【正文】 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)。取液壓缸行程S=40mm。根據(jù)驅(qū)動(dòng)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(jì)算值，實(shí)際采取的液壓缸驅(qū)動(dòng)力要大于理論計(jì)算值，考慮手爪的機(jī)械效率，～，則： ，取設(shè)計(jì)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(dòng)壓力，,已知液壓缸驅(qū)動(dòng)力，且由于，故選工作壓力P=1MPa 據(jù)公式計(jì)算可得液壓缸內(nèi)徑：根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè),，圓整后取D=32mm。一般來說，加緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。由液壓缸提供動(dòng)力。機(jī)械手夾持器畢業(yè)設(shè)計(jì)第二章 夾持器（1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力；（2）手指應(yīng)具有一定的開閉范圍；（3）應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度；（4）要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；（5）應(yīng)考慮通用性和特殊要求。設(shè)計(jì)參數(shù)及要求（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊—放松；（2）所要抓緊的工件直徑為80mm 放松時(shí)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。. 手指加在工件上的夾緊力是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)，必須對(duì)其大小、方向、作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。手指對(duì)工件的夾緊力可按下列公式計(jì)算： 21式中：—安全系數(shù)，由機(jī)械手的工藝及設(shè)計(jì)要求確定,——，；—工件情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， 計(jì)算最大加速度，得出工作情況系數(shù), ，a為機(jī)器人搬運(yùn)工件過程的加速度或減速度的絕對(duì)值（m/s）；—方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選定，手指與工件位置：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(jì)算, —被抓取工件的重量求得夾緊力 ，取整為177N。 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB82666）（mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250活塞桿直徑 d==40mm=16mm活塞厚 B=(～)D 取B==32mm=,取23mm.缸筒長(zhǎng)度 L≤(20～30)D 取L為123mm活塞行程，當(dāng)抓取80mm工件時(shí)，即手爪從張開120mm減小到80mm，楔快向前移動(dòng)大約40mm。液壓缸流量計(jì)算：放松時(shí)流量 夾緊時(shí)流量溫州中冶液壓氣動(dòng)有限公司所生產(chǎn)的輕型拉桿液壓缸 型號(hào)為：MOBB3283FB，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，外形尺寸及技術(shù)參數(shù)如下：工作壓力使用溫度范圍允許最大速度效率傳動(dòng)介質(zhì)缸徑受壓面積()速度比無桿腔有桿腔1MPa～+300 m/s90%常規(guī)礦物液壓油32mm 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 外形尺寸 機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決與機(jī)械手定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件確定），而且也與手指的夾持誤差大小有關(guān)。在機(jī)械加工中，通常情況使手爪的夾持誤差不超過，手部的最終誤差取決與手部裝置加工精度和控制系統(tǒng)補(bǔ)償能力。 本設(shè)計(jì)為楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器，屬于兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指夾持。在設(shè)計(jì)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(zhǎng)手指長(zhǎng)度，但手指過長(zhǎng)，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(shí)的偏轉(zhuǎn)角稱為最佳偏轉(zhuǎn)角。此時(shí)最佳偏轉(zhuǎn)角的選擇對(duì)于兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪（尤其當(dāng)a值較大時(shí)），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(shí)，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(jì)要求。楔塊進(jìn)入杠桿手指時(shí)的力分析如下：圖 —斜楔角，＜時(shí)有增力作用；—滾子與斜楔面間當(dāng)量摩擦角，為滾子與轉(zhuǎn)軸間的摩擦角，為轉(zhuǎn)軸直徑，為滾子外徑，為滾子與轉(zhuǎn)軸間摩擦系數(shù)。陰影部分杠桿手指的動(dòng)作范圍，即，見圖 圖 如果，則楔面對(duì)杠桿作用力沿桿身方向，夾緊力為零，且為不穩(wěn)定狀態(tài)，所以必須大于。當(dāng)斜楔從松開位置向下移動(dòng)至夾緊位置時(shí)，沿兩斜面對(duì)稱中心線方向的驅(qū)動(dòng)行程為L(zhǎng)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的杠桿手指由位置轉(zhuǎn)到位置，其驅(qū)動(dòng)行程可用下式表示：杠桿手指夾緊端沿夾緊力方向的位移為： 通常狀態(tài)下，在左右范圍內(nèi)，則由手指需要的開閉范圍來確定。已知，可得，有圖關(guān)系：可知：楔塊下邊為60mm，支點(diǎn)O距中心線30mm，且有，解得：斜楔傳動(dòng)比可由下式表示：可知一定時(shí)，愈大，愈大，且杠桿手指的轉(zhuǎn)角在范圍內(nèi)增大時(shí)，傳動(dòng)比減小，即斜楔等速前進(jìn)，杠桿手指轉(zhuǎn)速逐漸減小，則由分配距離為：。為沿斜面對(duì)稱中心線方向的驅(qū)動(dòng)行程，有下圖中關(guān)系 ，取，取19mm.V型指與夾持器連接選用圓柱銷，d=8mm, 需使用2個(gè)杠桿手指中間與外殼連接選用圓柱銷，d=8mm, 需使用2個(gè)滾子與手指連接選用圓柱銷，d=6mm, 需使用2個(gè)以上材料均為鋼，無淬火和表面處理楔塊與活塞桿采用螺紋連接，基本尺寸為公稱直徑12mm，螺距p=1，旋合長(zhǎng)度為10mm。手腕部件具有獨(dú)立的自由度，此設(shè)計(jì)中要求有繞中軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。（2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)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。，采用一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸，實(shí)現(xiàn)腕部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)手部12的旋轉(zhuǎn)。腕部旋轉(zhuǎn)位置控制問題，可采用機(jī)械擋塊定位。圖示手部的開閉動(dòng)作采用單作用液壓缸，只需一個(gè)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(jìn)入回轉(zhuǎn)液壓缸和手部驅(qū)動(dòng)液壓缸。腕部回轉(zhuǎn)時(shí)，需要克服的阻力有：（1）腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩式中 ，—軸承處支反力（N），可由靜力平衡方程求得。為簡(jiǎn)化計(jì)算，取，其中，為工件重量，為手部重量，為手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件重量。手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，高為200mm，直徑90mm，其重力估算： ,取98N.等效圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，已知圓柱體工件， , 取平均角速度，即=，代入得： 解可得： =回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩必須大于總的阻力矩，定片1與缸體2固連，動(dòng)片3與轉(zhuǎn)軸5固連，當(dāng)a, b口分別進(jìn)出油時(shí)，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，達(dá)到手腕回轉(zhuǎn)的目的。 或 式中 ——手腕回轉(zhuǎn)時(shí)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(jì)時(shí)按選取 ——?jiǎng)悠瑢挾龋╩）上述動(dòng)力距與壓力的關(guān)系是設(shè)定為低壓腔背壓力等于零。 所以 螺釘材料選擇Q235，（）螺釘?shù)闹睆接上率降贸? ，F(xiàn)為總拉力即 螺釘?shù)闹睆竭x擇d=8mm.動(dòng)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： 為預(yù)緊力,為接合面摩擦系數(shù)，取（），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，則可得： 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：螺釘材料選擇Q235，則（安全系數(shù)）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(dòng)載荷，載荷系數(shù)取1，則，由公式：N為轉(zhuǎn)速，計(jì)算得：，球軸承代入得：，遠(yuǎn)大于軸承額定壽命。，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，全螺紋，,需用4個(gè)。左缸蓋與缸體及法蘭盤連接選用六角頭螺栓，全螺紋，,需用4個(gè)。右端軸承端蓋與腕部回轉(zhuǎn)缸連接選用六角頭螺栓，全螺紋，,需用4個(gè)。密封件選擇：全部選用氈圈油環(huán)密封，材料為半粗羊毛氈。第四章 伸縮臂設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)機(jī)械手伸縮臂，底板固定在大臂上，前端法蘭安裝機(jī)械手，完成直線伸縮動(dòng)作。伸縮要平穩(wěn)靈活，動(dòng)作快捷，定位準(zhǔn)確，工作協(xié)調(diào)。為了控制慣性力，減少運(yùn)動(dòng)沖擊，動(dòng)力的大小要能與負(fù)載大小相適應(yīng)，如步進(jìn)電機(jī)通過程序設(shè)計(jì)改變運(yùn)動(dòng)速度，力矩電機(jī)通過調(diào)整工作電壓，改變堵力矩的大小，達(dá)到工作平穩(wěn)、動(dòng)作快捷、定位準(zhǔn)確的要求。工業(yè)機(jī)械手可自動(dòng)完成預(yù)定工作，廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，因此要求機(jī)械手工作必須可靠。（4）壽命的要求產(chǎn)品壽命是產(chǎn)品正常使用時(shí)因磨損而使性能下降在允許范圍內(nèi)而且無需大修的連續(xù)工作期限。因各零部件難以設(shè)計(jì)成相等壽命，所以易磨損的零件要便于更換。機(jī)械產(chǎn)品的制造成本構(gòu)成中材料費(fèi)、加工費(fèi)占有很大的比重，設(shè)計(jì)時(shí)必須給予充分注意。（6）人機(jī)工程學(xué)的要求人機(jī)工程學(xué)也稱為技術(shù)美學(xué)，包括操作方便宜人，調(diào)節(jié)省力有效，照明適度，顯示清晰，造型美觀，色彩和諧，維護(hù)保養(yǎng)容易等。（7）安全保護(hù)和自動(dòng)報(bào)警的要求按規(guī)范要求，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，確保操作人員的人身安全，這是任何設(shè)計(jì)都必須考慮的，是必不可少的。設(shè)計(jì)參數(shù)（1）伸縮長(zhǎng)度：300mm； （2）單方向伸縮時(shí)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(jī)械手，伸縮終點(diǎn)無剛性沖擊；液壓驅(qū)動(dòng)方案（1）伸縮原理采用單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時(shí)采用單向調(diào)速閥進(jìn)行回油節(jié)流調(diào)速，接近終點(diǎn)時(shí)，發(fā)出信號(hào)，進(jìn)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(dòng)，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(yùn)動(dòng)，有較大的沖擊，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮緩沖措施，可從液壓回路設(shè)計(jì)上考慮，也可從液壓件結(jié)構(gòu)上考慮。② 油缸直徑：推力大小要能克服機(jī)構(gòu)起動(dòng)慣性并有一定的起動(dòng)加速度，要滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)間要求。④ 定位方式和元件：自選。b：法蘭4用于安裝機(jī)械手，其形式和尺寸要與機(jī)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(shí)可自行設(shè)計(jì)，并且要考慮導(dǎo)向桿的潤(rùn)滑，潤(rùn)滑方式參考有關(guān)手冊(cè)設(shè)計(jì)。從受力角度分析，載荷不大，可參考其它機(jī)器作類比設(shè)計(jì)即可。在此情況下，用材料力學(xué)的知識(shí)計(jì)算它的強(qiáng)度