有： (1) 刚度要好
手臂的截面形式要选择合理，常用钢管作手臂和导向杆，用工字钢和槽钢作支承板，以保证有足够的刚度。 (2) 偏重力矩要小
所谓偏重力矩是指臂部的重量对其支承回转轴所产生的力矩。 (3) 重量要轻，惯性要小
由于机械手在高速的情况下经常启停和换向，为了减少冲击，必须设有缓冲装置。 (4) 导向性要好
为了防止手臂在直线移动中沿运动轴线发生相对运动，保证手部的正确方向，必须设有一导向装置。其结构应根据手臂的安装形式、抓取重量和运动行程等因素来确定。
5.2 臂部的具体设计方案
常见的手臂伸缩机构有以下几种： (1)双导杆手臂伸缩机构；
(2)手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降和横向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；符合运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动的双层液压缸空心结构； (3)双活塞杆液压缸结构； (4)活塞杆和齿轮齿条机构。
在本次设计手臂伸缩气缸采用标准气缸，参考各种型号的结构特点，尺寸参数，结合本次设计的要求，气缸采用CTA系列的伸缩气缸。初选内径80/50，故
D2?50mm，R=25mm,设计所使用的压强P=0.4MPa。
5.3 手臂伸缩的计算
手臂伸缩时需要克服摩擦力和惯性力，其驱动力可按下式[1]计算：
Pq?Fm+Fg kgf
(21)
式中： F m——摩擦阻力包括导轨支承间的摩擦阻力；活塞与气缸及密封处的摩擦阻力
Fg ——起动过程的惯性力；其大小按下式[1]估算
G? Fg?
gt(22)
式中：
G——手臂移动部件的总质量 kgf
2 g——重力加速度 m/s
?——手臂运动速度 m/s
t——起动时所需的时间 s 一般t=0.01s~0.5s
Fm?kFg K——摩擦系数，一般k=0.2， 故：
G? Pq=Fg+Fm=1.2gt
=
1.2?30?0.5
0.1 =180（N）
液压缸实际驱动力
620.4?10?3.14?0.025 F?P??R==785（N）
2因为F>Pq故满足设计要求。
5.4 手臂升降的计算
5.4.1尺寸设计
气缸运行长度设计为l?250mm，气缸内径为D1?63mm，半径R=31.5mm，气缸运行速度，加速度时间?t?0.1s，设计压强P=0.4MPa，则驱动力为：
F?p??R2
=0.4?106?3.14?0.03152
=1246.3（N）
5.4.2 尺寸校核
升降运动时，活塞气缸的驱动力可按下式[1]计算
PQ?FM?FG?W
(23)
式中：
FM——各个支撑处的摩擦力 kgf FG——启动时惯性力 kgf
W——运动部件（包括手部、腕部、工件等的总重量） kgf ?——上升时为正，下降时为负
FM取0.5FG，代人数据可得：
PQ?FM?FG?W
=
1.5G??W gt0.1 =1.5×50×0.5±50 =275?50 因为PQ 故所设计尺寸符合实际使用要求。 5.5 手臂回转气缸的计算 5.5.1 尺寸设计 气缸长度设计为b=120mm,气缸内径为D1?210mm，半径R=105mm，轴径D2?40mm，半径R=20mm，气缸运行角速度??900/s，加速度时间?t?0.5s，压强P=0.4MPa。 则力矩： Pb(R2?r2) M? 20.4?106?0.12(0.1052?0.022) = 2 =255（N?m） 5.5.2 尺寸校核 腕部回转时驱动力矩可按下式计算： M?M惯?M偏?M摩?M封 驱 式中：M驱——驱动手腕转动的驱动力矩(N?cm) M惯——惯性力矩(N?cm) M偏——偏重力矩(N?cm) M封——手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩(N?cm)。 （1）测定参与手腕转动的部件的质量m1?100kg，质量密度等效分布在一个半径r?100mm的圆盘上，那么转动惯量： m1r2 J? 2 =100?0.1 22 =0.5(kg?m) M惯?J??/?t =90（N?m） （2）手腕转动件和工件的偏重转动轴线所产生的偏重力矩M偏，考虑动件重心与转动轴线重合，故e1?0，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线e3?50mm，故： M偏?Ge3=100?0.05?10=50（N?m） 2（3）转动气缸转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为M摩，考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定摩擦系数k=0.2,故： M摩?k?M惯=0.2?90?18（N?m） M封?3?M摩?3?18?54 （N?m） 则有： M驱?M惯?M偏?M摩?M封 =90+50+18+54=212（N?m） 因为M驱?M 故回转气缸满足设计要求。 6 气动系统设计 6.1 气动系统的设计要求及选择 本次设计的工业机械手属坐标式机械手。具有手臂伸缩，回转，升降，手腕回转四个自由度。因此，相应地有手腕回转机构、手臂伸缩机构，手臂回转机构，手臂升降机构等构成。 设计要求： (1)满足工业机械手动作顺序要求。动作顺序的各个动作均由电控系统发讯号控制相应的电磁铁，按程序依次步进动作而实现； (2)机械手伸缩臂安装在升降大臂上，前端安装夹持器，按控制系统的指令，完成工件的自动换位工作。伸缩要平稳灵活，动作快捷，定位准确，工作协调；
