并聯(lián)六自由度微動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　為了提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，滿足特定的工作要求，本題設(shè)計(jì)用于焊接的關(guān)節(jié)型機(jī)器人的手腕和末端執(zhí)行器。根據(jù)機(jī)器人的工作要求進(jìn)行了機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)。確定機(jī)器人的外形時(shí)，擬定了手腕的傳動(dòng)路徑，選用直流電動(dòng)機(jī)，合理布置了電機(jī)、軸和齒輪，設(shè)計(jì)了齒輪和軸的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核計(jì)算。傳動(dòng)中采用了軟軸、波紋管聯(lián)軸器和行星齒輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了擺腕

2、、轉(zhuǎn)腕和提腕的六個(gè)自由度的要求。設(shè)計(jì)中大多采用了標(biāo)準(zhǔn)件和常用件，降低了設(shè)計(jì)和制造成本。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自由度；焊接；手腕</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In order to improve the production efficiency and welding quality, t

3、o meet the specific requirements of the work, the design of this thesis is used for the wrist of welding articulated robot and the end of the actuator. According to the requirements of the robots’ work, we make overall

4、design of the robot. When determining the shape of the robot, drawing up the transmission path of the wrist, selecting of DC motor, arranging the motor, the shaft and the gear reasonable, and checking the strengt</p&g

5、t;<p>　　Keywords: degree of freedom; welding; wrist</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1

6、章 前言1</b></p><p>　　1.1 機(jī)器人的概念1</p><p>　　1.1.1 操作機(jī)1</p><p>　　1.1.2 驅(qū)動(dòng)單元2</p><p>　　1.1.3 控制裝置2</p><p>　　1.1.4 人工智能系統(tǒng)2</p><p>　

7、　1.2 題目來(lái)源2</p><p>　　1.3 技術(shù)要求2</p><p>　　1.4 本設(shè)計(jì)要解決的主要問(wèn)題及設(shè)計(jì)總體思路2</p><p>　　第2章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r4</p><p>　　2.1 研究現(xiàn)狀4</p><p>　　2.1.1 工業(yè)機(jī)器人4</p>&

8、lt;p>　　2.1.2 先進(jìn)機(jī)器人5</p><p>　　2.2 發(fā)展趨勢(shì)7</p><p>　　第3章 總體方案設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)類(lèi)型的確定9</p><p>　　3.1.1 圓柱坐標(biāo)型9</p><p>　　3.1.2 直角坐標(biāo)型9</p>&

9、lt;p>　　3.1.3 球坐標(biāo)型9</p><p>　　3.1.4 關(guān)節(jié)型9</p><p>　　3.1.5 平面關(guān)節(jié)型9</p><p>　　3.2 工作空間的確定10</p><p>　　3.3 手腕結(jié)構(gòu)的確定11</p><p>　　3.4 基本參數(shù)的確定11</p>

10、<p>　　第4章 手腕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算12</p><p>　　4.1 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方案的分析和選擇12</p><p>　　4.2 手腕電機(jī)的選擇13</p><p>　　4.2.1 提腕電機(jī)的選擇13</p><p>　　4.2.2 擺腕和轉(zhuǎn)腕電機(jī)的選擇13</p><p>　　4.

11、3 傳動(dòng)比的確定13</p><p>　　4.3.1 提腕總傳動(dòng)比的確定13</p><p>　　4.3.2 轉(zhuǎn)腕和擺腕傳動(dòng)比的確定14</p><p>　　4.4 傳動(dòng)比的分配14</p><p>　　4.5 齒輪的設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.5.1 提腕部分齒輪設(shè)計(jì)15</p&g

12、t;<p>　　4.5.2 轉(zhuǎn)腕部分齒輪設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.5.3 擺腕部分齒輪設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.6 軸的設(shè)計(jì)和校核26</p><p>　　4.6.1 輸出軸的設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.6.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.6.3

13、軸的強(qiáng)度校核29</p><p>　　4.7 夾持器的設(shè)計(jì)33</p><p>　　4.8 殼體的設(shè)計(jì)33</p><p><b>　　結(jié) 論35</b></p><p><b>　　致 謝36</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37&

14、lt;/b></p><p><b>　　CONTENTS </b></p><p>　　Abstract錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　chapter 1錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　1.1 the concept of the robot錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><

15、;p>　　1.1.1 CaoZuoJi錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　1.1.2 Drive unit2</p><p>　　1.1.3 Control device2</p><p>　　1.1.4 System of artificial intelligence2</p><p>　　1. 2 Topic

16、 source錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　1.3 Technical requirements錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　1.4 This design to solve the main problems of the overall thinking and design錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　Chapter 2

17、 research situation and development4</p><p>　　2.1 research status4</p><p>　　2.1.1 industrial robots4</p><p>　　2.1.2 Advanced robot5</p><p>　　2.2 Development tr

18、end7</p><p>　　Chapter 3 overall scheme design9</p><p>　　3.1 The determination of the mechanical structure types9</p><p>　　3.1.1 Cylindrical coordinates type9</p><p

19、>　　3.1.3 Spherical coordinates type9</p><p>　　3.1.5 Plane joint type9</p><p>　　3.2 the determination of work space10</p><p>　　3.3 the determination of wrist structure11&l

20、t;/p><p>　　3.4 The determination of the basic parameters11</p><p>　　Chapter 4 of the wrist structure design and calculation12</p><p>　　4.1 robot analysis and choose driving scheme

21、12</p><p>　　4.2 The choice of wrist motor13</p><p>　　4.2.1 Mention the choice of wrist motor13</p><p>　　4.2.2A wrist and turn wrist motor choice13</p><p>　　4.3

22、Determine the transmission ratio of the錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.3.1 Mention the transmission ratio of the wrist always sure13</p><p>　　4.3.2 Turn wrist and a wrist to determine the transmission

23、ratio錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.4 The transmission ratio of the distribution錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.5 Gear design錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.5.1 Mention wrist part gear design錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p

24、><p>　　4.5.2 Turn wrist part gear design22</p><p>　　4.5.3 A wrist part gear design錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.6 Axis of the design and check錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.6.1 The de

25、sign of the output shaft錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.6.2 The design of the錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.6.3 Axis of intensity錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.7 Grippers design33</p><p>　　4.8

26、 Shell design33</p><p>　　conclusion35</p><p><b>　　thanks36</b></p><p>　　And take an examination of the offer錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　第1章 前言</b&g

27、t;</p><p>　　1.1 機(jī)器人的概念</p><p>　　機(jī)器人是一個(gè)在三維空間中具有較多自由度，并能實(shí)現(xiàn)較多擬人動(dòng)作和功能的機(jī)器，而工業(yè)機(jī)器人則是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機(jī)器人。美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)提出的工業(yè)機(jī)器人定義為：“機(jī)器人是一種可重復(fù)編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)”。英國(guó)和日本機(jī)器人協(xié)會(huì)也采用了類(lèi)似的定義。我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12643-90將工業(yè)機(jī)器人定

28、義為：“機(jī)器人是一種能自動(dòng)定位控制、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的操作機(jī)。能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè)”。而將操作機(jī)定義為：“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置”。</p><p>　　機(jī)器人系統(tǒng)一般由操作機(jī)、驅(qū)動(dòng)單元、控制裝置和為使機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)而要求的外部設(shè)備組成。</p><p>　　1.1.1 操作機(jī)</p>&

29、lt;p>　　操作機(jī)是機(jī)器人完成作業(yè)的實(shí)體，它具有和人手臂相似的動(dòng)作功能。通常由下列部分組成：</p><p>　?。?）末端執(zhí)行器又稱(chēng)手部 是機(jī)器人直接執(zhí)行工作的裝置，并可設(shè)置夾持器、工具、傳感器等，是工業(yè)機(jī)器人直接與工作對(duì)象接觸以完成作業(yè)的機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。?）手腕 是支承和調(diào)整末端執(zhí)行器姿態(tài)的部件，主要用來(lái)確定和改變末端執(zhí)行器的方位和擴(kuò)大手臂的動(dòng)作范圍，一般有2

30、～3個(gè)回轉(zhuǎn)自由度以調(diào)整末端執(zhí)行器的姿態(tài)。有些專(zhuān)用機(jī)器人可以沒(méi)有手腕而直接將末端執(zhí)行器安裝在手臂的端部。</p><p>　?。?）手臂 它由機(jī)器人的動(dòng)力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成，是用于支承和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器位置的部件。手臂有時(shí)包括肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)，即手臂與手臂間。手臂與機(jī)座間用關(guān)節(jié)連接，因而擴(kuò)大了末端執(zhí)行器姿態(tài)的變化范圍和運(yùn)動(dòng)范圍。</p><p>　?。?）機(jī)座 有時(shí)稱(chēng)為立柱，是工業(yè)機(jī)

31、器人機(jī)構(gòu)中相對(duì)固定并承受相應(yīng)的力的基礎(chǔ)部件?？煞止潭ㄊ胶鸵苿?dòng)式兩類(lèi)。 </p><p>　　1.1.2 驅(qū)動(dòng)單元</p><p>　　它是由驅(qū)動(dòng)器、檢測(cè)單元等組成的部件，是用來(lái)為操作機(jī)各部件提供動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的裝置。</p><p>　　1.1.3 控制裝置</p><p>　　它是由人對(duì)機(jī)器人的啟動(dòng)、停機(jī)及示教進(jìn)行操作的一種裝置，它指揮機(jī)器

32、人按規(guī)定的要求動(dòng)作。</p><p>　　1.1.4 人工智能系統(tǒng)</p><p>　　它由兩部分組成，一部分是感覺(jué)系統(tǒng)，另一部分為決策－規(guī)劃智能系統(tǒng)。 </p><p>　　1. 2 題目來(lái)源</p><p>　　本題設(shè)計(jì)的是關(guān)節(jié)型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)，主要是整體方案設(shè)計(jì)和手腕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其零件設(shè)計(jì)。此課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際。對(duì)于目前手工電弧焊

33、接效率低，操作環(huán)境差，而且對(duì)操作員技術(shù)熟練程度要求高，因此采用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)操作的柔性自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件。</p><p><b>　　1.3 技術(shù)要求</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要達(dá)到以下要求；</p><p>　?。?）工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；</p><

34、p>　　（2） 裝卸方便，便于維修、調(diào)整； </p><p>　?。?）盡量使用通用件，以便降低制造成本。</p><p>　　1.4 本設(shè)計(jì)要解決的主要問(wèn)題及設(shè)計(jì)總體思路</p><p>　　本設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題有以下三個(gè)：</p><p>　?。?）手腕處于手臂末端，需減輕手臂的載荷，力求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減少重量和體積；<

35、/p><p>　?。?）提高手腕動(dòng)作的精確性；</p><p>　?。?）六個(gè)自由度的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　針對(duì)上述問(wèn)題有了以下設(shè)計(jì)思路：</p><p>　?。?）腕部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置采用分離傳動(dòng)，將3個(gè)驅(qū)動(dòng)器安置在小臂的后端。</p><p>　　（2）提高傳動(dòng)的剛度，盡量減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中由于間隙產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)誤差，

36、對(duì)于分離傳動(dòng)采用傳動(dòng)軸。</p><p>　?。?）驅(qū)動(dòng)電機(jī)1經(jīng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)一對(duì)圓柱齒輪和一對(duì)圓錐齒輪帶動(dòng)手腕在小臂殼體上作偏擺運(yùn)動(dòng)。電機(jī)2經(jīng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)一對(duì)圓柱齒輪和一對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手腕的上下擺動(dòng)。電機(jī)3經(jīng)傳動(dòng)軸和兩對(duì)圓錐齒輪帶動(dòng)軸回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手腕上機(jī)械接口的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 </p><p>　　第2章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r</p><p><b>　

37、　2.1 研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　從機(jī)器人誕生到二十世紀(jì)80年代初，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)期緩慢的發(fā)展過(guò)程。到90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展[1]。除了工業(yè)機(jī)器人水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。下面將按工業(yè)機(jī)器人和先進(jìn)機(jī)器人兩條技術(shù)發(fā)展路線分述機(jī)器人的最新進(jìn)展情況[2]。</p>

38、<p>　　2.1.1 工業(yè)機(jī)器人</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是以機(jī)械、電機(jī)、電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)為基礎(chǔ)融合而成的一種系統(tǒng)技術(shù)[3]。 （1）機(jī)器人操作機(jī)：通過(guò)有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，機(jī)器人操作機(jī)已實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。以德國(guó)KUKA公司為代表的機(jī)器人公司，已將機(jī)器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機(jī)器人的工作范圍，加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用，

39、大大提高了機(jī)器人的性能。此外采用先進(jìn)的RV減速器及交流伺服電機(jī)，使機(jī)器人操作機(jī)幾乎成為免維護(hù)系統(tǒng)。 （2）并聯(lián)機(jī)器人：采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量及加工，這是機(jī)器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已開(kāi)發(fā)出了此類(lèi)產(chǎn)品。 （3）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高，已由過(guò)去控制標(biāo)準(zhǔn)的6軸機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸，并且實(shí)現(xiàn)

40、了軟件伺服和全數(shù)字控制。人機(jī)界面更加友好，基于圖形操作的界面也已問(wèn)世。編程方式仍以示教編程為主，但在某些領(lǐng)域的離線編程已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。 （4）傳感系統(tǒng)：激光傳感器、視覺(jué)傳感器和力傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中已得到成</p><p>　　2.1.2 先進(jìn)機(jī)器人</p><p>　　近年來(lái)，人類(lèi)的活動(dòng)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用也從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域發(fā)展。像海洋開(kāi)發(fā)、宇宙探測(cè)、采掘、建筑、醫(yī)療、

41、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂(lè)等行業(yè)都提出了自動(dòng)化和機(jī)器人化的要求。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點(diǎn)是工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因而對(duì)機(jī)器人的要求更高，需要機(jī)器人具有行走功能，對(duì)外 感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等，是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向[5]。 （1）水下機(jī)器人：美國(guó)的AUSS、俄羅斯的MT-88、法國(guó)的EPAVLARD等水下機(jī)器人已用于海洋石油開(kāi)采，海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和維護(hù)、以及大壩檢查等方面，形成

42、了有纜水下機(jī)器人（remote operated vehicle）和無(wú)纜水下機(jī)器人（autonomous under water vehicle）兩大類(lèi)。 （2）空間機(jī)器人：空間機(jī)器人一直是先進(jìn)機(jī)器人的重要研究領(lǐng)域。目前美、俄、加拿大等國(guó)已研制出各種空間機(jī)器人。如美國(guó)NASA的空間機(jī)器人Sojanor等。Sljanor是一輛自主移動(dòng)車(chē)，重量為11.5kg，尺寸630~48mm，有6個(gè)車(chē)輪，它在火星上的成功應(yīng)用，引起了全球的廣泛關(guān)

43、 注。</p><p><b>　　2.2 發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　　目前國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究?jī)?nèi)容集中在以下8個(gè)方面[7]： （1）工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載.自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。 （2）機(jī)器

44、人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開(kāi)放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語(yǔ)言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。 （3）多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問(wèn)題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算

45、法。另一問(wèn)題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。 （4）機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。 （5）機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)</p><p>　　第3章 總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)類(lèi)型的確定</p>

46、<p>　　為實(shí)現(xiàn)總體機(jī)構(gòu)在空間的位置提供的6個(gè)自由度，可以有不同的運(yùn)動(dòng)組合，根據(jù)本課題可以將其設(shè)計(jì)成以下五種方案[10]：</p><p>　　3.1.1 圓柱坐標(biāo)型 </p><p>　　這種運(yùn)動(dòng)形式是通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)移動(dòng)，共三個(gè)自由度組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，工作空間圖形為圓柱型。它與直角坐標(biāo)型比較，在相同的工作空間條件下，機(jī)體所占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大。</p>

47、;<p>　　3.1.2 直角坐標(biāo)型 </p><p>　　直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)部分由三個(gè)相互垂直的直線移動(dòng)組成，其工作空間圖形為長(zhǎng)方體。它在各個(gè)軸向的移動(dòng)距離，可在各坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強(qiáng)，易于位置和姿態(tài)的編程計(jì)算，定位精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)體所占空間體積大、靈活性較差。</p><p>　　3.1.3 球坐標(biāo)型</p><p>

48、;　　又稱(chēng)極坐標(biāo)型，它由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)直線移動(dòng)所組成，即一個(gè)回轉(zhuǎn)，一個(gè)俯仰和一個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)組成，其工作空間圖形為一個(gè)球形，它可以作上下俯仰運(yùn)動(dòng)并能夠抓取地面上或較低位置的工件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作空間范圍大的特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</p><p>　　3.1.4 關(guān)節(jié)型 </p><p>　　關(guān)節(jié)型又稱(chēng)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型，這種機(jī)器人的手臂與人體上肢類(lèi)似，其前三個(gè)關(guān)節(jié)都是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，這種機(jī)器人一般由立

49、柱和大小臂組成，立柱與大臂間形成肩關(guān)節(jié)，大臂和小臂間形成肘關(guān)節(jié)，可使大臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和使大臂作俯仰擺動(dòng)，小臂作俯仰擺動(dòng)。其特點(diǎn)使工作空間范圍大，動(dòng)作靈活，通用性強(qiáng)、能抓取靠進(jìn)機(jī)座的物體。 </p><p>　　3.1.5 平面關(guān)節(jié)型 </p><p>　　采用兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)；兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制前后、左右運(yùn)動(dòng)，而移動(dòng)關(guān)節(jié)則實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，其工作空間的軌跡圖形，它的縱截面為矩形的同轉(zhuǎn)

50、體，縱截面高為移動(dòng)關(guān)節(jié)的行程長(zhǎng)，兩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的大小決定回轉(zhuǎn)體橫截面的大小、形狀。在水平方向有柔順性，在垂直方向有較大的剛性。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配。</p><p>　　對(duì)以上五種方案進(jìn)行比較：方案一不能夠完全實(shí)現(xiàn)本課題所要求的動(dòng)作；方案二體積大，靈活性差；方案三結(jié)構(gòu)復(fù)雜；方案五無(wú)法實(shí)現(xiàn)本課題的動(dòng)作。結(jié)合本課題綜合考慮決定采用方案四：關(guān)節(jié)型機(jī)器人。此方案所占空間少，

51、工作空間范圍大，動(dòng)作靈活，工藝操作精度高[11]。</p><p>　　3.2 工作空間的確定</p><p>　　根據(jù)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)確定工作空間。工作空間是指機(jī)器人正常工作運(yùn)行時(shí)，手腕參考點(diǎn)能在空間活動(dòng)的最大范圍，是機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)。此機(jī)器人的工作空間為1500mm，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 機(jī)器人的機(jī)座坐標(biāo)系</p>

52、<p>　　3.3 手腕結(jié)構(gòu)的確定</p><p>　　手腕是聯(lián)接手臂和末端執(zhí)行器的部件，處于機(jī)器人操作機(jī)的最末端，其功能是在手臂和腰部實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)坐標(biāo)位置的基礎(chǔ)上，再由手腕來(lái)實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)姿態(tài)坐標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度如圖3-2所示。</p><p><b>　　-</b></p><p>　　圖

53、3-2 傳動(dòng)原理圖</p><p>　　考慮到結(jié)構(gòu)，電機(jī)將成三角形布置。</p><p>　　3.4 基本參數(shù)的確定</p><p>　　空間結(jié)構(gòu)和手腕結(jié)構(gòu)的確定，那么手腕回轉(zhuǎn)、手腕擺動(dòng)、和手腕旋轉(zhuǎn)三個(gè)姿態(tài)的自由度也得到了實(shí)現(xiàn)主要技術(shù)參數(shù)如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 機(jī)器人的主要規(guī)格參數(shù)</p><p

54、>　　第4章 手腕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　4.1 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方案的分析和選擇</p><p>　　通常的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式有以下四種[12]: </p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)：可直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制性能好，而且成本低廉；通常不需要反饋就能對(duì)位置和速度進(jìn)行控制。但是由于采用開(kāi)環(huán)控制，沒(méi)有誤差校正能力，運(yùn)動(dòng)精度較差，負(fù)載和沖擊震

55、動(dòng)過(guò)大時(shí)會(huì)造成“失步”現(xiàn)象。 </p><p>　?。?）直流伺服電機(jī)：直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速特性，較大的啟動(dòng)力矩，相對(duì)功率大及快速響應(yīng)等特點(diǎn)，并且控制技術(shù)成熟。其安裝維修方便，成本低。</p><p>　?。?）交流伺服電機(jī)：交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，使用維修方便，與步進(jìn)電機(jī)相比價(jià)格要貴一些。隨著可關(guān)斷晶閘管GTO，大功率晶閘管GTR和場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET等電力電子器件、脈沖調(diào)

56、寬技術(shù)（PWM）和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使交流伺服電機(jī)在調(diào)速性能方面可以與直流電機(jī)媲美。采用16位CPU+32位DSP三環(huán)（位置、速度、電流）全數(shù)字控制，增量式碼盤(pán)的反饋可達(dá)到很高的精度。三倍過(guò)載輸出扭矩可以實(shí)現(xiàn)很大的啟動(dòng)功率，提供很高的響應(yīng)速度。</p><p>　?。?）液壓伺服馬達(dá)：液壓伺服馬達(dá)具有較大的功率/體積比，運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，定位精度較高，負(fù)載能力也比較大，能夠抓住重負(fù)載而不產(chǎn)生滑動(dòng)，從體積、重量及要

57、求的驅(qū)動(dòng)功率這幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)考慮，不失為一個(gè)合適的選擇方案。但是，其費(fèi)用較高，其液壓系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。為避免本系統(tǒng)也出現(xiàn)同類(lèi)問(wèn)題，在可能的前提下，本系統(tǒng)將盡量避免使用該種驅(qū)動(dòng)方式。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的機(jī)器人將采用直流伺服電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樗哂畜w積小、轉(zhuǎn)矩大、輸出力矩和電流成比例、伺服性能好、反應(yīng)快速、功率重量比大，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　4.2 手腕電機(jī)的選擇&l

58、t;/p><p>　　4.2.1 提腕電機(jī)的選擇</p><p>　　手腕的最大負(fù)荷重量，初估腕部的重量，最大運(yùn)動(dòng)速度v=2m/s</p><p>　　功率p=fv=mgv=8×10×2=160W</p><p>　　取安全系數(shù)為1.2，p=1.2×160=192W</p><p>　　考慮

59、到傳動(dòng)損失和摩擦，最終的電機(jī)功率。選擇Z型并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，技術(shù)參數(shù)如表4-1所示。</p><p>　　4.2.2 擺腕和轉(zhuǎn)腕電機(jī)的選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求取相同型號(hào)的電機(jī)，選擇Z型并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)型號(hào)為200/20-400。</p><p>　　表4-1 Z型并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　4.3 傳動(dòng)比的確定

60、</p><p>　　4.3.1 提腕總傳動(dòng)比的確定</p><p>　　先根據(jù)下式求角速度： = ＝＝20 r/s </p><p><b>　　再求實(shí)際轉(zhuǎn)速： </b></p><p><b>　　——角速度r/s；</b><

61、;/p><p>　　V——運(yùn)動(dòng)速度，m/s；</p><p>　　R——機(jī)械接口到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離，m；</p><p>　　——轉(zhuǎn)速，r/min。</p><p><b>　　最后求得總傳動(dòng)比：</b></p><p><b>　?。剑?0.4</b></p><

62、;p><b>　　取整=10</b></p><p>　　4.3.2 轉(zhuǎn)腕和擺腕傳動(dòng)比的確定</p><p>　　用同樣的方法，可求得：</p><p>　　轉(zhuǎn)腕總傳動(dòng)比＝20：</p><p>　　擺腕總傳動(dòng)比＝10：</p><p>　　4.4 傳動(dòng)比的分配</p>&

63、lt;p>　　傳動(dòng)比分配時(shí)要充分考慮到各級(jí)傳動(dòng)的合理性，以及齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸，要做到結(jié)構(gòu)合理[13]。</p><p>　　1. 提腕傳動(dòng)比分配 </p><p>　　提腕總的傳動(dòng)比=10，該傳動(dòng)為兩級(jí)傳動(dòng)，第一極傳動(dòng)為圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比=2，第二極傳動(dòng)為圓錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比＝5。</p><p>　　2. 轉(zhuǎn)腕傳動(dòng)比分配 </p><

64、p>　　轉(zhuǎn)腕總的傳動(dòng)比＝20，該傳動(dòng)為兩級(jí)傳動(dòng)，第一極傳動(dòng)為圓錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比＝5，第二極傳動(dòng)為圓錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比＝4。</p><p>　　3. 擺腕傳動(dòng)比分配 </p><p>　　擺腕總的傳動(dòng)比＝10，該傳動(dòng)為兩級(jí)傳動(dòng)，第一極傳動(dòng)為圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比＝2，第二極傳動(dòng)為圓錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比＝5。</p><p>　　4.5 齒輪的設(shè)計(jì)</p

65、><p>　　按照上述傳動(dòng)比配對(duì)各齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　4.5.1 提腕部分齒輪設(shè)計(jì)</p><p>　　1. 第一極圓柱齒輪傳動(dòng)</p><p>　　2. 齒輪設(shè)計(jì)齒輪采用45號(hào)鋼，鍛造毛坯，正火處理后齒面硬度170~190HBS，齒輪精度等級(jí)為7極。取。</p><p><b>　　(1)設(shè)計(jì)

66、準(zhǔn)則</b></p><p>　　按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。</p><p>　　(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件的設(shè)計(jì)表達(dá)式：</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　其中： ；；；；

67、。</p><p>　　選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為：</p><p>　　選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為：</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由下列公式計(jì)算可得：</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p><b>　　則 </b></p&g

68、t;<p><b>　　接觸疲勞壽命系數(shù),</b></p><p><b>　　彎曲疲勞壽命系數(shù)</b></p><p>　　接觸疲勞安全系數(shù)，彎曲疲勞安全系數(shù)，又，試選。</p><p>　　求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力：</p><p>　　將有關(guān)值代入（4-1）得：</p&

69、gt;<p>　　則： </p><p>　　動(dòng)載荷系數(shù)；使用系數(shù)；動(dòng)載荷分布不均勻系數(shù)；齒間載荷分配系數(shù)，則：</p><p>　　修正 </p><p><b>　　取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 </b></p><p><b

70、>　　（3）計(jì)算公稱(chēng)尺寸</b></p><p><b>　　取 ； </b></p><p>　?。?）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　復(fù)合齒形系數(shù)， </p><p><b>　　取 </b></p><p>　　校核兩

71、齒輪的彎曲強(qiáng)度：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　所以齒輪完全達(dá)到要求。</p><p>　　表4-2齒輪的幾何尺寸</p><p>　　由于小齒輪分度圓直徑較小，考慮到結(jié)構(gòu)，小齒輪將做成齒輪軸。</p><p>　　2. 第二極圓錐齒輪傳動(dòng)</p>

72、<p>　　齒輪采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度180~190HBS，齒輪精度等級(jí)為7極。取。</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則</b></p><p>　　按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核[15]。</p><p>　?。?）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　齒面接觸疲

73、勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)表達(dá)式</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　其中， ，；，，</p><p>　　選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為：</p><p>　　選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為：</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由下式計(jì)算可得</p><

74、;p><b>　　（4-5）</b></p><p><b>　　則： </b></p><p><b>　　接觸疲勞壽命系數(shù),</b></p><p><b>　　彎曲疲勞壽命系數(shù)</b></p><p>　　接觸疲勞安全系數(shù)，彎曲疲勞安全

75、系數(shù),又，試選。</p><p>　　求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力：</p><p>　　將有關(guān)值代入（4-4）得：</p><p>　　則： </p><p>　　動(dòng)載荷系數(shù)；使用系數(shù)；齒向載荷分布不均勻系數(shù)；齒間載荷分配系數(shù)取，則：</p><p>　　修正

76、 </p><p>　　表4-3齒輪的幾何尺寸</p><p><b>　　取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 </b></p><p>　?。?） 計(jì)算基本尺寸</p><p>　　（4） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　復(fù)合齒形系數(shù)， </

77、p><p><b>　　取 </b></p><p>　　校核兩齒輪的彎曲強(qiáng)度</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　所以齒輪完全達(dá)到要求。</p><p>　　由于小齒輪的分度圓直徑較小，所以作成齒輪軸。</p><p>

78、　　4.5.2 轉(zhuǎn)腕部分齒輪設(shè)計(jì)</p><p>　　第一極圓錐齒輪傳動(dòng)：齒輪采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度180~190HBS，齒輪精度等級(jí)為7極[17]。取。經(jīng)計(jì)算齒輪滿足要求</p><p>　　第二極圓錐齒輪傳動(dòng)：齒輪采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度180~190HBS，齒輪精度等級(jí)為7極。取。經(jīng)計(jì)算齒輪滿足要求。</p><p>　　表4-4齒輪的幾何

79、尺寸</p><p>　　表4-5齒輪的幾何尺寸</p><p>　　4.5.3 擺腕部分齒輪設(shè)計(jì)</p><p>　　第一極圓柱齒輪傳動(dòng)：齒輪采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度180~190HBS，齒輪精度等級(jí)為7極。取。經(jīng)計(jì)算齒輪滿足要求。小齒輪作成齒輪軸。</p><p>　　第二極圓錐齒輪傳動(dòng)：齒輪采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度18

80、0~190HBS，齒輪精度等級(jí)為7極。取。經(jīng)計(jì)算齒輪滿足要求。小齒輪作成齒輪軸。</p><p>　　表4-6齒輪的幾何尺寸</p><p>　　4.6 軸的設(shè)計(jì)和校核</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)決定于受力情況、軸上零件的布置和固定方式、軸承的類(lèi)型和尺寸、軸的毛坯，制造和裝配工藝、以及運(yùn)輸、安裝等條件。軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)使軸受力合理，避免或減輕應(yīng)力集中，有良好的工藝性

81、，并使軸上零件定位可靠、裝配方便。對(duì)于要求剛度大的軸，還應(yīng)該從結(jié)構(gòu)上考慮減少軸的變形[18]。</p><p>　　4.6.1 輸出軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　擺腕的傳動(dòng)軸根據(jù)連軸器選：軸徑，根據(jù)結(jié)構(gòu)取軸長(zhǎng)l=135mm。</p><p>　　由于要實(shí)現(xiàn)擺腕，工作時(shí)要求彼此有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間傳動(dòng)所以提腕和轉(zhuǎn)腕的傳動(dòng)軸采用軟軸。軟軸通常由鋼絲軟軸、軟管、軟軸接頭和軟

82、管接頭等幾部分組成。</p><p>　?。?）鋼絲軟軸由幾層彈簧鋼絲緊繞在一起構(gòu)成的。每層又由若干根鋼絲組成。相鄰鋼絲層的纏繞方向相反。</p><p>　?。?）軟管用來(lái)保護(hù)鋼絲軟軸，以免與外界的機(jī)件接觸，并保存潤(rùn)滑劑和防止塵垢侵入；工作時(shí)軟管還起支撐作用。</p><p>　　（3）軟軸接頭用以連接動(dòng)力輸出軸及工作部件</p><p>

83、　　（4）軟管接口用以連接傳動(dòng)裝置及工作部件的機(jī)體，有時(shí)也是軟軸接頭的軸承座。</p><p>　　在使用軟軸的時(shí)候要注意鋼絲軟軸必須定時(shí)涂潤(rùn)滑脂，不得使軟軸的彎曲半徑小于允許最小半徑。</p><p>　　4.6.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。</p><p>　　表4-7齒輪的幾何尺寸</p&

84、gt;<p><b>　　初估軸徑</b></p><p>　　c=106~117,取c=106則</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　2. 各段軸徑的確定 </p><p>　　初估軸徑后，就可按照軸上零件的安裝順序從處開(kāi)始逐段確定軸徑，上面計(jì)算的是

85、軸段1的直徑，由于軸段1上安裝連軸器，因此軸段1直徑的確定和連軸器型號(hào)同時(shí)進(jìn)行。這次選用的是波紋管連軸器。故軸段1直徑＝20mm。</p><p>　　右端用軸肩固定，考慮到在軸段2上裝套筒，故取軸徑＝22mm。</p><p>　　在軸段3上要安裝軸承，其直徑應(yīng)該便于軸承安裝，又應(yīng)該符合軸承內(nèi)徑系列，</p><p>　　即軸段3的直徑應(yīng)與軸承型號(hào)的選擇同時(shí)進(jìn)行。

86、現(xiàn)取角接觸球軸承型號(hào)為7205，其內(nèi)徑＝25mm。通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，故取軸段7的直徑＝25mm。</p><p>　　軸段4上用軸肩固定軸承，故?。?0mm。</p><p>　　軸段5上作成齒輪軸，尺寸與齒輪相同。</p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)確定軸段6的直徑＝30mm。</p><p>　　3. 各軸段長(zhǎng)度的確定</

87、p><p>　　各軸段長(zhǎng)度主要根據(jù)軸上零件的轂長(zhǎng)或軸長(zhǎng)零件配合部分的長(zhǎng)度確定。另一些軸段長(zhǎng)度，除與軸上零件有關(guān)外，還與箱體及軸承蓋等零件有關(guān)。</p><p><b>　　根據(jù)聯(lián)軸器取 。</b></p><p>　　考慮到套筒長(zhǎng)度取 。</p><p><b>　　根據(jù)軸承寬度取 。</b></

88、p><p><b>　　根據(jù)結(jié)構(gòu) 。</b></p><p>　　4-1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖</p><p>　　4.6.3 軸的強(qiáng)度校核圖</p><p>　　軸在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，進(jìn)行校核計(jì)算。計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求。進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)

89、力，對(duì)于用于傳遞轉(zhuǎn)矩的軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，對(duì)于只受彎矩的軸（心軸）應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算，兩者都具備的按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核等[19]。</p><p><b>　　1.軸上的轉(zhuǎn)矩T</b></p><p>　　主軸上的傳遞的功率：</p><p><b>　　（4-8）</b></p><p&g

90、t;　　求作用在齒輪上的力：</p><p>　　畫(huà)軸的受力 如圖4-2：</p><p>　　圖4-2軸的受力分析和彎扭矩圖</p><p>　　2.計(jì)算軸的支撐反力</p><p><b>　　在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直面上</b></p

91、><p>　　畫(huà)彎矩圖 如圖4-2</p><p>　　在水平面上，剖面左側(cè)</p><p><b>　　剖面右側(cè)</b></p><p><b>　　在垂直面上 </b></p><p><b>　　合成彎矩，剖面左側(cè)</b></p><

92、;p><b>　　剖面右側(cè)</b></p><p>　　畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖 見(jiàn)圖4-2</p><p><b>　　3.判斷危險(xiǎn)截面</b></p><p>　　截面左右的合成彎矩左側(cè)相對(duì)右側(cè)大些，扭矩為T(mén)，則判斷左側(cè)為危險(xiǎn)截面，只要左側(cè)滿足強(qiáng)度校核就行了。</p><p>　　4.軸的彎扭合成強(qiáng)度校核

93、</p><p><b>　　許用彎曲應(yīng)力，， </b></p><p><b>　　截面左側(cè)</b></p><p>　　5.軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核</p><p>　　查得抗拉強(qiáng)度 ，彎曲疲勞強(qiáng)度，剪切疲勞極限，等效系數(shù)， </p><p><b>　　截

94、面左側(cè)</b></p><p>　　查得，；查得絕對(duì)尺寸系數(shù)，；軸經(jīng)磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)。則：</p><p>　　彎曲應(yīng)力 ，</p><p>　　應(yīng)力幅 </p><p>　　平均應(yīng)力 </p><p>　　切應(yīng)力 </p><

95、;p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　查許用安全系數(shù)，顯然，則剖面安全。</p><p>　　其它軸用相同方法計(jì)算，結(jié)果都滿足要求。</p><p>　　4.7 夾持器的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)焊槍的軸徑和機(jī)械接口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了夾持器[20]。本次設(shè)計(jì)使用的焊槍直徑為50mm。用螺栓固定焊槍。

96、通過(guò)螺栓與機(jī)械接口聯(lián)接。本實(shí)用新型涉及焊槍的夾持裝置，是一種焊槍夾持器，其包括定位座、套管、Ｕ形套管連接塊和Ｕ形固定桿連接塊；定位座與套管固定連接在一起；在定位座內(nèi)有定位孔，在定位孔內(nèi)安裝有定位塊；在套管內(nèi)有頂桿，頂桿的中部通過(guò)螺紋安裝在套管內(nèi)并能在套管內(nèi)左右移動(dòng)，頂桿的內(nèi)端穿過(guò)套管與定位塊的外端固定安裝在一起并能使定位塊在定位孔內(nèi)移動(dòng)；Ｕ形套管連接塊通過(guò)套管安裝孔套裝在套管的外側(cè)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，通過(guò)手輪調(diào)節(jié)在一根

97、鎖緊桿上可調(diào)的Ｕ形套管連接塊和Ｕ形固定桿連接塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)擺動(dòng)器或焊接機(jī)頭和定位座的固定和調(diào)整，還通過(guò)定位座和定位塊配合完成對(duì)焊槍的鎖緊和調(diào)整，因此極大的提高了工作效率。 </p><p><b>　　4.8 殼體的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　鑄造鋁合金的密度比鑄鐵和鑄鋼小，而比強(qiáng)度則較高。因此在承受同樣載荷條件下采用鋁合金鑄件，可以減輕結(jié)構(gòu)的重量，故在航空工業(yè)及動(dòng)

98、力機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械制造中，鋁合金鑄件得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　鋁合金有良好的表面光澤，在大氣及淡水中具有良好的耐腐蝕性，故在民用器皿制造中，具有廣泛的用途。純鋁在硝酸及醋酸等氧化性酸類(lèi)介質(zhì)中具有良好的耐蝕性，因而鋁鑄件在化學(xué)工業(yè)中也有一定的用途。純鋁及鋁合金有良好的導(dǎo)熱性能，放在化工生產(chǎn)中使用的熱交換裝置，以及動(dòng)力機(jī)械上要求具有良好導(dǎo)熱性能的零件，如內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋和活塞等，也適于用鋁合金來(lái)制造[21]。

99、</p><p>　　鋁合金具有良好的鑄造性能。由于熔點(diǎn)較低（純鋁熔點(diǎn)為660.23度，鋁合金的澆注溫度一般約在730～750度左右），故能廣泛采用金屬型及壓力鑄造等鑄造方法，以提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，尺寸精度和表面光潔程度以及生產(chǎn)效率。鋁合金由于凝固潛熱大，在重量相同條件下，鋁液的凝固過(guò)程時(shí)間延續(xù)比鑄鋼和鑄鐵長(zhǎng)得多，放流動(dòng)性良好，有利于鑄造薄壁和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件。</p><p>　　鋁合金按

100、照加工方法的不同分為兩大類(lèi)，即壓力加工鋁合金和鑄造鋁合金（分別以YL和ZL表示）。在鑄造鋁合金中又依主要加入的合金元素的不同而分為四個(gè)系列，即鑄造鋁硅合金、造鋁銅合金、鑄造鋁鎂合金和鑄造鉛鋅合金（分別以 ZL1X X，ZL2 X X，ZL3 X X和ZL4 X X表示），在每個(gè)系列中又按照化學(xué)成分及性能的不同而分為若干牌號(hào)。</p><p>　　機(jī)座部分采用鑄鋁材料，方形結(jié)構(gòu)，臂厚8～12mm。機(jī)身部分采用鑄鋁材

101、料，圓筒形結(jié)構(gòu)，臂厚7～8。大臂外殼和大臂箱體采用鑄鋁材料，方形結(jié)構(gòu)，厚度均為6～8。小臂箱體和小臂外殼采用鑄鋁材料，結(jié)構(gòu)為方形，側(cè)面為鑄件其它三面為鑄鋁板材。手腕外殼和手腕箱體采用鑄鋁材料，結(jié)構(gòu)為方形，兩側(cè)面、背面、底面為鑄件，端面和正面為鑄鋁板材，臂厚5～8mm。</p><p>　　其它部分具體尺寸由結(jié)構(gòu)決定。</p><p><b>　　結(jié) 論</b>&

102、lt;/p><p>　　本次設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人采用了直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)一系列的軸和齒輪傳動(dòng)順利實(shí)現(xiàn)了六個(gè)自由度：擺腕、提腕、轉(zhuǎn)腕以及他們之間相互交替配合。應(yīng)用于焊接生產(chǎn)線上將大大提高生產(chǎn)效率，和加工質(zhì)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中完成的主要工作和任務(wù)如下：本設(shè)計(jì)想要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)要求，對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)特點(diǎn)的了解，機(jī)械結(jié)構(gòu)類(lèi)型方案的設(shè)計(jì)從而選擇出最適合

103、本次設(shè)計(jì)的方案，機(jī)器人手腕、使用空間以及電機(jī)選擇的確定，最重要的是機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎和擺腕機(jī)構(gòu)上得得設(shè)計(jì)，最后是完成各個(gè)部分的校核，通過(guò)以上程序的完成才能是機(jī)器人達(dá)到預(yù)期的工作要求。</p><p>　　本機(jī)器人設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，通用性強(qiáng)。除了應(yīng)用于焊接外，還可以應(yīng)用于噴漆等工作中。設(shè)備制造成本合理，拆裝方便，便于維護(hù)。但本機(jī)器人到目前為止還有要完善的地方：機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜導(dǎo)致工件的浪費(fèi)，電機(jī)有改善的空間使其一個(gè)電機(jī)就可以控制

104、每個(gè)部分要達(dá)到的要求等</p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)的研究我有以下幾方面的收獲：</p><p>　?。?）了解了各種電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),操作性能以及各種電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，從而在以后不同的設(shè)計(jì)中能夠更好的選擇最合適的電機(jī)。</p><p>　?。?）機(jī)器人在現(xiàn)代的發(fā)展形勢(shì)以及現(xiàn)代機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　（3）進(jìn)一步應(yīng)用了齒輪和軸的計(jì)

105、算過(guò)程，而且知道了他們直接的配合形式以及配合尺寸。</p><p>　?。?）最重要的收獲是能夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鐾暌粋€(gè)設(shè)計(jì)，對(duì)于今后的工作有了很大的信心。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　感謝于鳳云教授在畢業(yè)設(shè)計(jì)這三個(gè)月期間對(duì)我以及每位同學(xué)的認(rèn)真指導(dǎo)，自4月初實(shí)習(xí)結(jié)束回校后我們就進(jìn)入了緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)之中，首先是實(shí)習(xí)

106、報(bào)告，實(shí)習(xí)總結(jié)以及開(kāi)題報(bào)告的書(shū)寫(xiě)，由于我們之前經(jīng)歷這么嚴(yán)格設(shè)計(jì)的次數(shù)比較少，所以在開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)中，在書(shū)寫(xiě)或是格式上總會(huì)出現(xiàn)很多的錯(cuò)誤，別人我不清楚，我經(jīng)過(guò)了4次的修改，給老師審批，再修改才算合格，而我們十五個(gè)人的報(bào)告都需要經(jīng)過(guò)這樣的過(guò)程，而且這些工作都需要老師在三天之內(nèi)準(zhǔn)時(shí)完成，可見(jiàn)老師背后付出的辛苦一定比我們多的多。在開(kāi)題報(bào)告都滿足要求后我們進(jìn)入了總裝圖，零件圖和說(shuō)明書(shū)的設(shè)計(jì)，這些比開(kāi)題報(bào)告更加的繁瑣，但我們?nèi)稳槐３种煲唤粓D三天一

107、改圖的程序從來(lái)沒(méi)有間斷過(guò)，而老師每次都能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確認(rèn)真的完成所有上交圖的審核批注，現(xiàn)在我們的設(shè)計(jì)馬上進(jìn)入尾聲了，可以這么說(shuō)沒(méi)有于老師背后汗水的付出就沒(méi)有我們現(xiàn)在完整設(shè)計(jì)的出爐，所以對(duì)于老師的感謝只能在此表達(dá)，感謝于老師的責(zé)任心和耐心、感謝于老師的認(rèn)真和準(zhǔn)時(shí)、更要感謝于老師背后默默付出的汗水。祝老師身體健康，幸?？鞓?lè)每一天。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&g

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