数控机床上下料机械手设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 i 摘要 通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种 球坐标形式的数控机床上下料机械手。重点针对机械手的 手臂、手爪等各部分机械结构以及 机械手控制系统进行了详细的设计。具体进行了机械手的总体设计，垂直手臂 结构的设计，机械手 水平 手臂结构的设计，机械手腕部的结构设计，末端执行器（手爪）的结构设计，机械手的机械传动机构的设计，机械手驱动系统的设计。同时对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。基于 通过对机械手作业的工艺过程和控制要求的分析，设计了控制系统的硬件电路，同时编制了机械手的控制程序。 总之， 本 设计达到了设计的预期目标。 关键词： 机械手； 压伺服定位；电液系统 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 of of of a of to NC In s s s s of At s of of is In a of to 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 目 录 摘要 . i . 、绪论 . 1 言 . 1 业机械手在生产中的应用 . 2 业机械手的发展趋势 . 2 业机械手的分类 . 3 器人的主要技术参数 . 4 械手的组成 . 4 行机构 . 4 驱动机构 . 5 制系统分类 . 5 毕业设计主要研究内容 . 5 2、机械手的总体设计方案 . 6 械手基本形式的选择 . 6 械手设计的初步分析 . 6 件图工艺分析 . 7 择设备 . 7 定零件的定位基准和装夹方式 . 7 定加工顺序及走刀路线 . 8 具的选择 . 9 削用量的选择 . 9 写数控加工工序卡片（见表 2 . 10 械手的主要部件及运动 . 10 驱动机构的选择 . 11 机械手的技术参数列表 . 11 3 、机械手手部的设计计算 . 12 部设计基本要求 . 12 型的手部 结构 . 12 械手手爪的设计计算 . 13 择手爪的类型及夹紧装置 . 13 爪的力学分析 . 14 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 紧力及驱动力的计算 . 14 爪夹持范围计算 . 15 簧的设计计算 . 15 4、腕部的设计计算 . 17 部设计的基本要求 . 17 部的结构以及选择 . 17 型的腕部结构 . 17 腕部结构和驱动机构的选择 . 18 部的设计计算 . 18 部设计考虑的参数 . 18 部的驱动力矩计算 . 18 5、臂部的设计及有关计算 . 19 部设计的基本要求 . 19 部应承载能力大、刚度好、自重轻 . 19 部运动速度要高，惯性要小 . 20 臂动作应该灵活 . 20 臂的典型机构以及结构的选择 . 20 臂的典型运动机构 . 20 臂运动机构的选择 . 20 臂直线运动的驱动力计算 . 21 . 21 . 22 2、 计算和选择液压元件 . 23 4 液压系统性能的验算 . 24 6、工业机器人传 动机构设计应注意的问题 . 25 业机器人常用的传动机构形式 . 26 轮传动机构 . 26 波齿轮传 动 . 27 旋传动 . 27 步带传动 . 28 带传动 . 28 . 28 丝绳轮传动 . 28 7、机械手驱动系统的设计 . 29 器人各类驱动系统的特点 . 29 压驱动系统 . 29 动驱动系统 . 29 动驱动系统 . 29 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 业机器人驱动系统的选择原则 . 30 器人液压驱动系统 . 30 序控制机器人的液压系统 . 30 服控制机器人的液压系统 . 31 机器人气动驱动系统 . 31 器人电动驱动系统 . 33 定液压执行元件运动控制回路 . 33 . 34 . 34 8、 机械手控制系统的设计 . 36 . 36 机械手工艺过程与控制要求 . 36 机械手的作业流程 . 36 . 38 . 38 . 38 . 38 . 39 . 40 I/. 40 致 谢 . 42 参考文献 . 43 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1 1、 绪论 前言 用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿 人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科 机械手工 程。机械手涉及到力学、机械学、电器液 压技术、自动控制技术、传感器技术 和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机 器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上 兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中 完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。 机械手的发展是由于它的积极作用正日益被 人们所认识：其一、它能部分的代替人工 操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送 和装卸；其三、它 能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件， 显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国 家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带 有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定 的效果，受到机械工业的重视 。 机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。 随着工业技术的 发展，制成了能够 独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手” ，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2 品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 工业机械手在生产中的应用 机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作， 如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。在现代工业中，生产过程中的自动化已 成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以 提高生产效率，完成工人难 以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工、装配等生 产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有 75%是小批量生 产；金属加工生产批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零 件生产时间的 5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中 从模具中快速抓取制品并将制品传送 到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。 工业 机械手的发展趋势 (1)工业机器人性能不断提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修 )，而单机价 格不断下降，平均单机价格从 91 年的 美元降至 97 年的 美元。 (2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统 三位一体化 :由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机 ;国外已有模块化装配机器 人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于 的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化 ;器 件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构 :大大提高了系统 的可靠性、易操作 性和可维修性。 (4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装 配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、 触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化 系统中已有成熟应用。 (5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制如使遥控机器人 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3 操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 (6)当代遥控机器 人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器 人的 人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出 实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的 最著名实例。 (7)机器人化机械开始兴起。从 94 年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成 为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。 工业机械手的分类 按主要功能分： 操作机器人：主要是模仿人的手和手臂的工作。 移动机器人：工业生产中带有行走机构的机器人完成运输，上下料等工作。 信息机器人：主要指以计算 机系统为基础的智能行为模拟装置。 人机机器人：机器人和真人之间构成一个闭环系统。如假肢机器人。 按坐标系统来分： 直角坐标型：只具有移动关节，能使手臂末端沿直角坐标的坐标轴作直线运动。 圆柱坐标型：具有一个转动关节、其余为移动关节的机器人，工作范围为圆柱形。 球坐标型：具有两个转动关节、其余为移动关节的机器人，工作范围为球缺形。 关节型：具有三个转动关节的机器人，能够构成较为复杂的工作范围。 图 a） 图 b） 图 c） 图 d） 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 4 机器人的主要技术参数 自由度：指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目 工作精度：包括定位精度和重复定位精度。可以用精密度、正确度、和准确度三个参数来 衡量。定位精度：指机器人实际到达的位置和设计的理想位置之间的差异。重复定位精度： 指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。 工作范围：指机器人末端操作器所能到达的区域 工作速度：指机器人各个方向的移动速度或转动速度。这些速度可以相同，可以不同。 承载能力：指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 机械手的组成 工业机械手由执 行机构、驱动机构和控制机构三部分组成 。 执行机构 （ 1）手部 即 直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简 单） 。手部多为两指（也有多指） ；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。传力机构形式教多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜 楔 杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。 （ 2） 腕部 是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的 动作范围，并使机 械 手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上 下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些 动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部 搬运工件。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机 构为回转液 （气） 压 缸，它的结构紧凑，灵巧 ， 但回转角度小（一般小于 2700） ,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。 （ 3）臂部 手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用 是支撑腕部和手部（包括工作 或夹具） ，并带动他们做空间运动。 臂部运动的目的： 把手部送到空间运动范围内任意一点。 如果改变手部的姿态 （方位） ，则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。 手臂的各种运动通常用驱动机构（如气压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 5 受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性 能。 （ 4） 行走机构 有的工业机械手带有行走机构，我国的正处于仿真阶段。 驱动机构 驱动机构是工业机械手的重要组成部分。根据动力源的不同 , 工业机械手的驱动机构 大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。采用液 压机构驱动机械手 ,结构简单、 尺寸紧凑、重量轻、控制方便。 控制系统分类 在机械手的控制上 ， 有点动控制和连续控制两种方式 。 大多数用插销板进行点位控制，也有采用可编程序控制器控制、微型计算机控制，采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其 加速度特性。 本毕业设计主要研究内容 本文研究了国内外机械手发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉了 上下料 机械手的工作方式以及需要完成的动作过程，对已有的同类设计也有了一定的了解，结合毕业实习内容，完成 数控机床上下料机械手的设计 。通过不断学习和翻阅资料，确定了该 上下料机械手的基本系统结构，对上下 料机械手的运动进行了简单的力学模型分析，完成了机械手机械方面的设计工作（包括传动部分、执行部分、驱动部分）的设计工作。在完成机械部分、 液压部分 设计后，又完成了 制部分，通过梯形图的编写了解机械手 整个工作流程。 本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 6 2、 机械手的总体设计方案 本课题是 数控机床上下 料机械手的设计。本设计主要任务是完成机械手的结构方面、 液压驱动 部分以及控制部分的设计。 在本章中对机械手的座标形式、自由度、驱动机构等进行了确定。设计过程是 ： 首先初步完成了大体上总体方案的设计，然后确定驱动部分形式，根据自己选用的数据，以及要求完成的工作流程动作，通过比较选型和不断修改，确定总体方案。 下图是数控铣床上下料机械手的工作示意图。 图 2 机械手基本形式的选择 常见的工业机械手根据手臂的动作形态 ,按坐标形式大致可以分为以下 4 种 : 直角坐 标型机械手 ;圆柱坐标型机械手 ; 球坐标 (极坐标 )型机械手 ;多关节型机机械手。其中球 坐标型机械手结构简单紧凑 ,定位精度较高 ,占地 面积小，因此本设计采用球 坐标型。 机械手设计的初步分析 平面凸轮的数控铣削工艺分析 图 2铣削加工前，该零件是一个经过加工的圆盘，圆盘直径为 120，带有两个基准孔 35 及 12 。 35 及 12 两个定位孔， 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 7 面已在前面加工完毕，本工序是在铣床上加工槽。该零件的材料为 分析其数控铣削加工工艺。 零件图工艺分析 该零件凸轮轮廓由 B、 D、 成轮廓的各几何元素关系清楚，条件充 分，所需要基点坐标容易求得。凸轮内外轮廓面对 料为铸铁，切削工艺性较好。 根据分析，采取以下工艺措施： 凸轮内外轮廓面对 要提高装夹精度，使 可保证。 选择设备 加工平面凸轮的数控铣削，一般采用两轴以上联动的数控铣床，因此首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在机床的允许范围以内。其次考虑数控机床的精度是否能满足凸轮的设计要求。第三，看凸轮的最大圆弧半径是否在数控系统允许的范围之内。根据以上三条即可确定所要使用 的数控机床为两轴以上联动的数控铣床。 确定零件的定位基准和装夹方式 定位基准采用 “一面两孔 ”定位，即用圆盘 X 面和两个基准孔作为定位基准。根据工件特点，用一块 320 320 40 的垫块，在垫块上分别精镗 35 及 12 两个定位孔（当然要配定位销），孔距离 80，垫板平面度为 ，该零件在加工前，先固定夹具的平面，使两定位销孔的中心连线与机床 x 轴平行，夹具平面要保证与工作台面平行，并用百分表检查，见图 2 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 8 确定加工顺序及走刀路线 整个零件的 加工顺序的拟订按照基面先行、先粗后精的原则确定。因此应先加工用作定位基准的 35 及 12 两个定位孔、 后再加工凸轮槽内外轮廓表面。由于该零件的 35 及 12 两个定位孔、 这里只分析加工槽的走刀路线，走刀路线包括平面内进给走刀和深度进给走刀两部分路线。平面内的进给走刀，对外轮廓是从切线方向切入；对内轮廓是从过渡圆弧切入。在数控铣床上加工时，对铣削平面槽形凸轮，深度进给有两种方法：一种是在 面内来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种是先打一个工艺孔，然后从工艺孔 进刀到既定深度。 进刀点选在 P(150， 0)点，刀具来回铣削，逐渐加深到铣削深度，当达到既定深度后，刀具在 削凸轮轮廓。为了保证凸轮的轮廓表面有较高的表面质量，采用顺铣方式，即从 P 点开始，对外轮廓按顺时针方向铣削，对内轮廓按逆时针方向铣削。 图 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 9 图 1 开口垫圈； 2 带螺纹圆柱销； 3 压紧螺母； 4 带螺纹削边销； 5 垫圈； 6 工件；7 垫块 刀具的选择 根据零件结构特点，铣削凸轮槽内、外轮廓（即凸轮槽两侧面）时，铣刀直径受槽宽限制，同时考虑铸铁属于一般材料，加工性能较好，选用 18 硬 质合金立铣刀，见表 2 表 2控加工刀具卡片 产品名称或代号 件名称 槽形凸轮 零件图号 号 刀具号 刀具规格名称(数量 加工表面 备注 1 18硬质合金立铣 刀 1 粗铣凸轮槽内外轮廓 2 18硬质合金立铣 刀 1 精铣凸轮槽内外轮廓 编制 核 准 页 第 页 切削用量的选择 凸轮槽内、外轮廓精加工时留 削用量，确定主轴转速与进给速度时， 先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后利用公式 000 计算主轴转速 n，利用 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 10 填写数控加工工序卡片（见表 2 表 2形凸轮的数控加工工艺卡片 单位名称 品名称或代号 零件名称 零件图号 形凸轮 序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 旋压板 5025 数控中心 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格(主轴转速(r/进给速度(mm/背吃刀量 (备注 1 来回铣削，逐渐加 深铣削深度 18 800 60 分两层 削 2 粗铣凸轮槽内轮廓 18 700 60 3 粗铣凸轮槽外轮廓 18 700 60 4 精铣凸轮槽内轮廓 18 1000 100 5 精铣凸轮槽外轮廓 18 1000 100 编制 审核 批准 年 月 日 共 日 第 日 机械手的主要部件及运动 圆柱坐标式机械手的基本方案选定后， 根据设计任务， 为了满足设计要求 ， 本设计 机械手具有 4 个自由度即 ：手部回转；手臂伸缩；手臂回转；手臂升降 4 个主要运动。本设计机械手主要由 5 个大部件和 4 个液 压缸组成： （ 1）手爪，采用连杆杠杆式手爪 ， 在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧（ 放松 ）运动通常与弹簧联合使用 。 （ 2）手腕部，采用一个回转 液 压缸实现手部回转 1800。 （ 3）小臂部，采用一个直线 液 压缸来实现小臂上下伸缩 500 （ 4）大臂部，采用直线 液压 缸来实现手臂 升降 200 （ 5）机身部，采用一个回转 液压 缸来实现手臂回转 180。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 11 驱动机构的选 择 驱动机构是工业机械手的重要组成部分 , 工业机械手的性能价格比在很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力源的不同 , 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。由于本设计抓取的工件质量 较轻 ，体积小，为了节省机械手运 动空间， 因此 ， 考虑到成本以及估测驱动所需要的力的大小， 选择采用液 压驱动机械手。 液压驱动结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。因此，机 械手的驱动方案选择液 压驱动。 机械手的技术参数列表 一、用途： 上下料； 用于车间加工工件的夹持。 二、设计技术参数 : 1、抓重 :10夹持式手部 ) 2、自由度数 :4 个自由度 3、坐标形 式 :球坐 标 4、最大工作半径 :10005、手臂运动参数 大臂 升降 行程： 200大臂伸缩速度： 45mm/s 小臂 伸缩 行程： 500小臂伸缩 速度： 100mm/s 大臂回转范围 :01800 6、手腕运动参数 回转范围 : 01800 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 12 3 、 机械手手部的设计计算 手部设计基本要求 （ 1） 应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动 机构所 需的驱动力大小是不同的。 （ 2） 手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度（手指从张开到闭合绕 支点所转过的角度），以便于抓取工件。 （ 3） 要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构 紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。 （ 4） 应保证手爪 的夹持精度。 典型的手部结构 回转型：当手爪夹紧和松开物体时，手指作回转运动。当被抓物体的直径大小变化时，需 要调整手爪的位置才能保持物体的中心位置不变。 平动型：手指由平行四杆机构传动，当手爪夹紧 和松开物体时，手指姿态不变，作平动。 平移型：当手爪夹紧和松开工件时，手指作平移运动，并保持夹持中心的固定不变，不受 工件直径变化的影响。 （ 1） 回转型 包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。 （ 2） 移动型 移动型即两手指相对支座作往复运动。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 13 机械手手爪 的设计计算 选择手爪 的类型及夹紧装置 本设计是设计平动搬运机械手的设计，考虑到所要达到的原始参数：手抓张合角 0600，夹取重量为 10用的工业机械手手部 ,按握持工件的原理 ,分为夹持和吸附两大类。吸附式常用于抓取 工件表面平整、面积较大的板状物体 ,不适合用于本方案。本设计机械手采用夹持式手指 ,夹 式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动 ,这种手指结构简单 , 适于夹持平板方料 , 且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置 , 其理论夹持误差零。若采用典型的平移型手指 , 驱动力需加在手指移动方向上 ,这样会使结构变得复杂且体积庞大。显然是不合适 的，因此不选择这种类型。通过综合考买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 14 虑，本设计选择二指回转型手爪 ，采用 连杆杠杆 结构方式。夹紧装置选择常开 式夹紧装置，它在弹簧的作用下机械手手爪 张开 ，在压力油 作用下，弹簧被压缩，从而机械手手指 闭合 。 手爪 的力学分析 下面对其基本结构进行力学分析： 根据公式 ， 根据手爪夹持部分 V 形块的角度及 工件的重量 ，得出夹持力 N，根据已知的距离 a，手爪小齿轮半径 R，即 得出夹持工件所需要的力 P。 夹紧力及驱动力的计算 手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对大小、方向和作用点进行分析计算。一般来说，需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹 紧状态 手指对工件的夹紧力可按公式计算： F N K 1K 2 式中 安全系数，通常 工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。可近似按下式估 +a 重力方向的最大上升加速度； 运载时工件最大上升速度 t 响 系统达到最高速度的 时间，一般选取 方位系数，根据手指与工件位置不同进行选择。 G 被抓取工件所受重力（ N） 。 计算：设 a=100R=17械手达到最高响应时间为 夹紧力 驱动力F 和 驱动液 压缸的尺寸。 设 + 根据公式，将已知条件带入： （ 1） 根据驱动力公式得： F 计算 =17100文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 15 （ 2）取 =F 计算 =计算F = （ 3）确定气压缸的直径 D F 实际 =4（ p 选取活塞杆直径 d=择液 压缸工作压力 P=1 根据表 ，选取液 压缸内径为： D=100则活塞杆直 径为 :d=60手爪 夹持范围计算 为了保证手抓张开角为 0600 ，活塞杆运动长度为 80爪 夹持范围，手指长60 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 示，计算过程如下。 图 柱螺旋弹簧的几何参数 (1)取许用切应力 =800买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 16 (2)=8，则 K=44 14 K=44 14 84 184 + (3)=24算弹簧丝直径 d=4) d 6108 0 081 8 =5 结论：经过校核，弹簧适应。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 17 4、 腕部的设计计算 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