六自由度機(jī)器人腕部設(shè)計(jì)

15、5泊10%轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并有利于小臂對(duì)整機(jī)的靜力平 衡。 1.3.1單自由度手腕 SCAR水平關(guān)節(jié)裝配機(jī)器人多采用單自由度手腕， 該類機(jī)器人操作機(jī)的手腕 只有繞垂直軸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。 為了減輕操作機(jī)的懸臂的重量，手腕的驅(qū)動(dòng)電 機(jī)固結(jié)在機(jī)架上。手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的目的在于調(diào)整裝配件的方位。 由于轉(zhuǎn)動(dòng)為兩級(jí)等徑 輪齒形帶，所以大、小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)不影響末端執(zhí)行器的水平方位， 而該方位的調(diào)整 完全取決于腕傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這時(shí)確定末端執(zhí)行器方位的角度（以機(jī)座坐標(biāo)系 為基準(zhǔn)）將是大小臂轉(zhuǎn)角以及腕轉(zhuǎn)角之和。 1.3.2兩自由度手腕 兩自由度手腕有兩種結(jié)構(gòu)： 1） 匯交式兩自由度 手腕兩自由度手腕的末桿與小臂

16、中線重合， 兩個(gè)鏈輪 對(duì)稱分配在兩邊。BW200° , 丫》360° , dex= 0+80%+100%,如圖 1.3， 2） 偏置式兩自由度手腕 手腕的末桿偏置在在小臂中線的一邊。 B >360° , 丫 > 360，dex=0+100%+1001%點(diǎn)是腕部結(jié)構(gòu)緊湊，小臂橫向尺 寸較?。ū。? 兩自由度的另兩種結(jié)構(gòu)。一種是將諧波減速器這置于碗部，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)齒 形帶帶動(dòng)諧波，或經(jīng)錐齒輪再帶動(dòng)諧波使末桿 L獲得a. 丫兩自由度運(yùn)動(dòng)。另 一種則是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)1和諧波減速器連成一體，放于偏置的殼中直接帶動(dòng) L完 成角轉(zhuǎn)動(dòng)，B角則是由鏈傳動(dòng)完成。 8 如圖1.3匯交式兩自由

17、度 1-法蘭2-錐齒輪組3-錐齒輪4-彈簧 5、8-鏈輪6-軸承7-殼體 1.3.3三自由度手腕 三自由度的手腕形式繁多。三自由度手腕是在兩自由度的基礎(chǔ)上加一個(gè)整個(gè) 手腕相對(duì)于小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度（用角度參數(shù)a表示）而形成的。當(dāng)不考慮結(jié)構(gòu)限 制，即a、B、丫都能在0°?360°范圍取值，末端執(zhí)行器的靈活度 dex=1OO%+1OO%+1O0%也就是說(shuō)具有百分之百的靈活度。 這就是說(shuō)手爪可自任意 方向接進(jìn)物體，也可將物體轉(zhuǎn)到任意姿勢(shì)。所以三自由度是“萬(wàn)向”型手腕，可 以完成兩自由度手腕很多無(wú)法完成的作業(yè)。 近年來(lái)，大多數(shù)關(guān)節(jié)型機(jī)器人都采用 了三自由度手腕。主要有兩類： 1） 匯交手腕（

18、或稱正交手腕）它是a、B、丫的旋轉(zhuǎn)軸線匯交于一點(diǎn)。 2） 偏置式手腕它是a、B、丫的旋轉(zhuǎn)軸線互相垂直，但不匯交于一點(diǎn)。 這兩類手腕都是把B、 丫運(yùn)動(dòng)的減速器安裝在手腕上，可簡(jiǎn)化小臂結(jié)構(gòu)，但 卻增加了手腕本身的重量和復(fù)雜程度。 1.3.4 通用機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)選型 如圖1.4所示，是匯交式手腕（或正交手腕），即a、B、丫的旋轉(zhuǎn)軸線匯 交于一點(diǎn)?？梢钥闯觯姍C(jī)（1）經(jīng)錐齒輪副（（3, 4）和齒型帶傳動(dòng)（9, 10, 13）, 再經(jīng)錐齒輪副（5, 6）和諧波減速器（16）帶動(dòng)法蘭（17、機(jī)械接口）轉(zhuǎn)動(dòng)，完成末桿 （法蘭）丫的運(yùn)動(dòng)。電機(jī)2經(jīng)錐齒輪副（7, 8）和齒型帶傳動(dòng)（11, 12, 14）

19、,通過(guò)諧 波減速器帶動(dòng)腕殼擺動(dòng)，完成末桿p的運(yùn)動(dòng)。整個(gè)手腕又由置于小臂后部的電機(jī) （上圖未畫(huà)），經(jīng)過(guò)諧波傳動(dòng)，帶動(dòng)小臂作繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，即 a運(yùn) 動(dòng)。 圖1.4正交式手腕 減速器的配置可以分為前置式和后置式。后置式有利于小臂的平衡。前置式 加大了腕部的復(fù)雜程度和重量，對(duì)小臂乃至整機(jī)的平衡不利，但可簡(jiǎn)化整個(gè)小臂 的結(jié)構(gòu)，而且當(dāng)腕部使用同步齒形帶時(shí)，只能采用這種布置，因?yàn)辇X形帶只能用 于高速級(jí)。這種布置還可簡(jiǎn)化后面三個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。對(duì)于平行軸轉(zhuǎn)動(dòng)，減速 器前置可以匹配小臂與手腕的幾何尺寸。如圖 1.4所示，我選用：減速器的配置 為前置式是把a(bǔ)、丫兩自由度的減速器裝在手腕內(nèi)。 電機(jī)配

20、置也可以分為前置式和后置式。 前置式有一個(gè)電機(jī)配置在手腕中，其 最大優(yōu)點(diǎn)是大大簡(jiǎn)化了小臂的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)過(guò)程的軸線干擾， 但加重了腕部。這種 結(jié)構(gòu)較適合于小負(fù)荷操作機(jī)。必須指出，這種結(jié)構(gòu)的手腕也屬于非匯 （正）交式， 由它構(gòu)成的六自由度操作機(jī)無(wú)解析解。電機(jī)后置式的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都布置在腕的后 面。對(duì)于中小負(fù)載的操作機(jī)，電機(jī)可布置在臂的空腔中，而對(duì)于大負(fù)載操作機(jī)， 由于電機(jī)重而且大，電機(jī)多布置在臂的后端，以減少臂的尺寸和前部重量，并與 減速器一起對(duì)小臂起平衡作用。如圖 1.4所示。 11 1.4機(jī)器人設(shè)計(jì) 機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成， 是一種仿人操作、

21、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一 體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高 產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的 作用。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)， 而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器 特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能 力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上 說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè) 備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。 ： 在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，通常要制造樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有時(shí)這些實(shí)

22、驗(yàn)甚至 是破壞性的。當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，就要回頭修改設(shè)計(jì)并再用樣機(jī)驗(yàn)證。 這一 過(guò)程是冗長(zhǎng)的，尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)周期更加漫長(zhǎng)，更不用談對(duì)市場(chǎng) 的靈活反應(yīng)了。于是運(yùn)動(dòng)分析一虛擬樣機(jī)技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生了。 它可以使產(chǎn)品設(shè)計(jì) 人員在虛擬環(huán)境中真實(shí)地模擬機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及受力情況，快速分析多種設(shè)計(jì)方 案，進(jìn)行對(duì)物理樣機(jī)而言難以進(jìn)行或根本無(wú)法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)， 直到獲得最優(yōu)化的設(shè) 計(jì)方案。這種方法不但可以縮短開(kāi)發(fā)周期，而且設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率也得到了很大的 12 2末端執(zhí)行器 末端執(zhí)行器是裝在機(jī)器人操作機(jī)的機(jī)械接口上， 用于使機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù) 而專門設(shè)計(jì)的裝置。末端執(zhí)行器種類繁多，與機(jī)器人的用途密

23、切相關(guān)，最常見(jiàn)的 有用于抓拿物件的夾持器；用于加工工件的銑刀，砂輪和激光切割器：用于焊接， 噴涂用的焊槍，噴具；由于質(zhì)量檢測(cè)的測(cè)量頭，傳感器。一般說(shuō)來(lái)，一種新的作 業(yè)需要一種新的末端執(zhí)行器，而一種新的末端執(zhí)行器的出現(xiàn)又往往為機(jī)器人開(kāi)辟 一種新的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，末端執(zhí)行器的分析和設(shè)計(jì)已形成了一個(gè)專門領(lǐng)域。 這 里只簡(jiǎn)要介紹幾種常用的抓拿物件的末端執(zhí)行器。 2.1夾持器 夾持器通常有兩個(gè)夾爪。根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)形式，夾爪又可分為回轉(zhuǎn)式和平移 式兩種類型。 1）斜楔杠桿式夾持器。當(dāng)施以力 P時(shí)，楔角為a的斜楔前進(jìn)，使夾爪閉合， 夾緊物件，且當(dāng)a小于自鎖角時(shí)，即使B消失，被夾物件也不會(huì)滑脫。當(dāng)施以相

24、 反方向的力時(shí)，斜楔后退，夾爪在彈簧的作用下打開(kāi)。由于夾爪做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而 回轉(zhuǎn)軸又是固定的，故當(dāng)夾持不同直徑的物件時(shí)，物件的中心線將沿對(duì)稱軸線移 動(dòng)，形成定位誤差。故使用這種夾持器時(shí)，機(jī)器人的應(yīng)用程序必須有補(bǔ)償功能。 2）有定位補(bǔ)償?shù)母軛U式夾持器。這種夾持器的夾爪回轉(zhuǎn)銷軸可借助左右螺旋 副平移其相對(duì)位置，所以通過(guò)調(diào)整螺旋可對(duì)不同直徑的物體保持中心位置不變。 3）平行移動(dòng)式夾爪。當(dāng)施以壓力P時(shí)，齒輪在下條上滾動(dòng)，并以兩倍的移動(dòng) 速度帶動(dòng)上齒條移動(dòng)，兩個(gè)齒條分別與兩個(gè)夾爪聯(lián)接。帶動(dòng)夾爪平行地移動(dòng)，起 到夾持物件的作用。 2.2擬手指型執(zhí)行器 人手是最靈巧的夾持器，如果模擬人手結(jié)構(gòu)，就能制造

25、出結(jié)構(gòu)最優(yōu)的夾持器。 但由于人手自由度較多，驅(qū)動(dòng)和控制都十分復(fù)雜，所以到目前為止，只制造出了 一些原理樣機(jī)，離工業(yè)應(yīng)用還有一定差距。下面介紹幾種教有特色的擬手指型手 抓。 1） UTACH/M□手抓。它有4個(gè)手指，可實(shí)現(xiàn)對(duì)握，每個(gè)手指有 3個(gè)曲伸關(guān) 節(jié)和一個(gè)擺動(dòng)關(guān)節(jié)，共16個(gè)自由度。各關(guān)節(jié)采用繩輪驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器后置。由于 拇指對(duì)置，所以4個(gè)手指不能實(shí)現(xiàn)并掌操作，即4個(gè)手指不能放在一側(cè)實(shí)現(xiàn)全握 式的抓拿物體。 2） 3指手爪。第一指相當(dāng)于拇指，只有一個(gè)曲伸關(guān)節(jié)，一個(gè)擺動(dòng)關(guān)節(jié)和一 個(gè)開(kāi)合關(guān)節(jié)，其他兩指都有兩個(gè)曲伸關(guān)節(jié)，故共有 11個(gè)自由度，也是驅(qū)動(dòng)器后 置。 3） 雙拇指手爪。每個(gè)手指都有3

26、個(gè)曲伸關(guān)節(jié)。其中，外面兩指有擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng) 自由度，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以和中間指對(duì)置，也可與中指處于同側(cè) （并掌）；中指無(wú)轉(zhuǎn) 動(dòng)自由度，故該手共有14個(gè)自由度。該手可以抓取或握取物件，由于使用了超 小型電機(jī)和減速器，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)器前置配置（即驅(qū)動(dòng)器、減速器與手指配在一起）， 結(jié)構(gòu)緊湊，可作為一個(gè)部件安裝于機(jī)器人的機(jī)械接口上。 2.3吸式執(zhí)行器 吸式執(zhí)行器是目前應(yīng)用較多的一種執(zhí)行器， 特別是用于搬運(yùn)機(jī)器人。該類執(zhí) 行器可分磁吸和氣吸兩類。 1） 磁吸式手爪。它利用電磁場(chǎng)力和袋裝可變形式磁粉，可以吸住具有任意表 面形狀的磁性物件。 2） 氣吸式手爪。它下端有一個(gè)橡膠吸盤(pán)，上面有彈簧緩沖壓下裝置，靠

27、吸盤(pán) 內(nèi)腔的真空度吸住物件。形成真空的方法通常有兩種。一種靠真空泵，一種靠氣 流形成負(fù)壓。前者工作可靠，吸盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但成本較高；后者只需壓力為0. 4MPa 的普通工業(yè)氣源，利用伯努利原理（文多利管），在氣流高速噴射時(shí)即可形成所要 求的負(fù)壓，時(shí)吸盤(pán)吸住物體，因不需專用真空泵，故成本較低，目前應(yīng)用較廣泛。 本課題所選擇的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)為可以回轉(zhuǎn)的夾持器。通過(guò)法蘭盤(pán)與夾持器固 聯(lián)，利用腕部和小臂的旋轉(zhuǎn)，以及外部的擺動(dòng)帶動(dòng)末端夾持器在空間做任意的運(yùn) 功。 3腕部設(shè)計(jì) 3.1手腕結(jié)構(gòu)的選擇 Smart 6.50腕部的主要技術(shù)參數(shù)為: 自由度 3 最大持重 10Kg I軸 ± 180

28、° 144( ° )/s 200N?m n軸 ± 115° 136( ° )/s 150N?m 川軸 ± 180° 138( ° )/s 100N?m 本課題仿制Smart 6.50R機(jī)器人的腕部進(jìn)行設(shè)計(jì)，通用機(jī)器人的手腕是三 自由度的，圖3.1是其傳動(dòng)原理圖，關(guān)節(jié)配置形式為臂轉(zhuǎn)、腕擺、腕轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。其 傳動(dòng)鏈分成二部分，一部分在機(jī)器人小臂殼內(nèi)，三個(gè)電機(jī)的輸出通過(guò)齒形帶傳動(dòng) 分別傳遞到同軸傳動(dòng)的心軸、中間套、外套筒上。另一部分傳動(dòng)鏈安排在手腕部。 （1） 臂轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 臂部外套筒與手腕殼體通過(guò)端面法蘭聯(lián)結(jié)， 外套筒直接帶動(dòng) 整個(gè)手腕旋轉(zhuǎn)完成臂轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （2） 腕擺運(yùn)動(dòng) 臂

29、部輸出的空心軸通過(guò)一組錐齒輪組（14）和一組同步齒形 帶（12、13）以及諧波減速器（11）帶動(dòng)固定在套筒上的端蓋一起擺動(dòng)。 （3） 手轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 如圖3.1,臂部心軸通過(guò)鍵聯(lián)結(jié)帶動(dòng)錐齒輪組（3）轉(zhuǎn)動(dòng)，然 后通過(guò)同步齒形帶（4、6）帶動(dòng)套筒的內(nèi)部中心軸，中心軸的另一端通過(guò)一對(duì)錐 齒輪組（9）傳動(dòng)，帶動(dòng)固定套筒（10）內(nèi)部的中心軸端面的法蘭盤(pán)（8）轉(zhuǎn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)法蘭盤(pán)的手轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 15 圖3.1腕部系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 16 3.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)

30、和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 321.選擇電機(jī) 假設(shè)手部的末端的持重是10Kg,腕心距機(jī)械輸出借口長(zhǎng)度為200mm腕轉(zhuǎn)的旋 轉(zhuǎn)半徑為100mm. I軸為腕轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 錯(cuò)誤！未找到引用源。=2.512rad/s R=100mm F = 10x10 =100N T=F2 R P = F 2 R2 W仁 100x2.512x100=25.12W 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。 =錯(cuò)誤！未找到引用源。x0.8x0.95x0.99x0.98 =0.665 錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找 到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引

31、用源。0.95 所需電機(jī)功率 錯(cuò)誤！未找到引用源。=P/錯(cuò)誤！未找到引用源。 =25.12 /0.665 =37.77W n軸為腕擺運(yùn)動(dòng) L=200mm F=100N T=F2 L =20.0N2 m 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =2.372rad/s P=T2錯(cuò)誤！未找到引用源。 =47.44W 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。 =錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.665 所需電機(jī)功率為 錯(cuò)誤！未找到引用源。=P/錯(cuò)誤！未找到引用源。 =47.44/0.665 =671.33W 考慮到系統(tǒng)傳動(dòng)過(guò)程中，同步齒形帶傳動(dòng)所需的功率，以及要求腕部的結(jié)構(gòu)要求 緊

32、湊，所以I軸傳動(dòng)所需電機(jī) 5和U軸傳動(dòng)所需電機(jī)6如下: 型號(hào) 功率 (KW) 轉(zhuǎn)速 (r/mi n ) 轉(zhuǎn)矩 (N2 m 額定電流 (A) 額定電壓 (V) TYSZ-75 — 63s 0.75 3000 2.4 3.08 220 TYSZ-55 — 63s 0.55 2000 2.3 2.2 220 3.2.2分配系統(tǒng)傳動(dòng)比和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 I軸為腕轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 腕轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 末端法蘭盤(pán)的轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=22.67r/min 系統(tǒng)總的傳動(dòng)臂為 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=88.2

33、2 取錯(cuò)誤！未找到引用源。=88.22 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 錯(cuò)誤! 未找到引用源。=1 電機(jī)6的輸出功率錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.50Kw 帶輪5轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源。=2000r/min 19 錯(cuò)誤！未找到引用源。二錯(cuò)誤！未找到引用源。二104.67rad /s 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.50 x 0.95 x 0.98 x 0.99 =0.460Kw 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=2.20N2 m 帶輪6轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源 錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.460x0.9

34、5 =0.437 Kw 錯(cuò)誤！未找到引用源。 腕轉(zhuǎn)軸I軸 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.437x0.80x0.95 =0.332Kw 錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =139.85N2 m 腕擺傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 末端套筒的轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤！未找到引用源。 系統(tǒng)總的傳動(dòng)比為 錯(cuò)誤！未找到引用源 取錯(cuò)誤！未找到引用源。=50 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 電機(jī)5的輸出功率 錯(cuò)誤！未找到引用源 =錯(cuò)誤！未找到引用源 =錯(cuò)誤！未找到引用源 =錯(cuò)誤！未找到引用源 =2000r/min =104.67rad/s =錯(cuò)誤！未找到引用源 =錯(cuò)誤！未找到引

35、用源 =22.67r/min =1.186rad/s =錯(cuò)誤！未找到引用源 =2.09N2 m 二錯(cuò)誤！未找到引用源 二錯(cuò)誤！未找到引用源 錯(cuò)誤！未找到引用源 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.75Kw =24r/min =125 =2.5 =1 帶輪3轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=1200r/min 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=62.8rad /s 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.75 x 0.95 x 0.98 x 0.99 x 0.95

36、 21 =0.656Kw 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=5.22N2 M 帶輪4轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=1200r/min 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =錯(cuò)誤！未找到引用源。=62.8rad/s 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.656x0.95 =0.623Kw 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =錯(cuò)誤！未找到引用源。=4.96N2 m 腕擺軸U軸 錯(cuò)誤

37、！未找到引用源。 =錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.623x0.80 =0.498Kw 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =24r/m in 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =2.512rad/s 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =錯(cuò)誤！未找到引用源。 =198N2 m I軸腕轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=88.22 取錯(cuò)誤！未找到引用源。=88.22 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 誤！未找到引用源。=1 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 腕擺傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 末端套筒的轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=24r/min 系統(tǒng)總的傳動(dòng)比為 錯(cuò)誤！未找到引用源

38、。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=125 取錯(cuò)誤！未找到引用源。=50 錯(cuò)誤！未找到引用源。=2.5 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 22 4錐齒輪設(shè)計(jì) 4.1確定錐齒輪的主要技術(shù)參數(shù) 錐齒輪組3的材料選用40Cr鋼，齒面硬度250?280HBS 取m=2.5 錯(cuò)誤！未找到引用源。40錯(cuò)誤！未找到引用源。=45° i=錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 d=n2 z=90 mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。 錐距R=錯(cuò)誤！未找到引用源。=63.64mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。=2.5 錯(cuò)誤！未找到引用源。=3 錯(cuò)誤！未找到引用源。=d+2錯(cuò)誤！未找到引用

39、源。=93.5mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。=d-2錯(cuò)誤！未找到引用源。=85.8mm b=10mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。=d(1-0.5b/R)=83 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用 源。=2.7 ° 錯(cuò)誤！未找到引用 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源 源。=3.2 ° 4.2輪齒的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算 忽略齒面間摩擦力，把輪齒上的分布作用力合成為集中法向力 錯(cuò)誤！未找到 引用源。，在把分解為三個(gè)互相垂直的力 錯(cuò)誤！未找到引用源。，即圓周力錯(cuò)誤! 未找到引用源。、徑向力錯(cuò)誤！未找到引用源。和軸向力錯(cuò)誤！未找到引用源。。 錐齒輪5的轉(zhuǎn)矩為錯(cuò)誤

40、！未找到引用源。，中點(diǎn)分度圓直徑為 錯(cuò)誤！未找到引用 源。，可得： 錯(cuò)誤！ 未找到引用源。 =錯(cuò)誤！ 未找到引用源。 =328.7N 錯(cuò)誤！ 未找到引用源。 =錯(cuò)誤！ 未找到引用源。 =86.7N 錯(cuò)誤！ 未找到引用源。 =錯(cuò)誤！ 未找到引用源。 =86.7N （錯(cuò)誤！未找到引用源。=14.73N2 m） 一般的直齒錐齒輪制造精度低，因而可以認(rèn)為在嚙合過(guò)程中載荷僅由一對(duì)相 嚙合的齒來(lái)承擔(dān)，故可以不考慮齒間載荷分配問(wèn)題，即可以忽略重合度的影響， 故載荷系數(shù) K=錯(cuò)誤！未找到引用源。=1.88 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1.6 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1.15 錯(cuò)誤

41、！未找到 引用源。=1.02 直齒錐齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件為 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=460 M錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=367.9 M錯(cuò)誤！未找到引用源 錯(cuò)誤！未找到引用源。=666.5M錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找 到引用源。W錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找到引用源。=414 M錯(cuò)誤！未找到引用源。 錯(cuò)誤！未找 到引用源。W錯(cuò)誤！未找到引用源。 所以可知此齒輪組能夠滿足運(yùn)動(dòng)的要求。 錐齒輪組2的主要技術(shù)參數(shù)為 m=3 錯(cuò)誤！未找到引用源。15錯(cuò)誤！未找到引用源。=45° i=錯(cuò)誤！未找到引用源。=1

42、 d=n2 z=45mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=d 錐距R=錯(cuò)誤！未找到引用源。=31.8mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。=3.5 錯(cuò)誤！未找到引用源。=4.2 錯(cuò)誤！未找到引用源。=d+2錯(cuò)誤！未找到引用源。=50mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。=d-2錯(cuò)誤！未找到引用源。=40mm b=10mm 錯(cuò)誤！未找到引用源。=5.38 錯(cuò)誤！未找到引用源。=6.5 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源＜ 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源 25 5選擇帶輪和齒形帶 5.1帶輪的選擇 根據(jù)所搜集的資料，考慮到整個(gè)系統(tǒng)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)特性，依據(jù)圖3.

43、2 , 梯形齒同歩帶、輪選型圈 圖3.2 帶輪6的轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤！未找到引用源。=2000r/min 錯(cuò)誤！未找到引用 源。=0.437Kw 錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.209N2 m 選擇梯形齒帶輪，帶輪型為L(zhǎng)型，帶輪的結(jié)構(gòu)為： 26 AF形 AF type 圖3.3 選擇帶選擇奇龍傳功公司生產(chǎn)輪型號(hào)為; 32L 050 AF Z=32 節(jié)距=9.525mm 節(jié)徑 d= 97.02mm 外徑錯(cuò)誤！未找到引用源 引用源。=90mm 檔邊厚度h=1.5mm =96.26mm 檔邊內(nèi)徑錯(cuò)誤！未找到 檔邊直徑 錯(cuò)誤！未找到引用源。=102mm

44、 28 5.2齒形帶的設(shè)計(jì) L型同步齒形帶的機(jī)構(gòu)尺寸如圖 ，節(jié)距=9.525mm 帶輪5、6傳動(dòng)的功率為：P=0.460Kw 主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源。=2000r/min 從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源。=2000r/min 傳動(dòng)比i=1 設(shè)計(jì)功率錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。P 錯(cuò)誤！未找 到引用源。=1.5 錯(cuò)誤！未找到引用源。=1.5x0.46 =0.69Kw 節(jié)距錯(cuò)誤！未

45、找到引用源。=9.525mm 帶輪齒數(shù)錯(cuò)誤！未找到引用源。=30 錯(cuò)誤！未找到引用源。=30 帶輪節(jié)圓直徑錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=91.0 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。 速度V=錯(cuò)誤！未找到引用源。=9.52m/s 初定軸間距0.7（錯(cuò)誤！未找到引用源。）W錯(cuò)誤！未找到引用源。＜2（錯(cuò)誤！未 找到引用源。+錯(cuò)誤！未找到引用源。） 127.4 W錯(cuò)誤！未找到引用源。＜ 364 錯(cuò)誤！未找到引用源。=200mm 確定帶長(zhǎng)及齒數(shù) 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。+錯(cuò)誤！未找到引用源。（錯(cuò)誤！ 未找到引用源。）+錯(cuò)誤！未找到引用源。 =7

46、27mm 取標(biāo)準(zhǔn)值錯(cuò)誤！未找到引用源。=723.9mm 節(jié)線長(zhǎng)上齒數(shù)Z=80 實(shí)際軸間距a=錯(cuò)誤！未找到引用源。+錯(cuò)誤！未找到引用源。=201.55mm 小齒輪嚙合齒數(shù) 錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=15 基本額定功率錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.2Kw 帶寬錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=24.5mm 基準(zhǔn)寬度錯(cuò)誤！未找到引用源。=12.7mm 寬度帶上的需用拉力錯(cuò)誤！未找到引用源。=244.46N2 m 嚙合齒數(shù)系數(shù)錯(cuò)誤！未找到引用源。=1 作用在軸上的力為錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。=69N 同理得到同步帶輪

47、38L 050 AF 錯(cuò)誤！未找到引用源。=38 錯(cuò)誤！未找到引用源。=38 Z=38 節(jié)徑 d= 115.21mm 外徑 錯(cuò)誤！未找到引用源。=114.45mm 檔邊內(nèi)徑錯(cuò)誤！未找到 31 # 引用源。=103mm 檔邊厚度h=1.5mm 檔邊直徑錯(cuò)誤！未找到引用源。=123mm 同步齒形帶為錯(cuò)誤！未找到引用源。=258mm錯(cuò)誤！未找到引用源。=19 V=7m/s 錯(cuò)誤！未找到引用源。=876mm 節(jié)線上的齒數(shù)Z=104 錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.3kW 錯(cuò)誤！未找到引用源。=44.4N 錯(cuò)誤！未找到引用源。=25.4mm 6總結(jié)

48、 經(jīng)過(guò)幾周的綜合設(shè)計(jì)，我不僅充實(shí)利用以前所學(xué)的知識(shí)并得以鞏固， 并得到 更深層次的理解，而且使我將書(shū)本上的理論知識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì)研究過(guò)程有了一定的 貫通，理解了實(shí)際設(shè)計(jì)研究和理論知識(shí)的差別。 我通過(guò)自己的努力還學(xué)習(xí)很多以 前沒(méi)有接觸過(guò)的知識(shí)，極大地?cái)U(kuò)展了知識(shí)面，同時(shí)也經(jīng)歷了許多從點(diǎn)到面，從粗 略到精準(zhǔn)的過(guò)程。這些曲折對(duì)我的設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多麻煩， 尤其是查各種資料的煩 瑣，但從中也體會(huì)到了做機(jī)械設(shè)計(jì)中嚴(yán)謹(jǐn)、 細(xì)致的重要性，使我積累了不少經(jīng)驗(yàn)， 這對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)會(huì)有很大的幫助。 本次課設(shè)我從通用機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)器人腕部進(jìn)行了分析， 綜合考慮了 腕部的整體結(jié)構(gòu)。首先確定機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)參數(shù)

49、，查找資料，以 Smart 6.50R 通用機(jī)器人為參考，在已有的技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析，確定腕部的傳動(dòng)系 統(tǒng)，然后假設(shè)腕部末端的結(jié)構(gòu)，確定腕部的輸出功率，然后計(jì)算出腕部所需的電 機(jī)。在確定電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，我對(duì)錐齒輪和傳動(dòng)中所需的帶輪以及同步 齒形帶進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并且對(duì)它們進(jìn)行了校核，確定所設(shè)計(jì)的腕部結(jié)構(gòu)能夠配 合機(jī)器人的其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴漆動(dòng)作。 最終通過(guò)認(rèn)真計(jì)算分析后我認(rèn)為我所設(shè)計(jì)的腕部是比較理想的， 基本滿足預(yù) 定的設(shè)計(jì)要求。 32 參考文獻(xiàn) [1] 孔志禮等?機(jī)械設(shè)計(jì).第一版 東北大學(xué)出版社.2000年 [2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè) 第五卷.第1版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004年 [3] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三冊(cè)）部件、機(jī)構(gòu)及總體設(shè)計(jì) 第1版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1986年 [4] 毛昕等.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖.北京。第3版高等教育出版社.2004年 ⑸ 孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理.第7版.北京：高等教育出版社.2006年 更多資料盡在： 大學(xué)生部落-大學(xué)生第一門戶社 區(qū) 33