式中各支承处的摩擦力启动时惯性力可按臂伸缩运动时的情况计算臂部运动部件的总重量上升时为正，下降时为负。当时臂部回转运动驱动力矩的计算臂部回转运动驱动力矩应根据启动时产生的惯性力矩与回转部件支承处的摩擦力矩来计算。由于启动过程般不是等加速度运动，故最大驱动力矩要比理论平均值大些，般取平均值的.倍。故驱动力矩可按下式计算.•式中各支承处的总摩擦力矩启动时惯性力矩，般按下式计算•式中手臂部件对其回转轴线的转动惯量•回转手臂的工作角速度回转臂启动时间当•，••对于活塞导向套筒和油缸等的转动惯量都要做详细计算，因为这些零件的重量较大或回转半径较大，对总的计算结果影响也较大，对于小零件则可作为质点计算其转动惯量，对其质心转动惯量忽略不计。对于形状复杂的零件，可划分为几个简单的零件分别进行计算，其中有的部分可当作质点计算。可以参考工业机器人表。.本章小结本章主要阐述的是臂部结构，对手臂的直线运动结构手臂伸缩运动导向装置手臂的升降运动手臂的回转运动和手臂的横向移动进行说明。并对手臂水平伸缩运动驱动力手臂垂直升降运动驱动力和手臂回转运动驱动力进行计算。液压系统的设计.液压系统简介机械手的液压传动是以有压力的油液作为传递动力的工作介质。电动机带动油泵输出压力油，是将电动机供给的机械能转换成油液的压力能。压力油经过管道及些控制调节装置等进入油缸，推动活塞杆运动，从而使手臂作伸缩升降等运动，将油液的压力能又转换成机械能。手臂在运动时所能克服的摩擦阻力大小，以及夹持式手部夹紧工件时所需保持的握力大小，均与油液的压力和活塞的有效工作面积有关。手臂做各种运动的速度决定于流入密封油缸中油液容偏重力矩要小所谓偏重力矩就是指臂部的重量对其支承回转轴所产生的静力矩。为提高机器人的运动速度，要尽量减少臂部运动部分的重量，以减少偏重力矩和整个手臂对回转轴的转动惯量。运动要平稳定位精度要高由于臂部运动速度越高重量越大，惯性力引起的定位前的冲击也就越大，运动即不平稳，定位精度也不会高。故应尽量减少小臂部运动部分的重量，使结构紧凑重量轻，同时要采取定的缓冲措施。.手臂直线运动机构机械手手臂的伸缩升降及横向移动均属于直线运动，而实现手臂往复直线运动的机构形式比较多，常用的有活塞油气缸活塞缸和齿轮齿条机构丝杆螺母机构以及活塞缸和连杆机构。手臂伸缩运动这里实现直线往复运动是采用液压驱动的活塞油缸。由于活塞油缸的体积小重量轻，因而在机械手的手臂机构中应用比较多。如下图所示为双导向杆手臂的伸缩结构。手臂和手腕是通过连接板安装在升降油缸的上端，当双作用油缸的两腔分别通入压力油时，则推动活塞杆即手臂作往复直线运动。导向杆在导向套内移动，以防止手臂伸缩时的转动并兼做手腕回转缸及手部的夹紧油缸用的输油管道。由于手臂的伸缩油缸安装在两导向杆之间，由导向杆承受弯曲作用，活塞杆只受拉压作用，故受力简单，传动平稳，外形整齐美观，结构紧凑。可用于抓重大行程较长的场合。图双导向杆手臂的伸缩结构导向装置液压驱动的机械手手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩的作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂的结构时，必须采用适当的导向装置。它根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取重量等因素加以确定，同时在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。目前采用的导向装置有单导向杆双导向杆四导向杆和其他的导向装置，本机械手采用的是双导向杆导向机构。双导向杆配置在手臂伸缩油缸两侧，并兼做手部和手腕油路的管道。对于伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支承架，以提高导向杆的刚性。如图所示，对于伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支承架，以提高导向杆的刚性。得计算.实际计算η取η.,.,.则实际.两支点回转式钳爪的定位误差的分析图带浮动钳口的钳爪钳口与钳爪的连接点为铰链联结,如图示几何关系,若设钳爪对称中心到工件中心的距离为,则当工件直径变化时,的变化量即为定位误差,设工件半径由变化到时,其最大定位误差为∣∣其中,代入公式计算得最大定位误差∣∣故符合要求本章小结本章阐述的主要是手部结构，对设计应该考虑的问题加以说明，并且对手指的驱动力进行计算和两支点回转式钳爪的定位误差的分析。腕部的结构.概述腕部是连接手部与臂部的部件，起支承手部的作用。设计腕部时要注意以下几点结构紧凑，重量尽量轻。转动灵活，密封性要好。注意解决好腕部也手部臂部的连接，以及各个自由度的位置检测管线的布置以及润滑维修调整等问题要适应工作环境的需要。另外，通往手腕油缸的管道尽量从手臂内部通过，以便手腕转动时管路不扭转和不外露，使外形整齐。.腕部的结构形式本机械手采用回转油缸驱动实现腕部回转运动，结构紧凑体积小，但密封性差，回转角度为.如下图所示为腕部的结构，定片与后盖，回转缸体和前盖均用螺钉和销子进行连接和定位，动片与手部的夹紧油缸缸体用键连接。夹紧缸体也指座固连成体。当回转油缸的两腔分别通入压力油时，驱动动片连同夹紧油缸缸体和指座同转动，即为手腕的回转运动。图机械手的腕部结构.手腕驱动力矩的计算驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径定片端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动的重心与轴线不重合所产生的偏重力矩。手腕转动时所需要的驱动力矩可按下式计算驱惯偏摩.式中驱驱动手腕转动的驱动力矩惯惯性力矩.偏参与转动的零部件的重量包括工件手部手腕回转缸体的动片对转动轴线所产生的偏重力矩.摩手腕转动轴与支承孔处的摩擦力矩.图腕部回转力矩计算图摩擦阻力矩摩摩.式中轴承的摩擦系数，滚动轴承取.，滑动轴承取.轴承支承反力轴承直径由设计知本机械手采用行程开关式。利用行程开关检测位置，精度低，故般与机械挡块联合应用。在机械手中，用行程开关与机械挡块检测定位既精度高又简单实用可靠，故应用也是最多的。驱动与控制方式的选择机械手的驱动与控制方式是根据它们的特点结合生产工艺的要求来选择的，要尽量选择控制性能好体积小维修方便成本底的方式。控制系统也有不同的类型。除些专用机械手外，大多数机械手均需进行专门的控制系统的设计。驱动方式般有四种气压驱动液压驱动电气驱动和机械驱动。参考工业机器人表和表，按照设计要求，本机械手采用的驱动方式为液压驱动，控制方式为固定程序的控制。手部结构.概述手部是机械手直接用于抓取和握紧工件或夹持专用工具进行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安装于机械手手臂的前端。机械手结构型式不象人手，它的手指形状也不象人的手指，它没有手掌，只有自身的运动将物体包住，因此，手部结构及型式根据它的使用场合和被夹持工件的形状，尺寸，重量，材质以及被抓取部位等的不同而设计各种类型的手部结构，它般可分为钳爪式，气吸式，电磁式和其他型式。钳爪式手部结构由手指和传力机构组成。其传力机构形式比较多，如滑槽杠杆式连杆杠杆式斜楔杠杆式齿轮齿条式弹簧杠杆式等，这里采用滑槽杠杆式。.设计时应考虑的几个问题应具有足够的握力即夹紧力在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。手指间应有定的开闭角两个手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角保证工件能顺利进入或脱开。若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。应保证工件的准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带形面的手指，以便自动定心。应具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求具有足够的强度和刚度以防止折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。．机器人化机械开始兴起。从年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之，纷纷探索开拓其实际应用的领域。.我国工业机器人的发展有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不定符合我国国情。这是种误解。在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发海洋开发核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。我国的工业机器人从年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆弧焊点焊装配搬运等机器人其中有多台套喷漆机器人在二十余家企业的近条自动喷漆生产线站上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有定的距离，如可靠性低于国外产品机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“客户，次重新设计”，品种规格多批量小零部件通用化程度低供货周期长成本也不低，而且质量可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化通用化模化设计，积极推进产业化进程。我国的智能机器人和特种机器人在计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人双臂协调控制机器人爬壁机器人管道机器人等机种在机器人视觉力觉触觉声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术遥控加局部自主系统遥控机器人智能装配机器人机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。.我要设计的机械手臂力的确定目前使用的机械手的臂力范围较大，国内现有的机械手的臂力最小为.，最大为。本液压机械手的臂力为臂，安全系数般可在.，本机械手取安全系数。全能,工业,焊接,系统,设计,毕业设计,全套,图