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机械手设计说明书

篇一：

指导老师：

设计合作成员：

一、设计项目名称

机械手臂手指机构2

二、设计目的

本设计拟搬运宽度尺寸90～110mm、质量为5kg以内的

六菱柱形钢质工件，手指机构带水平转盘。手指的动力驱动

方式为液压传动。液压传动的机械手是以压缩液体的压力来

驱动执行机构运动的机械手。

三、设计要求

机械手为专用机械手，适用于夹六菱柱形钢质工件。选

取机械手的座标型式和自由度。主要设计出机械手的手部

机构。液压传动系统液压缸的选用

四、设计方案

4.1机械手基本形式的选择

机械手的典型结构一般可分为：回转型（包括滑槽杠杆

式和连杆杠杆式两种）、移动型（移动型即两手指相对支座

作往复运动）和平面平移型。本设计采用二指回转型手抓。

4.2机械手的主要部件及运动

本机械手的部件有齿轮、齿条、连杆和液压缸等。主要

的运动有直动液压缸驱动齿条的平动、齿轮和齿条的啮合运

动、连杆的转动和手抓的平行移动。

4.3驱动方式的选择

本机械手的驱动方案采用液压机构驱动机械手,结构简

单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。

4.4机械手的技术参数列表

用途：卸码垛机械手臂抓重：5kg

抓取的物体的几何形状：宽度为90～110mm六菱柱形钢

质工件机械手自重：小于等于10kg

4.5机械工作原理

机械手的夹工件的工作原理框图如图1所示。

图1.机械手夹工件的工作原理框图

该机械手采用了液压驱动方式来实现其工作的要求，

工作要求就是机械手能适应六菱柱形钢质工件不同面的夹

持，故带有水平转盘手臂的回转运动。

传动机构采用齿条与齿轮啮合。本机械通过液压驱动传

递动力推动齿条平动，齿条与齿轮啮合将液压缸传来的水平

运动转化为齿轮连杆的回转运动。而齿条与齿轮啮合驱动四

连杆转动，四连杆机构使夹板水平移动，完成对工件的夹紧

松开。机械手的整体结构图如图2、图3所示。手爪部分特

点如下表述：

1.机械手手部由手爪（即夹板）和传力机构所构成。

机械手爪能夹宽度尺寸为90～110mm的工件，由于所夹工件

是六菱柱形钢质工件，故在竖直方面上夹持会比较方便设计

和简化机构，手爪部分可以做成平面夹板，而机构本身应带

水平转盘机构以适应不同角度的夹持。

2.传力机构型式连杆杠杆式，夹板是与工件直接接触

的构件，在竖直方向上夹持工件，夹板表面始终保持与工件

侧表面平行，通过夹板产生夹紧力来完成夹放物件的任务。

图2.机械手整体结构图3.机械手除去端盖部件正

视图

4.6结构说明

本机械手从上至下主要部件分别是水平转盘、液压缸、

齿条齿轮、四连杆、夹板。

4.6.1手爪结构设计及夹持范围计算（如图4）a.齿轮

设计：

综合考虑避免齿轮根切、加工方便、机械手结构尽量小

和简单等因素，齿轮模数M=1，分度圆半径为20mm。同时连

杆1和齿轮做成一体能大大简化机械结构。b.考虑到刚度

和夹紧的需要确定L3=19c.确定D

因为机械手要夹紧的工件的范围是90～110mm，所以D

因为机械手要夹紧的工件的范围是90～110mm，故L2=/2=54.

留下一定的设计余量，选L2=60。

图4.手爪结构

e.夹紧力和驱动力的计算

手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必

须对大小、方向和作用点进行分析计算。一般来说，需要克

服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性

力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹紧状态。

手指对工件的加紧力可按公式计算：KN?K1K2K3G

（3.2）式中K1——安全系数，通常1.2--2.0；

K2——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。可近似

按下式估算K2=1+a/g（其