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一般夹持误差不超过1mm,分析如下： 工件的平均半径：Rcp?90?40?65mm 20手指长l?100mm,取V型夹角2??120
偏转角?按最佳偏转角确定：
??cos?1RCP600 ?cos?1?460lsin?100?sin60
计算 R0?lsin?cos??100?sin600cos460?60.15 当R0?RMAX?RMINS时带入有：
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RR?R??R?l2??max??2lMAXcos???2?l2??MAX??2lmincos??0.678
sin?sin??sin???2sin??2 ??夹持误差满足设计要求。
3.5弹簧的设计计算
选择弹簧是压缩条件，选择圆柱压缩弹簧。如图3.4所示，计算过程??如下。
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图3.4 圆柱螺旋弹簧的几何参数
(1).选择硅锰弹簧钢，查取许用切应力????800MPa
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(2).选择旋绕比C=8，则
K?4C?10.615 （3.3） ?4C?46K?4C?10.615?4?8??10.615???1.183 ?4?8?464C?46??(3).根据安装空间选择弹簧中径D=42mm，估算弹簧丝直径
d?D42??5.25mmC8
(4).试算弹簧丝直径 d'?1.6FMAXKC??? （3.4）
d'?1.6FMAXKC????1.61621?1.183?8?7mm
800?106(5). 根据变形情况确定弹簧圈的有效圈数：
n?Gd（3.5） ? 3MAX8FMAXC80000?106?0.007Gd??2.86 n??33MAX8?1621?88FMAXC选择标准为n?3，弹簧的总圈数n1?n?1.5?3?1.5?4.5圈 (6).最后确定D?42mm，d?7mm，D1?D?d?42?7?35mm，
D2?D?d?42?7?52mm
(7).对于压缩弹簧稳定性的验算
对于压缩弹簧如果长度较大时，则受力后容易失去稳定性，这在工作中是不允许的。为了避免这种现象压缩弹簧的长细比b?选取：
当两端固定时，b?5.3,当一端固定；一端自由时，b?3.7；当两端自由转动时，b?2.6。
结论本设计弹簧b?1.76?2.6，因此弹簧稳定性合适。
(8).疲劳强度和应力强度的验算。
对于循环次数多、在变应力下工作的弹簧，还应该进一步对弹簧的疲劳强度和静应力强度进行验算（如果变载荷的作用次数N?10，或者载荷变化幅度不大时，可只进行静应力强度验算）。
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3H074本设计弹簧是2端自由，根据下列??1.76，
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现在由于本设计是在恒定载荷情况下，所以只进行静应力强度验算。计算公式：
SSca??S?SS?max （3.6）
maxSs选取1.3?1.7（力学性精确能高） ??8KD F （3.7）
?d3?max?8?1.184?0.0428KD??1621?598756479 F333.14?0.007?dSSca?s800?106pa???1.3361?max598756479pa
结论：经过校核，弹簧适应。
3.6 本章小结
通过本章的设计计算，先对滑槽杠杆式的手部结构进行力学分析，然后分别对滑槽杠杆式手部结构的夹紧力、夹紧用的弹簧、驱动力进行计算，在满足基本要求后，对手部的
夹持精度进行分析计算。
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4 腕部的设计计算
4 腕部的设计计算
4.1 腕部设计的基本要求
（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。
4.2 腕部的结构以及选择
4.2.1典型的腕部结构
(1) 具有一个自由度的回转驱动的腕部结构。它具有结构紧凑、灵活等优点而被广腕部回
转，总力矩M，需要克服以下几种阻力：克服启动惯性所用。回转角由动片和静片之
0间允许回转的角度来决定（一般小于270）。
0(2) 齿条活塞驱动的腕部结构。在要求回转角大于270的情况下，可采用齿条活塞驱动的
腕部结构。这种结构外形尺寸较大，一般适用于悬挂式臂部。 (3) 具有两个自由度的回转驱动的腕部结构。它使腕部具有水平和垂直转动的两个自由度。 (4) 机-液结合的腕部结构。
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4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择
本设计要求手腕回转180，综合以上的分析考虑到各种因素，腕部结构选择具有一个自由度的回转驱动腕部结构，采用液压驱动。
04.3 腕部的设计计算
4.3.1 腕部设计考虑的参数
夹取工件重量
60Kg，回
1800。
4.3.2 腕部的驱动力矩计算
（1） 腕部的驱动力矩需要的力矩M惯。 （2） 腕部回转支撑处的摩擦力矩M摩。
夹取棒料直径100mm，长度1000mm，重量60Kg，当手部回转180时，计算 力矩： （1） 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，高为220mm，直径120mm，其重力估算G=3.14
0G???0.062?0.22?7800Kgm3?9.8NKg?190N
（2） 擦力矩M摩?0.1m。
（3） 启动过程所转过的角度?启?180=0.314rad，等速转动角速度??2.616s。
?2?2M惯??J?J工件?2?启 （4.1）
查取转动惯量公式有：
J?11190NMR2??0.062N?m?s2?0.0342N?m?s2 229.8NKg1G2160?9.822l?3R?1?3?0.052??5.0125N?m?s2 ???12g129.8J工件?2.6162代入： M惯??0.0342?5.0125??55N?m
2?0.314M?M惯?M摩?M惯?0.1M
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