【正文】 副。 控制電機(jī)的用途與分類如下表表示 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 表 39 電機(jī)的分類與用途 由上述可知，第一、二自由度的電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)，第三自由度選用伺服電機(jī)。角位移與接受的電脈沖數(shù)楊正比，轉(zhuǎn)速與每秒電脈沖數(shù)成正比。 [6] 圖 32 軌跡規(guī)劃圖 如上圖可知加速度是不變的，則加加速時間為最快速度與加速度之比。 ④移動導(dǎo)軌（例如工作臺）在移動過程中，始終全部接觸的原則：也就是固定的導(dǎo)軌長，移動的導(dǎo)軌短。 ①軸承的載荷 根據(jù)載荷的大小選擇軸承類型時，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后變形也較小。 ④軸承的安裝和拆卸 便于裝拆，也是在選擇軸承類型時應(yīng)考慮的一個因素，在軸承座沒有部分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時，應(yīng)優(yōu)先選擇內(nèi)外圈可分離的軸承（如 N0000、 NA0000、30000 等）。 （ 2）該 機(jī)構(gòu)為省力機(jī)構(gòu)。 （ 1）材料的選擇 螺桿 45 號鋼， MPas 355?σ ；選擇梯形螺紋 15?β 176。所以選擇兩個角接觸軸承背對背安裝。通過對兩個表的對比可以看出，按假設(shè)選定的各個部件都可以滿足使用的要求。各個自由度的連接都采用受橫向載荷的螺栓組連接，可按下式進(jìn)行校核 fzmRKQ fp? 其中： f— 結(jié)合面間摩擦系數(shù)，取 f= m— 為結(jié)合面對數(shù) fK — 可靠性系數(shù)，取 fK = pQ — 每個螺栓的軸向載荷 R— 外載荷 z— 螺栓個數(shù) 所選取的螺栓的直徑為][ σπ pQd ?? 其中： Ssσσ?][ ； S 為安全系數(shù)， 經(jīng)過計算： 對于一、二自由度連接螺栓 mmd ? ，這里取 M8 可滿足要求。至于其它的附件的設(shè)計在圖紙中已經(jīng)給出，詳 見圖紙。 則計算得當(dāng)量摩擦角 ｀ρ =8176。 圖 33 機(jī)械手抓取范圍簡圖 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁 機(jī)械手的手部尺寸及抓取范圍 根據(jù)負(fù)載大小，估計工件的結(jié)構(gòu)尺寸。由以上的分析，選用的軸承為 6205， 7202AC。 根據(jù)載荷的方向選擇軸承類型時，對于純軸向載荷，一般選用推力軸承。 ⑥能補償因受力變形和受熱變形的原則：例如龍門式機(jī)床的橫梁導(dǎo)軌，將中間部位制成凸形，以補償主軸箱（或刀架）移動到中間位置進(jìn)的彎曲變形。同時加 PLS80 精密行星減速器減速比3?i 。在系統(tǒng)中作用直接驅(qū)動負(fù)載的 執(zhí)行元件 電機(jī)擴(kuò)大機(jī) 用輸入端較小的功率變化來控制輸出端較大的功率變化。由于第二自由度的負(fù)載小于第一自由度負(fù)載，為了使設(shè)計簡化，第二自由度采用同樣型號的電機(jī)。 驅(qū)動部件的選擇 （ 1）控制電機(jī)的概述 隨著自動控制系統(tǒng)和計算裝置的，在普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生出多種具有特殊性能的小功率電機(jī)，它們在自動控制系統(tǒng)和計算裝置中分別作為執(zhí)行元件、檢測元件和解算元件，這種電機(jī)統(tǒng)稱為控制電機(jī)。 （ 1）第一自由度傳動部件的選擇： 第一自 由度帶所受到的力主要上摩擦力，由第一自由度的負(fù)載估算為 80kg，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 估計為 500W，帶輪轉(zhuǎn)速 100r/min。鑒于以上的原因，選擇了電伺服驅(qū)動的方式。在設(shè)計中選擇了滾珠絲杠傳動方式與同步帶傳動方式主要是因為滾珠絲杠具有精度高、摩擦阻力小、定位精度高，而同步帶具有傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性能好的特點。 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 三 直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 本章主要系統(tǒng)的介紹直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程。 （ 2） 對手 指式手部的基本要求 ①手指加緊力大小適宜，力量過大則動力消耗多，結(jié)構(gòu)也龐大，不經(jīng)濟(jì)，甚至損壞工件；力量過 小 則夾持不 住 或產(chǎn)生松動、脫落。回轉(zhuǎn)型指部的張開和閉合靠指根部的回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)。 在某種場合，一臺機(jī)器人可以 備 有多 種 形狀 、 用途和機(jī)能不同的數(shù)種可換手爪。 [1] 約束性是指手爪對工件的約束和握緊程度。 能夠?qū)崿F(xiàn)直線運動的原理有很多，在機(jī)械產(chǎn)品中得到應(yīng)用的有以下幾種，下表 為 它們之間傳動性能 的 比較： 表 21 傳動性能對比表 方案 優(yōu) 點 缺 點 滾珠 絲 杠 傳動精度高，且速度平穩(wěn)。其三個自由度的運動基本原理很相似，在設(shè)計時為了使設(shè)計更加的多樣化，采用不同的傳動方式，第一、二自由度采用同步帶傳動，而第三自由自由度采用絲 杠 傳動。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年以來所學(xué)的知識的一個總結(jié)，也是發(fā)揮自己的理論與實踐相結(jié)合的一個很好的機(jī)會，為以后的工作打下了一個設(shè)計的基礎(chǔ)，也是在為今后的就業(yè)做一次很好 的 準(zhǔn)備，因此，畢業(yè)設(shè)計有十分重要的意義。 ③機(jī)器人動作準(zhǔn)確性高，可保證穩(wěn)定的 提高產(chǎn)品質(zhì)量。隨著先進(jìn) 制造技術(shù)的，工業(yè)機(jī)器人已從當(dāng)初的柔性上、下料裝置正在成為高度柔性、高效率和可重組的裝配制造的加工系統(tǒng)中的生產(chǎn)設(shè)備。若想提高運動速度的運動精度，減輕重量和減安裝占用空間，必將導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化，以降低制造成本的提高可靠性。在 80年代中期，國家組織了對工業(yè)機(jī)器人需求的行業(yè)調(diào)研，結(jié)果表明，對第一代工業(yè)機(jī)器人的需求主要集中在汽車行業(yè)（占總需求的 60%～ 70%）。 60 年代隨著傳感技術(shù)和工業(yè)自動化的發(fā)展，工業(yè)機(jī) 器人進(jìn)入成長期，機(jī)器人開始向?qū)嵱没l(fā)展，并被用于焊接和噴涂作業(yè)中。 直角坐標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用及分類 因末端操作工具的不同，直角坐標(biāo)機(jī)器人可以非常方便的用作各種自動化設(shè)備，完成如焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂、目標(biāo)跟隨、排爆等一系列工作。機(jī)器人不僅越來越便宜，而且它們在工業(yè)領(lǐng)域變得更加有效 —— 速度更快、操作更準(zhǔn)確、更富有柔性。 關(guān)鍵詞 ： 直線、直角坐標(biāo)機(jī)器人、結(jié)構(gòu) 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 II 頁 Cartesian Robot Design Abstract With the continuous development of modern industry,not only the production of traditional industries has undergone a fundamental change, but also the production of human society has had a major impact. Robot as a tool of modern industrial production, not only greatly increase the productivity and the production environment from a variety of liberation. Currently, many countries have very good industrial robot technology development, China is also indepth research and development. Porters of this paper is to design a piece of the Cartesian coordinate robot, which can be used in automated production lines and artificial pared to fast, accurate positioning accuracy characteristics,with strong practical the design of the rightangle coordinate robot,the text uses the second the third and the forth chapters to say the process of the five chapter briefly describes some of the robot39。機(jī)器人作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一種工具，不僅大大的提高了生產(chǎn)力，而且把人從各種生產(chǎn)環(huán)境中解放出來。這種自動化技術(shù)的更新不論是看作世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的誘因還是結(jié)果，都和世界經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)。這是工業(yè)推動機(jī)器人發(fā)展的主要因素。 按結(jié)構(gòu)形式分為：壁掛（懸臂）機(jī)器人、龍門機(jī)器人、倒掛機(jī)器人等 按自由度分為：兩坐標(biāo)機(jī)器人、三坐標(biāo)機(jī)器人、四坐標(biāo)機(jī)器人、五坐標(biāo)機(jī)器人、六坐標(biāo)機(jī)器人 。 80 年代，機(jī)器人發(fā)展成為具有各種移動機(jī)構(gòu)、通過傳感器控制的機(jī)器 人的運動。經(jīng)過 80 年代的尤其是后 5 年的努力，我 國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展基本上可以立足于國內(nèi)。 ③機(jī)器人朝著智能化方向發(fā)展。因此， 用系統(tǒng)的觀點來發(fā)展新的機(jī)器人 ，有大量的理論 與 實踐的工作要做。 ⑤采用工業(yè)機(jī)器人后可明顯提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。 （ 2） 了解 直角 坐標(biāo)機(jī)器人的主要用途 機(jī)械 設(shè)計的目的就是為了滿足生產(chǎn)的需要，因此了解設(shè)計對象的主要用途是進(jìn)行設(shè)計的必要準(zhǔn)備。本文的第二、三、四章重點介紹設(shè)計過程。 末端執(zhí)行器抓取工件的基本原理 概述 如今，查閱有關(guān)機(jī)械手的書籍，會發(fā)現(xiàn)的各類很多。同樣，圓棒工件圓周方向的回轉(zhuǎn)也是靠摩擦力來限制的。驅(qū)動裝置是為傳動機(jī)構(gòu)提供動力的，驅(qū)動源 有液壓、氣動、電動等 常見 的傳動機(jī)構(gòu)往往通過滑槽、斜面、齒輪齒條、連桿等 推動 杠桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)加緊或松開。 ②按手指關(guān)節(jié)可分為無關(guān)節(jié)型、固 定關(guān)節(jié)型和自由關(guān)節(jié)型。 ④在保證本身強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，以利于減輕總負(fù)載。 直角坐標(biāo)機(jī)器人外形方案的確定 目前直角坐標(biāo)機(jī)器人主要有兩種結(jié)構(gòu)形式。如果沒有有效的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，無論機(jī)器人具有多高的智能和優(yōu)越的傳感器，也是無濟(jì)于事的。搬運工作質(zhì)量為 1～ 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 設(shè)計要求初步估算各自由度部件的尺寸，如圖 31 所示： 這里需要指出的是，第一自由度用戶需要的行程 800mm 而設(shè)計的長度近 米如果第一處、自由度的跨度較大，則需要第二自由度的跨度相應(yīng)增大，以減 小阻力矩的影響。 1）設(shè)計功率 dP 由表 [4， ]查得 ?AK KWKWPKP Ad ???? 2）選定帶型和節(jié)距 根據(jù) m in/1 0 1 rnKWP d ?? 和 ，由圖 [4,]確定為 H 型，節(jié)距 mmPb ? 3）確定小帶輪齒數(shù) 3z 根據(jù)帶型 H 和小帶輪 轉(zhuǎn)速 1n 由表 [4， ]查得小帶輪的最小齒數(shù) 14min ?z 在這里取 16min ?z 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 4）小帶輪節(jié)圓直徑 3d mmmmpzd b 3 ???? ππ 由 表 [4， ]查得其外徑 mmmmdd a 7 ??? ）－（δ－ 5）在這里大帶輪和小帶輪相同，傳動比為 1 因此大帶輪的外徑與小帶輪相同所以有mmd ? mmda ? 6）帶速 v smndv / 33 ?? ???? ππ 7）初定軸間距 0a 取 mma 12021 ? 8）確定帶長及齒數(shù) mmmma ddddaL )](210002[4 )(22 02434300 ???? ＋π＋－）＋＋（π＋ 由表 [4， ]查得帶長代號為 840 的 H 型同步帶，其節(jié)線長 mmLP ? ，節(jié)線長上的齒數(shù) 96?z 。在大功率的自動控制系統(tǒng)中，有些控制電機(jī)的輸出功率也可達(dá)數(shù)十千瓦，機(jī)殼外徑達(dá)數(shù)百毫米。 （ 1）外載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 FT 02πηhaF PFT ? 其中： aT — 軸向載荷； 0η — 預(yù)緊時的傳動效率。通入交流電可低速旋轉(zhuǎn)，通過脈沖可步進(jìn)運轉(zhuǎn)。 ②靜、動摩擦系 數(shù)相接近的原則：例如選用滾動導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，由于摩擦系數(shù)小且靜、 動摩擦系數(shù)相近，所以可獲得低的運動速度和很高的重復(fù)定位精度。第一、二自由度分別采用四根導(dǎo)軌。 ②軸承的轉(zhuǎn)速 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對類型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高時，才會有比較顯著的影響。拖鏈的長度 L=1000mm。機(jī)械手手部抓取范圍如上圖所示。24`，能滿足要求。 計算得 ?hL 73217h48000h，計算壽命滿足預(yù)期的壽命，因此軸承可以