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2.3气动行程设计
根据课题设计要求，气动机械手一个周期的运动规划如图所示：
→ 启动→ 机械手小臂下移450mm→ 气爪夹紧工件
→ 机械手小臂上移450mm→ 机械手大臂右移700mm
→ 机械手小臂下移312mm→ 手腕顺时针旋转90°
→ 机械手大臂左移58mm，卡盘夹紧工件→ 气爪松开工件
→ 机械手大臂右移58mm，等待X秒→ 机械手大臂左移58mm
→ 气爪夹紧工件，卡盘松开工件→ 机械手大臂右移58mm
→ 手腕逆时针旋转90°→ 机械手小臂上移312mm
→ 机械手大臂左移600mm→ 机械手小臂下移450mm→ 气爪松开工件
→ 机械手小臂上移450mm→ 机械手大臂左移100mm到达起始位置
在每一个动作中，都只有一个气缸在运动，完成动作后，才执行下一个动作。
2.4 气动回路设计
机械手的气动系统回路原理图如图2.2所示。气源经过气动三联件后，进行了相应的处理，然后便通过相应的电磁换向阀，再进入各个气动执行元件执行动作。在这个设计系统中，为了节省占用的空间，将全部的电磁换向阀都统一装在一个电磁阀底座上，这样减少空间的同时也方便了去控制以及维修[7]。
图2.2 机械手气动回路原理图
1-机械手大臂无杆气缸；2-机械手小臂直线气缸；3-机械手手腕回转气缸；
4-气动三联件；5-二点式气动手指
3 机械手气动元件尺寸设计、校核与选型
本次设计的机械手驱动方式为气动，采用PLC编程进行控制，本次工件质量为1kg，因此气动驱动足以满足要求，且可以大大减小需求空间。影响机械手运行速度的主要参数是手臂移动以及回转的速度。文献综述
3.1机械手主要参数
①工件重量：1kg
②自由度：3个
③坐标系：直角坐标系
④机械手大臂无杆气缸水平移动行程：700mm
⑤机械手小臂直线气缸垂直移动行程：450mm
⑦定位方式：传感器定位
⑧夹持工件直径：Ф40mm
夹持工件高度：80mm
⑨定位精度：±0.1mm
⑩控制方式：PLC
⑪驱动方式：气动驱动
3.2气动元件尺寸设计与校核
3.2.1气动三联件尺寸设计与校核
气缸由气源提供输入，气源需经过气动三联件处理，气动三联件提供的最大流量应满足气缸运动需求，从而达到额定的输出力。以下为进入气缸的瞬时流量Q1和流入管道的瞬时流量Q2的计算。
其中，D为气缸直径，Vmax为气缸最大运动速度，L为管道长度，p为工作压力，d0为管道内径。
由Q1+Q2得出具体的瞬时流量。根据计算所得到的值，选择了内径为8mm的标准生产的气动三联件，当气动三联件的出口压力在0.4MPa时，气动三联件的流量为410L/min，满足要求。
3.2.2手部夹紧气缸尺寸设计与校核
根据本设计，手部气爪为二点式气爪，配有两个爪块，且为平行式气爪。工件重量为1kg，摩擦系数µ=0.1。如图3.1所示。
气爪受力分析图
如上图所示夹持工件，在普通搬运状态所选择的冲击下，取安全系数a=4，u=0.1时，夹持力为被夹持对象的20倍，工件不掉落的情况为2uF>mg。
根据夹持方式，夹紧力F=20xmg=200N
所以气爪满足使用要求。来!自~751论-文|网www.751com.cn
夹持点选择为进入工件20mm，即距离工件下表面60mm处。