的回转支点到对称中心的距离.工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点的夹角。由分析可知，当驱动力定时，角增大，则握力也随之增大，但角过大会导致拉杆行程过大，以及手部结构增大，因此最好。.夹紧力及驱动力的计算手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对大小方向和作用点进行分析计算。般来说，需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹紧状态。手指对工件的夹紧力可按公式计算式中安全系数，通常工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。可近似按下式估其中，重力方向的最大上升加速度运载时工件最大上升速度系统达到最高速度的时间，般选取方位系数，根据手指与工件位置不同进行选择。被抓取工件所受重力。液压缸的工作压力作用在活塞上外力液压缸工作压力作用在活塞上外力液压缸工作压力小于以上计算设机械手达到最高响应时间为.，求夹紧力和驱动力和驱动液压缸的尺寸。设.根据公式，将已知条件带入.根据驱动力公式得取确定液压缸的直径选取活塞杆直径.,选择液压缸压力油工作压力.,根据表.，选取液压缸内径为则活塞杆内径为，选取机械手手抓夹持精度的分析计算机械手的精度设计要求工件定位准确,抓取精度高,重复定位精度和运动稳定性好,并有足够的抓取能。机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手的定位精度由臂部和腕部等运动部件来决定，而且也于机械手夹持误差大小有关。特别是在多品种的中小批量生产中，为了适应工件尺寸在定范围内变化，定进行机械手的夹持误差。该设计以棒料来分析机械手的夹持误差精度。机械手的夹持范围为。般夹持误差不超过,分析如下工件的平均半径手指长,取型夹角偏转角按最佳偏转角确定计算当时带入有夹持误差满足设计要求。弹簧的设计计算选择弹簧是压缩条件，选择圆柱压缩弹簧。如图.所示，计算如下。.选择硅锰弹簧钢，查取许用切应力.选择旋绕比，则.根据安装空间选择弹簧中径，估算弹簧丝直径.试算弹簧丝直径.根据变形情况确定弹簧圈的有效圈数选择标准为，弹簧的总圈数圈.最后确定，.对于压缩弹簧稳定性的验算对于压缩弹簧如果长度较大时，则受力后容易失去稳定性，这在工作中是不允许的。目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二车床厂的自动循环液压仿行车床机械手，沈阳第三机床厂的滚齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面的使用已有成功的经验，国内些机床厂已在这类产品出厂是就附上机械手，或为用户安装机械手提供条件。如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手生产线中有两台多工位机床和天津二注塑机有加料合模成型分模等自动工作循环，装上机械手的自动装卸工件，可实现全自动化生产。目前机械手在冲床上应用有两个方面是以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂环类冲床磁力起重器壳体下料机械手和天京拖拉机厂冲床的下料机械手等其是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进轻局技术研究所制作的和多工位冲床机械手等。铸锻焊热处理等热加工方面模锻方面，国内大批量生产的模锻锤，其所配的转底炉，用两只机械手成定角度布置早炉前，实现进出料自动化。上海柴油机厂北京内燃机厂洛阳拖拉机厂等已有较成熟的经验。.机械手的组成工业机械手由执行机构驱动机构和控制机构三部分组成。执行机构手部既直接与工件接触的部分，般是回转型或平动型多为回转型，因其结构简单。手部多为两指也有多指根据需要分为外抓式和内抓式两种也可以用负压式或真空式的空气吸盘主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件和电磁吸盘。传力机构形式教多，常用的有滑槽杠杆式连杆杠杆式斜槭杠杆式齿轮齿条式丝杠螺母式弹簧式和重力式。腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动上下摆动左右摆动。般腕部设有回转运动再增加个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压气缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小般小于,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。臂部手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部包括工作或夹具，并带动他们做空间运动。臂部运动的目的把手部送到空间运动范围内任意点。如果改变手部的姿态方位，则用腕部的自由度加以实现。因此，般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩左右旋转升降或俯仰运动。手臂的各种运动通常用驱动机构如液压缸或者气缸和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部手部和工件的静动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构工作范围灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。国内外称作“机械手”“机械手”“操作机”的这三种自动化和半自动化装置，在技术上有些相通之处，所以有时不易明确区分，就它们的技术特征来看，其大致区别如下。“机械手”多数是指程序可变编的独立的自动抓取搬运工件操纵工具的装置国内称作机械手或通用机械手。“机械手”多数是指附属于主机程序固定的自动抓取操作装置国内般称作机械手或专用机械手。如自动线自动线的上下料，加工中心的自动换刀的自动化装置。“操作机”般是指由工人操纵的半自动搬运抓取操作装置。如锻造操作机或处理放射性材料火工品的装配等所使用的半自动化装置。机械手,简称是年由美国金属市场报首先使用的，但这个概念是由美国••在年申请的专利“程序控制物料传送装置“时提出来的。在这专利中所记述的机械手，以现在的眼光来看，就是示教再现机器人。根据这专利，与美国合作，于年研制成功采用数字控制程序自动化装置的原型机。随后，美国的公司和美国的机械铸造公司于年分别制造了实用的号机，并分别取名为和•。机器人外形类似坦克炮塔，采用极坐标结构，而机器人采用圆柱坐标结构。上述两种机器人成为机器人结构的主流，美国通用汽车公司和福特汽车公司在其金属冷热加工中，采用这类机器人进行压铸冲压等上下料，收到了良好的效果。美国的机械手技术的发展，大致经历了以下几个阶段年为实验定型阶段。年，万能自动公司制造的机械手供用户做工艺实验。年，该公司生产的机械手定型为台。年为实验应用阶段。这时期，机械手在美国进入应用阶段。例如美国通用汽车公司年订购了台机械手年又自行研制出型机械手，并用台组成了点焊小汽车车身的焊接自动线。年至今直出于技术发展和推广应用阶段。年，机械手处于技术发展阶段。年月美国在伊利斯工学院研究所召开了第届全国机械手会议。据当时统计，美国已采用了大约台机械手，工作时间共达万小时以上。与此同时，出现了所谓高级机器人，例如森德斯兰德公司发明了用小型计算机控制台机械手的系统。在欧洲第台机械手是年瑞典公司发表的第台操作机。日本在六十年代初期就开始研制固定程序控制的机器手，并从其他各国引进了用于不同生产过程的机器人，并获得迅速过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通过装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进步提高。更重要的是将机械手柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。.机械手的组成机械手主要由执行机构驱动机构和控制系统三大部分组成。其组成及相互关系如下图执行机构如图.所示图.手部手部安装在手臂的前端。手臂的内孔装有转动轴，可把动作传给手腕，以转动伸屈手腕，开闭手指。本课所指的机械手仅需开闭手指。机械手手部的机构系模仿人的手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。手指的数量又可以分为二指三指和四指等，其中以二指用的最多。可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作需要。本课所做的机械手采用二指形状。手臂手臂有无关节和有关节手臂之分本课所做的机械手的手臂采用无关节臂手臂的作用是引导手指准确的抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。本课题所做的机械手在手臂的上升下降前伸后退左转右转三个方向的定位均采用行程开关控制，以保证定位的精度。总括机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此，它采用的执行机构主要是直线油缸摆动油缸电液脉冲马达伺服油马达直流伺服马达和步进马达等。躯干是安装手臂动力源和执行机构的支架。驱动机构驱动机构主要有四种液压驱动气压驱动电气驱动和机械驱动。其中以液压气动用的最多，占以上，电动机械驱动用的较少。液压驱动主要是通过油缸阀油泵和油箱等实现传动。它利用油缸马达加上齿轮齿条实现直线运动利用摆动油缸马达与减速器油缸与齿条齿轮或链条链轮等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高体积小出力大运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。气压驱动所采用的元件为气压缸气压马达气阀等。般采用个大气压，个别的达到个大气压。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。为了号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“”，它是为主机服务的，由主机驱动除少数以外，工作程序般是固定的，因此是专用的。在国外，目前主要是搞第类通用机械手，国外称为机器人。本课题所做的机械手是属于第三类机械手。简史机械手首先是从美国开始研制的。年美国联合控制公司研制出第台机械手。它的结构是机体上安装个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成台数控示教再现型机械手。商名为即万能自动。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转俯仰伸缩用液压驱动控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。年美国机械制造公司也实验成功种叫机械手。该机械手的中央立柱可以回转升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。年美国公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制种型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于毫米。联邦德国机械制造业是从年开始应用机械手，主要用于起重运输焊接和设备的上下料等作业。联邦德国公司还生产种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。日本是工业机械手发展最快应用最多的国家。自年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至年底，其中半是国产，半是进口。目前，工业机械手大部分还属于第代，主要依靠工人进行控制改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计