五自由度機(jī)械臂設(shè)計(jì),自由度,機(jī)械,設(shè)計(jì) 五 自 由 度 機(jī) 械 手 臂 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)答辯人：一、設(shè)計(jì)方案的確定此液壓手臂由四個(gè)液壓缸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)五自由度的此液壓手臂由四個(gè)液壓缸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)五自由度的空間運(yùn)動(dòng)?？臻g運(yùn)動(dòng)。三維總裝圖如下三維總裝圖如下機(jī)械手底部通過兩條滑軌較大行程的液壓缸實(shí)現(xiàn)水平位移。機(jī)械手底部通過兩條滑軌較大行程的液壓缸實(shí)現(xiàn)水平位移。設(shè)計(jì)方案液壓油缸與前后搭檔板法蘭連接回轉(zhuǎn)裝置通過液壓缸活塞桿帶動(dòng)齒條并驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)齒輪完成回轉(zhuǎn)裝置通過液壓缸活塞桿帶動(dòng)齒條并驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)齒輪完成180180度水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。度水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)方案軸承座支撐板限位并導(dǎo)向齒條直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用較大尺寸推力圓柱滾子軸承分擔(dān)重量，由軸承座上端延伸圓凸臺(tái)內(nèi)徑定位。設(shè)計(jì)方案升降裝置通過液壓缸和兩滑軌及其附屬直線軸承實(shí)現(xiàn)升降裝置通過液壓缸和兩滑軌及其附屬直線軸承實(shí)現(xiàn)Y Y軸升軸升降運(yùn)動(dòng)。降運(yùn)動(dòng)。液壓油缸因行程較小采用前端法蘭裝配活塞桿直徑經(jīng)校核符合設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)方案小臂俯仰裝置通過液壓缸活塞桿與小臂鉸接實(shí)現(xiàn)較小行程小臂俯仰裝置通過液壓缸活塞桿與小臂鉸接實(shí)現(xiàn)較小行程的俯仰運(yùn)動(dòng)。的俯仰運(yùn)動(dòng)。大小臂關(guān)節(jié)處通過雙深溝球支撐關(guān)節(jié)裝配方案實(shí)現(xiàn)自由回轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)方案手腕部通過直接選型的旋轉(zhuǎn)氣缸帶動(dòng)銷軸回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)手爪俯仰。手腕部通過直接選型的旋轉(zhuǎn)氣缸帶動(dòng)銷軸回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)手爪俯仰。旋轉(zhuǎn)氣缸由于尺寸原因，通過小臂側(cè)面外墊一法蘭圓盤安裝。二、主要零件設(shè)計(jì)選用主要零件包含四個(gè)液壓油缸、一個(gè)主要零件包含四個(gè)液壓油缸、一個(gè)smcsmc旋轉(zhuǎn)氣缸、齒輪、齒條、旋轉(zhuǎn)氣缸、齒輪、齒條、回轉(zhuǎn)軸和手爪部分。回轉(zhuǎn)軸和手爪部分。1.液壓缸選用液壓缸選用 通過公式通過公式 可以算出液壓缸可以算出液壓缸最小缸內(nèi)徑值，并通過相關(guān)手冊(cè)尺寸對(duì)照表設(shè)計(jì)出液壓缸缸徑最小缸內(nèi)徑值，并通過相關(guān)手冊(cè)尺寸對(duì)照表設(shè)計(jì)出液壓缸缸徑(回回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)裝置的F F通過計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩和摩擦力矩求出。通過計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩和摩擦力矩求出。）經(jīng)計(jì)算，缸內(nèi)徑分別為經(jīng)計(jì)算，缸內(nèi)徑分別為32mm32mm、40mm40mm、40mm40mm、50mm50mm。主要零件2.2.回轉(zhuǎn)軸尺寸確定回轉(zhuǎn)軸尺寸確定 回轉(zhuǎn)軸尺寸由具體裝配要求確定，軸徑通過扭矩強(qiáng)度校回轉(zhuǎn)軸尺寸由具體裝配要求確定，軸徑通過扭矩強(qiáng)度校核。核。軸上端由圓螺母定位。軸上端由圓螺母定位。主要零件3.3.齒輪齒條設(shè)計(jì)齒輪齒條設(shè)計(jì) 通過齒面彎曲強(qiáng)度校核，通過齒面彎曲強(qiáng)度校核，齒輪齒條選取較大模數(shù)，齒數(shù)齒輪齒條選取較大模數(shù)，齒數(shù)確定為確定為3636。油路系統(tǒng)方案確定4.4.手爪手爪 單活塞氣缸驅(qū)動(dòng)手爪兩側(cè)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抓緊、松開的手單活塞氣缸驅(qū)動(dòng)手爪兩側(cè)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抓緊、松開的手指運(yùn)動(dòng)。指運(yùn)動(dòng)。三、總結(jié)展望 此五自由度機(jī)械手臂可勝任很多場(chǎng)合，液壓與氣壓的驅(qū)動(dòng)方式具有綠色環(huán)保、工作穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)此設(shè)計(jì)依然存在不足：手臂活動(dòng)較為緩慢笨拙；液壓系統(tǒng)易臟并不易維護(hù)。希望在不斷學(xué)習(xí)過程中可以設(shè)計(jì)出更加完美的機(jī)械手臂。感 謝 老 師 的 聆 聽 與 指 導(dǎo)答辯人：金東澤