正式机械手夹持.doc

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1、1夹持器1.1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；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。1.2.夹持器结构设计1.2.1夹紧装置设计.1.2.1.1夹紧力计算一般来说，加

2、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：2-1式中：—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；—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,，a为机器人搬运工件过程的加速度或减速度的绝对值（m/s）；—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：型指端夹持圆柱型工件，，为摩擦系数，为型手指半角，此处粗略计算,求得夹紧力，，取整为17

3、7N。1.2.1.2驱动力力计算根据驱动力和夹紧力之间的关系式：式中：c—滚子至销轴之间的距离；b—爪至销轴之间的距离；—楔块的倾斜角可得，得出为理论计算值，实际采取的液压缸驱动力要大于理论计算值，考虑手爪的机械效率，一般取0.8～0.9，此处取0.88，则：，取1.2.1.3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：式中——活塞直径——活塞杆直径——驱动压力，,已知液压缸驱动力，且由于，故选工作压力P=1MPa据公式计算可得液压缸内径：根据液压设计手册,见表1.1，圆整后取D=32mm。活

4、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：放松时流量夹紧时流量1.2.1.4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1.2夹持器液压缸技术参数工作压力使用温度范围允许最大速度

5、效率传动介质缸径受压面积()速度比无杆腔有杆腔1MPa～+300m/s90%常规矿物液压油32mm12.58.61.451.2.2手爪的夹持误差及分析在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过，手部的最终误差取决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。工件直径为80mm，尺寸偏差，则，，。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，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：1.2.3楔块等尺寸的确定楔块进入杠杆手指时的力分析如下：—滚子与斜楔面间当量摩擦角，，为滚子与转轴间的摩擦角，为转轴直径，为

6、滚子外径，，为滚子与转轴间摩擦系数;—支点至斜面垂线与杠杆的夹角；—杠杆驱动端杆长；—杠杆夹紧端杆长；—杠杆传动机械效率1.2.3.1斜楔的传动效率斜楔的传动效率可由下式表示：杠杆传动机械效率取0.834，取0.1，取0.5，则可得=,，取整得=。1.2.3.2动作范围分析阴影部分杠杆手指的动作范围，即，如果，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。此外，当时，杠杆与斜面平行，呈直线接触，且与回转支点在结构上干涉，即为手指动作的理论极限位置。1.2.3.3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

7、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位置转到位置，其驱动行程可用下式表示：杠杆手指夹紧端沿夹紧力方向的位移为：通常状态下，在左右范围内，则由手指需要的开闭范围来确定。由给定条件可知最大为55-60mm,最小设定为30mm.即。已知，可得，可知：楔块下边为60mm，支点O距中心线30mm，且有，解得：1.2.3.4与的确定斜楔传动比可由下式表示：可知一定时，愈大，愈大，且杠杆手指的转角在范围内增大时，传动比减小，即斜楔等速前进，杠杆手指转速逐渐减小，则由分配距离为：，。1.2.3.5确定由前式得：，，取。1.2.3

8、.6确定为沿斜面对称中心线方向的驱动行程，，取，则楔块上边长为18.686，取19mm.1.2.4材料及连接件选择V型指与夹持器连接选用圆柱销，d=8mm,需使用2