【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)手部擺動的具體結構。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)手部俯仰的具體結構又如該圖所示 ,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)設計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結構系統(tǒng)設計 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 (二柔輪固連 )。 。 。 。 圖 小臂及腕關節(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 具體結構再如該圖所示 , 電機 18 與轉(zhuǎn)動的小臂 19(即手部 )及復波 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。當電機 18 軸轉(zhuǎn)動時 , 復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 在本次設計中，我所設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） 電流一扭矩關系在很大范圍內(nèi)為線性 8 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結構系統(tǒng)設計 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)，采用相應的 6SC61 晶體管脈寬調(diào)制變頻器。它的過載能力可適應驅(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，為了適應不同的安裝條件，這種電機具有標準型 和短型兩種不同的 結構形式。 在標準型和短型電機沒有風冷，防護等級為 阻作為過熱保護的標準元件。對于有個別需求的，可以加風冷裝置，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)設計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結構系統(tǒng)設計 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)設計論文 CAD 圖紙 401339828 10 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結構系統(tǒng)設計 鏈的選擇及鏈輪設計 鏈傳動的特點 鏈傳動是一種應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，鏈傳動結構較為緊湊。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，其結構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 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：在摩托車上應用了鏈傳動，結構上大為簡化，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，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。其中滾子鏈使用最廣，齒形鏈使用較少。 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，接觸位置接近結根，而且齒槽圓弧半徑大， 齒根應力集中小，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?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)設計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結構系統(tǒng)設計 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)品結構分傳動用短節(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)距滾子鏈是短節(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)設計論文 CAD 圖紙 401339828 焊接機器人腕小臂結 構系統(tǒng)設計 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。由于結構簡單，成本低廉，銷合鏈是早 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。 傳動用齒形鏈結構簡單，沒有套筒和滾子，只有銷軸和鏈板。用于高速、低 噪聲等工 況，按導向形式分內(nèi)導式和外導式，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 式無級變速鏈使用較為廣泛，應用在各種型式的鏈式無級變速器內(nèi)。擺銷式無級 變速鏈主要應用在國外一些轎車鏈式無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 應用中正越來越多地擴大應用領域。 鏈的選擇 本次設計中，所選的傳動 鏈是齒形傳動鏈，齒形鏈上設有導板，可以防止鏈 條在工作時發(fā)生側向竄動，導板有內(nèi)導板和外導板兩種。內(nèi)導板可以較為精