件，提升定高度，旋转，移位，松开工件等几个基本功能。其主要技术指标如下.工件重量约为.工件最大尺寸长，宽，高具体见零件图.最大操作范围提升高度为，转动角度为，水平移动为.机械手的自由度数为上升,转动,平移．定位精度属于上下料机构，本身精度要求不高．装料高度．性能要求抓取可靠灵活，松放平稳，定位可靠。在满足上述各项功能的前提下，我们尽量采用结构简单，制造方便的零部件来组成该机车轴承座的自动上下料专用机构即机械手。根据机械手所要实现的基本功能，我们采用圆柱坐标式机械手。其手臂的运动系由两个直线运动和个回转运动所组成，即沿轴的平移沿轴的升降和绕轴的回转，而手部的夹放动作不能改变工件的位置和方位，故它不计为自由度数，因此该机械手具有三个自由度数即可满足使用要求。根据实际需要我们选用液压传动机械手以油液的压力来驱动执行机构运动。其主要特点是抓重可达几百公斤以上传动平稳结构紧凑动作灵敏。安排夹紧液压缸，升降液压缸，回转液压缸和移动液压缸来分别实现夹紧松开升降转动和平移各项功能。为了实现对机械手的各个动作的顺序控制，我们采用控制各动作的执行元件。该机械手的具体结构为使用两个立柱作为支撑架，在支架上钻两个孔，把装有滑板及连接板和平移液压缸的导轨装于支架的孔里，采用螺钉进行紧固。滑板上装有由升降缸和回转缸组成的臂部及手指式手部和驱动手部夹紧松开的夹紧液压缸。滑板带动工件起移动实现平移，移动液压缸与滑板的运动可以由齿轮与齿条的传动来实现。第二章机械手的具体设计.手部的设计类型选择根据工件形状尺寸重量材料和表面等状况，选用回转型两指式手部。手指夹紧力的计算对于手指垂直位置夹水平位置放置的工件的夹紧力可按下式计算.式中夹紧力工件的重量摩擦系数，钢对钢.。则手部驱动力的计算由于采用夹紧缸来驱动手指夹紧与松开，因此选用连杆传动的手部比较合理。理论驱动力的计算.式中理论驱动力夹紧力到回转支点的垂直距离连杆铰销到回转支点的垂直距离连杆的倾斜角杠杆的倾斜角.。则实际驱动力的计算.式中安全系数,般取.,取.工作情况系数，主要考虑惯性力的影响相当于匀速运动,取η手部的机械效率，取η.。则取校核手部结构的强度校核夹爪的剪切强度和挤压强度夹爪的材料为钢,其伸长率,属于塑性材料。则许用应力.式中材料的屈服点,钢的屈服点安全系数，对于塑性材料,取.。则钢的许用应力为.其许用剪切应力为,取。许用挤压应力为,取。夹爪的剪切应力条件为.式中剪切面上的剪力剪切面面积。则.,故夹爪的抗剪强度满足要求。夹爪的挤压应力条件为.式中挤压面上的挤压力挤压面的计算面积。则,故夹爪的挤压强度满足要求。校核绞链的剪切强度绞链材料为钢,其许用应力绞链的剪切应力条件为则,故绞链的抗剪强度满足要求。校核夹爪外套的剪切强度和挤压强度夹爪外套材料为钢,其许用切应力,许用挤压应力夹爪外套的剪切应力条件为则,故夹爪外套的抗剪强度满足要求。夹爪外套的挤压应力条件为则,故夹爪外套的挤压强度满足要求。选用销轴销轴材料为钢,其许用应力式中材料的屈服点,钢的屈服点则钢的许用应力为其许用剪切应力为,取。许用挤压应力为,取。对于连接夹爪外套与夹爪处销轴的剪切应力条件为则即为了提高强度取,以下校核其挤压强度。其挤压应力条件为故该销轴的挤压强度满足要求。按照同样方法可求得连接夹爪与铰链处销轴的直径和连接连杆与铰链处销轴的直径。机械手手部的具体形状和尺寸见零件图。根据机械手的使用要求和自由度数的限制,以及为了结构简单,手部与臂部直接通过拉杆连接而不需要设计腕部。.臂部的设计通过对各种条件的综合考虑整体结构强度等,臂部的大体结构是把夹紧缸升降缸和回转缸从上到下依次布置在滑板上,其内部结构是拉杆通过连杆和夹紧缸的活塞杆相联接,拉杆与连杆以及拉杆与活塞杆之间都是螺纹连接.为了提高拉杆的强度和装拆的方便,在其外边加空心轴.各部分的具体结构设计和些细节问题分析如下夹紧缸的设计.液压缸主要尺寸的确定液压缸工作压力的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定,对不同用途的液压设备,由于工作条件不同,通常采用的压力范围也不同.设计时,可用类比法来确定。夹紧缸的工作压力初步确定为。液压缸内径和活塞杆直径的确定.式中作用在活塞上的总机械载荷,作用在活塞上的实际工作载荷液压缸的机械效率，般,取.则又.按液压缸工作压力,选取.则得经圆整取液压缸内径则活塞杆直径液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知,承受内压力的圆筒,其内压力分布规律因壁厚的不同而各异.般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径与其壁厚的比值的圆筒称为厚壁圆筒,般所用液压缸均为厚壁圆筒,其壁厚按下面的公式计算.式中液压缸壁厚液压缸内径试验压力，般取最大工作压力的倍,取.缸筒材料的许用应力，其值为锻钢铸钢无缝钢管高强度铸铁灰铸铁。夹紧缸缸体材料为钢,采用模锻进行锻造,其许用应力。则取壁厚则缸筒外径为了增强液压缸缸体的强度,在缸体外壁加上材料为钢的隔套,取隔套的壁厚为,则隔套外径为。夹紧缸工作行程的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。夹紧缸的工作行程等于夹紧工件到松开工件,活塞移动的距离,它的工作行程较小,确定为即可。缸盖厚度的确定般液压缸多为平底缸盖,其有效厚度按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时.有孔时.式中缸盖有效厚度缸盖止口内径缸盖孔的直径缸盖材料的许用应力,其材料为,。夹紧缸缸盖无孔,按公式.计算得取最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时,从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离称为最小导向长度。如果导向长度过小,将使液压缸的初始挠度间隙引起的挠度增大,影响液压缸的稳定性,因此设计时必须保证有定的最小导向长度。对般的液压缸,最小导向长度应满足以下要求.式中液压缸的最大行程液压缸的内径。则.取活塞的宽度般取,则夹紧缸的活塞宽度,取即可。缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和.缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。般液压缸缸体长度不应大于内径的倍。则夹紧缸缸体长度。活塞杆的稳定性验算和强度验算活塞杆的稳定性验算根据材料力学的理论,根受压的细长直杆,在其轴向负载超过稳定性临界力时,失去原有直线状态下的平衡,称为失稳。因此,受轴向压力的活塞杆的稳定条件可表示为.式中η稳定性安全系数,般取η.活塞杆的临界力,可按材料力学中有关公式计算。由于活塞杆的长度远小于其直径的倍即,可不必进行稳定性验算。活塞杆强度验算当时.式中空心活塞杆内径,对实心活塞杆活塞杆材料的许用应力，其材料为钢，则。则显然活塞杆强度满足要求。连接杆稳定性的验算由于连接杆,比较接近,因此对其进行稳定性验算。该结构为两端固定,其长度折算系数.。其惯性矩,故惯性半径柔度计算公式为.式中活塞杆的计算长度长度折算系数惯性半径。则,为粗短杆。对于拉杆,其材料为钢,根据钢的经验抛物线公式.式中材料的临界应力材料的屈服点与材料性质有关的常数。对于钢.,代入公式.中故用经验抛物线公式计算临界力对于连接杆稳定性条件为式中连接杆的轴向载荷η稳定性安全系数,般取η，取η。则,因此满足稳定性条件。拉杆稳定性的验算由于拉杆,可不必进行稳定性验算。.夹紧缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后,就进行各部分的结构设计。主要包括缸体与缸盖的连接结构活塞杆与活塞的连接结构活塞杆导向部分结构密封装置缓冲装置排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同,结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力缸体材料以及工作条件有关.在结构简单容易加工便于装拆的前提下,采用内六角圆柱螺钉进行连接。由于压力较大,为了保证联接的可靠性，需要校核联接螺钉的强度。在这种联接中，每个螺钉在危险剖面螺纹根部横截面上承受的拉力是工作载荷与剩余锁紧力之和。即.式中工作载荷.缸盖所受的合成液压力螺钉数目.螺钉中心所在圆的直径螺钉间距，根据工作压力，查表取剩余锁紧力。，取.。则，取。故因此螺钉的强度条件.式中螺纹直径许用拉应力.螺钉材料的流动极限安全系数,取.。则而即满足强度要求。活塞杆与活塞的连接结构为了使结构简单,采用整体式结构。活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构,包括活塞杆与端盖导向套的结构,以及密封防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向,也可以做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换,所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧,也可以装在外侧。机床和工程机械中般采用装在内侧的结构,有利于导向套的润滑而油压即常采用装在外侧的结构,在高压下工作时,使密封圈有足够的油压将唇边张开,以提高密封性能。活塞杆处的密封形式有形形形和形密封圈.为了清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘,保证油液清洁及减少磨损,在端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘圈和形橡胶密封圈,也可用毛毡圈防尘。为了结构简单,夹紧液压缸的活塞杆导向部分的结构是把导向套和下端盖以及缸体做成体,活塞杆与导向部分采用形密封圈进行密封即可。活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处的密封圈的选用,应根据密封的部位使用的压力温度运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。活塞及活塞杆与密封腔体处的密封均采用形密封圈进行密封即可。液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时,因运动件的质量较大,运动速度较高,则在到达行程终点时,会产生液压冲击,甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞。为了防止这种现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。常用的有以下几种环状间隙式节流缓冲装置三角槽式节流缓冲装置和可调节流缓冲装置，本处采用的是节流调速阀来达到缓冲的目的。必须指出的是上述缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当活塞在行程过程中停止运动时，上述缓冲装置不起缓冲作用。这时在回油路上可设置行程阀来实现缓冲。液压缸的安装连接结构液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构液压缸进出油口的连接等。液压缸的安装形式根据安装位置和工作要求不同，有长螺栓安装脚架安装法兰安装轴销和耳环安装等形式。夹紧液压缸采用直立的形式支撑在空心轴上，其重心作用于导轨上。液压缸进出油口形式及大小的确定液压缸的进出油口，可布置在端盖或缸体上，对于活塞杆固定的液压缸，进出油口可设在活塞杆端部。如果液压缸无专用的排气装置，进出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。进出油口的形式般选用螺孔或法兰连接。根据夹紧缸的内径，确定螺孔连接油口的安装尺寸为。夹紧液压缸的整体结构和公差配合见装配图，各零件的具体结构