5 机身的设计计算
机身是直接支撑和驱动手臂的部件。一般实现手臂的回转和升降运动，这些运动的传动机构都安在机身上，或者直接构成机身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动越多，机身的机构和受力情况就越复杂。机身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空轨道运动。
5.1升降缸结构设计
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图5-1 升降缸结构示意图
1-进气口 2-活塞 3-活塞杆 4-连接板 5-导向杆
该升降缸采用直线缸，双导杆伸缩机构，使用气压驱动,气压缸选取双作用气压缸。当进气口1进气后，带动2活塞和3活塞杆做向上升的直线运动，从而带动4连接板的动作，间接使得手臂做上升的运动，5导向杆起到支撑和导向作用。
5.2 手臂偏重力矩的计算
手臂及机身重力分布如图5-2所示，由此可计算偏重力矩。
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图5-2 手臂各部件重心位置图
（1）零件重量G工件、G爪、、G臂等，现在对机械手手臂做粗略估算：G工件=7.89Kg，G爪= 5Kg，G臂=15.01Kg，估算G总=42.9KG。
(2)计算零件的重心位置，求出重心到回转轴线的距离： 已知： P工件和手抓=552mm，P手臂=100mm，P总=308mm。
p?p工件G工件+p手抓G手抓+p手臂G手臂G总 (5-1)
P总=308mm，所以回转半径为308mm。
(3) 计算偏重力矩
M偏=G总?p (5-2)
M偏=G总p=42.9Kg?9.8Kg/N?0.308m?129.5N m
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5.3手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算
驱动载荷的计算公式：
P驱=P惯+P摩+P封+P背?G （5-3）
式中： P惯性──启动或制动时，活塞杆所受的平均惯性力， P摩 ──摩擦阻力，F摩=?G，对于圆柱面?=2×0.16×1.57=0.5024， P
（1）粗略计算运动部件总重力：
由前面设计的小手臂、手爪以及工件的重量，可以大约估计小手臂伸缩液压缸活塞杆尺寸为?130mm，手臂液压缸活塞杆总长1000mm。按圆柱体粗略计算 ：G总为400N。
（2）摩擦力的计算：
F摩=2FR1f （5-4）
回 ──液压缸回油腔低压油液所
造成的阻力， P密──密封装置处的摩擦阻力，G──零部件及所受总重力。
FR1=FR2=G总p400N?0.308m??4004N h0.041mF摩=2FR1f=2?4004?0.16=1281.2N
（3）惯性力的计算：
F惯=G?? （5-5） g?t式中??──由静止加速到常速的变化量，由于此机械手属于中小型装置，取
??=4m/min，?t── 启动过程时间，本设计取0.02s。
G??400?0.067m/s==136.7N 则有F惯=g?t9.8?0.02s（4）密封装置处的摩擦阻力：
大手臂升降气压缸采用了“O”形密封圈活塞与活塞杆处采用的“O”形密封圈时，所以密封摩擦力可以通过近似估算0.03F F 。
（5）液压缸回油腔低压油液所造成的阻力： 一般的背压阻力较小，可按 F回=0.05F。
综上计算可得出小手臂伸缩液压缸驱动力的计算得：
P驱=P惯+P摩+P封+P背?G=2696N/2536N
5.3.1 升降缸的内径D和活塞杆d的计算
D=
4F4?2696??81.1mm πpπ?0.5529
根据实际情况、计算结果以及《机械设计手册》中的规定D取100mm。 5.3.2 升降缸行程的选择
由《机械设计手册》气压缸的行程参数系列,选择升降气压缸的行程S=800mm。 5.3.3 升降缸外径的选择
根据公式计算符合要求的壁厚
??PyD2[?] （5-6）
??
1.25?0.55?0.1?3.4mm
2?100根据实际情况壁厚设计为16mm，所以升降缸的外径为132mm
5.4 回转结构的设计
图5-3 底部回转机构结构图
1—电机输出轴 2—机械手回转基座 3—转盘轴承 4—回转台 5—手臂连接板 6—推力球轴承
整个机械手的回转是通过底部的1回转电机启动带动2回转基座，同时回转基座与4回转台通过螺钉连接，从而使得回转台带动整个机械手的回转运动，在结构中3转盘轴承和6推力轴承起到让机械手稳定旋转的作用。 5.4.1 电动机类型的选择
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