畢業(yè)設(shè)計(jì)-關(guān)節(jié)型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2024-12-04 09:53本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】機(jī)器，而工業(yè)機(jī)器人則是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機(jī)器人。美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)提出的。英國(guó)和日本機(jī)器人協(xié)會(huì)也采用了類似的定義。多功能的、多自由度的操作機(jī)。能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè)”。操作的機(jī)械裝置”。的外部設(shè)備組成。操作機(jī)是機(jī)器人完成作業(yè)的實(shí)體，它具有和人手臂相似的動(dòng)作功能。工具、傳感器等，是工業(yè)機(jī)器人直接與工作對(duì)象接觸以完成作業(yè)的機(jī)構(gòu)。與機(jī)座間用關(guān)節(jié)連接，因而擴(kuò)大了末端執(zhí)行器姿態(tài)的變化范圍和運(yùn)動(dòng)范圍。規(guī)定的要求動(dòng)作。對(duì)于目前手工電弧焊接效率低，操作環(huán)境。電機(jī)2經(jīng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)一對(duì)圓柱齒輪和一對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手腕。除了工業(yè)機(jī)器人水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的先進(jìn)機(jī)。下面將按工業(yè)機(jī)器人和先進(jìn)機(jī)器人兩條技術(shù)發(fā)展路線。分述機(jī)器人的最新進(jìn)展情況。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已開發(fā)出了此類產(chǎn)品。已達(dá)到5萬(wàn)小時(shí)，幾乎可以滿足任何場(chǎng)合的需求。星上的成功應(yīng)用，引起了全球的廣泛關(guān)注。
【正文】 6~117,取 c=106 則 3min nPcd ? （ 47） 3?? ? b. 各段軸徑的確定 初估軸徑后，就可按照軸上零件的安裝順序從 mind 處開始逐段確定軸徑，上面計(jì)算的 mind 是軸段 1的直徑，由于軸段 1上安裝 連軸器 ，因此軸段 1直徑的確定和連軸器型號(hào)同時(shí)進(jìn)行。這次選用的是波紋管連軸器。故軸段 1 直徑 1d ＝ 20mm。 右端用軸肩固定，考慮到 在軸段 2 上裝套筒，故取軸徑 2d ＝ 22mm。 在軸段 3上要安裝軸承，其直徑應(yīng)該便于軸承安裝，又應(yīng)該符合軸承內(nèi)徑 系列， 即軸段 3的直徑應(yīng)與軸承型號(hào)的選擇同時(shí)進(jìn)行?，F(xiàn)取角接觸球軸承型號(hào)為 7205， 21 其內(nèi)徑 3d ＝ 25mm。通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，故取軸段 7 的直徑 7d ＝25mm。 軸段 4 上用軸肩固定軸承，故取 4d ＝ 30mm。 軸段 5 上作成齒輪軸，尺寸與齒輪相同。 根據(jù)結(jié)構(gòu)確定軸段 6 的直徑 6d ＝ 30mm。 c. 各軸段長(zhǎng)度的確定 各軸段長(zhǎng)度主要根據(jù)軸上零件的轂長(zhǎng)或軸長(zhǎng)零件配合部分的長(zhǎng)度確定。另一些軸段長(zhǎng)度，除與 軸上零件有關(guān)外，還與箱體及軸承蓋等零件有關(guān)。 根據(jù) 聯(lián)軸器 取 mml 241 ? 。 考慮到套筒長(zhǎng)度取 mml 212 ? 。 根據(jù)軸承寬度取 73 15 lmml ?? 。 根據(jù)結(jié)構(gòu) mml 64 ? mml 426 ? 。 圖 4－ 1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖 軸的強(qiáng)度校核 ]13[ 軸在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，進(jìn)行校核計(jì)算。計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求。進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力，對(duì)于用于傳遞轉(zhuǎn)矩的軸應(yīng)按扭 轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，對(duì)于只受彎矩的軸（心軸）應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算，兩者都具備的按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核等。 22 圖 4－ 2 軸的受力分析和彎扭矩圖 a． 軸上的轉(zhuǎn)矩 T： 主軸上的傳遞的功率： kwPP ??? ?傳 nPT ??? （ 48） 6 ??? Nmm1193? 求作用在齒輪上的力： )()()(4020239。39。39。NtgtgFFNdTFmmzmdtrtt?????????????? b． 畫軸的受力簡(jiǎn)圖 見圖 4－ 2 c． 計(jì)算軸的支撐反力 在水平面上 Nll F r lF HR 31 ?? ???? 23 NFFrF HRHR 1 . 7 1 12 ??? 在垂直面上 NFFF tVRVR ??? d． 畫彎矩圖 見圖 4－ 2 在水平面上， aa— 剖面左側(cè) mmNlFM HRaH ???? aa— 剖面右側(cè) mmNlFM HRaH 39。 22 ???? 在垂直 面上 mmNlFMM VRavaV 39。 ????? 合成彎矩， aa— 剖面左側(cè) mmNMMMa aVaH 2222 ????? aa— 剖面右側(cè) mmNMMaM aVaH 39。39。39。 2222 ????? e． 畫轉(zhuǎn)矩圖 見圖 4－ 2 mmNdFTt ???? f. 判斷危險(xiǎn)截面 aa— 截面左右的合成彎矩 左側(cè)相對(duì)右 側(cè)大些，扭矩為 T，則判斷左側(cè)為危險(xiǎn)截面，只要左 側(cè)滿足強(qiáng)度校核就行了。 g.． 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 許用彎曲應(yīng)力 [ ] [ ] M pab 601 == σσ ， [ ] Mpab 1000 =σ ， [ ][ ] 10 06001 === bbσσα aa— 截面左側(cè) 32323 )344( )( mmd tdbldW ???????? ? ???? ?????? )()( 2222 W TMe h. 軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 24 查得 抗拉強(qiáng)度 MpaB 650=σ ， 彎曲疲勞強(qiáng)度 Mpa3001 ?? ， 剪切疲勞極限Mpa1551 ?? ， 等效系數(shù) =σψ ， =τψ aa— 截面左側(cè) 32323 )344( )( mmd tdbldW ???????? 查得 1=σK ， =τK ；查得絕對(duì)尺寸系數(shù) ??? ， =τε ；軸經(jīng)磨削加工， 表面質(zhì)量系數(shù) =β 。則 彎曲應(yīng)力 MP aWMb ????， 應(yīng)力幅 Mpaba ?? ?? 平均應(yīng)力 0=mσ 切應(yīng)力 MpaWT TT ???? MpaTma ??? ??? 安全系數(shù) 13001 ????????maKS ?????????? 100 1551 ????????maKS ?????????? 10 010 02222 ?????? ?? ?? SSSSS 查許用安全系數(shù) [ ] ～=S ，顯然 []SS ，則 aa— 剖面安全。 其它軸用相同方法計(jì)算，結(jié)果都滿足要求。 夾持器的設(shè)計(jì) 根據(jù)焊槍的軸徑和機(jī)械接口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了夾持器 。 本次設(shè)計(jì) 使用的 焊槍直徑為50mm。用螺栓固定焊槍。通過(guò) 螺栓與機(jī)械接口 聯(lián)接。 25 殼體的設(shè)計(jì) 機(jī)座部分采用鑄鋁材料，方形結(jié)構(gòu)，臂厚 8～ 12mm。 機(jī)身 部分采用鑄鋁材料，圓筒形結(jié)構(gòu)，臂厚 7～ 8。大臂外殼和大臂箱體采用鑄鋁材料，方形結(jié)構(gòu)，厚度均為 6～8。 小臂箱體 和小臂外殼采用鑄鋁材料 ， 結(jié)構(gòu)為方形，側(cè)面為鑄件其它三面為鑄鋁板材。 手腕外殼和 手腕 箱體 采用鑄鋁材料 ， 結(jié)構(gòu)為方形， 兩側(cè)面、背面、底面為鑄件，端面和正面為鑄鋁板材，臂厚 5～ 8mm。 其它部分具體尺寸由結(jié)構(gòu)決定，詳見圖紙。 26 5 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人采 用了直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)一系列的軸和齒輪傳動(dòng)順利實(shí)現(xiàn)了三個(gè)自由度：擺腕、提腕、轉(zhuǎn)腕。 應(yīng)用于焊接生產(chǎn)線上將大大提高生產(chǎn)效率，和加工質(zhì)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 本機(jī)器人設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，通用性強(qiáng)。除了應(yīng)用于焊接外，還可以應(yīng)用于噴漆等工作中。設(shè)備制造成本合理，拆裝方便，便于維護(hù)。 27 參 考 文 獻(xiàn) [1] 劉辛軍 ,汪勁松 ,高峰 .并聯(lián)六自由度微動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 [J].清華大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ), 2021,41.(8):1620. [2] 徐衛(wèi)平 ,張玉茹 ,六自由度微動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 [J].機(jī)器人 ROBOT,1995,17.(5):298302. [3] 李明利 ,楊利華 . 磁性輪式球罐焊接機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 [J].機(jī)械 , 2021,28:8384. [4] 潘沛霖 ,楊宏 ,高波 ,吳微光 .四自由度折疊式機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 [J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ,1994,26.(4):9095. [5] 殷際英 ,何廣平 .關(guān)節(jié)型機(jī)器人 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 2021. [6] 馬香峰 .工業(yè)機(jī)器人的操作設(shè)計(jì)和分析 [M] .北京： 冶金工業(yè)出版社 , 1996. [7] 費(fèi)仁元 ,張慧慧 .機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析 [M] .北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社 ,1998． [8] 周伯英 .工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) [M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , 1995． [9] 蔡自興 .機(jī)器人學(xué) [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2021． [10] 宗光華 ,劉海波譯 .機(jī)器人技術(shù)手冊(cè) [M]. 北京：科學(xué)出版社 , 1996． [11] 徐衛(wèi)良 ,錢瑞名譯 .機(jī)器人操作的數(shù)學(xué)導(dǎo)論 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998． [12] 孫迪生 ,王炎 .機(jī)器人控制技術(shù) [M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998． [13] 徐錦康 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M] .第二版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [14] 徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M] .第二版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [15] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]．第四版 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021． [16] 陳秀寧，施高義 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) [M]．第一版 .浙江：浙江大學(xué)出版社， 1995 .
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