【正文】 度極限為=1120MPa。（5）效率高，消耗的能源要盡可能的小。所以實(shí)際體積要小一些，在這里計(jì)算體積時(shí)帶入一折減系數(shù)。（7）取工作壽命為15年，每年工作250天，2班制小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60751525016=大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2=N1/5=（8）查表取接觸疲勞壽命系數(shù)為=，=（9）取安全系數(shù)為=1==1242MPa==確定傳動(dòng)尺寸（1）初算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 =22第3章 噴漆機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）按K值對進(jìn)行修正由圓周速度 = 查表取動(dòng)載荷系數(shù)為= 查表取齒間載荷分布系數(shù)為= 查表取齒向載荷分布系數(shù)為= 查表取使用系數(shù)為= 所以載荷系數(shù)K== 按K值對進(jìn)行修正 ===（4）確定模數(shù)m以及主要尺寸m== 為了防止輪齒太小引起的意外折斷，故m=3mm。綜合考慮各種電機(jī)，這里選用遼寧本溪山城電機(jī)廠生產(chǎn)電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)，型號為Z211，額定電壓110/220V，轉(zhuǎn)速1500r/min，重量32kg。摩擦力矩T：綜上所述總力矩T=T= Nm取電機(jī)的轉(zhuǎn)速為=1500 r/min，即角速度為=50rad/s則總的傳動(dòng)比為:=/n=157/=100故電機(jī)輸出端的負(fù)載力矩為T= T/ = =電機(jī)輸出端的功率為P= T =50 =選擇電機(jī)的型號一般對驅(qū)動(dòng)元件有以下幾方面要求：（1）慣量小，動(dòng)力大。小臂總體質(zhì)量的計(jì)算[2125]小臂的大體結(jié)構(gòu)為分段空心圓柱，材料為鋁合金體積V=lA =/4＋178。對于雙曲柄機(jī)構(gòu)來說機(jī)架為最短邊，又因?yàn)榇蟊蹫闄C(jī)架而且長度為1000mm，如果采用雙曲柄機(jī)構(gòu)，其它桿的桿長太長，而且上一章確定小臂的長度為800mm，因此雙曲柄機(jī)構(gòu)不符合要求。噴漆機(jī)器人的最大覆蓋范圍與各個(gè)手臂的長度、手臂間的關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍密切相關(guān)。電機(jī)3帶動(dòng)整個(gè)腕部做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。假設(shè)噴頭的尺寸為φ50200 的圓柱體，由已知條件知質(zhì)量為3 kg。所以滿足一半覆蓋范圍時(shí)。所以當(dāng)工作面為ife時(shí)，手臂長度符合要求。達(dá)到a點(diǎn)時(shí)，細(xì)桿2相對于細(xì)桿1的俯仰角度最小為75 186。170176。至90186。至80186。 本章小結(jié)本章主要介紹了噴漆機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方案的選擇以及確定了技術(shù)指標(biāo)。這種結(jié)構(gòu)也減小了腰部回轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，減輕了帶動(dòng)腰部回轉(zhuǎn)的電機(jī)的負(fù)擔(dān)。大臂的俯仰運(yùn)動(dòng)和小臂的俯仰運(yùn)動(dòng)的配合將實(shí)現(xiàn)手腕部分在工作空間內(nèi)的定位。大齒輪和小齒輪組成一個(gè)具有一定減速比的齒輪組，其中大齒輪所在的軸通過大臂底部的通孔與底桿連接在一起，連接形式可以是鍵連接或者是無鍵連接，由于此處的鍵連接的軸向定位比較麻煩，所以這里采用無鍵連接，具體采用在包裝機(jī)械中被廣泛運(yùn)用的脹緊套。如圖，減10第2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)速電機(jī)1帶動(dòng)回轉(zhuǎn)套繞z軸回轉(zhuǎn)，減速電機(jī)2帶動(dòng)噴槍繞y旋轉(zhuǎn)，減速電機(jī)3帶動(dòng)整個(gè)腕部繞x軸旋轉(zhuǎn)。7第2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手臂的平衡：為了減小驅(qū)動(dòng)力矩和增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，大臂和小臂原則上說都要進(jìn)9哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文行平衡。驅(qū)動(dòng)類型：直流伺服電機(jī)。120186。角加速度：/2 rad/s。綜上所述，噴漆機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)型選用多關(guān)節(jié)型。電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式具有以下特點(diǎn)：動(dòng)力源簡單、負(fù)載小、調(diào)速范圍大、無需配管、維修及使用方便、使用壽命長等特點(diǎn)。當(dāng)今世界上工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作自由度都比較多，以便能完成復(fù)雜的動(dòng)作，其中多為五自由度和六自由度。本文以用于汽車車身的噴漆機(jī)器人為研究對象，對噴漆機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。汽車制造業(yè)在自身發(fā)展的同時(shí)也促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其中對工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的促進(jìn)作用尤為顯著。最早的噴涂機(jī)器人的研究是由北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所機(jī)器人中心所進(jìn)行的，從七十年代初就開始了工業(yè)機(jī)器人的制造技術(shù)及其應(yīng)用方面的研究。 國內(nèi)外噴漆機(jī)器人的研究概況 國外噴漆機(jī)器人的研究概況在國外噴漆機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造是一項(xiàng)十分成熟的技術(shù)，已經(jīng)有三十年以上的發(fā)展歷史。多智能體調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。機(jī)器人控制器向著標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式的控制器已成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)。建筑機(jī)器人：如用于高層建筑的抹灰機(jī)器人、預(yù)制件安裝機(jī)器人、室內(nèi)裝修機(jī)器人、地面拋光機(jī)器人、用于擦玻璃的機(jī)器人等，并已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生活中。目前美、俄、加拿大等國已研制出各種空間機(jī)器人。網(wǎng)絡(luò)通信功能：日本YASKAWA和德國KUKA公司的最新機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與Canbus、Profibus總線及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機(jī)器人由過去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)器人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備發(fā)展。機(jī)器人發(fā)展是向著有知覺、有思維、能與人對話的方向發(fā)展的。手腕的末端裝有機(jī)械手。1959年美國的發(fā)明家英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺機(jī)器人，機(jī)器人第一次出現(xiàn)在人們的視野中。英格伯格和德沃爾又于1959年聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。這兩家公司制造的工業(yè)機(jī)器人成為了世界上最早的而且至今仍在使用的工業(yè)機(jī)器人。1哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文并聯(lián)機(jī)器人：主體采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測量及加工，這是機(jī)器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。水下機(jī)器人：目前主要用于海洋石油開采、海底勘查、落水人員救撈、管道鋪以及電纜的鋪設(shè)和維護(hù)。目前日、美、德等發(fā)達(dá)國家已研制出了用于石油、天然氣輸送管道檢修的地下機(jī)器人。研究內(nèi)容主要有以下10個(gè)方面：工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步增強(qiáng)負(fù)載/自重比。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)也越來越小，二者正朝著一體化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)機(jī)器人在設(shè)計(jì)是沒有考慮與人緊密共處，因此其所用材料多為金屬或硬性材料。90年代初首次在Bergerlahr機(jī)器人自動(dòng)噴涂設(shè)備上試裝了涂料流量控制裝置，使噴涂質(zhì)量有了巨大的飛躍。國內(nèi)使用噴涂機(jī)器人進(jìn)行汽車車身涂裝的汽車制造廠家基本上是采用國外噴漆機(jī)器人制造商的噴涂機(jī)器人和生產(chǎn)線，但是普遍存在故障排除困難、兼容性差、維修困難、升級困難等問題，從而難以真正發(fā)揮設(shè)備本身的作用。然而我國的工業(yè)機(jī)器人的起步較晚、技術(shù)比較落后，間接導(dǎo)致了我國自行生產(chǎn)的噴漆機(jī)器人在控制精度、軌跡運(yùn)行精度、噴涂質(zhì)量、工作穩(wěn)定性、使用壽命、性價(jià)比等方面上與發(fā)達(dá)國的噴漆機(jī)器人存在著較大的差距。目前，工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有液壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)三種。圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的工作范圍是一個(gè)類似于圓柱面的表面，操作方便和控制方便是它最大的優(yōu)勢，但是它跟直角坐標(biāo)系機(jī)器人一樣有著極大的工作局限性。角加速度：/2 rad/s。185186。噴漆機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)形式：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。還有就是箱形結(jié)構(gòu)，就整體來說就是比較復(fù)雜的箱體，多為鑄件。如圖所示，腕部有三個(gè)自由度，分別由三個(gè)減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。小臂做+135186。這里的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的后桿與底桿既可以平衡手腕部分和部分小臂的重量，也可以使驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于腰部回轉(zhuǎn)盤上，避免電機(jī)安裝小臂末端，減少大臂所承受的負(fù)載。因此，減速電機(jī)帶動(dòng)10哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)大臂做俯仰運(yùn)動(dòng)。因此，力矩電機(jī)帶動(dòng)腰部主軸旋轉(zhuǎn)，從而使腰部回轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案和預(yù)先假設(shè)，暫定大臂長1m，俯仰范圍+135186。細(xì)桿1固定在回轉(zhuǎn)范圍是177。如果超過噴漆機(jī)器人的最大覆蓋范圍，則假設(shè)的尺寸符合要求，如果小于噴漆機(jī)器人的最大覆蓋范圍，則需要重新制定各部分的尺寸。當(dāng)工作平面在abcd時(shí)，達(dá)到各極限位置時(shí)細(xì)桿1與細(xì)桿2的位置狀態(tài)。讀圖可知達(dá)到e點(diǎn)時(shí)，細(xì)桿2相對于細(xì)桿1的俯仰角度最小55 186。所以當(dāng)工作面為igh時(shí)，手臂長度符合要求。電機(jī)1帶動(dòng)噴頭做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故此電機(jī)應(yīng)小巧靈便以減輕電機(jī)2的負(fù)擔(dān)，因此電機(jī)1應(yīng)該質(zhì)量輕、體積小且能滿足功率滿要求。設(shè)回轉(zhuǎn)套、電機(jī)、減速器、短軸、鍵、噴槍及噴槍夾的質(zhì)量共5kg。電機(jī)輸出軸端進(jìn)行適當(dāng)?shù)募哟旨娱L[1620]。噴漆機(jī)器人的小臂俯仰機(jī)構(gòu)通過鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來完成，安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤上的直流伺服電機(jī)通過鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)小臂實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)。ab邊為機(jī)架，ad邊為搖桿，bc邊為曲柄。當(dāng)兩桿共線時(shí)，兩桿對i軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最大。（4）振動(dòng)小，噪聲小，安全可靠，運(yùn)行平穩(wěn)。大齒輪材料ZG35CrMo，調(diào)制處理，硬度190240HBS，精度8級。鋁合金的密度低、強(qiáng)度高、具有良好的抗腐蝕能力而且力學(xué)性能上接近或超過合金鋼。主要評價(jià)的性能指標(biāo)是功率密度，由于驅(qū)動(dòng)元件是安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤上的，如果驅(qū)動(dòng)元件過大，就會導(dǎo)致腰部回轉(zhuǎn)盤過大，所以這里要求驅(qū)動(dòng)元件的功率密度應(yīng)該盡可能的大些。（2）選擇小齒輪材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241286HBS。因?yàn)閲娖釞C(jī)器人的主體部分都安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤，所以要求整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及手臂運(yùn)行過程中的平衡。因此腰部回轉(zhuǎn)部分的驅(qū)動(dòng)元件選用永磁式力矩電機(jī)，這樣做既可以省去用于減速的齒輪組，降低整個(gè)噴漆機(jī)器人的質(zhì)量，節(jié)省空間，而且可以提高腰部的響應(yīng)速度。29哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)小臂轉(zhuǎn)速=/2 rad/s，, 傳感器線數(shù)為：ns=2/(i)=2/()=418小臂選用南京中科天文儀器有限公司的增量編碼器YGM610，ns=480。 確定大軸1的材料以及各段直徑和長度大軸1的材料為40Cr，調(diào)制處理。fg段為過渡段，長度為45mm，直徑為80mm。+==(+)故=，=(b)所示。因此大34第4章 軸、螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與校核軸1的強(qiáng)度滿足要求，故安全[2630]。cd段要安裝用于齒輪的軸向固定和軸承的軸向固定的軸套，考慮到另一半的密封箱的壁厚和孔徑以及大齒輪的輪轂比軸頭多出的長度，這段軸頸的長度為45mm，直徑為85mm。大軸2受到的轉(zhuǎn)矩是50400 Nmm，但是只承受底桿的重量。固定軸承的軸肩高度為4mm。 小軸1的強(qiáng)度校核計(jì)算齒輪的受力轉(zhuǎn)矩T=10=10(3/75) =378180Nmm圓周力==12606N徑向力==計(jì)算支撐反力(a)所示。當(dāng)量轉(zhuǎn)矩=378180=226908 Nmm=，查表知=70MPa，所以 ?！”菊滦〗Y(jié)本章對噴漆機(jī)器人的重要傳動(dòng)零件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。用簡單的空間幾何的方法建立了噴漆機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間的數(shù)學(xué)模型并對其進(jìn)行研究。其中零部件設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)是小臂關(guān)節(jié)采用了典型平行四邊型結(jié)構(gòu)。最后，衷心感謝母校對我的培養(yǎng)。另外此結(jié)構(gòu)保證了小臂自平衡，從而減少小臂的靜態(tài)力矩。結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的噴漆機(jī)器人能夠滿足作業(yè)空間要求。、大軸小軸小軸2的各個(gè)段的尺寸進(jìn)行了確定，同時(shí)確定了安裝在軸上的軸承的類型和型號，最后按照彎扭合成力矩對軸進(jìn)行了校核。38第4章 軸、螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與校核　小軸2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核小軸2的結(jié)構(gòu)與小軸1一樣，但驅(qū)動(dòng)元件的輸出轉(zhuǎn)矩較小。+=(67+153)=67故=，=畫軸彎矩圖(c)圖。由于小齒輪的齒寬為70mm，軸頭的長度應(yīng)該小于輪轂的長度，所以fg段的長度為67mm，直徑為35mm。　小軸1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 小軸1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　小軸1的傳動(dòng)方案確定小軸1上的零件的裝配方案。bc段為過渡段，直徑為80mm。確定大軸2的材料以及各段直徑和長度大軸2的材料為40Cr，調(diào)制處理。(d)圖。而且這段軸與大臂31哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文的連接方式是脹緊聯(lián)結(jié)，通過脹緊套使大軸1與大臂連接在一起。bc段為過渡段，長度為80mm，直徑92mm。腰部轉(zhuǎn)速=/2 rad/s，,傳感器線數(shù)為：ns=2/(i)=2/()=9425腰部角位移測量選杭州霍德利電子科技有限公司的HTL系列空心軸編碼器，ns=10800[15]