机械手设计说明书

3、力求结构简单，重量轻，体积小

手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。 4、手指应有一定的强度和刚度 5、其它要求

因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。 二、拉紧装臵原理

如图2.2所示?4?：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。

图2.2 油缸示意图

1、右腔推力为

FP=（π／4）D2P （2.1）

=（π／4）?0.52?25?103 =4908.7N

2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：

F1=（2b／a）?（cosα′）2N′ （2.2）

其中 N′=4?98N=392N，带入公式2.2得：

F1=（2b／a）?（cosα′）2N′ =(2?150/50)?（cos30o）2?392

=1764N

则实际加紧力为 F1实际=PK1K2/η （2.3）

=1764?1.5?1.1/0.85=3424N

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经圆整F1=3500N

3、计算手部活塞杆行程长L,即

L=（D/2）tgψ （2.4）

=25?tg30o =23.1mm 经圆整取l=25mm

4、确定“V”型钳爪的L、β。

取L/Rcp=3 （2.5）

式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）

由公式（2.5）（2.6）得：L=3?Rcp=150

取“V”型钳口的夹角2α=120o，则偏转角β按最佳偏转角来确定， 查表得：

β=22o39′

?1? 5、机械运动范围（速度）

（1）伸缩运动 Vmax=500mm/s

Vmin=50mm/s

（2）上升运动 Vmax=500mm/s

Vmin=40mm/s

（3）下降Vmax=800mm/s

Vmin=80mm/s

（4）回转Wmax=90o/s

Wmin=30o/s

所以取手部驱动活塞速度V=60mm/s 6、手部右腔流量

Q=sv （2.7） =60πr2 =60?3.14?252 =1177.5mm3/s

7、手部工作压强

P= F1/S （2.8）

=3500/1962.5=1.78Mpa

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2.2腕部设计计算

腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。

要求：回转?90o 角速度W=45o/s 以最大负荷计算：

当工件处于水平位臵时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，长度l=650mm。如图2.3所示。 1、计算扭矩M1〖4〗

设重力集中于离手指中心200mm处，即扭矩M1为：

M1=F?S （2.9） =10?9.8?0.2=19.6（N〃M）

F

工 S F 图2.3 腕部受力简图

2、油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩M2〖4〗

F=5kg S=10cm 带入公式2.9得

M2=F?S=5?9.8?0.1 =4.9（N〃M）

3、摆动缸的摩擦力矩M摩〖4〗

F摩=300（N）（估算值） S=20mm （估算值） M摩=F摩?S=6（N〃M）

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4、摆动缸的总摩擦力矩M〖4〗

M=M1+M2+M摩 （2.10）

=30.5（N〃M）

5.由公式

T=P?b（ΦA12-Φmm2）?106/8 （2.11）

其中： b—叶片密度，这里取b=3cm；

ΦA1—摆动缸内径, 这里取ΦA1=10cm； Φmm—转轴直径, 这里取Φmm=3cm。

所以代入（2.11）公式

P=8T/b（ΦA12-Φmm2）?106

=8?30.5/0.03?（0.12-0.032）?106 =0.89Mpa

又因为

W=8Q/（ΦA12-Φmm2）b

所以

Q=W（ΦA12-Φmm2）b/8

=（π/4）（0.12-0.032）?0.03/8 =0.27?10-4m3/s =27ml/s

2.3臂伸缩机构设计

手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。

臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。

机械手的精度最终集中在反映在手部的位臵精度上。所以在选择合适的导向装臵和定位方式就显得尤其重要了。

手臂的伸缩速度为200m/s 行程L=500mm

?4?

1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：

Q=sv

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