?
4F实际4?1080 ? D==0.042 ?πp（1?0.52）π?1?106?0.75根据表2-1-3.2（JB826-66），选取液压缸内径为：D=50mm 20 70 110 25 75 125 32 80 130 40 85 140 50 90 160 55 95 180 63 100 200 65 105 250 表2-1-3.2 液压缸的内径系列（JB826-66）
则活塞杆内径为:
d=50?0.5=25mm，选取d=25mm
4、活塞杆长度与手指长度的计算计算
0为了保证手抓张开角为60，活塞杆运动长度为34mm。
手抓夹持范围，手指长100mm,当手抓没有张开角的时候，根据机构设计，它的
0最小夹持半径R1?40，当张开60时，最大夹持半径R2计算如下：
R2?100?tg30?50cos30?101
?机械手的夹持半径从40~101mm
2.1.4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2-1-4.1所示，计算过程??如下。
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图2-1-4.1 圆柱螺旋弹簧的几何参数
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(1).选择硅锰弹簧钢，查取许用切应力????800MPa (2).选择旋绕比C=8，则
K?4C?10.615 ?4C?464C?10.615?4?8??10.615???1.183 K??4C?46?4?8??46(3).根据安装空间选择弹簧中径D=35mm，估算弹簧丝直径
d?D35??4.375mm C8(4).试算弹簧丝直径 d'?1.6FMAXKC??? d'?1.6FMAXKC???=1.61080?1.183?8=5.7mm，取6mm 6800?10(5). 根据变形情况确定弹簧圈的有效圈数：
n?Gd? 3MAX8FMAXCGd?MAX=4.3
8FMAXC3n?选择标准为n=5，弹簧的总圈数n1=n+1.5=6.5圈 (6).最后确定，D=35mm,d=5,D1=D-d=29mm,D2=D+d=41mm (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?2端自由，根据下列选取：
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
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H074??1.76，本设计弹簧是D12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）。现在由于本设计是在恒定载荷情况下，所以
SSca?3只进行静应力强度验算。计算公式:确能高） ?max??S?SS?max；Ss选取1.3~1.7（力学性精
8KDF ?d38?1.184?0.0558KD?1080=522401441 =?max?F33π?0.007?d? SSCA?s=1.5 ?max结论：经过校核，弹簧适应。
图2-1-4.2机械手开闭示例简图
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2.2 腕部设计计算
手腕是操作机的小臂上臂和末端执行器手爪之间的连接部件。其功用是利用自身的活动度确定被末端执行器夹持物体的空间姿态，也可以说是确定末端行器的姿态。故手腕也称作机器人的姿态机构
2.2.1 腕部设计的基本要求
腕部是连接手部与臂部的部件，起支承手部的作用。设计腕部时要注意以下几点： （1）结构紧凑，重量尽量轻。
（2）转动灵活，密封性要好。
（3）注意解决好腕部也手部、臂部的连接，以及各个自由度的位置检测、（4）管线的布置以及润滑、维修、调整等问题 （5）要适应工作环境的需要。
另外，通往手腕油缸的管道尽量从手臂内部通过，以便手腕转动时管路不扭转和不外露，使外形整齐。
2.2.2 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。
02.2.3 腕部的设计计算
1、腕部设计考虑的参数
夹取工件重量
40Kg，回转180?。
2、腕部的驱动力矩计算
（1） 腕部的驱动力矩需要的力矩（2） 腕部回转支撑处的摩擦力矩
M惯。 M摩。
夹取棒料直径160mm，长度1000mm，重量40Kg，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180mm
G???0.092?0.22?7800Kg/m3?9.8N/Kg?427.9N
（2） 擦力矩M摩?0.1m。
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（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
查取转动惯量公式有：
J?11427.9?m?R2???0.092?0.178N·m·s2 229.8J工件?1G31?（l?3?R2）??40?（13?3?0.082）?3.354N·m·s2 12g122.6162?（0.178?3.355）??38.49N·m
2?0.314代入： M惯量M?M惯?M摩?M惯?0.1M；M?38.49?42.8N·m
0.9 3、腕部驱动力的计算
设定腕部的部分尺寸：根据表2-1-3.2 设缸体内空径D=110mm，外径根据表2-2-3.1选择133mm,这个是液压缸壁最小厚度，考虑到实际装配问题后，其外径为226mm；动片宽度b=66mm,输出轴r=22.5mm。则回转缸工作压力
P?2M2?42.8??0.5Mpa，选择1Mpa 22b（R2?r2）0.066?(0.055-0.0225)
表2-2-3.1 标准液压缸外径（JB1068-67） （mm）
液压缸内径 40 50 63 80 90 100 20钢50 60 76 95 108 121 121 110 133 133 125 168 168 140 146 146 150 180 180 160 194 194 180 219 219 200 245 245 P?160Mpa 45钢50 60 76 95 108 P?200Mpa 4、液压缸盖螺钉的计算
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