是重力方向的最大上升加速度 a?vmax，g=9.8 m/s ； t响vmax——运载时工件最大上升速度；；
t响——系统达到最高速度的时间，一般选取0.03~0.5s； K3——方位系数，根据手指与工件位置不同进行选择； G——被抓取工件所受重力（N）。
计算：设a=40mm,b=120mm,?=35°；机械手达到最高响应时间为0.5s，求夹紧力
FN和驱动力F和 驱动液压缸的尺寸。
(1) 设K1=1.6 Vmax=102 mm/s ts=0.5s
0.1a K2?1? =1?0.5=1.02
g9.8 K3=0.5 根据公式，将已知条件带入：
? FN=1.631.0230.53300=244.8N 根据驱动力公式得：
2bcos2?2?120?cos235(2) F计算=FN=?244.8=986N
40a取??0.85 (3) F实际?F计算?=
986=1160N 0.85(4) 确定液压缸的直径D
F实际???D42?d2?p (2-3)
选取活塞杆直径d=0.5D，选择液压缸压力油工作压力P=39.2?105Pa 则 D=
?2?p（1?0.5）4F实际4?1160?0.0224m
??39.2?105?0.75根据液压缸内径系列表（JB826-66），选取液压缸内径为：D=32mm，根据装配关系，
外径为50mm。
则活塞杆直径为：
d=32?0.5=16mm，选取d=16mm 2.2.4 机械手手抓夹持精度的分析计算
机械手的精度设计要求工件定位准确，抓取精度高，重复定位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能。
机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手的定位精度（由臂部和腕部等运动部件来决定），而且也于机械手夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，一定要进行机械手的夹持误差分析。
图2-3 手抓夹持误差分析示意图
该设计以棒料来分析机械手的夹持误差精度。
为了保证手抓张开角为60，活塞杆运动范围为L=40tan40°≈34mm。 机械手的夹持范围为Φ60~Φ120mm。 夹持误差不超过±3mm，分析如下： 工件的平均半径： RCP=
30?60=45mm 200手指长L=120mm，取V型夹角2??120
偏转角：β =cos?1RcpLsin?=cos?145=64.34°
120?sin60?按最佳偏转角确定： β=64.34°
计算理论平均半径 R0?Lsi?nco?s?1203sin60°cos64.34°=45mm 因为 Rma＞xR0＞Rmi n
?1?L2?(Rmax2R)?2Lmaxcos??a2?L2sin2??a2sin?sin?
?1202?( ?1.484
60260)?2?120cos64.34??402?1202sin264.34??402 sin60?sin60??2?L2?(Rmin2R)?2Lmincos??a2?L2sin2??a2 sin?sin??1202?(30230)?2?120cos64.34??402?1202sin264.34??402 sin60?sin60??0.166
所以?=1.484<3
夹持误差满足设计要求。
2.3 机械手腕部设计计算
2.3.1 腕部设计基本要求
(1) 力求结构紧凑、重量轻
腕部处于手臂的最前端，它连同手部的静、动载荷均由臂部承担。显然，腕部的结构、重量和动力载荷，直接影响着臂部的结构、重量和运转性能。因此，在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。
(2) 结构考虑，合理布局
腕部作为机械手的执行机构，又承担连接和支撑作用，除保证力和运动的要求外，要有足够的强度、刚度外，还应综合考虑，合理布局，解决好腕部与臂部和手部的连接。
(3) 必须考虑工作条件
对于本设计，机械手的工作条件是在工作场合中搬运加工的棒料，因此不太受环境影响，没有处在高温和腐蚀性的工作介质中，所以对机械手的腕部没有太多不利因素。
2.3.2 腕部结构的选择
腕部结构有四种，分别为：
(1) 具有单自由度的回转缸驱动的腕部结构 (2) 用齿条活塞驱动的腕部结构
(3) 具有两个自由度的回转缸驱动腕部结构 (4) 机——液结合的腕部结构
本次设计要求腕部有一个回转自由度，因此，综合考虑分析，选择第一种结构，其特点直接用回转油缸驱动实现腕部的回转运动，具有结构简单、灵活等优点而被广泛采用。
2.3.3 腕部回转力矩的计算
一、腕部转动时所需的驱动力矩计算 腕部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 (N2m) (2-4) (1)
腕部加速运动时所产生的惯性力矩M惯
若腕部启动过程按等加速运动，腕部转动时加速度为?(rad/s)，启动过程所需的时间为?t(s)，或转过的角度为??(rad)，则
M惯=（J+J1)
? ?t (2-5)
?2或 M惯=（J+J1)
2??式中 J—参与腕部转动的部件对转动轴线的转动惯量（kg2m2）； J1—工件对腕部转动轴线的转动惯量（kg2m2）。 (2)
腕部转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩M偏
因为手抓夹持在工件中间位置，所以e等于0，即：
M偏=G1e1+G3e3=0
(3)
腕部转动轴载轴颈处的摩擦阻力矩M摩
为简化计算，一般取 M摩=0.1M总驱力矩 (4)
回转缸的动片和缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩M封，与选用
的密封装置类型有关，应根据具体情况加以分析。
设夹取棒料直径100mm，长度1000mm，重量50Kg，当手部夹持工件中间位置回转180时，将手抓、手抓驱动液压缸及回转液压缸转动件等效为一个圆柱体，长h=150mm，半径为60mm，其所受重力为G=200 N
等速转动角速度??200?/s?3.49rad/s。
0?2 因为 M惯=（J+J1) (2-6)
2??J=
11G21200?0.062=0.0367N?m?s2 MR2=R=?22g29.8J1=
11m1(l2?3R2)=?50?(12?3?0.052)=4.1979N?m?s2 12123.492代入 M惯=(0.0367+4.1979) =47N?m
2?0.314所以 M驱=0.1M总驱力矩+0+47
M驱=52.22N?m 二、腕部驱动力的计算
表2-3 液压缸的内径系列（JB826-66） （mm） 20 70 110 25 75 125 32 80 130 40 85 140 50 90 160 55 95 180 63 100 200 65 105 250 设定腕部的部分尺寸：根据表2-3设缸体内壁半径R=55mm，外径按中等壁厚设计，由表4-2选取168 mm，动片宽度b=66mm，输出轴r=25mm。基本尺寸如图2-4所示。则回转缸工作压力
P=
2M2?52.22==6.59MPa，所以选择P=7MPa。 2222b(R?r)0.066(0.055?0.025)