《汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計（45頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計 42 摘 要 本設(shè)計根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的實際需要，設(shè)計了用于檢測汽車擋風(fēng)玻璃外輪廓的流水線檢測臺裝置。通過分析利用了液壓原理來實現(xiàn)擋風(fēng)玻璃的定位夾緊，利用帶有真空吸盤的旋轉(zhuǎn)臂來吸附、搬運(yùn)擋風(fēng)玻璃。全面詳盡的給出了定位夾緊臺的規(guī)格參數(shù)與旋轉(zhuǎn)臂真空吸盤的主要結(jié)構(gòu)。本設(shè)計有定位夾緊臺與旋轉(zhuǎn)臂真空吸盤組成，經(jīng)檢驗本設(shè)計方案可實施，實現(xiàn)夾緊并搬運(yùn)擋風(fēng)玻璃的目的。 關(guān)鍵詞：液壓原理，真空吸盤，旋轉(zhuǎn)臂

2、 ABSTRACT The design according to the actual needs of production, designed for the detection installation of the contour line of car’s windshields. By analyzing the use of hydraulic principles to achieve the windshields of locating and clamping, use

3、 of vacuum sucking discs of rotating arm to absorb and transport windshields. The design gives comprehensive and detailed specifications of locating and clamping units and the main structure of rotating arm with vacuum sucking discs. The design has locating and clamping units and rotating arm with v

4、acuum sucking discss, which can be implemented to achieve the purpose of clamping and moving the windshields by the inspection of the design. Key words：Hydraulic principles, vacuum sucking discs , the revolving arm 目 錄 1 緒論-------------------------------------------

5、------------------------------------------------------------------------1 1.1 機(jī)械手的簡介----------------------------------------------------------------------------------------------1 1.2 機(jī)械手的組成----------------------------------------------------------------------------------------------2 1.3 定位夾緊的概述

6、------------------------------------------------------------------------------------------3 1.4 定位夾緊的常見定位方式-----------------------------------------------------------------------------3 1.5 定位夾緊的優(yōu)勢------------------------------------------------------------------------------------------5 1.6 本章小結(jié)

7、-----------------------------------------------------------------------------------------------------5 2 汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計的總體設(shè)計方案---------------------------------------------------6 2.1 汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計的主要部件及運(yùn)動-------------------------------------------------6 2.2 本章小結(jié)---------------------------------------

8、--------------------------------------------------------------6 3 定位夾緊臺的設(shè)計------------------------------------------------------------------------------------------ 7 3.1 液壓缸的設(shè)計計算---------------------------------------------------------------------------------------7 3.2 液壓缸的設(shè)計分析-----------------

9、-------------------------------------------------------------------- 13 3.3 本章小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------------------------16 4 機(jī)身的設(shè)計------------------------------------------------------------------------------------------------------17 4.1

10、 機(jī)身的整體設(shè)計-----------------------------------------------------------------------------------------17 4.2 機(jī)身擺動缸的設(shè)計計算------------------------------------------------------------------------------18 4.3 機(jī)身伸縮缸的設(shè)計計算------------------------------------------------------------------------------ 27 4.4 本章

11、小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------------------------31 5 真空吸盤部分的設(shè)計--------------------------------------------------------------------------------------32 5.1 真空吸盤及真空發(fā)生器的設(shè)計選取計算------------------------------------------------------ 32 5.2 旋轉(zhuǎn)臂的設(shè)計校核--

12、----------------------------------------------------------------------------------- 36 5.3 本章小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------------------------38 6 檢測支座的設(shè)計--------------------------------------------------------------------------------------------

13、--39 6.1 檢測支座的簡單設(shè)計及位置分布-----------------------------------------------------------------39 6.2 本章小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------------------------39 7 結(jié)論--------------------------------------------------------------------------------------------

14、----------------------40 參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------------------------------------------------------------41 致謝----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------42 1 緒論 汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計是為汽車的擋風(fēng)玻

15、璃外廓進(jìn)行缺陷檢測的一個檢測臺裝置，它是工藝的一個環(huán)節(jié)。因為汽車擋風(fēng)玻璃是汽車上一塊不可或缺的部分，而擋風(fēng)玻璃外輪廓的好壞也直接導(dǎo)致了它是否能被安裝于汽車上。 汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計是通過傳輸帶傳輸過來的擋風(fēng)玻璃來進(jìn)行工作的。擋風(fēng)玻璃從傳輸帶傳輸至本課題設(shè)計的定位夾緊臺，然后通過真空吸盤把擋風(fēng)玻璃搬運(yùn)至檢測支座，以便后續(xù)檢測儀在檢測支座上對擋風(fēng)玻璃的外輪廓進(jìn)行檢測。汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計的實現(xiàn)，能夠大大提高玻璃檢測的效率。 1.1 機(jī)械手的簡介 帶有真空吸盤的旋轉(zhuǎn)臂，即也可稱為工業(yè)機(jī)械手的一種形式，已成為近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分

16、，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益被人們所認(rèn)識：其一、它能部分的代替人工進(jìn)行工作的操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行傳遞，從而大大的改善了人工操作的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)生產(chǎn)化和自動化的步伐。因

17、而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視[1]。 機(jī)械手最早是由美國所研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出世界上第一臺機(jī)械手。他的結(jié)構(gòu)是：在機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，頂端部分安裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，是一種示教型的控制系統(tǒng)。 而后其他國家如德國等也開始了對于機(jī)械手的研究，日本是機(jī)械手領(lǐng)域發(fā)展最快的國家，期間有很多企業(yè)從事對于機(jī)械手的研究，如今機(jī)械手常被用于汽車工業(yè)。 第二代機(jī)械手正在加緊研制。它通過內(nèi)設(shè)的微型電子計算機(jī)來控制整個機(jī)械手系統(tǒng)，且兼具有視覺、觸覺能力，甚至有聽與想的能力。研究安裝的各種傳感器，

18、把感覺傳遞至信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。 第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacturing System）和柔性制造單元FMC（Flexible Manufacturing Cell）中重要一環(huán)。 隨著機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多[2]。 圖1-1 機(jī)械手的示意圖 1.2 機(jī)械手的組成 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成[

19、3]。 1.2.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、腕部、臂部、機(jī)身和行走機(jī)構(gòu)。 （1）手部 是直接與工件接觸的部分，由于與物體接觸的形式、工件的形狀、尺寸、輕重等不同，手部的結(jié)構(gòu)也多種多樣，工作原理也不相同。手部機(jī)構(gòu)常有是回轉(zhuǎn)型或平動型結(jié)構(gòu)，而一般多選為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單。按工作原理可以分為夾持式和吸附式兩大類。夾持式手部由手指和傳動機(jī)構(gòu)組成，手指與物體直接接觸，傳力機(jī)構(gòu)通過手指產(chǎn)生夾緊力完成夾放物件，按不同的夾持，又分為內(nèi)撐式和外夾式兩種。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，靠吸附力（如吸盤內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓或電磁力）吸盤物件。 （2）腕部 是連接手部和臂部的部件，并用來調(diào)節(jié)或改變工件方位的作用，

20、以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。腕部設(shè)有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的機(jī)械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動驅(qū)動手部搬運(yùn)工件。 （3）臂部 手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），作用是承受物件或工件的荷重，改變物件或工具的空間位置，并把它們傳送到預(yù)定位置。有時也將手臂和手腕統(tǒng)稱為臂部。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動。 （4）機(jī)身 用于支撐臂部并安裝驅(qū)動裝置等部件，帶動臂部運(yùn)

21、動，擴(kuò)大臂部的動作范圍，如實現(xiàn)臂部的升降、平移等，有時將其與手臂合并，不單獨(dú)構(gòu)成一部分。 （5）行走機(jī)構(gòu) 目前大多數(shù)都沒有行走機(jī)構(gòu)，一般由基座支承整機(jī)。行走機(jī)構(gòu)為了擴(kuò)大活動范圍，實現(xiàn)整機(jī)運(yùn)動而設(shè)置，有兩類機(jī)構(gòu)：模仿動物形態(tài)的足及模仿車子行走形態(tài)的滾輪。 1.2.2 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 驅(qū)動機(jī)構(gòu)是機(jī)械手的重要組成部分，是直接驅(qū)動使各運(yùn)動部件動作的機(jī)構(gòu)。根據(jù)動力源的不同，機(jī)械手的驅(qū)動機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機(jī)械驅(qū)動等四類，且驅(qū)動元件大多安裝在活動機(jī)架上，因此要求驅(qū)動系統(tǒng)尺寸小，重量輕，工作平穩(wěn)可靠。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動的機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕且控制方便。 1.2.3 控制機(jī)構(gòu) 在機(jī)械

22、手的控制上，有點(diǎn)動控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。 1.3 定位夾緊的概述 液壓傳動是機(jī)械中的一個分支，它以流體為動力傳遞力并作功。如今隨著機(jī)電與液壓一體化的發(fā)展步伐越來越快,液壓傳動在工業(yè)中的各行各業(yè)得到了普遍的認(rèn)同，越來越多的應(yīng)用系統(tǒng)通過液壓傳動得以實現(xiàn)。制造業(yè)大規(guī)模的生產(chǎn)加工對產(chǎn)品加工精度、生產(chǎn)效率、安全性、產(chǎn)品質(zhì)量及其質(zhì)量穩(wěn)定性要求越來越高，交貨周期越來越短，但加工工件形狀、加工工藝卻越來越復(fù)雜。液壓夾具和夾緊系統(tǒng)正是在這個前提下產(chǎn)生并廣泛

23、普及，解決了制造業(yè)面臨的問題[4]。 定位夾緊器是如今在機(jī)械行業(yè)中經(jīng)常使用的一種機(jī)械裝置，從工作原理上可分為機(jī)械式、液壓式、氣動式、電動式等幾種。液壓式夾緊器具有結(jié)構(gòu)簡單、夾緊力大、體積小等特點(diǎn)，因而在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用[5]。 1.4 定位夾緊的常見定位方式 1.4.1 工件以平面定位 （1）固定支撐 ① 支撐釘 常有平頂支撐釘、圓頂支撐釘、網(wǎng)紋頂支撐釘、帶襯套支撐釘?shù)鹊?。平頂支撐釘用于精基?zhǔn)面的定位；圓頂支撐釘用于粗基準(zhǔn)面的定位；網(wǎng)紋頂支撐釘用于摩擦力較大的側(cè)面定位；帶襯套支撐釘用于批量大、磨損快的場合。 ② 支撐板 支撐板因為其較大的接觸面積，使工件在定位時易于固定。常用

24、于較大的精基準(zhǔn)平面。一般一個短支撐板限制一個自由度，一個長支撐板限制兩個自由度。 （2）可調(diào)支撐 可調(diào)支撐的頂端位置一般能夠在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整?？烧{(diào)支撐常用于未加工的平面的定位。 （3）自位支撐 自位支撐也稱為浮動支撐，在定位的過程中，支撐本身所處的位置隨工件定位基準(zhǔn)面的變化而自動調(diào)整并與之相適應(yīng)。自位支撐只限制工件的一個自由度。 （4）輔助支撐 輔助支撐是在工件定位后才起到支撐的定位元件，它不作為定位作用，只是起到了輔助定位的功效。 1.4.2 工件以外圓定位 （1）V形塊 V形塊分為固定式V形塊和活動式V形塊兩種。固定式V形塊可用于精基準(zhǔn)較短的定位場合、粗基準(zhǔn)較長的定

25、位場合等等?；顒邮絍形塊由于除了限制工件自由度功能以外，還兼具夾緊的作用。 （2）定位套 使用定位套一般用于精基準(zhǔn)的定位，它分為短定位套和長定位套，短定位套限制了工件兩個自由度，長定位套限制了工件四個自由度。 （3）半圓套 半圓套分為兩塊，即上半圓和下半圓，上半圓起到夾緊的作用，下半圓用于定位。 （4）圓錐套 工件和圓錐套進(jìn)行定位時，常會與后頂尖配合一起使用。 1.4.3 工件以圓孔定位 （1）定位銷 定位銷分為兩種，即短定位銷和長定位銷，短定位銷限制工件兩個自由度，而長定位銷限制工件四個自由度。 （2）圓錐銷 圓錐銷常用于加工套筒、空心軸等工件。由于工件在圓錐銷上定位時

26、容易傾斜，所以圓錐銷常與其他定位元件一起定位。 （3）定位心軸 定位心軸主要用于定位套筒類、空心盤類等工件。定位心軸常分為圓柱心軸和圓錐心軸。 1.5 定位夾緊的優(yōu)勢 使用液壓夾具的第一個優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)省夾緊和松卸工件時所花費(fèi)的大量時間。傳統(tǒng)的機(jī)械夾具在松開和夾緊工件時都要費(fèi)力的用扳手旋擰螺母和移動壓板。然而，液壓夾具只需要通過控制油路的通斷，就可實現(xiàn)夾具的完整的順序動作控制，縮小了生產(chǎn)循環(huán)周期，從而增加了產(chǎn)量也就意味著降低了成本。 液壓夾具系統(tǒng)的第二個優(yōu)點(diǎn)是可實現(xiàn)非常高的定位精度。定位精度的關(guān)鍵在于夾緊力在定位和夾緊過程中，保持恒定不變，從而確保了同一道工序下的加工質(zhì)量一致性，即提高重

27、復(fù)精度，故此由于變形造成的廢品率將會微乎其微。成批零部件的互換性也會達(dá)到理想的指標(biāo)。然而這一點(diǎn)幾乎是機(jī)械夾具無法做到的。 液壓夾具的第三個優(yōu)點(diǎn)是最適合加工零件擺放緊湊和采用手動夾緊時空間受限制的場合，這是流體控制得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。 目前中國的各制造業(yè)發(fā)展迅速，特別是中國汽車制造業(yè)，以前的汽車制造業(yè)普遍使用剛性專機(jī)加工發(fā)動機(jī)的缸體、缸蓋、連桿、曲軸、凸輪軸等關(guān)鍵零部件，導(dǎo)致汽車發(fā)動機(jī)改型周期較長。隨著汽車對零部件變化和改進(jìn)的需求與日俱增，加工設(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。加工裝備的柔性概念和需求，主要體現(xiàn)在對設(shè)備快速性和適應(yīng)性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。無論采用

28、哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要[6]。 1.6 本章小結(jié) 本章簡要的介紹了機(jī)械手的基本概念及定位夾緊的簡單了解。在機(jī)械手的組成上，系統(tǒng)從執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)以及控制部分三個方面說明，比較細(xì)致的介紹了機(jī)械手的發(fā)展趨勢。在定位夾緊上，闡述了定位夾緊的定位方式及其優(yōu)點(diǎn)，肯定了液壓定位夾緊在將來會有全面推廣的趨勢。 2 汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計的總體設(shè)計方案 2.1 汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計的主要部件及運(yùn)動 本課題主要任務(wù)是完成汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計的總體設(shè)計。 根據(jù)課題，為了滿足設(shè)計要求：當(dāng)擋風(fēng)玻璃通過傳輸帶傳輸至上層板后，需對擋風(fēng)玻璃

29、進(jìn)行固定定位，再使用后續(xù)的旋轉(zhuǎn)臂真空吸盤來吸附擋風(fēng)玻璃至檢測支座上。如圖2-1所示。 本設(shè)計的定位夾緊臺主要由四個液壓缸和一個放置臺組成；三個液壓缸用于前后左右間的定位，另一個液壓缸起到升降缸的作用；且4個液壓缸都安裝于放置臺上。 本設(shè)計的旋轉(zhuǎn)臂真空吸盤由一個伸縮缸、一個擺動缸和一個帶有真空吸盤的手臂組成；伸縮缸用于手臂的上下升降，擺動缸用于手臂的左右旋轉(zhuǎn)，真空吸盤用于吸附擋風(fēng)玻璃等物件。 圖2-1 汽車擋風(fēng)玻璃檢測臺設(shè)計的示意圖 2.2 本章小結(jié) 本章對定位夾緊臺及旋轉(zhuǎn)臂真空吸盤的整體部分進(jìn)行了設(shè)計說明，給出了設(shè)計方案。下面的設(shè)計計算將以此進(jìn)

30、行。 3 定位夾緊臺的設(shè)計 3.1 液壓缸的設(shè)計計算 （1）液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中又一類執(zhí)行元件，它也是把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線速度和力[7]。 圖3-1 活塞桿液壓缸計算示意圖 由圖3-1可知 式一： （3-1） 式中： — 液壓缸工作壓力，初算時可取系統(tǒng)工作壓力，MPa； — 液壓缸回油腔背壓力，MPa； — 活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比； F — 工作循環(huán)中最大的外負(fù)載，N； — 液壓

31、缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率 進(jìn)行估算。 式二： （3-2） 式中： — 液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9—0.97。 將式子二代入式子一中，得： （3-3） 式中： — 工作壓力，使用壓縮空氣壓力，即：； F — 取玻璃最大質(zhì)量，F(xiàn)=15 kg； — 取0.95。 表3-1 執(zhí)行元件背壓力值 系統(tǒng)類型 背壓力(Mpa) 中、低壓系統(tǒng)0—8Mpa 簡單的系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2—0.5 回油路帶調(diào)速閥

32、的調(diào)速系統(tǒng) 0.5—0.8 回油路帶背壓閥 0.5—1.5 采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路 0.8—1.5 中高壓系統(tǒng)＞8—16Mpa 采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路 比中低壓系統(tǒng)高50％—100％ 高壓系統(tǒng)＞16—32Mpa 如鍛壓機(jī)械等 初算時背壓可忽略不計 表3-2 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關(guān)系 按液壓缸工作類型選取d/D 工作壓力p/（Mpa） d/D ≤2 0.2—0.3 ＞2—5 0.5—0.58 ＞5—7 0.62—0.70 通過通過查閱表3-1和表3-2，選取背壓力取0.3 Mpa；取0.2

33、。 = 0.0305 m = 30.5 mm 通過查閱機(jī)械設(shè)計手冊，液壓缸內(nèi)徑的設(shè)計，選取圓整值D = 32 mm。 活塞桿直徑可通過值算出： （3-4） d = 6.4 通過查閱機(jī)械設(shè)計手冊，活塞桿直徑的設(shè)計，選取圓整值d = 8 mm。 圖3-2 液壓缸示意圖 （2）液壓缸壁厚和外徑計算 圖3-2為液壓缸的示意圖。 液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。因20號鋼的力學(xué)性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭等需要焊接時，則采用焊接性能較好的35號鋼。而對于本液

34、壓缸均采用45鋼[8]。 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計算： 首先對于低壓系統(tǒng)，即時，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁計算； 即： （3-5） 式中： — 液壓缸缸筒厚度，m； — 實驗壓力，MPa；工作壓力p ≤ 16MPa時，；工作壓力p ≥ 16MPa，； D — 液壓缸內(nèi)徑；m。 查閱機(jī)械設(shè)計手冊得鋼管：=100~110Mpa， 通過薄壁計算： 把所得的D與值帶入到中，成立，即屬于低壓系統(tǒng)，則液壓缸的壁厚可以根據(jù)低壓系統(tǒng)的強(qiáng)度條件來計算。 代入D與，則：

35、 （3-6） 選取。 （3）液壓缸工作行程的確定 對擋風(fēng)玻璃進(jìn)行左右前后定位夾緊的液壓缸選用的工作行程長度為75mm。 （4）液壓缸油口直徑的計算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動速度v和油口最高液流速度v0而定： （3-7） 式中： — 液壓缸油口直徑，m； D — 液壓缸內(nèi)徑，m； v — 液壓缸最大輸出速度，m/min； — 油口液流速度，m/s。 通過查詢機(jī)械設(shè)計手冊的： （3-8）

36、 則如下成立： 根據(jù)上述公式所選擇的參數(shù)范圍，通過查閱機(jī)械設(shè)計手液壓缸油口直徑參數(shù)，則圓整值為：。 （5）活塞桿直徑d的校核 活塞桿采用實心活塞桿，且選擇材料為35號鋼[9]。 （3-9） 式中：F — 活塞桿上的作用力，N； — 活塞桿材料的許用應(yīng)力，。 通過上段計算的值代入校核公式中得： 校核成功。 （6）端蓋固定螺釘校核 上下端蓋的螺釘選取使用M6的螺釘，且螺釘材料選用Q235。 活塞桿液壓缸的推力： （3-10） 式中： — 液壓

37、缸推力，kN； — 工作壓力，MPa； — 活塞作用面積，m2。 通過計算所得的值代入如下公式： （3-11） （3-12） = 77N （3-13） 螺釘校核成功，此螺釘可以使用 （7）底座固定螺釘校核 底座螺釘選擇為M6的螺釘，且材料為Q235。 活塞桿液壓缸的推力為， 通過計算所得的值代入如下公式： （3-14）

38、 （3-15） （3-16） = 154 N （3-17） 底座M6的螺釘校核成功。 3.2 液壓缸的設(shè)計分析 圖3-3 定位夾緊臺俯視圖 定位夾緊臺的兩側(cè)及前面各有一個液壓缸，后面是一個固定卡緊裝置。當(dāng)擋風(fēng)玻璃從傳輸帶傳輸至上層板后，兩側(cè)的液壓缸增壓使活塞桿向中間推靠，前面的液壓缸向后面（即固定卡緊位置方向）推靠。因為在此過程中沒有其他外部因素的影響，而且所設(shè)計

39、的液壓缸推力大于擋風(fēng)玻璃的重量，所以此三個液壓缸使用同一種液壓缸，見圖3-2和圖3-3所示。 圖3-4 伸縮缸的示意圖 圖3-5 定位夾緊臺的軸測圖 在液壓缸前端安裝一塊方形推板，通過螺紋連接旋于活塞桿前端的外螺紋；且方形推板前端設(shè)有毛氈，使推板推到擋風(fēng)玻璃時，不會導(dǎo)致意外的刮傷。 前端的液壓缸安裝在另一個液壓缸的活塞桿頭部，且此液壓缸使用與其他三種用于定位夾緊的同一種的液壓缸。升降缸兩側(cè)分別安裝有四根立柱，用于提高強(qiáng)度。通過伸縮缸的上下伸縮，使上端的液壓缸也可以完成

40、上下伸縮的運(yùn)動，見圖3-4和圖3-5所示。 （1）立柱繞度分析 由于底端伸縮式液壓缸需要支撐起上部液壓缸，則支承立柱的剛度和距離有很大的關(guān)系。簡化圖為圖3-6所示的立柱懸伸梁，假定合力F作用在C點(diǎn)，如不考慮支承的彈性變形，則臂端D在導(dǎo)桿伸出時的最大繞度和C點(diǎn)截面的轉(zhuǎn)角可分別為 圖3-6 繞度圖 由公式： （3-18） 變形得： （3-19） 式中： F — 上部液壓缸的重量，由于活塞桿最大推力為308N，且上部液壓缸的重量小于308 N，則取用308 N；

41、因為有四根立柱，折合為308/4=77 N； E — 伸縮導(dǎo)桿材料的彈性模量；取E = 210 GPa； I — 伸縮導(dǎo)桿截面慣性矩，。 （3-20） 式中： D — 立柱外立面直徑，D = 0.008m； d — 立柱內(nèi)立面直徑，d = 0.004m。 則： （3-21） （3-22） 查《簡明機(jī)械設(shè)計手冊》可知，一般用途軸的許用繞度[y]為0.00

42、005L， 則[y] = 0.0005L = 0.0005×300 = 0.15mm。 （3-23） 所以檢測安全。 （2）液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。兩側(cè)的液壓缸選用了有底面腳架的安裝方式，一是能夠很好的進(jìn)行對擋風(fēng)玻璃的定位，二是徑向底座型安裝時，液壓缸受傾翻力矩較小。 （3）密封裝置 液壓缸不同于氣缸，它對于密封性比較高。密封裝置的作用是用來阻止有壓介質(zhì)的泄漏；防止外界空氣、灰塵、污垢與異物的侵入。通常在液壓系統(tǒng)或元件中，存

43、在工作介質(zhì)的內(nèi)泄漏和外泄漏，內(nèi)泄漏會降低系統(tǒng)的容積效率惡化設(shè)備的性能指標(biāo)，甚至無法正常工作。外泄漏導(dǎo)致流量減少不僅污染環(huán)境，有可能引起火災(zāi)。系統(tǒng)中若侵入空氣，就會降低工作介質(zhì)的彈性模量，產(chǎn)生氣穴，有可能引起震動和噪聲?；覊m和異物既會堵塞小孔和縫隙，又會增加液壓缸中相互運(yùn)動之間的摩擦磨損，降低使用壽命，并加速了內(nèi)外泄漏[10]。 在上下端蓋上使用了O型密封圈。O型密封圈是由耐油橡膠制成的截面為圓形的圓環(huán)，它具有良好的密封性能，且結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價格便宜。 在活塞上使用了Y型密封圈，因為Y型密封圈常用在活塞上。Y型密封圈屬唇形密封圈，其截面為Y型，主要用于往復(fù)

44、運(yùn)動的密封。是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好、摩擦阻力小、壽命較長的密封圈。Y型密封圈的密封作用依賴于它的唇邊對偶合面的緊密接觸，并在壓力油作用下產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，達(dá)到密封目的。當(dāng)液壓力升高時，唇邊與偶合面貼得更緊，接觸壓力更高，密封性能更好[11]。 在上端蓋前面加上了壓環(huán)、防塵圈壓環(huán)、防塵圈及活塞桿密封，這些組件的加入都能夠阻止了空氣中的灰塵和異物，這也是它與氣缸的區(qū)別所在。 3.3 本章小結(jié) 通過本章的設(shè)計計算，先對液壓缸推力進(jìn)行了數(shù)值設(shè)定，然后計算液壓缸零件的參數(shù)，如壁厚等，再對螺釘、螺栓等進(jìn)行校核，在滿足基本要求后，對液壓缸進(jìn)行總體的裝配設(shè)計。 4

45、機(jī)身的設(shè)計 旋轉(zhuǎn)臂真空吸盤的機(jī)身，是用來支撐旋轉(zhuǎn)臂和真空吸盤，包括吸附擋風(fēng)玻璃的真空吸盤。旋轉(zhuǎn)臂真空吸盤一般實現(xiàn)擺動和伸縮的運(yùn)動，這些運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)全都安裝于機(jī)身上。機(jī)身可以設(shè)計為固定的，也可以設(shè)計成運(yùn)動的，即安裝對應(yīng)的軌道進(jìn)行運(yùn)動。 圖4-1 機(jī)身的剖面示意圖 4.1 機(jī)身的整體設(shè)計 按照設(shè)計要求，旋轉(zhuǎn)臂要實現(xiàn)左右回轉(zhuǎn)的擺動功能，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂擺動運(yùn)動的機(jī)構(gòu)一般設(shè)計在機(jī)身處。為了設(shè)計出合理的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，要實施全面的分析和考慮。 機(jī)身支撐著旋轉(zhuǎn)臂，實現(xiàn)擺動和伸縮的運(yùn)動。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種： （1） 擺動缸放置于伸縮缸下面的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)

46、的優(yōu)點(diǎn)是能承受較大的偏重力矩。其缺點(diǎn)是擺動缸回轉(zhuǎn)傳動路線長，花鍵軸的變形對傳動精度的影響較大。 （2）擺動缸放置于伸縮缸上面的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是采用單桿活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。但擺動缸與旋轉(zhuǎn)臂一起伸縮，運(yùn)動部件較大。 （3）通過使用主電機(jī)、輔電機(jī)來控制。主電機(jī)負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)臂在水平面上的轉(zhuǎn)動，輔電機(jī)通過拉線拉動手臂，實現(xiàn)抓緊吸附的功能。其缺點(diǎn)是電動機(jī)一般需配置減速裝置，難以直接驅(qū)動，而且其成本高，使用也較復(fù)雜。 經(jīng)過了整合本設(shè)計所需的特點(diǎn)，選用擺動缸放置于伸縮缸上面的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計機(jī)身包含有兩個運(yùn)動方式，即機(jī)身帶動旋轉(zhuǎn)臂的擺動回轉(zhuǎn)和機(jī)身帶動旋轉(zhuǎn)臂的伸縮。擺動機(jī)構(gòu)安裝于伸縮機(jī)構(gòu)的上面。旋轉(zhuǎn)

47、臂與擺動缸的上端蓋連接，擺動缸的動片與缸體連接，通過缸體帶動旋轉(zhuǎn)臂進(jìn)行擺動運(yùn)動。擺動缸的轉(zhuǎn)軸與伸縮缸的活塞桿連接在一起?；钊麠U使用空心材質(zhì)，內(nèi)裝花鍵套與花鍵軸配合?；ㄦI軸與伸縮缸的下端蓋通過使用鍵來固定，下端蓋與連接地面的底座固定。 驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用液壓驅(qū)動，擺動缸設(shè)置有一個進(jìn)油孔和一個排油孔，分別通向擺動葉片的兩側(cè)來實現(xiàn)葉片擺動，來帶動旋轉(zhuǎn)臂擺動。擺動角度一般靠機(jī)械擋塊來決定。 4.2 機(jī)身擺動缸的設(shè)計計算 （1）擺動缸驅(qū)動力矩的計算 慣性力矩的計算： （4-1） 式中： — 擺動缸動片角速度變化量，rad/s ； —

48、 起動過程的時間，s； — 旋轉(zhuǎn)臂擺動部件，包含擋風(fēng)玻璃，對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣，。 若擋風(fēng)玻璃的重心與擺動軸的距離為， 則： （4-2） 式中： — 擺動缸零件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。 轉(zhuǎn)動慣量： （4-3） 旋轉(zhuǎn)手臂可以等效為一個長方體、一個長方形薄板和一個圓柱。質(zhì)量為133 kg。設(shè)起動角度，起動角速度，起動時間設(shè)計為0.1 s。 1. 長方體：b = 200 mm，a = 800 mm； 2. 長方形薄板：a = 400 mm，b=300 mm；

49、 3. 圓柱體：R = 100 mm； （4-4） 三者相加： （4-5） 則： 所以： （2）擺動缸尺寸的確定 設(shè)計擺動缸的靜片和動片寬b = 60 mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為5 MPa。 d為輸出軸與動片連接處的直徑，設(shè)計d = 50 mm，則擺動缸的內(nèi)徑為： （4-6） 即設(shè)計的擺動缸的內(nèi)徑為150 mm，查閱液壓缸設(shè)計手冊，選外徑尺寸為180 mm。 （3）液壓缸缸蓋螺釘?shù)?/p>

50、計算 表4-1 螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系 工作壓力P（MPa） 螺釘?shù)拈g距t（mm） 0.5—1.5 ＜150 1.5—2.5 小于120 2.5—5.0 小于100 5.0—10.0 小于80 根據(jù)表4-1所示，由于擺動缸的工作壓力位5 MPa，所以選取螺釘?shù)拈g距t小于80 mm。 （4-7） （4-8） 式中： z — 螺釘?shù)臄?shù)量； —

51、螺釘?shù)拈g距，mm； L — 參數(shù)值，mm。 所以端蓋螺釘?shù)臄?shù)量為6個。 查取危險截面： （4-9） 式中： R — 擺動缸的內(nèi)徑，m； r — 輸出軸與動片連接處的直徑，m。 所以： （4-10） 式中： P — 液壓缸工作壓力，MPa； S — 危險截面，。 由式子： （4-11） 式中： K — 參數(shù)范圍為：1.

52、5~1.8，K = 1.5； — 預(yù)緊力，N。 所以： （4-12） 螺釘?shù)牟牧线x擇為Q235， （4-13） 式中： n — 參數(shù)范圍為：1.2~1.8，取n = 1.2； — 選取為240MPa。 則： 所以螺釘?shù)闹睆綖椋? （4-14） 螺釘?shù)闹睆竭x擇為17 mm，選取M17的開槽頭螺釘。 根據(jù)以上的計算，擺動缸內(nèi)徑為150

53、mm，外徑為230 mm，輸出軸徑為50 mm。 （4）動片和輸出軸間的連接螺釘 動片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)。連接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。 （4-15） 式中： — 每個螺釘?shù)念A(yù)緊力，N； D — 動片的外徑，m； f — 被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，取f = 0.15。 螺釘?shù)膹?qiáng)度為： （4-16） 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得到： （4-1

54、7） 螺釘材料選擇為Q235，則： （4-18） 式中： n — 參數(shù)范圍為：1.2~1.8，取n = 1.2。 — 選取為240MPa。 則： 螺釘?shù)闹睆綖椋? （4-19） 所以螺釘?shù)闹睆綖閐 = 14 mm，選擇M14的螺釘。 （5）靜片和輸出軸間的連接螺釘 代入有關(guān)數(shù)據(jù)： （4-20） 螺釘?shù)牟牧蠟镼235 （4-21） 式中：

55、n — 參數(shù)范圍為：1.2~1.8，取n = 1.2。 — 選取為240MPa。 則： 螺釘?shù)闹睆綖椋? （4-22） 所以螺釘?shù)闹睆竭x擇d = 10mm，選擇M10的螺釘。 圖4-2 擺動缸的截面圖 （6）軸承的校核 通過計算及其查詢，選用6208的深溝球軸承，且采用雙軸承的設(shè)計。 采用雙軸承的目的是：提高了軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置的剛性，減少及其工作時軸的震動。 軸承受力圖如圖4-3所示。 圖4-3 軸承的受力圖 根據(jù)設(shè)計的擺動缸，上軸承距旋轉(zhuǎn)臂，下軸承

56、距旋轉(zhuǎn)臂。 ① 徑向載荷 式中： M — 轉(zhuǎn)矩，Nmm； L — 軸承距離旋轉(zhuǎn)臂的值，m。 （4-23） （4-24） 所以，1點(diǎn)的支反力為：，2點(diǎn)的支反力為：。 ② 軸向載荷 外部軸向力，從最不利受力情況考慮，指向1處軸承（方向向左）；軸承派生軸向力由深溝球軸承的計算公式： 式中： — 支反力，N； Y — 軸向動載荷系數(shù)。 （4-25） （方向向右）

57、 （4-26） （方向向左） 由于： （4-27） 所以1處軸承被壓緊，2處軸承放松。 則： （4-28） ③ 當(dāng)量動載荷P 根據(jù)工況，通過表4-2查得載荷系數(shù)選取。 表4-2 載荷系數(shù) 載荷性質(zhì) 舉例 無沖擊或輕微沖擊 1.0—1.2 電動機(jī)、汽輪機(jī) 中等沖擊或中等慣性沖擊 1.2—1.8 車輛、動力機(jī)械、起重機(jī) 強(qiáng)大沖擊 1.8—3.0 軋鋼機(jī)、鉆探機(jī) 第1處軸承：

58、 （4-29） 查《機(jī)械設(shè)計》得[12]。 式中： — 徑向載荷，N； — 軸向載荷，N。 （4-30） 第2處軸承： （4-31） 查《機(jī)械設(shè)計》得： （4-32） ④ 驗算軸承壽命 因為，故只需驗算2處軸承。 軸承預(yù)期壽命與整機(jī)壽命相同， 10（年）×300（天）×16（小時）=48000h 由公式： （4-33） 式中： — 預(yù)期計算壽命，h；

59、 P — 載荷，N； n — 轉(zhuǎn)速，r/min； — 溫度系數(shù)，取=1.00； — 指數(shù)，對于深溝球軸承，選取=3； C — 基本額定動載荷，選取C=。 所以，軸承具有足夠的壽命。 4.3 機(jī)身伸縮缸的設(shè)計計算 4.3.1 手臂偏重力矩的計算 （1）零件有：。 通過對設(shè)計的材料進(jìn)行計算： （4-34） （2）計算擋風(fēng)玻璃重心位置，其距離回轉(zhuǎn)軸=1600mm。 則偏重力矩為： 式中： G — 零件的總重量，N； — 回轉(zhuǎn)軸距離，=1600mm。

60、 （4-35） 4.3.2 升降不自鎖條件的分析計算 旋轉(zhuǎn)手臂在的作用下有向下的趨勢，而柱導(dǎo)套能防止這種趨勢。 由力平衡的公式得： 即： （4-36） 不自鎖的條件是伸縮立柱能在導(dǎo)套內(nèi)自由上下滑動。 從力的觀點(diǎn)分析必須使： （4-37） 即： （4-38） 式中： f — 摩擦系數(shù)，一般鋼對鑄鐵的滑動系數(shù)為0.1，但考慮到還有其他的摩擦副作用（如伸縮的

61、導(dǎo)向裝置摩擦面、伸縮缸壁和活塞、活塞桿與缸蓋等），f值可按較大的數(shù)值考慮，故取f = 0.16； — 偏重力臂即旋轉(zhuǎn)臂總重量的重心到立柱軸線間的距離，m； h — 導(dǎo)套的長度，m。 代入公式： 因此在設(shè)計中必須考慮到立柱導(dǎo)套大于528mm。 4.3.3 導(dǎo)桿摩擦力的計算 根據(jù)伸縮導(dǎo)向立柱不自鎖的條件，可知導(dǎo)套對升降導(dǎo)桿的作用力： （4-39） 則，導(dǎo)桿摩擦力為： （4-40） 導(dǎo)桿驅(qū)動力的計算： 根據(jù)伸縮缸運(yùn)動時所需克服的摩擦力、慣性力及自重等幾方面的阻力

62、，來確定伸縮缸的所需的驅(qū)動力?？紤]到除導(dǎo)桿與刀桿座之間的摩擦外，還有缸桿與密封環(huán)間的摩擦，故增加安全系數(shù)K，取K = 1.1。 式中： — 導(dǎo)桿慣性力，N； — 導(dǎo)桿摩擦力，N。 （4-41） 確定伸縮缸的直徑： 式中： — 導(dǎo)桿驅(qū)動力，N； — 工作壓力，使用壓縮空氣壓力，即=0.5MPa。 （4-42） 查取《SMC產(chǎn)品樣本》第四版，旋轉(zhuǎn)伸縮氣缸型號為：CS1220—250[13]。 4.3.4 氣缸作用力的驗算 （1）氣缸校驗 取有桿腔的活

63、塞面積進(jìn)行計算： 式中： D — 氣缸外徑，m； d — 活塞桿直徑，m。 通過代入公式： （4-43） 因為： 所以，選擇CS1220—250氣缸合適。 （2）伸縮導(dǎo)桿的繞度驗算 由于旋轉(zhuǎn)臂或機(jī)身的變形量不僅與其本身剛度有關(guān)，而且與支承件的剛度和距離有很大的關(guān)系。旋轉(zhuǎn)臂的伸縮導(dǎo)桿由兩個導(dǎo)向座支承，可簡化為圖4-4所示的雙支點(diǎn)懸伸梁，假定合力F作用在C點(diǎn)，如不考慮支承的彈性變形，則臂端D在導(dǎo)桿伸出時的最大繞度和C點(diǎn)截面的轉(zhuǎn)角可分別為： 圖4-4 繞度圖 由

64、公式： （4-44） 變形得： （4-45） 式中： F — 工件自重、手臂部分等重量：折合為1303.4 N； E — 伸縮導(dǎo)桿材料的彈性模量；取E = 210 GPa； I — 伸縮導(dǎo)桿截面慣性矩，。 （4-46） 則： （4-47） （4-48） 查《簡明機(jī)械設(shè)計手冊》可知，一般用途軸的許用繞度[y]為0.00005L， 則[y

65、] = 0.0005L = 0.0005×300 = 0.15mm。 （4-49） 所以檢測安全。 4.4 本章小結(jié) 本章對旋轉(zhuǎn)臂的機(jī)身進(jìn)行了設(shè)計，分別著重對機(jī)身中擺動缸進(jìn)行了設(shè)計計算和伸縮缸升降立柱不自鎖的條件和缸的選用，這是對機(jī)身設(shè)計中不可缺少的部分。 5 真空吸盤部分的設(shè)計 以真空吸附為動力源，作為實現(xiàn)自動化的一種手段，現(xiàn)在已在電子、汽車組裝、自動搬運(yùn)機(jī)械、食品機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、機(jī)器人等許多方面得到廣泛的應(yīng)用。如包裝、玻璃的搬運(yùn)，常使用帶有真空吸盤的機(jī)器手把它們吸起來，來進(jìn)行搬運(yùn)和裝

66、配?？傊?，對任何較光滑表面的物體，特別對于非鐵、非金屬且不適合夾緊的物體，如薄的柔軟的紙張，易碎的玻璃，集成電路等微型精密零件，都可使用真空吸附，完成各種作業(yè)。 真空發(fā)生裝置有真空泵和真空發(fā)生器兩種。真空泵是吸入口形成負(fù)壓，排氣口直接通大氣，兩端壓力比很大的抽除氣體的機(jī)械。真空發(fā)生器是利用壓縮空氣的流動而形成一定真空度的氣動元件。 通過查詢選擇使用真空發(fā)生器，真空發(fā)生器與真空泵相比，其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、安裝方便等特點(diǎn)，使其能夠容易地安裝于旋轉(zhuǎn)臂真空吸盤的旋轉(zhuǎn)手臂上端。 根據(jù)真空吸盤所要吸附的物件是擋風(fēng)玻璃來選擇氟橡膠作為吸盤的材料，而且氟橡膠廣泛用于搬運(yùn)玻璃行業(yè)。真空吸盤搬運(yùn)擋風(fēng)玻璃需要兩個過程：即真空吸盤處于水平位置，動作方向為垂直方向；和真空吸盤處于水平位置，動作方向為水平[14] [15]。 5.1 真空吸盤及真空發(fā)生器的設(shè)計選取計算 （1） 當(dāng)真空吸盤處于水平位置，工件為垂直運(yùn)動時，最大加速度為1，安全系數(shù)為S = 1.5 （5-1） 式中： — 吸盤吸附能力，N； m — 玻璃質(zhì)量，