SCARA型装配机器人系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 器人是一种由四个自由度组成的平面关节型机器人，它的主要作用是可以完成精密仪器和物体的搬运和移动。由于体积小，传动原理简单，被广泛运用于电子电气业，家用电器业，精密机械业等领域。整个系统由机器手，机器臂，关节，伺服电机驱动系统等组成。通过各自由度伺服电机的驱动，完成机器手，机器臂的位置变化。具体设计内容为：同步齿形带传动设计，丝杠螺母设计，各输出轴和壳体的设计 ,伺服电机的选择等。在校核满足其结构强度的基础上，我们对 器人的结构进行优化设计。 本论文着重研究 器 人的结构设计系统设计。在论文开始首先介绍了机器人的发展及其分类情况。具体叙述了 器人的结构设计详细过程。在论文末尾还对 器人进一步改进措施和应用展望进行了阐述。 关键词： 器人，伺服电机，结构设计，机器臂 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 is a of of of Its is to of of it is in of is of By s of of it of is of of of of On of it we of on of At of it of It of of a At a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 1、 绪论 . 3 机器人的特点 . 3 机器人的构成及分类 . 4 机器人的应用与发展 . 7 器人的研究意义 . 9 主要研究内容 . 11 2、 器人传动方案 . 12 器人传动方案的比较及确定 . 12 可行方案分析 . 12 方案对比和分析 . 13 最终驱动方案 . 14 伺服电机的优点和选型 . 15 伺服电机的优点 . 15 伺服电机的选型 . 16 同步带轮选型设计 . 16 同步带传动的优点 . 16 同步带轮选型参数 . 17 3、 器人结构设计 . 33 器人结构组成 . 33 基座设计 . 34 旋转臂设计 . 35 大臂设计 . 36 小臂设计 . 37 末端升降旋转设计 . 37 末端机械手设计 . 38 4、 器人控制系统设计 . 39 器人控制器的总体结构 . 39 器人单片机系统设计 . 42 器人控制电路原理图 . 43 器人控制流程 . 43 器人控制电路原理图 . 44 5、 总结与展望 . 46 6、 参 考 文 献 . 47 7、 致 谢 . 48 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 绪论 机器人的特点 机器人最显著的特点有以下几个 : 1) 可编程 生产自动化的进一步发展是柔性自动化。机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发 挥很好的功用，是柔性制造系统 (的一个重要组成部分 。 2) 拟人化 机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化机器人还有许多类似人类的 “生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等 自适应能力。 3) 通用性 除了专门设计的专用机器人外，一般机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换机器人手部末端操作器 (手爪、工具等 )便可执行不同的作业任务。 4) 机电一体化 机 器人技术涉及的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。 因此，机器人技术的发展必将带动其它技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以从一个方面验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 机器人的构成及分类 机器人的构成 一个机器人系统，一般由操作机、驱动单元、控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。 1) 操作机 (又称执行系统 ) 操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能，是可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。通常由下列 部分构成 。 (1)末端执行器 又称手部，是操作机直接执行工作的装置，并可设置夹持器、工具、传感器等，是工业机器人直接与工业对象接触以完成作业的机构。 (2)手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件 主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般具有 2回转自由度以调整末端执行器的姿态。有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。 (3)手臂 由操作机的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。手臂有时不止一条，而且每条手臂，也不一定只有一节 (如关节型就可能有多节 )，所以，它有时还应包括肘和肩的关节，即手臂和手臂间 (靠近末端执行器的一节通常叫小臂 ，靠近机座的，通常叫大臂 )，手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。 (4)机座有时称为立柱 工业机器人机构中相对固定并承受响应力的基础部件。可分固定式和移动式两类，移动式机座下部安装了移动机构，它可以扩大机器人的活动范围。 2) 驱动单元 它是由驱动器、减速器、检测元件等组成的组件 ，是用来为操作机各部件提供动力和运动的装置。驱动器是将电能或流体能等转换成机械能的动力装置，通常是电动机 、液压或气动装置。驱动形式不同，传动装置也有所不同。 3) 控制装置 它是由人对机器人的启动 、停机及示教进行操作的一种装置，它指挥机器买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 人按规定的要求动作。控制装置包括检测 (如传感器 )和控制 (如计算机 )两部分，可用来控制驱动单元，检测其运动参数是否符合规定要求，并进行反馈控制。这就是闭环控制。如果没有反馈控制，就是较简单的开环控制。 4) 人工智能系统 对于智能机器人，还应有人工智能系统。它主要由两部分组成，一部分为感觉系统 (硬件 )，主要靠各类传感器来实现其感觉功能。另一部分为决策一规划智能系统 (软 件 )，它包括逻辑判断、模式识别、大容量数据库和规划操作程序等功能。 机器人的分类 目前世界各国对处于发展阶段的机器人还没有统一的分类标准，大致有以下几种分类方法。 1) 按使用范围分类 (1)固定程序的专用机器人 (机械手 ) 通常根据主机的特定要求设计成固定程序 (或简单的可变程序 )。这种机器人 (机械手 )多为气动或液动，用行程开关、机械挡块来控制其工作位置。工作对象单一，动作较少，结构与系统简单，价格低廉。 (2)可编程序的通用机器人 工作程序可变，以适应不同的工作对象，通用性强，适合于以多品种、中小批量生产为 特点的柔性制造系统中。 2) 按使用行业、部门和用途分类 (1)工业机器人 它们又可按作业类别分为锻压、焊接、表面喷涂 、装卸、装 配 、检测等机 (2)采掘机器人 如海洋探矿机器人等。 (3)军事用途机器人 (4)服务机器人 如医疗机器人，家用机器人，教学机器人等。 3) 按机械结构 、坐标系特点分类 按机械结构坐标系特点可分为直角坐标型 ;圆柱坐标型 ;球坐标型 ;多关节型。 4) 按机器人运动控制方式分类 (1)点位控制 (器人 就是由点到点的控制方式，这种控制方式只能在目标点处准确控制机器人末端执行器的位置和姿态 ，完成预定的操作要求。目前买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 应用的工业机器人中，很多是属于点位控制方式的，如上下料搬运机器人、点焊机器人等。 (2)连续轨迹控制 (器人 机器人的各关节同时作受控运动，准确控制机器人末端执行器按预定的轨迹和速度运动，并能控制末端执行器沿曲线轨迹上各点的姿态。弧焊、喷漆和检测机器人等均属连续轨迹控制方式。 5) 按驱动方式分类 按驱动方式可分为液压驱动式、气动式、电力驱动式 (这是目前用得最多的一类 ) 6) 根据机器人的功能水平和技术的先进程度按 “代”分类 (1)第一代 机器人 其特点是采用开关量控制，示教再现控 制或数字控制，其作业路径和运动参数需通过示教或编程给定。 60 年代以来，工业中实际应用的绝大多数工业机器人都属于第一代机器人，它包括可编程序 (用于上下料 )的工业机器人具有记忆装置的示教再现型机器人，数控型搬运机器人等。 (2)第二代机器人是 70 年开始出现的，其技术特点是采用计算机直接控制，是通过具有视觉、触觉的摄像机和传感器，能“感觉”外界信息并通过计算机进行计算和分析自动地控制操作机进行运动和操作，因此，其控制方式较第一代机器人要复杂得多，目前这类机器人已开始在工业生产、排险救灾等场合应用，并将进入普及 阶段。 (3)第三代机器人 即智能机器人。这是国内外正在积极研究，开发的高级机器人，其主要特点是具有人工智能。包括 : 模式识别能力、规划决策能力、知识库、专家系统、人机交互能力等。这 一类机器人目前正在研究开发之中。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 机器人的应用与发展 机器人的应用 在发达国家，机器人己广泛地应用于工业、国防、科技、生活等各个领域。产业部门应用最多的当推汽车工业和电子工业，在金属加工、塑料成型、机械制造等行业也有普遍应用，并逐渐向纤维加。食品工业、家用产品制造等行业发展。 焊接作业包括点焊和弧焊，是机器人用 得最多的作业之一。传统的点焊机虽然可以减轻人的劳动强度，焊接质量也较好，但它适宜少品种大批量的生产环境，其机械手和焊枪位置不能随零件的改变而变化，而点焊机器人可通过重新编程来调整空间点位，满足不同零件的需要，故特别适宜于小批量多品种的生产环境。弧焊作业由于其焊缝多为空间复杂曲线，故多由人工完成，连续轨迹控制的机器人可以胜任此任务，故广泛用于各种复杂结构和容器的焊接 都是典型的焊接机器人 。 喷漆作业由于环境恶劣，国外大量使用了机器人，挪威生产的 器人是目前世界上用得最多的喷漆机器人，该机器人为关节式， 6 自由度，电液或全电动伺服驱动，采用示教再现方式，既可实行点位控制 ，也可实行连续轨迹控制。 搬运物料的作业包括为机床上下料，为自动生产线转运工件，搬运机器人和数控机床一起组成柔性加工系统，一条柔性生产线可配置几台至十几台搬运机器人，典型的搬运机器人是 器人。 机器人用于装配作业是随着视觉系统的发展而发展起来的，电子工业用得最多，主要用在电路板的装配上，还有电动机、发动机部件、阀门等产品的装配。器人是一种典型的装配机器人，有 6 个自由度，关节式，直流伺服电机驱动，微机控制点位或连续轨迹，用 言示教编程，其手腕机构具有顺应性，可克服装配中的误差。 国外的航空航天工业中应用机器人也十分广泛，如铆接装配作业就大量使用了机器人，此外如电气插头的装配，发动机风扇外壳和高压涡轮的焊接，飞机座舱盖和风挡钻孔作业，飞机机身和垂直尾翼钻孔，都采用了机器人。某些飞机机身、机舱的喷漆作业，发动机零部件等离子喷涂也采用了机器人。在空间开发中，航天飞机上收放卫星的机器人是加拿大 司生产的，美国 施的火星买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 测计划，发射了两个火星探测器海 盗 I 和海盗 H，它们也是一种机器人，在火星上采集样品，作各种实验，并能将实验结果发回地球。 在海洋开发方面，美国曾用 有缆水下机器人成功地从西班牙附近 900 米深的海底打捞一颗因 炸机失事掉入水中的氢弹。 挪威卑尔根公司生产的一种水下机器人，可在水下 600 米处作业，装有电视摄像机，可收集海底标本，切割石油管道和缆索等。 在放射性环境中，如在核电站里，机器人可用来检查、修复管道、阀门等，如日本东芝公司研制的一种蛇形机器人，具有八个关节，可以在狭小的空间里操作，臂长达 ，臂顶端装有 电视摄像机。 在军事方面，机器人 己用于侦察、布雷、排除爆炸物、装填弹药等。在建筑中，己有一种爬壁机器人可用来修理墙面，擦洗窗户。此外还有摘果实、挤牛奶、剪羊毛、清理垃圾、监护病人的机器人等。 总之，机器人的应用面相当广泛，机器人的工作特点是在计算机控制下离开人的干预进行各项工作。用机器人代替人，可以使人摆脱高温、有毒、粉尘、振动、放射性、强噪音等恶劣环境，而去从事机器人的监控、维护等工作，使工作性质发生了变化，减轻了劳动强度，同时也改善了就业结构。机器人工作抗干扰能力强，一心一意按所编程序工作，动作精度、 重复精度高，因此能保证和提高产品质量。解决多品种小批量生产的自动化问题二随着人民生活水平的提高，人们要求提供更丰富更多样的产品。因此，用传统的生产方式难以满足人们的需求，当前柔性制造系统的飞速发展正是适应了这种发展趋势，而机器人是柔性系统中不可缺少的提高劳动生产率的关键设各。与人相比，机器人有一个最大的特点 :不知疲倦、不需要休息，在合宜的条件下，可以连续工作，因此可以大大地提高劳动生产率。机器人对于改善劳动条件、减少安全事故 ，减少人受危险环境的伤害等方面都有显著的效果。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 器人的研究意 义 器人研究现状 目前，国外已有各种专用和通用的装配机器人在生产中得到应用，主要类型大致有直角坐标型、圆柱坐标型和关节型三大类。关节型装配机器人又有垂直关节型 (即空间关节型 )和平面关节型 (即 )两种。拒统计资料介绍，在这些装配机器人中，平面关节型装配机器人是应用数量最多且较为广泛的一种装配机器人。 1991 年世界上 4 万余台在生产上应用的装配机器人中， 器人约占 3/4 左右。其主要应用领域为电子电气业、家用电器业、精密机械业。从事印刷电路板上电子元器件的插入作业；家用电器及仪器 仪表的组装作业 :小型电器开关、接触器等电器产品的组装作业。可以说， 机器人在轻型、较简单且要求机器人价格较低的装配作业中大显了身手。 随着社会需求的增大和技术的进步，装配机器人将会得到迅速的发展，多品种、少批量生产方式和为提高产品质量及生产效率的生产工艺需求，将是推动装配机器人发展的直接动力。近年来计算机、 柔性自动装配系统等的发展，又为装配机器人的应用和发展提供了良好的可能性。 1972 年我国开始研制机器人，但发展缓慢，受经济、观念等因素的制约 ，基本没有什么应用，直到 1986年，沈阳机器 人研究所成立，中国的机器人才向实用阶段发展。随着国内教育和科技的发展，哈工大等高校出现了专门的机器人机构，研究水平在某些方面己达到国际先进水平。在应用方面，一汽等大型企业己开始使用机器人自动化生产线。但总体来说，国内机器人发展还是趋于落后，特别是在应用方面发展缓慢。究其原因，除了经济因素的制约外，很重要的一点是有关机器人的教育跟不上，知道机器人的人很多，但真正了解、懂机器人的人少而又少，这就使我国的机器人发展缺乏智力支持，加强机器人技术教育，缓解人才危机迫在眉睫。而研制结构简单、成本较低 器人用于 教学可以提高教育的现代化水平，用于实际生产可以大大提高工作效率，还可以用于科学研究工作，为开发更先进的装配机器人提供有利条件，随着我国经济和科技的发展，我们有能力也有必要进行这方面的研究。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 器人的特点 根据工作环境、工作特点等要求，本 器人应具备以下几个特点 : 于观察。 如果作为示教用机器人应该让观看者赏心悦目，同时能直观地了解它的构成和动作原理。故机器人的外形应巧妙设计，部分外壳应采用透明材料，内部结构应简单明了，另外，机器人的动作应连续，速度适中。 在满足所要求功能的前提下，尽可能降低成本，这是设计的基本要求。如果作为教学用机器人只要求有一些示范性动作，而对实践的功能要求不高，速度等参数可在一定范围内调整，定位精度要求也不高，故机构尽可能采用规则件、标准件，驱动元件采用便宜的步进电机，而光电码盘等测试校验元件则可不用，其功能由软件部分实现补偿。这样，结构大大简化，成本也随之降低。 、重量轻 器人要求抓取重量不大，动作范围也很小，故体积很小，展开应在 60右。要实现 器人的四个自由度，内部零件应尽量小巧，结 构应尽可能紧凑。重量轻是机器人研制的一个方向，在满足强度和刚度的条件下，零部件越轻越好，故材料要首选铝质轻质材料，零件特别是具有定位功能的壳体定位板应采用板筋结构，各零件的空间分布要合理，减小倾覆力矩。 本次毕业设计的机器人采用伺服电机驱动，速度要求不高，故减速比可在一定范围内调整，只要能满足转矩即可。选择减速方案可根据空间结构要求 ，跨距转大的传动可选用同步带传动力求一步到位，传动简单。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 主要研究内容 器人为平面关节型机器人，一般采用步进电机驱动，控制简单，编程 方便。主要应用于电子产品中异形元件装配，小型机电产品如电机、空压机、电器、泵类等的装配工作，是一种小型经济型机器人。该机器人的突出特点是机构承载能力强，具有较好的通用性，重复定位精度高，动作速度快，应用范围广。该论文涉及计算机技术、电子、机械等多学科的知识，主要完成了以下的工作 : 1）建立 器人的机械结构模型， 器人由固定架基座、旋转升降臂、大臂、小臂、旋转升降末端以及末端执行器六部分组成。包括 2 个移动关节和 3 个旋转关节，各关节采用步进电机驱动。 2）选择电机的种类、型号。 3）确定机器 人的自由度，各部件形状、大小、行程。 4）使用 计机械部件的二维图。 5）设计并绘出单片机控制电路原理图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 2 器人传动方案 器人传动方案的比较及确定 可行方案分析 本次毕业设计要求： 器人需要如下四个自由度，大小臂在 面内转动， Z 轴上下移动以及 Z 轴的转动，在这个四自由度下工作就可以满足绝大多数的装配应用。 1）工作范围的确定：工业机器人工作的范围根据工艺要求和操作运动轨迹来确定。一个操作运动的轨迹一般是由几 个动作合成的；在确定工作范围时，可将运动轨迹分解成单个动作，由单个动作的行程确定工业机器人的最大行程。各个动作的最大行程确定之后，工业机器人的工作范围即可确定。 2）大小臂尺寸的确定：装配生产中所用装配流水线的宽度一般为 2000500右，如果工业机器人手臂置于流水线的中间位置，考虑其大小臂长度之和为 1300 则可以满足需求。 3） Z 轴平移及旋转行程的确定：为了使工业机器人手臂与流水线手工作业人员很好的结合，工业机器人手臂 Z 轴的位置高度应与人工作时手臂高度相当，同时考虑到对不同产品 的泛用性， Z 轴上下运动位移须达到 500合人手上下取放的高度； Z 轴旋转须 360 度，以实现不同角度的装配。 4）臂力的确定： 对于装配工业机器人来说，臂力主要根据被抓取、搬运物体的重量及重量变化范围来定，其安全系数一般可在 围内选取，确定有效负载为 具体方案如下： 方案一：体转动采用伺服电机驱动同步带减速；大臂采用伺服电机直驱丝杠螺母传动实现升降；小臂采用伺服电机直驱转动；末端分为升降和转动两部分，均采用伺服电机驱动同步带实现。这种方案主要考虑了传动链的简化，结构比较简 单易行。 方案二：臂转动采用齿轮减速，小臂转动采用二级同步带传动，升降轴采用一级齿带传动加齿轮齿条实现升降运动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 方案对比和分析 方案一具有以下特点 : 1）第一个自由度采用伺服电机驱动同步带减速，体积小、重量轻、精度高、回差小、承载能力大、噪音小、效率高、定位安装方便。 2）第二个自由度采用伺服电机直驱，充分利用了大臂的空间，结构紧凑，扭矩大，传动功率大，效率较高。电机直接驱动丝杠螺母传动的同时兼有减速的作用，一步把旋转运动转变为直线运动，传动精度较高，丝杠有自锁功能，速度不宜过高。 3）第 三个自由度采用伺服电机直驱，考虑到小臂转动需要一定的扭矩，伺服电机具备大扭矩的特性。 4）第四自由度分为升降和转动两部分，考虑到末端运动速度较慢，均采用伺服电机驱动同步带轮减速。 方案二具有以下特点 : 1）第一个自由度采用齿轮减速，这是最常用的减速方法，传动比恒定，传动效率高，工作可靠，使用寿命长，结构紧凑，传递功率大，但传动精度低，噪音大，传动比小。齿轮的加工成本比较高，体积和重量都比较大。 2）第三个自由度采用了齿带加齿轮齿条传动，基本具备齿轮传动的特点，传递功率大，传动效率高，精度低，有噪 音，传动比小，工作可靠，但需要平衡装置，不能自锁。 3）其它方面与方案一基本相同。 两方案相比较，在传动的实现上，二者都是可行的。方案一结构比较简单，各传动元件的定位比较容易实现 ;方案二结构较为复杂，各部分定位都需仔细考虑。外观上，方案二显得更好一些。传动精度方面，显然方案一比较高。成本上考虑，方案一采用标准件较多，零部件较少，且比较规则，易于加工，丝杠螺母在精度要求不高的情况下，加工成本也不是很高 ;方案二用了很多齿轮，需专门设备加工，且各定位部件形状不规则，加工困难，这都使成本增加。故综合考虑，选择方 案一。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 图 降臂丝杠螺母传动构想 如图 机器人的升降关节及升降臂三维模型，机器人的基座上安装一个滚珠丝杠，一个电机和两个滚动导轨，滚珠丝杠的两端通过轴承固定在基座上，升降臂与滚珠丝杠副的螺母及滚动导轨副的定导轨通过螺栓连接在一起。当电机转动时，电机输出轴通过同步带传动带动滚珠丝杠转动，从而驱动滚珠丝杠副的螺母沿丝杠轴线方向作直线运动，实现升降臂的升降动作。 最终驱动方案 常用的机器人驱动方式主要有：液压驱动，气压驱动和电气驱动三种 1) 液压驱动 液压驱动以液体作为工作介质，通过 将电能转换为液压能并用电磁阀改变压力油的流向，从而使液压驱动执行机构运动。液压驱动输出功率大，精度高，速度快，运行平稳，但它需要独立的液压源，且液体易泄漏，设备难于小型化，因此不能满足机器人驱动装置重量轻，体积小的要求。 2) 气压驱动 与液压驱动的工作原理相似，气压驱动采用压缩空气作为工作介质，具有工买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 作速度快，成本低，无泄漏污染等特点，但功率较小，动作不够平稳，且不易小型化，难于实现精确控制。而机器人一般需要有较高的工作精度和较大的驱动功率，因此气压驱动作为机器人的驱动方式也具有一定的局限性，液压驱动 和气压驱动多用于早期的工业机器人。 3) 电气驱动 它是将电能转变成电磁力，并用该电磁力驱动执行机构运动的。电气驱动的功率大，控制精度高，响应快，且操作简便，无污染，这些特点较好地满足了机器人的设计要求，因此，电气驱动成为目前机器人的主要驱动方式。 综上，选择电气驱动，即采用伺服电机作为机器人的驱动。 伺服电机的优点和选型 伺服电机的优点 20 世纪 80 年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器 系列产品并不断完善和更新。 交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。 90 年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有： 1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制 ,克服了步进电机失步的问题； 2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到 2000 3000 转； 3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快 速起动的场合特别适用； 4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合； 5、及时性：电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内； 6、舒适性：发热和噪音明显降低。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 伺服电机的选型 为满足 器人运行速度快、控制精度高和动态性能好的设计要求，本次毕业设计选用松下电机的 列交流伺服电机作为驱动元件，并选用与伺服电机配套的伺服电机驱动器来控制电机的运转，表 出了选用的交流伺服电机的型号、规格及配套的驱动器型号。 关节名称 电机 型号 配套伺服驱动器型号 额定功率（ 额定转速(主体旋转 2500 大臂升降 2500 小臂旋转 2500 末端旋转 500 末端升降 500 同步带轮选型设计 同步带传动广泛应用于纺织、汽车、化纤 、卷烟、造纸、印刷、化工等机械设备；近年来，采矿冶金、钢铁机械、医疗设备需求量日渐增加。同步带传动利用带齿与带轮齿啮合来传递动力的一种新型传动方式，具有准确的同步传动功能，不需要润滑、无滑差、无污染、噪音少；传动效率达 比范围可达 110，允许线速可达 50m/s，传动率从几百瓦到数百千瓦，适宜多轴传动。 同步带传动的优点 1) 工作时无滑动，有准确的传动比 同步带传动是一种啮合传动，虽然同步带是弹性体，但由于其中承受负载的承载绳具有在拉力作用下不伸长的特性，故能保持带节距不变，使带与轮齿槽能正确啮合，实 现无滑差的同步传动，获得精确的传动比。 2) 传动效率高，节能效果好 由于同步带作无滑动的同步传动，故有较高的传动效率，一般可达 与三角带传动相比，有明显的节能效果。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 3) 传动比范围大，结构紧凑 同步带传动的传动比一般可达到 1 10 左右，而且在大传动比情况下，其结构比三角带传动紧凑。因为同步带传动是啮合传动，其带轮直径比依靠摩擦力来传递动力的三角带带轮要小得多，此外由于同步带不需要大的张紧力，使带轮轴和轴承的尺寸都可减小。所以与三角带传动相比，在同样的传动比下，同步带传动具有较紧凑的结构。 4) 维护保养方便， 运转费用低 由于同步带中承载绳采用伸长率很小的玻璃纤维、钢丝等材料制成，故在运转过程中带伸长很小，不需要像三角带、链传动等需经常调整张紧力。此外，同步带在运转中也不需要任何润滑，所以维护保养很方便，运转费用比三角带、链、齿轮要低得多。 同步带轮选型参数 一、齿形 同步带轮齿形可以分为英制（普通扭矩） L、 H 以及公制（高扭矩）（普通扭矩 )形的选择可以参照表一： 表一：同步带轮选型表（ L、 H、 二、齿数 齿数是同步带轮重要参数，同步带轮节圆直径齿数齿距 /。 三、材质及表面处理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 同步带轮常用材质为铝合金及 45钢，表面处理分别为铝轮：本色氧化、黑色氧化；钢轮：四氧化三铁保护膜、无电解镀镍。 四、带轮形状 同步带轮按形状可分为一下几种类型： K 形轮 A 形轮B 形轮 D 形轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 根据 伺服电机功率以及对同步带的选型要求，本次毕业设计各关节的同步带轮的选型如表二。 表二：同步带轮的选型 关节名称 功率（ 小带轮 大带轮 传动比（ 1） 带轮类型 齿数 轮类型 齿数 座旋转 3 0 6 端旋转 2 0 端升降 4 1 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 臂同步带的计算与选型 （ 1）确定同步带传动的设计 功率 P （ 2 式中： 载荷修正系数，根据原动机工作类型和每日运转时间等因素查机电一体化系统设计课程设计指导书表 3 = 1 . 5 1 . 1 = 1 . 6 5（载荷变动微小，每天工作小时 取基准带宽 b=可满足使用要求。 （ 10）带的工作能力验算 由公式： 230( ) 1 0sz w a K T m v （ 2 其中： 啮合系数，查机电一体化系统设计课程设计指导书表 3， ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 齿宽系数； 1 0w s sK b b； 基准带宽0机电一体化系统设计课程设计指导书表 3， m 单位长度质量， 查机电一体化系统设计课程设计指导书表 3 m=m ； v 同步带的线速度，单位为： / 带入已知数据，可得带的工作能力： P=此带 的校验合格，满足使用要求。 端臂连接丝杠同步带的计算与选型 （ 1）确定同步带传动的设计功率 P （ 2 式中： 载荷修正系数，根据原动机工作类型和每日运转时间等因素查机电一体化系统设计课程设计指导书表 3 = 1 . 5 1 . 1 = 1 . 6 5（载荷变动微小，每天工作小时 10h）； P