三自由度机械手改进设计+CAD图纸(7)
图9轴向推力装置
轴向推力装置的功能与主要作用：当气缸的推杆向前和向后时，力由推杆传给连接套，再由连接套传给小钢珠，再由小钢珠传给拉杆A ，使得拉杆A 前进和后退。当手腕在翻转时，拉杆随手腕一起翻转。由于有小钢珠的存在，拉杆A旋转但是拉杆B不会旋转，解决了当拉杆A带动拉杆B一起旋转，破坏气缸密封的影响。
3.3机械手其余部分设计
3.3.1机械手夹持器设计
夹持器是一种机械手的末端执行装置，本课题中机械手夹持器采用的是V形块，如图10所示。当物体和V形块接触时，物体对V形块产生反作用力，V形块可以在一定范围内被动绕轴转动，这也使二指夹持器具有了对被夹持物体的形状的自适应能力。这样就能实现对物体的稳定夹持。本课题中机械手夹持器需要夹持圆柱体棒料，运动规划中2个手指相对转动相同的角度，每个V形块的两个面和圆柱体为线接触。夹持器在实际夹持物体时，通过自适应调整手指的角度和V形块的转角，可以稳定夹持。
没有自适应功能的手指，在夹持圆柱物料时，在某些角度会形成点接触，在这种情况下，机械手搬运物料时，工件可能在搬运过程中掉落。
图10机械手夹持器
3.3.2带传动结构设计
在本次课题中运用到了三文造型设计，由于在设计过程中涉及到了很多零件，且许多零件之间都具有相关性。在零件的设计过程中有些零件根据设计要求和实际要求可能会反复修改多次，经常需要根据装配需求，零部件的尺寸一直需要调整，参数化设计方便了修改。SolidWorks这款软件正好具有参数化设计的强大功能，为了能够节省三文造型的时间，大大提高效率，因此决定利用SolidWorks这款软件对本次课题中所设计和修改的零件进行三文造型设计。
在机械手的改进过程中，原机械手的皮带用同步齿形带来代替。这样在机构上可以更加紧凑。由于这次课题是对原机械手的改进。因此，在改进过程中不但要满足机械手的使用要求，还要满足机械手的结构要求。由于原机械手带动小带轮的电动机在龙门支撑的上方，结构不是十分紧凑。通过对方案的研究，将原来小带轮的电动机从龙门支撑上取下，安装在平板上，这样就降低了机械手整体的重心。但是，在设计过程中还是遇到了一些问题。
同步带的设计计算过程中，初次选定小带轮的齿数为25，大小带轮的节圆直径分别为16mm与64mm，两者的中心距为47mm，符合设计要求。但是，在装配过程中发现大带轮与左右拉杆发生了干涉。左右拉杆的实际距离为56mm小于大带轮的节圆直径，大带轮将无法安装。如图11所示。于是，及时改变小带轮的齿数，将小带轮的齿数改为20，大小带轮的节圆直径随之变为13mm与51mm。在这种情况下，大带轮将不会与左右拉杆形成干涉，如图12所示。这样的带轮不仅满足了使用要求还满足了结构要求。
图11 带轮与拉杆干涉三文图 图12 合理结构三文图
3.3.3机械手的齿条拉杆设计
驱动力的计算：理论驱动力计算：
夹紧力N:
(2)计算理论驱动力P
已知齿条和拉杆材料为普通碳钢，查设计手册得，材料的屈服极限 ,取安全系数为2.许用应力 ：
构件拉伸时的强度条件为：由此求出
如果按所计算出来的直径来制作拉杆显然不是很合适。虽然根据计算，拉杆的直径可以做成很小，但是考虑到机械手的手腕尺寸大小和机械手的整体结构，拉杆的直径应尽可能的与其他的结构的尺寸相匹配。因此，这也告诉我们在设计结构的时候，不能仅仅根据计算的结果来判断和确定结构的尺寸，有时也需考虑该结构与其他部件结构或整体是否匹配。