多关节机械臂设计与分析研究-毕业论文.docx

摘 要 机器人是自动执行人类工作的移动设备。它不仅能自动接受计算机和人的指令，而且能自动运行预先设计好的工作程序。同时，它还可以根据计算机和人工智能技术的原理和工作程序采取行动。近几十年来，随着工业机器人制造技术的不断发展,机械臂的技术也趋势成熟,为了使机械臂能更好地与周围环境中的事物进行交互、操作以及完成各项任务,机械臂已广泛应用于了工业生产及其他人们日常生活的各个方面。工业机械臂的技术深入应用研究从最初的使用机器抓取到清理物品到现在的工业汽车装配制造上的汽车装配具有重要的技术指导作用,对其更好的发展和拓宽工业应用和在日常生活服务上的应用具有历史性的重大意义。本论文就关于机器人制造中机械臂的结构设计、建模仿真及动力学分析进行了探讨研究。用ADAMS软件对机械臂进行了动态的仿真,本文分析了机械手在刚体运动过程中对刚体的受力变化，为工业汽车机械手的刚体结构优化设计提供了数据。另外还详细介绍了对机械臂刚体、柔体的模型以及动力学的基础分析。 关键词:机械臂 仿真模拟 动力学模型 目 录 TOC \o 1-3 \h \u 18536 第一章 绪论 4 2276 1.1机械臂研究的意义 4 32568 1.2研究概况 5 6732 1.2.1串联多关节机器人 5 7824 1.2.2机器人动力学建模方法 6 25143 1.2.3机械系统动力学仿真 11 29469 1.3本文研究内容 12 1353 第二章 串联多关节机械臂结构设计 13 14043 2.1多关节机械臂的结构设计 13 1491 2.1.1引言 13 23058 2.1.2结构设计 13 5454 2.1.3机械爪的设计 13 2402 2.1.4舵机臂关节的设计 14 4797 2.1.5电机臂关节的设计 14 285 2.1.6皮带带动整个机械臂的设计 14 9497 2.1.7轴的设计及固定 15 124 2.2多关节机械臂设计参数 15 6715 2.2.1多关节机械臂性能参数 15 885 2.2.2传动系统的设计与计算 15 13782 2.2.3齿轮的设计 17 24629 2.3关键部件强度校核 18 14721 2.4本章小结 19 3477 第三章 串联多关节机械臂运动学分析 20 30182 3.1机械臂正运动学分析 20 16892 3.2机械臂逆运动学分析 24 30348 3.3本章小结 24 22159 第四章 串联多关节机械臂刚体模型动力学分析 25 9438 4.1串联多关节机械臂刚体结构模型动力学方程 25 30876 4.1.1机械臂零部件等效化惯量Ia 25 25679 4.1.2机械臂动力学方程惯量矩阵D_(ij)项计算 26 17315 4.1.3向心力系数与哥氏力系数的计算 31 30931 4.1.4重力项的计算 31 28782 4.1.5动力学方程 33 21005 4.2基于ADAMS的动力学仿真分析 33 27152 4.2.1模型建立与导入 33 26837 4.2.2仿真实例 34 24524 4.2.3动力学仿真分析 36 2566 4.3本章小结 38 25386 第五章 机械臂关节柔性模型动力学分析 39 185 5.1关节的柔性特性及表示 39 23496 5.1.1谐波减速器的扭转刚度 39 25429 5.1.2柔性关节的表示 40 9901 5.2柔性关节机械臂动力学仿真分析 42 8732 5.2.1工作流程 42 9502 5.2.2仿真结果与分析 43 11033 5.3本章小结 44 24401 第六章 总结与展望 44 22180 6.1全文总结 44 16744 6.2 展望 45 10451 致 谢 46 28062 参考文献 47 第一章 绪 论 1.1研究意义 随着现代创新技术的不断发展,机械臂在整个产业链的自动化管理方面的应用已经非常广泛。 研究表明，提高机械臂工作效率的主要方法是设计重量轻、转动惯量小的关节机构。在机器人的设计中，应尽可能减小机器人手臂运动传递的重量，机器人设计要合理，要减少惯性力量。目前在机械臂传递重量的结构设计中，最流行的思想和方法要求机械臂的每个关节都有一个动力源，这就增加了机械臂关节的传递重量结构的紧凑性和复杂性，从而使机械臂的传递重量增加。整个系统中的机械臂会相应增加，机械臂运动时的转动惯量传递较大。因此，从机器人设计速度慢的角度，介绍了惯性矩机械手关节结构的单机驱动工作原理。通过改变单驱动机械手的惯性力和运动传递结构，减少了整个机械臂关节结构中