【正文】 杠副預(yù)緊力摩擦力摩擦力矩 0T 02000 12 ηηπ ?? ha PFT 其中： hP — 基本導(dǎo)程； 0aF — 預(yù)加載荷； 電機(jī)名稱 用 途 交、直流伺服電動機(jī) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與信號電壓成正比，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而均勻下降。在系統(tǒng)中可作為直接驅(qū)動負(fù)載的執(zhí)行元件 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 （ 3）慣性力矩 GT aMmG tJnT 30π? 其中： MJ — 折合到電動機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量； mn — 電動機(jī)當(dāng)量轉(zhuǎn)速； at — 加速時間； 折合轉(zhuǎn)動慣量按下式計算： 22 ）ω（）ωω（ mjimiimM VmJJJ ????? 其中： mJ — 電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量； iJ — 各轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動慣量； iω— 各轉(zhuǎn)動件角速度； im — 各直線運(yùn)動件的質(zhì)量； jV — 各直線運(yùn)動件的速度； 由上式可得到，外載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 FT =；絲杠副預(yù)緊力摩擦力摩擦力矩0T =；其中 68310 ?? aa FF ；第三自由度總負(fù)載估算 20kg； at 的確定需要作軌跡規(guī)劃。 ③導(dǎo)軌能自動貼合的原則；要使導(dǎo)軌精度高，必須使相互結(jié)合的導(dǎo) 軌有自動貼合的性能。第三自由 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 度采用兩根微型直線導(dǎo)軌。 ③軸承的調(diào)心性能 當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時，或因軸受罰而彎曲或傾斜時，會造成軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜。 其它部件的設(shè)計 其它部件都已經(jīng)給出圖紙，可按照圖紙加工，其中技術(shù)要求在 圖中已注明。 機(jī)械手傳動裝置的設(shè)計 由于機(jī)械手傳動裝置的移動距離比較短，所以傳動選擇滑動絲 桿 的傳動裝置。 （ 4）螺桿強(qiáng)度計算 231221 )(3)4( dTdF ?? πσ 其中： T— 傳遞轉(zhuǎn)矩（ Nm）， `)ta n (2 2 ρλ ?? FdT = ? — 當(dāng)量應(yīng)力（ MPa）， 將各參數(shù)代入上式可得? =，查表 [10， ]得 53][ ?? sσσ 計算得 [? ]=11871（ MPa） ,? [? ]滿足 要求， 經(jīng)過上述的計算可知，選用的絲 桿 可滿足要求，絲 桿 長度為 40mm。 各主要功能部件的可靠性分 析 直角坐標(biāo)機(jī)器人各個主要功能部件的選擇 與計算在 上一章已經(jīng)做了詳細(xì)的介紹，其間為了確定零部件的型號曾經(jīng)做了下面的假設(shè)，匯總在表 41 中。 部件 質(zhì)量 機(jī)械手及負(fù)載 20kg 第二自由度及負(fù)載 70kg 第三自由度及負(fù)載 100kg 部件 質(zhì)量 機(jī)械手及負(fù)載 18kg 第二自由度及負(fù)載 56kg 第三自由度及負(fù)載 71kg 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 29 頁 對于第三自由度和機(jī)械手連接螺栓 mmd ? ，取 M8 可。 計算得當(dāng)量動載荷為 P= （ 2）驗(yàn)算壽命 36 )(6010 PCnL rh ? 其中： n— 帶輪轉(zhuǎn)速，這里取最大轉(zhuǎn)速為 500r/min rC ， P— 基本額定動載荷，當(dāng)量載荷。55` 這里λ 8176。設(shè)工件為鋼質(zhì)，根據(jù)密度可計算出夾取工件的體積為 m－? 。其主要參數(shù)如下：內(nèi)腔尺寸： 15 30 外腔尺寸 20 30彎曲半徑 28。當(dāng)承受徑向載荷的同時，還有不大的軸向載荷時，可行用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推行為軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載 荷。V 形導(dǎo)軌的尺寸為 B=20， b=2，α =90176。如矩形導(dǎo)軌的直線性與側(cè)面導(dǎo)軌的直線性在制造進(jìn)互不影射；又如平 — V 導(dǎo)軌的組合，上導(dǎo)軌（工作臺）的橫向尺寸的變化不影射導(dǎo)軌的工作精度。其轉(zhuǎn)動慣量小，起動、停止快。驅(qū)動力就主要由三部分組成，即個載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 FT 、絲杠副預(yù)緊力摩擦力矩 0T 、慣性力矩 GT 。 控制電機(jī)的輸出功率一般較小，通常從數(shù)百毫瓦到數(shù)百瓦，系列產(chǎn)品的機(jī)殼外徑一般由 到 130mm，重量從數(shù)十克到數(shù)千克，這類電機(jī)也稱微電機(jī)或微控電機(jī)。 9）實(shí)際軸間距 a mmmmLaa p 1283]2 262827941200[2 L 00 ??? －＋－＋ 10）小帶輪嚙合 齒數(shù) mz 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 9]218[)](22[ 212 11 ?????? e ntzzazpze ntz bm π 11）基本額定功率 0P 1000 )( 20 vmvTP a ?? 由表 [4， ]查得 NTa ? ， mkgm /? KWP 00 ) 00( 20 ????? 12）計算帶寬 sb 00 PKPbbzdss ? 由表 [4， ]查得 H 型帶 ??? zms zb ， mmmmb s ??? 由表 [4， ]查得，應(yīng)選帶寬代號為 300 的 H 型帶，其 mmbs 2..76? 13）帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸 傳動選用的同步帶為 1100H300； 1821 ??zz mmdd ?? mmdd aa ?? （ 2）第二自由度傳動部件的設(shè)計 為了簡化設(shè)計的步驟，第二自由度的負(fù)載小于第一自由度的負(fù)載，在這里估算所受力為 60N，要求帶傳動的最高速度為 ，傳送 的功率 為 400W，帶輪轉(zhuǎn)速 100r/min。 直角坐標(biāo)機(jī)器人外形尺寸的確定 在設(shè)計之初，設(shè)計的參數(shù)為 。 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 直角坐標(biāo)機(jī)器人驅(qū)動方式的選擇 直角坐標(biāo)機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)是直接驅(qū)動使各運(yùn)動部件動作的機(jī)構(gòu)，對于機(jī)器人的性能的功能影響很大。為了使讀者更好的了解直角坐標(biāo)機(jī)器人的 結(jié)構(gòu)，依據(jù) 實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計過程為主線來安排本章的結(jié)構(gòu)。 ③應(yīng)無可否認(rèn)工件能準(zhǔn)確定心或定位。這種手指結(jié)構(gòu)簡單，形狀小巧，但夾持不同工 件 會產(chǎn)生定位誤差。 手指式手部的工作原理 手指式手部是由手指傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動 裝置 三部分組成，它對抓取工件的形狀具有較大的適用性，可以抓取軸盤套類零件，一般情況下多采用二指，少數(shù)為三指或多指。如果施加一個較大的軸向外力，工件就可能從手指中滑落出去。工作介質(zhì)對周圍條件反映敏感，直接影 響定位精度 氣壓傳 動 瞬間產(chǎn)生很大軸向力，傳動速度快 對傳動時間要求不易過長，密封困難 通過以上的分析，在本次設(shè)計中采用選擇滾珠絲桿傳動與同步帶傳動方式。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展工業(yè)機(jī)器人得到了更為廣泛的應(yīng)用，特別是直角坐標(biāo)機(jī)器人在數(shù)控加工中心中應(yīng)用十分廣泛，它已經(jīng)成 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 為自動化生產(chǎn)的重要組成總部分。再進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，了解機(jī)器人的基本組成形式，各機(jī)器人都有什么樣的特點(diǎn)，并且在工業(yè)生產(chǎn)中的具體工作形式。 ④機(jī)器人的通用性靈活性好，能滿足產(chǎn)品品種迅速變化的要求，更重要的是對產(chǎn)品品種多樣化，而且是層出不窮，不斷發(fā)展。而面向先進(jìn)制造環(huán)境的機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)和機(jī)器人加工系統(tǒng)中，不僅有多機(jī)器人的集成，還有機(jī)器人與生產(chǎn)、線周邊設(shè)備、生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及人的集成。隨著工業(yè)機(jī)器人作業(yè)精度的 提 高 、 作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜化，應(yīng)開發(fā)新型微動機(jī)構(gòu)保證動作精度，開發(fā)多關(guān)節(jié)、多自由度的手臂和手指，研制新型的機(jī)構(gòu)等以適應(yīng)復(fù)雜作業(yè)的需要。經(jīng)過五年攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)（包括機(jī)械手、控制系統(tǒng)、驅(qū)動轉(zhuǎn)動單元、測試系統(tǒng)的設(shè)計制造應(yīng)用的小批量生產(chǎn)的工藝技術(shù)等）的開發(fā)，研制出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊的搬運(yùn)等作業(yè)機(jī)器人整機(jī)，幾類專用和能耐通用控制系統(tǒng)及幾類關(guān)鍵元部件的主要性能指標(biāo)達(dá)到 80 年代初國外同類產(chǎn)品的水平，并且形成小批量生產(chǎn)能力。日本雖起步較晚，但結(jié)合國情，面向中小企業(yè)，采取了一系列鼓勵使用機(jī)器人的措施，其機(jī)器人擁有量很快超過了美國 ，一舉成為 “機(jī)器人王國 ”。 按用途分為：焊接機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、涂膠（點(diǎn)膠）機(jī)器人、檢測（監(jiān)測） 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 機(jī)器人、分揀機(jī)器人、裝配機(jī)器人、排爆機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、特種機(jī)器人等。由于機(jī)器人作業(yè)變得愈加有效，而勞動力成本不斷升高，因此工業(yè)中越來越多的作業(yè)更適合于應(yīng)用機(jī)器人自動化。s development. Key words: Straight line Cartesian coordinate Structure 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 III 頁 目 錄 摘要 ............................................................................................................................................ I Abstract .................................................................................................................................... II 一 緒 論 ................................................................................................................................. 1 選題背景 ...................................................................................................................... 1 直角坐標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用及分類 .................................................................................. 1 當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展 .............................................................................................. 2 ........................................................................................... 2 ........................................................................... 4 選題的意義和目的及設(shè)計基本步驟 .......................................................................... 5 本文研究的主要內(nèi)容 .................................................................................................. 5 二 直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作原理 ..................................................................................... 7 實(shí)現(xiàn)三個自由度運(yùn)動的基本原理 .............................................................................. 7 末端執(zhí)行器抓取工件的基本原理 .............................................................................. 7 ................................................................................................................... 7 原理 .............................................................................