机械手关节结构设计及运动学仿真分析

毕业设计（论文）
题目：机械手关节结构设计及运动学仿真分析
（英文）：Manipulator joint structure design
and kinematics simulation analysis
院别：机电学院
专业：机械电子工程
姓名：
学号：
指导教师：
日期：
机械手关节结构设计及运动学仿真分析
摘要
图纸请联系qq625880526
本课题为机械手关节结构设计及运动学仿真分析。

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。

〖1〗
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。

本文重点解决的问题——结构设计及仿真。

本课题中主要内容是：
（1）设计机械手关节结构；
（2）关节结构的参数设计；
（3）用仿真软件进行运动过程模拟分析以此来改善结构设计，直到得出满意的结果为止；
（4）绘制总装图和零件图；
目标：满足机械手关节结构的设计要求。

关键词：结构设计；参数设计；运动学仿真
Manipulator joint structure design and kinematics simulation analysis
ABSTRACT
The topic for the manipulator joint structure design and kinematics simulation analysis. Industrial machinery hand is the inevitable product of industrial production,it is a copy of the upper part of the human body functions, in accordance with a predetermined transfer request or the workpiece hold the tools to operate the equipment automation technology, to achieve industrial production automation, the promotion of industrial production of the further development plays an important role in. So they have strong vitality of the people by the extensive attention and welcome. Practice has proved, the industrial robot can replace the staff of the heavy labor, significantly reduced labor intensity of workers, improve working conditions, improve labor productivity and the level of automation. Industrial production often appears in the bulky workpiece handling and frequent long-term, monotonous operation, a mechanical hand to be effective. In addition, it can be in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, pollution of the environment under the conditions of operation, but also show its superiority, there are broad development prospects.
This topic through the application of AutoCAD technology on the manipulator structure design and hydraulic transmission principle of design, the use of Solidworks technology mechanical hand for3D solid modeling, and carried on the movement simulation, which can be the basic motion more specific show in front of people. It can carry out the automatic feeding movement; in the installation of the workpiece, the workpiece to the chuck clamping movement. On the manipulator movement speed is to meet productivity requirement to set up.
This paper focuses on the problem -- the structure design and simulation.
In this paper the main content is:
(1) design of mechanical hand joint structure;
(2) joint structure parameter design;
(3) using simulation software in motion process simulation analysis in order to improve the structure design, until satisfactory results are obtained；
(4) drawing assembly drawing and parts drawing；
Target：Meet the mechanical hand joint structure design requirement.〖2-4〗
Key words：Structure design；parameter design；kinematics simulation
目录
第一章绪论 (1)
1.1 研究机械手的意义 (1)
1.2工业机器人概述 (1)
1.3机器人的历史与现状 (4)
1.4机器人发展趋势 (5)
第2章机械手关节结构形式设计 (7)
2.1机械手的要求与原始始据 (7)
2.1.1原始数据及资料 (7)
2.1.2料槽形式及分析动作要求 (7)
2.2机械手的基本结构 (8)
2.3机械手结构设计 (9)
2.3.1 机身机座的设计 (9)
2.3.2手部结构设计 (11)
2.3.3 腕部结构设计 (14)
2.3.4臂伸缩的机构设计 (16)
2.4本章小结 (18)
第3章机械手关节参数设计 (19)
3.1 参数设计优点 (19)
3.2 机座结构参数设计 (19)
3.3伸缩臂参数设计 (21)
3.3.1工作负载R和工作压力P (21)
3.3.2工作速度和速比的确定 (22)
3.3.3液压缸缸筒内径D和活塞杆直径d的确定 (22)
3.3.4液压缸的计算 (23)
3.3.5液压缸稳定性和活塞杆强度校核 (24)
3.3.6连接零件的强度计算 (27)
3.3.7腕部回转缸的计算 (28)
3.4手部参数设计 (30)
3.5本章小结 (33)
第四章液压系统原理设计及草图 (34)
4.1手部抓取缸 (34)
4.2腕部摆动液压回路 (34)
4.3小臂伸缩缸液压回路 (35)
4.4总体原理图 (36)
4.5本章小结 (37)
第五章机械手关节的模拟仿真 (38)
5.1 仿真内容 (38)
5.2 仿真方法 (38)
5.3机械手关节的运动学分析 (39)
5.3.1机械手手部夹紧的运动仿真运动仿真及分析 (39)
5.3.2机械手腕部转动的运动仿真 (39)
5.3.3机械手臂部的运动仿真分析 (39)
5.3.4机械手的整体的运动仿真分析 (40)
5.4 本章小结 (40)
第六章全文总结 (41)
参考文献 (42)
致谢 (44)
附录 (45)
机械手关节结构设计及运动学仿真分析
第一章绪论
1.1 研究机械手的意义
机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。

在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人门劳动强度，甚至危及生命。

机械手就是在这种条件下诞生的，机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。

它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业。

机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此获得日益广泛的应用。

机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

1.2工业机器人概述
在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。

化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。

但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。

专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。

但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。

机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。

“工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。

机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。

机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。

目前我国常把具有
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上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。

简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。

机器人一般分为三类。

第一类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。

它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。

它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。

第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。

它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。

工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。

第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。

这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。

除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。

机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。

要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。

这些系统的性能就决定了机器人的性能。

一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图 1-1 所示。

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机械手关节结构设计及运动学仿真分析
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图
1-1 机器人的一般组成
对于现代智能机器人而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。

目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机器人的触觉装置。

机器人的这些组成部分并不是各自独立的，或者说并不是简单的叠加在一起，从而构成一个机器人的。

要实现机器人所期望实现的功能，机器人的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。

它们之间的相互关系如图1-2 所示。

图1-2 机器人各组成部分之间的关系 机器人的机械系统主要由执行机构和驱动－传动系统组成。

执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动－传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。

驱动－传动系统主要包括驱动机构和传动系统。

驱动机构提供机器人各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。

有的文献则把机器人分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。

1.3机器人的历史与现状
机器人首先是从美国开始研制的。

1958年美国联合控制公司研制出第一台机器人。

它的结构特点是机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。

日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。

自1969年从美国引进两种典型机器人后，大力从事机器人的研究。

目前工业机器人大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；控制方式则为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机器人正在加紧研制。

它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。

研究安装各种传感器，把感觉到的信息进行反馈，使机器人具有感觉机能。

第三代机器人（机器人）则能独立地完成工作过程中的任务。

它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing System) 和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell) 中的重要一环。

随着工业机器人研究制造和应用领域不断扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。

国际工业机器人会议ISIR决定每年召开一次会议，讨论和研究机器人的发展及应用问题。

目前，工业机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻和热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还不能满足工业生产发展的需要。

使用工业机器人代替人工操作的，主要是在危险作业（广义的）、多粉尘、高温、噪声、工作空间狭小等不适于人工作业的环境。

在国外机械制造业中，工业机器人应用较多，发展较快。

目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先制订的作业程序完成规定的操作，但还不具备传感反馈能力，不能应付外界的变化。

如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机器人本身的损坏。

随着现代化科学技术的飞速发展和社会的进步，针对于上述各个领域的机器人系统的应用和研究对系统本身也提出越来越多的要求。

制造业要求机器人系统具有更大的柔性和更强大的编程环境，适应不同的应用场合和多品种、小批量的生产过程。

计算机集成制造（CIM）要求机器人系统能和车间中的其它自动化设备集成在一起。

研究人员为
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了提高机器人系统的性能和智能水平，要求机器人系统具有开放结构和集成各种外部传感器的能力。

然而，目前商品化的机器人系统多采用封闭结构的专用控制器，一般采用专用计算机作为上层主控计算机，使用专用机器人语言作为离线编程工具，采用专用微处理器，并将控制算法固化在EPROM中，这种专用系统很难（或不可能）集成外部硬件和软件。

修改封闭系统的代价是非常昂贵的，如果不进行重新设计，多数情况下技术上是不可能的。

解决这些问题的根本办法是研究和使用具有开放结构的机器人系统。

美国工业机器人技术的发展，大致经历了以下几个阶段：
（1）1963-1967年为试验定型阶段。

1963-1966年，万能自动化公司制造的工业机器人供用户做工艺试验。

1967年，该公司生产的工业机器人定型为1900型。

（2）1968-1970年为实际应用阶段。

这一时期，工业机器人在美国进入应用阶段，例如，美国通用汽车公司1968年订购了68台工业机器人；1969年该公司又自行研制出SAM新工业机器人，并用21组成电焊小汽车车身的焊接自动线；又如，美国克莱斯勒汽车公司32条冲压自动线上的448台冲床都用工业机器人传递工件。

（3）1970年至今一直处于推广应用和技术发展阶段。

1970-1972年，工业机器人处于技术发展阶段。

1970年4月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国工业机器人会议。

据当时统计，美国大约200台工业机器人，工作时间共达60万小时以上，与此同时，出现了所谓了高级机器人，例如：森德斯兰德公司（Sundstrand）发明了用小型计算机控制50台机器人的系统。

又如，万能自动公司制成了由25台机器人组成的汽车车轮生产自动线。

麻省理工学院研制了具有有“手眼”系统的高识别能力微型机器人。

其他国家，如日本、苏联、西欧，大多是从1967，1968年开始以美国的“Versatran”和“Unimate”型机器人为蓝本开始进行研制的。

就日本来说，1967年，日本丰田织机公司引进美国的“Versatran”,川崎重工公司引进“Unimate”，并获得迅速发展。

通过引进技术、仿制、改造创新。

很快研制出国产化机器人，技术水平很快赶上美国并超过其他国家。

经过大约10年的实用化时期以后，从1980年开始进入广泛的普及时代。

我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢。

目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。

1.4机器人发展趋势
随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人
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的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。

就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势：
a)提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人；
b)开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合；
c)研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。

并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。

〖5-9〗
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第2章机械手关节结构形式设计
2.1机械手的要求与原始始据
2.1.1原始数据及资料
（1）原始数据：
a、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）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。

2.1.2料槽形式及分析动作要求
（1）动作要求分析如图2.1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
7
图2.1 要求分析
2.2机械手的基本结构
本课题所设计的机械手的结构如图2-2所示。

注：1. 机座 2.手部 3. 螺杆 4. 手臂 5. 手腕
图2-2机械手的结构
机械手主要由起固定支撑作用的机架、机械臂和手部三部分组成。

机械手能够实现4个自由度（由于机构运动确定，因此机构的自由度等于机构的原动件数目，此机构有
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4个原动件，因此可得有4个自由度）的运动。

其中手臂的升降利用减速箱带动螺柱的运动，以此来驱动手臂的升降。

手臂的伸缩和手部的抓取用液压驱动。

腕部的运动利用电机的转动来实现。

最前端的手部抓取物品，通过各关节的转动，使物品在空间上运动，根据合理的控制，最终实现机械手的动作要求。

2.3机械手结构设计
2.3.1 机身机座的设计
接支承和传动手臂的部件。

一般实现臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上，或者就直接构成机身的躯干与底座相连。

因此，臂部的运动愈多，机身的结构和受力情况就愈复杂，机身既可以是固定式的，也可以是行走式的。

臂部和机身的配置形式基本上反映了机械手的总体布局。

本课题机械手的机身设计成机座式，这样机械手可以是独立的，自成系统的完整装置，便于随意安放和搬动，也可具有行走机构。

臂部配置于机座立柱中间，多见于回转型机械手。

臂部可沿机座立柱作升降运动，获得较大的升降行程。

升降过程由电动机带动螺柱旋转。

由螺柱配合导致了手臂的上下运动。

手臂的回转由电动机带动减速器轴上的齿轮旋转带动了机身的旋转，从而达到了自由度的要求。

1电机的选择
机身部使用了两个电机，其一是带动臂部的升降运动；其二是带动机身的回转运动。

带动臂部升降运动的电机安装在肋板上，带动机身回转的电机安装在混凝土地基上。

（1）带动臂部升降的电机：〖10〗
初选上升速度 V=100mm/s
P=6KW
所以n=（100/6）³60=1000转/分
选择Y90S-4型电机，属于笼型异步电动机。

采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，冷却方式为I（014）即全封闭自扇冷却，额定电压为380V，额定功率为50HZ。

如表2-1 Y90S-4电动机技术数据所示
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表2-1 Y90S-4电动机技术数据
（2）带动机身回转的电机：〖10〗
初选转速 W=60º/s
n=1/6转/秒
=10转/分
由于齿轮 i=3
减速器 i=30
所以n=10³3³30=900转/分
选择Y90L-6型笼型异步电动机
电动机采用B级绝缘。

外壳防护等级为IP44，冷却方式为I（014）即全封闭自扇冷却，额定电压为380V，额定功率为50HZ。

如表2-2 Y90L-6电动机技术数据所示
表2-2Y90L-6电动机技术数据
2减速器的选择
减速器的原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。

用来降低转速和增加转矩，以满足工作需要。

〖11〗
初选WD80型圆柱蜗杆减速器。

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WD为蜗杆下置式一级传动的阿基米德圆柱蜗杆减速器。

蜗杆的材料为38siMnMo调质
蜗轮的材料为ZQA19-4
中心矩a=80mm
Ms³q=4.0³11 （2.1）
传动比I=30
惯量0.265³10ˉ³kg²m²
2.3.2手部结构设计
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2-3所示。

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图2-3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
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，夹紧方式用常闭式弹簧夹紧，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2-4所示【12】：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。

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图2-4油缸示意图
1、右腔推力为
F P =（π／4）D ²P （2.1） =（π／4）⨯0.5²⨯25⨯10³ =4908.7N
2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：
F 1=（2b ／a ）⨯（cos α′）²N ′ （2.2）
其中 N ′=4⨯98N=392N ，带入公式2.2得：
F 1=（2b ／a ）⨯（cos α′）²N ′ =(2⨯150/50)⨯（cos30º）²⨯392
=1764N
则实际加紧力为 F 1实际=PK1K2/η （2.3）
=1764⨯1.5⨯1.1/0.85=3424N
经圆整F 1=3500N
3、计算手部活塞杆行程长L,即
L=（D/2）tg ψ （2.4）
=25³tg30º =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=3³
Rcp=150mm
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 V
=500mm/s
max
=50mm/s
V
min
=500mm/s
（2）上升运动 V
max
=40mm/s
V
min
（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
=60³3.14³25²
=1177.5mm³/s
7、手部工作压强
/S （2.8）
P= F
1
=3500/1962.5=1.78Mpa
2.3.3 腕部结构设计
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，可采用具有一个自由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
14
l=650mm。

如图2-5所示。

1、计算扭矩M1〖13〗
设重力集中于离手指中心200mm处，即扭矩M1为：
M1=F³S （2.9）
=10³9.8³0.2=19.6（N²M）
图2-5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=F³S=5³9.8³0.1 =4.9（N²M）
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³S=6（N²M）
4、摆动缸的总摩擦力矩M〖14〗
M=M1+M2+M摩（2.10） =30.5（N²M）
5.由公式
T=P³b（ΦA1²-Φmm²）³106/8 （2.11）其中： b—叶片密度，这里取b=30mm；
ΦA1—摆动缸内径, 这里取ΦA1=100mm；
Φmm—转轴直径, 这里取Φmm=30mm
15
所以代入（2.11）公式
P=8T/b（ΦA1²-Φmm²）³106
=8³30.5/0.03³（0.1²-0.03²）³106
=0.89Mpa
又因为
W=8Q/（ΦA1²-Φmm²）b
所以
Q=W（ΦA1²-Φmm²）b/8
=（π/4）（0.1²-0.03²）³0.03/8
=0.27³10-4m³/s
=27ml/s
2.3.4臂伸缩的机构设计
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。

本设计的手臂液压缸采用常闭式弹簧收缩，松开时，用单作用式液压缸。

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：【14】
Q=sv
=200³π³40²
=1004800mm³/s
=0.1/10²m³/s
=1000ml/s
2、手臂右腔工作压力，公式（2.8）得：〖14〗
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：
16。