在本设计中，为了使手臂的两端能够尽量接近重力矩平衡状态，减少手抓一侧重力矩对性 能的影响，故在手臂伸缩气缸一侧加装平衡装置，装置内加放砝码，砝码块的质量根据抓取 物体的重量和气缸的运行参数视具体情况加以调节，务求使两端尽量接近平衡。
5.2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核
5.2.1 尺寸设计
气缸运行长度设计为 l =118mm,气缸内径为 D1 =110mm,半径R=55mm,气缸运行速 度，加速度时间 ?t =0.1s,压强p=0.4MPa,则驱动力
Gp.?R2``
0 ?
? 0.4 ?106 ? 3.14 ? 0.0552
? 3799( N )
5.2.2 尺寸校核
1．测定手腕质量为80kg,则重力
G ? mg
? 80 ? 10 ? 800 ( N )
2， 设计加速度 a ? 5(m / s) ，则惯性力
G1 ? ma
? 80 ? 5
? 400 ( N )
3. 考虑活塞等的摩擦力，设定一摩擦系数 k ? 0.1 ，
Gk.G
m ? 1
? 0.1? 400
? 40 ( N )
? 总受力
Gq ? G ? G1 ? Gm
? 800 ? 400 ? 40 ? 1240 ( N )
Gq ? G0
所以设计尺寸符合实际使用要求。
26
5.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核
5.3.1 尺寸设计
气缸长度设计为 b ? 120mm ,气缸内径为 D1 ? 210 mm ,半径R=105mm,轴径
?t ? 0.5s, D2 ? 40 mm 半径 R ? 20mm ,气缸运行角速度? = ??/ s ，加速度时间 90
压强 P ? 0.4MPa,
pb(R 2 ? r 2 ) 则力矩： M ??2
0.4 ?10 6 ? 0.12(0.105 2 ? 0.020 2 ) ??
2
? 255 ( N .m)
5.3.2 尺寸校核
? 120 kg ,分析部件的质量分布情况， m11．测定参与手臂转动的部件的质量
质量密度等效分布在一个半径 r ? 200mm 的圆盘上，那么转动惯量：
m1r 2
J ?
2 120 ? 0.10 2 ??2
k g.m 2 ） ? 0.6 （
?M 惯 ? J . ??t
90
? 0.6 ? 0.5 ? 108 ( N .m)
考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定一摩擦系数 k ? 0.2 ,
M 摩 ? k.M 惯
? 0.2 ? 108
? 5.（4 N .m）
总驱动力矩
M 驱 ? M 惯 ? M 摩
27
? 108 ? 5.4 ? 113.（4 N.m）
M 驱〈M
? 设计尺寸满足使用要求。
28
29
第七章 机械手的PLC控制设计
考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机 械手进行控制.当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。
30