【正文】 查表取接觸疲勞壽命系數(shù)為=，=（9）取安全系數(shù)為=1==1242MPa==確定傳動(dòng)尺寸（1）初算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值=（2）按K值對(duì)進(jìn)行修正由圓周速度v= 查表取動(dòng)載荷系數(shù)為= 查表取齒間載荷分布系數(shù)為= 查表取齒向載荷分布系數(shù)為= 查表取使用系數(shù)為= 所以載荷系數(shù)K== 按K值對(duì)進(jìn)行修正 ==（4）確定模數(shù)m以及主要尺寸m== ，取整m=3mm。（2）選擇小齒輪材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241286HBS。直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性、調(diào)速平滑、方便、調(diào)速范圍大、轉(zhuǎn)速比可以達(dá)到1:200、過載能力大、特殊要求時(shí)可以達(dá)到10。主要評(píng)價(jià)的性能指標(biāo)是功率密度，由于驅(qū)動(dòng)元件是安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤上的，如果驅(qū)動(dòng)元件過大，就會(huì)導(dǎo)致腰部回轉(zhuǎn)盤過大，所以這里要求驅(qū)動(dòng)元件的功率密度應(yīng)該盡可能的大些。材料為鋁合金。鋁合金的密度低、強(qiáng)度高、具有良好的抗腐蝕能力而且力學(xué)性能上接近或超過合金鋼。中心距a=m()/2==216mm 分度圓直徑==72mm，==360mm齒寬b==72mm，取小齒輪齒寬=80mm，大齒輪齒寬=75mm齒頂高===3mm，齒根高===按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核確定各個(gè)參數(shù)數(shù)值（1）查表取彎曲疲勞壽命系數(shù)=，=　　（2）查表取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)=，==，=（3）查表取彎曲疲勞極限=710MPa，=710MPa（4）取彎曲疲勞系數(shù) =可得== ==（5）驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度=====彎曲疲勞強(qiáng)度足夠[2630]。大齒輪材料ZG35CrMo，調(diào)制處理，硬度190240HBS，精度8級(jí)。電機(jī)需要調(diào)速，調(diào)速后轉(zhuǎn)速為75r/min，減速比為20。（4）振動(dòng)小，噪聲小，安全可靠，運(yùn)行平穩(wěn)。驅(qū)動(dòng)元件在六自由度弧焊機(jī)器人中主要用于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，同時(shí)比功率要大一些。當(dāng)兩桿共線時(shí)，兩桿對(duì)i軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最大。/4－178。采用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的目的是把直流伺服電機(jī)放到腰部回轉(zhuǎn)盤上面，避免直接放到小臂與大臂的連接處，減輕小臂的重量，降低大臂驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)載，減少運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的動(dòng)載荷與沖擊，提高整個(gè)六自由度弧焊機(jī)器人的響應(yīng)速度。根據(jù)盡量減小手臂質(zhì)量同時(shí)保持一定強(qiáng)度的原則，從而合理的選擇手臂的截面形狀和所用的材料，既滿足強(qiáng)度要求又最大限度的降低自身重量。 小臂的設(shè)計(jì) 小臂設(shè)計(jì)的總體要求手臂桿的質(zhì)量應(yīng)該盡可能的小，從而減輕支撐它的大臂桿及它的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)擔(dān)。設(shè)回轉(zhuǎn)套為232100350的立方體。長(zhǎng)方體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式為：J=m()由于回轉(zhuǎn)套為正方體，故b=h= 所以繞回轉(zhuǎn)套回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：J=5()= 取回轉(zhuǎn)套的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω=2rad/s, n=60 r/min由此轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度=20rad /s2計(jì)算力矩T為：T=J=P=Tω=2= w故訂做的減速電機(jī)2的額定電壓為220V，輸出功率至少為12w，轉(zhuǎn)速為1400r/min，減速箱的減速比為23。電機(jī)輸出軸端進(jìn)行適當(dāng)?shù)募哟旨娱L(zhǎng)。同時(shí)電機(jī)軸要與噴槍夾末端的空心軸通過脹緊套連接在一起，因此電機(jī)輸出端的軸要進(jìn)行適當(dāng)?shù)募哟旨娱L(zhǎng)。第2章 六自由度弧焊機(jī)器人的總體設(shè)計(jì) 腕部設(shè)計(jì) 電機(jī)的選擇手腕部分的電機(jī)的安裝：帶動(dòng)噴槍旋轉(zhuǎn)的減速電機(jī)1安裝在回轉(zhuǎn)套內(nèi)帶動(dòng)噴槍夾做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使噴槍時(shí)刻正對(duì)被加工。因此，要注意三個(gè)問題：(1) 發(fā)展經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人。在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 應(yīng)用機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)綜上所述，機(jī)器人的應(yīng)用給人類帶來了許多好處，如：(1) 減少勞動(dòng)力費(fèi)用；（應(yīng)用機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。2005年美洲地區(qū)汽車及汽車零部件制造業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求占該地區(qū)所有行業(yè)對(duì)機(jī)器人需求的比例高達(dá)61%；同樣，亞洲地區(qū)的該比例也達(dá)到33%，位于各行業(yè)之首；雖然2005年由于德國(guó)、意大利和西班牙三國(guó)對(duì)汽車工業(yè)投資的趨緩直接導(dǎo)致歐洲地區(qū)汽車工業(yè)對(duì)機(jī)器人需求占所有行業(yè)對(duì)機(jī)器人需求的比例下降到了46%，但汽車工業(yè)仍然是歐洲地區(qū)使用機(jī)器人最普及的行業(yè)。 機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域 自從20世紀(jì)60年代初人類創(chuàng)造了第一臺(tái)機(jī)器人以后，機(jī)器人就顯示出它極大的生命力，在短短40多年的時(shí)間中，機(jī)器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，機(jī)器人已在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，機(jī)器人從運(yùn)動(dòng)著的傳送帶上送來的零件中抓取零件并送到加工設(shè)備上。3．模塊化結(jié)構(gòu)機(jī)器人 機(jī)器人模塊化的主要含義是機(jī)器人由一些可供選擇的標(biāo)準(zhǔn)化模塊拼裝而成的，并已系列化。柔軟臂使用若干驅(qū)動(dòng)源整體控制的，控制凸面圓盤的相對(duì)滾動(dòng)，手臂可產(chǎn)生向任何方向柔軟的彎曲。通常有兩種關(guān)節(jié)，即轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)。通常，承載能力不僅指負(fù)載，而且還包括了機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。但是，工作速度愈高就要花費(fèi)更多的時(shí)間去升速或降速，或者對(duì)機(jī)器人的最大加速度率或最大減速度率的要求更高。3．工作范圍 工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫做工作區(qū)域。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)看，在完成某一特定作業(yè)時(shí)具有多于自由度的機(jī)器人，就叫作冗余自由度機(jī)器人，亦可簡(jiǎn)稱冗余度機(jī)器人。盡管各廠商所提供的技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目是不完全一樣的，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、用途等有所不同，且用戶的要求也不同，但是，機(jī)器人的主要參數(shù)一般都應(yīng)有：自由度、重復(fù)定位精度、工作范圍、最大工作速度、承載能力等。假如機(jī)器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。5．人機(jī)交互系統(tǒng) 人機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與機(jī)器人控制與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置。然而，對(duì)于一些特殊的信息，傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。末端操作器是直接裝在手腕上的一個(gè)重要部件，它可以是二手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊具等作業(yè)工具。2．機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由機(jī)身、手臂、末端操作器三大件組成。三大部分是：機(jī)械部分、傳感部分、控制部分。傳統(tǒng)機(jī)器人在設(shè)計(jì)是沒有考慮與人緊密共處，因此其所用材料多為金屬或硬性材料。多智能體調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。另一個(gè)問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。機(jī)器人控制器向著標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式的控制器已成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)。 機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)際上各國(guó)都在加大機(jī)器人的研究力度，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。建筑機(jī)器人：如用于高層建筑的抹灰機(jī)器人、預(yù)制件安裝機(jī)器人、室內(nèi)裝修機(jī)器人、地面拋光機(jī)器人、用于擦玻璃的機(jī)器人等，并已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生活中。地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要有挖掘機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器人兩大類。目前美、俄、加拿大等國(guó)已研制出各種空間機(jī)器人。下面就幾個(gè)研究熱點(diǎn)做一簡(jiǎn)單的介紹。網(wǎng)絡(luò)通信功能：日本YASKAWA和德國(guó)KUKA公司的最新機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與Canbus、Profibus總線及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機(jī)器人由過去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)器人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備發(fā)展。機(jī)器人操作機(jī)：通過有限元分析、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)。機(jī)器人發(fā)展是向著有知覺、有思維、能與人對(duì)話的方向發(fā)展的。1962年美國(guó)機(jī)械與鑄造公司也制造出機(jī)器人，稱為“沃爾薩特蘭”，意思是“萬能搬動(dòng)”。手腕的末端裝有機(jī)械手。英格伯格和德沃爾都是研究機(jī)器人的著名發(fā)明家，他們都認(rèn)為汽車工業(yè)是最適于用機(jī)器人的行業(yè)，因?yàn)槠囍圃煨袠I(yè)是用重型機(jī)器進(jìn)行工作的，而且生產(chǎn)過程比較固定。1959年美國(guó)的發(fā)明家英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺(tái)機(jī)器人，機(jī)器人第一次出現(xiàn)在人們的視野中。 驅(qū)動(dòng)單元它是由驅(qū)動(dòng)器、檢測(cè)單元等組成的部件，是用來為操作機(jī)各部件提供動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的裝置。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。通常由下列部分組成：（1）末端執(zhí)行器又稱手部 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)。能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè)”。 機(jī)器人的概念機(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，而機(jī)器人則是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機(jī)器人。本次設(shè)計(jì)是對(duì)六自由度弧焊機(jī)器人的二維設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)研究所的一項(xiàng)科研項(xiàng)目。”我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是:“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。后來，羅薩姆公司使機(jī)器人具有了感情，在工廠和家務(wù)勞動(dòng)中，機(jī)器人成了必不可少的成員。本設(shè)計(jì)從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)可行方案進(jìn)行了充分論證，用Pro/Engineer 和AutoCAD 等軟件設(shè)計(jì)出了機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)。機(jī)器人的特點(diǎn)是能在自動(dòng)控制下通過編程完成目標(biāo)操作或移動(dòng)作業(yè)；機(jī)器人的構(gòu)造和性能體現(xiàn)了人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，特別是體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性以及機(jī)器的作業(yè)準(zhǔn)確性和在各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力。進(jìn)入80年代，隨著自動(dòng)化生產(chǎn)流水線以及柔性生產(chǎn)系統(tǒng)（FMS）和柔性自動(dòng)化（FA）在工業(yè)生產(chǎn)中的大量應(yīng)用，機(jī)器人發(fā)揮著越來越重要的作用。本設(shè)計(jì)主要介紹關(guān)于機(jī)器人的一些基本常識(shí)和原理，包括機(jī)器人的組成、分類和主要技術(shù)性能參數(shù)并參考通用型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行六自由度弧焊機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。劇中，羅薩姆公司把機(jī)器人作為人類生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品推向市場(chǎng)，讓它去充當(dāng)勞動(dòng)力，以呆板的方式從事繁重的勞動(dòng)。1987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了定義:“機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)?？茖W(xué)的進(jìn)步與技術(shù)的創(chuàng)新，為機(jī)器人的研究與應(yīng)用開辟了廣闊的思路與空間。我們可以找到自己的缺點(diǎn)和不足，并充實(shí)自己的知識(shí)。我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1264390將機(jī)器人定義為：“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)。 操作機(jī)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。（3）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?？煞止潭ㄊ胶鸵苿?dòng)式兩類。 機(jī)器人的研究發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)器人有50至60年的發(fā)展歷史。德沃爾又于1954年獲得可編程機(jī)械手專利，這種機(jī)械手臂能夠按程序進(jìn)行工作，同時(shí)也可以根據(jù)不同的工作需要以及工作對(duì)象編制不同的控制程序，因此在實(shí)際工作中具有很好通用性和靈活性。小臂的末端裝有一個(gè)手腕，可繞小臂的軸線旋轉(zhuǎn)。他們因此被稱為機(jī)器人之父。第一階段為簡(jiǎn)單個(gè)體類機(jī)器人， 第二階段為群體勞動(dòng)類機(jī)器人，第三階段為類似人類的智能機(jī)器人。機(jī)器人的發(fā)展非常迅速，下面對(duì)幾個(gè)重要的研究的方向做簡(jiǎn)單的介紹。傳感系統(tǒng)：激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中已得到成功應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。近年來，人類的活動(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。空間機(jī)器人：空間機(jī)器人技術(shù)一直是機(jī)器人的重要研究領(lǐng)域。核工業(yè)用機(jī)器人