【文章內(nèi)容簡介】 分別d1=，d2=10mm，d3=16mm，d4=12mm，d5=10mm。兩端均采用軸承與端蓋的配合定位。（2）軸段1部分安裝聯(lián)軸器，因?yàn)樵撦S段在軸承座內(nèi)，又根據(jù)初選型號(hào)為STL367J的聯(lián)軸器尺寸，確定l1=25mm。（3）初選滾動(dòng)軸承。因軸承受軸向力很小，故選用深溝球軸承。軸承定位分別采用軸套和軸承端蓋及軸肩和箱體軸承孔，選取GB/T 2761994_61800型深溝球軸承，參數(shù)如下基本尺寸：dDB=10mm19mm5mm基本額定動(dòng)載荷：Cr=基本額定靜載荷：C0r=由于軸承軸向?qū)挾?mm，根據(jù)實(shí)際裝配，軸段2長度取l2=5mm。（4）根據(jù)所設(shè)計(jì)的連桿，則軸段3，4，5長度分別取l3=，l4=65mm，l5=9mm安裝支架主要以鋁型材構(gòu)成，用T型螺栓固定，用角件（）加固。與傳統(tǒng)機(jī)械制造材料，如碳鋼和不銹鋼材料相比，使用高強(qiáng)度工業(yè)鋁擠壓型材具有以下優(yōu)勢：：只需設(shè)計(jì)、切斷/鉆孔、組合即可完成；而傳統(tǒng)材料通常要經(jīng)過設(shè)計(jì)、切斷/鉆孔、焊接、噴沙/表面處理、表面噴涂等復(fù)雜過程。：由于使用工業(yè)鋁型材的機(jī)件在全部制作過程中沒有熱焊接，所以各部件可很方便的拆卸，所有材料和附件都可重復(fù)使用；而傳統(tǒng)材料由于切割變形和高額拆解成本等原因事實(shí)很少重復(fù)使用。：由于制作過程簡單，可節(jié)省大量工時(shí)成本；尤其是在由于制作錯(cuò)誤而返工時(shí)，比使用傳統(tǒng)材料可節(jié)省幾倍的工時(shí)。：由于制作過程沒有經(jīng)歷熱焊接，材料無變形，所以裝配精度高；而使用熱焊接的傳統(tǒng)材料則不可避免的要出現(xiàn)變形，從而影響最終裝配精度。：使用工業(yè)鋁型材的設(shè)備外觀更具現(xiàn)代感，其特有的陽極氧化鍍膜比現(xiàn)有的各種涂裝方法更加牢固穩(wěn)定。通過連桿機(jī)構(gòu)的尺寸來確定安裝支架尺寸，外框架尺寸為530mm830mm。使用角件加固連接，使支架更加穩(wěn)固，可靠性更高。 角件 安裝結(jié)構(gòu)5基于Pro/E軟件環(huán)境下的機(jī)器人裝配及動(dòng)態(tài)仿真虛擬裝配是一種零件模型按約束關(guān)系進(jìn)行重新定位的過程，它是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性、精度特性，真實(shí)地模擬產(chǎn)品的三維裝配關(guān)系，并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實(shí)模擬裝配過程及特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)過程與實(shí)際零部件的設(shè)計(jì)制造、裝配過程的高度統(tǒng)一，是有效分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理性的一種手段。虛擬裝配過程，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取措施，保證產(chǎn)品的一次性成功，從而降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。對于待設(shè)計(jì)與分析的研究對象來說，運(yùn)動(dòng)仿真是在裝配實(shí)現(xiàn)以后進(jìn)行的，通過運(yùn)動(dòng)仿真我們可以收獲以下成果：；，對設(shè)計(jì)對象進(jìn)行改進(jìn)；、分析整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理性，對機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供了依據(jù)。虛擬裝配中首先要對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配，該機(jī)構(gòu)主要由連桿，軸，軸承組成。按照一個(gè)順序，將各個(gè)連桿通過。 連桿機(jī)構(gòu)爆炸圖 連桿機(jī)構(gòu)模型圖首先，將各條鋁型材，在各自的位置，通過角件和T型螺栓，裝配到一起。然后在上面支架部分，安裝電機(jī)座和軸承座。 安裝支架模型圖在裝配過程中首先將工作面裝配到支架上，然后將連桿機(jī)構(gòu)裝配好，再將兩個(gè)輸入軸裝配于軸承座上，并通過聯(lián)軸器與電機(jī)軸配合裝配，完成最后的裝配。[2425]。 二自由度機(jī)器人三維模型圖通過對裝配后的二自由度機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，可以對其工作狀態(tài)有較為直觀的了解與分析，Pro/E為二自由度機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析提供了較為方便的工具。下面介紹二自由度機(jī)器人動(dòng)態(tài)仿真的大致步驟。因?yàn)槎杂啥葯C(jī)器人，是由兩個(gè)電機(jī)，通過聯(lián)軸器，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)輸入軸，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到工作目的。所以，首先設(shè)定兩個(gè)電機(jī)，運(yùn)動(dòng)方向由洋紅色箭頭顯示。驅(qū)動(dòng)圖元以橙色加亮，參照圖元以綠色加亮。終止時(shí)間暫定為80，初始位置定義為在標(biāo)準(zhǔn)模式下捕捉的快照。我這里設(shè)置成同時(shí)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)停止。 電機(jī)定義。 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)定義 分析定義 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。 運(yùn)動(dòng)錄像查看。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)得以動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)在用戶的視覺當(dāng)中， 錄像捕獲。 位置曲線。 運(yùn)動(dòng)學(xué)速度軌跡。 運(yùn)動(dòng)學(xué)加速度軌跡6基于AutoCAD軟件環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AutoCAD是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件，市場占有率位居世界第一。AutoCAD軟件具有如下特點(diǎn)：。，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力。、易用性，適用于各類用戶。此外，從AutoCAD 2000開始，該系統(tǒng)又增添了許多強(qiáng)大的功能，如AutoCAD設(shè)計(jì)中心（ADC）、多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境（MDE）、Internet驅(qū)動(dòng)、新的對象捕捉功能、增強(qiáng)的標(biāo)注功能以及局部打開和局部加載的功能，從而使AutoCAD系統(tǒng)更加完善。雖然AutoCAD本身的功能集已經(jīng)足以協(xié)助用戶完成各種設(shè)計(jì)工作，但用戶還可以通過Autodesk以及數(shù)千家軟件開發(fā)商開發(fā)的五千多種應(yīng)用軟件把AutoCAD改造成為滿足各專業(yè)領(lǐng)域的專用設(shè)計(jì)工具。這些領(lǐng)域中包括建筑、機(jī)械、測繪、電子以及航空航天等。Pro/E是功能強(qiáng)大的專業(yè)CAD/CAM軟件，應(yīng)用范圍很廣。Pro/E有完善的二維工程 圖設(shè)計(jì)功能及對系統(tǒng)要求低等特點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。因此在工程實(shí)踐中，二維工程圖作為重要的技術(shù)文檔是必不可少的。雖然在Pro/E中可以對工程圖進(jìn)行尺寸、公差等的標(biāo)注，但由于在Pro/E中是對實(shí)體作標(biāo)注，轉(zhuǎn)成二維工程圖時(shí)往往不符合我國的制圖標(biāo)準(zhǔn)，因此應(yīng)在AutoCAD中完成尺寸標(biāo)注工作和添加標(biāo)題欄、技術(shù)要求等內(nèi)容，即利用Pro/E的參數(shù)化造型技術(shù)，對零件直接進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)；對零件設(shè)計(jì)修改，直至確定無誤后再將設(shè)計(jì)好的三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖，然后調(diào)入AutoCAD 中進(jìn)行編輯，最后得到符合企業(yè)需要的、完善的工程圖。釆用這種方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì), 可大大地加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)的速度和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，這對產(chǎn)品更新速度不斷加快的今天有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。另外，采用Pro/E生成三維模型，再將其轉(zhuǎn)換成二維工程圖，然后由AutoCAD輸出人們所熟悉的工程圖，可提高設(shè)計(jì)、繪圖和修改等工作的效率和質(zhì)量，并起到了取長補(bǔ)短的作用。另外，由于AutoCAD對數(shù)據(jù)格式和圖像格式的識(shí)別能力，在Pro/E中可以很容易地讀取AutoCAD的二維圖形作為拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混成的草圖；同時(shí)AutoCAD在我國的普及率很高，許多人對它都十分熟悉，而且很多企業(yè)早期的圖檔都是在AutoCAD中作的，因此可以使用已有的AutoCAD二維圖形作為Pro/E 三維造型時(shí)的草圖，進(jìn)行三維轉(zhuǎn)換，也可以使用AutoCAD來為Pro/E繪制草圖，從而避免重復(fù)勞動(dòng)和有效地利用已有資源。首先部件圖的導(dǎo)入要在Pro/E軟件中新建一個(gè)繪圖模式的文檔，然后重新在組件模式中編輯自己想要的視圖，確定主視圖、俯視圖、左視圖的位置，接下來將實(shí)體模型投影到繪圖模式下。再投影出具體的視圖之后,在相應(yīng)的視圖之內(nèi)添加自己所需的剖視圖，其中有局部剖、半剖以及全剖視圖。最后在發(fā)布選項(xiàng)中選取DWG模式導(dǎo)出CAD圖，再用AutoCAD軟件打開修改就完成了二維工程圖紙的導(dǎo)出。因?yàn)檫B桿根部所受的應(yīng)力較大，所以連桿設(shè)計(jì)成根部截面比較大，使得剛度更強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更加合理?？讖降拇笮「鶕?jù)選用的電機(jī)、聯(lián)軸器等部件確定，根據(jù)孔徑的和連桿長度，擬定連桿的高度，寬度等各量的值，繪制出連桿的三維圖，然后在Pro/E軟件環(huán)境下制成三視圖。導(dǎo)出DWG格式后，在AutoCAD軟件環(huán)境下，進(jìn)行細(xì)節(jié)部分的繪制，修改，完成連桿零件圖。 Pro/E軟件環(huán)境下的連桿三視圖 連桿零件圖。 Pro/E軟件環(huán)境下的機(jī)架機(jī)構(gòu)三視圖 機(jī)架結(jié)構(gòu)部件圖。 二自由度機(jī)器人的實(shí)體模型 二自由度機(jī)器人工程圖7基于Ansys軟件環(huán)境下的有限元分析有限單元法起源于20世紀(jì)50年代的航空領(lǐng)域中飛機(jī)結(jié)構(gòu)的矩陣分析，至今經(jīng)歷了50年的研究發(fā)展。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，有限元法的功能越來越強(qiáng)大、應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，如航空領(lǐng)域，用有限元方法進(jìn)行著全機(jī)、部件的靜力動(dòng)力分析；非線性的彈塑性分析；薄壁結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)分析；炮擊與鳥撞的動(dòng)力響應(yīng)分析；著陸響應(yīng)分析、機(jī)翼結(jié)構(gòu)在氣動(dòng)力作用的氣彈顫振分析等。既用以分析金屬材料結(jié)構(gòu)，也用以分析復(fù)合材料的機(jī)翼結(jié)構(gòu)；既用作強(qiáng)度評(píng)估，也用作優(yōu)化設(shè)計(jì)。有限元方法技術(shù)經(jīng)過50年的發(fā)展，已經(jīng)具備了完整的求解策略和適合大部分情況的解算方法，發(fā)展成熟的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)技術(shù)；有限元方法和技術(shù)己經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)與工程分析的重要方法，是計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)的基本理論、設(shè)計(jì)技術(shù)的主要手段，它早已跨出航空航天，進(jìn)入機(jī)械、橋梁土木建筑、造船等行業(yè)并獲得廣泛應(yīng)用，而且從傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)、固體力學(xué)領(lǐng)域流體力學(xué)等各方面滲透。不僅用于研究物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，還用于研究熱運(yùn)動(dòng)和電磁運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。Ansys應(yīng)用范圍廣：可以廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、 能源、汽車交通、國防軍工、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究應(yīng)用。Ansys功能強(qiáng)大：包括結(jié)構(gòu)高度的非線性分析、電磁分析、計(jì)算流體動(dòng)力分析、設(shè)計(jì) 優(yōu)化、接觸分析、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分、大應(yīng)變/有限轉(zhuǎn)動(dòng)、以及利用APDL語言的擴(kuò)張宏功能。除了通用的結(jié)構(gòu)分析模塊之外，Ansys還提供了土木工程專用包Ansys/CivilFEM，用來研究鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土及巖土結(jié)構(gòu)的特性，如房屋、橋梁、大壩、洞室與隧道建筑，地下建筑物的受力、變形、穩(wěn)定性及地震響應(yīng)等情況。結(jié)構(gòu)分析是有限元分析中最常用的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)力學(xué)性質(zhì)的不同，Ansys的結(jié)構(gòu)分析分類如下：靜力分析——用于靜態(tài)載荷，可以考慮結(jié)構(gòu)的線性及非線性行為，例如：大變形、 大應(yīng)變、應(yīng)力剛化、接觸、塑性、超彈及蠕變等。模態(tài)分析——計(jì)算線性結(jié)構(gòu)的自振頻率及振形。譜分析是模態(tài)分析的擴(kuò)展，用于計(jì)算由于隨機(jī)振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變。諧響應(yīng)分析——確定線性結(jié)構(gòu)對隨時(shí)間按正弦曲線變化的載荷的響應(yīng)。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（地震時(shí)程反應(yīng)）——。特征屈曲分析——用于計(jì)算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀。（結(jié)合瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可以實(shí)現(xiàn)非線性屈曲分析。）專項(xiàng)分析：斷裂分析，復(fù)合材料分析，疲勞分析，可靠度分析。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。 　　前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型； 　　分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。軟件提供了100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。，所以將Pro/E軟件中設(shè)計(jì)的輸入軸導(dǎo)入Ansys軟件中。承重軸直徑為12mm，材料選用45號(hào)鋼，將軸的兩端設(shè)為固定端，對其施加50N的力。通過分析結(jié)果得知，承重軸在承受50N力的情況下，， e5mm。所產(chǎn)生的形變基本可以忽略不記，而所承受的力又遠(yuǎn)大于其因承受的力，所以設(shè)計(jì)滿足負(fù)載要求。根據(jù)末端執(zhí)行器負(fù)載，同樣擬定受應(yīng)力為50N，確定受力足夠大，對輸入軸進(jìn)行有限元分析，， mm。所產(chǎn)生的形變基本可以忽略不記，而所承受的力又遠(yuǎn)大于其因承受的力，所以設(shè)計(jì)滿足負(fù)載要求[2628]。 輸入軸有限元分析結(jié)果圖 輸入連桿有限元分析結(jié)果圖8 總結(jié)與展望二自由度并聯(lián)機(jī)器人因結(jié)構(gòu)簡單、承載能力強(qiáng)、精度高、剛性和動(dòng)態(tài)性能好以及控制容易，所以在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的前景。本文主要設(shè)計(jì)二自由平移運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，并以此為研究對象，進(jìn)行了自由度數(shù)的理論證明和仿真驗(yàn)證，以及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。詳細(xì)分析了有效工作空間形狀，面積與機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系，并利用Proe/E軟件驅(qū)動(dòng)尺寸的方式，對有效工作空間進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并完成三維造型設(shè)計(jì)，在AutoCAD軟件中繪制出了二自由度并聯(lián)機(jī)器人的部件圖。分析了并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能與機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系，并利用各項(xiàng)性能進(jìn)行了機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證了并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)實(shí)際工作空間和運(yùn)動(dòng)情況，建立了并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的靜剛度模型，利用Ansys有限元軟件分析出主要部件的剛度情況。設(shè)計(jì)中的主要工作及成果如下:第1~2周 ，本階段是二自由度機(jī)器人的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了解。我在此期間，通過查閱文獻(xiàn)、書籍，對二自由度機(jī)器人的工作原理，結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行構(gòu)思，確定了初步思路。并且完成了二自由度并聯(lián)機(jī)器人相關(guān)文獻(xiàn)的翻譯。最后按照學(xué)校給的工作安排，完成并提交畢業(yè)設(shè)計(jì)的開題報(bào)告。第3~4周 ，在這個(gè)階段，通過與指導(dǎo)老師的交流，敲定二自由度并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，對參考文獻(xiàn)中所提到的各種方法，進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作條件，選用軟件中的尺寸驅(qū)動(dòng)的方式來完成連桿機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算。同時(shí)對主要構(gòu)件進(jìn)行尺度分析。第5~6周 ，這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的到來意味著我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)入了最為關(guān)鍵的階段，這一段時(shí)間的工作量，相對來說也是最大的。通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊對二自由度的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，將其分為兩大部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)在Pro/E三維造型軟件中完成了整個(gè)二自由度并聯(lián)機(jī)器人的三維實(shí)體造型。最后把所有的零部件進(jìn)行裝配，在Pre/E軟件環(huán)境下進(jìn)行模擬仿真。第7~8周 ，在Pro/E軟件的基礎(chǔ)上將二自由度并聯(lián)機(jī)器人中的主要機(jī)構(gòu)的三維造型導(dǎo)出成CAD二維工程圖紙，對其進(jìn)行了仔細(xì)認(rèn)真的修改，完善細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)。最后對二自由度并聯(lián)機(jī)器人中的關(guān)鍵零件進(jìn)行了有限元分析，確保其滿足工作負(fù)載。第9～10周，這段時(shí)間主要工作是對所有的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行完善，使自己的設(shè)計(jì)的內(nèi)容更加嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，并且整理所有的設(shè)計(jì)資料，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫。整個(gè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于對工作平臺(tái)的框架設(shè)計(jì)，可以自由選擇合適安裝工作系統(tǒng)，在工作區(qū)間完成工作要