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第三章 机械手总体结构设计 3.1 动作工况与分析 气动机械手是 以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手 。其主 要特点是 :介质源极为方便，输 出力小，气动动作迅速，结构简单，成本 低 。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大， 而且气源压力较低，抓重一般在 30 公斤以下，在 同样抓重条件下它 比液 压机械手的结构大，所 以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境 中进行 工作 。 机械手的全部动作 由电磁 阀控制的气缸驱动 。其 中,上升/下降、左移  /  右移 以及摆动分别 由双线圈两位 电磁 阀控制,机械手的放松  /夹紧 由一个 单线圈两位 电磁 阀(夹紧 电磁 阀)控制 。机械手的任务是将 A 工作台上的工 件搬运到 B 工作台 （或 B 到 A），机械手示意图如图 3­1 所示： 图 3-1 机械手示意图 在连续 自动工作方式的状态下机械手的顺序实现的动作如图 1 示意图 所示：手臂下降→手指夹紧→手臂上升→手臂右摆动→手臂右伸→手臂下 降→手指松开→手臂上升→手臂左伸→手臂左摆动 （回到初始位 ），机械 手可 以反复不断的进行上述循环动作 。 3.2 机械手各部分结构设计 3.2.1 机械手底座的设计 底座是机械手的基础部分，机械手执行机构 的各部件和驱动系统均安 装于机座上，故起支撑和连接的作用 。 底座的设计是根据各个零件的尺寸及有助于拆装方便来设计的如图 2-2 所示： 图 3-2 箱座 箱座 内壁不需要与其他零件有配合 的关系，所 以内表面不需要加工。 左右厚壁上端有 M10 的螺纹孔，要求加工表面粗糙度，连接轴承下座的， 底版的光孔是用来固定整个装置 的，材料为铸铁 HT200。 3.2.2 立柱结构设计 立柱是支承手臂的部件，立柱也可 以是手臂的一部分，手臂的回转运 动和升降 (或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立往通常为固定 不动的，但机械手 的立柱因工作需要，有时也可作横 向移动，即称为可移 式立柱 。  a.立柱的材料及热处理 由于设计功率不是太大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用材 料 45 钢，调质处理。  b.初估轴径 按扭矩初估轴的直径 ，根据 [1]查表 10-2，得 C 106~117，考虑倒安 装轴承受扭矩作用，取 C 106，则  P  d = C 3  min  n  （3-1） 式中： C—— 由轴承的材料和承载情况缩确定的常数； P——轴 的输 出功率，KW； n——轴 的转速，r/min. 各参数值为 C 106、P 15KW、n 280，则  P  15  d = C3 = 106¥ 3  = 39.95 mm  min  n 280  所 以选择轴径 40mm，轴上面设计个法兰，用法兰来固定轴承因为轴是 靠气缸摆动来旋转的，所 以所受的载荷很小，不需要校核。 3.2.3 轴承的选择 轴承是用 以支承轴和轴上 回转或摆动零件 的部件,在各种机械 中应用 广泛 。根据轴承工作时的摩擦性质，可分为滚动轴承和滑动轴承两大类 。 滚动轴承依靠主要元件间的滚动接触来承受载荷，它与滑动轴承相 比，具 有摩擦阻力小、效率高、启动容易、润滑简便等优点。同时，滚动轴承绝 大部分 已经标准化，并 由专业厂家生产，选用和更换很方便 。其缺点就是 抗击能力差，工作时有