六軸機(jī)械臂設(shè)計(jì)主要參數(shù)的計(jì)算案例1設(shè)計(jì)要求六軸機(jī)械臂在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境下，當(dāng)前的技術(shù)還存在很多可以改進(jìn)的缺陷。因此，對(duì)各個(gè)組成部分的安全性能、剛度需要更高的要求，來(lái)適應(yīng)對(duì)應(yīng)環(huán)境下的缺陷。為了達(dá)到上述要求，六軸工業(yè)型號(hào)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)，需要滿足下述的幾個(gè)規(guī)定。1.機(jī)械臂的質(zhì)量要適當(dāng)減輕，整體的體重為了適應(yīng)環(huán)境和工作條件的壓力，要對(duì)于整體的1結(jié)構(gòu)進(jìn)行減重，并且在減輕重量的同時(shí)，要保證六軸機(jī)械臂的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)不低于經(jīng)典傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)械臂的指標(biāo)參數(shù)，保證運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)事故。實(shí)現(xiàn)輕量化對(duì)于整體機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)參數(shù)都有意義。2.整體尺寸較為合理，保證其能在限定的工作空間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)在所有可達(dá)空間內(nèi)進(jìn)行工作。同時(shí)也能使尺寸滿足維修和檢測(cè)的要求，由于零件往往在使用一段時(shí)間后或者出現(xiàn)損壞時(shí)需要及時(shí)更換，以至于零件的更換沒(méi)有確切的時(shí)間和位置，所以對(duì)機(jī)械臂的姿態(tài)也需要考慮在后續(xù)維修時(shí)能夠便于操作。3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要緊湊實(shí)用，每個(gè)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)要能夠自由的運(yùn)行，不會(huì)在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)碰撞，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)構(gòu)失效，不能發(fā)生沖擊，同時(shí)每個(gè)機(jī)構(gòu)能夠到達(dá)指定位置，滿足運(yùn)行的要求。4.工作壽命足夠長(zhǎng)。六軸機(jī)械臂的工作環(huán)境和工作條件不確定性很多，于是要在保證機(jī)械臂運(yùn)行的條件下，盡可能的延長(zhǎng)機(jī)械臂的使用壽命。5.能夠具有一定強(qiáng)度的負(fù)載，機(jī)械臂從高速狀態(tài)轉(zhuǎn)換成低速狀態(tài)時(shí)，其末端會(huì)承載更多的符合，所以為了能夠消除安全隱患，通常情況下，機(jī)械臂運(yùn)行的最高速度時(shí)所承載的負(fù)荷，以此來(lái)作為負(fù)載能力的指標(biāo)。要求機(jī)械臂在最高運(yùn)行速度的時(shí)候具有一定的承載能力保證機(jī)械臂的整體運(yùn)動(dòng)能夠正常進(jìn)行，不會(huì)出現(xiàn)無(wú)法工作的情況出現(xiàn)。2設(shè)計(jì)原則1.最小運(yùn)動(dòng)慣量原則。機(jī)械臂的零部件越多，整個(gè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)需要進(jìn)行頻繁的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，產(chǎn)生很大的運(yùn)動(dòng)慣量，為了提高機(jī)械臂的穩(wěn)定性需要盡可能減輕零部件的質(zhì)量。2.高強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則。因?yàn)闄C(jī)械臂在完成不同的工作時(shí)，其整個(gè)機(jī)械臂的負(fù)荷也具有很大的差異，所以針對(duì)針對(duì)這類情況，需要選擇輕型的高強(qiáng)度材料。3.高剛度設(shè)計(jì)原則。機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剛度的重要性甚至要優(yōu)先于強(qiáng)度，為了提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度，應(yīng)該選擇彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度較高的剖面尺寸和形狀，用來(lái)提高支承剛度和接觸剛度。4.可靠性原則。機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多，可靠性是一個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)需要一直關(guān)注的重點(diǎn)。一般零件的可靠性應(yīng)當(dāng)高于部件的可靠性，部件的可靠性應(yīng)當(dāng)高于整體的可靠性。5.經(jīng)濟(jì)型原則。設(shè)計(jì)時(shí)在整體的機(jī)械臂參數(shù)都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，需要將材料成本降到最低，增加機(jī)械臂的經(jīng)濟(jì)性。機(jī)械臂主要參數(shù)計(jì)算行程正程回程階段加速勻速減速停止加速勻速減速停止時(shí)間（s）0.40.40.40.50.20.40.20.5設(shè)定軸部件1到3的降速比是120，各個(gè)關(guān)節(jié)極限的速度值為120°/s,4到6的關(guān)節(jié)降速比是300，關(guān)節(jié)的極限速度值為150°/s。降速設(shè)備的傳動(dòng)效率大概為60%，再考慮到運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦損失，系統(tǒng)的整體效率大概在65%到70%的區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)。第一步計(jì)算所以關(guān)節(jié)的角速度和角加速度如下：wwαα式子中的w1是1到3的角速度值，而α1為關(guān)節(jié)1到3的角加速度值，其中t是加速階段的時(shí)間，所以t取0.4s，式子中的w2各個(gè)關(guān)節(jié)的輸出轉(zhuǎn)矩公式主要由兩個(gè)部分構(gòu)成，負(fù)載的轉(zhuǎn)矩以及負(fù)載加速轉(zhuǎn)動(dòng)慣量形成的這部分力矩。負(fù)載轉(zhuǎn)矩公式TMi是去除了所計(jì)算關(guān)節(jié)的全部機(jī)械臂的質(zhì)量，g是重力加速度，L慣性轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：TJ=I+其中αi參數(shù)關(guān)節(jié)1關(guān)節(jié)2關(guān)節(jié)3關(guān)節(jié)4關(guān)節(jié)5關(guān)節(jié)6整機(jī)自重（kg）2423.6624.522.733.129.4轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.m^2）2.633.394.475.716.276.14關(guān)節(jié)到質(zhì)心距（m）0.2710.2750.3740.2640.3320.114角速度（rad/s）2.112.112.112.622.622.62角加速度（rad/s^2）5.2755.2755.27513.113.113.1表2.4關(guān)節(jié)所受力矩Table2.4JointMoments電機(jī)收到的總力矩：T式中T總表示電機(jī)克服重力的力矩，T獲得：TT一般電機(jī)極限功率都是由電動(dòng)部分克服自身重力的功率和電動(dòng)部分變速扭矩對(duì)應(yīng)的功率組成的。而電機(jī)均值功率的衡量方式一般就是計(jì)算一個(gè)工作的過(guò)程即