工业机器人技术基础 课件 4-工业机器人机械部分-传动装置

工业机器人技术基础项目二：工业机器人机械结构1.熟悉工业机器人中各种传动装置的结构组成及工作原理；2.熟悉工业机器人中各种传动装置应用特点；知识点项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式工业机器人的传动系统要求：结构紧凑、重量轻、转动惯量和体积小,要求消除传动间隙,提高其运动和位置精度。工业机器人常用传动装置：除齿轮传动、蜗杆传动、链传动和行星齿轮传动外,还常用滚珠丝杠、谐波齿轮、钢带、同步齿形带和绳轮传动。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式作用：1.支承导向元件，用于支撑机械旋转体（即轴），用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。2.对机器人的运转平稳性、重复定位精度、动作精确度以及工作的可靠性等关键性能指标具有重要影响。1.轴承项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式分类：滑动轴承和滚动轴承两大类。注意两者区别！项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式滚动轴承结构：外圈：与轴承座孔成过渡配合，起支撑作用；内圈：与轴配合并与轴一起旋转；滚动体：借助保持架均匀排列在外圈与内圈之间，起滚动和旋转作用；保持架：将滚动体均匀的隔开，起引导旋转作用；项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式轴承滚动体的类型：项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式轴承保持架的类型：项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式不一样的滚动轴承：薄壁滚子轴承特点：

极度轻而需要很小空间

大内孔、小横截面，节省空间，降低重量；大直径的空心轴内部可容纳水管、电缆等，确保了轻量化和配线的空间。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式不一样的轴承：交叉滚子轴承特点：

圆柱滚子或圆锥滚子在呈90度的V形沟槽滚动面上通过隔离块被相互垂直地排列。承载能力大，刚性好。被应用于工业机器人的腰部、肘部、腕部等关节和旋转部位。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式

原理：装有循环球的螺母通过与丝杠配合，将旋转运动转换成直线运动。2.滚珠丝杠项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式2.滚珠丝杠工作原理项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式应用特点：1.摩擦力是滚动摩擦,摩擦力很小,因此传动效率高。2.滚珠丝杠摩擦力很小且运动响应速度快。3.高速进给和微进给可能，精度高。4.具有传动的可逆性。2.滚珠丝杠是回转运动与直线运动相互转换的理想传动装置！项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式3.齿轮（1）分类：两轴平行齿轮与两轴不平行齿轮。1）按轮齿方向分：b)直齿轮c)人字齿轮a)斜齿轮两轴平行齿轮项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式3.齿轮2）按轮齿啮合情况：

a)外啮合b)内啮合

c)齿轮齿条两轴平行齿轮项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式3.齿轮3）交错轴齿轮传动情况：两轴不平行齿轮

a)交错轴斜齿轮

b)蜗轮蜗杆项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式3.齿轮直齿轮或斜齿轮传动可应用于机器人手腕。大直径的转盘齿轮用于大型机器人的基座关节。涡轮蜗杆传动用于两交错轴之间的动力传动，偶尔会被应用于低速机器人或机器人的末端操作器中。（2）齿轮传动在机器人中的应用情况项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式3.齿轮齿轮齿条传动常在机器人手臂的伸缩、升降及横向(或纵向)移动等直线运动中被用到；齿条和齿轮传动系在直线、弯曲的导轨上对长距离运动是十分有用的。（2）齿轮传动在机器人中的应用情况旋转运动直线运动齿轮齿条传动项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式3.齿轮（3）齿轮的传动比

学习通：主题讨论——王立鼎的齿轮人生项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式4.行星齿轮（1）行星齿轮的结构太阳系-行星（1个）（3个）（1个）项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式4.行星齿轮（1）行星齿轮的结构各种运动形式：项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式4.行星齿轮（2）行星齿轮的减速比如果内齿环固定，电机带动减速机的太阳轮，太阳轮再驱动支撑在内齿环上的行星轮，行星架连接输出轴，就达到了减速的目的。输入轴输出轴行星齿轮的减速比——太阳轮的齿数为a；——行星齿轮的齿数为b；——内齿环的齿数为c；项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式4.行星齿轮（2）行星齿轮的减速比例：行星齿轮，太阳轮齿数为16，内齿环的齿数为48，行星齿轮的齿数为16，太阳轮接输入轴，内齿环固定，行星架接输出轴，求减速比？算一算？项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式4.行星齿轮（3）行星减速器行星减速器，是比较典型的减速器之一。多级减速，获得大传动比项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式4.行星齿轮（3）行星减速器的应用特点结构布局紧凑，体积小，占地面积小；承载能力大，低振动，低噪音，工作平稳；接触面积大且始终啮合，故磨损小，寿命较长；结构复杂，制造困难，尤其是大功率高速行星齿轮传动结构复杂，要求制造精度高；行星减速机的机械传动效率是评价其传动质量的重要特征指标之一，反映传动过程中功率损耗情况。行星齿轮传动中有些类型效率高，但传动比不大。另一些类型则传动比可以很大，但效率较低；行星减速机的效率随传动比的增大而减小。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式拓展阅读：项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式5.同步带（1）同步带传动结构同步带传动通过传动带内表面上等距分布的横向齿和带轮上的相应齿槽的啮合来传递运动，属于啮合传动。与摩擦型带传动比较，同步带传动的带轮和传动带之间没有相对滑动，能够保证严格的传动比。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式5.同步带（1）同步带传动结构各种各样的同步带项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式5.同步带（2）同步带工作原理工作时,它们相当于柔软的齿轮。张紧力被惰轮或轴距的调整所控制。皮带张力计项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式5.同步带（3）同步带的应用特点1）

具有恒定的传动比；2）具有缓冲、减振能力，噪声低；3）传动效率高；4）维护保养方便；5）速比范围大，具有较大的功率传递范围；6）可用于长距离传动集合了齿轮传动和链传动的优点同步带往往应用于一些大机器人的轴上。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式6.缆绳传动（1）缆绳传动的原理项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式6.缆绳传动（2）缆绳传动的特点优点：可以精确地任意调整转向！缆绳作用：使驱动器布置在机器人机座附近，从而提高动力学效率，多用于多关节柔性手爪。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式6.缆绳传动（2）缆绳传动的特点缆绳作用：使驱动器布置在机器人机座附近，从而提高动力学效率，多用于多关节柔性手爪。多关节柔性手爪项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式知识巩固：学习通随堂练习……项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式7.谐波减速器产生：谐波驱动是美国发明家C.W.马瑟发明的，运用了金属的挠性、弹性力学等原理。他于1955年提出专利，1959年得到批准，1960年在纽约展出实物。谐波传动的发展是由军事和尖端技术开始的，以后逐渐扩展到民用和一般机械上。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式7.谐波减速器结构：谐波减速机由波发生器、柔轮和钢轮组成。带有内齿圈的刚性圆环状零件，一般比柔轮多两个齿，固定在减速器机体上带有外齿圈的柔性薄壁弹性体零件，通常安装在减速器输出端。将波发生器插入柔轮内时，柔轮呈椭圆形。由柔性轴承与椭圆形凸轮组成。安装在减速器输入端，柔性轴承内圈固定在凸轮上，外圈通过滚珠实现弹性变形成椭圆形。固定输出轴输入轴项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式7.谐波减速器原理：当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，成为完全啮合状态；而其短轴处两轮轮齿完全不接触，处于脱开状态。由啮合到脱开的过程之间则处于啮出或啮入状态。当波发生器连续转动时，迫使柔轮不断产生变形，使两轮轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱开的的过程中不断改变各自的工作状态，产生了所谓的错齿运动，从而实现了主动波发生器与输出柔轮的运动传递。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式7.谐波减速器原理：作为减速器使用时，通常采用固定刚轮，谐波发生器装在输入轴上,柔性齿轮装在输出轴上。

项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式7.谐波减速器特点：依靠弹性变形运动来实现传动的新型机构，突破了机械传动采用刚性构件机构的模式。减速比高齿隙小体积小，重量轻单级同轴可获得1/30~1/320的高减速比。结构、构造简单，却能实现高减速比装置。谐波驱动不同于普通的齿轮啮合，齿隙极小，该特长对于控制器领域而言是不可缺少的要素。与以往的齿轮装置相比，体积为1/3，重量为1/2，却能获得相同的转矩容量和减速比，实现小型轻量化。精度高多齿同时啮合，并且有两个180度对称的齿轮啮合，因此齿轮齿距误差和累计齿距误差对旋转精度的影响较为平均，使位置精度和旋转精度达到极高的水准。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式7.谐波减速器应用情况：在中小型机器人上，工业机器人的腕部传动多采用谐波减速器。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式7.谐波减速器知识拓展：

请查阅资料，说一说目前国产谐波减速器厂家有哪些？并进入一两家公司的官网查看其相应的产品以及企业应用案例，并对你查阅到的信息进行记录。产品产品1产品2产品型号

公司

应用特点

其它

项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器产生与发展：1980年左右，日本帝人株式会社的TeijinSeiki最先提出了RV传动理论，并开始将其应用于机器人行业。2003年，TeijinSeiki和Nabok合并成立Nabtesco（纳博特斯克）公司，实现快速发展。现在已经成为房车减速器行业的领头羊，占据60%以上的市场，尤其是中/重载机器人，房车减速器市场份额高达90%。此外，国外其他生产RV减速器及类似产品的知名企业还有日本住友和捷克斯皮尼亚。世界上最大的RV减速器制造商项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器结构组成：RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成行星减速机摆线针轮减速机项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器结构组成：RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器结构组成：（1）输入花键，齿轮轴项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器结构组成：（2）行星轮项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器结构组成：（3）曲柄轴，RV齿轮的旋转轴项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器结构组成：（4）RV齿轮（摆线轮）项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器结构组成：（5）针轮比RV齿轮齿数多一个在外壳内侧仅比RV齿轮数多一个的针齿，以同等的齿距排列。项目二：工业机器人机械结构基座传动装置驱动方式8.RV减速器结构组成：（6）刚性盘与输出盘项目二：工业机器人机械结构基座