平行四边形助力悬臂机械臂结构设计

刚把底座法兰的沉孔倒角毛刺修完的时候，我还在纠结弹簧挂点的位置，之前打样的时候把弹簧固定座装在上臂转轴偏上12mm的位置，空载抬臂的时候总卡滞，拆下来才发现弹簧伸缩路径和侧护板的加强筋蹭了2mm，磨掉筋条又会削弱护板的抗扭强度，干脆把挂点往转轴中心挪了8mm，顺带把弹簧导杆的端部做了圆弧收边，避免反复伸缩的时候刮伤弹簧表面的防锈层。

做这套平行四边形臂的时候最头疼的是连杆平行度的公差控制，一开始按常规自由公差给的两孔中心距，装完之后末端法兰盘歪了快1.5度，挂载的时候偏载力矩直接把关节轴承磨出了异响，后来把四根连杆的对应孔位做了配钻处理，每根连杆的孔距公差控制在0.02mm以内，装完之后末端在全行程里的水平偏差不到0.3度，就算挂着额定负载平移，也不会出现端头往下栽的情况。转档的时候出过一次小问题，Inventor的装配约束导进渲染软件的时候，平行约束丢了两组，臂直接歪成了不规则四边形，重新核对了每根连杆的铰接副，把转动副的限位角度也做了预设，避免抬臂过位的时候弹簧过拉失效。

之前考虑过用齿轮齿条做平衡结构，算下来不仅零件多，装配的时候还要调齿侧间隙，车间里积了铁屑很容易卡齿，换成弹簧平衡的结构之后，整个上臂的零件数少了近三分之一，维护的时候只要定期检查弹簧的预紧力就行，关节处的衬套我选了带油槽的铜套，比普通尼龙套耐磨度高很多，就算每天上百次抬臂操作，也不用频繁换衬套。手柄的位置我改了三次，一开始装在靠近上臂关节的位置，操作的时候要抬着胳膊够，长时间用容易累，后来往末端方向移了150mm，还加了防滑的橡胶套，握的时候手腕刚好处于自然放松的角度，不管是抬臂还是水平推拉，发力都很顺。底座的安装板我加厚了5mm，之前试做的薄底板锁在工作台上，满负载伸到最长行程的时候，底板边缘会微微翘起来，加厚之后再加上四个角的沉头安装孔，锁死之后整个臂的稳定性好了很多，就算快速推拉也不会晃。