五自由度机械臂设计
五自由度机械臂设计,自由度,机械,设计
五 自 由 度 机 械 手 臂 结 构 设 计答辩人:一、设计方案的确定此液压手臂由四个液压缸和一个旋转气缸实现五自由度的此液压手臂由四个液压缸和一个旋转气缸实现五自由度的空间运动。空间运动。三维总装图如下三维总装图如下机械手底部通过两条滑轨较大行程的液压缸实现水平位移。机械手底部通过两条滑轨较大行程的液压缸实现水平位移。设计方案液压油缸与前后搭档板法兰连接回转装置通过液压缸活塞杆带动齿条并驱动回转齿轮完成回转装置通过液压缸活塞杆带动齿条并驱动回转齿轮完成180180度水平回转运动。度水平回转运动。设计方案轴承座支撑板限位并导向齿条直线往复运动采用较大尺寸推力圆柱滚子轴承分担重量,由轴承座上端延伸圆凸台内径定位。设计方案升降装置通过液压缸和两滑轨及其附属直线轴承实现升降装置通过液压缸和两滑轨及其附属直线轴承实现Y Y轴升轴升降运动。降运动。液压油缸因行程较小采用前端法兰装配活塞杆直径经校核符合设计要求设计方案小臂俯仰装置通过液压缸活塞杆与小臂铰接实现较小行程小臂俯仰装置通过液压缸活塞杆与小臂铰接实现较小行程的俯仰运动。的俯仰运动。大小臂关节处通过双深沟球支撑关节装配方案实现自由回转。设计方案手腕部通过直接选型的旋转气缸带动销轴回转实现手爪俯仰。手腕部通过直接选型的旋转气缸带动销轴回转实现手爪俯仰。旋转气缸由于尺寸原因,通过小臂侧面外垫一法兰圆盘安装。二、主要零件设计选用主要零件包含四个液压油缸、一个主要零件包含四个液压油缸、一个smcsmc旋转气缸、齿轮、齿条、旋转气缸、齿轮、齿条、回转轴和手爪部分。回转轴和手爪部分。1.液压缸选用液压缸选用 通过公式通过公式 可以算出液压缸可以算出液压缸最小缸内径值,并通过相关手册尺寸对照表设计出液压缸缸径最小缸内径值,并通过相关手册尺寸对照表设计出液压缸缸径(回回转装置的转装置的F F通过计算转动惯性力矩和摩擦力矩求出。通过计算转动惯性力矩和摩擦力矩求出。)经计算,缸内径分别为经计算,缸内径分别为32mm32mm、40mm40mm、40mm40mm、50mm50mm。主要零件2.2.回转轴尺寸确定回转轴尺寸确定 回转轴尺寸由具体装配要求确定,轴径通过扭矩强度校回转轴尺寸由具体装配要求确定,轴径通过扭矩强度校核。核。轴上端由圆螺母定位。轴上端由圆螺母定位。主要零件3.3.齿轮齿条设计齿轮齿条设计 通过齿面弯曲强度校核,通过齿面弯曲强度校核,齿轮齿条选取较大模数,齿数齿轮齿条选取较大模数,齿数确定为确定为3636。油路系统方案确定4.4.手爪手爪 单活塞气缸驱动手爪两侧连杆机构实现抓紧、松开的手单活塞气缸驱动手爪两侧连杆机构实现抓紧、松开的手指运动。指运动。三、总结展望 此五自由度机械手臂可胜任很多场合,液压与气压的驱动方式具有绿色环保、工作稳定的优点。但同时此设计依然存在不足:手臂活动较为缓慢笨拙;液压系统易脏并不易维护。希望在不断学习过程中可以设计出更加完美的机械手臂。感 谢 老 师 的 聆 听 与 指 导答辩人:金东泽
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