轮胎装配机器人结构毕业设计【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 本  科  毕  业  论  文   轮胎装配机器人结构设计   姓       名     学       院   机械工  程学院   专       业   机械设  计制造及其自动化   指导教师   陈劲杰     副教授   完成日期     买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上海理工大学   全日制本科生毕业设计（论文）承诺书   本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）  是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中  所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭  他人研 究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问  题，本人愿意承担相关法律责任。   承诺人（签名）：   日    期：   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮胎装配机器人结构设  计   摘  要   随着全球汽车制造工业的迅速发展  ，在汽车装配作业中，出现了以装配机器人为核心，  在一个装配单元中适应多种装配作业的综合系统。装配机器人的出现和迅猛发展，有效取  代了手工或简单机械的装配作业，尤其对于批量生产，大大降低了制造成本，从  而提高  生  产效率，加速汽车工的业自动化进程。   装配机器人的工作内容，主要是实现将一些对应的零件装配 成一个产品部件或产品，  有零件的装入、压入、铆接、嵌入、喷涂和拧螺丝等作业。此外还有一些为装配工作服务  的作业，如输送、搬运、检测和安置等工作。因此，本课题选取仿人手臂的关节型机器人，  针对其结构紧凑、占用空间少、运动空间大、运转灵活、定位准确、动作迅速等优点，  总  体构思一台六自由度轮胎装配机器人，完成其中三  个自由  度的相关结  构设计。   本文主要内容如下：根据轮胎装配机器人的功能要求，结合相关机器人设计方案的对  比，得出最优方案，设定相关设计参数，确定各个关节的运动机构及动力的传递方式，  根  据各轴 的受力特点，选择适当的轴承和安装方式。通过各种电机特点的对比和各关节力矩  估算，选择合适的电机驱动。结构方案确定后，利用  维结构建模进行可行性模拟  分析，避免干涉，修正参数，优化结构。根据传动比和功率设计一对啮合齿轮传动，通  过  计算确定齿轮尺寸。另外，利用有限元分析对关键零件的危险截面进行分析，得  出其形  变  应力和位移，从而校核该零件的刚度和强度。最终绘制轮胎装配机器人的二维装配图和零  件图。   关键词： 装配机器人、机  械臂、结构设计   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 F th e e an r           pr  th e of  of r is to e so me be a       a     in      e  o f   su co   e    a a   an d  n  o f  of is as to o f  r ob   o  d  o f  po  o f   th e  s   th e  d  e  g,    u to n a  o f  is   ed     an d  ch  At of e  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘  要   目  录   第  1 章  绪  论  . . . . . . . . . 1  1 究背景和意义  . . . . . . . 1  1 车轮胎简介  . . . . . . . 1  1 配机器人定义及其基本组 成  . . . . . . 2  配机器人的定  义 . . . . . . 2  配机器人的基  本组成  . . . . . . 3  配机器人的分  类 . . . . . . 3  1  配机器人的国内外发展现状及其发展趋势  . . . . 4  配机器人的发  展现状  . . . . . . 4  配机器人的发  展趋势  . . . . . . 4  1 计任务及主要研究内容   . . . . . . 5  计任务  . . . . . . . 5  要研究内容  . . . . . . . 5  第  2 章  轮胎装配机器人总体结构设计  . . . . . . 7  2 胎装配机器人结构概述   . . . . . . 7  胎装配机器人  设计思路   . . . . . 7  胎装配机器人  方案优化   . . . . . 7  2 械臂设计要求  . . . . . . .2 器人运动机构设计分析  . . . . . .臂旋转机构设  计 . . . . . .臂摆动机构设  计 . . . . . .部旋转机构设  计 . . . . . .端执行器的 选  择 . . . . . .2 章小结  . . . . . . . .第  3 章  机械臂电机选型  . . . . . . .3 机选型原则  . . . . . . .3 关节力矩估算  . . . . . . .3 关节功率估算  . . . . . . .3 机选型  . . . . . . . .3 章小结  . . . . . . . .第  4 章  三维结构建模  . . . . . . . .4 维建模软件简介  . . . . . . .买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 维模型展示  . . . . . . .4 章小结  . . . . . . . .第  5 章  主要零件的设计分析和校核计算   . . . . . .5 动齿轮的设计  . . . . . . .择齿轮材料及精  度等级  . . . . .齿面接触疲劳强  度设计  . . . . .齿根弯曲强度设  计  . . . . . .终几何尺寸确定  . . . . . .5 要零件有限元分析  . . . . . . .件概述  . . . . . . .件的有限元位移  分析  . . . . . .5 章小结  . . . . . . . .第  6 章  结论与展望  . . . . . . . .6 究结论  . . . . . . . .6 望  . . . . . . . .参考文献  . . . . . . . . .致  谢  . . . . . . . . .买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上海理工大学毕业设计（论文）   1 究背景和意义   第  1 章  绪  论   装配是 产品生产的后续工序 ,在制  造业中  占有重  要地位 ,在  人力、物力、财力消耗中占  有很大比例 ,作为一项新兴的工业技术 , 装配机器人应运而生。但其份  额在机器人应用领  域中却很小。究其原因 ,一方面是由于装配操作本身比焊接、喷涂、搬  运等复杂  ；另一  方  面 ,机器人装配技术目前还存在一些亟待解决的问题。如对装配环境要求高  ,装配效  率低 , 缺乏感知与自适应的控制能力 ,难以完成变动环境中的复杂装配等问  题。尽管存  在上述  问  题 ,但由于制造业装配所具有的重要意义 ,装配机器人的发展具有很大  潜力。另外，当今汽  车制造 工业迅猛发展，尤其是装配作业环节备受关注，而装配机器人的出现和发展，大  大  节约了劳动成本，有效提高了生产效率，加速了工业自动化的进程。鉴于此，特别选取汽  车轮胎装配机器人结构设计作为课题，运用所学机械设计理论知识，实践毕业设计。   1 车轮胎简介   汽车轮胎是橡胶与纤维材料及金属材料的复合制品，  外形  如图 1 造工艺是机械  加工和化学反应的综合过程。橡胶与配合剂混炼后经压出制成胎面；帘布经压延、裁断、  贴合制成帘布筒或帘布卷；钢丝经合股、包胶后成型为胎圈；然后将所有半成品在成型机  上组 合成胎坯，在硫化机的金属模型中，经硫化而制成轮胎成品。   图  1车轮胎外形                             图  1胎规格及技术参数   1  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮胎装配机器人结构设计   轮胎通常由外胎、内胎、垫带 3部  分组成  。也有  不需要  内胎的  ，其胎  体内层有气密性  好的橡胶层，且需配专用的轮辋。如图 1- 2，普通轮胎的技术规格和参  数如下：   （ 1 ）轮胎外径：是  在相应  的轮辋上安装轮胎并按规定气压充气后，在  没有承重  时的  轮胎直径。   （ 2 ）轮胎总宽：是  指包括  轮胎则面的文字及花纹的轮胎最大宽度。   （ 3 ）适用轮  辋宽：  是适合  轮胎性  能的轮辋宽度。  标准轮  辋：最  适合  的宽度和  形状；  （用  适用轮辋：能够使用的轮辋。   （ 4 ）轮辋直  径：是  指适合  轮胎的车轮的轮辋直径，同  轮胎内  径相同  。  （ 5 ）轮胎断面宽：  从轮胎  的总宽  中去除轮胎侧面的文字及花纹厚度的  宽度。   （ 6 ）轮胎高：是用  轮胎外  径减去  轮辋直径后的数字的 1/ 2。   （ 7 ）胎面宽：是轮  胎踏面的宽度。是指两面最突出部分的宽度  。   （ 8 ）胎面半径： 是  指胎面  部分的曲率半径。   在选用轮胎时，都有具体的规格可以  依据，  例如： 18 5/70应如下：   18 5：胎面宽（毫米）   70 ：扁平比（胎高  胎宽  ）   R：子午线结构   14 ：钢圈直  径（寸）   86 ：载重指数（表示对应的最大载荷为 530 公斤）   H：速度代号（表示最高安全极速是 210 公里 / 小时  ）   汽车轮胎  充气后，务必用平衡器进行平衡调整。即使是微小的失衡也会在高速行驶时  产生振动，因此要对所有车轮进行平衡调整。一般将平衡锤安置于轮辋法兰上比较便 于调  整 ， 铝制车轮因为法兰形状及外表好看  ，有时  也贴在  轮辋内  侧。   汽车轮胎安装方面应注意，确  认轮胎  没有与  车体接触以及轮胎和车轮  没有从车体突  出，安装时使用十字扳手、扭力扳手或冲击式动力扳手。  安装后  ，最  好在行驶 50至 10 0后，进一步紧固螺母。   1 配机器人定义及其基本组成   1  装配机器人的定义   工业机器人一般是指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作  , 如汽车制造、摩托车制造、舰船制造、某些家电产品 ( 电视机  、电冰箱  、洗衣机  等 ) 、化  工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、冲压、切割、电子装配及物流系统的搬运、  包装、码垛等作业的机器人。而装配机器人则是工业生产中 , 用于装  配生产线上  对零件  或  部件进行装配的工业机器人 ,它属于高、精、尖的机电一体化产品 ,它是集光学、机械、微  电子、自动控制和通讯技术于一体的高科技产品 ,具有很高的功能和附加值。如图 1为装配  机器人的工作情况。   2  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上海理工大学毕业设计（论文）   1  装配机器人的基本组成   图  1配机器人工作过程   装配机器人由 主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构 , 包括臂部、腕部和手部。大多数装配机器人有 3 6 个运动  自由度 ,其  中腕部通常  有 1 3个  运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构 ,用于使执行机构产生  相应的动  作；控  制  系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号 , 并进行  控制。   1  装配机器人的分类   机器人的分类标准有很多种 ,按照  开发内  容分类 ,基  本上有  三类机  器人 : 工业机器人 , 操纵型机器人和智能机器人。工业机器人按臂部的运动形式分为四种：直角坐标  型的臂  部  可沿三个直角坐标移动；援助坐标型的臂部可做升降、回转和伸缩动作  ；   球坐标  型的臂  部能回转、仰卧和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。工业机  器人  按作用对象不同 ,又  分为水下机器人 ,装配机器人 ,弧焊机器人 ,点焊机器人 ,喷  漆机器人 , 铆接机器人  等。   图  1接机器人                          图  1涂机器人   装配机器人从适应的环境不同 ,分  为普及  型装配  机器人  和精密  型装配机  器人；根  据臂  部的运动形式不同 ,分为直角坐标型装配机器人、垂直 多关节型装配机  器人和平面关节型  ( 配机器人。   3  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮胎装配机器人结构设计   1 配机器人的国内外发展现状及其发展趋势   1  装配机器人的发展现状   经过多年来的研究与开发 , 我国在  装配机  器人方  面进步显著。目前在装  配机器人  研制  方面 ,基本掌握了机构设计制造技术 ,解决了控制、驱动系统设计和配置、软件设计和编制  等关键技术 ,还掌握了自动化装配线及其周边配套设备的全线  自动通信  、协调控制技术 ,在  基础元器件方面 ,谐波减速器、六轴力传感器、运动控制器等 也有了突  破。   图 1动装配生产线中的机器人   我国已研制出精密型装配和实用型装配机器人  ,如广东  吊扇电  机机器  人自动装配  线 , 小型电器机器人自动装配线 ,以及自动导引汽车发动机装配线 ,精  密机  芯机器人自动装配  线等机器人示范应用工程，如图 1配机器人属于高、  精、尖的机电一体化产品 ,其自主开发一直受到国家 86 3智能机器  人主  题专家们的关注 ,必  将取得更大的突破。   美、日、西欧的制造业中约 40%的劳动力用于装配 ,西德电子工业产品总成本的 50 70 % 是装配。装配机器人是高质量、高柔性、高效率完成自动装配的理想手段，所以  装配机  器  人得到迅速发展 ,如美国工业界  20 00年应用于装  配和检验的  机器人  销  售台数从 1985 年占工业机器人总数 16% 猛增到 35% 。日本机器人应用领  域在装配  段 , 2004年  装配机器人已达到 55 000台 ,产值 4200 5100 亿日元，是焊接机器人的  两倍 , 成为工  业应用  领域中应用最多的机器人。   1  装配机器人的发展趋势   目前机器人领域正在加大科研力度 ,进行  装配机  器人共  性技术  及关键  技术的研究 , 并  朝着智能化和多样化的方向发展。主要研究内容集中在以下几个方面 :  (1)装配机器人操作机结构的优化设计技术 : 探索新  的高强  度轻质  材料 , 进一步提高负  载 /自重比 ,同时机构进一步向着模块化、可重构方向发展。   (2)直接驱动装配机器人 :传统  机器人  都要通  过一些减速装置来达到降  速并提高输出  4  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上海理工大学毕业设计（论文）   力矩 ,这些传动链会增加系统功耗、惯量、误差等 ,并降低系统可靠性 ,为了减小关节惯性 , 实现高速、精密、大负载及高可靠性。一 种趋势是采用高扭矩低速电机直接驱动。   (3)机器人控制技术 :重  点研究  开放式 ,模  块化控  制系统 ,人  机界面  更加友好 ,语言、  图  形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化 , 以及基  于 器  己成为研究热点。   (4)多传感器融合技术 : 为了提  高机器  人的智  能和适应性 , 多种  传感器  的使用是其  问题  解决的关键。   (5)机器人的结构要求更加灵巧 ,控制  系统愈  来愈小 ,二  者正朝  着一体  化方向发展  。   (6)机器人遥控及监控技术 ,机  器人半  自主和  自主技术  ,机器人  和操作  者之间的协  调控  制 ,通过网络建立大范围内的机器人遥控系统 ,在有  延时的  情况下 ,建  立预先显示  进行遥  控  等。   (7)智能装配机器人 :利  用知识  规划 ,专家  系统等  人工智  能研究  领域成  果 ,开发出智能  型自主移动装配机器人 , 实现自主装配。   (8)并联机器人 : 传统机  器人采  用连杆和关节串联结构  ,而并联  机器人  具有非累积  定位  误差 ,执行机构的分布得到改善、结构紧凑、刚性提高、承载能力增加等优点。   (9)协作装配机器人 :随  着装配  机器人应用领域的扩大  ,对装配  机器人  也提出一些  新要  求 ,如多机器人之间的协作 ,同一机器人双臂的协作 ,甚  至人与机器人的  协作 ,这对于  重型  或精密装配任务非常重要。   (10)多智能体 (调控制技术 : 这是目前  机器人  研究的  一个崭新领  域 , 主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理、感知与学习方法、建模和规  划、群体行为控制等方面进行研究。   1 计任务及主要研究内容   1  设计任务   总体构思一台六自由度装配机器人，能够实现汽车轮胎的局部搬运和装配。要求选用  伺服电机驱 动，结构合理，能够灵活运动，并且具有稳定的传动系统，在三维建模的基础  上完成主要零件的校核，最终完成三个自由度的结构设计并绘制二维图  。   1  主要研究内容   轮胎装配机器人是仿人手臂的工业机器人，主要结构以关节型为主，通过底盘、腰部  、  大臂、小臂、和腕部的各种转动和摆动，来实现轮胎的抓取和装配，并可获得很高的抓取  稳定性和操作灵活性，在汽车装配行业具有广阔的应用前景。   本文的结构安排如下：  第一章：绪论部分，主要介绍课题的研究背景及意义，并对轮胎做了简要介绍。通过  查阅资料了解装配机器人的 定义、基本组成和分类，分析国内装配机器人的发展现状和发  展趋势，为装配机器人的设计提供参考，并且结合研究课题提出  研究  的内容与  方向。  5  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮胎装配机器人结构设计   第二章：轮胎装配机器人总体结构的设计。通过对现有各种工业机器人的结构调研分  析和结构对比，选用合理的优化方法，再根据设计功能要求确定轮胎装配机器人的总体结  构设计方案，从而定义设计参数规格，为结构设计指明方向。   第三章：机械臂的电机选型。通过查阅相关电机选型的资料，明确电机选型原则，根  据各个关节的力矩估算和功率估算，结合市 场上电机选购的情况选取适当的电机，从而  实  现各个机械臂的驱动。   第四章：  三维结  构建模。本设计采用法国达索公司的  装配机器人实体，从而为各种轴之间的运动关系有明确的认识，避免电机的干涉等问题，  也为之后的校核计算和有限元仿真奠定基础。   第五章：主要零件的设计分析和校核计算。其中包括一对啮合齿轮分别通过齿面接触  疲劳强度和齿根弯曲强度的计算，继而确定啮合齿轮的最终尺寸。最后利用一种简单的有  限元分析方法，即 s，对关键零件的危险部分进行应力和形  变位移的校核，从而确保整个轮胎装配机器人结构设计的顺利完成。   第六章：  总结与  展望。   6  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上海理工大学毕业设计（论文）   第  2 章  轮胎装配机器人总体结构设计   2 胎装配机器人结构概述   2  轮胎装配机器人设计思路   根据毕业设计题目要求，首先确定轮胎装配机器人为六自由度机器人，最大负载 30  可实现汽车生产线上汽车轮胎的自动装配，通过对传统汽车生产装配线的考察和调研，深  入了解分析装配过程，定义动作要求和动作范围 ，即将轮胎从料架取下，移动到  安装位  置  并定位，然后进行装配作业，最后离开安装位置，整个过程需要平稳操作，精确  定位，  安  装合理。   鉴于以上情况  ，轮胎装配机器人主要承载轴采用 045钢，保证足够  的刚度和强度，  从而保证精度，底座采用铸铁，确保稳定性要求；因为整个机器人机身和负载都比较重，  还要实现运动的精确可控性，因此采用交流伺服电机驱动，从而实现快速响应和工作平稳  的要求。   2  轮胎装配机器人方案优化   通过对其他机器人设计的考察得知，该类机械臂的设计主要有以下四种形式，下 面将  逐个介绍其结构和特点，通过比较得出最优方案：   （ 1 ）直角坐标型机器人：   直角坐标型装配机器人的结构在目前的产业机器人中是最简单的。如图  2部由  三个相互正交的移动副组成，带动腕部分别沿 X、 Y 、 Z 三个坐  标轴的方  向作直线  移动。  它  具有操作简便的优点 ,被用于零部件的移送、简单的插入、旋拧等作业。在机构方面 ,大部  分装备了球形螺丝和伺服电动机 ,具有可自动编程 , 速度快、精度高等特点。但所占空间较  大，工作范围相对较小。   图 2角坐标机器人   7  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮胎装配机 器人结构设计   （ 2 ）圆柱坐标型机器人：   圆柱坐标型机器  人的结  构也比  较简单，如图 2- 2，臂部  由一个  转动副  和两个移动  副组  成，相对来说，所占空间较小，工作范围较大，应用较广泛。   （ 3 ）垂直多关节型机器人：   图 2柱坐标机器人   垂直多关节型机器人是根据人的上肢而设计的，如图  2的最下  面是一个承载能  力很强的动力型旋转关节，前三个转动关节、腰关节绕 的两个关节绕平行于 Y 轴的两轴线转动，它利用顺序的三个圆弧运动来改变手的空间位置。关节型机器 人以臂部  各相邻部件的相对角位移为运动坐标，结构紧凑，操作灵活性最好，所占空间小，运动  速  度较高，操作范围大，能在狭窄空间内饶过各种障碍物。但其精度受手臂姿势的影响，实  现高精度运动有一定的困难。   图 2直多关节机器人   8  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上海理工大学毕业设计（论文）   （ 4 ）平面关节型 (S 配机器人   平面关节型 ( 配机器人是  由山梨  大学工学部精密工学研究所开  发完成的  。目  前在装配生产线上应用的数量最多 ,它是一种精密型装配机器人 , 具有  速度快、精度高、 柔  性好等特点 ,如图 2采用交流伺服电机驱动 ,其重复位置精度达到了 0 应用于  电子、机械和轻工业等有关产品的自动装配、搬运、调试等工作 ,适  合于工厂柔  性自动  化  生产的需求。由于这种机器人所具有的各种特性符合用户的需求 ,因  此需求量迅  速上升  。  但因为所承受载荷有限，所以不能用于重型装配。   图  2面关节型（ 配机器人   （ 5 ）极坐标型机器人：   极坐标型机器人利用两个转动和一个移动来改变手的空间位置，如图 1 生沿手  臂轴 基座 轴 的摆动。其手臂可作  绕 运动，  能抓取地面上的物体。这种机器人的特点是结构紧凑，所占空间小，运动灵活，  并能扩  大  机器人的工作空间，但旋转关节反映在末端执行器上的线位移分辨率是一个变量，精度  难  以保证。   图 2坐标机器人   9  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮胎装配机器人结构设计   根据上面几种机器人结构特点比较，由于关节型机械臂动作灵活，所占空间小，工作  范围大，能在狭窄空间内饶过各种障碍物的特性，所以决定采用垂直多关节型装配机器人，  可以实现六个自由度，这样可以在空间上的任 意一点 , 确定任  意姿势，  平稳快速  的实现  汽  车轮胎的搬运和装配。   2 械臂设计要求   轮胎装配机器人的自由度为 6，且全部为转动关节，如图 2示为轮胎装配机器人的  总体结构图。第 1个关节即底盘关节的运动是由伺服电机传递动力而  产生回转运  动，底  盘  关节上的伺服电机通过齿轮传动驱动腰的俯仰运动，另一个伺服电机通过减速电机直接驱  动大臂的俯仰运动，后 3个关节的伺服电机驱动着手腕的回转、夹持器  的摆动以及夹持器  的周转运动 个关节 J 3 控制着机器人末端执行器的位置，而后 3个关 节   S 3 控制机器人末端执行器的姿态。   图 2配机器人结构图   轮胎装配机器人预订设计规格如表 2- 1。   表  2胎装配机器人设计规格    10  控制轴数  3（垂直多关  节）  负载  2 0复定位  精度   0. 2四关节  （腕部扭转）  540  第五关节  （腕部俯仰）  180  第六关节  （腕部回转）  330  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上海理工大学毕业设计（论文）    轮胎装配机器人设计尺寸及工作空间如图 2- 7。   图  2胎装配机器人设计尺寸和工作空间   11  第四关节  （腕部扭转）  s, 360 /s 第五关节  （腕部俯仰）  s, 90 /s 第六关节  （腕部回转）  s, 180 /s 第四关节  （腕部扭转）  44 Nm 第五关节  （腕部俯仰）  44 Nm 第六关节  （腕部回转）  22 Nm 第四关节  （腕部扭转）  kgmm 第五关节  （腕部俯仰）  kgmm 第六 关节  （腕部回转）  kgmm 温度  0  +45  湿度  20 80%结露）  振动  小于  s2 机械臂部分重量  6 5动方式  交流伺服电机驱动  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮胎装配机器人结构设计   2 器人运动机构设计分析   2  小臂旋转机构设计   根据轮胎  装配机器人功能需求，设计小  臂旋转机构，首先选定传  动 方  式，主要通过对  比同步带轮传动和齿轮传动，得出结论：齿轮传动与带传动相比虽然制造、安装精度要求  较高，成本也较高，而且不宜作远距离传动。但是其传递动力大、效率高，寿命长，工作  平稳，可靠性高，能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。因此选用一对啮  合齿轮来传递电机的驱动，从而带动固定在另一齿轮上的   臂旋转机构设计  如图  2  1.  轴的安装方式和轴承的选用   图  2臂旋转机构   根据  所受较大轴向力的情况，选用一  端固  定一段支撑的轴承固定 方式，  结合  受  力情况选择交叉滚柱轴承和滚针轴承。图  2交叉滚柱轴承的二维  表示。   图  2叉滚柱轴承安装形式   交叉滚柱轴承广泛用于工业机器人领域，在此就  交叉滚柱轴承为例，如图  2  特点如下：   交叉滚柱轴承的  滚珠通过间隔保持器，在  呈  9 0的  V 形  滚槽滚  动面上  相互垂直排列，  12  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上海理工大学毕业设计（论文）   因此一个轴承就可承载径向负荷、轴向负荷以及力矩负荷等各个方向的负荷。内  外圈的  尺  寸不仅实现了最大程度的紧凑化，而 且还具有很高的刚性，非常适合于工业用机器人的关  节部及旋转部、加工中心的旋转工作台、机械手旋转部、精密旋转工作台、医疗  设备、  测  量仪器、 造装置等用途。   图  2叉滚柱轴承   垂直排列的滚柱通过滚子间装有的间隔保持器，防止了滚柱侧倒以及因滚柱之间相互  摩擦引起的旋转扭矩增加，不会产生滚柱的单侧接触现象或自锁现象，另外，通过调整轴  承间隙、施加予压，可实现高精度的旋转运动。而且承受载荷比较大，刚度较大  ，两分  割  的外圈或内圈在装入滚柱和间隔保持器，后就被固定在一起不会分离，因此安装 时的操作  非常简单。   由于支承端承受  的载荷相对较小，只需要满足径向载荷要求便可，而且要求保证旋转  精度，所以，为了适应较小的安装空间，选择结构紧凑的滚针轴承，  其安装如  图  2- 11。   2.  胀紧套的选用   图  2针轴承安装形式   胀紧套（简称胀套）的主要用途是代替单键和花键的联结作用，以  实现  机件（如齿轮、  飞轮、皮带轮等）与轴的联接，用以传递负荷。它使用时通过高强度螺栓的作用，使内  环  与轴之间，外环与轮毂之间产生巨大抱紧力；当承受负荷时，靠胀套与机件的结合压力及  相伴 产生的摩擦力传递扭矩、轴向力或二者的复合载荷。  图  2 为该处所用滚针轴承的  二维表示。   选用理由：胀紧套的使用寿命长，强度高；胀紧套联结可以承受多重负载，其结构可  13  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮胎装配机器人结构设计   以做成多种式样；使用胀紧套使主机零件制造和安装简单，胀紧套拆卸方便，且  具有良  好  的互换性；胀紧套在超载时，将失去联结作用，可以保护设备不受损害。   图  2紧套安装形式   3.  齿轮失效形式分析与齿隙消除方法   传动系统中采用一对啮合齿轮以达到一定的降速比要求，由于存 在齿面误差，因此一  对啮合着得齿轮总应有一定的齿侧间隙才能正常工作。但齿侧间隙会造成齿轮反转时失  效，影响加工精度，所以传动系统需要消除齿侧间隙来确保稳定工作。   图  2心套安装（ a）                    图  2心套安装（ b）   本设计中采用偏心套调整法，如图  2（ a），首先  松开紧  定螺母  ，将专用扳  手插入  调整孔转动偏心套，以调整齿轮传动的中心距，消除传动间隙，最后拧紧锁紧螺母。或者  如图  2 b ），将相互啮合的一对齿轮中的一个装  在电机  输 出轴上  ，并将电  机安装  在偏  心套上，通过转动偏心套上的转角，就可调整两啮合齿轮的中心距，从而消除圆柱齿轮正、  反转时的齿侧间隙。   2  小臂摆动机构设计 &