【文章內(nèi)容簡介】 接著再 與轉(zhuǎn)動副連接 , 使其手部實現(xiàn)附仰。然后 ,再與 轉(zhuǎn)動副連接 , 實現(xiàn)手部的 轉(zhuǎn)動。實現(xiàn)手部擺動的具體結(jié)構(gòu)。如該圖所示 ,電機 2 與剛輪 5 固連在小臂 1 上 , 擺動軸 6 與轉(zhuǎn)動的小臂 7 相固連 。實現(xiàn)手部俯仰的具體結(jié)構(gòu)又如該圖所示 ,電機 8 與擺動的小臂 7 相固連 ,經(jīng)諧波減速器 圓錐齒輪 10,運動改 變方向。輸出軸 11 在附仰的小臂 12 上轉(zhuǎn)動。 7 [5][6] 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 (二柔輪固連 )。 。 。 。 圖 小臂及腕關(guān)節(jié)傳動示意圖 如果輸出軸 11 與附仰的小臂 12 傳動距離太遠 ,可用齒形鏈傳動來加長距離 。 實現(xiàn)手部轉(zhuǎn)動 具體結(jié)構(gòu)再如該圖所示 , 電機 18 與轉(zhuǎn)動的小臂 19(即手部 )及復(fù)波 式諧波減速器的剛輪 16 相固連 ,另一剛輪 13(剛輪 13 與 16 是分離的 )與附仰的小 臂 12 相固連。當(dāng)電機 18 軸轉(zhuǎn)動時 , 復(fù)波式諧波減速器的發(fā)生器 15 轉(zhuǎn)動 ,柔輪 14 和 15(柔輪 14 和 15 相固連 )轉(zhuǎn)動 ,由于受 到與附仰的小臂 12 相固接的剛輪 13 傳動的干擾 , 剛輪 16 運動 ,轉(zhuǎn)動小臂 19(手部 )也運動。由上分析可知 ,當(dāng)伺服電 機 18 轉(zhuǎn)動時 , 轉(zhuǎn)動小臂 19(手部 )就可以獲得擺動、 附仰、轉(zhuǎn)動的運動。 電機的選擇 在本次設(shè)計中，我所設(shè)計部分所采取的電機是 1FT5 系列交流伺服電機。它 包括電機的定子、轉(zhuǎn)子和一個檢測電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的無刷反饋系統(tǒng)。采用稀 土電磁材料（釤鈷合金）形成轉(zhuǎn)子中的激磁磁場。高質(zhì)量材料的應(yīng)用帶來以下優(yōu) 點： （ 1） 高功率密度，長度短和重量輕 （ 2） 轉(zhuǎn)子慣性小 （ 3） 抗退磁性高 （ 4） 扭矩的溫度穩(wěn)定性高 （ 5） 電流一扭矩關(guān)系在很大范圍內(nèi)為線性 8 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計 1FT5 電機的連續(xù)扭矩和過載力幾乎在整個扭矩范圍內(nèi)為 常數(shù)，采用相應(yīng)的 6SC61 晶體管脈寬調(diào)制變頻器。它的過載能力可適應(yīng)驅(qū)動裝置的動態(tài)需求和驅(qū)動 裝置的總慣性矩。 1FT5 系列交流伺服電機的靜扭矩范圍從 到 90Nm，額定轉(zhuǎn)速從 1200 到 6000r /min，為了適應(yīng)不同的安裝條件，這種電機具有標(biāo)準(zhǔn)型 和短型兩種不同的 結(jié)構(gòu)形式。 在標(biāo)準(zhǔn)型和短型電機沒有風(fēng)冷，防護等級為 阻作為過熱保護的標(biāo)準(zhǔn)元件。對于有個別需求的，可以加風(fēng)冷裝置，以獲得較大 的扭矩。 1FT5 系列交流伺服電機可與諧波齒輪箱連接成為一個緊湊的單獨驅(qū)動裝置， 可以獲得較高的齒輪傳動降速比。且質(zhì)量平衡，因而傳動平穩(wěn)，振動小，輸出軸 的軸承能承受徑向和軸向載荷，潤滑脂能維持 202100 工作或五年以內(nèi)，外形尺 寸小，重量輕的多重特點。 小臂及腕部所用的三個電機型號選擇如下： 小臂旋轉(zhuǎn)處選用 1FT50420AF01， 功率為 400w 轉(zhuǎn)速 3000rpm 手腕仰俯所用電機選用 1FT50340AF01，功率為 200w 轉(zhuǎn)速 3000rpm 手腕旋轉(zhuǎn)所用電機選 用 1FT50700AF01 (此款電機為 1FT5 系列交流伺服電 機中的短型電機，體積小，適合放在手腕處 )，功率為 50w 轉(zhuǎn)速 3000rpm 直齒圓錐齒輪設(shè)計 傳動比選擇 因為手腕部俯仰 B 軸允許的最大轉(zhuǎn)速為 ,電機轉(zhuǎn)速為 3000rpm，經(jīng) 諧波減速器 XB3－ 50 以 80 的減速比減速后，速度已經(jīng)滿足 B 軸轉(zhuǎn)速要求，所以 在齒輪傳動處選擇較小的傳動比， i ?? 。 漸開線直齒圓錐齒輪幾何計算 表 漸開線直齒圓錐齒輪幾何計算 名稱 分度圓直徑 齒數(shù) 代號 d Z 小齒輪 d1＝ 40 Z1＝ 20 大齒輪 d2＝ 40＝ 60 Z2＝ 30 9 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計 大端模數(shù) 節(jié)錐角 錐距 齒高 周節(jié) 變位系數(shù) m ? R b P X ? 1 m＝ d1/Z1＝ d2/Z2＝ 2 2 1 2 1 1 2 2 b= R R= = P= ??m= X1=－ X2=[1－ (Z1/Z2) ]＝ 齒頂高 ha 齒根高 齒頂間隙 fa hf ha1=m(1＋ x1)= hf1=m(－ x1)= ha2=m(1－ x1)= hf2=m(＋ x1 )= 齒根角 齒頂角 e ??f ? e== f1=arctan（ hf1/R） = 2 2 (正常 收縮齒 ) 齒頂圓錐角 (正常收縮齒 ) ? ? a ? ? a1=arctan（ ha1/R） = 1 1 1 ? a2=ar ctan（ ha2/R） = 2 2 2 齒根圓錐角 ? f ? f1= ? 1 － ? f1= ? ? f2= ? 1 － ? f2= ? 齒頂圓直徑 節(jié)錐頂點到輪 da da1=d1＋ 2ha1cos Ak =d /2－ ha sin 1 ? = = da2=d2＋ 2ha2cos Ak =d /2－ ha sin 2 ? = = 冠距離 Ak 大端分度圓弧 Ak 1 2 ? 1 1 2 1 2 2 齒厚 S S1=m（ 2 +2x1tan 2 ? +xu)= 2 S2=P－ S1== 2 2 分度圓弦齒厚 S S 1 =1(1 －S 1 /6d1 ? )= S 2 =S2(1 －S 2 /6d2 ? )= 分度圓齒高 Ha Ha1 =ha＋ s1cos 1 /4d1= Ha2 =ha＋ s2cos 2 /4d2= 由于小齒輪總體尺寸很小，所以將圓錐齒輪中的小齒輪直接設(shè)計成齒輪軸， 以滿足齒輪的強度要求，大齒輪則通過鍵與軸連接固定。 ? ???????????? ? 2 ? ???????????? ??????????? 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 10 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計 鏈的選擇及鏈輪設(shè)計 鏈傳動的特點 鏈傳動是一種應(yīng)用較廣的一種機械傳動。它是由鏈條和主、從動鏈輪所組成。 鏈輪上制有特殊齒 形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。 鏈傳動是屬于帶有中間擾性的嚙合傳動。與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，鏈 傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的傳動比，傳動效率較高；又因鏈 條不需要象帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較小；在同樣使用條件 下，鏈傳動結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時鏈傳動能在高溫及速度較低的情況下工作。與齒 輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本低廉；在遠距離傳動（中 心距離最大可達十多米）時，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便得多。鏈傳動的主要缺點是： 在兩根平行軸間只能用于同向回 轉(zhuǎn)的傳動；運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比； 磨損后易發(fā)生跳齒；工作時有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng) 用。 鏈傳動主要在要求工作可靠，且兩軸相距較遠，以及其他不宜采用齒輪傳動 的場合。例如：在摩托車上應(yīng)用了鏈傳動，結(jié)構(gòu)上大為簡化，而且使用方便可靠。 鏈傳動還可用于低速重型及極為惡劣的工作條件下，例如掘土機的運行機構(gòu)，雖 受到土塊、泥漿及瞬時過載等影響，但仍能很好的工作。 按用途不同，鏈可分為：傳動鏈、輸送鏈和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用 在運輸和起重機械中，而在一般機械傳動中，常用的是傳動 鏈。 傳動鏈傳遞的功率一般在 100kW 以下，鏈速一般不超過 15m/s ，推薦使用 的最大傳 動比 imax=（簡稱滾 子鏈）、齒形鏈等類 型。其中滾子鏈?zhǔn)褂米顝V，齒形鏈?zhǔn)褂幂^少。 1．與齒輪傳動比較： （ 1）鏈傳動的制造與安裝精度要求低，安裝與維修簡便。 （ 2 ）鏈輪齒受力較小、強度較高、磨損較輕。通常鏈 輪由較多的齒同時與 鏈條嚙 合，接觸位置接近結(jié)根，而且齒槽圓弧半徑大， 齒根應(yīng)力集中小，所以 鏈輪齒承載能力較大，齒面磨損也比齒輪輕。 （ 3）鏈傳動有較好 的緩沖、吸振能力。 （ 4 ）鏈傳動中心距適應(yīng)范圍大，特別在中心距較大或 在多軸傳動中，鏈傳 動易于布置、安裝、調(diào)節(jié)。 （ 5 ）在鏈條上安裝適當(dāng)?shù)母郊梢詫崿F(xiàn)輸送功能。但 在要求中心距小，瞬 11 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計 時傳動 比恒定，傳動比大、轉(zhuǎn)速高、噪聲小時，鏈傳動 的使用性能不如齒輪傳 動。 2．與帶傳動比較： （ 1）鏈傳動的轉(zhuǎn)速比準(zhǔn)確，傳動效率高。 （ 2）鏈條對軸的作用力小。 （ 3 ）鏈傳動的尺寸較緊湊，在傳遞功率相同的情況下 ，鏈條傳動比常用的 膠帶要窄些， 鏈輪直徑也比帶輪直徑要小，所以機構(gòu)尺寸比帶傳動緊湊。 （ 4）鏈條拆裝方便。 （ 5）鏈傳動能在較大的傳動比和較大的中心距下工作。 （ 6）鏈傳動的環(huán)境適應(yīng)能力強。 （ 7）鏈條的磨損伸長比較緩慢。 （ 8 ）鏈傳動在可燃氣體下工作安全可靠，因為不易發(fā) 生摩擦生電現(xiàn)象，不 會引起燃燒。但是在要求噪聲小，不準(zhǔn)有潤滑油，中心距大，轉(zhuǎn)動速度很高的情 況下，鏈傳動的使用性能不如帶傳動。綜上所述，在手腕仰擺處選用鏈傳動。 傳動鏈的分類 傳動鏈按傳遞方式分摩擦傳動與嚙合傳動兩大類，按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分傳動用短節(jié) 距滾子鏈、傳動用雙節(jié)距滾子鏈、傳動用套筒鏈、重載傳動用彎板滾子鏈、傳動 用齒形鏈、銷合鏈和無級變速鏈等。 傳動用短節(jié)距精密滾子鏈及套筒鏈節(jié)距從 （ 03C）～ （ 72B）， 橫跨 A 系列和 B 系列的單排、雙排以及多排，是應(yīng)用最為廣泛的鏈條。根據(jù)不同 用途，配上各種附件，也可作為輸送鏈用。用在發(fā)動機里，又派生出摩托車傳動 鏈、發(fā)動機正時用鏈、以及石油鉆機傳動鏈等產(chǎn)品系列。 雙節(jié)距滾子鏈?zhǔn)嵌坦?jié)距滾子鏈派生出來的一種輕型鏈 條（節(jié)距增大一倍，滾 子套筒 銷軸都不變）。傳動用雙節(jié)距滾子鏈鏈板多為 ∞形，應(yīng)用在中小載荷、中 低速和中心距較大的傳動裝置中。隨著鏈傳動的推廣，傳動用雙節(jié)距滾子鏈派生 出了一些特殊場合用鏈條，如不銹鋼鏈、高耐磨鏈、工程塑料鏈等。節(jié)距從 ～ 101. 60mm 不等，傳動鏈加上不同的附件可作為輸送鏈用，并 且這種傳動鏈正越 來越多地被運用在輸送設(shè)備上。 重載傳動用彎板滾子鏈適用于低速重載、有沖擊傳動工況，鏈板為彎鏈板， 12 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計 易于拆裝，無內(nèi)外節(jié)之分。由于這種鏈條工作于重載工況下，多為大節(jié)距鏈。國 內(nèi)這種鏈條節(jié)距在 ～ 之間。銷合鏈鏈節(jié)由可鍛鑄鐵鑄成并用銷軸連 接起來，沒有內(nèi)外鏈節(jié)之分，易于拆裝。由于結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，銷合鏈?zhǔn)窃? 期使用較為廣泛的一種傳動鏈。加上特殊附件，也可作輸送鏈用。適用于中低速、 重低載荷以及工作環(huán)境比較臟污的工況。由于鑄件疲勞壽命較短，這種鏈條逐漸 地被重載彎板滾子鏈取代。 傳動用齒形鏈結(jié)構(gòu)簡單，沒有套筒和滾子，只有銷軸和鏈板。用于高速、低 噪聲等工 況，按導(dǎo)向形式分內(nèi)導(dǎo)式和外導(dǎo)式，按接觸方式分內(nèi)接觸式和外接觸式 兩種。節(jié)距從 ～ ，片數(shù)從 5～ 47 片不等。 無級變速鏈包括滑片鏈、擺銷鏈、滾柱鏈、套環(huán)鏈等四個種類，其中以滑片 式無級變速鏈?zhǔn)褂幂^為廣泛，應(yīng)用在各種型式的鏈?zhǔn)綗o級變速器內(nèi)。擺銷式無級 變速鏈主要應(yīng)用在國外一些轎車鏈?zhǔn)綗o級變速器及其他精密、大功率、高速機械 上。無級變速鏈由于其高強度、低噪音、耐磨損、壽命長等優(yōu)點，在無級變速的 應(yīng)用中正越來越多地擴大應(yīng)用領(lǐng)域。 鏈的選擇 本次設(shè)計中，所選的傳動 鏈?zhǔn)驱X形傳動鏈，齒形鏈上設(shè)有導(dǎo)板，可以防止鏈 條在工作時發(fā)生側(cè)向竄動，導(dǎo)板有內(nèi)導(dǎo)板和外導(dǎo)板兩種。內(nèi)導(dǎo)板可以較為精