手抓的力學分析
下面對其基本結構進行力學分析：滑槽杠桿 圖3.1（a）為常見的滑槽杠桿式手部結構。
(a) (b)
圖5.1 滑槽杠桿式手部結構、受力分析
1——手指 2——銷軸 3——杠桿
在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為F，并通過銷軸中心O點，兩手指1的滑槽對銷軸的反作用力為F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線和并指向點，交和的延長線于A及B。
由=0 得
=0 得
由=0 得
（3.1）
式中 a——手指的回轉支點到對稱中心的距離（mm）.
——工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉支點的夾角。
由分析可知，當驅動力一定時，角增大，則握力也隨之增大，但角過大會導致拉桿行程過大，以及手部結構增大，因此最好=。
夾緊力及驅動力的計算
手指加在工件上的夾緊力，是設計手部的主要依據。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。一般來說，需要克服工件重力所產生的靜載荷以及工件運動狀態變化的慣性力產生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態。
手指對工件的夾緊力可按公式計算 （3.2）
式中 ——安全系數，通常1.2-2.0；
——工作情況系數，主要考慮慣性力的影響。可近似按下式估其中a，重力方向的最大上升加速度；
——運載時工件最大上升速度
——系統達到最高速度的時間，一般選取0.03-0.5s
——方位系數，根據手指與工件位置不同進行選擇。
G——被抓取工件所受重力（N）。
表3-1 液壓缸的工作壓力
作用在活塞上外力F（N）
液壓缸工作壓力Mpa
作用在活塞上外力F（N）
液壓缸工作壓力Mpa
小于5000
50000以上
計算：設a=100mm,b=50mm,<<;機械手達到最高響應時間為0.5s，求夾緊力和驅動力和 驅動液壓缸的尺寸。
(1) 設
==1.02
根據公式，將已知條件帶入：
（2）根據驅動力公式得：
（3）取
（4）確定液壓缸的直徑D
選取活塞桿直徑d=0.5D,選擇液壓缸壓力油工作壓力P=0.8-1MPa,
根據表4.1（JB826-66），選取液壓缸內徑為：D=10mm,但為了擴大機械手的工作范圍，選取液壓缸內徑D=16mm
則活塞桿內徑為:
D=160.5=8mm，選取d=8mm
5.3.4 手爪夾持范圍計算
為了保證手抓張開角為，活塞桿運動長度為34mm。手抓夾持范圍，手指夾持有效長度為100mm,當手抓沒有張開角的時候，如圖3.2（a）所示，根據機構設計，它的最小夾持半徑，當張開時，如圖3.2（b）所示，最大夾持半徑計算如下：
機械手的夾持半徑從
（a） (b)
圖5.2 手抓張開示意圖
5.4 機械手手爪夾持精度的分析計算
機械手的精度設計要求工件定位準確,抓取精度高,重復定位精度和運動穩定性好,并有足夠的抓取能。
機械手能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機械手的定位精度（由臂部和腕部等運動部件來決定），而且也于機械手夾持誤差大小有關。特別是在多品種的中、小批量生產中，為了適應工件尺寸在一定范圍內變化，一定進行機械手的夾持誤差。
圖5.3 手抓夾持誤差分析示意圖
該設計以棒料來分析機械手的夾持誤差精度。
機械手的夾持范圍為。
一般夾持誤差不超過1mm,分析如下：
工件的平均半徑：
手指長,取V型夾角
偏轉角按最佳偏轉角確定：
計算 =72.14
當S時帶入有：
夾持誤差滿足設計要求。
5.5 手指夾緊液壓缸的尺寸參數的確定
根據夾緊力和驅動力的計算，初步確定了液壓缸的內徑為16mm，行程為34mm；下面要確定液壓缸的缸筒長度L。缸筒長度L由最大工作行程長度加上各種結構需要來確定，即：
L=l+B+A+M+C
式中：l為活塞的最大工作行程；B為活塞寬度，一般為(0.6-1)D;A為活塞桿導向長度，取(0.6-1.5)D;M為活塞桿密封長度，由密封方式定；C為其他長度，在此由于定位方式為定位塊式，需要保留一定的缸體冗余長度作為緩沖，以免在運動過程中損傷到缸體，所以C取32.8mm。一般缸筒的長度最好不超過內徑的20倍。另外，液壓缸的結構尺寸還有最小導向長度H。
所以：L=34+0.8D+D+0.9D+C=120mm
液壓缸缸底厚度計算，本液壓缸選用平行缸底，且缸底無油孔時，其中h為缸底厚度；為液壓缸內徑；為實驗壓力；為缸底材料的許用應力，液壓缸選用缸體材料為45號鋼，。
，
所以選取厚度。
5.6 本章小結
通過本章的設計計算，先對滑槽杠桿式的手部結構進行力學分析，然后分別對滑槽杠桿式手部結構的夾緊力、夾緊用的彈簧、驅動力進行計算，在滿足基本要求后，對手部的夾持精度進行分析計算。不過由于手指的設計工作載荷只有5N，所以手指零部件的載荷導致的應力都能達到設計要求，故校核可以省略。
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