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)-在線(xiàn)瀏覽
2025-02-06 09:53本頁(yè)面
【正文】 端執(zhí)行器的部件，處于機(jī)器人操作機(jī)的最末端，其功能是在手臂和腰部實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)坐標(biāo)位置的基礎(chǔ)上，再由手腕來(lái)實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的 三個(gè)姿態(tài)坐標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度。 基本參數(shù)的確定 空間結(jié)構(gòu)和手腕結(jié)構(gòu)的確定 ，那么手腕回轉(zhuǎn)、手腕擺動(dòng)、和手腕旋轉(zhuǎn)三個(gè)姿態(tài)的自由度也得到了實(shí)現(xiàn)。 但是由于采用開(kāi)環(huán)控制 ，沒(méi)有誤差校正能力，運(yùn)動(dòng)精度較差，負(fù)載和沖擊震動(dòng) 過(guò)大時(shí)會(huì)造成“失步”現(xiàn)象。其 安裝維修方便，成本低。隨著可關(guān)斷晶閘管 GTO，大功率晶閘管 GTR 和場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET 等電力電子器件、脈沖調(diào)寬技術(shù) (PWM)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使交流伺服電機(jī)在調(diào)速性能方面可以與直流電機(jī)媲美。三倍過(guò)載輸出扭矩可以實(shí)現(xiàn)很大的啟動(dòng)功率，提供很高的響應(yīng)速度。但是，其費(fèi)用較高，其液壓系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。 本課題的機(jī)器人將采用直流 伺服 電動(dòng)機(jī)。 手腕電機(jī)的選擇 提腕電機(jī)的選擇 手腕的最大負(fù)荷重量 kgm 41 ? ， 初估腕部的重量 kgm 42 ? ， 最大運(yùn)動(dòng)速度 V=2m/s 功率 Wm g VFVp 1 6 02108 ?????? 取安全系數(shù)為 ， Wpp 1 9 21 6 39。 選擇 Z型并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) ，技術(shù)參數(shù)如下 10 表 41 Z型并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù) 型 號(hào) 額 定 電 壓 （ V） 額 定 轉(zhuǎn) 矩(N/m) 額 定 轉(zhuǎn) 速 (r/m) 參 考 功 率 (W) 重量 (kg) Z200/20400 200 1 2021 400 擺腕和轉(zhuǎn)腕電機(jī)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求取相同型號(hào)的電機(jī) ， 選擇 Z型并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為 200/20400。 再求實(shí)際轉(zhuǎn)速 n’＝ r/ m i n 2 2060260 39。n 為轉(zhuǎn)速 (r/min)。nn ＝ ? 取整 i 總 1=10 轉(zhuǎn)腕和擺腕傳動(dòng)比的確定 用同樣的方法 ，可 求得 轉(zhuǎn)腕 總傳動(dòng)比 i 總 2＝ 20 擺腕 總傳動(dòng)比 i 總 3＝ 10 傳動(dòng)比的分配 傳動(dòng)比分配時(shí)要充分考慮到各級(jí)傳動(dòng)的合理性，以及齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸，要做到 結(jié)構(gòu)合理。 b. 轉(zhuǎn)腕 傳動(dòng)比分配 轉(zhuǎn)腕總的傳動(dòng)比 i 總 2＝ 20，該傳動(dòng)為兩級(jí)傳動(dòng)，第一極傳動(dòng)為圓錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比 i21＝ 5，第二極傳動(dòng)為圓錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比 i21＝ 4。 11 齒輪的設(shè)計(jì) ]13[ 按照上述傳動(dòng)比配對(duì)各齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 取 40202,20 21 ???? zz 則 。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件的設(shè)計(jì)表達(dá)式 3 12112][ uuKTZZZddHEHt ?????????? ?? ? （ 4－ 1） 其中， ?d? ， 2?u ， ??Z ， aE MPZ ? ， ?HZ ， mmNnPT ?????? 9550200 661 選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為： MPaH 580lim1 ?? MPaH 560lim2 ?? 選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為： MPaF 230lim1 ?? MPaF 210lim2 ?? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由 下列 公式計(jì) 算可得 atnN 11 60? （ 42） 168300202160 ????? ?? 則 9912 ????? uNN 接觸疲勞壽命系數(shù) ?NZ , ?NZ 12 彎曲疲勞壽 命系數(shù) 121 ?? NN YY 接觸疲勞安全系數(shù) 1min ?HS ， 彎曲疲勞安全系數(shù) ?FS ,又 ?STY ， 試選?tK 。 基本 尺寸 13 ? ?mmdbmmzzmammmzdmmmzdd 602 8040280402402021212211?????????????????? 取 mmb 321 ? mmb 222 ? d. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 復(fù)合齒形系數(shù) ?FSY ， ?FSY 取 ??Y 校核兩齒輪的彎 曲強(qiáng)度 ??? YYmzKT FSdF 1321 11 2? （ 4－ 3） MP 32 ???? ??? ? ? FM Pa ??? ? ?21212 FFSFSFF MP aMP aYY ??? ?????? 所以齒輪完全達(dá)到要求。 B. 第二極圓錐齒輪 傳動(dòng) 齒輪采用 45 號(hào)鋼 ， 調(diào)質(zhì) 處理后齒面硬度 180~190HBS，齒輪精度等級(jí)為 7 極。 b. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)表達(dá)式 3 2121 )(4][ uKTZZdRRHEHt ??? ?????????? （ 4－ 4） 其中， ?d? ， 5?u ， aE MPZ ? ， ?HZ ， mmNnPT ?????? 9550200 661 選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為： 15 MPaH 580lim1 ?? MPaH 560lim2 ?? 選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為： MPaF 230lim1 ?? MPaF 210lim2 ?? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由 下式 計(jì)算可得 atnN 11 60? （ 45） 168300202160 ????? ?? 則 9912 ????? uNN 接觸疲勞壽命系數(shù) ?NZ , ?NZ 彎曲疲勞壽命系數(shù) 121 ?? NN YY 接觸疲勞安全系數(shù) 1min ?HS ， 彎曲 疲勞安全系數(shù) ?FS ,又 ?STY ， 試選?tK 。 基本 尺寸 ? ? mmzzmammmzdmmmzd1202 202102202100240202212211????????????? d. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 復(fù)合齒形系數(shù) ?FSY ， ?FSY 取 ??Y 校核兩齒輪的彎曲強(qiáng)度 23212 111 1)(4 umzYKTRRFSF ??? ??? （ 46） MP a2322 51220)( ????? ???? ? ?121 FMPa ??? ? ?21212 FFSFSFF MP aMP aYY ??? ?????? 所以齒輪完全達(dá)到要求。 符號(hào) 公式 分度圓直徑 d mmmzd 4020211 ???? mmmzd 2 0 01 0 0222 ???? 齒頂高 ah mmmhah a 221 ???? ? 齒根高 fh mmmchah f )()( ?????? ?? 齒頂圓直徑 ad mmhdd aa 44c o s211 ??? ? mmhdd aa 202c o s222 ??? ? 齒根圓直徑 fd mmhdd ff 37c o s211 ??? ? mmhdd ff 197c o s222 ??? ? 齒頂角 a? ?? Rh aa? 齒根角 f? ?? Rh ff? 分度圓錐 角 ? ?? Rmz? 頂錐角 a? ???? aa ??? 根錐角 f? ?10??? ff ??? 錐距 R mmmzR 102s in2/ ?? ? 齒寬 b mmRb )~ ?? 由于小齒輪的分度圓直徑較小，所以作成齒輪軸。取 1 0 0205,20 21 ???? zz 則 。取 80204,20 21 ???? zz 則 。 表 4－ 5齒輪的幾何尺寸 名稱(chēng) 符號(hào) 公式 分度圓直 徑 d mmmzd 4020211 ???? mmmzd 1 6 080222 ???? 齒頂高 ah mmmhah a 221 ???? ? 齒根高 fh mmmchah f )()( ?????? ?? 齒頂圓直徑 ad mmhdd aa 44c o s211 ??? ? mmhdd aa o s222 ??? ? 齒根圓直徑 fd mmhdd ff 36c o s211 ??? ? mmhdd ff 158c o s222 ??? ? 齒頂角 a? ?? Rh aa? 齒根角 f? ?? Rh ff? 分度圓錐角 ? ?? Rmz? 頂錐角 a? ???? aa ??? 根錐角 f? ?10??? ff ??? 錐距 R mmmzR 82s in2/ ?? ? 齒寬 b mmRb )~( ??
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