【《自动充电机械臂设计方案案例概述》1700字】

自动充电机械臂设计方案案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u16860自动充电机械臂设计方案案例概述 1320611.1方案的分析和比较 111481.2方案确定 257071.3电动汽车自动充电机械臂简图 3电动车自动充电机械臂的设计的主要工作是对机械臂进行设计后进行内部的计算，并设计机械臂整体，包括末端、小臂、大臂、机身等，使用Solidworks2016进行有限元分析，然后建模并出图，使用AutoCAD2016进行三视图的修改。本章的主要工作是进行方案的比较并确定最优方案，为后续的设计工作打好基础。1.1方案的分析和比较根据工业机械臂臂部的运动形式的不同，以及组合情况，通常情况的机械臂一般分为以下四大类：直角坐标式，圆柱坐标式，球坐标式，关节型式。不同类型的机械臂侧重方面不同，导致其优点、特点格不相同：直角坐标式直角坐标类型的机械臂，臂部运动一般是XYZ轴三轴的直线运动，例如X轴负责伸缩，Y轴负责平移、Z轴负责升降。特点是定位精度十分高，而且构成相对其他三种，较为简单，适用于大多数高精度的场合，像高精度的CNC、三坐标测量仪、高精度的充电场合。但是它的缺点同样也很明显，首先在于它运动灵活性很差，占地面积很大，随着加工范围的增加而大量增加占地。圆柱坐标类型圆柱坐标类型的机械臂，臂部运动通常由两个直线运动及一个旋转组成。一般是Z轴有两个运动，一个是升降另一个是旋转，而伸缩运动只有X轴一个。与直角坐标类型相比较，占地面积首先是大大降低了，结构也类似，相对简单；因为只有一个轴的回转，定位精度也是相当准确，但这也带来了最大的缺点，Z轴升降位置的高低收到了一定的限制，不能抓取太低位置的工件，也无法加工较高的。球坐标类型球坐标类型的机械臂，臂部运动是一个直线运动加另外两个轴的回转运动，即伸缩方面的X轴，Y轴负责的是上下摆动，Z轴则是负责旋转。这种类型的机械臂因为有两轴的旋转，其动作变得相对灵活，而且是由一个转台连接另一个旋转机构，占地面积同时减小了很多，同时也让其结构变得复杂起来。还有因为Y轴的上下摆动，很可能造成误差放大。关节类型关节类型的机械臂，关节处可以做几个方向的转动，一般有大臂、小臂和立柱组成。臂部运动一般是仿照人类手臂运动制作的，肩关节对应大臂和立柱的关节，肘关节则是大小臂的关节。关节型机械臂一般是三个回转运动组成，大臂的上下摆动和回转，小臂的上下摆动。基于以上原因，其有点就是工作范围是四类型里最大的，动作也相对灵活，而且抓取范围大，是四类型里最常用的类型，也比较适用于本文设计的电动汽车自动充电机械臂。但因为是关节回转来定位手部，所以定位精度较差、控制系统和机械结构方面来讲，则是最复杂的。各类型机械臂如图1.1所示：(a)直角坐标型(b)圆柱坐标型(c)球坐标型(d)关节型图1.1四种电动汽车自动充电机械臂坐标形式综合上述四类型机械臂的优缺点和实用性，选择关节型机械臂。1.2方案确定负载确定关节型机械臂的底座负责承受机器人的整机重量，同时也要承受工作负荷，本课题的设定的机械臂总重量为35kg，属于低负载型机械臂。执行系统确定机械臂类比于人类的手，它按照控制器给与的操作指令来完成指令所要求的对应动作，本执行系统包括末端、小臂、大臂、底座，以下对执行系统各模块进行一一说明：末端：安装在手臂的前端，是自动充电机械臂的充电头。大臂和小臂：一般有无关节臂和有关节臂两类，本文采用无关节臂。底座：底座主要负责承担支撑与整个机械臂结构的旋转，是整个设备的机身。驱动类型的确定驱动系统即驱动末端执行机构的传动设备，一般有以下方式：电机驱动、液压驱动、气动驱动等。电机驱动又分为步进电机和伺服电机，结合任务规划书以及设计的要求，选取了步进电机为驱动方式，原因如下：控制简单，成本较低。步距值不受各种外界干扰因素的影响，比如电流的波形、数值、温度的变化，电压的大小等。控制性能好，在一定频率范围内运行的时候任何运动方式都不会丢失一步。选择传动系统常规机械臂传动方式有很多种，例如：带&链传动，齿轮齿条啮合传动、联轴器传动等。根据电动汽车自动充电机械臂工作所在环境、工作负载等，本课题选择联轴器传动。联轴器传动具有良好的缓解振动和吸收冲击能力、工作可靠、可以满足不同需求、寿命长等优点。1.3电动汽车自动充电机械臂简图根据初步规划的方案，结合任务书的要求，本