【正文】 為:=/n=157/=10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 =5 =電機(jī)型號(hào)的選擇力矩電機(jī)是一種具有軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機(jī)。其中永磁式力矩電機(jī)的定子是永久磁鐵，轉(zhuǎn)子是線圈繞組，通過電樞為轉(zhuǎn)子線圈供電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)?？梢圆唤?jīng)過齒輪等減速機(jī)構(gòu)而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并由輸入的控制電壓信號(hào)直接調(diào)節(jié)負(fù)載的轉(zhuǎn)速。具有低轉(zhuǎn)速、大力矩、過載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動(dòng)小等特點(diǎn)。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)六自由度弧焊機(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。綜合考慮，這里選用成都電機(jī)長生產(chǎn)的永磁式直流力矩電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為J200LYX17，峰值堵轉(zhuǎn)電壓為60V，轉(zhuǎn)矩為100 Nm，連續(xù)堵轉(zhuǎn)電壓為30V ，轉(zhuǎn)矩50Nm，轉(zhuǎn)速150r/min，重量18 kg?；就庑统叽鐬?6085330。電機(jī)需要調(diào)速，調(diào)速后轉(zhuǎn)速為15min，減速比為10。 傳感器的選擇為保證六自由度弧焊機(jī)器人位置精度需要為各關(guān)節(jié)選擇傳感器。各個(gè)關(guān)節(jié)所作的運(yùn)動(dòng)都是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，綜合考慮各種傳感器，選用增量型編碼器。增量型編碼器能夠物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生信號(hào)。增量型編碼器主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床及機(jī)械附件、機(jī)器人、自動(dòng)裝配機(jī)、包裝機(jī)械等, 所以大臂、小臂、。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。大臂轉(zhuǎn)速=/2 rad/s，長為1m, 傳感器線數(shù)為：ns=2/(i)=2/()=524大臂選用南京中科天文儀器有限公司的增量編碼器YGM610，ns=600。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(cè)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]?！”菊滦〗Y(jié)本章首先用簡單的空間立體幾何方法建立了六自由度弧焊機(jī)器人的工作空間的數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證了假設(shè)條件中的六自由度弧焊機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的尺寸是符合工作要求的。然后計(jì)算各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量得出計(jì)算力矩和功率，從而選擇合理的驅(qū)動(dòng)元件。選擇了驅(qū)動(dòng)元件之后計(jì)算了大臂和小臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸，包括鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的尺寸以及兩個(gè)齒輪組的尺寸的計(jì)算和強(qiáng)調(diào)度校核。最后根據(jù)六自由度弧焊機(jī)器人的定位精度，合理選擇了各個(gè)關(guān)節(jié)的傳感元件。第3章 手臂伸縮機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)方案的分析與選擇 綜述在機(jī)體后壁上固定著支架，支架上面安裝電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)通過齒形帶傳到滾珠絲杠副的絲杠上，滾珠絲杠副的螺母與支架相連。在此支架上端固接著可在襯套中前后移動(dòng)的滑桿。支架的下端帶有滾柱沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，它可防止滑桿轉(zhuǎn)動(dòng)。在空心滑桿內(nèi)，通過管將壓縮空氣傳送到內(nèi)腔，并由此傳到手腕和夾持器的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。緩沖器用于減小手臂滑桿行程終點(diǎn)的沖擊。為了控制位移速度的手臂位置控制由行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。滑桿行程長度依手臂伸縮機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)形式而定。 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)主要用以變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞能量或力，也可用以調(diào)整零件的相互位置，有時(shí)兼有幾種作用。根據(jù)螺紋副的摩擦情況，可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋?；瑒?dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、易于自鎖，但摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低(一般為30%～40%)、磨損快，低速時(shí)可能爬行，定位精度和軸向剛度較差[10]。滾動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造較難，但摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高(一般在90%以上)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，啟動(dòng)時(shí)無顫動(dòng)，低速時(shí)不爬行，具有傳動(dòng)可逆性；螺母和螺桿經(jīng)調(diào)整預(yù)緊，可得到很高的定位精度和重復(fù)定位精度，并可以提高軸向剛度。靜壓螺旋摩擦阻力極小、傳動(dòng)效率高(可達(dá)99%)，磨損小、壽命長，工作平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，具有傳動(dòng)可逆性；但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要一套壓力穩(wěn)定、溫度恒定、過濾要求較高的供油系統(tǒng)。滾動(dòng)螺旋與靜壓螺旋在傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)上，都是可行的。均具有摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，低速時(shí)不爬行，具有傳動(dòng)可逆性的優(yōu)點(diǎn)，但靜壓螺旋傳動(dòng)須有一套壓力穩(wěn)定、溫度恒定、過濾要求較高的供油系統(tǒng)，安裝與維護(hù)均很不方便，且成本劇增。故綜合考慮，選擇滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)(絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)；2級(jí)精度)。 電機(jī)選擇因行程開關(guān)的使用，選用直流電動(dòng)機(jī)。手臂伸縮機(jī)構(gòu)由直流電機(jī)通過齒形帶傳到滾珠絲杠副的絲杠上。設(shè)滾珠絲杠副所帶負(fù)載的質(zhì)量，則重力,支架下端的滾柱沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),考慮其它因素同時(shí)為安全起見設(shè)絲杠需提供的軸向力為2000。絲杠需提供的功率，則帶輪需提供的功率。所以，選擇如下直流電機(jī)(上海嵐洋電氣)：型號(hào)：Z4112/21；額定功率：；額定轉(zhuǎn)速：1540 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 選材由于本課題中螺旋傳動(dòng)屬于比較重要的傳動(dòng)，要求精度較高，故絲杠選用，滲碳淬火；硬度58～62HRC，取平均硬度60HRC。螺母選用，滲碳淬火；硬度62HRC。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸向最大動(dòng)載荷 (6－1) 式中：－滾珠絲杠壽命系數(shù)(數(shù)控機(jī)床及其它機(jī)電一體化設(shè)備及儀器為15000h)－載荷系數(shù)(～，)－硬度系數(shù)()由取；根據(jù)要求取絲杠的工作長度，螺紋長度螺桿傳動(dòng)其它尺寸：：接觸角 鋼球直徑 螺紋滾道曲率半徑 偏心距 螺紋升角 螺桿大徑 取=螺桿小徑 螺桿接觸點(diǎn)直徑 螺母螺紋大徑 螺母螺紋小徑 取= 壓桿穩(wěn)定性核算 (6－2) 式中：—實(shí)際承受載荷的能力；—壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù)()—鋼的彈性模量,—絲桿小徑的抗彎截面慣性矩：—壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，～4，垂直安裝時(shí)取小值，. 剛度的驗(yàn)算 (6－3) 式中：—鋼的彈性模量,；—絲杠的最小截面積，；—扭矩，；—絲桿小徑的抗彎截面慣性矩：—在工作負(fù)載和扭矩共同作用下，所引起的每一導(dǎo)程的變形量。同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)形帶及具有相應(yīng)吻合的帶輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自得優(yōu)點(diǎn)。傳動(dòng)時(shí)，通過帶輪與帶齒的齒槽相嚙合來傳遞動(dòng)力。同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無滑動(dòng)，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大，一般可達(dá)1:10。允許線速度可達(dá)50，傳遞功率從幾瓦到幾百千瓦。傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，不需潤滑，無污染。鑒于同步帶的優(yōu)點(diǎn)，此傳動(dòng)選擇梯形同步帶。，額定轉(zhuǎn)速1540，～，軸間距取為250，每天工作8。 (6－4)選定帶型和節(jié)距 ，節(jié)距小齒輪齒數(shù)根據(jù)帶型H和小帶輪轉(zhuǎn)速，此處取小帶輪節(jié)圓直徑大帶輪齒數(shù)大帶輪節(jié)圓直徑帶速初定軸間距，取帶長及其齒數(shù) (6－5) ，其節(jié)線長，節(jié)線長上的齒數(shù)60。實(shí)際軸間距，此結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整小帶輪嚙合齒數(shù) 10基本額定功率 ， 所需帶寬，；。，應(yīng)選帶寬代號(hào)150的H型帶，其。帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸傳動(dòng)選用的同步帶為300H150；小帶輪：， 大齒輪：，結(jié) 論本課題總體可分為兩大部分，第一部分：機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以計(jì)算為主；第二部分：計(jì)算機(jī)繪圖。第一部分確定機(jī)器人的主要參數(shù)及外形；第二部分通過計(jì)算機(jī)繪圖使讀者對(duì)本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)出的機(jī)器人有一個(gè)非常直觀的認(rèn)識(shí)，這部分主要是二維設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的設(shè)計(jì)思想，采用典型、簡單的結(jié)構(gòu)形式，主要采用了減速器、梯形同步帶等傳動(dòng)形式，使得課題設(shè)計(jì)的機(jī)器人具有工作可靠、響應(yīng)快的特點(diǎn)，具有平穩(wěn)、可靠、精度高、噪音小、傳動(dòng)扭矩大等優(yōu)點(diǎn)、整個(gè)結(jié)構(gòu)成本低，可適用于批量生產(chǎn)。在二維設(shè)計(jì)中，本課題采用了常用的設(shè)計(jì)軟件—AutoCAD，對(duì)主要零部件進(jìn)行了二維建模，最后繪制了機(jī)器人的裝配圖，使得本機(jī)器人的尺寸直觀。本課題不僅介紹了六自由度弧焊機(jī)器人的基本傳動(dòng)方案及其具體結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)繪圖，為生產(chǎn)提供了一定的理論基礎(chǔ)。致 謝本文是在王燕老師直接關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，在撰寫論文期間李克旺老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，嚴(yán)以巨細(xì)的精神使我受益匪淺，在這里謹(jǐn)向王老師致以崇高的敬意和最衷心的感謝。這次設(shè)計(jì)是大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，它涉及到機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械繪圖及相關(guān)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用等各方面的知識(shí)。同時(shí)，這也是一次完全不同于以往的設(shè)計(jì)，它需要我們?cè)讵?dú)立完成的同時(shí)，對(duì)過去所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行完善和總結(jié)。 在此期間，我遇到了許多困難和疑惑，但在老師和同學(xué)的幫助下得以了解決。這里，對(duì)所有曾經(jīng)傳授我知識(shí)的老師，給過我?guī)椭耐瑢W(xué)們說一聲謝謝。參考文獻(xiàn)1 ，1997：1112 ，1988：2～453 ，1996：3～904 ，1999：8～45 145～1625 ，1991：10～30 98～996 ，1995：60～807 徐 （第5卷）.，1993：350～4008 （第二卷）.機(jī)械工業(yè)出版社，1999：202～2459 ，1997：204～20710 ，2001：213311 Li Dequn and Xiao Jinrong. 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