【正文】 000 %%%3 6 0 3 6 0 3 6 0d e x X X X X X X? ? ?? ? ? ? ? ? (21) 上式取加的形式但一般不進(jìn)行加法運(yùn)算，因?yàn)榉珠_(kāi) 更能表示機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)。 腕結(jié)構(gòu)是操作機(jī)中最為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且因傳動(dòng)系統(tǒng)互相干擾，更增加了腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2020 7 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器又分為直流（ DC） 、 交流（ AC）伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) 。 b. 液壓驅(qū)動(dòng)器 液壓驅(qū)動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是功率大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可省去減速裝置，能直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度，但需要增設(shè)液壓源，而且易產(chǎn)生液體泄露，故液壓驅(qū)動(dòng)目前多用于特大功率的機(jī)器人系統(tǒng)。其安裝維修方便，成本低。 160 192 。 b. 轉(zhuǎn)腕及腕部?jī)?nèi) 電機(jī)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)腕部分的電機(jī)后緊跟輸出軸和聯(lián)軸器，直接帶動(dòng)手腕旋轉(zhuǎn)，故在此應(yīng)選擇轉(zhuǎn)速較低的型號(hào)電機(jī)，又由于要求手腕的重量較輕，便于靈活的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，因此要求腕部?jī)?nèi)電機(jī)較小，故選 SH 直流伺服電動(dòng)機(jī) 型，其安裝尺寸為 42mm，垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人臂部和手部設(shè)計(jì) 8 電機(jī)重量?jī)H為 ， 可容許速度范圍為 0 — 250r/min， 詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表 22。 傳動(dòng)比的確定 及分配 a. 傳動(dòng)比的確定 由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可知所需的總傳動(dòng)比為 i=10。取 40202,20 21 ???? zz 則 。 許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力： ? ?? ?? ?? ?1 l im11m in2 l im22m in1 l im 111m in2 l im 222m in580 6381560 5921230 21 307210 21 280HHNHHHNHF STFNFF STFNFZ M PaSZ M PaSYY M Pa M PaSYY M Pa M PaS????????? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ? 將有關(guān)值代入（ 31）得： ? ?2131223 1240 2 242tEtHdKTZ udummmm??? ??? ?????????? ? ?????? 計(jì)算圓周速度 : smndv t / 150042100060 111 ?? ????? ?? 計(jì)算載荷系數(shù) :動(dòng)載荷系數(shù) Kv=；使用系數(shù) 1?AK ；動(dòng)載荷分布不均勻系數(shù)??K ；齒間載荷分配系數(shù) 1?Ka ， 則 ?????? KaK v KKK AH ? 。圓柱齒輪的幾何參數(shù)見(jiàn)表 31。 a. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 本尺寸 ? ? mmzzmammmzdmmmzd1202 202002202000240202212211????????????? d. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 復(fù)合齒形系數(shù) ?FSY ， ?FSY ， 取 ??Y 。軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)使軸受力合理，避免或減輕應(yīng)力集中，有良好的工藝性，并使軸上零件定位可靠、裝配方便。軟軸通常由鋼絲軟軸、軟管、軟軸接頭和軟管接頭等幾部分組成。 b. 軟管用來(lái)保護(hù)鋼絲軟軸，以免與外界的機(jī)件接觸，并保存潤(rùn)滑劑和防止塵垢侵入；工作時(shí)軟管還起支撐作用。 a. 初估軸徑， C=106~117,取 C=106 則 3min PdCn? （ 41） 3?? = b. 各段軸徑的確定 初估軸徑后，就可按照軸上零件的安裝順序從 mind 處開(kāi)始逐段確定軸徑，上面計(jì)算的 mind 是軸段 1的直徑，由于軸段 1上安裝 聯(lián) 軸器，因此軸段 1處 直徑的確定和 聯(lián)軸器型號(hào)同時(shí)進(jìn)行?，F(xiàn)取角接觸球軸承型號(hào)為 7205，其內(nèi)徑 2d ＝ 25mm。根據(jù)結(jié)構(gòu)確定軸段 5 的直徑 5d ＝ 30mm。 根據(jù)軸承寬度取 62 15 lmml ?? 。進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力，對(duì)于用于傳遞轉(zhuǎn)矩的軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，對(duì)于只受彎矩的軸（心軸）應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算，兩者都具備的按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核等。2 2 0 4 02 2 1 5 9 1 7 9 .5 5407 9 .5 5 2 0 2 8 .9 5ttrtd m z mmTFNdF F tg tg N?? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ? b． 畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖 軸的受力如圖 42 所示 。 11 3 9 . 7 8 5 8 2 3 0 7a V a v N VM M F l N m m? ? ? ? ? ? 合成彎矩， aa— 剖面左側(cè) 2 2 2 21 1 2 4 2 3 0 7 2 5 6 6a H a VM a M M N m m? ? ? ? ? aa— 剖面右側(cè) 2 2 2 239。 g.． 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 ? ? ? ? M Pab 601 ?? ?? ， ? ? Mpab 1000 ?? ，則 ? ?? ? 01 ???bb??? 。 其它軸用相同方法計(jì)算，結(jié)果都滿(mǎn)足要求。軸段 3 作為軸肩，對(duì)軸段 2 處安裝的齒輪作軸向固定，故取 mmd 243 ? 軸段 4,6 處安裝軸承，根據(jù)要求選用 7205 型號(hào)的軸承，根據(jù)軸承型號(hào)與軸徑的大小同時(shí)選擇故確定軸段 4 和軸段 6 的直徑為mmdd 2564 ?? 。 c. 各軸段長(zhǎng)度的確定 軸段 1上裝 M12的螺栓和擋板，故取 mml 201 ? 。軸段 5處裝套筒，其長(zhǎng)度為套筒的長(zhǎng)度，故取 mml 305 ? 。為方便加工，其它軸肩圓角半徑均取 1mm。軸段 3處安裝軸承，根據(jù)要求選用 7205 型號(hào)的軸承，并在軸的另一段安裝大錐齒輪，也在 此處開(kāi)設(shè)鍵槽用來(lái)傳遞扭矩其尺寸為 6 28? ， 根據(jù)軸承型號(hào)與軸徑的大小同時(shí)選擇故取3 25d mm? 。軸段 2處裝鍵槽，用于傳遞扭矩，其鍵槽尺寸為 6 22? ，其長(zhǎng)度取 2 24l mm? 。 圖 44手腕連接軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖 垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人臂部和手部設(shè)計(jì) 22 大臂小臂連接軸的設(shè)計(jì) 由于此軸傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求，故選常用材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸段 3 處取mmd 463 ? 。 軸段 2的長(zhǎng)度與軸承有關(guān) ,取 mml 222 ? 。根據(jù)工作時(shí)接觸面間的摩擦性質(zhì)，分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類(lèi)。保持架有沖壓的和實(shí)體的兩種結(jié)構(gòu)。綜合以上因素，所以選取 7205C系列的角接觸球軸承。 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人臂部和手部設(shè)計(jì) 24 118 .3 3 0 .4 2 91 9 .3 8arF eF ? ? ? 224 .1 2 0 .4 3 19 .5 7arF eF ? ? ? 查表可得：徑向載荷系數(shù) X=,軸向 載荷系數(shù) Y=。鍵的上表面與輪轂間留有間隙，因此，平鍵連接定心性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單裝拆方便，所以本次設(shè)計(jì)我選用的是平鍵連接中的圓頭平鍵。 b、 h可根據(jù)軸徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中查??；長(zhǎng)度 L可參照輪轂長(zhǎng)度Ｂ從標(biāo)準(zhǔn)中選取，一般取 L=B(510)mm， B=()d。其他部分的具體尺寸由結(jié)構(gòu)定，詳見(jiàn)裝配圖。而另一方面，手臂在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這將大大降低它的運(yùn)動(dòng)精度。從力學(xué)角度看，即要有一定的強(qiáng)度。其中，非金屬材料有尼龍 6，聚乙烯（ PEH）和碳素纖維等；金屬材料以輕合金（特別是鋁合金）為主。 圖 61 波紋管聯(lián)軸器 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2020 27 7 關(guān)節(jié)型機(jī)器人的位姿分析 ??12 關(guān)節(jié)型機(jī)器人實(shí)質(zhì)上是依靠各關(guān)節(jié)坐標(biāo)值的改變來(lái)運(yùn)行的。為了便于描述這些連桿之間的相互關(guān)系 ,在每一連桿關(guān)節(jié)上設(shè)立一個(gè)坐標(biāo)系 ,利用齊次變換就可以方便地描述這些坐標(biāo)系間的相對(duì)位置和姿態(tài)。如果 1A 表示第一個(gè)連桿對(duì)于基系 {0}的位置和姿態(tài)， 2A 表示第二個(gè)連桿相對(duì)于第一個(gè)連桿的位置和姿態(tài) ,那么第二個(gè)連桿在基系{0}的位置和姿態(tài)可由下列矩陣的乘積給出 2T = 21AA (71) 一般 T 加相應(yīng)前置或后置上下標(biāo)的公式來(lái)表示兩個(gè)或 兩個(gè)以上 A矩陣的乘積。 表 71 機(jī)器人的桿件坐標(biāo)參數(shù) 關(guān)節(jié) i i? i? ia id 關(guān)節(jié)變量范圍 1 90 90 0 0 180 到 180 2 0 0 2a 2d 45 到 135 3 90 90 3a 0 90 到 90 4 0 90 0 4d 90 到 90 5 0 90 0 0 90 到 270 6 0 0 0 6d 90 到 90 2 569a mm? ， 2 173d mm? ， 3 40a mm?? ， 4 430d mm? ， 6 140d mm? 。 機(jī)器人 03T 為 2 3 22 3 203 1 2 3231 23 1 1 23 1 2 1 23 11 23 1 1 23 1 2 1 23 123 0 23 2 230 0 0 1c c s c s a c c a c c d ss c c s s a s c a s c d cT A A As c a s a s? ? ????? ???? ? ? ??? 機(jī) 器人 36T 矩陣為 6636 4 5 6644 5 6 4 6 4 5 6 4 6 4 5 4 54 5 6 4 6 4 5 6 4 6 4 5 4 55 6 5 6 5 50 0 0 1c c c s s c c s s c c s d c ss c c c s s c s c c s s d s sT A A As c s s c d c d? ? ?????? ? ??? ???? 如圖 71 所示機(jī)器人末桿矩陣 06T 可寫(xiě)成為 0 0 36 3 6 1 2 3 4 5 60 0 0 1x x x xy y y yz z z zn o a pn o a pT T T A A A A A An o a p????? ? ????? 式中， 1 [ 2 3 ( 4 5 6 4 6 ) 2 3 5 6 ] 1 ( 4 5 6 4 6 )xn c c c c c s s s s c s s c c c s? ? ? ? ? 1 [ 2 3 ( 4 5 6 4 6 ) 2 3 5 6 ] 1 ( 4 5 6 4 6 )yn s c c c c s s s s c c s c c c s? ? ? ? ? 23 ( 4 5 6 4 6) 23 5 6zn s c c c s s c s c? ? ? ? 1 [ 23 ( 4 5 6 4 6) 23 5 6] 1 ( 4 5 6 4 6)xo c c c c s s s s s s s s c s c c? ? ? ? ? ? ? 1 [ 23 ( 4 5 6 4 6) 23 5 6] 1 ( 4 5 6 4 6)yo s c c c s s s s s s c s c s c c? ? ? ? ? ? ? 23 ( 4 5 6 4 6) 23 5 6zo s c c s s c c s s? ? ? 1 ( 23 4 5 23 5 ) 1 4 5xa c c c s s c s s s? ? ? 1 ( 23 4 5 23 5 ) 1 4 5ya s c c s s c c s s? ? ?23 4 5 23 5za s c s c c? ? ? 垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人臂部和手部設(shè)計(jì) 30 6 4 3 2 6 21 [ ( 23 4 5 23 5 ) 23 23 2] 1 ( 4 5 )xp c d c c s s c d s a c a c s d s s d? ? ? ? ? ? ? 6 4 3 2 6 21 [ ( 23 4 5 23 5 ) 23 23 2] 1 ( 4 5 )yp s d c c s s c d s a c a c c d s s d? ? ? ? ? ? ? 6 4 3 2( 23 5 23 4 5 ) 23 23 2zp d c c s c c d c a s a s? ? ? ? ? 作為一次校核，若令 1 90?? ， 2 0?? ， 3 90?? ， 4 0?? ， 5 0?? ， 6 0?? 并將給定的 2a