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机器人伺服滑台机械系统设 计 1 目 录 摘 要 . 3 . 5 第 1 章 发展背景 . 7 际机器人发展态势 . 7 国机器人发展现状 . 9 国发展机器人技术与产业的对策建议 . 11 第 2 章 机器人伺服滑台机械系统设计 . 13 器人伺服滑台机械系统设计的关键参数 . 13 器人伺服滑台传动工作原理 . 13 机的选择 . 14 第 3 章 齿轮齿条传动设计 . 15 取齿轮的材料、热处理及精度 . 15 步设计齿轮传动的主要尺寸 . 18 核齿面接触疲劳强度 . 21 算几何尺寸 . 22 第 4 章 直线滚动导轨的特点及选用 . 24 线滚动导轨的特点 . 24 4. 位精度高 . 24 . 25 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 2 提高机床的运动速度 . 26 长期维持机床的高精度 . 26 线滚动导轨的寿命 . 27 4. 度系数 . 27 . 28 触系数 . 28 荷系数 . 29 第 5 章 基于 件进行的建模及装配 . 30 件建模与装配概述 . 31 用 件进行零件设计 . 32 用 件进行零件装配 . 35 第 6 章 结论与展望 . 36 论 . 36 望 . 36 参考文献 . 37 致谢 . 39 机器人伺服滑台机械系统设 计 3 摘 要 从 20 世纪中叶机器人伺服滑台机械系统出现以来，机器人伺服滑台机械系统给机械制造业带来了革命性的变化。机器人伺服滑台机械系统具有如下特点： 方便快捷的实现了产品的运输，提高了工作效率 ，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。机器人伺服滑台机械系统是一种高度机电一体化的产品，适用于 高效的运输产品的功能，能在 短生产周期的急需零件 的运送 。 本文重点介绍了机器人伺服滑台的整体机构，对整个系统的动力结构进行了分析，主要是齿轮齿条的传动机构，首先对齿轮齿条进行了材料的选定，接着对齿轮进行了精度的选取，并对齿轮齿条的啮合进行了尺寸上的以及强度方面的校核，依据系统机构的要求设计出了相应的尺寸结构。还主要介绍的直线导轨结构，对直线导轨的特点进行了详细的说明，对直线到的寿命进行了分析，对其中的硬度系数，温度系数，负荷系数，接触系数并进行了相关的计算。接着利用 整个系统进行了建模分析，熟练地掌握了三维软件的相关操作，零件图的绘画，以及进 行零件图的装配，最后对整个的装配体进行了渲染。在此过程中，还对真个机构的零件进行了材料的选取，系数的确定。并对重要的先关零件进行了分析介绍，以方便对整体的系统有个更加全面的了解。 本设计对机器人伺服滑台机械系统的滑台部分进行了研究， 对整个滑台的机构部分进行了详细的设计，利用机器人的优势，配合伺服电机，沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 4 再加上直线导轨一，使得整个机构便于操作，运行方便，可以可靠地满足工业上的要求，保质保量的完成相关的工作。使得该设计显得相当的有效。另外，对车间的生产加工的效率得到了很大的提高。与此同时，对我国的现代工业具有极大 的驱动作用。 关键词： 机器人 伺服 滑台 机械系统 机器人伺服滑台机械系统设 计 5 of 0th of of of to of to of of is a of is in a of of it of of of is to of of of on to of of on to of to of a to of of to d to of to to on of a of of of 阳化工大学科亚学院学士学位论文 6 on of of a is is of to be in of of of of a 器人伺服滑台机械系统设 计 7 第一章 发展背景 机器人技术集机械、信息、材料、智能控制、生物医学等多学科于一体，不但自身技术附加值高，产品应用范围广，而且已经成为重要的技术辐射平台，对增强军事国防实力、提高处理突发事件水平、带动整体经济发展、改善人民群众生 活水平都具有十分重要的意义。世界各国纷纷将突破机器人技术、发展机器人产业摆在本国科技发展的重要战略地位。研究机器人发展趋势，梳理发达国际机器人发展经验，对我机器人发展意义重大。 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，它涉及计算机科学与工程、机械学、电子学、控制论与控制工程学、人工智能、生物学、人类学、社会学等多个学科。 在机器人技术快速发展的今天，作为一名现代工程师、理工科大学学生都有必要学习掌握一些机器人学方面的知识。 目前有很多学校的机器人是单纯 围绕着机器人比赛而展开，造成学生完全是为了比赛而比赛，在比赛中过分追求结果 , 机器人做为多学科的综合载体，可以涉及到 机器人的分类可以按照不同的标准分为不同的机器人平台，现在按着功能来分，可以有三类：教学型、竞赛型、科研型等 。 际机器人发展态势 现三大态势 随着信息网络、传感器、智能控制、仿生材料等高新技术的发展，以及机电工程与生物医学工程等的交叉融合，使机器人技术发展呈现三大态势： 一是服务机器人由简单机电一体化装备，向以生机电一体化和智能化等 方面发沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 8 展。拟人机器人、仿生机器人、生物机器人、脑机接口等智慧技术成为下一代机器人技术研发重点，未来机器人与人的边界开始变得模糊，智能器官、智能服务机器人将得到广泛应用。以智能服务机器人产业为代表的高端装备制造业分支成为了一个快速成长的新兴产业。美国、以色列在此领域具有显著优势。 二是以服务机器人单一作业，向服务机器人群体协作、人机交流、服务机器人自助学习和远程网络服务等方面发展。机器人把计算机、互联网和其他新技术都集成到一起，成为一个集智能制造、社会服务、家庭生活、危机管理的智能信息终端。基于高速移 动互联网的机器人交互技术将成为未来机器人技术发展的重要分支，机器人由机器产品逐步向信息产品转化。日本、韩国等在此领域的研究有较大的领先优势。 三是服务机器人由研制单一复杂系统，向将其核心技术、核心模块嵌入于高端制造等相关装备方面发展。该技术体系将机器人技术看成一个极大的高技术创新平台，将机器人技术进行模块化处理，通过攻关机器人领域相关技术，掌握一批智慧化标准模块化单元或产品。欧盟“工业 智慧制造，其实质就是将智慧化、标准化、模块化的单元或产品广泛应用于先进制造业，通过提升制造业能力来提升 国家的竞争力。 球市场增长强劲 机器人革命将成为新一轮工业革命的一个切入点和重要增长点，其产业将呈现井喷式增长。据国际机器人协会（ 计， 2002，全球新装工业机器人年均增速达 9%。 2013 年，全球机器人整机销量超过 50万台，机器人全产业链市场规模超过 2000亿美元。到 2020年，全球工业机器人销量将超过 150万台，年复合增长率为 35%，机器人全产业链市场规模超过 10000 亿美元。以中国为代表的发展中国家市场快速增长，亚洲成为全球最大的机器人市场。据统计， 2007洲工业机器人销量年均复合增长率达 20%，中国达 25%。 、日、中、德、韩五国主导全球技术的研发 美、欧、日是工业机器人主要生产国家和地区，掌握着大多数的核心技术，美、机器人伺服滑台机械系统设 计 9 德、日、韩等国家都已形成了各具特色的发展模式。美国模式的特点是整体研发设计与对外采购机器人本体相结合，重在系统开发与应用。德国模式的特点是一揽子“交钥匙工程”，即机器人本体的生产和用户所需要的系统设计制造全由一家机器人厂商完成。日本模式的特点是产业链整体推进。韩国模式是采购与成套设计、集成相结合 ，机器人企业通常通过进口关键零部件，自行设计、制造配套的外围设备。 有千秋 美国：占领军用产品前瞻高端市场，军民转化带动整体发展。美国是机器人的诞生地，在机器人高端技术领域拥有绝对的优势，特别是美国国防先进计划局（ 服务机器人领域的技术遥遥领先，占据军用服务机器人产品的前瞻市场， 2013年，世界销售的 15000 台军用机器人之中，有 63%来自美国。美国信息、材料、制造、生物等各方面技术基础雄厚，借助先进的军用服务机器人发展契机，大力发展服务机器人产业，特别是高端拟人服 务机器人。随着美国制造业转型和回归，美国工业机器人市场增长速度迅猛，工业机器人使用量和市场规模仅次于日本。 国机器人发展现状 机器人技术发展较快。我国近二十年的研究工作取得了巨大的成就，集中体现在机器人的运动学、动力学分析与综合、控制算法、多传感器控制系统、遥控操作技术等服务机器人基础技术方面展开了研究。截止到 2013 年底，我国机器人领域的专利申请共 5961 件，其中国内申请 4251 件，占总申请量的 在语音对话 (人机对话 )和仿人卡通表情方面，我们的研究领先于国际水平。 服务机器人产 品崭露头角。我国已初步形成了水下自主机器人、消防机器人、搜救 /排爆机器人、仿人机器人、医疗机器人、机器人护理床和智能轮椅、烹饪机器人等系列产品，显示出一定的市场前景。 潜在巨大市场亟待开发。在工业机器人领域，随着我国工业现代化进程的不断加深，自动化、网络化、智能化成为智能制造的主要发展方向，工业机器人到 2020年，年增速将超过 25%，全产业链市场规模将超过 5000亿人民币。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 10 在服务机器人领域，我国在应对地震、洪涝灾害和极端天气，以及矿难、火灾、社会安防等公共安全事件中，对服务机器人有着重要的 需求。 在另一方面， 我国主要差距 是： 基础研究不足。 在前沿技术和关键技术方面，我国大多属于跟踪研究，缺乏创意理念和原创性成果。 关键技术亟待突破。 围绕机器人有效作业、交互安全，以及环境认知等基础性科学问题，我国急待攻克的关键技术主要集中在仿生材料与设计制造、环境感知与智能认知、人机交互与安全控制，以及面向产业化发展的标准化、模块化、互换性、接口协议等方面。 在设计制造技术方面，我国的系统级设计能力、产品设计、材料与工艺技术、系统集成水平关键零部件和模块化功能部件研发能力与国外存在较大 差距。 产学研脱节现象较为严重。 我国机器人的研究主要集中在高校和少数研究所，企业新型产品设计制造创新能力有限，产学研脱节现象较为严重。 创新体系建设尚处于起步阶段。我国机器人在战略规划、研发平台、人才培养、标准制订、市场培育、国际合作、财税金融政策扶持等创新体系建设的许多环节上明显滞后，尚处于起步阶段。 国发展机器人技术与产业的对策建议 （一）创新机制体制，加强宏观指导协调 成立全国性的机器人行业协会。制订和实施覆盖各行业机器人的发展规划，全面协调我国服务机器人的科技与研发、标准与 检测、产业与示范等体系建设和发展。建立产业技术创新战略联盟。促进知识、技术和人才有效集成，充分发挥各方优势，支机器人伺服滑台机械系统设 计 11 持机器人生产企业结构调整、产业升级和专业化发展；建立机器人技术测试、认证管理和质量监督检验机构，推进实施机器人性能检测和产品认证。 （二）加大政府投入，拓宽社会投融资渠道 加大政府财政投入。设立机器人产业发展专项基金，建设若干特色突出的机器人国家重点实验室、省部级重点实验室以及工程（技术研究）中心，并向相关企业开放。从科研立项上增加中央财政和地方各级政府的投入，通过国家 863计划项目、科技支撑计划项目、省部级技术创新项目等予以持续的支持。推动机器人产业基地建设，通过政府扶助产业共性技术开发，推动重大自主创新项目实施，促进机器人产业链上各企业协调发展。 鼓励社会资金对机器人产业化的投入。发挥产业政策对社会资金的引导作用，鼓励社会资金、民间资本投入到机器人领域。鼓励创业投资和股权投资基金投资机器人领域的企业和项目，鼓励社会资金通过参股或债权等多种方式投资机器人项目，积极发展支持机器人中小企业的科技投融资体系和创业风险投资机制。 开展税收优惠试点工作。积极推行公共安全、助老助残、文化教育、医疗卫生、 科学考察、军事等关键行业或领域应用国产机器人的“首台套”税收优惠政策。加大从事机器人研发和应用企业自主创新投入的税前扣除等激励政策的力度。将机器人产业作为幼稚型战略性产业予以保护，在中小企业税收方面给予政策倾斜。 （三）加大共性、基础性、前瞻性机器人研发与服务平台建设和示范应用 建立高层次技术研发平台。攻克关键核心技术，建立高层次研发平台，加大对机器人基础技术研发的支持力度。建立公共服务平台。攻克应用技术和产业化技术，建立机器人标准化、模块化等共享技术公共服务平台，通过创新产学研联合机制和示范应用， 推进成熟技术的产业化进程。 （四）推进自主标准体系建设 加快制订行业性标准。加快推进具有自主知识产权的行业标准体系建设。重点沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 12 建立若干服务机器人硬件接口标准、软件接口协议标准以及安全使用标准，初步形成针对这些行业的服务机器人标准体系。加快制订国家标准。贯彻“核心技术专利化、专利技术标准化、企业标准行业化、行业标准国家化、国内标准国际化”为理念。按照“国际标准和自主知识产权标准相结合”的原则，鼓励企业和科研院所参与国际标准的制订，为推进服务机器人产品走向国际市场奠定基础。 （五）快速做大产业规模 发展产业集群。建立以企业为主体、产学研联合的技术创新联盟、产业区域性研发中心和制造中心；通过优化各种产业要素发展环境，促成一批既竞争又合作的产业集群；支持企业间的各种联合、并购和重组；支持机器人产业基地和技术组群的建设，加强具有自主知识产权的民营企业的支持力度，鼓励优势企业的品牌运作和资本运作。 接纳产业转移。接纳全球服务机器人产业链龙头企业的产业转移，提升我国服务机器人产业的整体品牌效应；鼓励跨国公司实施本地化战略，通过对国际先进研发技术、创意理念和运营模式的消化吸收，带动本土中小企业集群的跨越式发 展，促进我国服务机器人产业的稳步增长。 机器人伺服滑台机械系统设 计 13 第二章 机器人伺服滑台机械系统设计 机器人伺服滑台 的设计对整个设计至关重要。机器人伺服滑台系统的重要原理思想就是利用了机器人的思想。机器人的思想 从技术上说，机器人可以认为是一种通用的机械平台，就好像电脑是通用的计算设备，而计算器只能计算一样。 机器人系统通过安装具有通用性功能的感知设备 ， 也就是传感器，如摄像头，测距仪等等），通过处理，可以对各种场景 ， 术语是非机构化的，也就是说不是特意搭出来的简单实验环境进行识别；在此基础上，利用认知技术，可以对场景进 行理解，比如通过摄像机判断哪些是人，哪些是茶杯 ， 当然，这些技术实际上是属于图像识别的研究范畴，但机器人是集成学科，各个学科的成果都要拿来用 。 通过对场景的理解，机器人使用通用性的机构 ， 比如仿人手的机械手，这种东西工业上不用的，因为无论干那个具体工作，都可以有针对性的执行器使用，但机器人更多考虑的是通用性，就是不应定最适合某一个工作，但要能很多工作都可以干，去完成指令。 器人伺服滑台机械系统设计的关键参数 系统的参数选定对伺服滑台有着相当大的作用，具体的要求如下： 1、机器人伺服滑台的最大运 行速度为： 2m/s。 2、机器人伺服滑台的机器人及连接部分重量假定为： 250阳化工大学科亚学院学士学位论文 14 3、伺服滑台的总长度按照 14效运动长度不得低于 11m 通过以上的技术要求，我们可以进行 机器人伺服滑台的相关的设计和有效地选用工作。 器人伺服滑台传动工作原理 机器人伺服滑台的工作原理是：由伺服电机电机连接变速器，再由变速器连接齿轮，由齿轮齿条的啮合装置带动直线导轨来回移动，从而实现机器人伺服滑台的整体横向移动，实现相关的工作要求。 机的选择 根据 机器人伺服滑台 工况初采用齿轮齿条传动 机构 ，选用伺服电机，封闭式结构，电压为 380v， 由电机至齿轮齿条的总传动效率为： = 1 42 23 4 预 选 8级斜齿圆柱齿轮，考虑到载荷较大且有一定的冲击，两轴线同轴度对系 统有一定的影响，可考虑齿轮联轴器。 则电机所需要的功率 1000 22 根据手册推荐的传动比合理范围，故电机转速可选范围为 ai 16 16） 24 2240r/合这一范围的同步转速有 750,1000， 1500,2200r/。 机器人伺服滑台机械系统设 计 15 考虑速度太小的电机价格、体积、重量等因素，我们由现代机械设计手册第 5册，秦大同，谢里阳主编的，第 25 篇电动机， 25， A 系列伺服电机的表 25服电动机（ 术数据查的 。 选定的电机型号为 80的功率为 22机转速为 2120r/率 功率因数为 流为 定转矩为 转转矩为 大额定转矩为 动惯量为 量为 170压级为 75 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 16 第三章 齿轮齿条传动设计 输入功率 P=轮转速 1n =动比 。 选取齿轮的材料、热处理及精度 设工作寿命 10 年（每年工作 300天） (1)齿轮材料及热处理 齿轮 齿条 材料选用 20面渗碳淬火，齿面硬度为 效 硬 化 层 深 有 图 查 得 ， l i i i i m ，齿面最终成型工艺为磨齿。 (2)齿轮精度级 步设计齿轮传动的主要尺寸 因所选为硬齿面传动，它具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。 计 算齿轮传递的转矩 1T =101110 齿轮的齿数 24=63 取 7 机器人伺服滑台机械系统设 计 17 由设计计算公式进行试算，即 3 211 )( （ 1）确定公式内的各计算数值 1）试选载荷系数)计算齿条传递的转矩 3 5 09 5 5 0 111 3） 选择齿宽系数 d 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查 查现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第 14篇表 14d 1 4）选择弹性影响系数 现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第 14篇表 14 15）确定齿条和齿轮的接触疲劳强度极限 由 现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第 14 篇，表14沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 18 同理可以查 现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第14 篇表 146）计算应力循环次数 设每年工作 300 天 811 36060 定接触疲劳寿命系数 由 现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第 14篇表 14算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 %，安全系数为 S=1， M P 111 M P 222 （ 2）计算 1）试算齿条的 H 中较小的值。 211 机器人伺服滑台机械系统设 计 19 2）计算圆周速度 v t /1 3)计算齿宽 b 1 4）计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 7 齿高 h=73=算载荷系数。 根据 v=m/s）， 7级精度，由 现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第 14篇表 14v=轮 1 械设计教材 0A=1 由机械设计教材 10级精度，齿条相对支承非对称布置时， 现代机 械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第14篇图 14载荷系数 4 8 20 6）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 4 7）计算模数 m 2 照齿根弯曲强度设计齿轮主要尺寸 弯曲强度的设计公式 3 21 1 )(2 F （ 1） 确定公式内各计算数值 1）由 现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第 14 篇表 14条的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限2）由 现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编 ，第三册第 14 篇图 14 3)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=器人伺服滑台机械系统设 计 21 M P M P 4)计算载荷系数 K 4 3 取齿形系数。 由 现代机械设计手册秦大同，谢里阳主编，第三册第 14 篇表 14 6)查取应力校正系数。 由 现代机械设计手册 秦大同，谢里阳主编，第三册第 14篇表 14查得 算齿轮 齿条 的 加以比较。 0 2 8 7 5 1 F Y 0 2 9 8 0 7 8 2 F Y 齿轮的数值大。 （ 2）设计计算 m 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 22 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 就近圆整为标准值 m=3 按接触疲劳强度算得的 分度圆直径出小齿轮的齿数 3133 9 Z=3 ， 取 3 。 这样设计出的齿轮既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 何尺寸计算 （ 1）计算分度圆直径 （ 2）计算齿轮宽度 53511 取齿轮的齿轮宽度 5 齿条的齿轮宽度 0轮结构设计 因为对于齿轮， 齿轮齿顶圆直径 机器人伺服滑台机械系统设 计 23 9 532363222 齿全高 h=齿顶圆的直径大于 16000轮采用锻造毛坯的腹板式结构 齿轮的关尺寸计算如下： 轴孔直径 d=25 )(轮毂直径 1D =25=40 )(轮毂长度 )(352 轮缘厚度 0 = (3 4)m = 9 12( 取 0=10缘内径 2D =2378 10= 2D =345板厚度 c=B =93= c=28 腹 板中心孔直径 0D =1D + 2D )=0+345)=212.5(腹板孔直径0d=2D - 1D ） =345 = 取0d=66(齿轮倒角 n=3=阳化工大学科亚学院学士学位论文 24 如图所示 机器人伺服滑台机械系统设 计 25 第四章直线滚动导轨的特点及选用 线滚动导轨的特点 直线滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。相对普通机床所用的滑动导轨而言，直线导轨 运动的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动。依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为 滑动摩擦 导轨、 滚动摩擦 导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。 直线轴承 主要用在自动化机械上比较多 ,像德国进口的机床 ,折弯机 ,激光焊接机 等等 ,当然 直线轴承 和直线轴是配套用的。像 直线导轨 主要是用在精度要求比较高的机械结构上 ,直线导轨 的移动元件 和固定元件之间不用中间介质 ，而用滚动钢球。 它有以下几方面的优点： 位精度高 直线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的 1/50。由于动摩擦与静摩擦系数相差很小，运动灵活，可使驱动扭矩减少 90%， 定位精度 ， 指的是你的数控设备停止时 实际到达的位置和你要求到达的位置 误差。比如你要求一个轴走 100 果实际上它走了 出来的 重复定位 ， 指的是同一个位置 两次定位过 去产生的误差。比如你要求一个轴走 100 一次 实际上他走了 之间的误差 因此，可将机床定位精度设定到超微米级。 降低机床造价并大幅度节约电力 采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小，特别适用于反复进行起动、停止的往复运动，可使所需的动力源及动力传递机构小型化，减轻了重量，使机床所需电力降低 90%，具有大幅度节能的效果。 这能降低 很大的成本，在另一方面也降低了机械机构的整体动力部分，在很大程度上对机械的动力机构得到了提升，从而使机构变得简单，方便使用。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 26 可提高机床的运动速度 直线滚动导轨由于摩擦阻力小，因此发热少，可实现机床的高速运动，提高机床的工作效率 20 30%。 滑台的运行速度得到了提高，同时使得生产效率得到了提高，从而是成本得到了降低，方便了工业上的使用。另一方面使得整个机构的运行速度，减少了热量的产生，对润滑系统的要求也进行了降低，灵活性增加了，使得实际的工作效率特到了相当大的提高。 可长期维持机 床的高精度 对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差是无法避免的。在绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。 与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，大多数情况下只需脂润滑就足够了，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非常容易了。 这种高精度使得滑台的工作效率也得到了提高，对工作的准确度有了进一步的提高，从而使得整个生产线的工作有了很大的进展。 直线滚动导轨的寿命 在选用直线滚动导轨时，应对其本身的寿命进行初步验算。 当直线滚动导轨承受负荷并做滚动运动时，导轨面和滚动部分 (钢珠或滚柱 )就会不断地受到循环应力的作用，一旦达到临界值，滚动表面就会产生疲劳破损，在某些部位产生鱼鳞状剥离，这种现象称为表面剥落。 所谓直线滚动导轨的寿命，就是指导轨表面或滚动部分由于材料的滚动疲劳而发生表面剥落时为止总行走距离。 机器人伺服滑台机械系统设 计 27 直线滚动导轨的寿命具有很大的分散性。即使同批制造的产品，在同样运转条件下使用，其寿命也会有很 大的差距。因此，为了确定直线滚动导轨的寿命，一般使用额定寿命这一参数。 所谓额定寿命是指让 批同样的直线滚动导轨逐个地在相同的条件下运动，其中90%的总运行距离能达到不发生表面剥落。 对于使用钢珠的直线滚动导轨，额定寿命 50).(Cf (1) 对于使用滚柱的直线滚动导轨，额定寿命为： 50).( Cf 式中 L：额定寿命 C：基 本额定动负荷， 算负荷， 度系数； 度系数； 触系数， 荷系数。 由上述两式可以看出，直线滚动导轨的额定寿命受硬度系数 度系数 触系数 荷系数 硬度系数 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 28 为了充分发挥直线滚动导轨的优良性能，与钢珠或滚柱相接触的导轨表面从表面到适当的深度应具有 64的硬度。如果因某种原因达不到所要求的硬度，会导致寿命缩短。计算时要将基本额定动负荷 的硬度关系见图所示。 温度系数 直线滚动导轨的工作温度超过 100时，导轨表面的硬度就会下降，与在常温下使用相比，寿命会缩短，计算时要将基本额定动负荷 图所示。 同时，在高温下运行时，还应考虑材料产生的尺寸改变及润滑方式的不同。 触系数 机器人伺服滑台机械系统设 计 29 大多数情况下，为实现直线运动，至少要在导轨上安装两个以上的滚动滑块。然而施加在各个滑块上的负荷受安装精度和滑块自身精度的影响，不一定象计算值那么完全均等。因此，进行寿命计算时应将基本额定动负荷 C 乘以表 1 所示的接 触系数 表一 在一根导轨上安装的滑块数量 接触系数 1 负荷系数 计算作用于直线滚动导轨上负荷时，必须正确地计算出因物体重量而产生的负荷，包括因运动速度变化而产生的惯性负荷和由于悬重部分而造成的力矩负荷。另外，机床在作往复运动时，常常伴随着振动和冲击，特别是在高速运动时产生的振动及正常工作时因反复起动、停止等操作而产生的冲击等，往往很难正确地计算出来。因此，进行寿命计算时应将基本额定动负荷 所示经 验负荷系数 冲击与振动 速度 振动的测量值 低速时 G 1击与振动 器人伺服滑台机械系统设 计 31 第五章 基于 件进行的建模及装配 5.1 件建模与装配概述 首先熟练掌握 零件图绘画，以及零部件图的装配，以及最后的渲染，选材料，爆炸图等等。 其中要考虑到整体的尺寸，结构部分，以及设计参数，还有工艺流程等 一系列的因素。这些必须在 模前就要完成设计。其中，要查阅大量的资料，等一些相关于滑台系统的历史数据。完成这步后才能开始建模。 其次自己查阅资料以及老师提供的数据参考开始进行整体规划，先在纸上画出整个中药系统的整个框架模型，设计出整
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