图 3- 4 所示为可调的喷射式负压吸盘结构图。为了使喷嘴更有效地工作，喷嘴口与喷嘴套之间应当有适当的间隙，以便将被抽气体带走。当间隙太小时，喷射气流和被抽气体将由于与套壁的摩擦而使速度降低，因而降低了抽气速率;当间隙太大时，离喷射气体越远的气体被带着向前运动的速度就越低，同时间隙过大，从喷嘴套出口处反流回来的气体就越多，这就使抽气速率大大的降低。因此，间隙要适宜，最好使喷嘴与喷嘴套之间的间隙可以调节， 以便喷嘴有效地工作。在图3-4中，喷嘴5与喷嘴套6的相对位置是可以调节的，以便改变间隙的大小。
1. 株胶吸盘2.吸盘芯子3.通气坏打4.吸盘体5.喷嘴6.喷嘴套
图 3- 4 可 调喷 射 式 负 压 吸 盘 结构
Fig.3-4 Structure of Adjustable Ejective Minus Pressure Cupula
下面计算吸盘的直径. 吸盘吸力的计算公式为: P=
式中:P——吸盘吸力(N)，本机械手的吸盘吸力为50N，故P=50N;
D——吸盘直径 (cm).
N——分吸盘数量，本机械手吸盘数量为1;
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n?D24K1K2K3
K1——吸盘吸附工件在起动时的安全系数，可取K,月2-2，在此取
K1=1.5;
K2——工作情况系数。若板料间有油膜存在则要求吸附力大些;若装有分
料器 ， 则 吸附力就可小些。另外工件从模具取出时，也有摩擦力的作用， 同 时 还应考虑吸盘在运动过程中由于加速运动而产生的惯性力影响。 因 此 ，应根据工作条件的不同，选取工作情况系数，一般可在(1～3)的范围内选取。在此，取K2=2 :
K3——方位系数，吸盘垂直吸附时，则K3=1/f，f
为摩擦系数，橡胶吸盘吸附金属材料时，取户
0.5～0.8;当吸盘水平吸附时，取K3=l。在此，
取K3=5.代入数据得: D?P?4?K1?K2?K3?n50?4?1.5?2?1.51?3.14
=
=16.92 （cm）
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第四章手腕结构设计
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 动的机构为回转气缸。
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。
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(气)缸，因此我们选用回转气缸。它的结构紧凑，但回转角度小于3600，并且要求严格的密封。
4.2 手腕的驱动力矩的计算
4.2.1手腕转动时所愉的驱动力矩
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.图4--1所示为手腕受力的示意图。
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1.工件 2.手部 3.手腕 图4-1 手碗回转时受力状态
Fig.4-1 Bear Force Condition of Wrist When Rotating
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cm (4-1)
式中 : M驱——驱动手腕转动的驱动力矩(Kg﹒cm);
M惯—— 惯性力矩(Kg﹒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 (Kg﹒cm),.
M摩—— 手 腕转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩(Kg﹒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 (Kg﹒cm );
下面以图4-1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，手腕转动时的角速度为?，起动过程所用的 时间为△t，则:
M惯=?J?J1?
??t (N.cm)
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若手腕转动时的角速度为?，起动过程所转过的角度为△?，则: M惯=?J?J1??22?? (N.cm)
式中: J——参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量(N2cm2s2);
J1——工件对手腕转动轴线的转动惯量(N2cm2s2);。
若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量J1,为:
J1?Jg?G1ge12
Jg——工件对过重心轴线的转动惯量(N2cm2s2);
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
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摩 M摩=
f2?RAd2?RBd1?
式中: d1、d2——手腕转动轴的轴颈直径(cm);
f——轴承摩擦系数，对于滚动轴承f=0.01 ，对于滑动轴承f=0.1;
RA、RB——轴颈处的支承反力(N)，可按手腕转动轴的受力分析求解，根据?mA?F??0得:
RBl+G3l3=G2l2+ G1l1
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