工业机械臂结构设计要点和性能精品资料

1、B工机 业.0fft tr要 计 词占小匕匕 厶冃nnn摘.要.工业.机.械.臂.具.有.工-作-空.间.大.占.地.空.间.小及.可-控性好.等方面优-点在各类生产-行-业-有泛.的.应用.1但工-业一机.-臂.普一遍.存.在-负.载一盘亠刚一性一不-足及一关.节一伺-艮 月电.机一负-载一大.的一问-题一针.对-丄述现象本文提出n种-基于四杆一机一构原理的新型机-械臂结构一1利一用平-行-四边形一框一架抵消外K 咅弯一矩一，一咸小关一节一电一机一对一大一臂一的一驱一动一功一率一亠提一高一整机一刚度口nn口nnn关-键一词一丄业一机一械_臂一新一型一机-械一臂一结一构一;一负一载一刚一度。一

2、引一言丄业一机一械臂一是-一种一仿一生一机-电一设一备一，一能一模-拟一人一手一动一作一通一过改一变一目一标一物一体一的一位一姿一来一实一现一作一业一可一完一成一搬一运、焊一接-、切一割一、喷一涂一及一装-配-等-丄作一丄业一机一械臂-操一作一可控一可一实现一人机一交互亠用一途一比较一广泛由一于工业机械臂的结构特点亠整体架-构一属-于费-力-杠一杆_亠并一且-传一动-齿-轮一间一隙-的一存一在一也一会-降-低机-械一臂-的刚一度-及-运一动一精-度-因一此一提-高-机械手臂的负载匕匕 厶冃力提高整体刚度及降低驱动能一耗成丄机械一臂性能提升的一关一键可 、 一题一n丄机.械.臂.结.构.设.计.

3、I工业-机-械臂的主要K 立口件-包括回转K 咅、大-臂臂一及.腕.部一1回.转.部一可一完.成.整.机一的.回.转.运.动.，-大.臂一和一臂一的一配.合一运.动一可实一现-机一械.臂一末-端一的一空.间.位置移动，一腕部匕匕 厶冃实现俯仰一轴与摆轴两丄动U作-1各K 立口件-的一运动配合.实现机一械一臂设定的一运动轨一迹一UUUUUULUUUU大臂小臂结构n口nnn大一臂一由平一衡一缸一电一动一缸一及-大_臂一梁一组一成_，一小一臂一由一电一动一缸、平一衡一缸及一小一臂一梁一组一成一，一均一为一平一行一四边一形框架结一构构形式一，一电动缸一安装在一各自的对-角一线一丄，一电-动一缸一由一关

4、一节一电一机-离一合-器一丝一杠一推一杆一及一缸一体一等一零一部一件一组一成一，-端一部一的一关一节一电一机一通-过一离-合一器一带一动-丝一杠一旋一转一亠丝一杠一丄的一螺一母一驱一动一推一杆一伸一缩一，-推一杆的一伸一缩一带动一四一边一形一框架夹角一的变一化一，-从一而一实现机械一臂的水平和一竖直方向的移-动-12机-械一臂-回一转-部-结一构一nIIIIII回转K 咅由伺服机、轮、蜗杆回转支撑回转一轴一1立一柱一箱体等一零K 立口件一组一成一O为一丄平衡涡.轮.的.侧.向.推.力.及.消.除.涡.轮-与-蜗.杆之-间.间.隙杆-采用对-称布-置的形式2-台伺服电机-带一动.蜗.杆.旋.转.

5、，-鉴动一与.涡.轮-连一接.的.机-体.做.回.转.运一动一1这一丄结.构一的.有一点.是一可传一递.扭一矩一大-，-自.锁.性好，一精度高亠节省一丄咸速器nUnU机-械臂腕K 咅nnnnnnnnnn机械一臂一的一腕一部一由一涡一轮一蜗一杆一传一动一副一支一撑一件台伺服电机俯仰-部件一输出法一兰等部分能实一现一俯一仰一轴一与一摆一轴_两一个_动一作_两一个一动一作一依一靠一差一动一原一理一来一实一现一丄型一支一撑一两一侧一对一称一布一置一差一动一输一入一单一元，一差动一输入单元一由伺服电一机涡一轮一蜗杆传一动-副一及-锥一齿一轮一等-部一件一组一成一通一过一传一动-轴一及-中一空一轴一将-丄

6、型一支一撑一两一侧一的一锥一齿一轮一及一涡一轮一蜗一杆一联一结一差-动-输-出一单一元一由一锥一齿一轮一及一摆-轴一组-成一利一用一伺一服一电一机一控制一两一侧涡一轮一的一传动一实现一俯一仰轴与一摆一轴两一个动作一UUUUUnUnU2-机-械一臂-能-耗一分-析_新-结一构一的一机-械一臂-驱一动-功一率-较一其-他一结一构一机-械一臂-明一显降低,负载质心无偏移时能耗比二连杆机械臂降低约25%，比TITAN工业机械臂降低约35%)0负载质心偏移50()mm时能耗比二二二连杆机械臂降低约45%,比TITAN工业机械臂降低约52%3机械臂刚度分析本文利用有限元分析方法对机械臂杆件进行刚度分析分析

7、刖将模型中对分析结果影响不大的孔、倒角等部分进行压缩处理然后给模型添加比较一可靠的边界条件再把模型网格化最后得到机械臂工作空间内的x、y及z方向的刚度分布如图所示。机械臂x方向的刚度与负载的关系为2.3245N/丄m机械臂y方向的刚度与负载的关系为2.715N/ 口仃机械臂z方向的刚度与负载的关系为7.713.1N/卩m综合刚度由于同样负载下的其/、他结构机械臂。4结论本文论述了常规机械臂存在的一一一些问题指出机械臂优化的关键占八、设计了一一一种采用平行四边形框架结构的新型机械臂机械臂大臂及小臂的驱动依靠四边形对角线上的电动缸来宀 完成腕部的运动靠差数原理实现。回转运动利用底座上涡轮两侧的双蜗杆传动实现与其/、他结构机械臂相比同工作条件下驱动能耗降低同驱动功率下负载能力提高同负载下整机刚度明显提高可广泛应用在负载大及末端运动要求精度较一高的场合参考文献:1孙龙飞.机械手臂结构设计与性能分析J.农业机械学报,2017(0(2梁亮.某自动装填机械手的结构设计与分析J南京理工大学,2015.3武战君等.基于Pro)/E和aNsYS;的机器人手臂性能分析