【正文】 ()To—折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩()Ta=Jr =1500/=() ()Tf =FoP103/2 =21564103/2 =() ()i????To=FamaxP( )103/2 =21564( )103/2 =()()21???式中，J r——折算到電機(jī)軸上的總慣量( )；t——系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)(s)；nmax——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 (r/min)；Fo——導(dǎo)軌摩擦力 (N)；P——絲杠螺距 (mm)；i——降速比；——傳動鏈總效率(～)。(1)幾何精度37直線運(yùn)動導(dǎo)軌的幾何精度一般包括：導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線度（簡稱 A項(xiàng)精度） ，導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線精度（簡稱 B 項(xiàng)精度） ，兩導(dǎo)軌面間平行度也叫扭曲（簡稱 C 項(xiàng)精度） ，在 A、B 兩項(xiàng)精度中都規(guī)定了導(dǎo)軌在每米長度上的直線度和導(dǎo)軌全長的直線度，在 C 項(xiàng)精度中，規(guī)定了導(dǎo)軌在每米長度上和導(dǎo)軌全長上，兩導(dǎo)軌面間在橫向每米長度上的扭曲值。另外，導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的殘余應(yīng)力也會使導(dǎo)軌發(fā)生蠕變而影響導(dǎo)軌的精度保持性。從設(shè)計(jì)的角度提高耐磨性的基本思路是：盡量爭取無磨損；在無法避免的磨損時(shí)盡量爭取少磨損、均勻磨損、以及磨損后能夠補(bǔ)償，以便提高使用期限 [2]。(2) 聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的偏心力大小。38在加工中心驅(qū)動系統(tǒng)中，由于要與伺服電機(jī)相連接，要保證傳動無間隙只有這樣才能準(zhǔn)確完成脈沖指令，從而不丟失脈沖，通過以上的要求綜合考慮到以上的要求，選擇單節(jié)夾緊螺絲固定式的膜片聯(lián)軸器，它具有以下特點(diǎn)：膜片彈性聯(lián)軸器，它的靈敏度高，高的扭矩剛性，零回轉(zhuǎn)間隙，順時(shí)針和逆時(shí)針回轉(zhuǎn)特性完全相同，不銹鋼膜片補(bǔ)償徑向，角向和軸向偏差。Nm?K公稱轉(zhuǎn)矩 =9550 N m ()950PTn?.??查得 KA=。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：1．對 3—DOF 平面機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，包括運(yùn)動學(xué)方程的建立，運(yùn)動學(xué)方程的正問題、。圖 聯(lián)軸器的三維視圖40結(jié)論本文是針對回轉(zhuǎn)殼體內(nèi)自動粘貼膠片的任務(wù)，設(shè)計(jì)的一個(gè) 3—DOF 平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手（包括 1 個(gè)移動關(guān)節(jié)，2 個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)） 。/rad?.5?圖 聯(lián)軸器參數(shù)圖其中軸徑尺寸分別各為 φ30mm，φ25mm 。(4) 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。 聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算 選擇聯(lián)軸器的類型根據(jù)傳遞扭矩的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。提高耐磨性的因素有很多，提高耐磨性應(yīng)從設(shè)計(jì)、工藝、材料、熱處理、使用等各方面綜合考慮。(2)接觸精度精刨、磨削和刮研的導(dǎo)軌表面，接觸精度按 JB227878 的規(guī)定，采用著色法進(jìn)行檢查，用接觸面所占百分比或 2525(mm)面積內(nèi)的接觸點(diǎn)數(shù)來衡量。min/150,?額額 機(jī)械導(dǎo)軌的選擇在設(shè)計(jì)加工導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)滿足以下的要求：導(dǎo)向精度導(dǎo)軌在空載運(yùn)動和切削條件下運(yùn)動時(shí)，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度，保證導(dǎo)軌運(yùn)動的準(zhǔn)確度，這是保證導(dǎo)軌工作質(zhì)量的前提。(2) 凸緣根部的彎曲強(qiáng)度 [2]計(jì)算：=M/W=1/4F(D4D3)/[1/6 ]=(D4D3)/ a2b?23aD?D?=10450(5232)/32102=≤[ ]=40～60 ()b?所以滿足條件。 螺母凸緣的強(qiáng)度計(jì)算在螺旋起重器螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算中，除了進(jìn)行耐磨性計(jì)算與螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算外，還要進(jìn)行螺母下端與螺母凸緣的強(qiáng)度計(jì)算。假設(shè)螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為 F/n，并作用在以螺?紋中徑 D2(單位為 mm)為直徑的圓周上，則螺紋牙危險(xiǎn)截面 aa 的剪切強(qiáng)度條件[2]為： ()/[]FDbu?????：a?螺 紋 牙 危 險(xiǎn) 截 面 的 彎 曲 強(qiáng) 度 條 件 為 ()26/[]bbl??式中 b——螺紋牙根部的厚度，單位為 mm，對于梯形螺紋，b=，P 為螺距； l——彎曲力臂，單位為 mm，看參考圖 [2]可知， l=DD2/2； [ ]——螺母材料的許用切應(yīng)力，單位為 MPa；? [ ]——螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，單位為 Mpa；b? D——螺母螺紋的大徑；35 d1——螺杠的小徑。a aC?39。hn——螺杠的轉(zhuǎn)速。滾珠絲杠副已有專業(yè)工廠生產(chǎn)。后者通過調(diào)整可以補(bǔ)償磨損或消除軸向間隙。滾珠絲杠副按用途分為兩類：定位滾珠絲杠副（用于控制軸向位移）和傳動滾珠絲杠副（用于傳遞動力） ?！荭眨?176。微型滾珠絲杠副指公稱直徑 d0≤12mm 的滾珠絲杠副。?且臨界載荷 Fcr 可按歐拉公式計(jì)算，即Fcr= ()22)/(lEI??其中：E——螺桿材料的拉壓彈性模量，單位為 Mpa，E= 105Mpa ；I——螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，I= ，單位為 mm4。則螺桿的穩(wěn)定性條件為：Ssc=Fcr/F[1]。+176。螺桿工作時(shí)承受軸向壓力（或拉力）F和扭矩 T 的作用。公稱直徑 d=18mm 根據(jù)公式算得螺紋中徑 d2 后，按國家標(biāo)準(zhǔn)查得 D3=d，小徑為 ，D 4=d，大徑為 ，D 1=14mm，螺距為 4mm 。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大，螺紋副間越容易形成過度磨損?？蛇x用 T165Mn、40Cr、40WMn 或 20CrMnTi等鋼。主要應(yīng)用于金屬切削機(jī)床進(jìn)給，分度機(jī)構(gòu)的傳導(dǎo)螺旋，摩擦壓力機(jī)，千斤頂?shù)拇├锫菪?tf因軸承不承受力矩載荷，故 =1。水平支反力： ()85120647rAYFN???垂直支反力： ()37510taZ右側(cè)軸承受力與左側(cè)相同。工作中有中等沖擊，工作溫度 125 。 確定軸承的承載能力已知軸頸直徑 d=30mm。對于靜止的、極慢轉(zhuǎn)動的軸承，在很大靜載荷作用下，會因接觸點(diǎn)處產(chǎn)生的局部應(yīng)力超過材料的屈服點(diǎn)，導(dǎo)致滾動體或內(nèi)、外圈滾道表面產(chǎn)生塑性變形。計(jì)算：σP=2T103/ψzhldm=2103/8110338=＜[σ P] ()所以鍵的選擇合格。27 軸上矩形花鍵的選擇與校核軸上矩形花鍵的尺寸 NdDB=836408根據(jù)公式() [9]進(jìn)行校核：σP=2T103/ψzhldm≤[σP] ()T——傳遞轉(zhuǎn)距( Nm） ；l——鍵的工作長度；k——鍵與輪轂的接觸高度（m一般輪轂的長度可取為 L’=(～2)d，這里 d 為軸的直徑。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。266 軸上零件的選擇與計(jì)算 鍵的選擇與鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向。圖 軸的結(jié)構(gòu)圖由于Ⅰ段右側(cè)和Ⅱ段左側(cè)為危險(xiǎn)截面，因此需要校核這兩個(gè)截面的疲勞強(qiáng)度。 ， 。右側(cè)軸徑與左側(cè)對稱。又考慮軸承內(nèi)側(cè)采用軸肩固定，固定中臂的部分取 φ34，長度取 13。18 初步估計(jì)軸徑在軸的設(shè)計(jì)時(shí)，必須知道軸的基本直徑，基本直徑可按轉(zhuǎn)矩估算法來估計(jì)。因此，在計(jì)算時(shí)都進(jìn)行了不同程度的簡化 [1]。軸在受載的情況下會產(chǎn)生彎曲變形，過大的彎曲變形也會影響軸上零件的正常工作，對于工作要求高的精密機(jī)械如機(jī)床，如安裝齒輪的軸，會因軸的變形影響齒輪的嚙合狀態(tài)幾工作平穩(wěn)性；軸的偏角會使?jié)L動軸承的內(nèi)外圈互相傾斜，如偏轉(zhuǎn)角超過滾動軸承的允許的轉(zhuǎn)角，就顯著降低滾動軸承得壽命；會使?jié)L動軸承所受的壓力集中在軸承的一側(cè)，使軸徑和軸承發(fā)生邊緣接觸，加劇磨損和導(dǎo)致膠合；軸的變形還會使高速軸回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動和噪音，影響機(jī)器的正常工作。2. 潤滑劑的選擇一般情況采用潤滑油，按機(jī)械手冊 [2]進(jìn)行選擇，對于開式、低速傳動可在油中添加 MoSWS 2MoSeWS e2 等添加劑。對于滾子鏈傳動，中心距調(diào)整量為 2P。 鏈傳動的張緊鏈傳動的張緊程度可用測量松邊垂度 f 的大小來表示，合適的松邊垂度推薦為：f =(～)a mm。如果仍用額定功率曲線選擇計(jì)算，結(jié)果常不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)轭~定功率曲線上各點(diǎn)相應(yīng)的條件性安全系數(shù) n 為 8～20，遠(yuǎn)比靜強(qiáng)度安全系數(shù)大。熱處理后的硬度為 50—60HRC。 鏈條長度L=PLP=125=3175mm () 理論中心距 a當(dāng) Z1=Z2=Z 時(shí)，a=P/2(LPZ)=(12523)=1259mm () 實(shí)際中心距 aa＇=a△a==1258 () 鏈速 VV= Z1 n1 P/601000=231000=() 有效圓周力 Ft14Ft=1000P/V=1000() 作用于軸上之力 FKFK=KAFt=1111501=128226N[2] () 潤滑方式的選擇根據(jù) P 及 V 查圖 11—10[2]，應(yīng)采用油杯或刷子供油。查表 119[2]， KA=1；齒數(shù)系數(shù)：Kz=(Z1/19)=(23/19)= () 鏈條節(jié)距 P按 PC=，n 1=，查圖 115[2]，得鏈節(jié)為 16A,即 P=。min/50,?額額減速器型號：PLS142HP 減速比 i=64 2 驅(qū)動電機(jī)及減速器的選擇 ()2(50294).()TFLNm???? ()173..nPW? () K?故驅(qū)動關(guān)節(jié) 2 選用安川伺服電機(jī) ⅡSGMH05AAA41 ??。(2) 電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。伺服驅(qū)動裝置是許多機(jī)電系統(tǒng)的核心。i??9 運(yùn)動學(xué)方程的逆解逆解問題是指已知滿足某工作要求時(shí)末端執(zhí)行器的空間位姿，就是已知中各元素的值以及各桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)，求關(guān)節(jié)變量。 運(yùn)動學(xué)方程的正解正解問題是指已知各桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)和關(guān)節(jié)變量，求末端執(zhí)行器的空間位姿，即求 。,(1??iTi依據(jù)上述變換方程，即可求出任一桿件相對機(jī)座坐標(biāo)系的位姿，得到相應(yīng)的運(yùn)動學(xué)方程。n，則可以寫出變換方程 [3]： ()TTn5643210?式中： 在研究具體問題時(shí)，常將機(jī)座看為操作機(jī)的第 0 號桿件，即首端桿，而將末端執(zhí)行器視為最后一個(gè)桿，即末端桿，因此相應(yīng)坐標(biāo)系均轉(zhuǎn)為桿件坐標(biāo)系。通常在研究問題時(shí)，認(rèn)為機(jī)座相對于工作地面是靜止的，因此又將機(jī)座坐標(biāo)系稱為固定坐標(biāo)系或基礎(chǔ)參考系。 機(jī)械手運(yùn)動學(xué)方程的建立表示機(jī)器人操作手的每個(gè)桿件在空間相對于基礎(chǔ)坐標(biāo)系位置和姿態(tài)的方程，稱為機(jī)器人操作手的運(yùn)動學(xué)方程。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 機(jī)械手大臂圖 機(jī)械手中臂6圖 小臂—執(zhí)行機(jī)構(gòu)3 機(jī)械手運(yùn)動學(xué)分析機(jī)器人操作手通常為開鏈空間連桿機(jī)構(gòu)，各桿件間通常用轉(zhuǎn)動副和移動副相連接。膠片在粘貼到殼體前被剪裁成 300mm300mm，然后由工作人員放到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膠片架上。執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為可以繞軸轉(zhuǎn)動的圓柱型內(nèi)空結(jié)構(gòu)，以便與殼體內(nèi)部形狀吻合并且大大減輕機(jī)構(gòu)重量。移動關(guān)節(jié)安裝在直線導(dǎo)軌上，通過伺服電機(jī)帶動絲杠的轉(zhuǎn)動來完成機(jī)械手前后方向的移動。(6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。(2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。就目前來看，我們應(yīng)從生產(chǎn)和應(yīng)用的角度出發(fā)，結(jié)合我國國情，加快生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的實(shí)用型機(jī)器人和某些特種機(jī)器人。它們都在工業(yè)機(jī)器人方面具有很大的作為，同時(shí)我們也看到機(jī)器人的應(yīng)用在不斷拓寬，它已經(jīng)從工業(yè)上的一些應(yīng)用，擴(kuò)展到了服務(wù)行業(yè)，并且擴(kuò)展了它的作業(yè)空間，已經(jīng)在海洋空間和服務(wù)醫(yī)療等行業(yè)的進(jìn)行使用。相繼不久，在英國等國家，也相繼研究出一些機(jī)器人，那么到了 20 世紀(jì) 60 年代末，日本人將它的國民經(jīng)濟(jì)的汽車工業(yè)與機(jī)器人進(jìn)行結(jié)合，它購買了美國的專利，在日本進(jìn)行了再次開發(fā)和生產(chǎn)機(jī)器2人。機(jī)器人技術(shù)作為 20 世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自 20 世紀(jì) 60年代初問世以來，經(jīng)歷 40 余年的發(fā)展已取得長足的進(jìn)步。這種奴隸要能夠代替人們?nèi)氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動，實(shí)現(xiàn)人們對不可達(dá)到世界的認(rèn)識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個(gè)客觀需要。它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入。最后對系統(tǒng)中主要部件的剛度、強(qiáng)度等性能參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算與校核。在機(jī)械手工作過程中，通過伺服電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，從而來完成機(jī)械手水平方向的移動，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 1 通過鏈傳動來完成平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)動作，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 2 直接在伺服電機(jī)的驅(qū)動下完成平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)動作，這樣機(jī)械手可以伸入口徑較小的回轉(zhuǎn)殼體內(nèi)完成粘貼膠片的任務(wù)。此次設(shè)計(jì)是針對回轉(zhuǎn)殼體內(nèi)自動粘貼膠片的任務(wù)，設(shè)計(jì)一個(gè) 3—DOF 平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手（包括 1 個(gè)移動關(guān)節(jié)，2 個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)） ，配合殼體驅(qū)動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)此任務(wù)。其中，重點(diǎn)是對伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（包括工作臺的設(shè)計(jì)，絲杠的設(shè)計(jì)，直線導(dǎo)軌、伺服電機(jī)和減速器的選取等） 。同時(shí)，也是對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響的一門科學(xué)技術(shù)。隨著人類社會的發(fā)展，人們在不斷認(rèn)識和改造自然的過程中，需要能夠解放人的一種奴隸。有的機(jī)器人可以上山伐木，有的可以擠牛奶，有的則可以擦玻璃、洗汽車和洗飛機(jī)。在 1962 年美國研制成