机械手的设计----通用气动上下料机械手OMRON概论
气动机械手 毕业设计
气动机械手毕业设计气动机械手毕业设计随着科技的不断进步，机器人技术在工业领域的应用越来越广泛。
其中，气动机械手作为一种重要的机器人类型，具有灵活、高效、精准的特点，被广泛应用于生产线上的装配、搬运、喷涂等工作。
本文将探讨气动机械手的设计与优化，以及其在工业生产中的应用前景。
一、气动机械手的设计与优化1.1 气动机械手的结构与原理气动机械手主要由气动执行器、传动机构、控制系统和机械结构等组成。
其中，气动执行器是实现机械手运动的关键部件，常用的气动执行器包括气缸和气动马达。
传动机构通过传递气动能量，将气动执行器的运动传递给机械结构，实现机械手的动作。
1.2 气动机械手的设计要点在气动机械手的设计过程中，需要考虑以下几个要点：首先，根据实际应用需求确定机械手的工作范围、负载能力和精度要求。
不同的应用场景对机械手的要求不同，因此需要根据具体情况来确定设计参数。
其次，选择合适的气动执行器和传动机构。
气缸和气动马达具有不同的特点，需要根据机械手的工作特点来选择适合的气动执行器。
传动机构的设计也需要考虑传递效率、运动平稳性等因素。
最后，进行机械结构的设计与优化。
机械结构的设计要考虑刚度、稳定性、重量等因素，通过优化设计，提高机械手的工作效率和精度。
二、气动机械手在工业生产中的应用前景2.1 气动机械手的优势相比于其他类型的机械手，气动机械手具有以下几个优势：首先，气动机械手具有较高的工作速度和响应速度。
由于气动执行器的特点，气动机械手能够快速完成各种动作，提高生产效率。
其次，气动机械手具有较高的负载能力。
气动执行器能够提供较大的推力和扭矩，适合于承载较重的物体。
最后，气动机械手具有较低的成本。
相比于电动机械手，气动机械手的成本较低，适合于中小型企业的应用。
2.2 气动机械手的应用案例气动机械手在工业生产中有着广泛的应用。
以汽车制造业为例，气动机械手可以用于汽车零部件的装配、焊接和喷涂等工作。
在电子行业，气动机械手可以用于电子产品的组装和测试。
气动机械手设计
2012-6-17
1.3 驱动机构的选择
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• 驱动机构是工业机械手的重要组成部分, 工业机械手的性能价格比在 很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力源的丌同, 工业机械 手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。气动 机械手因为结构简单、成本低廉、重量轻、动作迅速、平稳、安全、 可靠、节能和丌污染环境等优点而被广泛应用在生产自动化的各个行 业。因此，机械手的驱动方案选择气压驱动。
• 1.1 机械手基本形式的选择
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• 1.2 机械手的主要部件及运动
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本设计的机械手主要由3个大部件和3个气缸组成： （1）手部，采用一个气爪，通过机构运动实现手爪的张合。 （2）臂部，采用直线缸来实现手臂的伸缩。 （3）机身，采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂升降 和回转。
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1.4 机械手的技术参数列表
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一、用途：车间皮带机之间的搬运 二、设计技术参数： 1、抓重：2Kg (夹持式手部) 2、自由度数：3个自由度 3、坐标型式：圆柱坐标 4、最大工作半径：335mm 5、机身最大中心高：415mm 6、主要运动参数： 手臂伸缩行程：200mm 手臂伸缩速度：200mm/s 机身升降行程：100mm 机身升降速度：100mm/s 机身回转范围：0- 190° 机身回转速度：60°/s
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2.2.1 机械手手臂的设计要求
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• 在进行机械手手臂设计时，要遵循下述原则： • 1.应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行，相互垂直的轴应尽可能 相交于一点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手 的控制。 • 2.机械手手臂的结构尺寸应满足机械手工作空间的要求。工作空间的 形状和大小不机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。 但机械手手臂末端工作空间并没有考虑机械手手腕的空间姿态要求， 如果对机械手手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空 间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。 • 3.机械手手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力 的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。
机械创新设计之气动机械手
机械创新设计之气动机械手概述气动机械手是一种通过空气流动来实现动作的机械手。
通过气动元件的控制和操作，机械手能够完成精准的动作和工作。
气动机械手在工业生产中广泛应用，具有优良的响应速度和承载能力，能够提高生产效率和精度。
气动机械手的原理气动机械手是通过压缩空气来实现运动的。
气动机械手的主要组成部分包括气缸、气动阀、气动控制系统和执行机构等。
气动机械手利用气缸的运动来驱动机械手的活动部分，通过控制气动阀的开关来控制气缸的工作状态，从而实现机械手的动作和工作。
气动机械手的气动控制系统是控制机械手运动的核心部分。
气动控制系统通过控制气动阀的工作，调节压缩空气的流量和压力，从而控制气缸的运动。
气动控制系统通常包括压缩空气源、气缸、气动阀和配气装置等。
气动机械手的执行机构负责实现机械手的动作和工作。
执行机构通常包括气缸、气动马达等。
通过控制执行机构的工作，可以实现机械手的伸缩、旋转和抓取等动作。
气动机械手的优势相比于其他类型的机械手，气动机械手具有以下优势：1.响应速度快：气动机械手的响应时间可以达到毫秒级，能够快速完成动作。
2.承载能力强：气动机械手的气缸具有较大的承载能力，可以承受较大的力和重量。
3.无电源要求：气动机械手不需要外部电源，只需要压缩空气供给即可工作。
4.安全性高：由于气动机械手不涉及电力传输，减少了电击、火灾等安全隐患。
5.维护成本低：气动机械手的构造简单，易于维护和保养，降低了维护成本。
气动机械手的应用气动机械手在许多领域有着广泛的应用，包括工业生产、物流仓储、医疗卫生等。
在工业生产中，气动机械手可以完成装配、搬运、焊接、切割等任务。
由于气动机械手具有响应速度快和承载能力强的特点，能够适应高速的生产线和重负荷的工作环境。
在物流仓储中，气动机械手可以完成货物的装卸和搬运任务。
由于气动机械手具有安全性高和维护成本低的特点，能够成为自动化仓储系统的重要组成部分。
在医疗卫生领域，气动机械手可以用于手术操作和医疗设备的控制。
气动机械手的设计
第一章绪论1.1气动机械手的概述我国国家标准(GB/T12643–90)对机械手的定义：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体，或进行其它操作的机械装置。
”机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。
专用机械手：它作为整机的附属部分，动作简单，工作对象单一，具有固定(有时可调)程序，使用大批量的自动生产。
如自动生产线上的上料机械手，自动换刀机械手，装配焊接机械手等装置。
通用机械手：它是一种具有独立的控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。
它适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产。
它的工作范围大，定位精度高，通用性强，广泛应用于柔性自动线。
机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。
机械手扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。
目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。
机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统(FMS )和计算机集成制造系统(CIMS )，实现生产自动化。
随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。
1.1.1气动技术气动技术—这个被誉为工业自动化之“肌肉”的传动与控制技术，在加工制造业领域越来越受到人们的重视，并获得了广泛应用。
目前，伴随着微电子技术、通信技术和自动化控制技术的迅猛发展，气动技术也不断创新，以工程实际应用为目标，得到了前所未有的发展。
气动技术(Pneumatics)是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。
“Pneumatics”一词起源于希腊文的“Pneuma”，其原义为“呼吸”，后来才一演变成“气动技术”。
气动技术因具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单，以及防火、防爆、抗电磁干扰、抗幅射等优点广泛应用于汽车制造、电子、工业机械、食品等工业产业中。
气动机械手控制系统设计
气动机械手控制系统设计气动机械手是一种应用气动技术的机械手执行器，通过气动元件驱动来实现抓取、搬运、装配等动作。
气动机械手控制系统设计是指设计控制气动机械手运动的电气、电子、液压等各种控制设备和控制方式。
本文将从气动机械手的工作原理、控制系统的设计要点和实现方法三方面进行详细介绍。
一、气动机械手的工作原理具体来说，气源通常会提供一定的压力，一般使用压缩空气。
气控元件包括气缸、气阀等，用于对压缩空气进行控制，如控制气缸的进气和排气，实现气缸的伸缩和运动方向的改变。
而工作执行器则是机械手的关键组成部分，它是气缸和机械手夹具的组合，通过气缸的控制，实现机械手的抓取、搬运等动作。
二、气动机械手控制系统设计要点1.选择合适的气源和气控元件：在设计气动机械手控制系统时，需要根据机械手的负载要求选择合适的气源和气控元件。
气源的压力和流量要满足机械手的工作需求，而气控元件的类型和数量要根据机械手的动作来确定。
2.设计合理的控制回路：气动机械手的控制回路包括气源控制回路和气缸控制回路。
气源控制回路主要控制气源的启动和停止，而气缸控制回路则控制气缸的进气和排气，实现机械手的运动。
控制回路的设计要合理布置元件，使其在工作过程中能够有序工作，减少能量损失。
3.合理安排气缸的布局：气缸的布局对机械手的工作效果有很大影响。
在布置气缸时，需要考虑机械手的工作空间、抓取点的位置和安全性等因素，尽量将气缸设在合适的位置，以提高机械手的工作效率和稳定性。
三、气动机械手控制系统的实现方法1.纯气动控制：纯气动控制是指完全依靠气源和气控元件来控制机械手的运动。
这种控制方式结构简单，控制精度较低，主要适用于对动作精度要求不高的场合。
2.气动与电气联合控制：在气动机械手的控制系统中，可以结合电气元件和电气控制方式，与气动元件共同控制机械手的运动。
在这种控制方式下，电气元件可用于控制气控元件的工作，提高气动机械手的控制精度。
3.PLC控制：PLC控制是指使用可编程序控制器(PLC)对气动机械手进行控制。
气动机械手的设计毕业设计论文
气动机械手的设计毕业设计论文
首先，根据气动机械手的工作原理和结构要求，我们选择了推杆气缸
作为驱动元件。
推杆气缸具有行程长、推力大的优势，适用于机械手的多
个关节。
在设计中，我们根据机械手所需的运动范围和推力要求选择了适
当的推杆气缸型号，并进行了合理的布置和装配。
其次，对于气动机械手的结构设计，我们选择了材料强度高、重量轻
的铝合金材料，并进行了强度计算和结构分析。
在设计过程中，我们考虑
了机械手在工作过程中的受力情况，确定了各个关节的尺寸和连接方式，
以保证机械手的稳定性和可靠性。
再次，对于气动机械手的控制系统设计，我们选择了先进的气动控制
阀及传感器，以实现机械手的精确控制。
在设计中，我们考虑了机械手的
运动范围、速度和承载能力等因素，确定了合适的控制策略，并进行了模
拟和仿真分析，以验证控制系统的性能。
最后，在气动机械手的实验验证与优化方面，我们通过搭建实验平台，对设计的机械手进行了性能测试和优化实验。
在实验中，我们利用传感器
和测量仪器对机械手的运动轨迹、力矩和功耗等进行了实时监测和分析，
以评价机械手的性能和效能，并对其进行了相应的优化设计。
综上所述，本文设计了一种气动机械手，并进行了详细的分析与优化。
通过设计和实验验证，证明了机械手的可行性和优越性。
未来可以进一步
改进和扩展该设计，以满足不同领域的自动化需求，并提高气动机械手的
性能和稳定性。
气动通用上下料机械手的设计——机械结构设计(有设计图纸)
气动通用上下料机械手的设计——机械结构设计摘要：本文通过对关键词上下料，机械手，气缸。
Mechanical Structural Design of Air Pressure Drive Upper and LowerMaterial ManipulatorAbstract: At first, thKey words:upper and lower material, manipulator, air cylinder.目录1 绪论 (1)1.1机械手概述 (1)1.2机械手的组成和分类.............................................................. 错误！未定义书签。
1.2.1 机械手的组成...................................................................... 错误！未定义书签。
1.2.2 机械手的分类...................................................................... 错误！未定义书签。
1.3国内外发展状况...................................................................... 错误！未定义书签。
1.4课题的提出及主要任务.......................................................... 错误！未定义书签。
1.4.1 课题的提出.......................................................................... 错误！未定义书签。
1.4.2 课题的主要任务.................................................................. 错误！未定义书签。
气动机械手毕业设计论文
气动机械手毕业设计论文气动机械手毕业设计论文引言气动机械手是一种基于气动原理实现运动的机械手臂，具有结构简单、成本低、负载能力强等优点。
在工业自动化领域，气动机械手的应用越来越广泛。
本篇论文旨在探讨气动机械手的设计和优化，以提高其性能和应用范围。
一、气动机械手的工作原理气动机械手的工作原理基于气动原理，通过气压的控制来实现机械手臂的运动。
气动机械手主要由气动缸、气控阀和传动机构组成。
当气压作用于气动缸时，气动缸会产生线性运动，从而带动机械手臂的运动。
而气控阀则用于控制气压的开关，从而控制机械手臂的动作。
二、气动机械手的设计要点1. 结构设计气动机械手的结构设计是保证其稳定性和负载能力的关键。
设计者需要考虑机械手臂的长度、材料强度、关节连接方式等因素。
此外，还需要合理安排气动缸和气控阀的位置，以确保机械手臂的运动路径和速度符合要求。
2. 控制系统设计气动机械手的控制系统设计是实现精确控制的关键。
设计者需要选择合适的气控阀和传感器，并设计相应的控制电路。
此外，还需要考虑气压的稳定性和控制精度，以确保机械手臂的动作准确可靠。
3. 优化设计为了提高气动机械手的性能和应用范围，设计者可以进行优化设计。
例如，可以采用多关节结构，增加机械手臂的自由度；可以采用高效的气控阀和传感器，提高机械手臂的控制精度；还可以采用轻量化材料，降低机械手臂的重量。
三、气动机械手的应用领域气动机械手在工业自动化领域有着广泛的应用。
它可以用于装配线上的零部件组装，可以用于搬运重物，还可以用于危险环境下的作业。
此外，气动机械手还可以应用于医疗、食品加工等领域，为人们的生活提供便利。
四、气动机械手的发展趋势随着科技的不断进步，气动机械手也在不断发展。
未来，气动机械手有望实现更高的负载能力和更高的控制精度。
同时，随着机器学习和人工智能的发展，气动机械手还可以实现自主学习和自主决策，从而更好地适应复杂的工作环境。
结论气动机械手作为一种基于气动原理的机械手臂，具有广泛的应用前景。
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机械手的设计本文简要地介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。
1.4.2课题的主要任务本课题将要完成的主要任务如下:(1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手来说，它的适用面更广.(2)选取机械手的座标型式和自由度(3)设计出机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部件的设计。
为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，既可以用夹持式手指来抓取棒料工件，又可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。
(4)气压传动系统的设计本课题将设计出机械手的气压传动系统，包括气动元器件的选取，气动回路的设计，并绘出气动原理图。
(6)机械手的控制系统的设计本机械手拟采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制，本课题将要选取PLC型号，根据机械手的工作流程编制出PLC程序，并画出梯形图。
第二章机械手的设计方案对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾一放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。
设计气动机械手的原则是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制.本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动强度大和操作单调频繁的生产场合。
它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。
2.1机械手的座标型式与自由度按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。
由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。
相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度图2-1所示为机械手的手指、手腕、手臂的运动示意图。
图 2-1 机械手的运动示意图2.2 机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部;当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。
2.3 机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。
因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。
2.4 机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降(或俯仰)运动。
手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。
手臂的各种运动由气缸来实现。
2.5 机械手的驱动方案设计由于气压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用气压传动方式。
2.6 机械手的控制方案设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。
当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。
2.7机械手的主要参数1、主参数机械手的最大抓重是其规格的主参数，目前机械手最大抓重以10公斤左右的为数最多。
故该机械手主参数定为10公斤，高速动作时抓重减半。
使用吸盘式手部时可吸附5公斤的重物。
2、基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。
操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。
而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。
该机械手最大移动速度设计为1.2m/s，最大回转速度设计为1200°/s，平均移动速度为lm/s，平均回转速度为900°/s。
机械手动作时有启动、停止过程的加、减速度存在，用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。
除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。
大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。
过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。
在这种情况下宜采用自动传送装置为好。
根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为600mm,最大工作半径约为1500mm，手臂安装前后可调200mm。
手臂回转行程范围定为2400(应大于180否则需安装多只手臂)，又由于该机械手设计成手臂安装范围可调，从而扩大了它的使用范围。
手臂升降行程定为150mm。
定位精度也是基本参数之一。
该机械手的定位精度为土0.5～±lmm2.8机械手的技术参数列表一、用途:用于 100 吨以上冲床上下料。
二、设计技术参数:1、抓重10公斤 (夹持式手部)5公斤 ( 气流负压式吸盘)2、自由度数4个自由度3、座标型式圆柱座标4、最大工作半径1500mm5、手臂最大中心高1380mm6、手臂运动参数伸缩行程 600mm伸缩速度 500mm/s升降行程 200mm升降速度 300mm/s回转范围 0°～ 240°回转速度90°7、手腕运动参数回转范围 0°～ 180°回转速度 180°/s8、手指夹持范围棒料 : 80～150mm片料 : 面积不大于0.5m Z 9、定位方式行程开关或可调机械挡块等10、定位精度士0.5mml1,缓冲方式液压缓冲器12.驱动方式气压传动13、控制方式点位程序控制(采用PLC)图2- 6机械手的工作范围第三章手部结构设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部:当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。
3.1.1手指的形状和分类夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、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:按模仿人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型(或称直进型)，其中以二支点回转型为基本型式。
当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指;同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。
回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。
移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。
3.1.2设计时考虑的几个问题(一)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。
(二)手指间应具有一定的开闭角两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。
手指的开闭角应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。
对于移动型手指只有开闭幅度的要求。
(三)保证工件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“V”形面的手指，以便自动定心。
(四)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，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。
(五)考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成V型，其结构如附图所示.3.1.3手部夹紧气缸的设计1、手部驱动力计算本课题气动机械手的手部结构如图3-2所示，其工件重量G=10公斤，“V”形手指的角度2 =120°，b=120mm， R=24mm,摩擦系数为f=0.10 。
图3-2 齿轮齿条式手部Fig.3-2 Gear Wheel Hand(1)根据手部结构的传动示意图，其驱动力为:N R2b P =(2)根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式: ()()N tg Gtg N 5042560105.0)(5.0`≈-⨯⨯=-= φθ所以：N R2bP ==490（N ） (3)实际驱动力:η21K K PP ≥实际因为传力机构为齿轮齿条传动，故取η=0.94 ，并取1K =1.5. 若被抓取工件的最大加速度取a=g 时，则: 212=+=gaK 所以：()N P 156394.025.1490≈⨯⨯=实际 所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为1563N 。
2、气缸的直径本气缸属于单向作用气缸。
根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为: z t F F pD F --=421π式中: 1F ——活塞杆上的推力，Nt F ——弹簧反作用力，Nz F ——气缸工作时的总阻力，NP ——气缸工作 压力，Pa弹簧反作用按下式计算:()S l C F f t +=nD Gd C f 31418=12d D D t -=式中: f C —— 弹簧刚度，N/mL —— 弹簧预压缩量，m S ——活塞行程，m d 1——弹簧钢丝直径，m D t ——弹簧平均直径，m D 2——弹 簧外径，m n —— 弹簧有效 圈数G —— 弹簧 材料剪切模量，一般取G=79.4X 1 护Pa在设计中，必须考虑负载率几的影响，则: t F p D F -=421ηπ由以上分析得单向作用气缸的直径:ηπp F F D t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=14代入有关数据，可得： nD Gd C f 31418=()()[]()m N /46.36771510308/105.3104.793439=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--()S l C F f t +=N6.22010606.33673=⨯⨯=- 所以：ηπp F F D t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=14()()[]()mm 23.654.0105.0/6.22049042/16=⨯⨯⨯+⨯=π查有关手册圆整，得D=65 mm由d/D=O.2～0.3， 可得活塞杆直径:d=(0.2～0.3)D=13～19.5 mm圆整后，取活塞杆直径d=18mm 校核，按公式[]σπ≤24/dF t 有: []()2/1/4σπt F d ≥其中[]σ=120MPa, F t =750N则:d ≥(4⨯490/π⨯120)2/1=2.28 ≤18满足设计要求。
3、缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。