机械手的设计资料1

若手腕转动时的角速度为?，起动过程所转过的角度为△?，则: M惯=?J?J1??22?? (N.cm)

式中: J——参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量(N2cm2s2);

J1——工件对手腕转动轴线的转动惯量(N2cm2s2);。

若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量J1,为:

J1?Jg?G1ge12

Jg——工件对过重心轴线的转动惯量(N2cm2s2);

G1——工件的重量(N);

e1——工件的重心到转动轴线的偏心距(cm)-,

?——手腕转动时的角速度(弧度/s);

?t——起动过程所需的时间(S); ——起动过程所转过的角度(弧度)。

??2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩M偏 M偏=G1e1?G3e3

式中 : G3——手腕转动件的重量(N);

e3——手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距(cm).

当工件的重心与手腕转动轴线重合时，则G1e1=0 .

3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩M摩 M摩=

f2?RAd2?RBd1?

式中: d1、d2——手腕转动轴的轴颈直径(cm);

f——轴承摩擦系数，对于滚动轴承f=0.01 ，对于滑动轴承f=0.1;

RA、RB——轴颈处的支承反力(N)，可按手腕转动轴的受力分析求解，根据?mA?F??0得:

RBl+G3l3=G2l2+ G1l1

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同理，根据?mB?F??0得: RA=

G1l1?G2l2?G3l3l

式中: G2——手部的重量(N)

1、11、l2、l3——如图4-1所示的长度尺寸(cm).

4、回转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩M封，与选用

的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。

4.2.2回转气缸的驱动力矩计算

在机械手的手腕回转运动中所采用的回转缸是单叶片回转气缸，它的二理如图4-2所示，定片1与缸体2固连，动片3与回转轴5固连。动片封圈4把气腔分隔成两个.当压缩气体从孔a进入时，推动输出轴作逆时4回转，则低压腔的气从b孔排出。反之，输出轴作顺时针方向回转。单叶J气缸的压力p和驱动力矩M的关系为: M?pbR?r22Mb?R2?22? （4-9）

或： p?

?r2?

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图4-2 回转气缸简图

Fig.4-2 Sketch of Rotating Gas Vat

式中: M- 回转气缸的驱动力矩(N﹒cm);

P- 回 转气缸的工作压力(N﹒cm); R- 缸 体 内壁 半径(cm); r- 输 出 轴半 径(cm); b— 动 片 宽度 (cm).

上述驱动 矩和压力的关系式是对于低压腔背压为零的情况下而言的。若低压腔有一定的背压，则上式中的P应代以工作压力P1与背压P2之差

第五章手臂结构设计

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按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降(或俯仰)运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由气缸来实现。

5.1手臂伸缩与手腕回转部分

5.1.1结构设计

手臂的伸缩是直线运动，实现直线往复运动采用的是气压驱动的活塞气缸。由于活塞气缸的体积小、重量轻，因而在机械手的手臂结构中应用比较多。同时 ， 气 压驱动的机械手手臂在进行伸缩(或升降)运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂结构时，必须采用适当的导向装置。它应根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取重量等因素加以确定，同时在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。在本机械手中，采用的是单导向杆作为导向装置，它可以增加手臂的刚性和导向性。

该机 械 手 的手臂结构如附图所示，现将其工作过程描述如下:

手臂主要由双作用式气缸1、导向杆2、定位拉杆3和两个可调定位块4等组成。双作用式气缸1的缸体固定，当压缩空气分别从进出气孔c, e进入双作

用式气缸1的两腔时，空心活塞套杆6带动手腕回转缸5和手部一同往复移动。 在空心活塞套杆6中通有三根伸缩气管，其中两根把压缩空气通往手腕回转气缸 5，一根把压缩空气通往手部的夹紧气缸。在双作用式气缸1缸体上方装置着导 向杆2，用它防止活塞套杆6在做伸缩运动时的转动，以保证手部的手指按正确 的方向运动。为了保证手嘴伸缩的快速运动。在双作用式气缸1的两个接气管口

c, e出分别串联了快速排气阀.手臂伸缩运动的行程大小，通过调整两块可调定位块4的位置而达到。手臂伸缩运动的缓冲采用液压缓冲器实现.

手腕回转是由回转气缸5实现，并采用气缸端部节流缓冲，其结构见A-A 剖面;

在附图中所示的接气管口a、b是接到手腕回转气缸的;d是接到手部夹紧气 缸的。直线气缸1内的三根气管采用了伸缩气管结构，其特点是机械手外观清晰、 整齐，并可避免气管的损伤，但加工工艺性较差。另外活塞套杆6做成筒状零件

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