三自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(完整版)
【正文】 械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在二十一世紀(jì)立于世界先進(jìn)行列之中。從 94 年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。 2．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 3．控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人或機(jī)械手的指揮系統(tǒng)，它控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作、并檢測其正確與否。 工業(yè)機(jī)器人的組成 工業(yè)機(jī)器人一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)組成。通常所說的“工業(yè)機(jī)器人”是一種能模擬人的手、臂的部分動(dòng)作，按照 預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具的自動(dòng)化裝置。工業(yè)機(jī)器人和基本工藝裝備、輔助手段以及控制裝置一起形成各種不同形式的機(jī)器人技術(shù)綜合體 — 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)模塊。三自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 引言 在加速科技進(jìn)步中，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起著關(guān)鍵的作用，其任務(wù)是在工業(yè)生產(chǎn)中迅速將工藝裝備的獨(dú)立單元變?yōu)樽詣?dòng)化綜合體（自動(dòng)化工段，生產(chǎn)線和自動(dòng)化車間），將來甚至實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工廠。 隨著工業(yè)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的驚人發(fā)展，標(biāo)志著多品種中、小批量生產(chǎn)最新水平的 FMS（柔性制造系統(tǒng)）， FA（工廠自動(dòng)化）技術(shù)更加引人注目；作為 FMS、 FA 技術(shù)重要組成之一的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)也將得到迅速發(fā)展。而它與“機(jī)械手”有一些區(qū)別：“工業(yè)機(jī)器人”多數(shù)指程序可變的獨(dú)立的抓取、搬運(yùn)工件、操縱工具的裝置；“機(jī)械手”多數(shù)是指附屬于主機(jī)、程序固定的自動(dòng)抓取、操作裝置。如圖 11 所示。一般常見的為電氣與電子回路控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷增多。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速器、檢測系統(tǒng)三為一體；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問世。 我國的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代“七五”計(jì)劃科技攻堅(jiān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技 攻堅(jiān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有 130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得廣泛應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。 設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 本次設(shè)計(jì)是針對(duì)三軸工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。信息處理裝置通過信息傳輸裝置與機(jī)器人本體相連，多用于智能機(jī)器人。第一軸采用的是齒輪傳動(dòng)，第二軸、第三軸則采用的是擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)。 第二軸傳動(dòng)的確定：由各傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比可知，第二軸的傳動(dòng)應(yīng)該采用擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)。 第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的選擇 第一軸的電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)方案可知，第二軸、第三軸的所有重量都是第一軸的負(fù)荷，所以說，第一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是很大的，必須計(jì)算各零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，計(jì)算出最終動(dòng)力源軸上所需要的最大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，再根據(jù)動(dòng)力源軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行選擇電動(dòng)機(jī)。 4) 選小齒輪齒數(shù) Z1=35，大齒輪齒數(shù) Z2=uZ1=?35=84。 第三軸的從動(dòng)齒輪受力為： 切向力為： 1 1 ?????? dTF t N 徑向力為： ?? o s/ 5 0 4c o s/ tgtgFF ntr ??? ?? ? N 軸向力為： 4 5 0 4 ???? ?tgtgFF ta ? N 根據(jù) ???? eFF ra， 則 軸 承 的 名 義 載 荷 P 為： 3 9 9) 4 6 ()( ??????? ar YFXFfP N 則，軸承的壽命為： 531063106 )( 10)(6010 ??????? PCnL hh 因?yàn)?，這里軸承的預(yù)期壽命為 ?hL =15000h，而 ?? hh LL ，故所選的軸承可滿足壽命要求。經(jīng)過努力，我國已研制了許多 示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人以及噴涂、焊接裝配等機(jī)器人。 由于受時(shí)間和水平的限制，現(xiàn)代機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還存在著不夠完善的方面甚至有些錯(cuò)誤，懇請老師和專家指教，能使本設(shè)計(jì)更完善并能付諸于實(shí)際，制造出所設(shè)計(jì)的機(jī)器人，將是很欣慰的事情。 S 通過這次設(shè)計(jì)，使我綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的理論和實(shí)際知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問題的能力，并使所學(xué)的知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展；通過設(shè)計(jì)，使我掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力；學(xué)會(huì)從機(jī)器功能的要求出發(fā)，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型，制定設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零件的工作能力，確定它的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問題，培 養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。主要控制內(nèi)容有動(dòng)作的順序、動(dòng)作的位置與路徑、動(dòng)作的時(shí)間。初選螺旋角 ??14? 。 第四章 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 第一軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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