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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)。 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);
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 (N?cm) 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封
M封?f(RAd2?RBd1)(N?cm) 2式中:d1 ，d2- 转动轴的轴颈直径(cm);
f- 摩擦系数，对于滚动轴承f?0.01，对于滑动轴承f?0.1; RA,RB- 处的支承反力(N)，可按手腕转动轴的受力分析求解，
?0,得: 根据?M（AF）RBl?G3l3?G2l2?G1l
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RB?G1l1?G2l2?G3l3
l同理，根据?MB(F)?0,得:
RA?G1(l?l1)?G2(l?l2)?G3(l?l3)
l式中:G2- 的重量(N)
l,l1,l2,l3,— 如图4-1所示的长度尺寸(cm).
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。
2、回转气压缸的驱动力矩计算 气压缸的压力P驱动力矩M的关系为:
pb(R2?r2)2Mp? 或 M?
2b(R2?r2)3、手腕回转缸的尺寸及其校核 （1）尺寸设计
气压缸长度设计为b?100mm,气压缸内径为D1=96mm,半径R?48mm,轴径
D2=26mm,半径R?13mm,气压缸运行角速度?=90?/s，加速度时间?t=0.1s,
压强P?0.4MPa,
则力矩：
pb(R2?r2)0.4?106?0.1(0.0482?0.0262) M???32.6(N.m)
22（2）尺寸校核
1.测定参与手腕转动的部件的质量m1?10kg,分析部件的质量分布情况，质量密度等效分布在一个半径r?50mm的圆盘上，那么转动惯量：
m1r210?0.052J???0.0125（kg.m2）
22工件的质量为6kg,质量分布于长l?100mm的棒料上，那么转动惯量：
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ml26?0.12Jc???0.005(kg.m2)
1212假如工件中心与转动轴线不重合，对于长l?100mm的棒料来说，最大偏心距
e1?50mm，其转动惯量为:
J?Jc?m1e1?0.005?6?0.052?0.02(kg.m2) M惯 ?(J?J1)2??t?(0.015?0.02)90?31.5(N.m) 0.12.手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩为M偏，考虑手腕转动件重心与转动轴线重合，e1?0，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线
e3?50mm,则：
M偏?G1e1 +G3e3?10?10?0?5?10?0.05?2.5(N.m)
3.手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为M摩，对于滚动轴承f?0.01，对于滑动轴承f=0.1，d1 ，d2为手腕转动轴的轴颈直径，d1?30mm, d2?20mm,
RA,RB为轴颈处的支承反力，粗略估计RA?300N,RB?150N,
M摩?f0.01(RAd2?RBd1)?(300?0.02?150?0.03)?0.05(N.m) 224.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。在此处估计M封为M摩的3倍，
M封?3?M摩?3?0.05?0.15(N.m)
?M驱?M惯?M偏?M摩?M封?31.5?2.5?0.05?0.15?34.2(N.m)
〈M M驱 ?设计尺寸符合使用要求，安全。
第五章 手臂伸缩结构设计
按照吸附工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的移动、伸
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缩、升降(或俯仰)运动。手臂升降运动是通过齿轮齿条传动来实现的，伸缩是通过手臂内部的同步带传输实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动的动力由电机来实现。
5.1同步带传动概述 1、同步带传动简介
同步带传动（见图5-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。
图5-1同步带传动
同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。
同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。 同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型
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的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。
2、同步带的特点：
(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；
(5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；
(6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。
3、 同步带传动的设计准则
据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种；
(1)同步带的承载绳疲劳拉断； (2)同步带的打滑和跳齿； (3)同步带带齿的磨损。
因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。
4、同步带分类
同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿(H系列又称HTD带)、平顶圆弧齿(S系列又称为STPD带)和凹顶抛物线齿（R系列)。
梯形齿同步带：梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA)和交错齿型(代号DB〕。
梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制，并根据ISO 5296制订了同步带传动相应标准GB/T 11361～11362-1989和GB/T 11616-1989。