scara工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)計(jì)算說明書模板-預(yù)覽頁
【正文】 類型的工業(yè)機(jī)器人。這類機(jī)器人的結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，例如Adept1如今SCARA機(jī)器人還廣泛應(yīng)用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。SCARA機(jī)器人可以被制造成各種大小，最常見的工作半徑在100毫米至1000毫米之間，此類的SCARA機(jī)器人的凈載重量在1千克至200千克之間。 SCARA機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式SCARA機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓，氣動(dòng)和電動(dòng)三種基本類型。氣壓驅(qū)動(dòng)具有以下特點(diǎn)：（1） 輸出功率大；（2） 氣體壓縮性能大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實(shí)現(xiàn)高速高精度的連續(xù)軌跡控制；（3） 結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化，模擬化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)；（4） 適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)，精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)器人。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的控制精度高，功率較大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)高速、 高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜。(2) 直流伺服電動(dòng)機(jī)：直流伺服電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速特性， 可很方便地在較寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑的無級(jí)調(diào)速，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和穩(wěn)定性好，可適 應(yīng)頻繁啟動(dòng)、反向、制動(dòng)等工作狀況。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電 子技術(shù)的發(fā)展，交流伺服電動(dòng)機(jī)已廣泛取代直流伺服電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主要由步進(jìn)控制器、 功率放大器及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成。綜合考慮所設(shè)計(jì)的SCARA機(jī)器人的參數(shù)和所需要完成的工作條件，所以本次設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)都選擇交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 SCARA機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的對(duì)比與分析SCARA工業(yè)機(jī)械手的傳動(dòng)系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和體積小， 要求消除傳動(dòng)間隙，提高其運(yùn)動(dòng)和位置精度。(3) 諧波齒輪傳動(dòng)：傳動(dòng)比大、范圍寬；元件少，體積小，重量輕；同時(shí) 嚙合的齒數(shù)多，承載能力高；且誤差能互相補(bǔ)償，故運(yùn)動(dòng)精度高。各關(guān)節(jié)的傳動(dòng) 方案決定了整體機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，是SCARA機(jī)器人能否傳輸運(yùn)動(dòng)、精準(zhǔn)定位的一大參考值，因而在傳動(dòng)方案的選擇中，查詢《國內(nèi)典型工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè)》的機(jī)器 人傳動(dòng)的經(jīng)典傳動(dòng)方案，現(xiàn)給出傳動(dòng)方案如下：第一二關(guān)節(jié)自由度均選擇交流伺服電機(jī)傳動(dòng)，不僅保證了傳動(dòng)精度，而且在效率和振動(dòng)方面，也有良好的提高，此外，模塊化的產(chǎn)品也市場化，所以易購買，而且安裝也較為方便；第三關(guān)節(jié)和第四關(guān)節(jié)選擇滾珠絲桿滾珠花鍵以及同步帶傳動(dòng)，在結(jié)構(gòu)緊湊的基礎(chǔ)上，保證了設(shè)計(jì)任務(wù)書中對(duì)三，四關(guān)節(jié)速度及運(yùn)動(dòng)范圍的要求。諧波減速器224。主軸Z軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)4224。這里選用ABB公司3公斤級(jí)臂展550mm的SCARA機(jī)器人作為參考，其外形圖如圖21所示。%前置法計(jì)算scara運(yùn)動(dòng)空間 L1=325。%關(guān)節(jié)1最大運(yùn)動(dòng)范圍theta2_max=125。 d3=0。%設(shè)置循環(huán)次數(shù) 嵌套循環(huán)運(yùn)算量大 求解費(fèi)時(shí)r=10。1]。 A12=[cos(theta2) sin(theta2) 0 L1 sin(theta2) cos(theta2) 0 0 0 0 1 d2 0 0 0 1 ]。 A34=[1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 d4 0 0 0 1]。%繪三維散點(diǎn)圖axis equal。 滾珠絲桿滾珠花鍵的計(jì)算及選型相比于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，新一代的SCARA機(jī)器人使用了滾珠絲桿花鍵由絲桿螺母、花鍵螺母、絲桿三部分組成。參考表，這里取=1。 計(jì)算傳動(dòng)效率滾珠絲桿的傳動(dòng)效率一般在 ~，可計(jì)算得出: 式中：為絲杠的螺旋升角，為導(dǎo)程，為滾珠絲杠軸外徑。綜上，選擇THK公司的BNS2020A型的滾珠絲杠花鍵。根據(jù)功率相等的原則，有如下式子： 式中： ——軸向力； ——電機(jī)力矩； ——直線運(yùn)動(dòng)速度； ——電機(jī)轉(zhuǎn)速； ——絲杠的傳動(dòng)效率；又由式子： 最終推導(dǎo)如下公式： 代入公式計(jì)算的（3軸）（4軸） 考慮到同步帶的傳動(dòng)效率，安全系數(shù)為2，則電機(jī)的最小轉(zhuǎn)矩（3軸）（4軸）所需功率為P=230W（3軸）P=（4軸）3軸選擇安川SGM7J系列，為了保持絲杠斷電后的狀態(tài)，選擇帶保持制動(dòng)器的電機(jī)，詳細(xì)代號(hào)為SGM7J04A7C6E。根據(jù)選擇的關(guān)節(jié) 3 軸的電機(jī)型號(hào)，結(jié)合同步帶不僅改變傳動(dòng)方向的作用而且改變了輸出力矩的特性可以計(jì)算功率等參數(shù)。此設(shè)計(jì)中， 由于安裝尺寸限制，3 軸選擇小帶輪。 作用于軸上的力計(jì)算 緊邊張力松邊張力最終根據(jù)以上計(jì)算參數(shù)選取寧波伏龍同步帶公司的2613M同步帶。 大小帶輪齒數(shù)及節(jié)圓半徑。 作用于軸上的力計(jì)算 緊邊張力松邊張力最終根據(jù)以上計(jì)算參數(shù)選取寧波伏龍同步帶公司的2613M同步帶。減速比i=33。 大臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1軸）及減速器的計(jì)算與選擇SCARA機(jī)器人大臂（加小臂）設(shè)計(jì)如圖42所示圖42 SCARA機(jī)器人大臂設(shè)計(jì)利用SolidWorks將此模型的質(zhì)量及繞1軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算得出：質(zhì)量為m1=繞1軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1=由任務(wù)書可知，關(guān)節(jié)1最大運(yùn)動(dòng)速度w=450176。詳細(xì)數(shù)據(jù)見附錄3。為此，需要對(duì)其進(jìn)行簡單的強(qiáng)度校核，確保其在規(guī)定的工作范圍內(nèi)能夠正常工作，而不會(huì)出現(xiàn)變形過大的問題。末端加載力為7
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