平面关节型机械手设计

第2章 手指设计
工业机械手的手部是用来抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之一。
2.1 设计时要注意的问题
(1) 手指应有足够的夹紧力，为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷。
(2) 手指应有一定的开闭范围。其大小不仅与工件的尺寸有关，而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。
(3) 应能保证工件在手指内准确定位。
(4) 结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计。
(5) 根据应用条件考虑通用性。
2.2 零件的计算
第3章 移动关节的设计计算
3.1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。
3.2汽缸的设计
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。
汽缸内型选择：因为活塞行程较长，往复运动，所以选双作用单活塞汽缸，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

第4章 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。
4.1 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。
4.2 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。

4.4 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=20mm 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，产生永久性的过大的凹坑（即材料发生了不允许的永久变形），按轴承静载能力选择的公式为：
《机械设计》13-17
其中为当量静载荷，为轴承静强度安全系数，取决于轴承的使用条件。按《机械设计》表3-8 作摆动运动轴承,冲击及不均匀载荷,此
第5章 大臂的设计计算
5.1 结构的设计
把大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。


第6章 机身的设计
机身是支承臂部的部件，升降，回转和俯仰运动机构等都可以装在机身上。
6.1 设计时注意的问题
(1) 要有足够的刚度和稳定性。
(2) 运动要灵活，升降运动的导套长度不宜过短，否则可能产生卡死现象；一般要有导向装置。
(3)结构布置要合理，便于装修。
6.2 设计方案确定
由于此设计为三个自由度，所以此处无运动要求，只用来支承。只要刚度能满足就行了，高度可根据自动线的高低确定。