【正文】 夾持器有足夠的夾持力；（5）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。工作要求要求設(shè)計一只機械手，用于給加工設(shè)備運送棒料。完成整裝圖設(shè)計，零件圖設(shè)計，完成液壓原理圖設(shè)計與計算。由液壓缸提供動力；（6）伸縮臂行程300mm；（7）機械手腕回轉(zhuǎn)角度180176。一般來說，加緊力必須克服工件本身重力所產(chǎn)生的慣性力或慣性力矩來使工件保持穩(wěn)定的加緊狀態(tài)。 —方位系數(shù)，可根據(jù)手指與工件位置和工件形狀不同進行選定。所以可根據(jù)公式計算出?；钊麠U收縮，v型手指處于夾緊狀態(tài)，反之，處于放松狀態(tài)。把上述有關(guān)數(shù)據(jù)代人上式（2—1）的公式中可以求得夾持器的夾緊力，取。可的到液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑）D，活塞桿直徑d,活塞厚 B,缸筒長度 L。取液壓缸行程S=40mm。尤其是在中、小批量生產(chǎn)多品種產(chǎn)品時，工件尺寸會在一定范圍內(nèi)變化，從而產(chǎn)生定位誤差，為了避免產(chǎn)生這種誤差，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)。圖22 設(shè)計簡圖工件直徑為80mm，尺寸偏差，則 本設(shè)計如圖23。在設(shè)計中，希望按給定的和來確定手爪各部分尺寸，為了減少夾持誤差，一方面可加長手指長度，但手指過長，使其結(jié)構(gòu)增大；另一方面可選取合適的偏轉(zhuǎn)角，使夾持誤差最小，這時的偏轉(zhuǎn)角稱為最佳偏轉(zhuǎn)角。此時最佳偏轉(zhuǎn)角的選擇對于兩支點回轉(zhuǎn)型手爪（尤其當(dāng)a值較大時），偏轉(zhuǎn)角的大小不易按夾持誤差最小的條件確定，主要考慮這樣極易出現(xiàn)在抓取半徑較小時，兩手爪的和邊平行，抓不著工件。分別代入得： 所以，夾持誤差滿足設(shè)計要求。圖25 V型手指第三章 夾持器腕部的設(shè)計 機械手腕部設(shè)計的基本要求夾持器腕部是操作機的臂部和手部（末端執(zhí)行器）之間的連接部件，它的功用主要是利用自身的活動度確定被末端執(zhí)行器加持物體的空間姿態(tài)，也可以說是在臂部運動的基礎(chǔ)上進一步改變或調(diào)整工件方位，所以手腕部件具有獨立的自由度來擴大機械手的動作范圍和使手部適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。（1）力求重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊腕部是臂部和手部之間的部件，因此它的動力載荷和手部的動力載荷都由臂部來承擔(dān)。所以，在設(shè)計腕部時，必須要做到結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。因此合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接很重要。 自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的典型腕部結(jié)構(gòu)如圖31所示，采用一個回轉(zhuǎn)液壓缸，實現(xiàn)腕部的旋轉(zhuǎn)運動。實現(xiàn)手部12的旋轉(zhuǎn)。腕部旋轉(zhuǎn)位置控制問題，可采用機械擋塊定位。圖 31 液壓回轉(zhuǎn)缸實現(xiàn)腕部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 圖示手部的開閉動作采用單作用液壓缸，只需一個油管。腕部用來和臂部連接，三根油管（一根供手部油管，兩根供腕部回轉(zhuǎn)液壓缸）由手臂內(nèi)通過并經(jīng)腕架分別進入回轉(zhuǎn)液壓缸和手部驅(qū)動液壓缸。 工作原理：定片與缸體固定，動片與轉(zhuǎn)軸固定，其左右側(cè)分別有進出油口，由于壓力油作用，受力不平衡，使動片產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，動片帶動轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，通過改變進出油的方向，達到腕部回轉(zhuǎn)的目的。 式（31）式中 ，—軸承處支反力（N），可由靜力平衡方程求得。為簡化計算，取，其中，為工件重量，為手部重量，為手腕轉(zhuǎn)動件重量。 式（32）式中 e—工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離，已知e=10mm，把數(shù)據(jù)代入（32）得： （3）克服啟動慣性所需的力矩。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200mm，直徑90mm，其重力估算： ,取G=98N.等效圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量： 已知圓柱體工件R=40mm，=100mm則工件的轉(zhuǎn)動慣量為： , 取平均角速度，即=，代入（33）得：則有： 由上式可得： 回轉(zhuǎn)液壓缸所驅(qū)動力矩計算回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力矩定片1與缸體2固連，動片3與轉(zhuǎn)軸5固連，當(dāng)a, b口分別進出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，達到手腕回轉(zhuǎn)的目的。 或 式（34）式中 —手腕回轉(zhuǎn)時的總的阻力矩 —回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力（Pa） —缸體內(nèi)孔半徑（m） —輸出軸半徑（m），設(shè)計時按選取 —動片寬度（m）上述動力距與壓力的關(guān)系是設(shè)定為低壓腔背壓力等于零。 可得所以 選擇Q235為螺栓的材料。 靜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。螺釘由于油液沖擊產(chǎn)生橫向載荷，由于預(yù)緊力的作用，將在接合面處產(chǎn)生摩擦力以抵抗工作載荷，預(yù)緊力的大小，以接合面不產(chǎn)生滑移的條件確定，故有以下等式： 式（36）為預(yù)緊力,為接合面摩擦系數(shù)，即鋼和鑄鐵零件，為接合面數(shù)，取=2，Z為螺釘數(shù)目，取Z=2，D為靜片的外徑，d為輸出軸直徑，則由（36）可得： 式（37） 螺釘?shù)膹姸葪l件為： 式（38） 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（37）得：選擇Q235為螺釘?shù)牟牧?，則（安全系數(shù)），把有關(guān)數(shù)據(jù)帶入（38）可得螺釘?shù)闹睆?，d值極小，取。兩處均選用深溝球軸承。6005軸承基本數(shù)據(jù)如下：，當(dāng)量動載荷，載荷系數(shù)取1，則。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可計算軸承壽命，軸承壽命公式如下： 式（39）把數(shù)據(jù)代入（39）可得：，遠(yuǎn)大于軸承額定壽命。 材料及連接件，密封件選擇右端軸承端蓋與腕部回轉(zhuǎn)缸連接選用六角頭螺栓， ，,需用4個。左缸蓋與缸體及法蘭盤連接選用六角頭螺栓， ，,需用4個。右端軸承端蓋與腕部回轉(zhuǎn)缸連接選用六角頭螺栓， ，,需用4個。密封件選擇：全部選用氈圈油環(huán)密封，材料為半粗羊毛氈。40 / 40第四章 伸縮臂的設(shè)計 機械手伸縮臂設(shè)計基本要求機械手伸縮臂的底板固定在大臂上，前端安裝機械手，完成直線伸縮動作。（2）適應(yīng)性的要求為了因工件大小不同而隨時做出調(diào)整，所以要設(shè)置成為可調(diào)式定位機構(gòu)。（3）可靠性的要求可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下，在預(yù)定使用壽命期內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率。設(shè)計時要進行可靠性分析。因此在設(shè)計中要特別考慮采取怎樣的措施來減少摩擦和磨損。（5）經(jīng)濟的要求機械產(chǎn)品的經(jīng)濟性包括設(shè)計、制造、和使用的經(jīng)濟性。因此設(shè)計時必須要合理考慮。因此在本設(shè)計中充分考慮了人機工程學(xué)的特點。例如因故障造成的突然工作中斷，如突然斷電、機構(gòu)卡死等情況。設(shè)計參數(shù)（1）伸縮長度：300mm； （2）單方向伸縮時間：～；（3）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于2mm；（4）前端安裝機械手，伸縮終點無剛性沖擊； 方案設(shè)計液壓驅(qū)動方案（1）伸縮原理這里選擇的液壓油缸為單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時采用單向調(diào)速閥進行回油節(jié)流調(diào)速；當(dāng)接近終點時，發(fā)出信號，進行調(diào)速緩沖（也可采用緩沖油缸），靠油缸行程極限定位，采用導(dǎo)向桿導(dǎo)向防止轉(zhuǎn)動；采用電液換向閥，控制伸縮方向。由于伸縮臂做間歇式往復(fù)運動，有較大的沖擊，設(shè)計時要考慮緩沖措施，可從液壓回路設(shè)計上考慮，也可從液壓件結(jié)構(gòu)上考慮等。② 油缸直徑：推力大小要能克服機構(gòu)起動慣性并有一定的起動加速度，要滿足運動時間要求。④ 定位方式和元件：自選。b：法蘭4用于安裝機械手，其形式和尺寸要與機械手相協(xié)調(diào)。 d：導(dǎo)向桿可采用直線導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軸。采用直線導(dǎo)軸時可自行設(shè)計，并且要考慮導(dǎo)向桿的潤滑，潤滑方式參考有關(guān)手冊設(shè)計。從受力角度分析，載荷不大，可參考其它機器作類比設(shè)計即可。在此情況下，用材料力學(xué)的知識計算它的強度和剛度。(1)的確定① 工件的質(zhì)量m (kg) ②夾持器的質(zhì)量 10kg(估計)③伸縮臂的質(zhì)量 50kg(估計)④其他部件的質(zhì)量 15kg(估計)工作機構(gòu)荷重： 取=810N(2) 的確定 (3) 的確定 ) 式中：為啟動時間，～= , =把數(shù)據(jù)代入（41）可得： 取實際負(fù)載為 ： =1100 可根據(jù)公式： 式（42）式中： , p可取 Mpa, Mpa把數(shù)據(jù)代入（42）可得：。則可選取活塞桿直徑為20mm系列，且缸筒的