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标题: 如何运用机械设计知识进行工业机械臂的设计 [打印本页]

作者: newdim 时间: 2014-12-25 13:55
标题: 如何运用机械设计知识进行工业机械臂的设计
工业机械臂在工业领域应用已非常广泛，可以大大节省人力物力，也是未来全球最大的机械人市场。工业机械手臂的设计需要机械设计技能及知识的实践，现在一起来看看如何运用机械设计知识来指导工业机械臂的设计。
首先要了解工业机械臂的结构组成，工业机械臂分为由多种锥形齿轮、内接外接圆柱形齿轮、涡轮蜗杆、以及电机等组成，其中包含了机械设计及电子等多方面的知识应用。
想要做好机械设计，对工业机械臂进行合理的设计，首先就要了解工业机械臂的结构及功能是怎样的，工业机械臂功能是完成工业上的各种任务，通过自身的机械传动机构能够更加方便快捷的实现加工要求，具有传动效率高，运动灵活，机动性好，精度高等特点，并且通过柔性控制系统能够轻松加工各种机械零件，即加工效率高，加工种类多。
工业机械臂的设计是基于SolidWorks建模来完成的，通过三维建模可以清晰的看到设计出来的立体效果图，这种方式比二维图纸设计更直接。工业机械臂主要是运用齿轮的传动来实现各种功能，运用智能控制系统和柔性控制系统完成对机械手的控制，精确地对零件加工。
如何来进行机械设计呢？首先，为了实现零件的设计要求，可以设计两个机械臂，其中一个是5个自由度，一个是6个自由度，并且两个机械臂都能够完成设计要求，设计两个的目的是研究一下，自由度是否对于零件的加工有影响。两个机械臂大都是用齿轮传动，有所不同的是传动方式，在设计过程中为了减少冗余自由度，使结构形式简单，设计成关节型的机械臂。因为，关节型机械臂模拟动物和人类肢体，甚至是整体而最具有仿生性，也就具有了优于其他类型机器人的动作能力，并且关节型机械臂在相同条件下比非关节型机械臂具有大得多的相对空间和绝对空间，而且设计成开链机构形式，开链主体结构的三个自由度腰关节、肩关节、肘关节全部采用转动关节，手腕上也采用转动关节来确定末端的姿态。从而实现：结构紧凑，工作范围大而安装占地小；很高的可达性，可以使其手部进入像汽车车身这样一个封闭的空间内进行作业，而直角坐标型的机械臂就不行；不需要导轨，转动关节容易密封，由于轴承件是大量生产的标准件，则摩擦小，惯量小，可靠性好；所需关节驱动力矩小，能量消耗少。
机器人手臂为柔性机械手臂，柔性机械臂作为柔性多体系统动力学分析与控制理论研究最直接的应用对象，由于其具有简明的物理模型以及易于计算机和实物模型试验实现的特点，已成为发展新一代机器人和航空航天技术的关键性课题。与刚性机械臂相比，柔性机械臂具有可实现高速操作的能力、较高的负载自重比、较低的能耗和较低的生产成本以及具有更大的工作空间等优点。
这类机械设计在综合机械臂的承载能力、刚度要求、导向性能、定位精度、导向性、定位精度、重量、转动惯量、腕部和机身的连接，并且结合国内外相关设计情况的基础上设计出整体方案。利用Solid works三维建软件完成本设计零件和装配图建造，包括齿轮、机身、传动装置、夹持装置，在此基础上完成虚拟样机制作，运动仿真，动画制作等。采用计算机辅助工程技术，利用Solid works Simulation对产品进行有限元分析，得出其最大应力应变，为产品后期优化设计提供理论依据。用solid cam进行零件加工轨迹模拟，避免了直接在机床试加工时材料及人力浪费，同时也降低了机器被破坏的风险。Solid works软件中CAD/CAE/CAM系统的使用，在产品的设计过程中，保证了设计者可以随时观察、优化和修改设计产品，缩短了设计周期，大大节省了人力和物力。
机械设计开发是使用三维软件完成，在设计过程中会用到很多零件库资源，专家建议可以去3DSource云平台下载合适的零件库资源，3DSource云平台中有百万的通用件、标准件、厂商件等资源，所有资源都可以一键下载导入到常用三维软件即可使用，能大大提升机械设计的产品质量和设计效率。

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