发布时间 : 星期日 文章机械手的总体方案设计更新完毕开始阅读
G—被抓取工件所受重力（N）
这里 K1=1.8
K2=1+a/g=1+200×10(-3)/9.8×0.1=1.2 K3=1 G=3×9.8N
∴ FN=1.8×1.2×1×3×9.8N=63.5N
驱动力为F，由FN=R×F/2b，其中R为扇形齿轮的半径， 这里
R=18㎜，b=100㎜
则 F=2bFN/R=2×100×63.5/18 N=705.6 N
2.应具有足够的张开角
钳爪为了抓取和松开工件，必须具有足够大的张开角度来适应较大的直径范围，而且夹持工件的中心位置变化要小（即定位误差要小），对于移动式钳爪要有足够大的移动范围。
3.应能保证工件的可靠定位
为了使钳爪和被夹持的工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取的工件的形状，选用相应的钳爪形状来定位。
4.应具有足够的强度和刚度
钳爪除受到被夹持工件的反作用外，还受到机器人手部在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，若没有足够的强度和刚度则会发生折断或弯曲变形，因此对于受力较大的钳爪应进行必要的强度和刚度计算。
5.应适应被抓取对象的要求
适应工作的形状：工件的形状为圆柱形，可采用带“V”型钳口的手爪：工件为圆柱状，可选用圆弧形二指或三指爪，对于特殊形状的工件应设计与工件相适应的手爪。
适应工件被抓取部位的尺寸：工件被抓取部位的尺寸可能是不变的，若加工尺寸略有变化，那么钳爪应能适应尺寸变化的要求。工件表面质量要求高的，对钳爪应采取相应的措施，如加软垫等。
要适应工作位置的状况：如工作位置较窄小可用薄片形钳爪。
6.尽可能具有一定的通用性
钳爪一般专用性较强，在可能的情况下，应考虑到产品零件的更换，为适应不同形状和尺寸的要求。可将钳爪制成组合式结构，迅速更换不同的钳爪部件及附件来扩大手部机构的使用范围。
由此，根据所夹持的凸轮轴的外形，可初选齿轮传动的回转型手指。其最大特点是结构简单。
因工件较长，故选用双手双指式来夹持工件的两端，其工作原理为：当机械手向下运动时，手指内侧的斜面碰触工件表面而使手指张开，工件进入手指上的圆弧面处，靠电磁阀控制手指的张开和闭和。
手指和工件相接触的部分，我们将之设计为圆弧状，这是由于该机械夹紧手部所要夹持的工件为圆柱形，可使工件与手指接触更为紧密，减小运送过程中的振动，提高可靠性。为了保证凸轮轴的可靠定位，在手部支撑板的中间装有一个定位手部。
2.3 机械手的手臂设计
由于所设计的送料机械手的手部没有回转、俯仰和摆动等运动，所以没有手腕的设计。
1.手臂的组成和作用
臂部是工业机械手的重要组成部分，其作用是支撑手部和腕部，改变手部在空间的位置，臂部一般与控制系统和驱动系统一起安装在机身上，机身可以是固定式的，也可以是行走式的，即可沿地面或导轨运动。
手臂的组成部分如管路、冷却装置、行程定位装置、油缸、反馈装置等直接影响机械手的工作性能。因此在设计过程中要注意以下几点：
⑴ 臂部应承载能力大、刚度好、自重轻 ① 手臂的的截面形状要选择合理 ② 合理布置作用力的位置和方向
在结构设计时应该结合具体受力情况，使个作用力引起的变形相互抵消。 ③ 注意简化结构
元件越多，间隙越大，刚性就越低，因此应尽量使结构简单。 ④ 提高配合精度
⑵ 臂部速度要高，惯性要小
应尽量减少手臂的重量，减少手臂运动的轮廓尺寸，减少回转半径。 ⑶ 手臂动作应灵活
为减少手臂运动件之间的云工阻力，尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦，其传动件、导向件和定位件布置应合理，使手臂运动过程尽可能平衡，以减少对升降支承轴线的偏心力矩，以防卡死。
2.手臂的设计计算
⑴升降油缸的驱动力计算 其受力分析如图三：
图三 升降油缸受力图
驱动力
上升时
Pq= F摩+F惯 +F回+ GPq= F摩+F惯 +F回- G 下降时
式中 G— 臂部运动部件的重量(N) 升降油缸手臂重量计算：
工件：3㎏；手部：4㎏；导向杆：1㎏；
活塞杆：1/4×π×D2×h×ρ=1/4×π×202×428×7.8×10-6 =1.1㎏ 缸体：壁厚取δ=8㎜，
2×π×R×h×δ×ρ=2×π×20×360×8×7.8×10-6 =2.8㎏ 油：π×D2×h×ρ=π×402×350×0.8×10-6=1.4㎏
活塞：1/4×π×D2×h×ρ=1/4×π×402×10×7.8×10-6=0.1㎏ 总重量：3+4+1.1+1.4+0.1=9.6㎏
考虑到安全系数，取总重量M为20㎏，则G=20×9.8=196N
F惯—
起动的惯性力(N)；可按如下近似计算：
F惯=G??vg??t式中， ΔV—速度变化量（m/s）,又ΔV最大为200㎜/s,
Δt—启动过程的时间（s）,一般为0.01～0.15；
Δt对于轻载低速部件取小值，对于重载高速部件取大值，由于该机械手臂运动时速度不高，且工作载荷不大，取Δt=0.08s.
?F惯=1969.80.08?0.2N?50NF回—油缸回腔低压油液所造成的阻力，一般背压力较小，可按
F回=0.05G计算，
? F回=0.05?196N=9.8NF摩— 各支承处的摩擦力(N)；
当量摩擦系数μ′=(1.27～1.57)μ
对于静摩擦且无润滑时，铜对青铜：μ=0.1～0.25 钢对铸铁：μ=0.18～0.3，取μ=0.2 则 μ′=(1.27～1.57)×0.2=0.25～0.31 升降导向立柱不自锁，必须 G＞F1+F2=2 F1=2 FR1f
由平衡条件：FR1 =FR2 ，G×R= FR2×h 解得：h＞0.32R
摩擦力为：取h=10㎜，满足不自锁条件，则