一般dD?0.2??0.3，此选0.2
?d?0.2D?0.2?32?6.4mm
按《液压传动与气压传动》表13-4 选取8mm 气缸壁厚?的计算
按《液压传动与气压传动》表13-5查得??4 弹簧力的F的估算:
F?G1?23(N)
所以选择F?G1?23(N)的弹簧件。
3.2 移动关节的设计
3.2.1 驱动方式的比较
机械手的驱动系统有液压驱动，气压驱动，电机驱动，和机械传动四种。一台机械手可以只用一种驱动，也可以用几种方式联合驱动，各种驱动的特点见表“3-1”。
表3-1
比较驱动方式 内 容 机械传动 电机 驱动 步进或伺服电机 输出力矩较气体压力小，液体压力高，可小 输出力矩小，以获得较大的输如需输出力出力 矩较大，结构尺寸过大 气压传动 液压传动 异步电机，直流电机 输出输出力矩较大 输出力可力矩 较大
控制速度可高，速度性能 和加速度均由机构控制，定位精度高，可与主机严格同步 控制性能较差，惯性大，步易精确定位 控制性能好，可精确定位，但控制系统复杂 体积 当自由度多时，机构复杂，体积液较大 维修维修使用方便 使用 应用适用于自由度范围 少的专用机械手，高速低速均能适用 成本 结构简单，成本低，一般工厂可以自己制造 要油减速体积较小 装置，体积较大 维修使用维修使用较维修简单，能方便 复杂 在高温，粉尘等恶劣环境种使用，泄漏影响小 适用于抓可用于程序中小型专用取重量大复杂和运动通用机械手和速度低轨迹要求严都有 的专用机格的小型通械手 用机械手 成本低 结构简单，能 成本较高 源方便，成本低 可高速，气体压缩性大，阻力效果差，冲击较严重，精确定位较困难，低速步易控制 体积较大 油液压缩性小，压力流量均容易控制，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制 在输出力相同的条件下体积小 维修方便，液体对温度变化敏感，油液泄漏易着火 中小型专用通用机械手都有，特别时重型机械手多用 液压元件成本较高，油路也较复杂
3.2.2 气缸的设计
因为气压工作压力较低，对气动组件的材质和精度要求较液压底，无污染，动作迅速反映快，维护简单，使用安全。而且此处作用力不大，所以选气压传动。
气缸内型选择：因为活塞行程较长，往复运动，所以选双作用单活塞气缸，利用压缩空气使活塞向两个方向运动。 初选活塞杆直径d=12mm，估算其重量
d0.0122G2??()2h?g?3.14?()?0.55?7800?10?4.85(N)
22取为5N
F?G?G1?G2?22?23?5?50
取为80N
气压缸内径D的计算
按《液压传动与气压传动》公式 13-1
F??(D2?d2)4P? （3-4）
D为气缸的内径(m)，P为工作压力（Pa）,?为负载率，负载率与气缸工作压力有关，取P?0.40，查《液压传动与气压传动》表13-2 P?0.30??0.65由于气缸垂直安装，所以取P=0.3。一般dD?0.2??0.3，此选0.3
?D?4F4?80??0.03054(m)?30.54(mm)
?P?0.91?1063.14?0.4?0.3?0.91?106按《液压传动与气压传动》表13-3选取40mm。
一般dD?0.2??0.3，此选0.3
?d?0.3D?0.3?40?12mm 气缸壁厚?的计算：
按《液压传动与气压传动》表13-5查得??4。 气缸重量的计算：
G3??(R2?r2)h?g?3.14(0.0242?0.0202)?0.55?7800?10?23.7(N)
其中：R为气缸外径，r为气缸内径，h为气缸长度，g取10，?为气缸材料密度，G3取25N。
3.3 小臂的设计
臂部是机械手的主要执行部件，其作用是支撑手部和腕部，主要用来改变工件的位置。手部在空间的活动范围主要取决于臂部的运动形式。
3.3.1 设计时注意的问题
(1) 刚度要好，要合理选择臂部的截面形状和轮廓尺寸，空心杆比实心杆刚度大的多，常用钢管做臂部和导向杆，用工字钢和槽钢左支撑板，以保证有足够的刚度。
(2) 偏重力矩要小，偏重力矩时指臂部的总重量对其支撑或回转轴所产生的力矩。
(3) 重量要轻，惯量要小，为了减轻运动时的冲击，除采取缓冲外，力求结构紧凑，重量轻，以减少惯性力。 (4) 导向性要好。
3.3.3 小臂结构的设计
把小臂的截面设计成工字钢形式，这样抗弯系数大，使截面面积小，从而减轻小臂重量，使其经济、轻巧。
初选10号工字钢。理论重11.261kg/m,Wy?9.72cm3,h?100mm,d?4.5mm,小臂长为564mm。
较核：G小臂?mg?11.261?0.6?10?67.57（N）取75N。其受力如下图:
图3-2
F=75+105=180（N）
M?F1?L?G小臂?L?105?0.6?75?0.3?92.625(N.m) 2??M92.625??9.53MPa?[?]?100MPa ?23Wy9.72(10)
按《材料力学》公式5.11
??Q （3-5） hb其中h为工字钢的高度，b为工字钢的腰宽，Q为所受的力。
根据??Q180??0.4MPa?[?]?60MPa ?3?3hb100?10?4.5?10所以选10号工字钢合适。 3.3.4 轴的设计计算
大轴的直径取25mm，材料为45号钢。 受力如下图:
图3-3
验算：
F1?F2?M92.625??741(N) F=180N ?2l12.5?10??F962.25??1.96MPa?[?]?60MPa 2?32?r3.14?(12.5?10)所以合适。
3.3.5 轴承的选择
因为上轴承只受径向，下轴承受轴向力和径向力，所以选用圆锥滚子轴承，按《机械零件手册》表9-6－1（GB 297-84）选7304E，d=25mm，
c?31.5KN c0?17.2KN e=0.3。
轴承的校核：
因为此处轴承做低速的摆动，所以其失效形式是，接触应力过大，产生永
平面关节型机械手设计设计
