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回油腔与油箱相连，可视为与大气相连，故F=0 回 所以由式（3-2）得驱动力
F=F惯+F摩+F密+F回 =87.5+64+0.03F =156 N
2、左右伸缩液压缸的内径计算
油缸内经D,取d=0.5D,油液压力取=2?105pa， 由式（3-6）计算得： D2=4F/(0.75p?) D=36 mm
经查表《工业机械手设计》表4-3，选取液压缸内径D=40mm 3、活塞杆直径d的计算
活塞杆直径d=0.5D=20mm，经查表《工业机械手设计》表4-5，选取活塞杆
直径d=20mm。
（四）上下伸缩手臂的设计计算
1、上下伸缩手臂驱动力的计算
手臂作上下伸缩直线运动时所需的驱动力计算公式为
F=F惯+F摩+F密+F回+G （3-7） 式中 F摩——摩擦阻力， F摩=2Ff=0.33F 取f=0.16 1 G——零部件及工件所受总重力。
F惯、F密、F回的计算与前后伸缩手臂相同。 由式（3-3）得：
F惯=G总?v/(g?t)
=18?9.81?0.35/ （9.81?0.1）=63 N
易知F=0.03F。 回=0，由式（3-4）知F密所以驱动力
F=F惯+F摩+F密+F回+G
=63+0.33F+0.03F+0+18?9.81
?374N
2、上下伸缩液压缸的内径计算
油缸内经D,取d=0.5D,油液压力取4?105pa， 由式（3-6）计算得：
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第3章 手部、臂部和机身结构设计
经查表《工业机械手设计》表4-3，选取液压缸内径D=40mm
3、活塞杆直径d的计算
D=4F/(0.75p?)?4?374/?0.75?4?105?3.14??103?39mm
活塞杆直径d=0.5D=20mm，经查表《工业机械手设计》表4-5，选取活塞杆直径d=21mm。
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第4章 驱动控制系统设计
本机械手的驱动控制系统主要由3个相互垂直的液压油缸、由液压油缸、电机、油管和其他控制元件所组成的液压系统，以及控制液压系统工作的电气系统所组成。根据实际工作要求，本机械手要具有手臂上下伸缩、手臂左右移动和手臂前后移动三个自由度。执行机构相应由手臂上下伸缩机构、手臂左右移动机构和手臂前后移动机构等组成。每一部分循环动作均由液压缸及对应的驱动和控制系统来实现完成。机械手工作的动作循环为：手臂下降 →（抓取工件）→手臂上升→手臂右移→手臂前进→手臂左移→手臂下降→ （松开工件）→手臂上升→手臂右移→手臂后退→手臂左移→复位卸荷 。
机械手的驱动系统按动力源分为液压，气压和电动三大类。根据需要也可以是这三种所组成的复合式驱动系统。
4.1 各种驱动类型的特点
（1） 液压驱动系统 液压技术是一种比较成熟的技术，具有动力大，响应快，易于实现直接驱动等特点。适用于承载能力大，惯量大以及在防爆环境中工作的机械手。
（2） 气动驱动系统 具有速度快，系统结构简单，维修方便，价格低等特点。适用于中小负载的系统中。但难于实现伺服控制，多用于程序控制的机械手。
（3） 电动驱动系统 由于低惯量、大转矩的交直流伺服电机及配套的伺服驱动器的广泛应用，这种驱动系统在机械手中被大量使用。
4.2 机械手驱动系统的选择原则
设计机械手时，选择哪一类驱动系统要根据机械手的用途、作业要求、机械手的性能规范、控制功能、维护的复杂程度、运行的功耗以及性价比等综合因素加以考虑，在注意各类驱动系统特点的基础上，综合上述各因素，充分论证其合理性、可行性、经济性及可靠性后做出最后的选择。
一般情况下，机械手驱动系统的选择按如下原则：
（1）物料搬运用有限点位控制的程序控制机械手，重负载的可选液压驱动系统，中等负载的可选电动驱动系统，轻负载的可选气动驱动系统。
（2）用于点焊、弧焊及喷漆作业的机械手，要求具有任意点位和轨迹控制的功能，需采用伺服驱动系统，只有采用液压或电动伺服系统才能满足要求。
根据设计要求，本设计中选用液压驱动系统。
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第4章 驱动控制系统
4.3 液压系统简介
4.3.1 液压系统的工作原理
所谓液压系统就是以液体为介质，依靠运动者的液体的压力能来传递力的。液压系统工作是，液压泵把电动机传来的回转式机械能转变成油液的压力能：油液被输送到液压缸（或液压马达）后，又由液压缸（或液压马达）把油液的压力能变为直线式（或回转式）的机械能输出。液压系统中的油液在受调节、控制的状态下进行工作的因此液压传动和液压控制在这个意义上来说难以截然分开。液压系统必须满足其执行元件在力和速度方面的要求。
4.3.2 液压传动的工作特性
液压系统工作是外界负载越大（在有效承压面积一定的前提下）所需要的压力也越大，反之亦然。因此液压系统的由压力（简称系统的压力，下同）大小取决于外界负载。负载大，系统压力大；负载小，系统压力小；负载为零，系统压力为零。另外，活塞或工作台的运动速度（简称系统的速度，下同）取决于单位时间通过节流阀进入液压缸中油液的体积即流量。流量越大（在有效承压面积一定的前提下）系统的速度越快，反之亦然。流量为零，系统的速度亦为零。液压系统的压力和外在负载，，速度和流量的这两个关系称作液压传动的两个工作特性。
4.3.3 液压系统的组成
液压系统由以下五个部分组成：
（1）动力元件 它是将原动机输入的机械能转换为液压能的装置。液压泵即为动力元件。
（2）执行元件 它是将液体的压力能转换为机械能的装置，以驱动部件。液压缸和液压马达即为执行元件。
（3）控制调节元件 控制调节元件是指各种阀类元件，它们的作用是控制液压系统中油液的压力、流量和方向，以保证执行元件完成预期的工作运动。
（4）辅助元件 辅助元件是指油箱、油管、管接头、滤油器、压力表、流量表等。 （5）工作介质 在液压系统中使用液压油（通常为矿物油）。
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4.3.4 液压系统的优、缺点
1、液压系统与机械、电力等传动相比。有以下特点： （1）能方便的进行无级调速，调速范围大。
（2）体积小，、重量轻、功率大。一方面，在相同输出功率的前提下，其体积小、重量轻、惯性小、动作灵敏，这对于液压自动控制系统有重要的意义。另一方面，在体积或重量相近的情况下，其输出功率大，能传递较大的扭矩或推力（如万吨水压力等）。
（3）控制和调节简单、方便、省力，易实现自动化控制和过载保护。 （4）可实现无间隙传动，运动平稳。
（5）因为传动介质为油液，故液体元件有自我润滑作用，使用寿命长。 6）液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和推广使用。 （7）可以采用大推力的液压缸和大扭矩的液压马达直接带动负载，从而失去了中间的减速装置，使传动简化。
2、 液压传动的主要缺点
（1）漏 由于作为传动介质的液体是在一定的压力下，有时是在较高的压力下工作的，因此在有相对运动的表面间不可避免要产生泄漏。同时，由于油液并不是不可以压缩的，油管等也回产生弹性变形，所以液压传动不宜用在传动比要求较严格的场合。
（2）震 液压传动中的“液压冲击和空穴现象”会产生很大的震动和噪声。 （3）热 在能量转换和传递过程中，由于存在机械摩擦、压力损失、泄漏损失，因而易使油液发热，总效率降低，故液压传动不宜远距离转动。
（4）液压传动性能对温度比较敏感，故不宜在高温及低温下工作。液压传动装置对油液的污染也较敏感，故要求有良好的过滤设施。
（5）液压元件加工要求高一般情况下又要求有独立的能源（如液压泵站），这些可能使产品成本提高。
（6）液压系统出现鼓故障时不宜追查原因，不宜迅速排除。
综上所述，液压传动由于其优点比较突出，故在工、农业各个部门获得广泛的应用。它的某些缺点随着生产技术的不断发展、提高，正在逐步得到克服。
由于液压传动相对于机械传动有以上几个突出的优点，所以确定机械手的前伸后退、左转右转、夹紧放松三部分动作用液压传动来实现。
4.4 拟定液压系统原理图
1. 机械手动作行程分析
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