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3手部组织计划为了使机器手的通用性更强，把机器手的手部组织计划成可退换组织，当工件是棒料时，哄骗夹持式手部。倘使有本质须要，还也许换成气压吸盘式组织，
3.夹持式手部组织夹持式手部组织由手指(或手爪)和传力机构所构成。其传力组织情势对照多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。
3..手指的形态和分类夹持式是最罕见的一种，此中罕用的有两指式、多指式和双手双指式:按手指夹持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按仿效人手手指的行为，手指可分为一支点反转型，二支点反转型和挪移型(或称直进型)，此中以二支点反转型为根基型式。当二支点反转型手指的两个反转支点的间隔削减到无尽小时，就变为了一支点反转型手指;同理，当二支点反转型手指的手指长度变为无尽永劫，就成为挪移型。反转型手指开闭角较小，组织浅显，建立轻易，运用精深。挪移型运用较少，其组织对照繁杂硕大，当挪移型手指夹持直径改动的零件时不影响其轴心的场所，能适应不同直径的工件。
3..2计划时斟酌的几个题目()具备充足的握力(即夹紧力)
在断定手指的握力时，除斟酌工件分量外，还应试虑在传递或职掌进程中所形成的惯性力和振荡，以保证工件不致形成松动或零落。
(2)手指间应具备必要的开闭角
两手指展开与紧闭的两个极限场所所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能成功加入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件斟酌。关于挪移型手指惟独开闭幅度的请求。
(3)保证工件准断定位
为使手指和被夹持工件维持精确的相对场所，必要遵循被抓取工件的形态，取舍响应的手指形态。比方圆柱形工件采取带“V”形面的手指，以便主动宽心。
(4)具备充足的强度和刚度
手指除遭到被夹持工件的反做使劲外，还遭到机器手在活动进程中所形成的惯性力和振荡的影响，请求有充足的强度和刚度以防折断或屈曲变形，当应尽管使组织浅显紧凑，自重轻，并使手部的中间在手腕的反转轴线上，以使手腕的挽回力矩最小为佳。
(5)斟酌被抓取目标的请求
遵循机器手的做事须要，经过对照，咱们采取的机器手的手部组织是一支点两指反转型，由于工件多为圆柱形，故手指形态计划成V型，其组织如附图3.所示。
3..3手部夹紧气缸的计划、手部启动力推算
本课题气动机器人的手部组织如图3-2所示，其工件分量M=0kg，遵循被夹持工件的直径80~50mm，选定V形手指的角度2θ=20°b=20mmR=24mm
冲突系数为υ=0.3
图3.齿轮齿条式手部
()遵循手部组织的传动示用意，其启动力为:
P=b/RN
(2)遵循手指夹持工件的方位，可得握力N推算公式:
2N·sinθ·υ=/2Mg
N=Mg/(4sinθ·υ)
=0x9.8/(4xsin60ox0.3)=94.3(N)
是以：
P=b/RN=x94.3/24=47.5(N)
(3)本质启动力:
P本质≥pKK2/η
式中：η—齿轮齿条传动效率，取η=0.94
K—平安系数，由机器手的工艺及计划请求断定,常常在.2~2.0，取.5；
K2—工件境况系数，首要斟酌惯性力的影响，若被抓取工件的最大加快率取a=g时，则:K2=+a/g
是以：
P本质=47.5x.5x2/0.94=.8(N)
夹持工件时所需夹紧气缸的启动力为.8(N)。
2、气缸的直径
本气缸属于预缩型单影响气缸。遵循力均衡道理，单向影响气缸活塞杆上的输出推力必要征服弹簧的反做使劲和活塞杆做事时的总阻力，其公式为:
F=πD2P/4-Ft
式中:F-活塞杆上的推力/N
Ft-弹簧反做使劲/N
P-气缸做事压力，选为0.4MPa
弹簧反影响按下式推算:
Ft=Gf(l+s)
Gf=Gd4/8d3n
式中:Gf-弹簧刚度，N/m
l-弹簧预紧缩量/mm
s-活塞路途/mm
d-弹簧材料直径/mm
D-弹簧中径/mm
n-弹簧有用圈数
G-弹簧材料剪切模量，时时取G=79.4x09Pa
查《机器计划手册—弹簧》，此处采用材料直径为3.5mm，中径为30mm，有用圈数为5的弹簧，可得：
Gf=Gd4/8d3n
=79.4x09x(3.5x0-3)4/8x(3.5x0-3)3x5
=.46(N/m)
Ft=Gf(l+s)
=.46×60×0
=.6（N）
有公式:
F=πD2Pβ/4-Ft
解析得单向影响气缸的直径:
查《机器计划手册—气压传动》圆整，得D=75mm
由d/D的领域在0.2~0.3之间,可得活塞杆直径:
d=(0.2~0.3)D=(5~22.5)mm
取活塞杆直径d=8mm校核，按公式4F/πd2≤[σ]有:
此中，[σ]=20MPa，F=.8N则:
=4.08
于是合乎请求
3、缸筒壁厚的计划
缸筒直接经受紧缩空气压力，必要有必要厚度。缸体材料采用铝合金2Al2其σb=20MPa。时时气缸缸筒壁厚与内径之比小于或即是/0，其壁厚可按薄壁筒公式推算:
δ=DPp/2σp
式中:δ-缸筒壁厚，mm
D-气缸内径，mm
Pp-尝试压力，取Pp=.5P=0.6MPa
σp-缸体材料许用应力，Pa，其推算公式为：
σp=σb/n
n—平安系数，时时取n=6~8
σp=20/8=5MPa
代入己知数据，则壁厚为:
δ=DPp/2σp
=75x0.6x06/(2x5x06)
=.5(mm)
由于推算所得的壁厚很薄不易加工，故查《机器计划手册—气压传动》采用壁厚为3.5mm，则：
缸筒外径为:D=75+3.5′2=82(mm)
4手腕组织计划斟酌到机器手的通用性，同时由于被抓取工件是程度安置，于是手腕必要设有反转活动才可餍足做事的请求。于是，手腕计划成反转组织，实行手腕反转活动的机构为反转气缸。
4.手腕的自在度手腕是承接办部和手臂的部件，它的影响是调换或改动工件的方位，于是它具备自力的自在度，以使机器手适应繁杂的行为请求。手腕自在度的采用与机器手的通用性、加工工艺请求、工件安置方位和定位精度等很多要素相关。由于本机器手抓取的工件是程度安置，同时斟酌到通用性，于是给手腕设一绕x轴晃动反转活动才可餍足做事的请求暂时实行手腕反转活动的机构，运用至多的为反转油(气)缸，于是咱们采用反转气缸。它的组织紧凑，但反转角度小于°，而且请求严酷的密封。
4.2手腕的启动力矩的推算4.2.手腕晃动时所需的启动力矩手腕的反转、高低和左右摆动均为反转活动，驱着手腕反转时的启动力矩必要征服手腕起动时所形成的惯性力矩，手腕的晃动轴与支承孔处的冲突阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封安装的冲突阻力矩以及由于晃动件的中间与晃动轴线不重合所形成的侧重力矩.下图为手腕受力的示用意。
图4..工件2.手部3.手腕
手腕晃动时所需的启动力矩可按下式推算:
M驱=M惯+M偏+M摩+M封
式中:M驱—驱着手腕晃动的启动力矩（N·cm）;
M惯—惯性力矩（N·cm）;
M偏—介入晃动的零部件的分量(包罗工件、手部、手腕反转缸的动片)对晃动轴线所形成的侧重力矩（N·cm）;
M摩—晃动轴与支承孔处形成的冲突阻力矩（N·cm）;
M封—手腕反转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封安装的冲突阻力矩（N·cm）;
上面以图2-所示的手腕受力境况，解析各阻力矩的推算:
()手腕加快活动时所形成的惯性力矩M悦若手腕起动进程按等加快活动，手腕晃动时的角速率为ω，起动进程所用的功夫为Δt，则
M惯=(J+J)ω/Δt(N·cm)
式中:J-介入手腕晃动的部件对晃动轴线的晃动惯量(N.cm.s2);
J-工件敌手腕晃动轴线的晃动惯量
若工件中间与晃动轴线不重合，其晃动惯量J为:
J=Jc+Ge2/g
式中:Jc—工件对太核心轴线的晃动惯量(N.cm.s2)
G—工件的分量(N)
e—工件的核心到晃动轴线的偏疼距(cm)
(2)手腕晃动件和工件的侧重对晃动轴线所形成的侧重力矩M偏
M偏=Ge+G3e3(N×cm)
式中：G3—手腕晃动件的分量(N);
e3—手腕晃动件的核心到晃动轴线的偏疼距(cm)
当工件的核心与手腕晃动轴线重合时，Ge=0
(3)手腕晃动轴在轴颈处的冲突阻力矩M封
M封=f(RAd2+RBd)/2(N·cm)
式中:d，d2-晃动轴的轴颈直径(cm);
f-冲突系数，关于震动轴承f=0.0,关于滑动轴承f=0.
遵循∑MA(F)=0得
RBl+G3l3=G2l2+Gl
RB=(Gl+G2l2-G3l3)/l
同理遵循∑MB(F)=0得
RA=(G(l+l)+G2(l+l2)+G3(l-l3))/l
式中:G2—晃动轴的分量(N)
l,l2,l3,l4—如图4.所示的长度尺寸(cm).
(4)转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封安装的冲突阻力矩M封，与采用的密衬安装的表率相关，应遵循详细境况加以解析。
4.2.2反转气缸的启动力矩推算在机器手的手腕反转活动中所采取的反转缸是叶片反转气缸，它的道理如图2-2所示，定片与缸体2固连，动片3与反转轴5固连。动片封圈4把气腔分开成两个.当紧缩气体从孔a加入时，促使输出轴做逆时4反转，则低压腔的气从b孔排出。反之，输出轴做顺时针方位反转。单叶气缸的压力P启动力矩M的瓜葛为:
图2-2反转气缸简图
M=Pb(R2-r2)/2或P=2M/(b(R2-r2))
式中：M—反转气缸的启动力矩（N·cm）
P—反转气缸的做事压力（Pa）
R—缸体内壁半径（cm）
r—输出轴半径（cm）
b—动片宽度（cm）
上述启动力矩和压力的瓜葛式是关于低压腔背压为零的境况下而言的。若低压腔有必要的背压，则上式中的P应为做事压力P与背压P2之差。
4.2.3手腕反转缸的尺寸及其校核、尺寸计划
气缸长度计划为b=00mm，气缸内径为D=0mm，半径R=55mm，轴径D2=26mm,半径r=3mm，气缸运转角速率ω=90o/s，加快功夫Δt=0.s，压强P=0.4MPa，则力矩：
M=Pb(R2-r2)/2
=0.4x06x0.x(0.-0.)/2
=57.2(N·m)
2、尺寸校核
()测定介入手腕晃动的部件的品质m=0Kg，解析部件的品质散布境况，品质密度等效散布在一个半径r=50mm的圆盘上，那末晃动惯量：
J=mr2/2
=0x0./2
=0.(kg·m2)
工件的品质为0kg,品质散布于长l=00mm的棒料上，那末晃动惯量
Jc=ml2/2
=0x0.2/2
=0.(kg·m2)
要是工件中间与晃动轴线不重合，关于长l=00mm的棒料来讲，最大偏疼距e=50mm，其晃动惯量为：
J=Jc+me2
=0.+0x0.
=0.(kg·m2)
M惯=（J+J）ω/Δt
=(0.+0.)x90/0.
=4.22(N·m)
(2)手腕晃动件和工件的侧重对晃动轴线所形成的侧重力矩为M偏，斟酌手腕晃动件核心与晃动轴线重合，e=0，夹持工件一端时工件核心偏离晃动轴线e3=50,则：
M偏=Ge+G3e3
=0x9.8x0+0x9.8x0.05
=4.9(N·m)
(3)手腕晃动轴在轴颈处的冲突阻力矩为M摩，关于震动轴承f=0.0,关于滑动轴承f=0.,d,d2为手腕晃动轴的轴颈直径，d=30mm,d2=20mm,RA,RB为轴颈处的支承反力，概略推测RA=N,RB=50N,则：
M磨=f(RAd2+RBd)/2
=0.0x(x0.02+50x0.03)/2
=0.05(N·m)
(4)反转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封安装的冲突阻力矩M封，与采用的密衬安装的表率相关，应遵循详细境况加以解析。在此处推测M封为M磨的3倍，则：
M封=3xM磨=3x0.05=0.5(N·m)
是以：M驱=M惯+M偏+M磨+M封
=4.22+4.9+0.05+0.5
=46.32(N·m)
M驱=46.32M=57.2
?计划尺寸合乎哄骗请求，平安。
5手臂伸缩，起落，反转气缸的尺寸计划与校核5.手臂伸缩气缸的尺寸计划与校核5..手臂伸缩气缸的尺寸计划手臂伸缩气缸采取烟台气动元件厂临盆的准则气缸，参看此公司临盆的种种型号的组织特色，尺寸参数，联合本计划的本质请求，气缸用CTA型气缸，尺寸系列初选内径为φ00/63。
5..2尺寸校核()在校核尺寸时，只要校核气缸内径D=63mm，半径R=3.5mm的气缸的尺寸餍足哄骗请求便可,计划哄骗压强P=0.4MPa，则启动力：
F=P·π·R2
=0.4x06x3.4x0.
=(N)
(2)测定手腕品质为50kg,计划加快率a=0(m/s2)，则惯性力：
F=ma
=50x0
=(N)
(3)斟酌活塞等的冲突力，设定冲突系数k=0.2,
Fm=k·F
=0.2x=00(N)
是以，总受力：
F0=F+Fm
=+00
=(N)
F0=N＜F=N
是以准则CTA气缸的尺寸合乎本质哄骗启动力请求请求。
5..3.导向安装气压启动的机器手臂在举办伸缩活动时，为了防范手臂绕轴线晃动，以保证手指的切确方位，并使活塞杆不受较大的屈曲力矩影响，以添加手臂的刚性，在计划手臂组织时，应当采取导向安装。详细的安设情势应当遵循本计划的详细结议和抓取物体分量等要向来断定，同时在组织计划和布局上应当尽管削减活动部件的分量和削减对反转中间的惯量。导向杆暂时常采取的安装有单导向杆，双导向杆，四导向杆等，在本计划中采取单导向杆来添加手臂的刚性和导向性。
5..4均衡安装在本计划中，为了使手臂的两头也许尽管亲近重力矩均衡形态，削减手抓一注重力矩对功能的影响，故在手臂伸缩气缸一侧加装均衡安装，安装内加放砝码，砝码块的品质遵循抓取物体的分量和缓缸的运转参数视详细境况加以调治，务求使两头尽管亲近均衡。
5.2手臂起落气缸的尺寸计划与校核5.2.尺寸计划气缸运转长度计划为l=8mm,气缸内径为D=0mm,半径R=55mm,气缸运转速率，加快率功夫Δt=0.s,压强P=0.4MPa,则启动力
G0=P·π·R2
=0.4x06x3.4x0.
=(N)
5.2.2尺寸校核()测定手腕品质为80kg,则重力
G=mg=80x0=(N)
(2)计划加快率a=5(m/s2)，则惯性力
G=mg=80x5=(N)
(3)斟酌活塞等的冲突力，设定一冲突系数k=0.，
Gm=k·G=0.x=40(N)
是以：总受力Gq=G+G+Gm=++=N
Gq=NG0=N
是以计划尺寸合乎本质哄骗请求。
5.3手臂反转气缸的尺寸计划与校核5.3.尺寸计划气缸长度计划为b=20mm,气缸内径为D=20mm,半径R=05mm,轴径D2=40mm，半径r=20mm,气缸运转角速率ω=90o/s,加快功夫Δt=0.5s，压强P=0.4MPa，则力矩：
M=Pb(R2-r2)/2
=0.4x06x0.2x(0.-0.02-)/2
=(N·m)
5.3.2尺寸校核()测定介入手臂晃动的部件的品质m=20kg解析部件的品质散布境况，品质密度等效散布在一个半径r=mm的圆盘上，那末晃动惯量：
J=m2r2/2
M惯=Jω/Δt=0.6x90/0.5=08(N·m)
斟酌轴承，油封之间的冲突力，设定一冲突系数k=0.2,
M莫=k·M惯=0.2x05=54(N·m)
总启动力矩:
M驱=M惯+M磨=08+5.4=3.4(N·m)
M驱=3.4M=
计划尺寸餍足哄骗请求。
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