k2?1?0.5g?1?0.5?1.5 g1.5?1.5?6883N 0.9所以 P实际?2753?夹持工件时所需夹紧液压缸的驱动力为6883N。 2、 手指夹紧工件时，弹簧变形所产生的弹簧力（选择弹簧型号为GB1239-89）
Gd P弹??38CZ式中 P弹—为弹簧变形所产生的弹力
?—为手指夹紧工件时弹簧的变形量，mm，??25mm G—弹簧材料的切变模量 G?8?1010N/m2 d—为使手指松开的复位弹簧丝直径d=3mm C—为弹簧的旋绕比（又称为弹簧指数 ）C=D2d?D?d30?3??9 d3Z—为弹簧的有效圈数Z?12；
25?10?3?8?1010?3?10?3 P弹??86N 38?9?123、求夹紧缸的工作压力
作用在夹紧缸活塞上的机械载荷P为：
?P P?P弹?P封 实式中 P—为夹紧活塞上的机械载荷,N
—为实际驱动力,N P实—为弹簧变形所产生的弹簧力,N P弹P封—为密封处的工作压力 由于密封装置的摩擦阻力较工作阻力（
P?P?P（0.05～）1P，取P弹）小，故按照经验取P实封?0.06P 封? 15
（P?P?1.06（?计算得P?1.06弹）实6883?）86?738
因作用在活塞上的合成液压力即驱动力与机械载荷p相平衡，
故夹紧缸的工作压力p为：
p?P ?D24式中D—为夹紧缸直径，从结构设计得知D?40mm，所以
p?P?2?D44?7387?58.8?105N/m2 ?323.14?（40?10） 16
第4章 手腕结构设计
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油缸。
4.1 手腕的自由度
手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。如图4—1所示的手腕运动有绕X轴转动称回转运动，绕y轴转动称为上下摆动(或俯仰)，绕Z轴转动称为左右摆动，沿y轴方向的横向移动(或沿Z轴方向纵向移动)。因此手腕最多具有四个独立运动即四个自由度[10]。
图4-1 手腕运动示意图
手腕自由度的选用与机械手的通用性，加工工艺要求，工件放置方位和定位精度等许多因素有关，一般手腕没有回转运动或再增一个上下摆动即可满足工作的要求，也有的专用机械手没有手腕的运动，若有特殊要求的可增加手腕左右摆动或沿y轴方向的横向移
17
动。
手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放置方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手抓取的工件是水平放置，同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕x轴转动回转运动才可满足工作的要求目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的为回转油缸，我们选用的是回转油缸，它的结构紧凑，并且要求严格的密封。
4.2 手腕的驱动力矩的计算
4.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩
手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩[11].图4-2所示为手腕受力的示意图。
1.工件2.手部3.手腕 图4-2手碗回转时受力状态图
18
手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算:
M驱?M惯?M偏?M摩?M封
式中:M驱- 驱动手腕转动的驱动力矩，N?cm
M惯- 惯性力矩，N?cm
M偏- 参与转动的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回转缸
的动片)对转动轴线所产生的偏重力矩，N?cm
M封- 手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的
摩擦阻力矩，N?cm
下面以图4-2所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算: 1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩M惯
若手腕起动过程按等加速运动，则:
?M惯?（J?J1）(N?cm?s2)
?t式中:J- 参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量，N?cm?s2
J1- 工件对手腕转动轴线的转动惯量，N?cm?s2。
?—手腕转动时的角速度，弧度/s
?t—起动过程所用的时间，s
若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量J1为:
J1?Jc?G12e1 g式中: Jc- 工件对过重心轴线的转动惯量，N?cm?s2；
G1- 工件的重量，N
19