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图3-2真空发生器回路
1-真空发生器 2-真空共给阀 3-真空破坏阀 4-节流阀 5-真空开关
6-真空过滤器 7-真空吸盘
3.3真空元器件设计 1、真空吸盘设计
真空吸盘是真空系统的执行元件， 它可以举升、输送和夹持十几克至几十克重的物料， 由于周围压力高于真空吸盘和物料表面间的压力， 故真空吸盘吸附于物料表面， 真空吸盘与真空泵相连， 压力愈低， 真空吸盘的吸附力愈大。
确定真空吸盘的规格尺寸时，所需吸附力是先决条件， 采用简单的力学公式： F=P×A 可因通常被吸附物体的重量已知， 故吸盘直径可通过如下公式计算：
?d?441w???t?10003.14pn
???160??4?1000.7?1054?10.20mm φd： 吸盘直径（mm）
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p： 真空度（kPa） W： 吸附力（N） n： 吸盘数量 t： 安全系数 吸盘个数：n=4 2、真空发生器设计
真空发生器是用来产生真空， 结构简单，体积小， 无可动机械部件， 安装和使用很方便，因此应用很广泛， 真空发生器产生的真空度可达88kPa， 真空发生器的工作原理（ 如图3-4） 所示。它是由先收缩后扩张的拉瓦尔喷管1、负压腔2 和接收管3 等组成， 有供气口、排气口和真空口， 当供气口的供气压力高于一定值后，喷管射出的超声速射流。由于气体的粘性， 高速射流卷吸走负压腔内的气体， 使该腔形成很低的真空度， 在真空口A 处接上真空吸盘， 靠真空压力和吸盘吸取物体。
图3-3真空发生器工作原理
1—拉瓦尔喷管 2—负压腔 3—接收管 4—真空腔
吸着相应时间T 是指从供给阀动作后到吸盘内的真空度达到吸着所必须的真空度的时间称为吸着相应时间。
设Pv 表示最终真空度， 吸盘内的压力从大气压降至真空度达63%Pv 的到达时间为T1， 降至真空度达95%Pv 的到达时间为T2。吸着响应时间T1和T2可由下式计算求得。
吸着响应时间T1?V?60
Q?QL吸着响应时间T2＝3T1
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式中： V—从真空发生器到吸盘的容积（L）
V??D2?L?13.1421??6?2??0.06(L)100041000
D—配管内径（mm）
L—从真空发生器到吸盘的配管长度（m）
Q—是通过真空发生器的平均吸入流量Q1和通过配管的平均吸入流量Q2中的较小者， 单位为L／min，
QL—工件吸着时的漏气量L／min。
因为P ／ Pv=0.7， 由图3-5 查得到达时间T=1.2T1， 根据抓取工件的运动速度要求吸盘的相应时间T 小于1s 可得T1=0.833s， 漏气量QL根据经验确定QL=5L ／ min。则有
Q?V?600.06?60?QL??5?9.32(L/min) T10.833 最大吸入流量Qmax=（2～3）Q＝2×9.32=18.64（L/min），应该选择最大吸入流量比Qmax还大的真空发生器。
图3-4真空影响时间曲线
查SMC 真空发生器样本， 选择ZH10DS-06-06-08 其接管方式是快换接头， 喷嘴口径是1mm， 供气口和真空口均是φ6mm， 最大吸入流量是24L/min， 所以平均吸入流量是Q=0.5×24=12（L/min）该真空发生器实际响应时间T为：
T?V?600.06?60??0.515(s)
Q?QL12?5所以可以满足运动节拍要求。
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3.4设计时考虑的几个问题 (一)具有足够的握力(即夹紧力)
在确定吸盘的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。
(二)保证工件准确定位
为使吸盘和被吸附工件保持准确的相对位置，必须根据被吸取工件的形状，选择相应的吸盘形状。
(三)具有足够的强度和刚度
吸盘除受到被吸附工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。
(四)考虑被吸附对象的要求
根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点两指回转型。
第四章 手腕旋转1800结构设计
4.1 手腕的自由度
手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放置方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手吸附的工件是水平放置，同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕x轴和z轴转动回转运动才可满足工作的要求目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的为回转气缸，因此我们选用回转气压缸。它的结构紧凑，回转角度小于360?，并且要求严格的密封。
4.2 手腕的驱动力矩的计算 1、手腕转动时所需的驱动力矩
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手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图4-1所示为手腕受力的示意图。
1.工件2.手部3.手腕 图4-1手碗回转时受力状态
手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算:
M驱?M惯?M偏?M摩?M封
式中: M驱- 驱动手腕转动的驱动力矩(N?cm);
M惯- 惯性力矩(N?cm);
M偏- 参与转动的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回转缸的动片)对转动轴线所产生的偏重力矩(N?cm).
M封- 手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩(N?cm);
下面以图4-1所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算: 1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩M悦
若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为?，起动过程所用的时间为?t，则:
M惯?（J?J1）(N.cm)
?t
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