【正文】 底厚度計(jì)算，本液壓缸選用平行缸底，且缸底無油孔時(shí)，其中為缸底厚度；為液壓缸內(nèi)徑；為實(shí)驗(yàn)壓力；為缸底材料的許用應(yīng)力，液壓缸選用缸體材料為鑄鋼。一般缸筒的長度最好不超過內(nèi)徑的20倍。（2）液壓缸的尺寸參數(shù)的確定根據(jù)夾緊力和驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算，初步確定了液壓缸的內(nèi)徑為，行程為；下面要確定液壓缸的缸筒長度L。穩(wěn)定性條件為，式中為臨界力，（為活塞桿的彈性模量，??；為活塞桿的截面積；為活塞桿的柔度系數(shù)，由工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)表46?。?；為安全系數(shù)，一般取。對(duì)于桿長大于直徑的15倍以上的活塞桿還必須具有足夠的穩(wěn)定性。②液壓缸外徑的設(shè)計(jì)根據(jù)裝配等因素，考慮到液壓缸的臂厚在，所以該液壓缸的外徑為。圖51 雙作用液壓缸示意圖當(dāng)油進(jìn)入無桿腔： （）當(dāng)油進(jìn)入有桿腔： （）液壓缸的有效面積： （）故有： （無桿腔） (有桿腔)，選擇機(jī)械效率。（4）求通過以上分析，最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力：2伸縮運(yùn)動(dòng)液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)表31，選擇液壓缸的工作壓力?？砂聪率接?jì)算： （）故（3）的分析不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用O型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于。導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵，導(dǎo)向支撐設(shè)計(jì)為。由，得由，得由上兩式得：而，則 ()式中——參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）； ——手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離； ——導(dǎo)向支撐的長度； ——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。機(jī)械手工作時(shí)，臂部所受的負(fù)荷主要有慣性力、摩擦力等。2 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇通過以上，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇雙導(dǎo)桿伸縮機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng),液壓缸選取雙作用液壓缸。（3） 雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)。 (二） 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇1手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種：（1） 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)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(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較多。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括3個(gè)運(yùn)動(dòng)：伸縮、翻轉(zhuǎn)和升降。五 臂部的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 臂部的結(jié)構(gòu)1概述手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件?，F(xiàn)校核較小軸徑處軸承。（六）腕部軸承選擇 腕部材料選擇鋁合金zl303，估計(jì)軸承所受徑向載荷為50N,軸向載荷較小，忽略。，即 ()式中——?jiǎng)悠耐鈴?；——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對(duì)銅取。（五）動(dòng)片和輸出軸的連接螺釘?shù)挠?jì)算 回轉(zhuǎn)缸的截面圖連接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱安裝，并用兩個(gè)定位銷定位。所以。（4） 液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算表43 螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系工作壓力螺釘?shù)拈g距小于150小于120小于100小于80缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算，如圖41所示，t為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓強(qiáng)有關(guān)，見表43，在這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力 ()液壓缸的工作壓強(qiáng)，根據(jù)表43，螺釘間距t小于，試選擇4個(gè)螺釘，所以選擇螺釘數(shù)目合適。根據(jù)上述計(jì)算：，得出（3） 手腕驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算表41 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB82666）（）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250表42 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（JB82667）（）液壓缸內(nèi)徑405063809010011012514015016018020020鋼 P5060769510812113316814618019421924545鋼 P50607695108121133168146180194219245設(shè)定腕部的部分尺寸：根據(jù)表41，設(shè)缸體內(nèi)徑，外徑根據(jù)表42選擇，這個(gè)是液壓缸壁最小厚度，考慮到實(shí)際裝配問題后，其外徑為；動(dòng)片寬度，輸出軸。 ()式中——手腕回轉(zhuǎn)角速度（）——手腕回轉(zhuǎn)部件對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）——工件對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）查取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式有：代入得。(2) 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算?腕部的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩。 另外，通往手腕油缸的管道盡量從手臂內(nèi)部通過，以便手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)管路不扭轉(zhuǎn)和不外露，使外形整齊。（2）轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，密封性要好。四 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算(一) 腕部的結(jié)構(gòu)1概述腕部是連接手部與臂部的部件，起支承手部的作用。遠(yuǎn)大于。由于本設(shè)計(jì)中載荷的變化幅度不大，因此只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)中彈簧是兩端自由轉(zhuǎn)動(dòng)的，故彈簧穩(wěn)定性適合。為了避免這種現(xiàn)象，壓縮彈簧的長細(xì)比應(yīng)該按下列條件選?。寒?dāng)兩端固定時(shí)，；當(dāng)一端固定，一端自由時(shí)，；當(dāng)兩端自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。5彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇彈簧的是壓縮條件，根據(jù)壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧，計(jì)算過程如下：（1）選擇材料選硅錳彈簧鋼，查取其許用切應(yīng)力，切變模量。機(jī)械手的夾持范圍（半徑）為，所要夾取工件的半徑范圍為，一般夾持誤差不超過，分析如下：鉗爪對(duì)稱中心到工件中心的距離為，則 ()手指長，取V型夾角。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，一定要進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差分析。4機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件定位準(zhǔn)確，抓取精度高，重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能力。3手抓夾持范圍計(jì)算為了保證手抓張開角為，活塞桿運(yùn)動(dòng)長度為。根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式，得：（3）求。表3—1 液壓缸的工作壓力作用在活塞上外力液壓缸工作壓力作用在活塞上外力液壓缸工作壓力小于以上（1）求。——被抓取工件所受重力（） ——手部的機(jī)械效率，一般取?！ぷ髑闆r系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。2夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。由=0 得 =0 得 由=0 得 （） 式中 a——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離（mm）. ——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角。根據(jù)綜合情況選擇滑槽杠桿式手爪。④.齒輪齒條式手爪這種手爪通過活塞推動(dòng)齒條，齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生手爪的夾緊與松開動(dòng)作。③.連桿杠桿式手爪這種手爪在活塞的推力下，連桿和杠桿使手爪產(chǎn)生夾緊（放松）運(yùn)動(dòng)，由于杠桿的力放大作用，這種手爪有可能產(chǎn)生較大的夾緊力。②.滑槽杠桿式手爪 當(dāng)活塞向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑槽通過銷子推動(dòng)手爪合并，產(chǎn)生夾緊動(dòng)作和夾緊力，當(dāng)活塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，手爪松開。因此，這樣安排時(shí)間足夠。；在t=2s時(shí)，手臂開始延伸，行程500mm，速度v=250mm/s, 用時(shí)2s；至此工件傳輸?shù)轿唬?。 ` 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)流程圖從t=0時(shí)開始，機(jī)械手夾緊工件，；t=1時(shí)，大臂開始做上升運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度v=150mm/s, 共2s；與此同時(shí)開始的還有手腕回轉(zhuǎn)90186。若采用分步運(yùn)動(dòng)的話， 內(nèi)完成，這樣必定增加動(dòng)作的難度和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性?！蟊巯陆?00mm?！直垩由?00mm—放松工件—手腕下翻90176。（二）機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)（工件平放）：夾緊工件—手腕上翻90176。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊,定位精度較高,占地面積小，且根據(jù)本機(jī)械手坐標(biāo)形式分析分析本機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，采用圓柱坐標(biāo)形式。 ( 3)球坐標(biāo)(極坐標(biāo))型機(jī)械手。常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手。根據(jù)本組合機(jī)床加工工件的特征（導(dǎo)衛(wèi)輪、精密鑄鋼件），選擇鉗爪式手部結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇智能控制方式中的PLC程序控制方式，這樣可以使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)更加緊湊和完美。 控制系統(tǒng)也有不同的類型。氣液聯(lián)合控制和電液聯(lián)合控制則使系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜。如果機(jī)械手采取氣壓傳動(dòng)，由于氣控信號(hào)比光、電信號(hào)慢得多, 且由于空氣的可壓縮性，工作時(shí)容易產(chǎn)生抖動(dòng)和爬行，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度和定位精度不可靠，效率也較低。；3驅(qū)動(dòng)與控制方式的選擇 傳動(dòng)系統(tǒng)如果機(jī)械手采用機(jī)械傳動(dòng)，則自由度少，難于實(shí)現(xiàn)特別復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。本機(jī)械手的動(dòng)作范圍確定如下