【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3） F在支撐點(diǎn)產(chǎn)生的反力： 外力F作用方向與傳動(dòng)的布置有關(guān)，在具體位置尚未確定前，可按最不利的情況考慮，見（7）的計(jì)算4） 垂直面的彎矩： 5) 水平面的彎矩： 6) F產(chǎn)生的彎矩： 7) 算出合成彎矩： 按最壞的狀態(tài)，把與直接相加MA=+MAF= += M39。A=+MAF= += 8) 算出軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 9) 算出危險(xiǎn)截面的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 其當(dāng)量轉(zhuǎn)矩為：如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力，設(shè)折合系數(shù)a=，帶入式子得出：10） 算出危險(xiǎn)截面處軸的直徑軸是45＃鋼材，調(diào)質(zhì)處理，從表格141找到并設(shè)出,從表格 143找到并設(shè)出[],則：考慮到鍵槽對(duì)軸的消弱，將d值加大5%，由此得出：d=*=24mm32mm滿足條件因aa處剖面左側(cè)彎矩大，同時(shí)作用有轉(zhuǎn)矩，且有鍵槽，故aa左側(cè)為危險(xiǎn)截面。它的彎曲截面系數(shù)是：抗扭截面系數(shù)為：彎曲應(yīng)力為：扭切應(yīng)力為：按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)a=：，從表格找到并設(shè)出45鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度極限，則從表格找到并設(shè)出軸的許用彎曲應(yīng)力[],[],強(qiáng)度滿足要求。 本章小結(jié)分析了大臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過計(jì)算，合理的選擇了大臂主要結(jié)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)：電機(jī)：55BF003型；諧波減速器：XB350120；凸輪波發(fā)生器：雙偏心校核了剛輪、柔輪的接觸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，并滿足設(shè)計(jì)要求。 4 小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 腕部設(shè)計(jì)手腕和手，并支持機(jī)械臂連接，改變手的姿態(tài)。手腕的設(shè)計(jì)要求如下。結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，動(dòng)作靈活，平穩(wěn)，定位精度高，材料強(qiáng)度，高剛度，手臂和搬運(yùn)的手結(jié)構(gòu)合理，傳感器和執(zhí)行器和設(shè)備的合理布局安裝。按自由度分類，工業(yè)用機(jī)器人手腕分為兩個(gè)自由度和三個(gè)自由度。所有的手腕不大，但具有三個(gè)自由度，必須根據(jù)用于工業(yè)機(jī)器人的性能要求來確定實(shí)際使用。如圖41所示，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了手腕俯仰。在這個(gè)階段，研究國內(nèi)步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)，在生產(chǎn)技術(shù)上，這是不可能實(shí)現(xiàn)的，為了減輕手臂的總重量，腕部采取間接步進(jìn)電機(jī)為一個(gè)吊桿錐齒輪，另一條通過鏈聯(lián)接，如圖所示41：圖41 BB型手腕示意圖研究設(shè)計(jì)吸盤機(jī)器人，在工作空間中，吸盤手腕的動(dòng)作，是用于搬運(yùn)的工作，有時(shí)為了滿足手腕部結(jié)構(gòu)要求，在狹小的空間的動(dòng)作緊湊即必須插入，且重量輕，并且在操作靈活性如圖42的尺寸所示：圖42 手腕外形尺寸示意圖 手腕偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)計(jì)算腕偏轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)偏壓的變化，通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，它設(shè)置在后臂的下方，并通過一個(gè)錐齒輪傳動(dòng)接合兩個(gè)鏈條驅(qū)動(dòng)滑輪。根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的手腕力，需要的扭矩偏轉(zhuǎn)計(jì)算的第一腕部，并計(jì)算馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩，和各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)后，判定相關(guān)尺寸如下。（1）選擇步進(jìn)電機(jī)腕偏轉(zhuǎn)，摩擦力矩，以克服的工作負(fù)載電阻扭矩和手腕的啟動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。按轉(zhuǎn)矩的式子[15]： （） （） （） （） （） （） （） （）式子里， 手腕偏轉(zhuǎn)所需力矩（）；摩擦阻力矩（）；負(fù)載阻力矩（）；手腕偏轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)慣性阻力矩（）；工件負(fù)載對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；手腕部分對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；手腕偏轉(zhuǎn)角速度（）；手腕質(zhì)量（）；負(fù)載質(zhì)量（）；啟動(dòng)時(shí)間（）；手腕部分材料密度（）；手腕部分外徑和內(nèi)徑（）；手腕的長(zhǎng)度（）；手腕偏轉(zhuǎn)末端的線速度（）。前面已提到：，，，手腕部分采用的材料假定為鑄鋼，密度。把數(shù)值代到式子算出： 因?yàn)橥蟛總鲃?dòng)是通過兩級(jí)帶輪和一級(jí)錐齒輪實(shí)現(xiàn)的，所以找到對(duì)應(yīng)書本得：彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率：；滾子鏈傳動(dòng)效率：；滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率：（一對(duì)）；錐齒輪傳動(dòng)效率：；計(jì)算得傳動(dòng)的裝置的總效率：。電機(jī)在工作中實(shí)際要求轉(zhuǎn)矩： （）根據(jù)計(jì)算得出的手腕偏轉(zhuǎn)所需力矩，結(jié)合90系列的五相混合型步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和矩頻特性曲線，如圖43和圖44所示,設(shè)得90BYG5200BSAKRML0301型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)。圖43 90BYG步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)圖44 90BYG5200BSAKRML0301型步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線（a） 計(jì)算、分配傳動(dòng)比對(duì)照電機(jī)的數(shù)據(jù)，所選步進(jìn)電機(jī)工作轉(zhuǎn)矩:，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速：。由于腕部偏轉(zhuǎn)的角速度，已經(jīng)算出，所以腕部末端偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，由此推出總的傳動(dòng)比。手腕的偏轉(zhuǎn)是由驅(qū)動(dòng)滑輪的鏈條驅(qū)動(dòng)的。鑒于滑輪臂的內(nèi)部空間的大小和結(jié)構(gòu)，設(shè)小臂鏈傳動(dòng)比，大臂鏈傳動(dòng)比，錐齒輪傳動(dòng)比。（b） 算出小臂鏈傳動(dòng)功率 （） （c）設(shè)得鏈輪的齒數(shù)為使小臂中的兩個(gè)鏈輪結(jié)構(gòu)更加緊湊，設(shè)得小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪齒數(shù)，、取奇數(shù)，鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，可使鏈條和鏈輪輪齒磨損均勻。（d）設(shè)得鏈條類型從相關(guān)書本進(jìn)行鏈傳動(dòng)計(jì)算： （） （） ， （） ， （） （） （） （） （） （） （） （）式子里，工況系數(shù)； 主動(dòng)帶輪齒數(shù)系數(shù)； 單排鏈系數(shù) ；中心距計(jì)算系數(shù)；設(shè)計(jì)功率（）； 特定條件下單排鏈條傳遞功率（）； 節(jié)距（）； 初定中心距（）； 鏈條節(jié)數(shù)； 鏈條長(zhǎng)度（）； 計(jì)算中心距（）； 實(shí)際中心距（）； 鏈條速度（）； 有效圓周力（）； 作用在軸上的力（水平或傾斜傳動(dòng)）（）。 經(jīng)過上述計(jì)算，設(shè)得鏈號(hào)，節(jié)距的鏈條。（e）算出帶輪主要尺寸根據(jù)所選滾子鏈的型號(hào)規(guī)格確定一對(duì)帶輪基本參數(shù)： ，。帶輪主要尺寸： （） （） （） （） （）式子里，分度圓直徑； 齒頂圓直徑； 齒根圓直徑； 分度圓弦齒高； 齒側(cè)凸緣直徑。 把數(shù)值代到式子算出： （3）設(shè)計(jì)錐齒輪傳動(dòng)根據(jù)工作要求大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器直齒錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)，取小齒輪齒的鍵槽距離為，材料的選擇為45號(hào)鋼。選擇硬化齒輪，由于齒輪的齒面的封閉和磨損，宜設(shè)出較小的齒數(shù)，可取。（a）估算齒輪主要參數(shù)及尺寸齒數(shù),：齒數(shù)比，所以設(shè)得,則。齒寬系數(shù)：，取。齒寬不能選太大，否則會(huì)引起小端齒頂過薄，齒根圓角半徑過小，應(yīng)力集中過大。從相關(guān)書本中查的，基于齒面接觸的疲勞強(qiáng)度小齒輪大端分度圓直徑和大端模數(shù)： （） 式子里， 齒輪傳遞的扭矩； 工況系數(shù)；動(dòng)載系數(shù)； 齒寬系數(shù)； 齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力；從相關(guān)書本找出，,。由于，,。將數(shù)據(jù)代入，找出小齒輪大端分度圓直徑。大端模數(shù)，設(shè)出。圓錐齒輪主要計(jì)算： （） （） （） （） （） （） （） 式子里，大端分度圓直徑； 、節(jié)錐角； 錐距； 中點(diǎn)分度圓直徑； 當(dāng)量齒數(shù)； 平均模數(shù)。 齒寬，取。