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轴和手指的材料都选用45号钢，它们的许用剪应力???=70MPa、许用挤压应力[?ij] =140MPa、许用拉应力[?]=300MPa；
1、轴Ⅰ校核
???P1?/A??439.02?4/(102?10?6?)=5.59 MPa
?ij?P1?/A???439.02/(13?10?10?6)=3.79 MPa
∵???[?]，?ij?[?ij] ∴轴Ⅰ安全。 2、轴Ⅱ校核
???P1/A??697.61?4/(82?10?6?)=13.88 MPa
?ij?P1/A???697.61/(13?8?10?6)=6.71 MPa
∵???[?]，?ij?[?ij] ∴轴Ⅱ安全。 3、手指强度校核
A截面的抗弯截面模量公式如下：
W?Iy/z (3.6)
式中：
Iy——形心轴惯性矩；
z——截面图形的形心位置；
z1?10?h(2a?b)/[3(a?b)] (3.7)
， b =20mm ，a=10mm， 式中：h =8.66mm将各值代入式(3.7)可得
z2=13.85mm
其截面面积为：
A1=[20×17.32－10×(17.32－8.66)]/2=(364.4－86.6)/2=129.9mm2
z2=5mm
其截面面积为：
A2?cH=26×11.34=294.84mm2
A处截面的形心位置为：
z?(A1z1?A2z2)/(A1?A2)
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=(13.85×129.9+294.84×5)/(129.9+294.84) =(1799.12+1474.2)/424.74=7.7mm
I1?a1A1?h2(a2?4a2b2?b2)/[36(a2?b2)]
2322 = 8.663×(102+4×10×20+202)/[36×(20+10)]+(13.85－5)2×129.9 =781.76+10174.09=10955.85mm4
I2?a2A2?b1h1/12
23=11.343×26/12+(7.7－5)2×294.84
=3159.59+2149.38=5308.97 mm4
4
Iy?I1?I2=10955.85+5308.97=16264.82 mm
将各值代入式(3.6)得：
WA?16264.82/7.7=2112.31mm3
A截面处的弯矩：
MA=2.26Nm
故危险截面A处的拉应力为：
?A?MA/WA?2.26?109/1126?2.01MPa
∵?A?[?] ∴安全。
危险截面C处的弯矩MC=8.536Nm，其截面图形形状如图3.3所示，抗弯截面模量为：
WC?BH2/6?bH2/6?H2(B?b)/6?1126.67mm3
故危险截面C处的拉应力为：
???C?MC/WC?P1/AC
?8.53/(2112.31?10?9)?439.02/(424.74?10?6) =4.04+1.03 =5.07MPa；
∵?C?[?] ∴安全。
3.2 手指夹紧液压缸设计
3.2.1 手指夹紧液压缸各部分尺寸的确定
根据文献[9，5-12]，由：
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22D2P?/4?F?F?P(D?d)?/4 (3.8) 1f2得：
D?4(F?Ff)/(?P1)?(D2?d2)P2/P1 (3.9)
式中：
P1——液压缸的工作压力，本设计中初取P1=1.5MPa；
P2——液压缸回油腔背压力，对于简单系统和一般轻载的节流调速系统,P2=0.2~0.5MPa，在本设计中初取估算值P2=0.5MPa；
d/D——活塞杆直径与液压缸内径之比，d/D=0.2~0.3，因在工作压力P1<2MPa时，
本设计中取d/D=0.2；
F——工作循环中的最大外负载，本设计中F=500N；
Ff——液压缸密封处的摩擦力，Ff=F×(1/?C-1)；
?C——密封处的机械效率，一般?C=0.9~0.97，本设计中取?C=0.9；
将各值代入式(3.9)，可得：D=26.33mm；
为便于采取标准的密封件，根据液压缸内径尺寸系列，将内径D进行圆整，取
D=32mm。因为本设计中d/D=0.2，所以d=0.2×32=6.4mm，同样为便于采取标准密封
件，根据活塞杆直径系列，将活塞杆直径d进行圆整，取d=8mm。
手指夹紧液压缸的最大储油量为：
V?D2L?/4 (3.10) 式中L为活塞杆的最大行程，这里取L=10mm，则有：
V?322?10?/4=8042.48mm3=8.04L
活塞的宽度B?(0.6~1.0)D=19.2~32mm，为减少手指夹紧液压缸的整体重量，取
B=20mm。
活塞杆的导向长度H?(0.6~1.5)D=4.8~12mm。
由于本设计中手指夹紧液压缸的缸体内径较小，并且活塞的行程也不大，为方便它
的加工制造，在这里将活塞和活塞杆设计成一体的形式。对于手指夹紧液压缸，因其为低压系统，而在中、低压系统中，液压缸缸筒的壁厚常由结构工艺上的要求决定，强度问题是次要的，一般不需要进行验算，所以，此手指夹紧液压缸的缸筒壁厚由结构需要决定。
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3.2.2 材料的选择
根据文献[5，87-92]，对手指夹紧液压缸各元件的材料选取如下：
活塞杆材料采用实心的45号钢，并进行表面淬火处理，以提高活塞杆硬度；由于活塞与活塞杆是一体的，所以活塞的材料也为45号钢，但为了增加它的耐磨性，需在活塞的表面覆盖一层耐磨材料，常用耐磨材料有青铜、黄铜、尼龙等等。
一般情况下，压力较低的液压缸的缸筒材料多采用铸铁，但在本设计中，为了减轻结构的整体重量，将选用铝合金作为手指夹紧液压缸缸筒的材料。
缸盖的材料选用HT200铸件。
3.3 手臂旋转液压缸设计
3.3.1 手臂伸缩液压缸各尺寸数据的确定
由于受到刀库刀具和主轴刀具之间距离的限制，为保证两侧手臂的伸缩范围都能达到60mm，本设计中采用了伸缩式液压缸，即用手指夹紧液压缸来代替手臂伸缩液压缸的活塞和活塞杆部分。
为方便采用标准的密封件，结合手指夹紧液压缸的相关计算，并根据文献[9，5-12]，中的活塞杆直径系列和液压缸内径尺寸系列，取手指夹紧液压缸的缸体外径为D0=45mm,手臂伸缩液压缸内径D=63mm。
手臂伸缩液压缸活塞杆的最大行程L取60mm, 由式(3.10)可得手臂伸缩液压缸的最大储油量为：
V?632?64?/4=374069.44mm2=374.07L
估算手臂伸缩液压缸负载：
两机械手手指的质量： m1=0.325×2=0.65 kg； 上挡板的质量： m2=0.137 kg； 下挡板的质量： m3=0.137 kg； 后挡板的质量： m4=0.021kg；
侧挡板的质量： m5=0.026kg×2=0.052kg； 手指与活塞杆之间连接件的质量：m6=0.147kg； 夹持工件的质量： m7=8kg； 取 m?m1?m2?m3?m4?m5?m6
=0.65+0.137+0.137+0.021+0.052+0.147=1.144kg
取钢与铝合金之间的滑动摩擦力?=0.47，
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则：
F1??mg=0.47×1.144×9.8=5.25N
设活塞达到稳定速度过程中的加速度为：?=20m/s2， 则：
F惯?m?=1.144×20=22.88N
手臂伸缩液压缸负载：
F?F1?F惯=5.25+22.88=28.13N
考虑到手臂在伸缩运动过程中的能量损失，取?=0.9，则手臂伸缩液压缸的实际驱动力为：
F??F/?=28.13/0.9=31.26N
在手架旋转轴旋转时，手臂伸缩液压缸受到的惯性力较大，为保证手臂伸缩液压缸的安全，这里取F?=200N；
根据：
2F??P2(D2?D0)?/4?P1D?/4
2得：
?2(D2?D0)?/4]/(D2?/4) (3.16) P1?[F?P式中：
F?——手臂伸缩液压缸的实际驱动力；
2P1——液压缸的工作压力，由计算结果确定；
P2——液压缸回油腔背压力，根据文献[9，表2—2]，对于简单系统和一般轻载的节流调速系统，P2=0.2~0.5MPa，在本设计中初取估算值P2=0.5MPa；
D——手臂伸缩液压缸内径；
D0——手指夹紧液压缸外径； 将各值代入式(3.16)，可得：
222P1=[200+0.5×（63－45）×π/4]/（63×π/4）
=（200+763.41）/3117.25=0.31MPa