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機械社區

標題: 參加為大學生舉辦的機械設計大賽設計的機械臂，請大家提提意見 [打印本頁]

作者: liangquan6 時間: 2017-3-23 21:21
標題: 參加為大學生舉辦的機械設計大賽設計的機械臂，請大家提提意見
設計一個氣缸驅動的機械臂，參加為大學生舉辦的機械設計大賽，把初步的設計模型圖片發到這里，請行業高手指點指點，肯定有許多問題！
機械臂的總體結構如下圖所示，兩個氣缸驅動，實現兩個自由度的運動。

(, 下載次數: 212)
兩個旋轉關節處的放大圖。上部黑色的是編碼器，用來檢測關節的角度。
(, 下載次數: 188)
關節進一步的放大圖。
(, 下載次數: 221)
機械臂的設計肯定有很多問題，但當前最大的問題是旋轉關節處的設計。我自己沒有把握！其內部的剖視圖如下圖所示。
(, 下載次數: 194)

我不確定的地方如下：關節由上下兩個鋁塊銑削而成，下部的鋁塊做支撐，上部的鋁塊做軸承座，里面鑲嵌兩個角接觸球軸承，不知兩個軸承布置的方向對不對？軸固定不動，當上臂旋轉時，編碼器的外殼轉動，從而記錄角度！

我的問題是，現在的設計對么？有沒有更好的設計？

也歡迎大家就其他方面提出批評建議，謝謝！！！

補充內容 (2017-3-24 21:41):
原理圖在45樓

作者: xue428032 時間: 2017-3-23 21:32
沒精度啊，現在大學生競賽都這么簡單嗎

作者: 心隨你~~ 時間: 2017-3-23 21:41
1，沒精度，
2，沒剛性，
3，建議樓主換個方案參賽吧，這個做出來死定了！

作者: 灬人定勝天灬 時間: 2017-3-23 21:43
你好,可以問你個問題嗎？

作者: oldpipe 時間: 2017-3-23 23:59
本帖最后由 oldpipe 于 2017-3-24 00:00 編輯

軸的周向沒有固定，有轉動。角接觸球軸承成對使用時或背靠背，或面對面，絕對不可能同向使用的。還有你的關節處與臂的聯接處，扭矩是怎么傳遞的？很不理解你的老師是怎么教的。這些問題都是機械專業最最最基本的概念！！！這些都沒弄明白就去參加什么設計大賽，會賽出什么什么名堂？

作者: 面壁深功 時間: 2017-3-24 08:07
你把模型整完后，發到LWMXX@163.COM 我給你做個動態的演示那才好

作者: 桃源居士A 時間: 2017-3-24 08:17
把你們的要求發出來看看！

作者: 孟德爾斯鳩 時間: 2017-3-24 08:17
氣缸就倆位置，完全深處和完全縮回，也就是你的機械臂只能到四個點？

作者: kumufchun 時間: 2017-3-24 08:26
機械就是這樣，很多東西大學里都不會教你的，也不知道是老師不愿意呢還是本身就只是個“文化人”，沒怎么真真搞過機械的！

作者: lose2836 時間: 2017-3-24 08:27

xue428032 發表于 2017-3-23 21:32
沒精度啊，現在大學生競賽都這么簡單嗎

一般模型出來市級，省級。光講ppt校級。全國的淘寶買一個，回來改改程序。沒有意義，就是個游戲。

作者: 愛的國度00 時間: 2017-3-24 08:32
總體感覺剛度不夠，另外軸承方向不妥

作者: 996264949 時間: 2017-3-24 08:38
目測用的sw

作者: 機械設計逍遙 時間: 2017-3-24 08:41
樓主出來調皮了，07年注冊的賬號問這種問題

作者: 小熊嘆 時間: 2017-3-24 08:44
本帖最后由小熊嘆于 2017-3-24 08:45 編輯

方案確實不怎么樣，我認為3樓和7樓說的對，氣缸位置都定好了，編碼器只反饋一個角度，意義不大啊，各位社友多提點就提點曬

作者: holder 時間: 2017-3-24 08:58

作者: xiaobing86203 時間: 2017-3-24 09:06
在學校里有這份心思弄設計已經是不錯了，只是樓主對裝配與制造工藝性知識還很欠缺，以后還要多學習些這方面的知識

作者: 所羅門_x 時間: 2017-3-24 09:28
關節都是鋁塊做的？加工的精度達到了強度達不到啊！還氣缸驅動的，那還要角度檢查干嘛？難到你的氣缸還有定向角度功能？這也太先進了吧。編碼器就是多余的闌尾，你還不如做輔助角度限位塊裝上呢。

作者: 淡然 時間: 2017-3-24 09:40
我感覺最大的問題是軸承。
1，這種軸承安裝一定要背對背或者面對面，便于軸向力抵消，你這里，建議背對背增加剛性；
2，角接觸軸承需要預緊和傳遞軸向力。你的結構在這個問題上幾乎沒有去考慮；
3，裝配的問題，考慮軸承如何能夠裝上去，以及潤滑密封。

作者: liu20668 時間: 2017-3-24 09:44
1.氣缸固定折彎件待改善
2.角接觸球軸承成對使用時背靠背，或面對面
3.編碼器使用過程中要使用聯軸器
4.安裝螺釘，固定零件是否方便。拆卸維護是否簡單易行。
5.旋轉部位選擇不通材料，防止咬死。可以考慮自潤滑銅套
6.測量角度，編碼器應當選擇絕對式編碼器，不要選擇增量式的。

作者: 熱火LBJ 時間: 2017-3-24 09:46
大學里面隨便找個教機械的老師講一講吧。。
話說這個作品去參賽，過首輪比較懸，太小兒科了，專家也不傻，獎也不是那么好騙的。

作者: fangyunsheng 時間: 2017-3-24 09:59

liu20668 發表于 2017-3-24 09:44
1.氣缸固定折彎件待改善
2.角接觸球軸承成對使用時背靠背，或面對面
3.編碼器使用過程中要使用聯軸器

編碼器使用的意義何在？

作者: 894628281 時間: 2017-3-24 13:16
編碼器意義何在？
建議樓主先既定一個使用場景然后開始設計。

作者: 武當問道 時間: 2017-3-24 17:00
一塌糊涂

作者: 帽子suma 時間: 2017-3-24 17:19
大學生的機械設計大賽意義真心不大。。。全是靠大學生的機械設計大賽意義真心不大。。。全是靠評委老師的一己之言決定比賽的結果，說實話我也參加過，拿了名次，但是現在看起來那玩意。。。簡直了。。。如果樓主喜歡機械設計一類的，還想在大學參加一些比賽的話，推薦robocon，robotmaster。
話說出這次比賽題的教授，我還認識。。。還挺熟。。。

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:20

oldpipe 發表于 2017-3-23 23:59
軸的周向沒有固定，有轉動。角接觸球軸承成對使用時或背靠背，或面對面，絕對不可能同向使用的。還有你的關 ...

關節的最下端，軸的最下端，用一個大螺母，擰緊了軸！軸固定不動！
角接觸球軸承我再改一改！
上臂不需要傳遞扭矩，下臂有螺母，所以我認為不需要傳遞扭矩！軸是心軸，只做回轉支撐！上臂在汽缸的驅動下繞軸旋轉！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:22

武當問道發表于 2017-3-24 17:00
一塌糊涂

希望您能說詳細些，也好讓我學習學習！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:28

灬人定勝天灬發表于 2017-3-23 21:43
你好,可以問你個問題嗎？

您問，什么問題？

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:29

面壁深功發表于 2017-3-24 08:07
你把模型整完后，發到我給你做個動態的演示那才好

這個我自己也能做動畫！
我現在是想找出我設計的問題，免得做出來實物有問題！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:30

桃源居士A 發表于 2017-3-24 08:17
把你們的要求發出來看看！

什么要求？設想就是設計一個兩自由度的機械手，汽缸驅動，高速開關閥控制，閉環！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:33

孟德爾斯鳩發表于 2017-3-24 08:17
氣缸就倆位置，完全深處和完全縮回，也就是你的機械臂只能到四個點？

抱歉，帖子不詳細，稍后補充！還有氣動回路原理圖！雙作用汽缸，兩個進氣口各由一個高速開關閥（兩位三通）控制，用編碼器（絕對）檢測角度，形成閉環控制。計算機采用Arduino單片機！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:34

kumufchun 發表于 2017-3-24 08:26
機械就是這樣，很多東西大學里都不會教你的，也不知道是老師不愿意呢還是本身就只是個“文化人”，沒怎么真 ...

是的，就想避免這種情況，想在學校里真真搞搞機械！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:35

lose2836 發表于 2017-3-24 08:27
一般模型出來市級，省級。光講ppt校級。全國的淘寶買一個，回來改改程序。沒有意義，就是個游戲。

我們不想只做模型，還想做出實物！
足球也是游戲，但也得認真踢！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:37

愛的國度00 發表于 2017-3-24 08:32
總體感覺剛度不夠，另外軸承方向不妥

謝謝您的建議！
那我的解決方案是把機械臂改短一點！
我甚至設想是用前端的機械手加持一個筆，繪制曲線，所以我感覺負載不大！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:38

996264949 發表于 2017-3-24 08:38
目測用的sw

是Solidworks

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:40

機械設計逍遙發表于 2017-3-24 08:41
樓主出來調皮了，07年注冊的賬號問這種問題

不好意思說，我其實可能名頭很響，但實質可能另人大跌眼鏡，但這就是事實，來這里是學習的……

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:41

小熊嘆發表于 2017-3-24 08:44
方案確實不怎么樣，我認為3樓和7樓說的對，氣缸位置都定好了，編碼器只反饋一個角度，意義不大啊，各位社友 ...

稍后補充氣動回路圖，高速開關閥控制汽缸，編碼器檢測角度，閉環控制

作者: 哎呦喂蛋蛋 時間: 2017-3-24 19:41
你的意思是用黑色的東西控制汽缸的信號把！估計達不到你索要的精度啊

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:42

xiaobing86203 發表于 2017-3-24 09:06
在學校里有這份心思弄設計已經是不錯了，只是樓主對裝配與制造工藝性知識還很欠缺，以后還要多學習些這方面 ...

謝謝您的建議！
要是能再詳細點就更好了！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:43

所羅門_x 發表于 2017-3-24 09:28
關節都是鋁塊做的？加工的精度達到了強度達不到啊！還氣缸驅動的，那還要角度檢查干嘛？難到你的氣缸還有定 ...

稍后補充氣動回路原理圖，高速開關閥控制，編碼器檢測角度，閉環控制

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:44

淡然發表于 2017-3-24 09:40
我感覺最大的問題是軸承。
1，這種軸承安裝一定要背對背或者面對面，便于軸向力抵消，你這里，建議背對背 ...

謝謝您的建議！中肯！
我再看書學習改進！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:48

liu20668 發表于 2017-3-24 09:44
1.氣缸固定折彎件待改善
2.角接觸球軸承成對使用時背靠背，或面對面
3.編碼器使用過程中要使用聯軸器

加工能力有限，汽缸固定件用角鋁加工，直接鋸斷
編碼器我爭取加聯軸器，是為了提好零度么？
編碼器就是絕對的，謝謝您的建議

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:49

熱火LBJ 發表于 2017-3-24 09:46
大學里面隨便找個教機械的老師講一講吧。。
話說這個作品去參賽，過首輪比較懸，太小兒科了，專家也不傻， ...

沒想騙誰！戰勝自己就行！

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 19:54

fangyunsheng 發表于 2017-3-24 09:59
編碼器使用的意義何在？

編碼器用來檢測角度，閉環控制！

作者: fangyunsheng 時間: 2017-3-24 21:16

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:54
編碼器用來檢測角度，閉環控制！

驅動部件是氣缸，閉環有意義嗎？

作者: liangquan6 時間: 2017-3-24 21:39
氣動回路原理圖，與氣缸相連的是高速開關閥 (, 下載次數: 100)

作者: oldpipe 時間: 2017-3-24 23:01

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:20
關節的最下端，軸的最下端，用一個大螺母，擰緊了軸！軸固定不動！
角接觸球軸承我再改一改！
上臂不需 ...

那就讓事實來教育你吧。

作者: fangyunsheng 時間: 2017-3-24 23:50
看樣子是想來實現氣缸的多位置控制，這個機械臂這么用，恐怕現實遠比理想要殘酷。
如果氣缸的動作放到足夠慢，或許能實現。
氣缸想要隨意停，那么停止的一刻要保證氣缸活塞兩側受到的力相等，這還要考慮運動部件的慣性，氣缸活塞兩側的受壓面積是不同的，保證兩側力相同，就要實現兩側的氣壓不同。或者直接用雙輸出軸的氣缸倒是可以避免這個問題。
這些問題可不容易解決。

作者: ltzian 時間: 2017-3-25 08:20

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:54
編碼器用來檢測角度，閉環控制！

這樣的結構，編碼器就是浪費錢。完全起不到作用。難道樓主氣缸還有三點以上的停止。真是醉了。

作者: 小熊嘆 時間: 2017-3-25 08:36

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:41
稍后補充氣動回路圖，高速開關閥控制汽缸，編碼器檢測角度，閉環控制

加油，能實現簡單動作就行了，如果放到公司實際來說的啊，這種方案就要挨打屁股了

作者: 小恰 時間: 2017-3-25 11:15
氣缸？編碼器控制精度？樓主確定氣動的精度可以控制的很好？

作者: 想飛的鳥~~ 時間: 2017-3-25 13:08
這個閉環幾乎無法實現！不是說理論不對，而是響應時間樓主考慮過嗎？你可以調試到順暢平滑的畫出一條曲線，這個不懷疑！但是再畫一條能重合在一起嗎？樓主可以了解下液壓伺服系統，原理應該和你要達到的效果類似，液體的控制已經很難了，何況壓縮空氣！個人簡介僅供產考！

作者: fachengwang 時間: 2017-3-25 16:58

oldpipe 發表于 2017-3-23 23:59
軸的周向沒有固定，有轉動。角接觸球軸承成對使用時或背靠背，或面對面，絕對不可能同向使用的。還有你的關 ...

個人也感覺精度不好，氣缸的可壓縮性很大的。
另外，軸的周向固定用螺母鎖緊也有問題。
軸承的話，軸向力不大吧，用深溝球可否？

作者: 對方正在輸入 時間: 2017-3-25 18:06
這就是大學的水平？唉～～～任重而道遠啊！機械手一般公司做的都是用模組或者絲桿做的。至于真正意義上的機械臂，你上網搜索下ABB吧，那才是真正的機械臂。

作者: 幻想機械 時間: 2017-3-25 18:57
師兄你參加哪個比賽啊？好巧啊我也在準備比賽，設計個新型的抓斗呢。（ò ó）

作者: lose2836 時間: 2017-3-25 19:15

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:35
我們不想只做模型，還想做出實物！
足球也是游戲，但也得認真踢！

你有這個信念就好，記得本科時候我們學校的，參加全國賽的，都是學校老師幫忙繪制的圖紙，學生自己太吃力了。給你提建議，用的氣動元件最好用品牌貨，貴點沒關系，省的到時候出問題，麻煩。國產的快速接頭，遇到質量不好的，插拔幾次就完蛋。選的型材，你看市場有沒有，機械設計手冊的很多標準材料，市場可能找不到。去怡合達，misimi等看看現成的方案，找些靈感。關節處，需要先打樣，看看你設計的是不是精度，采樣率滿足要求，先確定編碼器。控制程序這邊，可以先動了，未確定參數后期調試時確定。

作者: 子子61961 時間: 2017-3-25 20:46
本帖最后由子子61961 于 2017-3-25 22:02 編輯

圖畫得很漂亮，樓主同學辛苦了。
有一些注意的地方，簡單說一下。考慮得不太成熟，僅供參考。
向下插入的那根軸，估計是公差配合，插入的部分好長，
一個是裝配時需要插入很長所以不好裝配，另一方面是如果想要防止傾斜，要么是靠過盈配合，要么是靠應該是靠端面的壓緊力，所以過長的配合意義不大。莫不如，直接用一根軸，端面是圓盤，圓盤用螺栓固定，效果一樣。個人的一點考慮，歡迎輕拍。軸承的方向，現在你的方向貌似都是向下掉落的方向，軸向沒有起到托住的作用，當然，前面有朋友說了，應該是相向的。
另外，氣路圖里，調速閥，就是里面帶單向閥的那個，箭頭方向貌似是畫反了，向下會好理解一些。控制汽缸出口流速，可以使汽缸動作變慢，用編碼器來檢測進行閉環控制，有一定的試驗價值。另外一個被考慮的就是，電磁閥截止后，有壓一側在排氣時也是緩慢的，所以停止位置會有一些超程，這個超程是不好控制的。另外你的控制是停止時兩側都壓力為零的，換一種思考方向，當編碼器到達所需角度時，將排壓一側也用電磁閥將其關閉，這樣也是一個試驗方向，是停止時兩側帶壓的。如果可以的話，希望能把試驗結果也發一下。雖然大家回帖語氣有些那什么，但是大家都是機械人，都會支持你的。最后，祝你好運，學有所成。

作者: oldpipe 時間: 2017-3-25 21:20

fachengwang 發表于 2017-3-25 16:58
個人也感覺精度不好，氣缸的可壓縮性很大的。
另外，軸的周向固定用螺母鎖緊也有問題。
軸承的話，軸向 ...

不知道他想干啥，所以……

作者: Twiney123 時間: 2017-3-25 22:28

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:33
抱歉，帖子不詳細，稍后補充！還有氣動回路原理圖！雙作用汽缸，兩個進氣口各由一個高速開關閥（兩位三通 ...

達不到想要的目的。電磁閥控制不了氣缸活塞位置。

作者: swdaswd 時間: 2017-3-26 11:32
國內就這水平？

作者: 十月不在 時間: 2017-3-26 11:37
進來學習一下

作者: aidez1209 時間: 2017-3-26 14:28
樓主應該是沒有用過氣缸。
氣缸運動一般都是有硬限位的，如果想用三位五通電磁閥，則到達位置時，電磁閥中位，但氣缸在慣性或者氣體殘壓的作用下繼續運動，無法實現精度控制。

作者: 木劍客 時間: 2017-3-26 15:46
請問這是實現什么功能呢？能解決什么實際問題嗎？
如果用的是普通氣缸，那加氣就直接動作到底了，那個夾爪最終的位置就定下來了吧？編碼器有什么用呢？起不到什么控制作用吧？

作者: 05031405 時間: 2017-3-27 08:57

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:33
抱歉，帖子不詳細，稍后補充！還有氣動回路原理圖！雙作用汽缸，兩個進氣口各由一個高速開關閥（兩位三通 ...

樓上的意思你沒有理解，氣缸只有伸出和縮回兩種狀態，所以你用編碼器的意義不大。也行程不了你說的閉環控制。閉環控制是要形成反饋并可以進一步控制執行機構，但是氣缸你沒辦法控制中間行程，而且你還是兩位三通的閥。所以想法不錯，對做工程的人來說，不實用。

作者: liangquan6 時間: 2017-3-27 09:40

05031405 發表于 2017-3-27 08:57
樓上的意思你沒有理解，氣缸只有伸出和縮回兩種狀態，所以你用編碼器的意義不大。也行程不了你說的閉環控 ...

可以控制中間行程，請看45樓氣動原理圖！用兩個高速開關閥，分別控制氣缸的進氣口和出氣口，只要控制好壓力，就可以停在任意位置，將編碼器的角度通過算法，轉換成氣缸的伸縮長度，就可以形成閉環控制！

作者: fly4503 時間: 2017-3-28 08:31
樓主可以去看下挖掘機的結構！

作者: fly4503 時間: 2017-3-28 08:46
剛看了樓主說是參加創新創業比賽！你自己作為評委：覺的你的設計有什么創新的？有什么用？省力？省時？還是省錢？
你自己覺得你做的設計有沒有可取點？如果只能在賽場曇花一現，你覺得你能學到什么？給社會展示什么？
如果只是為了比賽而做出來的東西，你個人覺得是不是有點浪費資源？

作者: qq820647955 時間: 2017-3-28 10:51

aidez1209 發表于 2017-3-26 14:28
樓主應該是沒有用過氣缸。
氣缸運動一般都是有硬限位的，如果想用三位五通電磁閥，則到達位置時，電磁閥中 ...

可以直接問氣缸的供應商，氣缸沒有這樣用的

作者: 15995416516 時間: 2017-3-29 10:45
樓主別我們大學是強多了，我們大學時只知道玩游戲

作者: 李兵_G2x2Z 時間: 2017-3-30 08:56
千萬別直接鋸，強度剛度計算下

作者: zwr1234 時間: 2017-3-30 09:10
下端再加個軸承

作者: ndz 時間: 2017-3-30 13:48
圍觀學習一下

作者: Da花 時間: 2017-3-30 15:21
把動力換掉！改成絲桿電機

作者: Twiney123 時間: 2017-4-23 23:44

Twiney123 發表于 2017-3-25 22:28
達不到想要的目的。電磁閥控制不了氣缸活塞位置。

因為氣體壓縮膨脹，所以電磁閥控制不了氣缸行程。

作者: Lsw_dVz2Z 時間: 2017-9-24 10:07
剛畢業不久，LZ加油
感覺這帖子有點怪，很多人雖然提出的建議/疑問相當好，但帶有滿滿的"垃圾"情緒.
以此為鑒

作者: 受不了了 時間: 2017-9-24 10:34
注冊10年整了，哪怕是樓主進大學第一天就在這里注冊了賬號，或是高一就注冊了，也不至于弄個這個出來

作者: 受不了了 時間: 2017-9-24 10:35
掰著手指頭算了算，估計樓主小學就注冊了

作者: 凸輪機械手 時間: 2017-9-25 09:25

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:33
抱歉，帖子不詳細，稍后補充！還有氣動回路原理圖！雙作用汽缸，兩個進氣口各由一個高速開關閥（兩位三通 ...

這樣沒精度1.你看下你的編碼器精度，然后根據軸長就可以計算出機械臂的精度了

2.氣動控制我覺得不會停的精準

作者: chaozhan1992 時間: 2017-9-25 11:09
很厲害了！我大學啥都不懂，就玩了幾年dota

作者: 筱蟲 時間: 2017-10-10 15:36

chaozhan1992 發表于 2017-9-25 11:09
很厲害了！我大學啥都不懂，就玩了幾年dota

厲害了，我也是

作者: jjyy915927 時間: 2017-10-10 17:00
最大的錯誤，氣缸一般只有兩個位置點，你加編碼器是想多點位。這完全沖突啊，而且鋁型材承載可以，但是不能承受多個方向的力

作者: 一貫ljx 時間: 2019-1-30 13:14

liangquan6 發表于 2017-3-24 19:20
關節的最下端，軸的最下端，用一個大螺母，擰緊了軸！軸固定不動！
角接觸球軸承我再改一改！
上臂不需 ...

這個方案的受力情況，深溝球就行，角接觸需要預緊力不好裝

作者: 陳魁峰 時間: 2019-1-30 14:43
伸縮用氣缸是個問題，精度不夠

作者: 去1111 時間: 2019-9-29 09:09
ok

作者: lkw010101 時間: 2019-9-29 09:55
這氣缸就兩個位置，要編碼器有是沒用

作者: 阿德_KakD8 時間: 2019-9-29 13:25
你那兩個臂在同一個自由度里有沒意義哦，你這玩意還用氣動，如何去控制氣缸多行程，裝一堆傳感器？還測角度，你這玩意還不如別人手動旋轉的攻絲機臂好使。還節省氣缸節約錢。做這個除非把最后一臂換個自由度，做成機械手結構，然后氣缸換成電動推桿。程序弄好，估計能得優秀。

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