垂直多关节机器人臂部和手部设计

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6 其它零部件的选用

6.1 键连接的选用

键连接分为平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。由于平键的两侧面是工作面，工作时靠键与键槽侧面间的挤压来传递转矩。键的上表面与轮毂间留有间隙，因此，平键连接定心性好，结构简单装拆方便，所以本次设计我选用的是平键连接中的圆头平键。

键连接的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键连接的类型可根据连接的结构特点使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。键的主要尺寸为截面尺寸b、h和长度L。b、h可根据轴径d由标准中查取；长度L可参照轮毂长度Ｂ从标准中选取，一般取L=B-(5-10)mm， B=(1.5-2)d。经以上设计可知此段轴径d＝20mm，即

B=(1.5-2)d =1.8 20=36mm

L=B-(5-10)=36-8=28mm

经查表可知b=6 mm。

6.2 壳体的设计

小臂和手腕的外壳是支承整个传动系统的框架，采用铸铝材料，质量轻，刚度大，小臂的外框结构的厚度为6mm、盖子厚度为6 mm、电机后盖厚度为6mm。手腕的外框结构厚度为3mm,机器人手爪为铸造铝合金。其他部分的具体尺寸由结构定，详见装配图。

6.3 机器人手臂材料的选择

机器人手臂的材料应根据手臂的工作状况来选择。根据设计要求，机器人手臂要完成各种运动。因此对材料的一个要求是作为运动部件，它应是轻型材料。而另一方面，手臂在运动过程中往往会产生振动，这将大大降低它的运动精度。因此在选择材料时，需要对质量，刚度，阻尼进行综合考虑，以便有效地提高手臂的动态性能。

机器人手臂材料应先是结构材料。手臂承受载荷时，不应有变形和断裂。从力学角度看，即要有一定的强度。手臂材料应选择高强度材料，如钢，铸铁，合金钢等。机器人手臂是运动的，又要具有很好的受控性，因此，要求手臂比较轻。综合而言，应该优先选择强度大而密度小的材料做手臂。其中，非金属材料有尼龙6，聚乙烯（PEH）和碳素纤维等；金属材料以轻合金（特别是铝合金）为主。所以我所设计的机器人手臂的材料选择为铸造铝合金中的铝铜合金。

6.4 机器人臂部连接件的选用

本设计中采用两种不同型号的波纹管联轴器：小臂部分采用DIN6885型号，手腕部分选用BL-12-02.5型号。柔性联轴器的特点是圆周方向刚度大而轴向弯曲方向柔度较大，既能起到可靠的传动又适合调整和补偿轴之间的偏差。