空间关节弹性球形制动器结构优化设计

摘要

为解决机器人手腕空间多方向制动问题,研究了一种气动弹性球形制动器.该制动器为常闭式结构,主要由球座、内弹性半球和气动柔性轴向驱动器等组成.根据设计要求,采用有限元方法确定球座与内弹性半球的合理过盈量.结果显示:当安全系数取1.3,球座与内弹性半球的合理过盈量为0.12 mm时,能够确保3 N·m的扭矩;采用正交法有限元仿真计算,分析了内弹性半球拉耳位置、开槽深度和拉力大小3个因素对球形制动器制动效果的影响.结果表明:最大位移随开槽深度的加大而提高,位移分离比随拉耳位置距离的增加而减小.最优的参数组合是拉耳位置距离10 mm,拉力15 N,开槽深度25 mm,此时球形制动器制动效果最佳.