2.3.2 动作要求分析
动作一：送 料 动作二：预夹紧 动作三：手臂上升 动作四：手臂旋转 动作五：小臂伸长 动作六：手腕旋转 预夹紧 手臂上升 手臂旋转 小臂伸长 手碗旋转 手臂转回 图2-4要求分析
手臂上升，手臂有沿机座立柱做升降运动，获得较大的运动行程，升降过程由电动机连接带动螺柱旋转，由螺柱配合导致了手臂的上下运动。
手臂的回转由电动机带动减速器轴上的齿轮旋转带动了机身的旋转，从而使手臂回转。
手腕回转和小臂伸缩主要由回转缸控制其回转范围和伸缩运动。
2.4 本章小结
在本章中主要对机械手的设计方案的进行分析和主要参数的确定，具体内容如下：
（1）介绍了机械手的组成和分类，并讲述了各类机械手的用途及作
用；
（2）根据课题要求，确定了机械手的主要参数，并设计了几套方案，最后拟用第三套方案；
（3）确定了机械手的料槽形式，并对机械手的动作要求进行分析。
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第3章 抓取机构的设计
3.1 手部设计计算
3.1.1 对手部设计的要求
（1）有适当的夹紧力
手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。 （2）有足够的开闭范围
夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。
图3-1 机械手开闭示例简图
对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图3-1所示。
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（3）力求结构简单，重量轻，体积小
手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。 （4）手指应有一定的强度和刚度 （5）其它要求
因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。
3.1.2 拉紧装置原理
（1）拉紧油缸的尺寸设计
图3-2 油缸示意图
如图3-2所示：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。
液压缸内径D的计算
初步确定：L?150mm,??300,R?50mm，手指对工件的夹紧力F用式(3-1)计算得
2Lco?s2 F?N? (3-1)
R10 - -
式中 p——手指对工件的夹紧力；
R——传动销与定位销的长度； L——连杆长度；
?——连杆中心线与夹紧力作用线之垂线的夹角。 根据设计要求可知：N'?G?392N
32?150?()2Lcos?2F?F计算?N'??392??1763.95N R50实际所采用的液压缸驱动力 F实际>F计算 ，查文献得公式
K1K2F计算 (3-2) F实际??2式中 K1——安全系数，一般取 1.2～2.0；
K2——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，一般取1.1～2.5； ?——手爪的机械传动效率，一般取0.85～0.9。
1.1?1.5F实际??1763.95?3424.13N
0.85由此确定液压缸直径D
4设夹紧缸的直径为D ，则活塞杠的直径取：d?0.5D，压力油的工作压力为P?2.5?106Pa，则
4F实际4?3424.13D???0.048m
?P(1?0.52)3.14?2.5?106?0.75?（D2-d2）F实际= (3-3)
根据 GB/T2348-93 液压缸内径尺寸系列取：D?50mm，则活塞杆直
径为选取为
d?0.5D?25mm，行程25mm；
根据GB/T2348-93液压缸活塞杆外径尺寸系列取：d?25mm 。由于活塞杆的长度较短，所以不用校核它的强度；
缸壁厚δ的计算
对于低压系统，液压缸缸筒厚度一般按薄壁筒计算 ??ppD2???式中 δ——液压缸缸筒厚度（mm）；
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(3-4)
，工作压力p≤16MPa时，pp=1.5p；工作pp——试验压力（MPa）
压力p≥16MPa时，pp=1.25p，由于本次设计的液压系统压力为2.5MPa，故pp=1.5×2.5=3.75Mpa；
D——液压缸内径（mm）；
???——缸材料体的许用应力（MPa）：
n?b——缸体材料的抗拉强度（MPa）；
?????b
n——安全系数，n=3.5～5，一般取n=5。
对于锻钢 ???=100～120 MPa；铸钢 ???=100～110 MPa；钢管 ???=100～110 MPa；铸铁 ???=60 MPa，现???选用铸铁材料，
???=60Mpa。
3.75?50?1.56mm
2?60因结构设计需要，取?=10mm。
?? 缸外径D0及长度l的计算
D0=D+2? =50+2?10=70mm
L≤（20～30）D0，由结构需要来确定，取L?60mm。 液压缸行程S的确定
按GB/T2349-1980标准系列确定液压缸活塞行程为40mm。 （2）运动范围（速度）
伸缩运动： Vmax?500mm/s
Vmin?50mm/s
上升运动： Vmax?500mm/s
Vmin?40mm/s
下降运动： Vmax?800mm/s
Vmin?80mm/s
回转运动： Wmax?900/s
Wmin?300/s
所以取手部驱动活塞速度V?60mm/s （3）手部右腔的流量
Q?SV?60?R2?60?3.14?252?117.5mm3/s （3-5） （4）手部工作压强
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