二、设计技术参数: 1、抓重
5kg
2、自由度数
4个自由度
3、座标型式 圆
柱座标 4、最大工作半径
1400mm
5、手臂最大中心高
1250mm
6、手臂运动参数 伸缩行程1200mm 伸缩速度 400mm / s 升降行程120mm 升降速度 250mm / s
回转范围 0? ? 180??
?
?回转速度 90? / s
7、手腕运动参数
回转范围 0? ? 180??
?
?回转速度 90? / s
8、手指夹持范围
棒料:?80mm ? ?150mm
9、定位方式
行程开关或可调机械挡块等10、定位精度
?1mm
11、驱动方式
气压传动
12、控制方式 点位程序控制
(采用PLC)
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图2-6
机械手的工作范围
Fig.2-6 Work Range of Manipulator
‘
第三章 手部结构设计
为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料 时，使用夹持式手部:如果有实际需要，还可以换成气压吸盘式结构，
3.1夹持式手部结构
夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽 杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。
3.1.1手指的形状和分类 夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双
指式:按手指夹持工
件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿人手手指的动作，手指可分为 一支点回转型，二支点回转型和移动型(或称直进型)，其中以二支点回转型为基本型式。 当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指; 同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。回转型手指开闭角 较小，结构简单，制造容易，应用广泛。移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动 型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。 3.1.2设计时考虑的几个问题 (一)具有足够的握力(即夹紧力)
在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯
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性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。
(二)手指间应具有一定的开闭角 两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的
开闭角。手指的开闭角应保证
工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手 指只有开闭幅度的要求。
(三)保证工件准确定位 为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件
的形状，选择相应的
手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。 (四)具有足够的强度和刚度 手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过
程中所产生的惯性力和振 动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重 轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。 (五)考虑被抓取对象的要求 根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点 两指回转型， 由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成V型，其结构如附图所示。 3.1.3手部夹紧气缸的设计
1、手部驱动力计算 本课题气动机械手的手部结
构如图3-2所示，
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图3-2 齿轮齿条式手部 Fig.3-2 Gear Wheel Hand
其工件重量G=5公斤，
V形手指的角度 2? ? 120? ， b ? 120mm ? R ? 24mm ,摩擦系数为
f
? 0.10
(1)根据手部结构的传动示意图，其驱动力为:
p ?
2b NR
(2)根据手指夹持工件的方位 ，可得握力计算公式:
N ? 0.5tg(? ? ? )
? 0.5 ? 5 ? tg(60? ? 5? 42' ) ? 25(N )
所以
2b p ? N? 245(N )
R
(3)实际驱动力:
p 实际 ? p ?
K1 K 2
??
?
I,因为传力机构为齿轮齿条传动，故取? ? 0.94 ，并取 K1 ? 1.5 。若被抓取工件的最大加
速度取 K 2 ? 1 ?? ? 4 a ? 3g 时，则:
a
g
1.5 ? 4 所以 p实际 ? 245 ? ? 1563( N )
0.94
所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为1563N 。
2、气缸的直径 本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出
推力必须克
服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:
?D 2 P F1 ??? Ft ? Fz
4
式中: F1 - 活塞杆上的推力，N
Ft - 弹簧反作用力，N
Fz - 气缸工作时的总阻力，N P - 气缸工作压力，Pa
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