【正文】 指與工件位置：手指水平放置 工件垂直放置；手指與工件形狀：型指端夾持圓柱型工件，為摩擦系數(shù)，為型手指半角，此處粗略計算, —被抓取工件的重量求得夾緊力 ，取整為177N。設(shè)計參數(shù)及要求（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊—放松；（2）所要抓緊的工件直徑為80mm 放松時的兩抓的最大距離為110120mm/s ， 1s抓緊,夾持速度20mm/s；（3）工件的材質(zhì)為5kg，材質(zhì)為45鋼；（4）夾持器有足夠的夾持力；（5）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。由液壓缸提供動力。根據(jù)驅(qū)動力和夾緊力之間的關(guān)系式：式中：c—滾子至銷軸之間的距離；b—爪至銷軸之間的距離；—楔塊的傾斜角可得，得出為理論計算值，實際采取的液壓缸驅(qū)動力要大于理論計算值，考慮手爪的機(jī)械效率，～，則： ，取設(shè)計方案中壓縮彈簧使爪牙張開，故為常開式夾緊裝置，液壓缸為單作用缸，提供推力：式中 ——活塞直徑 ——活塞桿直徑 ——驅(qū)動壓力，,已知液壓缸驅(qū)動力，且由于，故選工作壓力P=1MPa 據(jù)公式計算可得液壓缸內(nèi)徑：根據(jù)液壓設(shè)計手冊,，圓整后取D=32mm。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，避免產(chǎn)生手指夾持的定位誤差，需要注意選用合理的手部結(jié)構(gòu)參數(shù)，見圖24，從而使夾持誤差控制在較小的范圍內(nèi)。若把工件軸心位置C到手爪兩支點(diǎn)連線的垂直距離CD以X表示，根據(jù)幾何關(guān)系有：簡化為： 該方程為雙曲線方程，： 工件半徑與夾持誤差關(guān)系曲線由上圖得，當(dāng)工件半徑為時，X取最小值，又從上式可以求出：，通常取若工件的半徑變化到時，X值的最大變化量，即為夾持誤差，用表示。為避免上述情況，通常按手爪抓取工件的平均半徑，以為條件確定兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪的偏轉(zhuǎn)角，即下式：其中,型鉗的夾角代入得出： 則 則，此時定位誤差為和中的最大值。 —支點(diǎn)至斜面垂線與杠桿的夾角；—杠桿驅(qū)動端桿長；—杠桿夾緊端桿長；—杠桿傳動機(jī)械效率 斜楔的傳動效率可由下式表示： ，則可得=, ，取整得=。由給定條件可知最大為5560mm,。第三章 腕部手腕部件設(shè)置在手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運(yùn)動的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍，并使機(jī)械手變得更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。因此，在腕部設(shè)計時，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。從A—A剖視圖上可以看到，回轉(zhuǎn)葉片（簡稱動片）用螺釘，銷釘和轉(zhuǎn)軸10連接在一起，定片8則和缸體9連接。當(dāng)要求任意點(diǎn)定位時，可采用位置檢測元件（如本例為電位器，其軸安裝在件1左端面的小孔）對所需位置進(jìn)行檢測并加以反饋控制。本設(shè)計要求手腕回轉(zhuǎn)，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu)，采用液壓驅(qū)動，參考上圖典型結(jié)構(gòu)。（2）克服由于工件重心偏置所需的力矩式中 e—工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離，已知e=10mm.則 （3）克服啟動慣性所需的力矩啟動過程近似等加速運(yùn)動，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角速度及啟動過程轉(zhuǎn)過的角度按下式計算：式中 —工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量； —手腕回轉(zhuǎn)部分對腕部回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量； —手腕回轉(zhuǎn)過程的角速度； —啟動過程所需的時間，,.。由 ，得：， 為減少動片與輸出軸的連接螺釘所受的載荷及動片的懸伸長度，選擇動片寬度時，選用：綜合考慮，取值計算如下：r=16mm，R=40mm，b=50mm，取值為1Mpa，即如下圖： 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)小于150小于120小于100小于80上圖中表示的連接中，每個螺釘在危險截面上承受的拉力為：，即工作拉力與殘余預(yù)緊力之和計算如下：液壓缸工作壓強(qiáng)為P=1Mpa,所以螺釘間距小于150mm,試選擇2個螺釘，所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=2個 受力截面 ，此處連接要求有密封性，故k取（），取K=。螺釘選擇M6的開槽盤頭螺釘， ,： 腕部材料選擇HT200，估計軸承所受徑向載荷為50N,軸向載荷較小，忽略。選用軸承為深溝球軸承6005，6008。選用墊圈防松，公稱尺寸為5。右端蓋 d=40mm, 左右缸蓋 d=25mm。（2）適應(yīng)性的要求為便于調(diào)整，適應(yīng)工件大小不同的要求，起止位置要方便調(diào)整，要求設(shè)置可調(diào)式定位機(jī)構(gòu)。設(shè)計時要進(jìn)行可靠性分析。（5）經(jīng)濟(jì)的要求機(jī)械產(chǎn)品設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性包括設(shè)計制造的經(jīng)濟(jì)性和使用的經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計中要充分考慮外形設(shè)計，各調(diào)整環(huán)節(jié)的設(shè)計要方便人體接近，方便工具的使用。（）（2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算液壓控制系統(tǒng)設(shè)計要滿足伸縮臂動作邏輯要求，液壓缸及其控制元件的選擇要滿足伸縮臂動力要求和運(yùn)動時間要求，具體設(shè)計計算參考《液壓傳動與控制》等相關(guān)教材。③ 導(dǎo)向桿剛度：按最長伸出時機(jī)械手端部的撓度不超過規(guī)定要求。c：液壓缸伸出桿帶動導(dǎo)向桿同時伸出300mm，伸出長度較大，設(shè)計、制造和安裝時要考慮液壓缸與導(dǎo)向桿的平行度要求。② 強(qiáng)度及剛度計算本機(jī)械手夾持工件重量約3Kg左右，夾持器重量約15Kg，夾持器長度最大約250mm。液壓缸的工作負(fù)載R是指工作機(jī)構(gòu)在滿負(fù)荷情況下，以一定加速度啟動時對液壓缸產(chǎn)生的總阻力，即： 式中：工作機(jī)構(gòu)的荷重及自重對液壓缸產(chǎn)生的作用力；工作機(jī)構(gòu)在滿載啟動時的靜摩擦力；工作機(jī)構(gòu)滿載啟動時的慣性力。 最小導(dǎo)向長度：mm (3)活塞桿強(qiáng)度及壓桿穩(wěn)定性的計算 采用非等截面計算法 ① 油缸穩(wěn)定性的計算因為油缸的工作行程較大，則在油缸活塞桿全部伸出時，計算油缸受最大作用力壓縮時油缸的穩(wěn)定性。所以， 所以 、為長度、上的斷面慣性矩。② 活塞桿強(qiáng)度的計算（E：材料的彈性模量）剛的彈性模量為E＝200Mpa。（1）缸筒螺紋處的強(qiáng)度計算：螺紋處的拉應(yīng)力： 螺紋處的剪應(yīng)力： 合成應(yīng)力： 許用應(yīng)力： 式中：P:油缸的最大推力[kgf]。n: 安全系數(shù)，取n=,一般取n=.由前面計算可得：D=40mm=4cm，則查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》，采用普通螺紋基本尺寸（GB/T1962003）公稱直徑第二系列 ，可得螺距t=。（2）缸筒與缸底的焊接強(qiáng)度計算P:油缸推力[kgf]:焊縫效率，可?。剑汉笚l材料得抗拉強(qiáng)度[]n:安全系數(shù)，取n＝～4并查到焊條材料的抗拉強(qiáng)度為900Mpa～1200Mpa(手工焊條)，因此缸體與缸底得焊縫強(qiáng)度是滿足要求得。其形式如圖所示 （2）活塞桿導(dǎo)向套：做成一個套筒，壓入缸筒，靠缸蓋與缸筒得連接壓緊固定，材料選用鑄鐵材料。.其基本形式如下： 圖 圖中：1即為O型密封圈，2則為活塞。其基本結(jié)構(gòu)如下： 圖中各尺寸可查《液壓傳動設(shè)計手冊》得，當(dāng)d＝20mm時，取.L=(~), ＝導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是保證液壓缸活塞桿伸出時的方向性，提供機(jī)構(gòu)剛度，保證伸縮量的準(zhǔn)確性?；酆駷?0mm.。轉(zhuǎn)角 = 符合要求。其上有4個M12的內(nèi)六角圓柱頭螺釘。行程開關(guān)使用LXW411型微型開關(guān)。各部分均用液壓缸或液壓馬達(dá)驅(qū)動與控制。伸縮要平穩(wěn)靈活，動作快捷，定位準(zhǔn)確，工作協(xié)調(diào)。液壓機(jī)械手采用單泵供油，手臂伸縮，手腕回轉(zhuǎn)，夾持動作采用并聯(lián)供油，這樣可有效降低系統(tǒng)的供油壓力，此時為了保證多缸運(yùn)動的系統(tǒng)互不干擾，實現(xiàn)同步或非同步運(yùn)動，換向閥采用中位“O”型換向閥。單泵供油系統(tǒng)以所有液壓缸中需流量最大的來選擇泵的流量。（1）夾持器采用單出桿雙作用缸，保證運(yùn)動過程中不使工件下掉，夾持器夾緊工件后，鎖緊回路由先導(dǎo)型順序閥和單向閥組成。為此，除采用調(diào)速閥的回油節(jié)流閥調(diào)速閥外，還在回油路上安裝雙溢流閥，進(jìn)行減速緩沖。因為升降缸為立式，在其液壓缸下腔油路中安裝單向順序閥，避免因整個手臂運(yùn)動部分的自重而下降，起支撐平衡作用。油箱容量的計算V= V—油箱有效容積（L）m—系數(shù) m值對于中壓系統(tǒng)可以為57min液泵流量（L/min） V=(57)=（1）壓力損失系統(tǒng)的總壓力損失包括沿程損失和局部損失。管路壓力損失太大，在定量泵系統(tǒng)中，快速時系統(tǒng)壓力將超過溢流閥或卸荷閥的調(diào)整壓力，致使閥有溢流；在變量泵或雙泵系統(tǒng)中，快速對系統(tǒng)壓力將超過轉(zhuǎn)換壓力，使進(jìn)入缸的流量減少，缸的運(yùn)動速度達(dá)不到預(yù)期的效果。最高允許55176。電磁換向閥，可考慮帶阻尼器或設(shè)計成正開口的滑閥結(jié)構(gòu)。5176。⑴降臂下降：使6DT通電閥21位于左位，壓力油經(jīng)閥24單向閥，進(jìn)入油缸25上腔，回油經(jīng)油缸下腔，單向調(diào)速閥23，閥22的順序閥，閥21左位回油箱。10，11液控單向閥保持夾持器夾牢工件。使的7DT斷電8DT通電，閥17處于左位，壓力油經(jīng)閥17左位，閥18單向閥進(jìn)入回轉(zhuǎn)缸上腔，下腔油液經(jīng)閥19，閥17左位回油箱。伸縮臂外伸，伸縮速度由閥15調(diào)節(jié)。壓力油使油缸19快速縮回。⑽縮臂縮回：當(dāng)夾緊后，擋塊碰撞行程開關(guān)，使5DT通電，經(jīng)15單向閥進(jìn)右腔，左腔油液經(jīng)14回油箱。表52電磁鐵動作順序元件工步1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT原位+升降臂下降+夾持器夾緊+升降臂上升+底座快速回轉(zhuǎn)+底座慢進(jìn)+手腕旋轉(zhuǎn)+伸縮臂伸出+夾持器松開+伸縮臂縮回+伸縮臂伸出+夾持器夾緊+伸縮臂縮回+底座快退縮+底座慢退+手腕回轉(zhuǎn)+升降臂下降+夾持器松開+升降臂上升+