機械臂及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)---高剛度及高密度-閱讀頁
2025-01-27 05:53本頁面
【正文】 的由在中心在三個頂點的等邊三角形的 管中?？招膱A筒形的鏈接將被稱為一個內(nèi)管組態(tài)。 舉一個簡單的懸臂，帶有以下實心或空心截面性能： 純彎曲中偏轉(zhuǎn)角是 期中 M 是彎曲力矩。 可以影響減少撓度的參數(shù)是 E 和（ I 或 J）。轉(zhuǎn)動慣量主要由截面形狀來確定。 鏈接有效長度的改變可以引入滑動支承來實現(xiàn)，如圖 10a。它可以表明，如果復(fù)合材料的截面是任何三個全等對稱的等邊三角形，則對于復(fù)合材料面積的轉(zhuǎn)動慣量在橫向軸線通過復(fù)合材料質(zhì)心是不變的。 純彎曲產(chǎn)生的撓度 建議利用近似的轉(zhuǎn)動慣量來研究任何通過質(zhì)心的直徑軸（第二區(qū)）。 每個管的面積是 從式（ 12）和（ 13）中，把 s 代入 L 彎曲剛度通過使用下面公式可以用實驗來確定： 單向管的彎曲剛度是 三管的彎曲剛度是 扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的撓度角 對于單向管的橫截面（圖 11a），在扭轉(zhuǎn)中的有效長度是整個管長度 L。在設(shè)計中，對計算扭轉(zhuǎn)角的有效長度已經(jīng)從 L 減為（ L— b）。一桿的扭轉(zhuǎn)角是 其中 k=扭轉(zhuǎn)剛度， 單管 單管結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度是 把式（ 26），（ 27）代入（ 25），剛度可以寫為 三管 總的彎扭力矩可以被寫為彎扭組合（見圖 12） . 其中 Ft 是作用在每個管上的切向力， Tb 是每個管上的扭轉(zhuǎn)力矩。扭轉(zhuǎn)角 ， 如圖 12b，相對于如下的尖端位移的 ， 其中 是每個橫向前端位移。把式（ 26）和式（ 27）代入式（ 39），等效剛度可 改寫為 單管與三管配置的比較 為了驗證先前開發(fā)部分的理論，為了獲得實驗結(jié)果，對三管的結(jié)構(gòu)用以下特性進(jìn)行測試。在管的長度和每個凸緣的平直度上保留一定量公差，因為這些尺寸對偏轉(zhuǎn)有直接的影響。剛度是通過偏轉(zhuǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)的斜率來計算的。每個管是用兩個節(jié)點中的邊界條件指定每一組的端節(jié)點來建模的。剛度（扭轉(zhuǎn)彎曲）從斜坡曲線中計算 出。結(jié)果列于表 1 中。 對于三管結(jié)構(gòu)， 一個顯著地增加是在彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度中，且管的中心被進(jìn)一步定為到三角形的中心（圖 11b 中 r 的增加）。觀察到三個管件的剛度的增加是從 r= 英寸（ 15 毫米）到 r= 英寸（ 43 毫米）（ 32%的增幅在扭轉(zhuǎn)剛度和 %的增幅在彎曲剛度）。比較單管與三管的剛度，考慮一個單管的剖面積相等（面積= 平方英寸）具有以下屬性。對同樣的重量，三管結(jié)構(gòu)（ r=英寸）是 倍的彎曲剛度比單管。 方程（ 40）可以改寫成無量綱形式 圖 14 顯示的是 r 和 s 在扭轉(zhuǎn)剛度上對三管的影響。 添加在兩端間的保持 托架鏈接有助于三管配置的扭轉(zhuǎn)剛度。 結(jié)論 預(yù)應(yīng)力在機械連接中對剛度的轉(zhuǎn)變要落實到對六軸，高精度機械臂的設(shè)計中。剛度的增加允許設(shè)計出質(zhì)量輕，精度高的機械手結(jié)構(gòu)。通過比較三管配置比單管配置有更小的彎曲剛度，但略有損耗在 扭轉(zhuǎn)剛度上。分析三管配置的扭轉(zhuǎn)剛度通過實驗與通過建立有限元模型計算 得到的結(jié)果比較。這篇論文中的分析和具體落實到UTI 臂的目的是為了提供一個更好的了解機器人手臂的設(shè)計思路。由于其內(nèi)在結(jié)構(gòu)的高剛度質(zhì)量比，操縱器非常適合于執(zhí)行高速組裝如果安裝上適當(dāng)?shù)目刂扑惴ā? 致謝 這項研究由 UTI 公司贊助支持。 參考文獻(xiàn)
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