【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械臂，尤其涉及一种复合材料机械臂及其制备方法与机械手。
技术介绍
1、现有金属机械臂重量大，灵活性差，因此技术人员开发了多种纤维复合材料的机械臂，达到减重、降低驱动能耗和提高灵活性的目的。但是根据使用场景的不同，有时候需要在机械臂表面设置滑轨。为了保证滑轨安装座的尺寸精度，需要以机械加工的方式进行制造。
2、当纤维复合材料机械臂使用整体式复合材料制备时，滑轨安装座加工过程中的长尺寸范围的机械加工会破坏复合材料中机械纤维的连续性，引起强度的大幅下降。当采用滑轨安装座单独制作，之后安装到机械臂主体的表面的技术方案时，由于复合材料攻丝难度大，需要在复合材料机械臂主体中增加金属预埋件，利用金属预埋件的螺纹固定滑轨安装座，但是预埋金属一体成型复合材料在成形过程中，由于金属材料与纤维复合材料的膨胀系数等物理性质不同，会在金属预埋件区域产生压力不均匀得现象，导致降低机械臂的承重能力不足。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种复合材料机械臂及其制备方法与机械手，将机械臂主体分为型腔梁、金属嵌件和补强管多个部分，滑轨安装座设置在机械臂主体的表面，以装配的方式将多个部分连接为一个整体。具有良好的减重效果，且结构强度更高。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，一种复合材料机械臂，包括：型腔梁、金属嵌件、补强管和滑轨安装座；
4、所述型腔梁为纤维复合材料，内部分隔为多个型
5、所述金属嵌件分别设置在所述型腔梁的上下表面，所述金属嵌件上有螺纹孔；
6、所述补强管为纤维复合材料，包裹在所述型腔梁和所述金属嵌件的外侧；
7、所述滑轨安装座设置在所述补强管表面，与内部的金属嵌件位置相对，并通过螺纹安装件与金属嵌件上的螺纹孔固定在一起。
8、可选的，所述滑轨安装座为纤维复合材料，或者为金属材质。
9、可选的，所述型腔的长度方向与所述复合材料机械臂的长度方向一致。
10、可选的，所述型腔梁的多个型腔之间设置有加强筋，所述滑轨安装座设置有外凸的线形凸起结构，所述线形凸起结构在滑轨安装座外的分布位置与所述加强筋在所述型腔梁内的分布位置相同。
11、可选的，所述复合材料机械臂设置有贯穿金属嵌件、补强管和滑轨安装座的安装孔，所述金属嵌件的安装孔为螺纹孔，所述滑轨安装座通过螺纹安装件与所述螺纹孔固定连接在一起，所述螺纹安装件穿过滑轨安装座和补强管上的安装孔。
12、可选的，所述金属嵌件与型腔梁的接触面设置有多个凸台，所述螺纹孔设置在凸台中心，所述型腔梁设置有多个贯穿孔，所述金属嵌件的凸台位于所述型腔梁的贯穿孔中，且所述凸台外缘形状与所述贯穿孔轮廓形状相同。
13、可选的，所述补强管对内部的型腔梁、金属嵌件施加压应力。
14、可选的，所述纤维复合材料为碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳纶纤维预浸料、玄武岩纤维预浸料、金属纤维预浸料或混杂纤维预浸料中的一种或多种。
15、可选的，所述金属嵌件为不锈钢、钛合金或铝合金材质。
16、可选的，所述型腔梁、补强管和滑轨安装座为连续的单向纤维预浸料和/或斜纹编织预浸料组成的铺层结构。
17、可选的，所述螺纹安装件为沉头螺栓、平头螺钉或内六角螺钉。
18、第二方面，上述复合材料机械臂的制备方法，包括以下步骤：
19、s1、分别制备型腔梁、金属嵌件和滑轨安装座；
20、s2、将金属嵌件粘贴在型腔梁的上下表面，在所述金属嵌件和所述型腔梁的外侧铺层制备出补强管；
21、s3、通过螺纹安装件将滑轨安装座固定在所述补强管表面，将所述螺纹安装件与金属嵌件的螺纹孔紧固在一起。
22、可选的，s1中，对补强管和滑轨安装座机械加工出贯穿的所述安装孔。
23、可选的，s1中，对型腔梁机械加工出所述贯穿孔。
24、可选的，s2中，以机械加工的方式在补强管上制备安装孔。
25、第三方面，一种机械手，包括上述的复合材料机械臂，所述复合材料机械臂承受弯矩，通过刚度设计的所述型腔梁和所述补强管抵抗弯曲变形。
26、可选的，所述复合材料机械臂的滑轨安装座上安装有滑轨，所述复合材料机械臂通过滑轨在所述机械手上进行与滑轨方向相同的移动。
27、本专利技术的有益效果为：
28、1.本专利技术的复合材料机械臂采用滑轨安装座和主梁的模块化设计，有效避免了滑轨安装座加工后纤维不连续引起的强度大幅下降，且具有明显的减重效果。主梁采用型腔梁、金属嵌件、补强管的模块化设计，三个模块分别成型，有效解决了一体成型时金属嵌件区域压力不均以及热膨胀系数不匹配引起的质量缺陷。具有重量轻、结构可靠性好、工艺质量佳等优点。
29、2.本专利技术采用装配的安装方法组合连接各个模块，能够有效调节套接结构中不同部分的内应力，能够以预加应力的方式提高复合材料机械臂在特定应用场景的承载能力。
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1.一种复合材料机械臂，其特征在于，包括：型腔梁、金属嵌件、补强管和滑轨安装座；
2.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，所述型腔的长度方向与所述复合材料机械臂的长度方向一致；
3.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，所述复合材料机械臂设置有贯穿金属嵌件、补强管和滑轨安装座的安装孔，所述金属嵌件的安装孔为螺纹孔，所述滑轨安装座通过螺纹安装件与所述螺纹孔固定连接在一起，所述螺纹安装件穿过滑轨安装座和补强管上的安装孔。
4.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，所述金属嵌件与型腔梁的接触面设置有多个凸台，所述螺纹孔设置在凸台中心，所述型腔梁设置有多个贯穿孔，所述金属嵌件的凸台位于所述型腔梁的贯穿孔中，且所述凸台外缘形状与所述贯穿孔轮廓形状相同。
5.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，补强管以共胶接方式与型腔梁形成整体。
6.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，所述纤维复合材料为碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳纶纤维预浸料、玄武岩纤维预浸料、金属纤维预浸料或混杂纤维预浸料中的一
7.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，所述型腔梁、补强管和滑轨安装座为连续的单向纤维预浸料和/或斜纹编织预浸料组成的铺层结构；
8.一种如权利要求1-7任一所述的复合材料机械臂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的复合材料机械臂的制备方法，其特征在于，S1中，对补强管和滑轨安装座机械加工出贯穿的所述安装孔；
10.一种机械手，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述的复合材料机械臂，所述复合材料机械臂承受弯矩，通过刚度设计的所述型腔梁和所述补强管抵抗弯曲变形；
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料机械臂，其特征在于，包括：型腔梁、金属嵌件、补强管和滑轨安装座；
2.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，所述型腔的长度方向与所述复合材料机械臂的长度方向一致；
3.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，所述复合材料机械臂设置有贯穿金属嵌件、补强管和滑轨安装座的安装孔，所述金属嵌件的安装孔为螺纹孔，所述滑轨安装座通过螺纹安装件与所述螺纹孔固定连接在一起，所述螺纹安装件穿过滑轨安装座和补强管上的安装孔。
4.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，所述金属嵌件与型腔梁的接触面设置有多个凸台，所述螺纹孔设置在凸台中心，所述型腔梁设置有多个贯穿孔，所述金属嵌件的凸台位于所述型腔梁的贯穿孔中，且所述凸台外缘形状与所述贯穿孔轮廓形状相同。
5.如权利要求1所述的复合材料机械臂，其特征在于，补...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚召定，蔡茂，赵英男，冯岩，韩沛，
申请(专利权)人：中车成型科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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