工件直径为80mm，尺寸偏差5
Rmm ，则mm max42.5
，min37.5 Rmm ，40
epRmm
。
本设计为楔块杠杆式回转型夹持器，属于两支点回转型手指夹持，如图2.5。
图2.5
若把工件轴心位置C到手爪两支点连线的垂直距离CD以X表示，根据几何关系有：Xlla
ABAB sinsin
RR22()2cos
1
2222
简化为： sin2
(sincos)(sin)
ABABXRlla
该方程为双曲线方程，如图2.6：
图2.6 工件半径与夹持误差
关系曲线
由上图得，当工件半径为0
R
时，X取最小值min
X
，又从上式可以求出：
0sincosABRl
，通常取2120
minsin ABXl
若工件的半径max 变化到min 时，X值的最大变化量，即为夹持误差，用在设计中，希望按给定的max
R R
表示。
R
和min 来确定手爪各部分尺寸，为了减少夹持误差，
，
R
一方面可加长手指长度，但手指过长，使其结构增大；另一方面可选取合适的偏转角 使夹持误差最小，这时的偏转角称为最佳偏转角。只有当工件的平均半径
epR
取为0 时，
R
夹持误差最小。此时最佳偏转角的选择对于两支点回转型手爪（尤其当a值较大时）， 偏转角
的大小不易按夹持误差最小的条件确定，主要考虑这样极易出现在抓取半径较
BE小时，两手爪的 BE 和'' 边平行，抓不着工件。为避免上述情况，通常按手爪抓取工
件的平均半径
epR
，以90 BCD 为条件确定两支点回转型手爪的偏转角
11cos[()] ep
，即下式：
R
sin
a
lAB
amm其中290 ,86
ABlmm
,
V 型钳的夹角2120
1801cos[(45)]56.57
代入得出：
sin6086
ABRlmm 则 0sincos86sin60cos56.5741.02 则min0max
RRR ，此时定位误差为1和2中的最大值。
222222maxmin
1()2cossinsinsinABABAB
llalaRR
222222minmin 2()2cossinsinsinABABAB
llalaRR
分别代入得：
10.0256
，20.1482mm mm
mmmm 所以，0.14821，夹持误差满足设计要求。
由以上各值可得：
1 2222
(sincos)(sin)55.9254 ABABXRllamm 2
sin
Xmm取值为56 。
2.2.3楔块等尺寸的确定
楔块进入杠杆手指时的力分析如下：
图 2.7
上图2.7中 —斜楔角，
'
2
＜ 30时有增力作用；
为滚子与转轴间的摩擦
—滚子与斜楔面间当量摩擦角，'22tan()tan，dD 2
角， d 为转轴直径， D 为滚子外径，22tan
—支点 O 至斜面垂线与杠杆的夹角；
f2 f 为滚子与转轴间摩擦系数; ，
l— 杠杆驱动端杆长；
l' —杠杆夹紧端杆长； —杠杆传动机械效率
2.2.3.1斜楔的传动效率
斜楔的传动效率
可由下式表示：
sin=
'
sin() 2
杠杆传动机械效率
'
290
d '22tantan D
取0.1，
0.834，2tan 取
dD 取0.5，则可得
=14.036,
，取整得 =14。
2.2.3.2动作范围分析
阴影部分杠杆手指的动作范围，即'290
图 2.8
如果'2 ，则楔面对杠杆作用力沿杆身方向，夹紧力为零，且为不稳定状态，所
以 必须大于'2 。此外，当90
时，杠杆与斜面平行，呈直线接触，且与回转支点在
，见图 2.8
结构上干涉，即为手指动作的理论极限位置。 2.2.3.3斜楔驱动行程与手指开闭范围
当斜楔从松开位置向下移动至夹紧位置时，沿两斜面对称中心线方向的驱动行程为
L，此时对应的杠杆手指由1
位位置，其驱动行程可用下式表示： 置转到2
sinsin
L
lllcoscos 12
(coscos)12
杠杆手指夹紧端沿夹紧力方向的位移为： '12[cos()cos()]sl
90 通常状态下，2 在
左右范围内，1则由手指需要的开闭范围来确定。由给定
条件可知最大 得29076
s为 55-60mm,最小设定为30mm.即30(5060)
，有图关系：
s 。已知14
，可
图2.9
可知：楔块下边为60mm，支点O距中心线30mm，且有'
2.2.3.4l 与 ' 的确定 l斜楔传动比 i可 由下式表示：
30
()ll
tg ，解得： ll '120
i
''sin
ll Ll sin
可知 一定时，'ll 愈大， i愈 大，且杠杆手指的转角 在 90 范围内增大时，传
动比减小，即斜楔等速前进，杠杆手指转速逐渐减小，则由'120ll 分配距离为：50 l ，
l'70 。
2.2.3.5 1 确 定
由前式得：
s (6030)30
s
13070[cos(14)cos(7614)
，150.623
，取150
。
2.2.3.6L 确定
机械手夹持器毕业设计论文
