机床与液压

作者：宋肽宇，李红双

单位：沈阳航空航天大学机电工程学院；沈阳航空航天大学机电工程学院

关键词：SCARA机械臂;差动弧齿锥齿轮传动;耦合驱动;运动学分析;瞬态动力学

针对SCARA机械臂末端关节工作空间受限的问题，提出一种基于差动弧齿锥齿轮传动系统的耦合驱动末端结构设计方案。通过ADAMS对末端关节进行运动学分析，验证了差动传动系统俯仰轴与横滚轴的耦合运动原理。利用ANSYS? Workbench对差动传动系统进行瞬态动力学仿真，模拟其匀加速运动过程中的应力变化，得到该传动系统等效应力与接触应力变化曲线，采用应力-寿命法进行疲劳寿命分析；结合五自由度SCARA机械臂，采用D-H法建立坐标系，并对其正、逆运动学进行求解。通过MATLAB仿真和Monte Carlo法分析工作空间特性。最后，对该末端关节进行俯仰轴、横滚轴独立运动和双自由度耦合运动试验。结果表明：传动系统的最大等效应力为173.31 MPa，最大接触应力为160.65 MPa，主要集中在啮合位置，系统的最小疲劳寿命为2.29×105次，且疲劳破坏主要出现在啮合端面，偏载工况会显著降低疲劳寿命。驱动末端的单自由度及耦合运动结果与ADAMS仿真结果基本一致，验证了耦合运动原理及仿真分析的准确性，为SCARA机械臂末端关节结构优化设计提供新思路与理论依据。

来源：2026年第5期

《机床与液压》期刊编辑部

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