毕业论文
械手夹持器设计
夹持器设计的基本要求
（1）应具有适当的夹紧力和驱动力； （2）手指应具有一定的开闭范围； （3）应保证工件在手指内的夹持精度； （4）要求结构紧凑，重量轻，效率高； （5）应考虑通用性和特殊要求。 设计参数及要求
（1）采用手指式夹持器，执行动作为抓紧—放松；
（2）所要抓紧的工件直径为80mm 放松时的两抓的最大距离为110-120mm/s ， 1s
抓紧,夹持速度20mm/s；
（3）工件的材质为5kg，材质为45#钢； （4）夹持器有足够的夹持力；
（5）夹持器靠法兰联接在手臂上。由液压缸提供动力。
2.2 夹持器结构设计 2.2.1夹紧装置设计 . 2.2.1.1夹紧力计算
手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据，必须对其大小、方向、作用点进
行分析、计算。一般来说，加紧力必须克服工件的重力所产生的静载荷（惯性力或惯性 力矩）以使工件保持可靠的加紧状态。
手指对工件的夹紧力可按下列公式计算：
NFKKKG123
2-1
式中：
K 1 —安全系数，由机械手的工艺及设计要求确定,通常取1.2——2.0，取1.5； K
2 —工件情况系数，主要考虑惯性力的影响， 计算最大加速度，得出工作情况
系数2K , 2
aK
g 0.02/1111.002
，a为机器人搬运工件过程的加速度或减速度的 9.8
绝对值（m/s）；
K 3 —方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定，
手指与工件位置：手指水平放置 工件垂直放置； 手指与工件形状： V 型指端夹持圆柱型工件，
K 3
0.5sin
，
f
f 为摩擦系数， 为K V 型手指半角，此处粗略计算34 ,如图2.1
图2.1
G —被抓取工件的重量
求得夹紧力
，取整为177N。 NF NFKKKMgN ，1231.51.002439.8176.75
2.2.1.2驱动力力计算
根据驱动力和夹紧力之间的关系式：
F N
式中：
c—滚子至销轴之间的距离； b—爪至销轴之间的距离；
Fc
2sinba
a —楔块的倾斜角
可得
2sin177286sin16 NFbaFN
c
34
195.15
，得出 F 为理论计
，一
算值，实际采取的液压缸驱动力' F 要大于理论计算值，考虑手爪的机械效率 般取0.8～0.9，此处取0.88，则：
'
FFN 195.15221.762
，取
0.88
'500 FN
2.2.1.3液压缸驱动力计算
设计方案中压缩弹簧使爪牙张开，故为常开式夹紧装置，液压缸为单作用缸，提供
推力：
FDp推
4
2=
式中 D ——活塞直径 d ——活塞杆直径 p ——驱动压力，
FF推'F' '50010
,已知液压缸驱动力
，且 FNKN
由于
FKN'10
，故选工作压力P=1MPa 据公式计算可得液压缸内径：
FDmmmm'44500
p25.231
3.141
根据液压设计手册,见表2.1，圆整后取D=32mm。
表2.1 液压缸的内径系列（JB826-66）（mm）
20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105
110 125 130 140 160 180 200 250 活塞杆直径 d=0.5D=0.5×40mm=16mm
活塞厚 B=(0.6～1.0)D 取B=0.8d=0.7×32mm=22.4mm,取23mm. 缸筒长度 L≤(20～30)D 取L为123mm
活塞行程，当抓取80mm工件时，即手爪从张开120mm减小到80mm，楔快向前移动大约40mm。取液压缸行程S=40mm。
液压缸流量计算： 放松时流量
SdDQ
22
4
)(
226121(3216)2060100.724/minqVAVL 4
夹紧时流量
226
111322060100.965/min44
SqVAVDL
2.2.1.4选用夹持器液压缸
温州中冶液压气动有限公司所生产的轻型拉杆液压缸
型号为：MOB-B-32-83-FB，结构简图，外形尺寸及技术参数如下：
表2.2夹持器液压缸技术参数
使用温
压力 度范围
允许最
效
传动介
缸径
2 速度比 cm 受压面积( ) 工作
大速度 率 质
无杆腔 有杆腔
32 mm
12.5 8.6 1.45
1MPa
+
10～
80
300 m/s 90
%
常规矿 物液压 油
图2.2 结构简图
图2.3 外形尺寸
2.2.2手爪的夹持误差及分析
机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决与机械手定位精度
（由臂部和腕部等运动部件确定），而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品 种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，避免产生手指夹持的定 位误差，需要注意选用合理的手部结构参数，见图2-4，从而使夹持误差控制在较小的 范围内。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过1 决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。
mm ，手部的最终误差取
图 2.4
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