【正文】 導向桿計算。（1）摩擦阻力的分析與計算摩擦力的計算 不同的配置和不同的導向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進行估算。若是導向裝置，則為活塞桿和缸壁等處的摩擦力。但是手臂做水平伸縮運動時，主要是克服摩擦阻力和慣性力，其他力比較小，可以忽略不計。如此反復，繪出最終的結(jié)構(gòu)。 手臂的典型運動機構(gòu) （1）雙導向桿手臂伸縮機構(gòu) （2）雙液壓鋼空心活塞桿單導桿導向機構(gòu) （3）雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu) （4）活塞桿和齒輪齒條機構(gòu)通過綜合分析比較，本設(shè)計選取雙導桿伸縮機構(gòu)，使用液壓驅(qū)動,液壓缸選取雙作用液壓缸。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。（3）手臂動作應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。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。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。但手臂啟動和停止的瞬間，運動時變化的，為了減少沖擊，要求在起動時的加速度和停止時的減速度不能夠太大，否則將會引起沖擊和振動。（2） 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，一般根據(jù)生產(chǎn)的節(jié)拍確定。4）注意簡化結(jié)構(gòu)。2）提高支撐剛度和合理選擇支撐點間的距離。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。因此，一般來說臂部應該具備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。本節(jié)主要分析手臂的伸縮運動，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動設(shè)置在機身處，將在后面討論。它的作用是支撐手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。 （7）其中，a=40mm 所以， 設(shè)參考精度平均半徑為 （8）≈當時，按照公式（39）計算如下：△=∣∣ （9） = 1所以滿足精度要求。其中，手指長L=80mm。圖5 手抓夾持誤差分析示意圖如圖5所示，以棒料來分析機械手的夾持誤差精度。機械手能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機械手的定位精度，而且也于機械手夾持誤差大小有關(guān)。3）取 ，則實際驅(qū)動力為： （6）4）確定液壓缸的直徑 因為 表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 選取活塞桿直徑，選擇液壓缸工作壓力。）所以，設(shè),機械手達到最高響應時間為，求夾緊力，驅(qū)動力和驅(qū)動液壓缸的尺寸。由此可以計算出液壓缸推力為： （4）其中 D為活塞直徑（m） d 為活塞桿直徑（m） P 為驅(qū)動壓力（Pa）（2）手抓的原理圖分析如下圖3所示： 圖3 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析示意圖1——手指 2——銷軸 3——杠桿在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為，并通過銷軸中心點，兩手指的滑槽對銷軸的反作用力為和，其力的方向垂直于滑槽的中心線和并指向點，交和的延長線于及。 G——被抓取工件所受重力（N）。 ——系統(tǒng)達到最高速度的時間?？山瓢聪率焦浪銥? （2）其中a為運載工件時重力方向的最大上升加速度； （3） g 為重力加速度。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動狀態(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)。 夾緊力與驅(qū)動力的計算（1）手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動,這種手指結(jié)構(gòu)簡單, 適于夾持平板方料, 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置, 其理論夾持誤差零。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體,不適合用于本方案。3 機械手的手部設(shè)計計算 選擇手抓的類型及夾緊裝置本設(shè)計是設(shè)計平動搬運機械手的設(shè)計，考慮到所要達到的原始參數(shù)：手抓張合角設(shè)為60度，夾取重量為10Kg。而且平動不需要考慮腕部的回轉(zhuǎn)，所以選擇圓柱坐標式更合適。球坐標式機械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，所需動力小，能抓取底面物體。圓柱坐標式機械手，占用空間小，工作范圍大，慣性大，結(jié)構(gòu)簡單。 機械手坐標形式選擇機械手一般包括圓柱坐標式、球坐標式、直角坐標式、多關(guān)節(jié)式?！鷻C械手前伸→機械手松開→機械手后退→機械手右轉(zhuǎn)90176。/s；R軸伸縮：100mm/s各軸最大運動范圍： Z軸上下：500mm；θ軸回轉(zhuǎn)：90176。2 機械手的總體設(shè)計方案 數(shù)據(jù)參考負載重量：10kg重復定位精度：177。控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制。本課題所做的機械手采用液壓傳動機構(gòu)來實現(xiàn)手臂的上升、下降。一般用凸輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動力，出力比較大；缺點是控制響應速度比較慢。通用機械手則考慮用步進電機、直流或交流的伺服電機、變速箱等。電力驅(qū)動采用的不多。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。它的優(yōu)點是氣源方便，維護簡單，成本低。氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達、氣閥等。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力大、運動平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。 驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電力驅(qū)動和機械驅(qū)動?？偫C械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種，因此，它采用的執(zhí)行機構(gòu)主要是直線油缸、擺動油缸、電液脈沖馬達、伺服油馬達、直流伺服馬達和步進馬達等。為了使機械手能夠正確的工作，手臂的三個自由度都需要精確的定位。（2）手臂手臂有無關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分本設(shè)計所做的機械手的手臂采用無關(guān)節(jié)臂。可以根據(jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應操作需要。機械手手部的機構(gòu)系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)，固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動軸，可把動作傳給手腕，以轉(zhuǎn)動、伸屈手腕，開閉手指。 機械手的組成機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。在國外，目前主要是搞第一類通用機械手，國外稱為機器人。第三類是用專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件送。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機來進行探測月球等。它的特點是具備普通機械的