资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共22页)
编号：1122916
类型：共享资源
大小：496.09KB
格式：ZIP
上传时间：2017-03-31
上传人：遗****
认证信息
个人认证
刘**（实名认证）
湖北
IP属地：湖北
9.6
积分
- 关 键 词：
-
机器人
传动
中消隙
设计
- 资源描述：
-
机器人腰转传动中消隙设计
- 内容简介：
-
河南科技学院机电学院 2009届毕业生 论文 答辩 机器人腰转传动中消隙设计 学生姓名：师光 所在院系：机电学院 所学专业：机电技术教育 指导老师：牛爱青 摘要 为了提高机器人的传动精度，满足实际工作需要 ,本课题对其腰部传动进行了消隙设计。根据机器人的工作要求和结构特点，进行了机器人的总体设计，确定了机器人的外形尺寸和工作空间，拟定了机器人各关节的总体传动方案，对机器人腰关节结构进行了详细设计，合理布置了电机和齿轮，确定了各级传动参数，分别对齿轮和轴进行了详细的设计计算并进行了校核。最后用双片薄齿轮错齿调隙法对其腰部传动进行了消隙设计，保证传动的精确性。其在结构上的简便、经济性也为其在以后的推广和应用中提供了便利条件。 关键词：机器人，总体设计，腰部结构设计，消隙设计 In to s on to to s on s s up on to of on on to to on to It in it in to 目录 1 绪论 2 机器人总体结构设计 定基本技术参数 器人本体结构设计 3 机器人腰部结构设计 机的选择 算传动装置的总传动比和分配各级传动比 的设计计算 定齿轮的参数 4 拉簧消隙设计 隙拉簧设计原则 计步骤 5 结论与展望 1 绪论 机器人是现代一种典型的光机电一体化产品，机器人学也是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个学科。 机器人从出现到现在的短短几十年中，已经广泛应用于国民经济的各个领域，在现代工业生产中，机器人已经人类不可缺少的好帮手；在航空航天、海底探险中，机器人更是能完成人类难以完成的工作。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已不仅仅局限于工业领域的应用，它还将发展成具有人类智能的智能型机器人，具有一定的感觉思维能力和自主决策能力。 毕竟它发展的时间还太短，所以不可避免的存在一些缺陷，比如在机器人要腰部传动中，理论上一对齿轮在啮合时应该无侧隙，但实际上为了补偿由于制造、安装误差及温度变化而引起的尺寸变化，以防止被卡死，在轮齿非工作面间必须有一定的齿侧间隙，此间隙在进给系统反向时就会产生空程误差 确了齿轮消隙机构的本质，即给啮合齿轮加载力矩。基于这一原理下从而减小或消除空程误差，提高机器人传动精度。 2机器人总体结构设计 定基本技术参数 械结构类型的选择 为实现总体机构在空间的位置提供的 6个自由度，可以有不同的运动组合，根据本课题可以将其设计成以下五种方案： 这种运动形式是通过一个转动，两个移动，共三个自由度组成的运动系统，工作空间图形为圆柱型。它与直角坐标型比较，在相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大。 直角坐标型工业机器人，其运动部分由三个相互垂直的直线移动组成，其工作空间图形为长方体。它在各个轴向的移动距离，可在各坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高、结构简单，但机体所占空间体积大、灵活性较差。 又称极坐标型，它由两个转动和一个直线移动所组成，即一个回转，一个俯仰和一个伸缩运动组成，其工作空间图形为一个球形，它可以作上下俯仰运动并能够抓取地面上或较低位置的工件，具有结构紧凑、工作空间范围大的特点，但结构复杂。 关节型又称回转坐标型，这种机器人的手臂与人体上肢类似，其前三个关节都是回转关节，这种机器人一般由立柱和大小臂组成，立柱与大臂间形成肩关节，大臂和小臂间形成肘关节，可使大臂作回转运动和使大臂作俯仰摆动，小臂作俯仰摆动。其特点使工作空间范围大，动作灵活，通用性强、能抓取靠进机座的物体。 采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后、左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间的轨迹图形，它的纵截面为矩形的同转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体横截面的大小、形状。在水平方向有柔顺性，在垂直方向有较大的刚性。它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配。 对以上五种方案进行比较：方案一不能够完全实现本课题所要求的动作；方案二体积大，灵活性差；方案三结构复杂；方案五无法实现本课题的动作。结合本课题综合考虑决定采用方案四：关节型机器人。此方案所占空间少，工作空间范围大，动作灵活，工艺操作精度高。 定负载 作范围 操作机的驱动系统设计 关节型机器人本体驱动系统包括驱动器和传动机构，它们常和执行机构联成一体，驱动臂杆和载荷完成指定的运动。通常的机器人驱动方式有以下四种 : 直接实现数字控制，控制结构简单，控制性能好，而且成本低廉；通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制。但是由于采用开环控制，没有误差校正能力，运动精度较差，负载和冲击震动过大时会造成“失步”现象。 流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动力矩，相对功率大及快速响应等特点，并且控制技术成熟。其安装维修方便，成本低。 流伺服电机结构简单，运行可靠，使用维修方便，与步进电机相比价格要贵一些。随着可关断晶闸管 功率晶闸管 冲调宽技术(计算机控制技术的发展，使交流伺服电机在调速性能方面可以与直流电机媲美。采用 16位 2位 位置、速度、电流 )全数字控制，增量式码盘的反馈可达到很高的精度。三倍过载输出扭矩可以实现很大的启动功率，提供很高的响应速度。 压伺服马达具有较大的功率 /体积比，运动比较平稳，定位精度较高，负载能力也比较大，能够抓住重负载而不产生滑动，从体积、重量及要求的驱动功率这几项关键技术考虑，不失为一个合适的选择方案。但是，其费用较高，其液压系统经常出现漏油现象。为避免本系统也出现同类问题，在可能的前提下，本系统将尽量避免使用该种驱动方式。 常用的驱动器有电机和液压、气动驱动装置等。其中采用电机驱动是最常用的驱动方式。电极驱动具有精度高，可靠性好，能以较大的变速范围满足机器人应用要求等特点。所以在这次设计中我选择了直流电机作为驱动器。因为它具有体积小、转矩大、输出力矩和电流成比例、伺服性能好、反应快速、功率重量比大，稳定性好等优点。 本课题的机器人将采用直流伺服电动机。 3 机器人腰部结构设计 电机的选择 4 拉簧消隙设计 消隙齿轮传动中的间隙是指消除齿轮传动中的齿侧间隙，理论上一对齿轮在啮合时应该无侧隙，但实际上为了补偿由于制造、安装误差及温度变化而引起的尺寸变化，以防止被卡死，在轮齿非工作面间必须有一定的齿侧间隙，此间隙在进给系统反向时就会产生空程误差，为了减小或消除空程误差，可以在结构上采取措施。目前常用的方法有调整中心距法、轴向调整法和双片薄齿轮错齿调隙法。其中双片薄齿轮错齿调隙法是目前实践中行之有效的方法。该方法将一对齿轮的从动轮做成二个薄片（见图 4其中片 1固定在轴上，另片 2套在该齿轮的轮毂上，两片薄齿轮上分别装有凸耳 4和 5，应用拉簧 3，把拉簧的一端钩在凸耳 4上，另一端钩在螺钉 6上，螺母 7用来调节螺钉 6的伸出长度和锁紧，此结构利用了拉簧的张力，使薄片齿轮的齿左侧和另一个薄片齿轮的齿右侧，分别贴紧在宽齿轮的齿槽左、右两侧。这样错齿后就消除了齿侧间隙，反向时不会产生空程误差。 图 4双片薄齿轮消隙结构示意图 1， 2 双片薄齿轮； 3 消隙拉簧 :4,5 凸耳； 6 螺钉； 7 螺母 隙拉簧设计原则 消隙拉簧在双片薄齿轮消隙结构中的作用是，利用拉簧在变形后所产生的张紧力使得主、从动齿轮在正、反转时都能互相贴紧。由于消隙拉簧在结构中所处的位置被局限在一个环形区域内，并且固定拉簧的零件也是处在这个环形区域内。因此在设计中必须满足上述要求。除此之外，拉簧设计还应满足强度条件及其他弹簧设计时应满足的条件。 消隙拉簧的设计应从安装拉簧的齿轮结构上入手，先要使拉簧满足结构上的要求，然后根据设计张紧力的要求来验算拉簧的强度条件并达到设计要求。 已知条件： 率 800W,转速 1750r 动轮： =25， b =30mm，m=2毂直径为 34料 45号钢；从动轮： =100， b=24根圆直径 =195 具体设计如下： 拉簧的外径 195 2=簧轴线至齿轮轴线距离应为 H=34 2+2= H=57 1国 8标准，初步选定几何尺寸： d=2D=10 =15C=6 拉簧的工作圈数考虑拉簧安装及环形面积限制，按标准初步定为 n=8圈。 拉簧的材料选择：考虑拉簧工作条件，所以选用 类 许用应力 = ，查表得 =1710 如果拉簧选用 4根，确定张紧力 F: =77N (4故单根拉簧设计张紧力 0N。 p b122根据弹簧的强度计算公式： (4 = (4 =684(4 可知选用数据符合要求。 有效圈数 设计手册有： (4式中： f工作载荷作用下的变形量， G切变模数，查手册 。 K 381 M P 92 2 p348 78500G 变形量考虑，则 =(4在拉簧变形量为 3作圈数约为 圈 n=8合适。 此时变形量 (4虑安装拉簧的环形区域限制拉簧的长度，拉簧选为 L 型弹簧，其自由长度 (4安装长度 (4工作变形量取 =38+24108082)8 1 4 0 07 8 5 0 0(3n 438(0 0时，单根拉簧张紧力 (4满足设计张紧力要求。 此外，由 =弹簧载荷要求 校核齿轮强度 ,由设计手册可查得 (4式中： 弹性影响系数， ；K载荷系数，取 b主动轮宽度，b=30 主动轮分度圆直径 =50)()8 1 4 0 07 8 5 0 0(434 M P 1)1( 泊松比， = 许用接触疲劳强度，查设计手册有 ； 主动轮圆周力 = =(4 = (4故该齿轮符合要求。 所以确定从动轮的尺寸： 通过以上设计即可达到消隙目的，提高传动精度。 H M 00t H H221 5 结论与展望 我国机器人的研究和应用起步较晚，但是随着国内外机器人的快速发展、社会需求的增大和技术的进
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号