d?4F推4?200D2??0.0252??0.01m （2.4） 6πPS?3.14?0.55?10?0.85 活塞杆强度校核：L=100mm d=25mm,即L?10d，按强度条件计算，此时活塞杆直径有载荷决定，而与长度无关，或者说活塞杆所受的应力小于活塞材料的许用应力即：
F拉 ?[?p] （2.5）
π2d4 F拉-活塞杆的理论推力 N）（ [?p]?活塞杆材料许用应 力 L?活塞杆长度（m） 代入计算得
200 ?2.5Mpa?235Mpa （2.6）
3.14?0.0124 故满足强度要求。即此次设计采用MGPM25-100Z型号气缸可以。
4.3连接杆尺寸计算与力的校核
连接杆部分包括2个，连接杆1（图中大圆的半径杆） 和连接杆2（图中大圆的原点，垂直于图面。 根据所抓的袋装物料横向尺寸（高20mm，宽320），设计了抓手手指部分大致尺寸，如图。
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手爪部分
图 4.3 结构尺寸图 圆形截面的抗扭强度校核：
估算手指部分重量：将手指部分看做2矩形，其中一个高为300mm,宽为10mm,长为100mm，另外一个高为10mm，宽为180mm，长为100mm。
故
G手指?（0.3?0.01?0.1?0.1?0.18?0.01）?7.9?103?9.8?37.161N6 （2.7）
由于手指重心位置离连接杆2距离为150mm,因此，连接杆2受到的转矩最大值为：
M杆2max?37.1616?0.15?5.574N?m (2.8) 圆形截面的抗扭截面模量为
πd432πd33.14?0.023 Wt????1.57?10?6m3 (2.9)
d21616 则
?max?Tmax5.574??3.55Mpa?150Mpa (3.0) ?6WT1.57?10 因此 ，此尺寸符合设计要求。 圆形截面梁（连接杆2）的弯曲切应力校核
圆形截面梁上弯曲切应力的分布规律与矩形截面梁有所不同，横截面上各点的切应力不能均与FS同向，此时
?FsSZ ?y? （3.1）
IZb式中：
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b?2R2?y2 （3.2）
?? SZ为弦所对中性轴Z的静矩，其表达式SZ?22(R?y2)32 （3.3） 3 将b和Sz的表达式带入
?FS(R2?y2) ?y? （3.4）
3IZ 将y=0及圆截面的惯性矩IZ?πR444FS4Fs ?max? （3.5） ?23πR3A 设连接杆2直径为20mm。且杆中间截面受力为连接杆1对它的力与自身重力，即
FS?10N?3.14?0.336?0.012?7.9?103?9.8?18.16N （3.6） 代入公式得 ?max?，求得圆截面上应切力的最大值为：
4?18.16?77112.52pa?180Mpa。 （3.7）
3?3.14?0.012 故直径为20mm左右的直杆可以作为连接杆。
连接杆1由于在其各方向上受到的力都很小，因此不需要力校核。
4.4 手指部分弯曲强度校核：
手指部分是个“L”型，可看做悬臂梁，其上放了500N的重物，但由于手指个数为20个，因此每个手指承担了25N的力。将手指部分近似看做一个长为180mm,宽为15mm，高为25mm的长方体。则： S? 将上式带入应力公式得：
?ZA1?ydA??1h2ybh2y1bdy1?(?y2) （3.8）
24FSh2(?y2) （3.9） ??2IZ4 当y=0时，即中性轴上各点处，切应力达到最大： ?max?3FS3FS325????100000Pa?180Mpa （4.0） 2bh2A20.015?0.025 故此手指参数符合设计要求。
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4.5 圆锥滚子轴承受力计算与寿命的的分析
各滚动体上轴向力之和为轴承的内部轴向力FS,即
FS??Fi?1nai （4.1）
对于圆锥滚子轴承来说，由于内部轴向力FS?FRtan?，因此:
FS?FR/(2Y) （4.2） 由于轴的径向压力大部分来源于自身的重力，则将轴看做一个高为400mm，底面半径为15mm的圆柱体。因此：
G轴?0.152?π?0.4?7.9?103Kg/m3?9.8N/Kg?2187N （4.3） 故FS?FR/2?1.7?(2187/2)/2?1.7N?321N （4.4） 由于机械结构对称，因此，左右两个轴承的轴向载荷相等，也就是说对于这种只能收到纯径向载荷的滚动轴承来说，当量动载荷为：
P?FR?2187N （4.5） 由于轴承在工作过程中平均转速较低，因此不考虑寿命问题。
5 控制系统的设计
5.1电气控制要求分析与PLC的选型
5.1.1控制要求分析
本次设计是用一个PLC控制的机械手爪从抓起固定到松开放下过程的循环系统。其控制要求如下：
1.自动控制，由于本次设计的机械手为工厂实用型码垛机械手，为了提高工作效率，将采用自动控制形式。
2.连续运作，在初始位置开始，当码垛机上的光电探测器探测到有工件时，机械手臂到达指定位置，然后手爪部分开始夹紧定位过程，随后将袋料运送到堆叠处进行放松，使袋料进行顺利堆叠，然后重复上述过程。即手爪部分只实现夹紧和放松两个工作过程。
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