三自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 第一章 概 述 工業(yè)機(jī)器人的含義及技術(shù)概述 到目前為止，世界各國對“工業(yè)機(jī)器人”還沒有做出統(tǒng)一的明確定義。機(jī)器人并不是在簡單意義上的代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技 術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式有四種：液壓式、氣壓式、電氣式、機(jī)械式。 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢： 1．工業(yè)機(jī)器人的性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作與維修），而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91 年的 萬美元降至 97 年的 萬美元。 7．機(jī)器人化機(jī)械開始興起。在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。機(jī)構(gòu)部分有機(jī)械手和移動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成；傳感器有測量機(jī)器人自身位置姿態(tài)和速度、加速度的內(nèi)傳感器和了解外部環(huán)境及作業(yè)對象工作情況的外傳感器；控制器是直接控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的裝置，只要不是自主型移動(dòng)機(jī)器人，它通常放在與機(jī)器人不同的地方，通過導(dǎo)線連接。然而，與一般情況不同的是，第三級(jí)斜齒輪直接固定在機(jī)座上，從而使其它的（上級(jí)的斜齒輪）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)，且電動(dòng)機(jī)又固定在大臂上，所以導(dǎo)致大臂帶著電動(dòng)機(jī)、減速箱一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，如采用圓柱直齒輪傳動(dòng)則需要四級(jí)傳動(dòng)，而采用斜齒輪則需要三級(jí)就可以，并且知道在相同的條件下，采用斜齒輪傳動(dòng)比圓柱齒輪傳動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上尺寸要小得多，由此可知，采用斜齒輪傳動(dòng)。 總上所述，選擇方案一為最佳。 3) 選用精度等級(jí)。 5. 針齒銷彎曲強(qiáng)度計(jì)算 1）針齒結(jié)構(gòu)尺寸 ??????????? ?CbL mm ????????????? ??cbL mm （ 132033 ????? cbb? ） 71521921 ????? LLL mm 2) 最大彎矩 1077271 17 95 211 ????????? LLLzrK TM cp VM ax Nmm 3) 許用彎曲應(yīng)力 150?FP? MPa 4) 校核彎曲應(yīng)力 33 ???? zpW axF dM? MPa 因?yàn)?F? ＞ [ FP? ]，所以滿足要求。 底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 如圖 53 圖 52 53 總 結(jié) 通過這次設(shè)計(jì)，使我對工業(yè)機(jī)器人有了感性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對國內(nèi)外的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展也有所了解。 致 謝 本設(shè)計(jì)得到 趙勇彪 老師的全過程的耐心指導(dǎo)和大力幫助，使得設(shè)計(jì)能夠順利地完成。 M 索爾 編，工業(yè)機(jī)器人圖冊， 機(jī)械工業(yè)出版社， 1991 年 。在朱曉華老師的指導(dǎo)和一些同學(xué)的幫助下，我也盡自己的努力去克服困難，最后順利地完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。這里用擋塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)角范圍。 （ 2） .由區(qū)域系數(shù)分布圖，選取區(qū)域系數(shù) ?HZ 。 2) 考慮減速設(shè)計(jì)的要求，故大、小齒輪都選用硬齒面。一般效率為 ～ ，最高可 達(dá) ； 4）傳動(dòng)平穩(wěn)，過載能力較大，承受沖擊和振動(dòng)的性能較好； 5）工作可靠，壽命長。而在這里采用此傳動(dòng)，則需要兩級(jí)傳動(dòng)才能滿足要求，蝸桿蝸輪的傳動(dòng)是兩軸交錯(cuò)的，這樣一來也就增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，且同時(shí)也增加了轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的負(fù)荷； 3）由于蝸桿蝸輪嚙合輪齒間相對滑動(dòng)速度大，使得摩擦損耗大，因而傳動(dòng)效率較低。 第一軸（大臂）的結(jié)構(gòu) 大臂的結(jié)構(gòu)圖（圖 21）及其傳動(dòng)原理簡圖（圖 21）： 圖 21 圖 22 第一臂，也即大臂，該手臂實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)（如噴漆、焊接、裝配等）中被廣泛應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人，示教再現(xiàn)型還是較多。 我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“ 863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。 6．當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展必將對社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)力發(fā)展產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。 2．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力的裝置。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。 但在本次設(shè)計(jì)中出于公司的要求 ,我主要負(fù)責(zé)第一臂與底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,在設(shè)計(jì)中 趙勇彪 老師給予了很大的指導(dǎo)和幫助，在此謹(jǐn)致謝意。在機(jī)械制造中，工業(yè)機(jī)器人既有效地用于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)組成工藝裝備的基本工序中，也有效
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