三自由度工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設計(存儲版)
【正文】 第一章 概 述 工業(yè)機器人的含義及技術(shù)概述 到目前為止，世界各國對“工業(yè)機器人”還沒有做出統(tǒng)一的明確定義。機器人并不是在簡單意義上的代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器長時間持續(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器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設備，也是先進制造技 術(shù)領域不可缺少的自動化設備。驅(qū)動系統(tǒng)的傳動方式有四種：液壓式、氣壓式、電氣式、機械式。 國外機器人領域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢： 1．工業(yè)機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），而單機價格不斷下降，平均單機價格從 91 年的 萬美元降至 97 年的 萬美元。 7．機器人化機械開始興起。在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎技術(shù)的開發(fā)應用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎。機構(gòu)部分有機械手和移動機構(gòu)兩部分組成；傳感器有測量機器人自身位置姿態(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器人運動的裝置，只要不是自主型移動機器人，它通常放在與機器人不同的地方，通過導線連接。然而，與一般情況不同的是，第三級斜齒輪直接固定在機座上，從而使其它的（上級的斜齒輪）傳動機構(gòu)繞著它轉(zhuǎn)動，且電動機又固定在大臂上，所以導致大臂帶著電動機、減速箱一起作回轉(zhuǎn)運動。要實現(xiàn)設計要求，如采用圓柱直齒輪傳動則需要四級傳動，而采用斜齒輪則需要三級就可以，并且知道在相同的條件下，采用斜齒輪傳動比圓柱齒輪傳動，在結(jié)構(gòu)上尺寸要小得多，由此可知，采用斜齒輪傳動。 總上所述，選擇方案一為最佳。 3) 選用精度等級。 5. 針齒銷彎曲強度計算 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) 許用彎曲應力 150?FP? MPa 4) 校核彎曲應力 33 ???? zpW axF dM? MPa 因為 F? ＞ [ FP? ]，所以滿足要求。 底座的結(jié)構(gòu)設計： 如圖 53 圖 52 53 總 結(jié) 通過這次設計，使我對工業(yè)機器人有了感性的認識，同時對國內(nèi)外的工業(yè)機器人的發(fā)展也有所了解。 致 謝 本設計得到 趙勇彪 老師的全過程的耐心指導和大力幫助，使得設計能夠順利地完成。 M 索爾 編，工業(yè)機器人圖冊， 機械工業(yè)出版社， 1991 年 。在朱曉華老師的指導和一些同學的幫助下，我也盡自己的努力去克服困難，最后順利地完成了整個設計。這里用擋塊結(jié)構(gòu)設計來實現(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) 考慮減速設計的要求，故大、小齒輪都選用硬齒面。一般效率為 ～ ，最高可 達 ； 4）傳動平穩(wěn)，過載能力較大，承受沖擊和振動的性能較好； 5）工作可靠，壽命長。而在這里采用此傳動，則需要兩級傳動才能滿足要求，蝸桿蝸輪的傳動是兩軸交錯的，這樣一來也就增加了結(jié)構(gòu)的復雜性，且同時也增加了轉(zhuǎn)動時的負荷； 3）由于蝸桿蝸輪嚙合輪齒間相對滑動速度大，使得摩擦損耗大，因而傳動效率較低。 第一軸（大臂）的結(jié)構(gòu) 大臂的結(jié)構(gòu)圖（圖 21）及其傳動原理簡圖（圖 21）： 圖 21 圖 22 第一臂，也即大臂，該手臂實現(xiàn)工業(yè)機器人的回轉(zhuǎn)運動，整個系統(tǒng)由伺服電動機驅(qū)動。在實際生產(chǎn)（如噴漆、焊接、裝配等）中被廣泛應用的工業(yè)機器人，示教再現(xiàn)型還是較多。 我國的智能機器人和特種機器人在“ 863”計劃的支持下，也取得了不少成果。 6．當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，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)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展必將對社會經(jīng)濟和生產(chǎn)力發(fā)展產(chǎn)生更加深遠的影響。 2．驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是向執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動力的裝置。工業(yè)機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術(shù)，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。 但在本次設計中出于公司的要求 ,我主要負責第一臂與底座的結(jié)構(gòu)設計 ,在設計中 趙勇彪 老師給予了很大的指導和幫助，在此謹致謝意。在機械制造中，工業(yè)機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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