【文章內(nèi)容簡介】 ； ——運載時工件最大上升速度 ——系統(tǒng)達到最高速度的時間， ——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇。 G——被抓取工件所受重力（N）。表31 液壓缸的工作壓力作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓力Mpa作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓力Mpa小于5000 50000以上計算：設(shè)a=100mm,b=200mm,。，求夾緊力和驅(qū)動力和 驅(qū)動液壓缸的尺寸。(1) 設(shè) =1+1=2 根據(jù)公式，將已知條件帶入：=200=300N （2）根據(jù)驅(qū)動力公式得：N （3）取 （4）確定液壓缸的直徑D 選取活塞桿直徑d=,選擇液壓缸壓力油工作壓力P=, （JB82666），選取液壓缸內(nèi)徑為：D=50mm則活塞桿內(nèi)徑為:D==25mm，選取d=25mm 手抓夾持范圍計算為了保證手抓張開角為，活塞桿運動長度為34mm。手抓夾持范圍，手指長300mm,當(dāng)手抓沒有張開角的時候，（a）所示，根據(jù)機構(gòu)設(shè)計，它的最小夾持范圍是，當(dāng)張開時，（b）所示，最大夾持范圍是。（a） (b) 手抓張開示意圖 彈簧的設(shè)計計算選擇彈簧是壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。，計算過程如下。 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù)(1).選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應(yīng)力(2).選擇旋繞比C=8，則 （） (3).根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑D=43mm，估算彈簧絲直徑 (4).試算彈簧絲直徑 （） (5). 根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： （）選擇標(biāo)準(zhǔn)為，彈簧的總?cè)?shù)圈(6).最后確定，， (7).對于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗算 對于壓縮彈簧如果長度較大時，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。為了避免這種現(xiàn)象壓縮彈簧的長細(xì)比，本設(shè)計彈簧是2端自由，根據(jù)下列選?。? 當(dāng)兩端固定時，,當(dāng)一端固定；一端自由時，；當(dāng)兩端自由轉(zhuǎn)動時。 結(jié)論本設(shè)計彈簧，因此彈簧穩(wěn)定性合適。(8).疲勞強度和應(yīng)力強度的驗算。對于循環(huán)次數(shù)多、在變應(yīng)力下工作的彈簧，還應(yīng)該進一步對彈簧的疲勞強度和靜應(yīng)力強度進行驗算（如果變載荷的作用次數(shù)，或者載荷變化幅度不大時，可只進行靜應(yīng)力強度驗算）?，F(xiàn)在由于本設(shè)計是在恒定載荷情況下，所以只進行靜應(yīng)力強度驗算。計算公式： （）（力學(xué)性精確能高） （） 結(jié)論：經(jīng)過校核，彈簧適應(yīng)。 本章小結(jié)通過本章的設(shè)計計算，先對滑槽杠桿式的手部結(jié)構(gòu)進行力學(xué)分析，然后分別對滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)的夾緊力、夾緊用的彈簧、驅(qū)動力進行計算，在滿足基本要求后，對手部的夾持精度進行分析計算。4 腕部的設(shè)計計算 腕部設(shè)計的基本要求（1）力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔(dān)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計時，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。（2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機械手的執(zhí)行機構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。（3）必須考慮工作條件對于本設(shè)計，機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對機械手的腕部沒有太多不利因素。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 典型的腕部結(jié)構(gòu)(1) 具有一個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點而被廣腕部回轉(zhuǎn)，總力矩M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動慣性所用?；剞D(zhuǎn)角由動片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來決定（一般小于）。(2) 齒條活塞驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。在要求回轉(zhuǎn)角大于的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。(3) 具有兩個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動的兩個自由度。(4) 機液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)的選擇 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。 腕部的設(shè)計計算 腕部設(shè)計考慮的參數(shù) 夾取工件重量20Kg，回轉(zhuǎn)。 腕部的驅(qū)動力矩計算 夾取模具最大400300mm，重量20Kg，當(dāng)手部回轉(zhuǎn)時，計算力矩：（1）腕部的驅(qū)動力矩需要的力矩。（2）腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩。（3）手抓、手抓驅(qū)動液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動件等效為一個圓柱體，高為220mm，直徑140mm，其重力估算（4）擦力矩。（5）啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度，等速轉(zhuǎn)動角速度。 （）查取轉(zhuǎn)動慣量公式有：代入： 腕部驅(qū)動力的計算表41 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB82666） （mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250設(shè)定腕部的部分尺寸：根據(jù)表41設(shè)缸體內(nèi)空半徑R=110mm，外徑根據(jù)表32選擇121mm,這個是液壓缸壁最小厚度，考慮到實際裝配問題后，其外徑為160mm；。則回轉(zhuǎn)缸工作壓力，選擇8Mpa。 腕部液壓缸剖截面結(jié)構(gòu)示意 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（JB106867） （mm）液壓缸內(nèi)徑40 5063809010011012514015016018020020()5060769510812113316814618019421924545()50607695108121133168146180194219245 液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎?缸蓋螺釘間距示意 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缸蓋螺釘?shù)挠嬎?，t為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓強有關(guān)，在這種聯(lián)結(jié)中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力 （）計算：液壓缸工作壓強為P=8Mpa,所以螺釘間距t小于80mm,試選擇12個螺釘，所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=12個 危險截面所以， () 所以，=+10545=19772N螺釘材料選擇Q235，（）螺釘?shù)闹睆? （） 螺釘?shù)闹睆竭x擇d=。 動片和輸出軸間的連接螺釘（1）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)見上圖。連接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。于是得 D——動片的外徑；f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對銅取f=螺釘?shù)膹姸葪l件為 ()或 ()帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆? 螺釘?shù)闹睆竭x擇d=。 本章小結(jié)本章通過四種基本的手腕結(jié)構(gòu)，選擇了具有一個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。并進行的腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算，同時也計算了回轉(zhuǎn)缸連接螺釘?shù)闹睆健? 臂部的設(shè)計及有關(guān)計算手臂部件是機械手的主要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。手臂運動應(yīng)該包括3個運動：伸縮、回轉(zhuǎn)和升降。本章敘述手臂的伸縮運動，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動設(shè)置在機身處，將在下一章敘述。臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部應(yīng)該具備3個自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運動。手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(gòu)和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動載荷，而且自身運動較多。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機械手的工作性能。 臂部設(shè)計的基本要求一、 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕（1） 根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。（2） 提高支撐剛度和合理選擇支撐點的距離。（3） 合理布置作用力的位置和方向。（4） 注意簡化結(jié)構(gòu)。（5） 提高配合精度。二、 臂部運動速度要高，慣性要小機械手手部的運動速度是機械手的主要參數(shù)之一，它反映機械手的生產(chǎn)水平。對于高速度運動的機械手，其最大移動速度設(shè)計在,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計在內(nèi)，大部分平均移動速度為，平均回轉(zhuǎn)角速度在。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機械手臂部要盡可能的輕。減少慣量具體有3個途徑：（1） 減少手臂運動件的重量，采用鋁合金材料。（2） 減少臂部運動件的輪廓尺寸。（3） 減少回轉(zhuǎn)半徑，再安排機械手動作順序時，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進行回轉(zhuǎn)動作。（4） 驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。三、手臂動作應(yīng)該靈活為減少手臂運動之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。對于懸臂式的機械手，其傳動件、導(dǎo)向件和定位件布置合理，使手臂運動盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機構(gòu)卡死（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件?？偨Y(jié)：以上要求是相互制約的，應(yīng)該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設(shè)計出完美的、性能良好的機械手。 手臂的典型機構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 手臂的典型運動機構(gòu)常見的手臂伸縮機構(gòu)有以下幾種：（1）雙導(dǎo)桿手臂伸縮機構(gòu)。（2）手臂的典型運動形式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉(zhuǎn)運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉(zhuǎn)運動組合，兩直線運動的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。（3）雙活塞桿液壓崗結(jié)構(gòu)。（4）活塞桿和齒輪齒條機構(gòu)。 手臂運動機構(gòu)的選擇