱做伸縮臂。最小的一級也稱做柱塞。伸縮級的數量通常最大為 6 級,理論上可以設計出更多級的缸,但其穩(wěn)性將要折衷。伸縮缸通常從最大的一級到最小的一段伸出。這意味著最大的一 級將帶著套在其內部的所有較小的級最先移動。且在完全伸出后,下一級才開始移動。該程序將一步一步地繼續(xù)直到最小的一 級完全伸出。相反在縮回時,最小的一級將最先完全縮進以

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后, 下一級才開始移動,這將持續(xù)直到所有伸縮級回到主臂中。3.8.2 氣壓缸類型的確定

基于對以上液壓型的伸縮缸的介紹，我把他推想到氣壓型的伸縮缸，工作原理和液壓型的伸縮缸一樣，緊緊是兩伸縮缸所使用的動力源不一樣而已，一個是液壓，一個是氣壓，再根據課題所給的數據可知，該氣壓缸在水平方向上要完成至少15000mm遠的行程，如果僅僅采用普通的氣缸，那該氣缸的內缸長度至少需要15000mm長，這樣制造出來的氣缸要耗費很大的人力和材料，吸盤的水平左右移動是往復式的，為此，這里選用了鏈輪傳動。抓取的伸縮移動行程比較短，需要耗費的人力和材料也比較少，所以我采用氣壓傳動。3.8.3 氣缸的種類

氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執(zhí)行元件。氣缸有作往復直線運動的和作往復擺動的兩類。作往復直線運動的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸 4種。

（1）單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側供氣聚能產生氣壓，氣壓推動活塞產生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

（2）雙作用氣缸：從活塞兩側交替供氣，在一個或兩個方向輸出力。（3）膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個方向輸出力，用彈簧復位。它的密封性能好，但行程短。

（4）沖擊氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉換為活塞高速(10～20米／秒)運動的動能，借以作功。沖擊氣缸增加了帶有噴口和泄流口的中蓋。中蓋和活塞把氣缸分成儲氣腔、頭腔和尾腔三室。它廣泛用于下料、沖孔、破碎和成型等多種作業(yè)。作往復擺動的氣缸稱擺動氣缸，由葉片將內腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動運動，擺動角小于 280°。此外，還有回轉氣缸、氣液阻尼缸和步進氣缸等。

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3.8.4氣缸的結構

氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。(1）缸筒

缸筒的內徑大小代表了氣缸輸出力的大小?；钊诟淄矁茸銎椒€(wěn)的往復滑動，缸筒內表面的表面粗糙度應達到Ra0.8um。對鋼管缸筒，內表面還應鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質除使用高碳鋼管外，還是用高強度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質。

SMC CM2氣缸活塞上采用組合密封圈實現雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。

(2）端蓋

端蓋上設有進排氣通口，有的還在端蓋內設有緩沖機構。桿側端蓋上設有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內。桿側端蓋上設有導向套，以提高氣缸的導向精度，承受活塞桿上少量的橫向負載，減小活塞桿伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命。導向套通常使用燒結含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現在為減輕重量并防銹，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的。

(3）活塞

活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設有活塞密封圈?；钊系哪湍キh(huán)可提高氣缸的導向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料。活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動部分長度來決定。滑動部分太短，易引起早期磨損和卡死?；钊牟馁|常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。

(4）活塞桿

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活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。

(5）密封圈

回轉或往復運動處的部件密封稱為動密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種： 整體型、鉚接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型。

氣缸工作時要靠壓縮空氣中的油霧對活塞進行潤滑。也有小部分免潤滑氣缸。

3.8.5 氣缸的工作原理

根據工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大不僅使設備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費。在夾具設計時，應盡量采用增力機構，以減少氣缸的尺寸。3.8.6 運動缸徑的計算

由氣缸帶動的負載，運動狀態(tài)及工作壓力，就可以進行氣缸缸徑的計算和選擇。

（1）根據氣缸帶動的負載，計算氣缸的軸向負載F，本設計是上下運動氣缸，它的最大負載是40㎏，結構是氣吊的結構。

圖2-1汽缸帶動負載圖

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氣缸的軸向負載力F=mg=40×9.8=392.5N(2)由氣缸的平均速度來選定氣缸的負載β，如表1。氣缸的運動速度越高，負載應選小。

表2.1 氣缸的運動狀態(tài)和負載率

阻性負載（靜負載）β≤0.8

本設計的氣缸的行程是200mm，動作時間t=2s。根據速度公式V=s/t=200/2=100mm/s 根據速度V選擇阻性負載β是0.5（3）由氣缸的理論輸出力計算公式。負載率β及工作壓力p即能計算缸徑，由計算的缸徑再圓整到缸徑。

本題的理論輸出力F=F/β=392.5/0.5=785N 氣缸的工作壓力為：p=0.4MPa 氣缸缸徑D= 〈100mm/s ≤0.65

阻性負載 100-500mm/s 〈-0.5

>500mm/s 〈-0.35 4F.=50 ?p故本設計取氣缸缸徑D=50mm，活塞桿的直徑為25mm。3.8.7 緩沖性能

氣缸活塞運動到行程終端位置時，為避免活塞與缸蓋產生機械碰撞而造成機件變形，損害及極強的噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。通常缸徑小于16㎜的氣缸采用彈性緩沖墊，缸徑大于16㎜的氣缸采用氣墊緩沖結構。

從緩沖柱塞封閉柱塞孔起，到活塞停止下來為止，活塞所走的行程稱為緩沖行程。緩沖裝置就是利用形成的氣墊（即產生背壓阻力）和節(jié)流阻尼來吸收活塞運動產生的能量，到達緩沖的目的。

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為了達到緩沖作用，緩沖腔室內空氣絕熱壓縮所吸收的壓縮能Ep必須大于活塞等運動部件所具有的動能Ed，即Ep≥Ed。

k?1??k??pkEp=p1V1??2??1????????????????????????p1??k?1????(1-1)1Ed=mv2????????????????????????????

2(1-2)式中，p1-----絕熱壓縮開始時的緩沖腔室內的絕對壓力（Pa）p2-----絕熱壓縮結束時的緩沖腔室內的絕對壓力（Pa）V1-----絕熱壓縮開始時的緩沖腔室的容積（m2）m-----活塞等運動部件的總重量（kg）v-----緩沖開始前活塞的運動速度（m/s）k-----空氣絕熱指數k=1.4.若Ep≥Ed則認為氣缸緩沖裝置能起到緩沖作用。反之，則不能滿足緩沖要求，應采取一定措施，如在氣缸外部安裝液壓緩沖器。

最后要特別指出，對于氣缸之所以要討論緩沖性能及其計算，是因為要防止氣缸運動到行程末端時撞擊缸蓋，即氣缸活塞具有運動速度。若活塞在末端處于靜止狀態(tài)時，無論加在哪的的壓力都務必關心其會撞擊杠蓋（除強度問題外）。同時，氣缸運動過程所有出現的摩擦力（能），重力（能）等的影響，都以反映在活塞的運動速度上，也就是說，氣缸運動的速度決定于作用在活塞兩側的壓力差Δp產生的氣壓作用力克服了摩擦力（總阻力）的大小。因此，氣缸緩沖計算時，只要考慮氣缸運動的動能，就必計算活塞上作用的氣壓能，重力能及摩擦能。3.8.8耗氣量

耗氣量是指氣缸往復運動時所消耗的壓縮氣體量，耗氣量大小與氣缸的性能無關，但是選擇空壓機排量的重要依據。

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3.8.9最大耗氣量

是指氣缸活塞完成一次行程所須的耗氣量，其計算式如下：

p?0.11? Qmax=0.047D2S0.1t式中，Qmax-----最大耗氣量(L/min)(ANR)D-----缸徑(cm)S-----氣缸行程(cm)t-----氣缸一次往返行程所需時間(s)p-----工作壓力(MPa)3.8.10伸縮運動氣缸耗氣量 缸徑： D=5cm 氣缸行程: S=20cm 工作壓力: p=0.4MPa 氣缸一次往返行程所需時間 t=4s

p?0.11? 最大耗氣量: Qmax=0.047D2S0.1t0.4?0.112?=29.375（L/min）（ANR）=0.047??5??20?0.143.9氣缸使用注意事項

（1）一般氣缸的正常工作條件；環(huán)境溫度為-35-80°C，工作壓力為0.4-0.6MPa。

（2）安裝前，應用1.5倍工作壓力條件下進行試驗，不應漏氣。（3）裝配時，所有密封元件的相對運動工作表面應涂以潤滑脂。（4）安裝的氣源進口處必須設置氣源調節(jié)裝置；過濾器-減壓閥-油霧器。（5）安裝時注意活塞桿應盡量承受拉力載荷，承受推力載荷應盡可能使載荷作用在活塞桿軸線上，活塞桿不允許承受偏心或橫向載荷。（6）載荷在行程中有變化時，應使用輸出力足夠的氣缸，并附設緩沖裝置。

（7）盡量不使用滿行程。

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3.10水平直線導軌的設計

3.10.1 直線導軌的概述

直線導軌又稱滑軌、線性導軌、線性滑軌，用于直線往復運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載，同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現高精度的直線運動。

直線運動導軌的作用是用來支撐和引導運動部件，按給定的方向做往復直線運動。按摩擦性質而定，直線運動導軌可以分為滑動摩擦導軌、滾動摩擦導軌、彈性摩擦導軌、流體摩擦導軌等種類。3.10.2 直線導軌種類的確定

在本課題設計中，我選用圓形導軌，接下來我簡單的說一下圓形導軌的優(yōu)點：

圓形導軌產品的一個顯著優(yōu)點就是其圓形板可在端部支撐軸，實現橫跨相當于軸直徑的12到24 倍的間隙的圓形直線軸承設計，從工廠自動化中的龍門吊系統(tǒng)到DNA 取樣機中揀選和放置模塊的各種應用均可采用這一設計。運動軸完全通過固定軸的兩端進行組建。無論兩點之間的機器表面處于何種情況，無論是否只有一個點，該裝置的精密性都不會受到影響，僅僅取決于端部支撐裝置的準確度。此外，如果要通過直線導軌對中一套絲杠傳動系統(tǒng)，只需在一個板上打三個孔，即以兩個圓形導軌和絲杠 軸承的支撐為基準，這是最容易做到的方法。通過這一設計，在裝配過程中無需調節(jié)。

在某些應用中，平整度可能是需要考慮一個主要的因素。雖然組件和應用之間在細微處可能略有不同，并通常缺乏行業(yè)相關平整度數據，但滾珠襯套軸承往往可以非常平穩(wěn)地運行，方形導軌和圓形導軌之間的差異通常用手即可感覺得到。滾珠和導軌之間凸表面的點式接觸可將擦傷的可能

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性降到最低。滾珠襯套通常在微小間隙量或1％到2％額定動載荷的輕預載荷下運行，提高了平穩(wěn)性。而由于較高的一致性和預載荷，方形導軌軸承可在某些“缺口”情況下使用。在大多數情況下，這是可行的，但如果需要用到儀表級軸承，圓形導軌可能更有優(yōu)勢。同樣，由于其簡單的圓形幾何形狀，圓形襯套上的密封件往往更為可靠，產生更小的拖曳。方形導軌擦拭器必須符合導軌中的滾珠軌道，以達到耐用型密封。

安裝圓形導軌時最后需要考慮的是安裝在軸上的非滾珠型聚合物襯套?？刹捎眠m用于鋁或其它基底的高性能軸承級材料，以提供良好的載荷能力（相當于滾珠襯套載荷能力的20％）和一個在 0.05到0.25范圍內的較低摩擦系數。襯套軸承可在具有能夠損傷密封嚴實的滾珠襯套的微粒的惡劣環(huán)境中平穩(wěn)運行，也可在受到沖擊載荷損傷的滾珠軸承系統(tǒng)下正常工作。另一方面，滾珠循環(huán)噪聲可能會成為滾珠襯套或方形導軌軸承中的一個問題，但對于上述襯套軸承卻基本上不是問題。由于接觸面分布在一個較大的區(qū)域中，無需配有滾珠襯套的硬化鋼軸?？梢圆捎貌讳P鋼軸系，既適用于像半導體和醫(yī)藥行業(yè)所處的清潔環(huán)境，也適用于像食品加工行業(yè)所處的惡劣環(huán)境。

3.10.3 圓形導軌的支撐導軌單元

支撐導軌單元由支撐軌，直線軸及開口型直線軸承箱式單元組成，圖3.10所示。

支撐軌：支撐軌可在全行程上為軸提供最大的剛性，確保支撐導軌單元的正常工作，圖3.11所示。

箱體:可與開口型直線軸承配合，在高負載或長行程的場合，保證卓越的運動性能，圖3.12所示。

以下為圓形導軌的支撐導軌單元的結構圖和相關數據表：

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圖3.11 支撐軌 圖3.12 箱體

圖3.13 支撐導軌單元 圖3.14導軌外形長度表

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圖3.15 支撐軌外形尺寸

圖3.16 支撐導軌單元外形尺寸

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第四章 吸附手的穩(wěn)定性分析

4.1 機械手上升、下降過程的穩(wěn)定性分析

機械手的下降過程是由豎直方向上的氣缸完成的，氣缸的選用按照了國家的標準，而且所選的氣缸足夠提升起該密封墊零件，所以只要氣缸正常，不會出現中途卡斷現象。該氣缸的活塞桿連接吸盤的定位支架，并通過螺母固定，而支架上又通過螺母連接方式使六角雙頭螺栓固定在支架上。通過等徑三通接口的組合式氣動管接頭，一端與六角雙頭螺栓連接，另一端與吸盤螺紋連接，還有一端與真空發(fā)生器通過來的氣管相連接，這樣下來，該部分的機械結構是環(huán)環(huán)相扣，穩(wěn)定性很高，安全性也相當高。而且該結構具有拆裝性，拆裝非常方便，萬哪個零件出了問題，可以及時方便的拆卸并安裝，減少經濟損失。

4.2 機械手吸料過程的穩(wěn)定性分析

由于吸盤是與真空發(fā)生器通過帶螺紋的通氣管連接起來的，所以真空發(fā)生器產生的真空度就是吸盤里的真空值，我選用了真空度可以達到84KPa的空發(fā)生器，所以有足夠外力吸附起密封墊零件。真空吸盤是直接吸吊物體的元件，是真空系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。通常它由橡膠材料和金屬骨架壓制而成。吸盤有多種不同的形狀，常用的有圓形平吸盤和波紋形吸盤。波紋型吸盤（風琴型吸盤）相對圓形吸盤有更強的適應性，允許工件表面有輕微的不平、彎曲或傾斜，同時在吸持工件進行移時有較好的緩沖性能。所以本設計中我選用了波紋形吸盤，以提高機械手的穩(wěn)定性。

當然該機械手的真空系統(tǒng)中除了真空發(fā)生器和真空吸盤這兩個主要的元件外，還有真空閥、真空壓力開關、真空過濾器、真空安全開關等元件。這些真空元件都是按負壓元件來確定的。

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4.3 機械手左移、右移的穩(wěn)定性分析

同樣，該過程的也是通過氣缸的伸縮來完成，氣缸的選用也足夠讓機械手完成水平方向上的左右往復移動，氣缸通過左右兩端兩個耳座將其定位于水平方向上，其較小的那根活塞桿通過一簡單的機械結構與導軌工作臺相連接，又導軌在角鋼上的安裝，角鋼由于受到所有負載發(fā)生變形的撓度相當小，幾乎可以忽略不計，所以導軌在水平方向不會發(fā)生彎曲的現象，這樣就保證了工作臺能順利的在導軌閃左右移動，使得該機械手輸送的密封墊零件能很好的完成水平500mm的行程的輸送。

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結束語

在本次畢業(yè)設計的過程中，我更加熟練的掌握了相關制圖軟件的應用?；仡櫛敬卧O計，我對氣壓缸的設計,機械結構的設計有了深刻的理解。

其中，機械手應用于現代化制造業(yè)中也是大勢所趨。機械手是在機械化、自動化生產過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。目前，機械手雖然還不如人手那樣靈活，但它具有不斷重復工作和勞動、不知疲倦、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此機械手受到很多部門的重視，并越來越廣泛的得到了應用。

此機械手的設計完成，能更好地針對電動大巴車電池的更換，而且本機械手大部分都是通過螺栓連接固定在一起的，這樣機械手的拆卸更換和運輸方面就變得尤為方便，該機械手能滿足遠距離的水平移動。整體氣壓的運用，空氣的取之不竭，用過之后排入大氣，不需要回收和處理，不污染環(huán)境，空氣的污染性很小，管路中壓力損失也很小，壓縮空氣的工作壓力較低，氣動元件的材質和制造精度要求降低，空氣介質清潔，亦不會變質，管路不易堵塞等優(yōu)勢就很有效的利用到，而且機械手四個角機械減震墊鐵的安裝，更能適應有稍微凹凸不平的工作環(huán)境。

本次畢業(yè)設計缺少了去工廠實習這一環(huán)節(jié)，我們也就缺少了對現場機械手工作過程的認識和理解，設計機構給我們帶來了一定的難度。

最后，將以上機構和組合機構合成一個完整的機構，從而使A上的工件移動到B上，完成整個過程。

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致 謝

本次畢業(yè)設計的順利完成，離不開院系各級領導的的高度重視，以及學院各位老師的指導和幫助，在此，我衷心的向院系各級領導和全院老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

四年的學習生活轉眼即逝，在外求學經歷的坎坷使我慢慢成熟，對在過去的日子里曾給予過我鼓勵、幫助的人們我滿懷感激，時刻沒有忘記。所經歷的一切將讓我倍加珍惜未來的生活。

本論文是在導師楊老師的悉心指導下完成的。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹的治學態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向導師表示崇高的敬意和衷心的感謝！

由于本人實際經驗和理論知識有限，本次設計中必然存在不少紕漏及錯誤之處，希望各位老師批評指正。

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