【正文】 ，采用圓柱座標(biāo)型式。圖21 工業(yè)機械手的運動示意圖一、 機械手的規(guī)格參數(shù)，是說明機械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般 包括以下幾個方面：1）抓重：額定抓取重量或稱額定負荷，單位為Kg；任務(wù)書給出抓取種為30Kg。3）定位方式：由電液壓定位系統(tǒng)控制電磁閥為“O”型機能使油缸慣性定位。5）手臂運動參數(shù)：手臂運動參數(shù)：伸縮行程:800毫米；伸縮速度：250mm/秒；升降行程:330毫米；升降速度：60mm/秒；回轉(zhuǎn)范圍：0176。；回轉(zhuǎn)速度：70176。180176。/秒；當(dāng)手臂的運動速度很高時，手臂在起動和制動過程中會產(chǎn)生很大的沖擊和振動，這會影響手臂的定位精度。6）手指夾持范圍和握力：φ6585φmm。7）位置檢測：用電位器反饋式；8）緩沖方式：用節(jié)流閥減速緩沖；9）定位精度：位置設(shè)定精度及重復(fù)定位精度177。10）控制方式：采用HTL集成電路可編程序控制；11）程序步數(shù)：每循環(huán)程序步數(shù)不少于32步； 圖22 圓柱坐標(biāo)式運動簡圖 第三章 機械手手部、腕部、手臂設(shè)計 機械手手部設(shè)計方案應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力 手指握力大小要適宜，力量過大則動力消耗多，結(jié)構(gòu)龐大，不經(jīng)濟，甚至?xí)p壞工件；力量過小則夾持不住或產(chǎn)生松動、脫落。 而對手部的驅(qū)動裝置來說，應(yīng)有足夠的驅(qū)動力。 手指應(yīng)具有一定的開閉范圍 手指應(yīng)具有足夠的開閉和開閉距離，以便于抓取和退出工件。這對一些有方位要求的場合更為重要，如曲拐、凸輪軸類復(fù)雜的工件，在機床上安裝的位置要求嚴(yán)格，因此機械手的手部在夾持工件后應(yīng)保持相對的位置精度。 考慮機械手的通用性和特殊要求 因為一般 情況下，手部多是專用的，為了擴大它的使用范圍提高它的通用化程度，以適應(yīng)夾持不同尺寸和開關(guān)的工件需要，通常采取手指可調(diào)整的辦法。此外，還要考慮能適應(yīng)工作環(huán)境提出的特殊要求，如耐高溫、耐腐蝕、以承受鍛錘沖擊力等。V形手指的角度，,摩擦系數(shù)為夾緊力計算手指在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。一般 來產(chǎn)，夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化產(chǎn)生的載荷，以使工件保持可靠的夾緊狀態(tài)?？山瓢聪率接嬎悖?1+ (32)其中：a ——運載工件時重力方向的最大上升加速度；g ——重力加速度；a=式中：——運載工件時重力方向的最大上升速度；——系統(tǒng)達到最高速度的時間；根據(jù)設(shè)計參數(shù)選取。G——被抓取工件所受的重力（1）根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動示意圖，其驅(qū)動力為: N (33)(2)根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計算公式: (34)所以 機械手手部夾緊液壓缸的計算1）夾緊缸的直徑計算本液壓缸屬于單向作用液壓缸。(2)缸筒壁厚的計算缸筒直接承受壓縮空液壓壓力，必須有一定厚度。(3)實際驅(qū)動力計算實際驅(qū)動力 (312)因為傳力機構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取，并取。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸。手腕的自由度的選用與機械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。目前實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)，應(yīng)用最多的為回轉(zhuǎn)液壓缸，因此我們選用回轉(zhuǎn)液壓缸。并且要求嚴(yán)格密封。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。 綜合考慮合理總局；如：應(yīng)解決好腕部和手部的連接，腕部各個自由度的位置檢測，管線布置，以及沒頭潤滑、維修、調(diào)整等問題。一、手腕轉(zhuǎn)動時所用的驅(qū)動力矩手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺均為回轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩，圖五為手腕受力的示意圖。 ——軸頸處的支承反力（N），可按手腕轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解；根據(jù)： 得： (319)同理： 根據(jù)得： (320)式中：——手部的重量（N）L ——如圖五所標(biāo)示長度尺寸（cm）回轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密封裝置的類型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 圖32 腕部支承反力計算示意圖由圖示可知 （321）式中： 、——軸承處支反力，可由靜力平衡方程求得； ——軸承直徑；f——軸承的摩擦系數(shù)，對于滾動軸承f=~；對于滑動軸承f=。克服由于工件重心偏置所需要的力矩 =e (322)式中 e——工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離（m）。手腕回轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動力矩相當(dāng)于上述三項之和： (325)如果手腕回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量不是很大時，手腕啟動過程所產(chǎn)生的慣性力矩也不大，為了簡化計算可以將計算力矩、適當(dāng)放大，而省略掉，這時 (326)在機械手的手腕回轉(zhuǎn)運動中所采用的回轉(zhuǎn)缸原理如下圖33所示，定片1與缸體2固連，動片3與回轉(zhuǎn)軸5固連。當(dāng)壓縮液壓體從孔a進入時，推動輸出軸作逆時針回轉(zhuǎn)，則低壓腔的液壓從b孔排出。單葉J液壓缸的壓力p和驅(qū)動力矩M的關(guān)系為： (327) 圖33 回轉(zhuǎn)液壓缸簡圖式中： M —回轉(zhuǎn)液壓的驅(qū)動力矩（） P—回轉(zhuǎn)液壓的工作壓力（） Ｒ—缸體內(nèi)壁半徑（cm） r—輸出軸半徑（cm） b—動片寬度（cm）上述驅(qū)動力矩和壓力關(guān)系是對于低壓腔背壓為零的情況下而言的。三、手腕回轉(zhuǎn)液壓缸的尺寸計算及其校核尺寸設(shè)計液壓缸長度設(shè)計為,液壓缸內(nèi)徑為=96mm,半徑,軸徑、=26mm,半徑,液壓缸運行角速度=，加速度時間=, 壓強,則力矩： (415)尺寸校核測定參與手腕轉(zhuǎn)動的部件的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量： (328)（）工件的質(zhì)量為30,質(zhì)量分布于長的棒料上，那么轉(zhuǎn)動慣量 (329)。在此處估計為的3倍，3 (332) (333)設(shè)計尺寸符合使用要求，安全。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱實現(xiàn)的，立柱的橫向移動為手臂的橫移。結(jié)構(gòu)的設(shè)計手臂的伸縮是直線運動，實現(xiàn)直線往復(fù)運動采用的是液壓壓驅(qū)動的活塞缸。同時液壓壓驅(qū)動的機械手手臂在進行伸縮運動時，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂 的剛性，在設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)時，必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝置。在本機械手中，采用的是單導(dǎo)向桿作為導(dǎo)向裝置，它可以增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。雙作用液壓缸1的缸體固定，當(dāng)壓縮空液壓分別從進出液壓孔c，e進入雙作用式液壓缸1的兩腔時，空心活塞套桿6帶動手腕回轉(zhuǎn)缸5和手部一同往復(fù)移動。在雙作用式液壓缸1缸體上方裝置著導(dǎo)向桿2，用它防止活塞桿6在做伸縮運動時的轉(zhuǎn)動，以保證手部的手指按正確的方向運動。在雙作用式液壓缸1的兩個接液壓管口c,e出分別串聯(lián)了快速排液壓閥。手臂伸縮運動的緩沖采用液壓緩沖實現(xiàn)。在附圖中所示的管口a、b是接到手腕回轉(zhuǎn)液壓缸的；d是接到手部夾緊液壓缸的。另外活塞套桿6做成筒狀零件可增大活塞套桿的剛性，并能減少充液壓容積，提高液壓缸活塞套桿的運動速度。導(dǎo)向裝置液壓驅(qū)動的機械手臂在進行伸縮運動時，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該采用導(dǎo)向裝置。 導(dǎo)向桿目前常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計中才用單導(dǎo)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。手臂伸縮驅(qū)動力的計算手臂做水平伸縮時所需的驅(qū)動力 圖34 手臂伸出時的受力圖 圖34所示為活塞液壓缸驅(qū)動手臂前伸時。當(dāng)壓縮空液壓輸入工作腔時，驅(qū)使手臂前伸或縮回，其驅(qū)動力應(yīng)克服手臂在前伸或縮回起動時所產(chǎn)生的慣性力，手臂運動件表面之間的密封裝置處的摩擦阻力，以及回油腔壓力所造成的阻力，因此，驅(qū)動力計算公式為： （334） 式中：P慣 ——手臂在起動過程中的慣性力； P摩 ——摩擦阻力； P密 ——密封裝置處的摩擦阻力，用不同形狀的密封圈密封，其摩擦阻力不同。驅(qū)動力計算根據(jù)手臂伸縮運動的驅(qū)動力公式： （335）手臂伸縮時