机械手毕业设计论文

2.2 机械手的手部结构方案设计

为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心

2.3 机械手的手腕结构方案设计

考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。

2.4 机械手的手臂结构方案设计

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。

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第三章 手部结构设计以及气缸设计、校核

3.1 手部夹紧气缸的设计

夹紧气缸的夹紧、驱动力的确定（图3-1），工件重5kg。(g=9.8N/kg)

图3-1 手部结构

⑴ 夹紧力： F夹=

G

4f×cosθ

（其中 θ=45°，G=49N，f =0.1）

49

=174（N）

4×0.1×cos450

2b×N×tgα

c

F夹=

⑵ 驱动力 F驱 =

（其中 b=50，c=30 ，α=23°） 2×50×174tg230

故F驱= =250（N）

30

F驱×K1×K2

F实际≥ η

其中 K1：安全系数，一般取1.2～2 取K1=1.5

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K2：工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，K2可近似按下式估计， avK2=1+ 式中a为被抓取工件运动时的最大加速度， a= gtv：升降速度0.2m/s，t：机械手达到最高速度的响应时间为0.1s g为重力加速度 g=9.8m/s2。

0.2

=1.204 0.1×9.8

那么： K2=1+

η：手部机械效率，一般取0.85～0.95 取η=0.85（滚动摩擦）

250×1.5×1.204

=531（N）

0.85

F实际=

3.2 确定气缸直径

取空气压力为P空气 = 0.5 MPa = 5×105Pa，

D=

4F实际

=

π×P空气4×531

=0.0368(m)=36.8(mm)

π×5×105

圆整气缸直径D=40mm

3.3 气缸作用力的计算及校核

π×D2×P空气π×（40×10-3）2×5×105

F气缸= = =628(N)

44因为 F气缸＞F实际 ， 所以 满足设计要求。

由d/D=O.2～0.3， 可得活塞杆直径:d=(0.2～0.3)D=8～12 mm 圆整后，取活塞杆直径d=12 mm 校核，按公式

F实际

≤[σ] π/4d2

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其中 [σ]=120MPa, F实际=531N

则:d ≥ (4×531/π×120) 1/2

=2.37mm ≤12mm

满足设计要求。

3.4 缸筒壁厚的设计

缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:

δ=DPP/2[σ] 式中: δ—— 缸筒壁厚 mm

D ——气缸内径 ，40mm

PP——实验压力，取PP=1.2P=6×10Pa 材料为 : ZL3,[σ] =3MPa 代入己知数据，则壁厚为: δ=DPP/2[σ]

=40×6×105/2×3×106 =4 mm

取δ=4 mm，则缸筒外径为:D=40+4×2 =48 mm。 于是选择SC-40×50型的夹紧气缸(图3-2)。

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图3-2 夹紧气缸

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