2.2 气动执行元件选型

首先确定工件的尺寸及质量，尺寸上一节已经给出。其中工件的材料为 45 钢，其密度ρ 为 7.85g/cm3。

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工件 1 的质量：m=ρ v=34.68g

工件 2 的质量：m=ρ v 113.29g。

（1）气动手指 气动手指通过杠杆与活塞杆连接，活塞杆活动时带动两个手指在导轨上作直线运动，从

而做到对工件的夹紧与松开[15]。需要抓取的工件外径为Φ 40mm，这要求气爪开时两指的距 离大于 40mm，闭时两指的距离小于 40mm。初步选择的是 SMC 公司的 MHZ2-40D 双作用平 行气爪。它虽然其结构小，但是夹持力大，刚度高、精度高、安装自由度高、安装重复性好 都是它的优势。

计算夹持力：n 个手指的总夹持力产生的摩擦力 nμF 必须大于工件的重力 mg，考虑到搬 送工件时的加速度及冲击力等，必须设定一个安全系数 α，故应满足

nμF＞αmg

即   式中 μ——摩擦系数，一般令 μ=0.1～0.2；

α——安全系数，一般令 α=4；

本次选用 2 个手指，则夹持力 F=20mg=6.86N。而 MHZ2-40D 的夹持力为 318N，所以选 择是合格的，其三维造型如图 2.3 所示。

图 2.3 气动手指

（2）伸摆气缸 伸摆气缸是将薄型气缸与摆动气缸一体化，可实现直线运动和摆动的复合运动。在系统

中它负责带动气爪做升降和回转，回转角度 90°，初步选择的是 SMC 公司的 MRQBS40-30A

伸摆气缸，其直线行程为 30mm，摆动角度为 80°～100°。

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气动手指查得质量为 1275g，工件 1 质量为 34.68g，托板质量为 722.65g。总质量可得 2032g。所需的负载 F=mg=19.9N。而 MRQBS40-30A 的允许载荷为 20N，选择合格。其三维 造型图如图 2.4 所示。

图 2.4 伸摆气缸

图 2.5 真空吸盘

（3）真空吸盘 真空吸盘是可以直接吸吊物体的元件。在这个系统中，它不仅需要吸吊工件 2，也需要

用来吸吊装配体。由于吸取的是表面平整不变形的工件，应该选择平型吸盘。它的直径由下 面公式选定。

式中 n——吸盘个数； D——吸盘直径，mm； W——吸吊物重力，N； t——安全率，水平吊 t≥4,垂直吊 t≥8; p——吸盘内的真空度，MPa。

吸盘内的真空度 p 应在真空发生器（或真空泵）的最大真空度 pv 的 63%～95%范围内选

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择，以提高真空吸着的能力，又不致使吸着相应时间过长。

本次使用的吸盘个数为 1。其中吸吊物重力应该包括工件 1 和工件 2 两部分，求得 W=mg=0.148×9.8=1.45N。由于是水平吊，t=4。最大真空度 pv 为 88KPa，取 63%可得 p=0.55MPa。 最终得 D≥11.54mm。

因此选择的是 SMC 公司的 ZP13U 吸盘。其三维造型如图 2.5 所示。

（4）回转夹紧气缸

回转夹紧气缸在系统中负责带着真空吸盘边 90°回转边上升或下降，要求其未夹紧状态 至夹紧状态时向左回转。

计算所需的转动惯量 I，公式如下

式中 m1——臂的质量； m2——吸盘重量；

a1——吸盘轴线与回转轴之间的距离； a2——另一侧与回转轴之间的距离； b——臂宽。