【正文】 c 段為過渡段，長度為 ，直徑為 80mm?！〈筝S 2 的強度校核大軸 1 是帶動大臂實現(xiàn)俯仰運動的軸，大軸 2 是帶動鉸鏈四桿機構運動的軸。燕山大學里仁學院畢業(yè)論文45　 小軸 1 的結構設計與校核 小軸 1 的結構設計圖 　小軸 1 的傳動方案確定小軸 1 上的零件的裝配方案小軸 1 上的零件的裝配方案如圖 所示。bc 段是過渡段，長度為 40mm，直徑為 28mm。由于小齒輪的齒寬為 70mm，軸頭的長度應該小于輪轂的長度，所以 fg 段的長度為 67mm，直徑為 35mm。gh 段要安裝用于齒輪的軸向固定和軸承的軸向固定的軸套，考慮到另一半的密封箱的壁厚和孔徑以及大齒輪輪轂比軸頭多出的長度，這段軸頸的長度為 50mm，直徑為 30mm。+ =1VF2t(67+153)= 67t故 =， = 畫軸彎矩圖水平面彎矩圖見圖 (c) 圖。1 1T第 4 章 軸、螺釘的設計與校核47(a)(b)(c) (d)燕山大學本科生畢業(yè)設計48(e)(f)圖 　小軸 1 的受力分析按彎扭合成應力進行強度校核 fg 段的中間截面為危險截面。??1b?　 小軸 2 的結構設計與校核小軸 2 的結構與小軸 1 一樣，但驅動元件的輸出轉矩較小。取可靠系數 C=，結合面摩擦系數 f=， =65mm。同時根據腰部的運動形式對腰部回轉底盤處的連接螺釘強度校核。3m主要完成了以下工作：完成了對噴漆機器人的方案設計。結果證明本文設計的噴漆機器人能夠滿足作業(yè)空間要求。其中零部件設計的一大特點是小臂關節(jié)采用了典型平行四邊型結構。w pomiarowych (Organization of puterbased measuring systems), wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998.[34] S. Stryczek: Nap?d hydrostatyczny (Hydrostatic drive), WNT, Warszawa 1997.[35] Instrukcja Faster Elektronic (Faster Electronic user’s guide), Wroc?aw 1995.[36] Instrukcja moment。另外此結構保證了小臂自平衡，從而減少小臂的靜態(tài)力矩。 完成零部件的設計并對重要零件進行了強度校核。用簡單的空間幾何的方法建立了噴漆機器人的運動空間的數學模型并對其進行研究。結 論本文完成了 6 自由度關節(jié)式噴漆機器人的結構的設計，實現(xiàn)了在 的最大覆蓋范圍內自動噴漆的功能，達到了預期目標?！?本章小結本章對噴漆機器人的重要傳動零件進行了強度校核?！?回轉底盤與腰部主軸連接螺釘的校核腰部回轉所需轉矩 T= 。?當量轉矩 =378180=226908 N mmT?=，查表知 =70MPa，所以 ??22/eMW?????1b??e? 。HMVM合成彎矩圖見圖 (e)圖，合成彎矩 M= 。燕山大學本科生畢業(yè)設計46 小軸 1 的強度校核計算齒輪的受力轉矩 T =10 =10 (3/75) 16??1/Pn?6=378180N mm圓周力 = =12606NtF12/d徑向力 = =??計算支撐反力水平面受力圖如圖 (a)所示。根據這段軸的直徑和長度，鍵槽的寬度為 12mm，長度為 56mm，鍵槽的鍵槽深為 5mm。固定軸承的軸肩高度為 4mm。ab 段的主要用處是通過聯(lián)軸器與電機相連，電機輸出端的軸徑是24mm，再根據凸緣軸器的寬度，ab 段的長度為 35mm，直徑為24mm。大軸 2 受到的轉矩是 50400 N mm，但是只承受底桿的重量。根據以上條件這段軸的長度為 ，直徑為60mm。cd 段要安裝用于齒輪的軸向固定和軸承的軸向固定的軸套，考慮到另一半的密封箱的壁厚和孔徑以及大齒輪的輪轂比軸頭多出的長度，這段軸頸的長度為 45mm，直徑為 85mm。fg 段為過渡段，長度為 80mm，直徑 92mm，固定齒輪的軸肩高度為 ?！?大軸 2 的結構設計與校核　大軸 2 的結構設計圖 　大軸 2 的傳動方案確定大軸 2 上的零件的裝配方案大軸 2 上的零件的裝配方案如圖 所示。1 1T(a)(b) (c)燕山大學本科生畢業(yè)設計42(d)(e)(f)圖 　大軸 1 的受力分析、按彎扭合成應力進行強度校核de 段的中間截面為危險截面。+ +F=1V2t(+) =0t故 =， =、畫軸彎矩圖第 4 章 軸、螺釘的設計與校核3141水平面彎矩圖見圖 (c) 圖。 大軸 1 的強度校核 計算齒輪的受力大齒輪和小齒輪的受力大小相等，方向相反。gh 段與大臂相連，大臂在此處的厚度為 39mm，孔徑為 90mm。根據這段軸的直徑和長度，鍵槽的寬度為 25mm，長度為 50mm，鍵槽的鍵槽深為 7mm。固定軸承的軸肩高度為 。最后根據噴漆機器人的定位精度，合理選擇了各個關節(jié)的傳感元件。腰部角位移測量選杭州霍德利電子科技有限公司的 HTL 系列空心軸編碼器，n s=10800[15]。小臂選用南京中科天文儀器有限公司的增量編碼器YGM610，n s=480。各個關節(jié)所作的運動都是回轉運動，綜合考慮各種傳感器，選用增量型編碼器。因為噴漆機器人的主體部分都安裝在腰部回轉盤，所以要求整個結構的穩(wěn)定以及手臂運行過程中的平衡。186。Φ 227?；钊畲笮谐虨?200mm 時：Φ =118186。 。2O轉臺來說，大臂和油缸可視作一帶滑動副的平面連桿機構，活塞桿的移動通過餃點 B 傳遞給大臂，使之作前后擺動。（5）效率高，消耗的能源要盡可能的小。（2）體積小，重量輕。體積 V=hA =1 =質量 m= V?= =大臂對 i 軸的轉動慣量大臂繞其質心的轉動慣量為 = m(b2+a2)39。因此選用鋁合金作為大臂的材料，這樣可以減輕大臂的重量，從而減小驅動元件的負載，而且可以進一步也減輕用于驅動腰部回轉的驅動元件的負載。314093??????下 5923下上　 大臂的設計　大臂設計的總體要求噴漆機器人大臂的主要作用是用來承受小臂的重量和固定鉸鏈四桿機構的底桿，因此噴漆機器人的大臂對整個機器人能否保持穩(wěn)定性起著至關重要的作用。43’57’’361??則小臂總轉角 186。3經計算可得：227。3?，39。計算39。5I1總= m2平移到 i 軸上 = +m5I39。24r =+ = m2 帶動小臂轉動的后桿和底桿對 i 軸的轉動慣量燕山大學本科生畢業(yè)設計30兩圓桿為鋁合金材料，圓形實心直桿。小臂前段繞其質心的轉動慣量為 = (3 R2+L2)39。1I = kg m2平移到 i 軸上 = +m1I39。我們只需要計算出轉動慣量最大時的情況，既當小臂與大臂共線時，小臂可視為繞 i 軸旋轉，此時整個小臂體對 i 軸的轉矩最大。ab 邊代表大臂，長度為 1000mm，ad 邊代表底桿,長度為 400mm，dc 邊代表后桿，長度為1000mm，bc 邊代表小臂長兩個連接點間的部分，長度為 200mm。對于雙曲柄機構來說機架為最短邊，又因為大臂為機架而且長度為 1000mm，如果采用雙曲柄機構，其它桿的桿長太長，而且上一章確定小臂的長度為 800mm，因此雙曲柄機構不符合要求。設法減小機械間隙引起的運動誤差提高運動的精確性和運動剛度，可采用緩沖和定位裝置，從而提高定位精度。噴漆機器人的最大覆蓋范圍與各個手臂的長度、手臂間的關節(jié)的轉動范圍密切相關。長方體的轉動慣量公式為：J= m( )122bh?燕山大學本科生畢業(yè)設計26由于回轉套為正方體，故 b=,h= 所以繞回轉套回轉中心的轉動慣量為：J= 5( )=.?取回轉套的轉動角速度為 ω = rad/s，轉速為 n=30r/min?取啟動時間為 由此轉動角加速度 =10 rad /s2?計算力矩 T 為：T= J =P=Tω =2 =?故訂做的減速電機 3 的額定電壓為 220V，輸出功率至少為 7w，輸出轉矩至少為 ，轉速為 1400r/min，減速箱的減速比為 46。電機 3 帶動整個腕部做回轉運動。設回轉套為 200200200 的立方體。假設噴頭的尺寸為 φ50200 的圓柱體，由已知條件知質量為 3 kg。帶動整個腕部旋轉的減速電機 3 與安裝在回轉套外側的帶有法蘭盤的空心軸通過脹緊套連接在也一起，這個安裝面與電機 2 的安裝面垂直，減速電機3 帶動整個腕部做回轉運動。故噴漆機器人足可滿足要求的最?3m大覆蓋范圍，證明方案正確，小臂和大臂的長度和俯仰角度確定的合適。所以當工作面為 igh 時，手臂長度符合要求。圖 　達到 f、e 極限時位置模型圖 　達到 g、h 極限時位置模型同理，當圓盤再次回轉一個角度時，使得細桿 2 的末端 igh 平面運動時，如圖 所示細桿 1 和細桿 2 的極限位置。讀圖可知達到 e 點時，細桿 2相對于細桿 1 的俯仰角度最小55 186。根據設計方案知細桿 2 相對于細桿 1 的最小俯仰角度80 186。如圖 所示，當工作平面在 abcd 時，達到各極限位置時細桿 1 與細桿 2 的位置狀態(tài)。所以只需要驗證一般空間即可，另一半與之對稱。如果超過噴漆機器人的最大覆蓋范圍，則假設的尺寸?3m符合要求，如果小于噴漆機器人的最大覆蓋范圍，則需要重新制定各部分的尺寸。細桿1 的另一端連接著細桿 2，細桿 2 的長度是 ，同時細桿 2 可以相對于細桿 1 做俯仰范圍是+168 186。細桿 1 固定在回轉范圍是177。腰部直徑 ，回轉范圍是177。?3m根據設計方案和預先假設，暫定大臂長 1m，俯仰范圍 +135186。完成了機器人的總體傳動系統(tǒng)的設計。因此，力矩電機帶動腰部主軸旋轉，從而使腰部回轉盤旋轉。 腰部的傳動機構圖 　腰部關節(jié)結構示意圖腰關節(jié)的結構示意圖如圖 。大臂一端與底座連接，一端與小臂連接液壓缸在外側驅動，一同固定在轉臺上，能隨轉臺一起轉動。這里的鉸鏈四桿機構的后桿與底桿可以平衡手腕部分和部分小臂的重量，減少大臂所承受的負載。 至90186。[( MLaG?????—關節(jié)軸 3 的重量（包括軸上零件）39。30f由于存在著驅動油缸活塞與剛桶的靜阻力，其方向沿活塞桿 ，DO39。平衡支架、大臂、拉桿和轉臺組成一平行四連桿機構。對于小臂的平衡，在這里小臂采用鉸鏈四桿的結構方式，這種結構通過后桿的質量來平衡腕部的質量。為了增強大臂的強度，同時盡可能的降低大臂的重量，大臂采用實心的立方體結構，材料同樣是鋁合金。2mm示教方式 示教手柄直接示教或修正盤示教電源 AC100V，單向 50/60Hz,260VA防爆級 本質安全防爆 2i4G環(huán)境溫度 0~40 各個關節(jié)的結構形式和平衡方式一般的工業(yè)機器人有 5 個左右的結構復雜的結構件，即：底座、燕山大學本科生畢業(yè)設計12腰部轉動臺支架、大臂、小臂和手腕部。 210186。因此本文設計的噴漆機器人是一種六自由度關節(jié)型機器人。極坐標機器人是一種可以做腰部的旋轉運動，手臂部分的一個旋轉運動以及一個直線運動的工業(yè)機器人。此外，由于近年來液壓控制系統(tǒng)的逐漸完善，此次設計選擇液壓驅動。目前，工業(yè)機器人的驅動方式主要有液壓驅動、電機驅動和氣壓驅動三種。這些工業(yè)機器人的旋轉速度和直線移動速度都比較快，而且定位精度十分高，它們的驅動元件大多安裝在活動支架上。全文主要內容如下：，確定了各個關節(jié)的傳動方案。然而我國的工業(yè)機器人的起步較晚、技術比較落后，間接導致了我國自行生產的噴漆機器人在控制精度、軌跡運行精度、噴涂質量、工作穩(wěn)定性、使用壽命、性價比等方面上與發(fā)達國的噴漆機器人存在著較大的差距。在汽車制造生產過程中，汽車車身的涂裝是最主要的生產工藝之一。智能控制是人工智能、生物學與自動控制原理結合的產物，是一種模仿生物某些運行機制的、非傳統(tǒng)的控制方法。而傳統(tǒng)PID 理論的比例（P） 、積分（I） 、微分（D）參數的整定是建立在關節(jié)傳遞函數模型為定值基礎之上的，這對傳統(tǒng)的基于系統(tǒng)動力模型的控制理論帶來了挑戰(zhàn)。動態(tài)因素主要是由外力所引起的機械部件本身的彈性變形所帶來的機器人運動誤差。 噴涂路徑規(guī)劃 路徑規(guī)劃是噴涂機器人離線編程的另一項關鍵技術。機器人系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性大大提高。如關節(jié)模塊中的伺服電機、第一章 緒論5減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化。6)可靠性:由于微電子技術的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應用,使機器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。編程方式仍以示教編程為主,但離線編程己在某些領域實現(xiàn)實用化。2)并聯(lián)機器人:采用并聯(lián)機構,利用機器人技術實現(xiàn)高精度測量及加工。 近年來國內亦擁有相當數量的噴漆機器人如南航研制的 PR1 型噴漆機器人。我國的華南理工大學、華中科技大學等科研機構先后對噴涂機器人技術進行深入的研究，取得了不少進展。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又