一种码垛机器人的设计与仿真

手臂材料的选择

码垛机器人的手臂结构设计要注意两点：一是应使手臂刚度大、重量轻；二 是应使手臂在快速运动时产生的惯性较小。 首先，如果手臂的刚度不够，手臂可 能会发生弯曲变形，则应选择相同条件下，弯曲刚度较大的截面形状。考虑完第 一点，对于第二点减小惯性冲击，本章的手臂架选择了碳素结构钢材料。并且要 尽量缩短手臂悬伸部分的长度。图对小臂进行了剪力与弯矩的分析，可知小臂的 弯矩越靠近B点越大，因此小臂的结构为末端窄，靠近B点时逐渐加大尺寸，其 它手臂结构则采用均匀尺寸。B点为销轴联接，则弯矩和受力主要由销轴来承受， 因此要考虑销轴的校核。其它的销轴联接同 B点一样进行校核。

图小臂剪力图和弯矩图

销轴校核

手腕销轴联接校核

销轴抗剪强度：

Ft

(4-2)

销轴采用45号钢，其许用切应力 80MPa，许用弯曲应力 b 120MPa， Ft=F2=200N将以上值带入公式（4-2）得：

Ft

200

1.26mm

销轴抗弯强度:

Ft a 0.5b b

4 0.1d

3

(4-3)

其中a 25mm, b 40mm,带入公式（4-3）

Ft 0.5b) 0.4 b

(a

3 200 (25 ■-

0.5

0.4 120

40)

5.72mm

因此选择销轴的轴径d=8mm满足强度要求。

后大臂与小臂销轴联接校核

销轴抗剪强度：

销轴采用45号钢，其许用切应力，许用弯曲应力，，将以上值带入公式（2） 得

销轴抗弯强度：

其中，，带入公式（4-3）得：

因此选择销轴的轴径d=25mn满足强度要求。

前大臂与支架销轴联接校核

销轴抗剪强度：

销轴采用45号钢，其许用切应力，许用弯曲应力，，将以上值带入公式（2） 得

销轴抗弯强度：

其中，，带入公式（4-3）得

4-4-因此选择销轴的轴径d=50mn满足强度要求