设计机械手需要考虑哪些因素

『壹』 助力机械臂的设计要求有哪些

1、机械臂组成质量，抄内部结构是机械臂袭使用寿命和设计的关键，好的配置和好的组件质量是产品的的关键，这个应该是企业选择的重点。

2、机械臂速度：机械臂的工作速度是表示效率，如果机械臂的工作速度达不到生产要求，那么效率降低会影响到企业的生产计划，在范围内的速度是机械臂的基本作用之一。

3、机器结构：机械结构是对生产需求的设计，如果机械臂的设计不能满足生产需求，将会带来很大的困扰，比如抓取式装箱机械臂，它的主要的工作就是对产品进行自动收集、整理以及装箱，所以在购买此类机械臂之前要确认好结构设计上能不能满足需求，同时要满足以后的改进需求。

4、系统：与其他机械设备一样，机械臂也是有控制操作系统的，这个是大部分机械臂都有的，一般情况下系统是设备稳定工作的必要因素，如果功能强大它能在使用过程中发现很多问题，并能进行设备和操作保护，好的系统也是选择的关键。

『贰』 设计自动化机械手要哪些条件

自动化专业行业就业领域相关联的行业在借助市场经济的搞活和对外开放程度的加深，也获得了飞速发展。民航、铁路、金融、通信系统、税务、海关等部门的自动化程度越来越高，科研院所、高科技公司也借助强大的人才优势，发展迅猛。未来随着自动化技术应用领域的日益拓展，对这一专业人才的需求将会不断增加，自动化专业的毕业生也将借助这一技术的广泛应用而在社会生活的各个领域、经济发展的各个环节找到发挥自己专长的理想位置。
本专业毕业生有着广阔的就业渠道，因为自动化技术的应用广泛，其就业领域也五花八门。正因为如此，有些同学在择业时容易产生“皇帝的女儿不愁嫁”的心理，认为自己的自动化专业紧俏，社会需求量大，工作单位可以随自己挑。尽管学生就业实行的是“双向”选择的政策，你选用人单位，但用人单位也在选你。所以千万不要表现出一种“老子天下第一”的神情，自我感觉很了不起，这样只会引起用人单位的反感甚至最终不录用你。谦虚、踏实、稳重是本专业毕业生在择业时的第一选择。根据近几年毕业生就业的情况看，他们的工作都非常理想，收入状况也颇为乐观。
自动化专业一直以来是社会急需的人才。包括电气自动化、铁路、化工等诸多领域。
自动化工程师——从事自动化系统的维护、优化等工作；
自动化设计师——从事自动化系统的设计和开发；
软件工程师——处理自动化系统中相关的软件的设计和开发。
还可以从事教学和相关的研究工作。
就业方向
主要从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作。自动化就业面很广泛，一般可以选择自动化以及自动化仪表公司，如西门子，E+H，ABB等公司；可以选择到化工厂、医药、食品制造等企业中进行生产过程的自动控制；可以选择自动机器人方向的研究；可以向数据采集、挖掘，模式识别等方面发展；当然也可以深入高科技领域，比如航天航空器控制的研究制造等等。
国外现状
国外自动化技术的发展趋势是系统化、柔性化、集成化和智能化。自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和市场竞争力，它与光电子、计算机、信息技术的融合和创新，不断创造和形成新的行业经济增长点，同时不断提供新的行业发展的管理战略哲理。
如并行工程（CE）、敏捷制造（AM）等。数控技术于模块化、网络化、多媒体和智能化；CAD/CAM系统面向产品的整个生命周期；自动控制内容发展到对产品质量的在线监测与控制，设备运行状态的动态监测、诊断和事故处理、生产状态的监控和设备之间的协调控制与连锁保护，以及厂级管理决策与控制等；系统网络普遍以通用计算机网络为基础；自动化控制产品正向着成套化、系列化、多品种方向发展；以自动控制技术、数据通信技术、图象显示技术为一体的综合性系统装置成为国外工业过程控制的主导产品，现场总线成为自动化控制技术发展的第一热点；可编程控制器（PLC）与工业控制系统（DCS）的实现功能越来越接近，价格也逐步接近，国外自动控制与仪器仪表领域的前沿厂商已推出了类似PCS（Process Control System）的产品。
世界自动化产业发展势头迅猛。传感器技术、开放式工业过程自动化系统、现场总线技术等自动化技术已形成一定的产业规模，其中90年代传感器在美国、日本的市场总销售额已超过100亿美元。
涉及范围
从深度来看——以工业生产为例，小到一个普通的设备电机，大到企业的整个加工、制造系统乃至企业的整个生产过程。
从广度来看——涉及第二产业工业自动化、第一产业农业自动化、第三产业服务自动化（如办公自动化、楼宇自动化、商务自动化、交通自动化等等），涉及的系统可有人造系统（如机器系统、交通系统、电力系统、军事系统）和自然系统（如生命系统、生态系统），涉及的过程有生产过程、管理过程、决策过程等等。

『叁』 注塑机专用机械手都有哪些设计要点

注塑机专用机械手的设计要点：
一、手部
注塑机专用机械手的手部是用来直接抓取注塑制品的部件。由于注塑制品的形状，大小，重量及表面特征等方面存在着差异，因此注塑机械手的手部有多种形式，一般可分为夹持式和吸附式两种。夹持式手部的主要形式为夹钳式，常用于抓取不易破碎或变形的制品，它对所抓取的制品的形状有较大的适应性。夹持式手部由手指，传动机构和驱动装置组成。
对于夹持式手部，进行设计选用时主要考虑以下几点。
（1）手部应具有适应的夹紧力和驱动。
（2）手指应具有足够的开关范围。
（3）手指对制品应具有一定的夹持精度。
（4）手部对制品应具有一定的适应能力，且要求手部能耐受注塑制品刚从模腔中取出时的高温及腐蚀性。
二、驱动系统
注塑用机械手的驱动系统一般可分为气压驱动和电力驱动等两类，也可以根据工作要求采用上述两种类型的组合系统来完成驱动。
在设计选用驱动系统时应注意以下几点。
（1）根据机械手的负载量来确定驱动系统的类型，一般来说，重负载的可选择电力驱动系统，轻负载的可选择气压驱动系统。
（2）对于作点位控制的注塑机械手多采用气压驱动系统。
（3）对于需要采用伺服控制的机械手多采用电力驱动系统。
三、控制系统
注塑用机械手的所有动作都在控制系统的指挥下完成，尤其是机械手与注塑机的协调工作关系，更是要依赖控制系统来达到。在控制系统的指挥下，机械手按照预定的工作程序完成各个动作，从而将注塑生产出的制品从模具中取出并传送到指定地点或下一个生产工序中，并向模腔中喷洒脱模剂。在设计时，应根据注塑机的性能，机械手的作业条件和要求，制品的形状和重量等来确定控制系统。
一般来说，设计或选用控制系统应遵循以下一些要点。
（1）应确保机械手有足够的定位精度；
（2）应注意机械手与注塑机的动作配合协调，确保机械手抓取制品离开模具后，注塑机和机械手能够各自继续进行动作，从而减少时间浪费；
（3）应注意控制机械手的运行速度，即要使机械手能够满足注塑成型最短周期的要求，有要考虑是否会产生惯性冲击和振动；
（4）应考虑控制系统的费用与实际工作要求之前的平衡关系。
自由度：通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。人从手指到肩部共有27个自由度。而如将机械手的手臂也制成这样多的自由度，既困难又不必要。从力学的角度分析，物件在空间只有6个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件，传送机构也应具有6个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于6个的。一般的专用机械手只有2～4个自由度，而通用机械手则多数为3～6个自由度（这里所说的自由度数目，均不包括手指的抓取动作）。
机械手的每一个自由度是由其操作机的独立驱动关节来实现的。所以在应用中，关节和自由度在表达机械手的运动灵活性方面是意义相通的。又由于关节在实际构造上是由回转或移动的轴来完成的，所以又习惯称之为轴。因此，就有了6自由度、6关节或6轴机械手的命名方法。它们都说明这一机械手的操作有6个独立驱动的关节结构，能在其工作空间中实现抓取物件的任意位置和姿态。
四、工作步骤：
注塑用机械手在抓取制品及喷洒脱模剂时一般采用如下的工作步骤：机械手手臂下降并引发注塑机开模-注塑机顶出注塑制品并向机械手发出。
顶出信号—机械手伸入模腔中抓取制品-机械手向模腔喷洒脱模剂—机械手上升离开模腔—机械手向注塑机发出闭模信号并引发注塑机闭模—。
机械手移动到指定位置处放下制品—机械手回复到原位准备进行下一次动作。

『肆』 影响机械手的承重的因素

一般而言有这几个因素：承载量面积、容积，材质的强度、刚度、疲劳极限，结构的静定系数、抗倾覆系数。
决定承重力的要素很多。一般而言有这几个因素：承载量面积、容积，材质的强度、刚度、疲劳极限，结构的静定系数、抗倾覆系数。承重能力是指这个重力是一定的、不变的。（也就是说结构_身自重荷载即竖向活荷载，就是说重力荷载，不包括水平荷载）一般单一材料物体的承载力，跟材料本身的结构、材质、形状、温度、压强都有关系。

『伍』 如何选择机械手

买机械手，千万别被业务员忽悠！

注塑行业作为一个劳动密集型的行业。在近几年，随着我国的人工工资水平较快增长，而机械手价格越来越有性价比。机械手的投资成本基本上可实现一年左右收回投资，机械手正在更多的工厂得到普及。
如何选择合适的机械手呢？从事注塑行业多年的客户，大多有能力判断并选择合适的机械手配合注塑机。但是在某些状况下，客户可能需要厂商的协助才能决定采用哪一个规格的机械手，甚至客户可能只有某种构想，然后询问厂商否能实现自动化生产，或是哪一种机械手号型比较适合。

此外，某些特殊产品可能需要搭配特殊装置如模内动作、模外工装、自动化流水线等，才能更有效率地生产。

由此可见，如何决定合适的机械手方案，是一个极为重要的问题。只要的简单了解以下几点，就能让你对采购时有个初步判断。以下资讯提供给读者参考。
首先，了解什么是：X、Y和Z轴。
X轴一般定义为引拨行程。通常与产品厚度有关。
Y轴一般定义为垂直上下行程，是安装在注塑机上，下降到取产品高度所决定的。
Z轴一般定义为横向来回移动轴，横向行程的大小是注塑机侧边将部件放下。

珠海可为KWHIII-900P三轴高速系列机械手示意图

通常影响机械手选择的重要因素包括注塑机型号大小、模具结构，产品大小或形状、产品重量等，因此，在进行选择前必须先收集或了解下列资讯：

序号

机械手参数

涉及参数

备注

1

上下行程（Y）

模板中心高度，产品外尺寸等

拿得到

2

引拨行程(x)

模具大小、结构，产品大小等

取得出

3

横走行程（Z）

安全门高度、模板中心到传送带距离等

放得下

4

提重

产品重量

够力拿

5

空循环周期

注塑生产周期

拿得快

6

模内占用时间

用机械手和不用机械手对生产周期的影响

不费时

7

双臂或单臂

模具是三板选双臂PR，两板选单臂P

8

单截式或双截

车间或天车高度

9

选几轴机械手

模具内的产品取出是否要做模内动作

在获得以上资讯后，即可按照下列步骤来选择合适的射出机：

1、选对型才能拿得到: 由注塑机型号大小所决定。
由于注塑机有非常多的种类，因此一开始要先正确判断该注塑机配多大的机械手。下表是注塑机型号与机械手型号匹配表。

注塑机型号

机械手型号

备注

60T~180T

650斜臂机

机械手后面的数字通常表示Y轴的下降距离。例如：

KWIII-800PR

KW：表示为厂家名(珠海可为)。

III：表示为三轴式结构。

800：表示为下降高度为800mm。

P：表示为主臂。

R：表示为付臂。

KWIII-800PR型号解读：是珠海可为公司的三轴机械手，有主臂和付臂，下降高度为800mm。适合用于200T~350T的注塑机使用。

注：不同厂商的注塑机型号外观尺寸有所不同，本表只作参考，不作标准。

150T~250T

750斜臂机

60T~150T

600#单截

60T~160T

600#双截

160T~180T

700#单截

160T~200T

700#双截

200T~350T

800#双截

320T~450T

900#双截

350T~480T

1000#双截

480T~580T

1100#双截

580T~680T

1200#双截

680T~820T

1300#双截

800T~1000T

1500#双截

1000T

1600P牛头式

1500T

1800P牛头式

1800T

2000P牛头式

2500T

2500P牛头式

2、取得出：由模具及产品形态尺寸判定的。
机械手取出方式一般有：
“吸”“夹”
“抱”“组合型”等等。
注意：并不是每种模具结构都能用机械手取出。
能否取得出要模具的脱模情况而定，同时要考虑产品的大小能否从哥林柱间距中取出。

3、放得下：由安全门高度及成品大小判定是否足以让成品取出。
各注塑机品牌的安全门高度是不一样的，就要求机械手的加高座要与注塑机配套。否则，会出现产品拿不出的情况。
产品尺寸过大，无法直接横出时，是否有空间让产品翻转横出要作考虑。

4、够力拿：由产品的重量也是决定机械手的型号的因素。
机械手的最大荷重是指包括夹具、抱具、吸盘架等特殊冶具和产品重量在一起的总重量。机械手的选型时，要特别注意产品冶具的重量不以超过机器参数规定的80%，否则，机械手比较容易损坏，影响机器的使用寿命。

5、拿得快: 选伺服电机比气缸动作要快许多。
l 一轴机械手的X和Y轴动作是由气缸完成，Z轴动由伺服电机完成。
l 两轴机械手的X轴动作是同气缸完成，Y\Z轴由伺服电机完成。
l 三轴机械手的X、Y、Z轴方向动作都由伺服电机完成。
相对气缸结构，伺服电机在动作的速度、位置精度和耐用性方面要优胜许多。对生产速度、位置精度和耐用性有要求的最好采用伺服结构的机械手。

6、不费时：主要指模内占用时间（取物时间）要短。
模内占用时间：指不用机械手时全自动生产周期与用机械手后的全自动生产周期之差。
例如：
在快餐盒生产中，一般高速注塑机不用机械手全自动生产的周期在4.5秒左右。如果用了机械手之后周期变成5秒。那么，该机械手的模内占用时间为0.5秒。
5秒相对4.5秒时间上增加了10%，意味着产量减少10%，是相当可怕的事情。
这时候应选用模内时间占用少的品牌机械手。
7、选双臂或单臂：模具是三板选双臂PR，两板选单臂P。
8、选单截式或双截：看天车或车间高度，要有空间装机械手和取产品时不能接触上方物体。
9、选几轴机械手：
对生产速度、位置精度和耐用性有要求的，最好采用三轴伺服的机械手。
对注塑产品取出或放入要在模具内作动作的，可在机械手冶具部加伺服电机控制，可选用四轴或五轴机械手。
10、牛头式全开放机械手：主要应用在1000T以上的注塑机中。特点是机械手上升空间不受限制，可取出较大型的产品。
11、模外工装：有冷却，剪水口，冲孔，定形，贴标，堆叠，自动上料，金属镶件等等不同的模外冶具可完成。

看完本文。希望对广大机械手从业人员或客商有所帮

『陆』 选择注塑机机械手需要考虑哪些方面

我们可以先考虑几个基本要素

『柒』 进行机械设计与制造要考虑的因素有哪些

机械设计制造及其自动化对其他技术领域起着支撑性作用，成为国民经济各行业的基础。机械工业的发展也必将带动其他技术及行业的发展。

机械设计与制造是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。机械设计的努力目标是：在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械，即做出优化设计。

优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。

设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。过去，设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展，制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。

机械设计制造及其自动化专业涉及机械行业中的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等诸多的方向，是社会需求很大的一个行业。具体研究的内容有，开发低公害汽车发动机、提供机械性能的铝合金和形状记忆合金的新材料、研究提高汽车涡轮增压发动机性能与开发减震降噪的机械等许多课题。随着我国现代化建设的需要，在航天、造船、采矿等工业领域的发展，机械制造和自动化更加需要长足的发展，并且存在极大的发展空间。

『捌』 冲压机械手设计前要考虑哪些因素

1.产品的尺寸范围，如方料：长，宽，高。圆料：直径，厚（提供图纸或实物）
2.产品的材质
3.最大产品重量，就在冲压机械手的手抓最大能够多重的产品
4.加工方法和工序数量，如单工序、复合工序或连续加工等
5.原材料送料方式：卷材或片材 有没其他特殊状况说明
6.产品冲压工艺顺序：落料、拉伸、冲孔、翻边、整形、切边、翻转
7.有无配置冲床：有或无，冲床型号，吨位，生产厂家，冲床台，油压机台
冲压自动化加工系统按加工材料形态不同，又可分为使用连续材料系统（如卷料、带料）和使用单个材料系统（如一定尺寸的板材、半成品和其他二次加工用材料）两类。

『玖』 毕业设计关于两指机械手设计方案

加分发给你，先给你个头看看目录
摘要 1
第一章 机械手设计任务书 1
1.1毕业设计目的 1
1.2本课题的内容和要求 2
第二章 抓取机构设计 4
2.1手部设计计算 4
2.2腕部设计计算 7
2.3臂伸缩机构设计 8
第三章 液压系统原理设计及草图 11
3.1手部抓取缸 11
3.2腕部摆动液压回路 12
3.3小臂伸缩缸液压回路 13
3.4总体系统图 14
第四章 机身机座的结构设计 15
4.1电机的选择 16
4.2减速器的选择 17
4.3螺柱的设计与校核 17
第五章 机械手的定位与平稳性 19
5.1常用的定位方式 19
5.2影响平稳性和定位精度的因素 19
5.3机械手运动的缓冲装置 20
第六章 机械手的控制 21
第七章 机械手的组成与分类 22
7.1机械手组成 22
7.2机械手分类 24
第八章 机械手Solidworks三维造型 25
8.1上手爪造型 26
8.2螺栓的绘制 30
毕业设计感想 35
参考资料 36

送料机械手设计及Solidworks运动仿真

摘要
本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。
本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。

关键字 机械手，AutoCAD，Solidworks 。

第一章 机械手设计任务书

1.1毕业设计目的
毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。
其主要目的：
培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。
培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。
培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。
培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。

1.2本课题的内容和要求

（一、）原始数据及资料
（1、）原始数据：
生产纲领：100000件（两班制生产）
自由度（四个自由度）
臂转动180º
臂上下运动 500mm
臂伸长（收缩）500mm
手部转动 ±180º
（2、）设计要求：
a、上料机械手结构设计图、装配图、各主要零件图（一套）
b、液压原理图（一张）
c、机械手三维造型
d、动作模拟仿真
e、设计计算说明书（一份）
（3、）技术要求
主要参数的确定：
a、坐标形式：直角坐标系
b、臂的运动行程：伸缩运动500mm，回转运动180º。
c、运动速度：使生产率满足生产纲领的要求即可。
d、控制方式：起止设定位置。
e、定位精度：±0.5mm。
f、手指握力：392N
g、驱动方式：液压驱动。
（二、）料槽形式及分析动作要求
（ 1、）料槽形式
由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采用自重输送的输料槽,如图1.1所示，该装置结构简单，不需要其它动力源和特殊装置，所以本课题采用此种输料槽。

图1.1机械手安装简易图
（2、）动作要求分析如图1.2所示
动作一：送 料
动作二：预夹紧
动作三：手臂上升
动作四：手臂旋转
动作五：小臂伸长
动作六：手腕旋转
预夹紧
手臂上升
手臂旋转
小臂伸长
手腕旋转
手臂转回
图1.2 要求分析
第二章 抓取机构设计

2.1手部设计计算

一、对手部设计的要求
1、有适当的夹紧力
手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。
2、有足够的开闭范围
夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图2.1所示。

图2.1 机械手开闭示例简图

3、力求结构简单，重量轻，体积小
手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。
4、手指应有一定的强度和刚度
5、其它要求
因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。
二、拉紧装置原理
如图2.2所示【4】：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。

图2.2 油缸示意图
1、右腔推力为
FP=（π／4）D²P （2.1）
=（π／4）0.5²2510³
=4908.7N
2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：
F1=（2b／a）（cosα′）²N′ （2.2）
其中 N′=498N=392N，带入公式2.2得：
F1=（2b／a）（cosα′）²N′
=(2150/50)（cos30º）²392
=1764N
则实际加紧力为 F1实际=PK1K2/η （2.3）
=17641.51.1/0.85=3424N

经圆整F1=3500N
3、计算手部活塞杆行程长L,即
L=（D/2）tgψ （2.4）
=25×tg30º
=23.1mm
经圆整取l=25mm
4、确定“V”型钳爪的L、β。
取L/Rcp=3 （2.5）
式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）
由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150
取“V”型钳口的夹角2α=120º，则偏转角β按最佳偏转角来确定，
查表得：
β=22º39′
5、机械运动范围（速度）【1】
（1）伸缩运动 Vmax=500mm/s
Vmin=50mm/s
（2）上升运动 Vmax=500mm/s
Vmin=40mm/s
（3）下降Vmax=800mm/s
Vmin=80mm/s
（4）回转Wmax=90º/s
Wmin=30º/s
所以取手部驱动活塞速度V=60mm/s
6、手部右腔流量
Q=sv （2.7）
=60πr²
=60×3.14×25²
=1177.5mm³/s
7、手部工作压强
P= F1/S （2.8）
=3500/1962.5=1.78Mpa
2.2腕部设计计算

腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。
要求：回转±90º
角速度W=45º/s
以最大负荷计算：
当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，长度l=650mm。如图2.3所示。
1、计算扭矩M1〖4〗
设重力集中于离手指中心200mm处，即扭矩M1为：
M1=F×S （2.9）
=10×9.8×0.2=19.6（N·M）

F

S
F
图2.3 腕部受力简图
2、油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩M2〖4〗
F=5kg S=10cm
带入公式2.9得
M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M）
3、摆动缸的摩擦力矩M摩〖4〗
F摩=300（N）（估算值）
S=20mm （估算值）
M摩=F摩×S=6（N·M）
4、摆动缸的总摩擦力矩M〖4〗
M=M1+M2+M摩 （2.10）
=30.5（N·M）
5.由公式
T=P×b（ΦA1²-Φmm²）×106/8 （2.11）
其中： b—叶片密度，这里取b=3cm；
ΦA1—摆动缸内径, 这里取ΦA1=10cm；
Φmm—转轴直径, 这里取Φmm=3cm。
所以代入（2.11）公式
P=8T/b（ΦA1²-Φmm²）×106
=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106
=0.89Mpa
又因为
W=8Q/（ΦA1²-Φmm²）b
所以
Q=W（ΦA1²-Φmm²）b/8
=（π/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8
=0.27×10-4m³/s
=27ml/s

2.3臂伸缩机构设计

手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。
臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。
机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。
手臂的伸缩速度为200m/s
行程L=500mm
1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：【4】
Q=sv
=200×π×40²
=1004800mm³/s
=0.1/10²m³/s
=1000ml/s
2、手臂右腔工作压力，公式（2.8） 得：〖4〗
P=F/S （2.12）
式中：F——取工件重和手臂活动部件总重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。
所以代入公式（2.12）得：
P=（F+ F摩）/S
=（30×9.8+1000）/π×40²
=0.26Mpa
3、绘制机构工作参数表如图2.4所示：

图2.4机构工作参数表
4、由初步计算选液压泵〖4〗
所需液压最高压力
P=1.78Mpa
所需液压最大流量
Q=1000ml/s
选取CB-D型液压泵（齿轮泵）
此泵工作压力为10Mpa，转速为1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之间，可以满足需要。
5、验算腕部摆动缸：
T=PD（ΦA1²-Φmm²）ηm×106/8 （2.13）
W=8θηv/（ΦA1²-Φmm²）b （2.14）
式中：Ηm—机械效率取： 0.85～0.9
Ηv—容积效率取： 0.7～0.95
所以代入公式（2.13）得：
T=0.89×0.03×（0.1²-0.03²）×0.85×106/8
=25.8（N·M）
T<M=30.5（N·M）
代入公式（2.14）得：
W=（8×27×10-6）×0.85/（0.1²-0.03²）×0.03
=0.673rad/s
W<π/4≈0.785rad/s
因此，取腕部回转油缸工作压力 P=1Mpa
流量 Q=35ml/s
圆整其他缸的数值：
手部抓取缸工作压力PⅠ=2Mpa
流量QⅠ=120ml/s
小臂伸缩缸工作压力PⅠ=0.25Mpa
流量QⅠ=1000ml/s

第三章 液压系统原理设计及草图

3.1手部抓取缸

图 3.1手部抓取缸液压原理图〖7〗

1、手部抓取缸液压原理图如图3.1所示
2、泵的供油压力P取10Mpa，流量Q取系统所需最大流量即Q=1300ml/s。
因此，需装图3.1中所示的调速阀，流量定为7.2L/min，工作压力P=2Mpa。
采用：
YF-B10B溢流阀
2FRM5-20/102调速阀
23E1-10B二位三通阀

『拾』 机械手臂的设计要求

1、手臂应承载能力大、刚性好、自重轻
手臂的刚性直接影响到手臂抓取工件时动作的平稳性、运动的速度和定位精度。如刚性差则会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形和水平面内侧向扭转变形，手臂就要产生振动，或动作时工件卡死无法工作。为此，手臂一般都采用刚性较好的导向杆来加大手臂的刚度，各支承、连接件的刚性也要有一定的要求，以保证能承受所需要的驱动力。
2、手臂的运动速度要适当，惯性要小
机械手的运动速度一般是根据产品的生产节拍要求来决定的，但不宜盲目追求高速度。
手臂由静止状态达到正常的运动速度为启动，由常速减到停止不动为制动，速度的变化过程为速度特性曲线。
手臂自重轻，其启动和停止的平稳性就好。
3、手臂动作要灵活
手臂的结构要紧凑小巧，才能做手臂运动轻快、灵活。在运动臂上加装滚动轴承或采用滚珠导轨也能使手臂运动轻快、平稳。此外，对了悬臂式的机械手，还要考虑零件在手臂上布置，就是要计算手臂移动零件时的重量对回转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重力矩对手臂运动很不利，偏重力矩过大，会引起手臂的振动，在升降时还会发生一种沉头现象，还会影响运动的灵活性，严重时手臂与立柱会卡死。所以在设计手臂时要尽量使手臂重心通过回转中心，或离回转中心要尽量接近，以减少偏力矩。对于双臂同时操作的机械手，则应使两臂的布置尽量对称于中心，以达到平衡。

4、位置精度高
机械手要获得较高的位置精度，除采用先进的控制方法外，在结构上还注意以下几个问题：
（1）机械手的刚度、偏重力矩、惯性力及缓冲效果都直接影响手臂的位置精度。
（2）加设定位装置和行程检测机构。
（3）合理选择机械手的坐标形式。直角坐标式机械手的位置精度较高，其结构和运动都比较简单、误差也小。而回转运动产生的误差是放大时的尺寸误差，当转角位置一定时，手臂伸出越长，其误差越大；关节式机械手因其结构复杂，手端的定位由各部关节相互转角来确定，其误差是积累误差，因而精度较差，其位置精度也更难保证。
5、通用性强，能适应多种作业；工艺性好，便于维修调整
以上这几项要求，有时往往相互矛盾，刚性好、载重大，结构往往粗大、导向杆也多，增加手臂自重；转动惯量增加，冲击力就大，位置精度就低。因此，在设计手臂时，须根据机械手抓取重量、自由度数、工作范围、运动速度及机械手的整体布局和工作条件等各种因素综合考虑，以达到动作准确、可靠、灵活、结构紧凑、刚度大、自重小，从而保证一定的位置精度和适应快速动作。此外，对于热加工的机械手，还要考虑热辐射，手臂要较长，以远离热源，并须装有冷却装置。对于粉尘作业的机械手还要添装防尘设施。