平面关节型机械手结构设计
3.4.2 缸体结构及验算
缸体采用45号钢无缝钢管，由JB1068－67查得可取缸筒外径为38m，则壁厚?＝4mm。
（1）液压缸额定工作压力PN(MPa)应低于一定极限值，以保证工作安全
66(0.0622?0.05)22?s(D12?D)00.35?340?10.35x340x10（0.038-0.03）PN?0.35???36.36MPa==36.36 22D100.06.0382
式中： D—缸筒内径（m）； D1—缸筒外径（m）；
σs—缸筒材料的屈服点，（45号钢为340MPa）。
已知工作压力PN＝2MPa<36.36MPa，故安全。
（2）为避免缸筒在工作时发生塑形变形，液压缸的额定压力PN值应与塑性变形压力有一定的比例范围。
PN≤（0.35～0.42）PPl
式中：PPl－缸筒发生完全塑性变形时的压力（MPa），
Ppl?2.3?slgD1 D计算可得：Ppl?61.92MPa
PN?0.35?61.92?21.67MPa
已知实际工作压力PN＝2MPa<21.67MPa,故安全。 3.4.3 活塞杆的设计计算 活塞杆设计
活塞一端用螺纹与活塞相连接，另一端也采用外螺纹与手指连接（如图）
图3-3 活塞杆外端部结构图
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平面关节型机械手结构设计
活塞杆直径d＝22mm，故取A＝40mm （螺纹长短型） 活塞杆结构（如图）采用实心杆
图3-4 活塞杆结构图
杆体材料采用35号钢，加工后调质到硬度为229～285HBS，必要时，再经高频淬火，硬度达45～55HRC。活塞杆直径d的圆柱度公差值，应按8级精度加工，其圆度公差值，应按9、10级精度加工；端面T的垂直度公差值应加工成7级精度；外圆表面粗糙度应处于0.4～0.8 ?m之间。
验算活塞杆的强度
取活塞杆的计算长度为150mm，活塞杆已知32mm 则 行程活塞杆，主要验算抗拉强度。
d?2Fns?2x2?4663.5?1356x33? =4.1mm 7.5mm66??310?103.14x310x10l150??10，属于短d32??s已知d＝22mm，故安全。
式中：F—液压缸最大推力，F取1.5×904＝1356； D—活塞杆直径，ns—安全系数，一般取ns＝3；
?s—活塞杆材料屈服极限（MPa），查资料知35号钢为310 MPa
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4 移动关节的设计计算
4.1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4-1。
表4-1 各种驱动的特点比较
比较驱动方式 内 容 机械传动 电机 驱动 异步电步进或伺机，直流服电机 电机 输出输出力矩较输出力输出力矩气体压力液体压力高，可小，输出力力矩 大 可较大 较小 矩小，如需以获得较大的输出力矩较输出力 大，结构尺寸过大 控制速度可高，速控制性控制性能可高速，气油液压缩性小，性能 度和加速度能较差，好，可精体压缩性压力流量均容均由机构控惯性大，确定位，大，阻力效易控制，可无级制，定位精度步易精但控制系果差，冲击调速，反应灵高，可与主机确定位 严格同步 统复杂 较严重，精敏，可实现连续确定位较困轨迹控制 难，低速步易控制 体积 当自由度多要油减体积较小 体积较大 时，机构复速装置，杂，体积液较体积较大
气压传动 液压传动 在输出力相同的条件下体积小 大 15
平面关节型机械手结构设计
维修维修使用方维修使维修使用维修简单，维修方便，液体使用 便 用方便 较复杂 能在高温，对温度变化敏粉尘等恶劣感，油液泄漏易环境种使用 着火 应用适用于自由适用于可用于程中小型专用中小型专用通范围 度少的专用抓取重序复杂和通用机械手用机械手都有，机械手，高速量大和运动轨迹都有 低速均能适速度低要求严格用 的专用的小型通机械手 结构简单，成成本低 用机械手 结构简单，液压元件成本特别时重型机械手多用 成本 本低，一般工 厂可以自己制造 4.2 上下移动升降缸的设计
活塞手抓重量的估算
成本较高 能源方便，较高，油路也较成本低 复杂
22G?rhg?3.14?25?150?7800?10?23(N)1
?? r为杆的半径，h为长度，g取10
因为液压工作压力较低，对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，所以选液压传动。
液压缸内型选择：因为活塞行程较长，往复运动，所以选双作用单活塞液压缸，利用液压油使活塞向两个方向运动。
初选活塞杆直径d=22mm，估算其重量
d0.01222G?()hg?3.14?()?0.55?7800?10?4.85(N)22 2?? =3.14x（0.0242）x0.55x7800x10=19.39N 取20N 2F?G?G1?G2?17?23?20?60 取80N
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