【正文】 les to use for most applications. They are found in some vacuum cleaners because they are resistant to dirt buildup. ORing Belts Oring belts are used in some applications mostly because they are extremely cheap. They too suffer from moderate efficiency, but their cost is so low that they are used in toys and low power devices like VCRs etc. They are a good choice in their power range, but require proper tension and alignment for good life and efficiency. VBelts Vbelts get their name from the shape of a cross section of the belt, which is similar to a V with the bottom chopped flat. Their design relies on friction, just like 34 flat belts and Oring belts, but they have the advantage that the V shape jams in a matching V shaped groove in the pulley. This increases the friction force because of the steep angle of the V and therefore increases the transmittable torque under the same tension as is required for flat or Oring belts. Vbelts are also very quiet, allow some misalignment, and are surprisingly efficient. They are a good choice for power levels from fractional to tens of horsepower. Their only drawback is a slight tendency to slip over time. This slip means the puter has no precise control of the orientation of the output shaft, unless a feedback device is on the drive pulley. There are several applications。王老師，您辛苦了！ 在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，我所學(xué)的《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械原理》、《材料力學(xué)》、《理論力學(xué)》等課程，都在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了一定的應(yīng)用，對(duì)以前理解含糊不清的問(wèn)題，現(xiàn)在也徹底掌握了，同時(shí)我也學(xué)會(huì)了思考問(wèn)題要全面性，不能以偏概全，其次考慮問(wèn)題要有深度性，最后把握問(wèn)題的重點(diǎn)， 弄清問(wèn)題的脈絡(luò)，所有的問(wèn)題都將迎韌而解。雖然我對(duì)自己所掌握的知識(shí)有一定的信心，但是在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中還是看到了自己很多的不足，需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)來(lái)加彌補(bǔ)。 28 (2)根據(jù) 模塊化工業(yè)機(jī)器人的自由度數(shù)量不同和構(gòu)型特點(diǎn)，對(duì)所構(gòu)建的模塊化工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行分析， 設(shè)計(jì)出了工業(yè)機(jī)器人整體的結(jié)構(gòu)圖 (3)根據(jù)功能要求設(shè)計(jì)出了模塊的結(jié)構(gòu)圖，手臂模塊由伸縮模塊、回轉(zhuǎn)模塊、定位模塊三部分組成。 23 續(xù)表 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算內(nèi)容 對(duì)稱(chēng)循環(huán)疲勞極限 軸 的 材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)， 由文獻(xiàn) [11]可求得疲勞極限： 1 650bB??? ? ? ? ? 1 286b MPa?? ? 1 650B??? ? ? ? 1 195 aMP?? ? 脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限 011 .7 1 .7 2 8 6bb???? ? ? 0 486b MPa? ? 195???? ? ? 0 312MPa? ? 等效系數(shù) 1002 2 2 8 6 4 8 6486bbb???? ?? ? ???? ?? ? 1002 2 1 9 5 3 1 2312? ??? ?? ? ???? ?? ? ? 上的應(yīng)力 彎矩 6 0 0 1 8 7 8 2 8 0 0 .M N m m? ? ? ? 82800M N m m? ? 彎曲應(yīng)力幅 382800 420 .1 2 7a M M P aW?? ?? ? ? ?? 42a MPa? ? 彎曲平均應(yīng)力 0m? ? 0m? ? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 27TTW? ?? ? ? ? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力 ???? ? ? ? ? 24 續(xù)表 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 有效應(yīng)力集中系數(shù) 應(yīng)在此截面處，有軸直徑變化，過(guò)渡倒角 c=2mm,由 D/d=32/27=,c/d=2/27= 和650B MPa? ? ， 由 文獻(xiàn) [9] 附錄 表 1 查得 ：, ???? 如果一個(gè)截面上有多種產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)，則分 別求出其有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取最大值 表面狀態(tài)系數(shù) 由文獻(xiàn) [9]附錄表 5得： 0 .9 2 ( 0 .3 2 , 6 5 0 )aBR m M P a? ? ?? ? ? 尺寸系數(shù) 由文獻(xiàn) [9]附錄表 6得 查得 ： , ?????? 彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無(wú)限壽命，1 1 28 61, 1. 66420. 92 0. 91NbNmkkS k? ?????? ? ???? ?? ? ??? ? ? ? 扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) 1 1 19 51. 25 24 .2 5 0. 25 24 .2 50. 92 0. 89NmkS k? ????????? ???? ? ?? ? ? ? 復(fù)合安全系數(shù) 2 2 2 23 . 4 3 4 . 53 . 4 3 4 . 5SSS SS???? ????? S= 圖 34 軸結(jié)構(gòu)圖 25 圖 35 軸受力圖 圖 36 水平面（ XY平面）受力圖 圖 37 水平面彎矩圖 26 圖 38 垂直面（ XZ平面）受力圖 圖 39 垂直面彎矩圖 圖 310 合成彎矩圖 圖 311 轉(zhuǎn)矩圖 27 圖 312 當(dāng)量彎矩圖 4 結(jié) 論 本論文 使用 了一種新型模塊化工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)建方法，對(duì)模塊化工業(yè)機(jī)器人的模塊結(jié)構(gòu)、整體構(gòu)型分析進(jìn)行了系統(tǒng)的研究， 主要進(jìn)行了一下三個(gè)方面的工作： (1)根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)的一般原理和設(shè)計(jì)方法，分析了國(guó)內(nèi)外己有的工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)，對(duì)模塊化工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了模塊劃分，設(shè)計(jì)了機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)功能模塊，并對(duì)其機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)模塊的結(jié)構(gòu)、性能、強(qiáng)度等方面進(jìn)行了分析和校核。 331 1b 1712030 .1 0 .1 1 3 5Md ? ??? ? 39。 171203M N mm? 當(dāng)量彎矩圖 見(jiàn)圖 312 齒根圓直徑 1 2( ) 74 2 (1 0. 25 )fad d h c m? ? ? ? ? ? ? mm? 軸徑 ? ?39。 1 63RFN? 垂直面反力 見(jiàn)圖 35 水平面受力圖 見(jiàn)圖 36 水平面彎矩圖 見(jiàn)圖 37 垂直面彎矩圖 見(jiàn)圖 38 合成彎矩圖 見(jiàn)圖 39，合成彎矩 22xy xzM M M?? 22 表 31 軸的計(jì)算 與 校核 續(xù)表 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 軸受轉(zhuǎn)矩 1TT? T=191000N 轉(zhuǎn)矩圖 見(jiàn)圖 310 5．許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 由文獻(xiàn) [9]表 ： ? ?0b? =230MPa,? ?1b?? =135MPa 應(yīng)力校正系數(shù) ? ?10135230bb?? ???? ? = 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 0. 59 19 10 00T? ?? ,見(jiàn)圖 311 1 1 2 6 9 0 m mTN? ? 當(dāng)量彎矩 在左邊鍵中間截面上 ? ? 239。 圖 33驅(qū)動(dòng)原理圖 21 計(jì)算與校核 計(jì)算與校核軸輪傳動(dòng)，傳動(dòng)功率 P=,轉(zhuǎn)速 n=25r/min ，齒輪 45，調(diào)制處理硬度 B?? 240MPa, S?? 360MPa,軸上齒輪的齒數(shù) Z=37，模數(shù) m=2,計(jì)算步驟如表 31: 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 齒輪直徑 2 37d mz? ? ? 74d? mm 轉(zhuǎn)矩 T 661 0 .59 .5 5 1 0 9 .5 5 1 0 25PT n? ? ? ? ? ? 1 191000T N m m? 圓周力 2 2 1 9 1 0 0 0t TF d? ? ? 5162tFN? 徑向力 ta n 5162 ta n 20rtFF ? ?? ? ? 1879rFN? 畫(huà)齒輪受力圖 見(jiàn)圖 34 水平面反力 39。在活塞 12中產(chǎn)生作用力時(shí)，氣缸 13 是用來(lái)在齒輪齒條傳動(dòng)中自動(dòng)選擇間隙。當(dāng)緩沖器5進(jìn)入襯套 6 的孔中時(shí)，就逐步遮住縫隙，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī) 構(gòu)的制動(dòng)。在活塞 11 之一產(chǎn)生壓力時(shí)，活塞由一端極限位置移到另一端，同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸15的轉(zhuǎn)動(dòng)。在單向閥 18是用來(lái)向液壓缸 10工作腔中供油的，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由氣液轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)的。 旋轉(zhuǎn)小軸 7可以改變套筒 6的位置，亦即改變活塞 11 和 12 的位移，同時(shí)亦即改變操作機(jī)手臂轉(zhuǎn)動(dòng)角。在缸體端蓋 8 上安裝 扳 手用方柄小軸 7，其花鍵部分嵌入襯套 6中，當(dāng)小軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，襯套就沿螺紋移動(dòng)。在齒輪— 軸 17 內(nèi)部裝有 花鍵 軸 15，它和 伸縮機(jī)構(gòu) 的套筒相聯(lián)接。 （ a） 19 (b) 圖 32伸縮模塊 3后蓋； 4活塞； 5活塞桿； 6氣缸； 7花鍵軸； 8導(dǎo)套； 9法蘭； 10螺母； 11雙頭螺柱；12法蘭； 13軸承； 14螺釘； 15襯套； 16套筒； 17導(dǎo)套； 18導(dǎo)套； 19彈簧緩沖器； 20拉桿； 21拉 桿； 22彈簧緩沖器 20 回轉(zhuǎn)模塊 在工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)手臂回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。這時(shí)活塞 4 移動(dòng)，同時(shí)活塞桿 5 與軸 7一起拉出。在拉桿上裝彈簧緩沖 器 19和 21，以減小活塞桿 5在行程終點(diǎn)的沖擊?；ㄦI 軸 7 與固定在套筒 16上的襯套 15活動(dòng)聯(lián)接，而套筒 16裝在活塞 4內(nèi)孔和氣缸 6后蓋 3的導(dǎo)套 18 和 19 中，并與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶花鍵的輸出軸相聯(lián)接。在活塞桿前端通過(guò)導(dǎo)套 8 固定帶軸承 11 的 法蘭盤(pán) 9。 18 圖 31 手臂示意 圖 伸縮模塊的設(shè)計(jì) 圖 32給出了伸縮 模塊 機(jī)構(gòu) 圖 ，它是采用雙作用氣缸驅(qū)動(dòng)，保證操作機(jī)手臂實(shí)現(xiàn)行程 600mm 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 手臂模塊的整體設(shè)計(jì) 根據(jù)手臂要實(shí)現(xiàn)的自由度數(shù)要求，手臂的整體設(shè)計(jì)如圖 31所示，伸縮模塊機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)手臂的軸向移動(dòng)，回轉(zhuǎn)模塊機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)手臂的軸向旋轉(zhuǎn)，通過(guò)定位法蘭盤(pán)與機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)模塊聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)手臂 跟 著轉(zhuǎn)動(dòng)模塊 一起旋轉(zhuǎn) 。而根據(jù)手臂要實(shí)現(xiàn)的自由度和完成的動(dòng)作要求將設(shè)計(jì)內(nèi)容分為三部分：伸縮模塊、回轉(zhuǎn)模塊、定位模塊。以上機(jī)構(gòu)原理簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn) 便、重量合理，符合功能的要求。 配置簡(jiǎn)圖和模塊的規(guī) 定符號(hào)等如表 2 26 所示： 表 25 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)模塊 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)模塊 承載系統(tǒng) 可移動(dòng)車(chē)架 （小車(chē)） 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置 手腕模塊 機(jī)械手臂 執(zhí)行機(jī)構(gòu) （夾持器） TN TM CN KH PB2 P 表 26 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與控制裝置模塊 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置模塊 工業(yè)機(jī)器人程序控制裝置 TP 可調(diào)液壓驅(qū)動(dòng)裝置 TY 標(biāo)準(zhǔn)化循環(huán)程序控制 TF 可調(diào)氣壓驅(qū)動(dòng)裝置 16 TC 直流隨動(dòng)電驅(qū)動(dòng)裝置 模塊式工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)工業(yè)機(jī)器人 的任務(wù)和功能要求，制定工業(yè)機(jī)器人 的總體結(jié)構(gòu)圖如圖 21所示，技術(shù)特性如表 27所示。 機(jī)械模塊的選擇 （ 1）小車(chē)模塊 選用單軌小車(chē)，能夠?qū)崿F(xiàn)水平方向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)自由度； （ 2）承載模塊 選用單軌龍門(mén)架，沒(méi)有帶來(lái)自由度； （ 3）轉(zhuǎn)動(dòng)模塊 選用轉(zhuǎn)臺(tái)，能夠在垂直面內(nèi)帶動(dòng)機(jī)器人手臂的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)自由