海绵真空吸附机构设计+CAD图纸+ANSYS力学分析(11)
图2.10 支架
图2.11 支架的截面
三根方钢和三角架机构重力，每根方钢的第二个支点(3个支点) 共同支撑中间吸盘和中间海绵的重量，外侧底板承受海绵重量为
= 195.952N
用有限元对方钢的受力情况分析如下：
首先，对方钢受钢板重力，对方钢划分优尔面体网格：
图2.12 网格划分
两端点方钢受力：F1=(195.952+523.69)/3=239.881N
中间方钢受力为：F2=(266.495+523.69)/3=263.395N
中间点采用铰支承受，其受力图如下。
图2.13 方钢的受力点
根据方钢的受力情况，中间受力最大，其中，总的变形见下图：
图2.14 方钢的总变形量
由于方钢的材料是用普通碳素钢做成，其变形量为1.2%，符合要求，所以方钢采用50毫米的规格。
支架受的力重要是海绵、真空吸盘、钢板的自重的和。
对支架进行应力分析，见下图：
图2.15 支架的应力分布图
由图可知，支架的应力分布是很小的，普通碳素钢的许用应力为108 MPa，所以符合要求。
海绵的的自重从图2.1可以得知，对于厚度是0.4米，长度为2.1米的海绵，自重为658.4N，真空吸盘是不锈钢做成自重为61.544 N，钢板的自重为461.58N，从而可以算的支架受力是1181.524N。
由于普通碳素钢是塑形材料，所以，我们它的选择屈服极限强度作为计算依据。
表2.5 普通碳素钢的牌号
材料名称 牌号 /MPa /MPa
普通碳素钢 Q216 186~216 333~412
普通碳素钢 Q235 216~235 373~461
普通碳素钢 Q274 255~274 490~608
许用应力为
[σ]= (2.4)
=108MPa
由结果可以看出，支架符合要求。
由于支架是由50mm×50mm的普通碳素钢制成，其强度和刚度在海绵真空吸附机构中是比较的，即不会发生力学性能的改变，所以，这种材料和尺寸在吸附海绵的过程中是合适的。
2.3 真空吸附机构的工作原理
2.3.1真空吸附机构的工艺参数
真空吸附机构的主要工艺参数有压力、流量、吸力、真空度，这些参数对吸附机构的工作性能有至关重要的作用。
压力：这里所说的压力指的是压差，即压差等于大气压减去空腔中的绝对压力，这种压差与真空度有直接的关系，会随着真空度的不同而不同。但是由于我们所用的真空吸盘的材料是不锈钢材料，为了方便操作，同时也为了节省材料，所选的材料的厚度比较薄一点，所以，为了防止压力过大而对吸盘产生破坏，特别是对与海绵贴合部分的那一部分零件结构会产生刚性破坏，比如说是变形之类的。
当然在做实验中我们连接了压力表，根据流量和真空度的大小变化，我们可以得到压力的变化情况，同时可以调节和控制压力大小的波动情况。
吸附力：吸附力是指真空吸附机构对海绵吸附时，所需要的力。吸附力的大小反映了真空吸附机构吸附海绵时的工作能力。其方向与海绵的重力刚好相反，吸附力值的大小必海绵的负重要大，由于海绵是漏气的，在吸附海绵时，压力也会减小，此时，吸附力也会变小，所以，为了防止海绵由于漏气而真空吸附机构不能满足工作要求的情况发生，我们一般将吸附力加大，即在理论吸力的基础之上再折算一部分，剩下的这部分应该大于海绵的负重。同时还要考虑海绵在移动的过程中真空吸盘中吸力的变化情况，真空吸附机构在移动时，海绵也要跟着真空吸附机构进行同步移动，这时，吸附力在保证能够吸住海绵的同时，还必须要保证能在一定的速度之下平稳的移动，所以，这样的情况下吸附力的大小的估算是比较复杂的。
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