買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 五自由度機(jī)械臂設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)主要介紹關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的一些知識(shí)和原理，包括工業(yè)機(jī)器人的組成、分類、主要技術(shù)性能參數(shù)和工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析。本設(shè)計(jì)的總體內(nèi)容是根據(jù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)能力指標(biāo)，比較現(xiàn)有移動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)，確定移動(dòng)機(jī)構(gòu)的最佳移動(dòng)方式；設(shè)計(jì)一個(gè)五自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂，確定五自由度工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)和傳動(dòng)關(guān)系，并通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力計(jì)算為各部位選擇合適的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；確定五自由度工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方案以及為所設(shè)計(jì)的五自由度工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行 建模。本論文作者在參考大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ) 上，結(jié)合設(shè)計(jì)的要求，并參考通用型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行五自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的機(jī)械手臂主要由手爪、腕、小臂、大臂和基座組成，同時(shí)用 對(duì)其進(jìn)行了三維建模，可用于搜索、抓取水下管件、纜線等細(xì)長物體，也可用于抓取其它形狀的物體，具有一定的通用性。機(jī)器人能自動(dòng)控制，多功能，有五個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞 五自由度；工業(yè)機(jī)器人；三維建模 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 on of of of of is to of on of to a of to of of an of of to of of of of as as a E of of of of in to of on of to of of of is by E be a be to or it be a of it be or 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 of 3D 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . I . 1章 緒論 . 1 題背景 . 1 業(yè)機(jī)器人的組成 . 2 業(yè)機(jī)器人的分類 . 2 業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)性能參數(shù) . 3 題的總體內(nèi)容 . 4 章小結(jié) . 4 第 2章 機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 5 自由度工業(yè)機(jī)器人的主要參數(shù) . 5 自由度工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu) . 5 自由度工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力計(jì)算 . 6 章小結(jié) . 15 第 3章 機(jī)械臂的 建模 . 16 建零件 . 16 配 . 18 作裝配動(dòng)畫 . 19 章小結(jié) . 21 結(jié)論 . 22 致謝 . 23 參考文獻(xiàn) . 24 附錄 A . 25 附錄 B . 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 1章 緒論 題背景 機(jī)器人工程是近二十多年來迅速發(fā)展起來的綜合學(xué)科。它集中了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)控制工程以及人工智能等多種學(xué)科的最新研究成果，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國科技界跟蹤國際高科技發(fā)展的重要方面。工業(yè)機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個(gè)國家科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。 目前，工業(yè)機(jī)器人的定義，世界各國尚未統(tǒng)一，分類也不盡相同。最近聯(lián)合國國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會(huì)給工業(yè)機(jī)器人下的定義：工業(yè)機(jī)器人是 一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過改變動(dòng)作程序，來完成各種工作，主要用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。參考國外的定義，結(jié)合我國的習(xí)慣用語，對(duì)工業(yè)機(jī)器人作如下定義 1： 工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)體獨(dú)立，動(dòng)作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動(dòng)化程度高的自動(dòng)操作機(jī)械。主要用于加工自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。 工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度，可以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高，它可以根據(jù)外部來的信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作。 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，由簡單到復(fù)雜，由初級(jí)到高 級(jí)逐步完善，它的發(fā)展過程可分為三代： 第一代工業(yè)機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時(shí)讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。 第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進(jìn)行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人從1980 年開始進(jìn)入了實(shí)用階段，現(xiàn)在已開始普及應(yīng)用。 第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了具有觸覺、視覺等功能 外，還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識(shí)自身和周圍的環(huán)境，識(shí)別對(duì)象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識(shí)別自動(dòng)選擇程序進(jìn)行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對(duì)象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用 2。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 業(yè)機(jī)器人的組成 機(jī)械加工中使用的機(jī)器人大多是代替人上肢的部分功能，按給定的程序、軌跡和要求進(jìn)行工作。它主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)組成。 1. 執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人完成抓取工件，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)所必需的機(jī)械部件，它包括手部、腕部、機(jī)身和行走機(jī)構(gòu)等。 (1) 手部：又稱手爪或抓取機(jī)構(gòu)，它直接抓取工件或夾具。 (2) 腕部：又稱手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調(diào)整或改變手部的工作方位。 (3) 臂部：是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理荷重，并把它傳遞到預(yù)定的位置。 (4) 機(jī)身：是支承手臂的部件，其作用是帶動(dòng)臂部自轉(zhuǎn)、升降或俯仰運(yùn)動(dòng)。 2. 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)力的裝置。常用的機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)。 3. 控制系統(tǒng)：通過對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 4. 檢測系統(tǒng)：作用是通過各種檢測裝置、傳感裝置檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定進(jìn)行比較，以保證運(yùn)動(dòng)符合要求 3。 業(yè)機(jī)器人的分類 工業(yè)機(jī)器人的分類方法很多，這里主要以工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式、控制功能、編程方式、控制機(jī)構(gòu)、坐標(biāo)形式、自由度數(shù)以及抓取重量的不同進(jìn)行分類。 1. 按驅(qū)動(dòng)方式分為液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)和電動(dòng)。 2. 按控制功能分為重復(fù)型和智能型。 重復(fù)型機(jī)器人能夠按照事前編制的程序重復(fù)自動(dòng)的工作。目前，機(jī)械加工系統(tǒng)中應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人幾乎都是這種。 智能型機(jī)器人除具有重復(fù)型的 功能外，還具有視覺、觸覺、識(shí)別和判斷功能等。 3. 按編程方式分為可編程序式和示教再現(xiàn)式。 4. 按控制方式分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制。 點(diǎn)位控制是指機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，只控制空間點(diǎn)的位置，而不控制由一個(gè)定位點(diǎn)到另一個(gè)定位點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 連續(xù)軌跡控制是指能控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間任意曲線。 5. 按控制機(jī)構(gòu)分為開關(guān)型和佩服型。 開關(guān)型機(jī)器人是通過機(jī)械擋塊、行程開關(guān)等電器觸頭的開關(guān)動(dòng)作，得到位置信號(hào)，從而控制運(yùn)動(dòng)部件定位。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)比較簡單，只能用于點(diǎn)位控制，難于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。 佩服型機(jī)器人是根據(jù)連續(xù)輸入 指令，經(jīng)過信號(hào)擴(kuò)大，由佩服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制運(yùn)動(dòng)。通常采用位置檢測機(jī)構(gòu)，檢測機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部件的位置和姿態(tài)變化，以控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部件的準(zhǔn)確定位。這種機(jī)器人可獲得良好的運(yùn)動(dòng)特性，定位精度高，不僅適于點(diǎn)位控制，而且適于連續(xù)軌跡控制。 6. 按坐標(biāo)形式分為直角坐標(biāo)式機(jī)器人、極坐標(biāo)式機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人和多關(guān)節(jié)式機(jī)器人。 7. 按自由度數(shù)分，機(jī)器人的自由度數(shù)越多，能用性就越廣，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一般 4 到 6 個(gè)自由度即能滿足稍復(fù)雜的使用要求了。 8. 按抓取重量分大型、中型、小型和微型。 大型機(jī)器人的抓取重量為 100上；中型 機(jī)器人的抓取重量為 10100型機(jī)器人的抓取重量為 1 10型機(jī)器人的抓取重量為 14。 業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)性能參數(shù) 工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)是說明其規(guī)格和性能的具體指標(biāo)。主要技術(shù)參數(shù)有如下： 1. 抓取重量： 抓取重量是用來表明機(jī)器人負(fù)荷能力的技術(shù)參數(shù)，這是一項(xiàng)主要參數(shù)。這項(xiàng)參數(shù)與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，一般是指在正常速度下所抓取的重量。 2. 抓取工件的極限尺寸： 抓取工件的極限尺寸是用來表明機(jī)器人抓取功能的技術(shù)參數(shù)，它是設(shè)計(jì)手部的基礎(chǔ)。 3. 坐標(biāo)形式和自由度： 說明機(jī)器人機(jī)身、手部、腕部等共有的自 由度數(shù)及它們組成的坐標(biāo)系特征。 4. 運(yùn)動(dòng)行程范圍： 指執(zhí)行機(jī)構(gòu)直線移動(dòng)距離或回轉(zhuǎn)角度的范圍，即各運(yùn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)量。根據(jù)運(yùn)動(dòng)行程范圍和坐標(biāo)形式就可確定機(jī)器人的工作范圍。 5. 運(yùn)動(dòng)速度： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 是反映機(jī)器人性能的重要參數(shù)。通常所指的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)器人的最大運(yùn)動(dòng)速度。它與抓取重量、定位精度等參數(shù)密切有關(guān)，互相影響。目前，國內(nèi)外機(jī)器人的最大直線移動(dòng)速度為 1000mm/s 左右，一般為 200400mm/s；回轉(zhuǎn)速度最大為 180/s，一般為 50/s。 6. 定位精度和重復(fù)定位精度： 定位精度和重復(fù)定位精度是衡量機(jī)器人工作質(zhì)量的一項(xiàng)重 要指標(biāo)。 題的總體內(nèi)容 較現(xiàn)有移動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)，確定移動(dòng)機(jī)構(gòu)的最佳移動(dòng)方式。 定五自由度工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)和傳動(dòng)關(guān)系，并通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力計(jì)算為各部位選擇合適的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 建模。 章小結(jié) 本章主要介紹了本設(shè)計(jì)的課題背景，工業(yè)機(jī)器人的組成、分類和主要技術(shù)性能參數(shù)以及本設(shè)計(jì)的總體內(nèi)容。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 第 2章 機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自由度工業(yè)機(jī) 器人的主要參數(shù) 1. 自由度數(shù)： N 5 2. 抓取重量： P 250N 3. 手臂伸縮： L 500v=s 4. 手臂俯仰： 45， 30/s 5. 手臂回轉(zhuǎn)： 220， 30/s 6. 手腕擺動(dòng)： 90， 60/s 7. 手腕回轉(zhuǎn)： 300， 120/s 自由度工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 以 00 型機(jī)器人為參照，具有五個(gè)自由度，有六個(gè)控制軸，采用直流伺服控制。圖紙 其傳動(dòng)原理圖 ： 1. 主要技術(shù)參數(shù) 表 2術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù) 結(jié)構(gòu)型式 空間多關(guān)節(jié)式 自由度數(shù) 5 個(gè) 驅(qū)動(dòng)方式 直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 腕部最大重量 (抓取重量 ) 250N 操作方式 示教再現(xiàn) /脫線編程 (1) 采用空間多關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，工作范圍比其它結(jié)構(gòu)形式要大； (2) 軸控制機(jī)器人腰座旋轉(zhuǎn)，伺服電動(dòng)機(jī)軸上的小齒輪旋動(dòng)腰部軸承帶輪齒的內(nèi)環(huán)完成運(yùn)動(dòng)； 軸、 軸分別控制大小臂的運(yùn)動(dòng)，其傳動(dòng)是通過滾珠絲杠螺母副來完成，傳動(dòng)剛度高； 、 、 軸控制腕部運(yùn)動(dòng)，伺服電動(dòng)機(jī)通過 ( 軸除外 )齒形帶輪、齒形帶輪副、諧波減速器等來完成腕部運(yùn)動(dòng)； (3) 對(duì)影響精度的主要傳動(dòng)部分均采用錐滾子軸承，向心推力球軸承； (4) 腕關(guān)節(jié)傳動(dòng)比分配采用先小后大的原則，諧波減速器放在最末一級(jí)，減少傳動(dòng)零件的尺寸和重量； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 (5) 對(duì)細(xì)長管軸，大量采用焊接工藝，以減少機(jī)械加工量，降低成本； (6) 對(duì)大質(zhì)量零件均采用鋁材，如腕部全部采用高強(qiáng)度鑄鋁材料，從而大大減輕整機(jī)重量 5。 表 2動(dòng)關(guān)系 軸號(hào) 傳動(dòng)級(jí)數(shù) 第一級(jí) 第二級(jí) 第三級(jí) 第四級(jí) 第五級(jí) 2 諧波減速器 (齒輪副(2) _ _ _ 1 滾珠絲杠螺母副 _ _ _ _ 1 滾珠絲杠螺母副 _ _ _ _ 5 同步帶(4) 齒輪副(12) 同步帶(14) 齒輪副(16) 蝸輪蝸桿(18) 3 同步帶(6) 齒輪副(10) 諧波減速器 (_ _ 2 同步帶(8) 諧波減速器 (_ _ _ 2. 平衡系統(tǒng) 由于自重、承重較大，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)慣性亦較大，為使小臂接近靜平衡，將伺服電動(dòng)機(jī)組件、齒形帶輪等大質(zhì) 量零部件布置在與腕部相對(duì)的另一端。在此質(zhì)量靜平衡的基礎(chǔ)上，機(jī)器人還配置氣動(dòng)平衡系統(tǒng)，用兩組平衡氣缸分別對(duì)大臂、小臂進(jìn)行平衡。通過改變氣缸壓力來補(bǔ)償負(fù)荷變化對(duì)平衡的影響。氣動(dòng)平衡系統(tǒng)除氣包外均放置在機(jī)器人外部。 自由度工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力計(jì)算 1. 手部夾緊力的計(jì)算 N 9.8 k1 k2 ( N ) (2G 抓取工件的重量（ 安全系數(shù)，取 .0 工作狀況系數(shù)，可按 +a 為機(jī)器人托運(yùn)工件過程中的加速度的絕對(duì)值。 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選擇，這里選 以： N9.8 k1 k2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 =250 N ) 2. 手指驅(qū)動(dòng)力 P 2 N） 蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率 1 的傳動(dòng)效率 2 傳動(dòng)效率 1 2 際驅(qū)動(dòng)力 P 實(shí) PN） 圖 2指傳動(dòng) 示意圖 3. 手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 手指夾開的速度為 60/s，蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為 29： 1 (1) 考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用 桿傳動(dòng)，精度 8c 桿用 35面淬火，硬度為 45面粗糙度 .6 輪輪緣選用 屬鑄造。 (2) 傳動(dòng)比 i=12 129 參考表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二版，第四卷 表 ，Z2=9 查表 取 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 a=40,i=29,m=2 1=1,9 蝸輪分度圓直徑： d2=29=58 導(dǎo)程角 r=1 (2=桿轉(zhuǎn)矩： P 實(shí) (2 T 1 1000 m 圖 2桿轉(zhuǎn)矩受力分析 蝸桿轉(zhuǎn)速 60/s129=1740/s 290 r/s 電動(dòng)機(jī)功率： 負(fù)載峰值力矩（ Nm） 負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速（ s） 傳動(dòng)裝置的效率，取 2 (2而 T， m 2 173 W 所以：查實(shí)用機(jī)械電氣技術(shù)手冊電 機(jī)篇表 13 15 選伺服電機(jī)型號(hào)為： 11085W,1500r/220V 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 選取同步帶 34傳動(dòng)比為 34齒輪副 1112傳動(dòng)比為 1112步帶 1314傳動(dòng)比為 13141 齒輪副 1516傳動(dòng)比為 1516 5 00 =. 腕擺電機(jī)的選擇 腕擺轉(zhuǎn)速 60/s 10 r/計(jì)腕重為 50重 G (50+ g F 實(shí) F諧波效率 T T 實(shí) 252 52 2擺力矩分析示意圖 腕擺 10 85 850r/s 2 2 T， 所以：查實(shí)用機(jī)械電氣技術(shù)手冊電機(jī)篇表 13 15 選伺服電動(dòng)機(jī)型號(hào)： 901500 r/80W， 220V 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 選取齒輪副 910傳動(dòng)比為 9101 諧波減速器 傳動(dòng)比為 0 同步帶 56傳動(dòng)比為 56 801101500 =. 手腕回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇： 手腕回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 120/s 20 r/轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩： f 啟動(dòng)（制動(dòng)）的過程中的慣性力矩 J0 w手臂回轉(zhuǎn)在啟動(dòng)或制動(dòng)過程中角速度的變化量，就是工作角速度， w w (s) t 啟動(dòng)或制動(dòng)過程的時(shí)間 ( s ) 手部、腕部、臂部、機(jī)身及工件等回轉(zhuǎn)部件對(duì)機(jī)身回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg 密封裝置處的摩擦阻力矩 (Nm) 2 效率，取 0= 24 28060 1004 m f (2 m 20r/s 2 21 484.6 w 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 所以：查實(shí)用機(jī)械電氣技術(shù)手冊電機(jī)篇表 13 15 選取伺服電動(dòng)機(jī)型號(hào)： 1303000r/600W， 200V 選取諧波減速器 傳動(dòng)比為 0 同步帶 78傳動(dòng)比為 78 80203000 =. 手臂回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇： 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速： 30/s 5 r/取諧波減速器 傳動(dòng)比為 0 漸開線圓柱齒輪，模數(shù) (法面模數(shù) )m=數(shù) 0， 50 圖 2臂回轉(zhuǎn)示意圖 F 摩擦 Gf 550550 539N r =2d 112 30 F 摩擦 r 100030539 m 5 r/21 s40150 s 2 2 以：查實(shí)用機(jī)械電氣技術(shù)手冊電機(jī)篇表 13 15 選伺服電動(dòng)機(jī)型號(hào)： 901500 r/80W， 220V 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 電機(jī)轉(zhuǎn)速為 n 電 = 21 (2= 5 8040150=1500r/合要求 7. 同步帶設(shè)計(jì)： (P=300W,n=3000 r/AP=600 960W=考表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二版，第四卷表 載 荷修正取 L 型，節(jié)距 16 查表得： 小帶輪齒數(shù)： 17 小帶輪節(jié)徑： 1帶輪外徑：查得 帶輪齒數(shù)： Z2=17= 32 大帶輪節(jié)徑： 2帶輪外徑：查得 初定中心矩 10同步帶長及齒數(shù)： 2 122 + 22104 2 110+ 5 1 9 7 2 + 1104 表 50，代號(hào)： 187 理論中心距 a 0 1102 ，選取中心距 20帶嚙合齒數(shù)： 211 126a (2 1206 6 基本額定功率： 查表 m=m,文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 帶速 v= 116000 5 1 1 5 0 06000=s 26000aT mv v = 6 0 0 0 42 =需帶寬 bs bs=得， L 型帶 z=1 表 得，選帶寬代號(hào)為 100 的 L 型帶， 表選雙邊擋圈， t=輪的結(jié)構(gòu)和尺寸： 傳動(dòng)選用的同步帶為 187帶輪： 7， 帶輪： 2， 2邊擋圈示意圖 8. 大臂驅(qū)動(dòng)絲桿的設(shè)計(jì) 估算：等效載荷 000N,絲桿有效行程 270效轉(zhuǎn)速500r/求使用壽命 L h =15000h 左 右，工作溫度低于 100 ，可靠度 95%，精度為 3 級(jí)精度。 (1) 計(jì)算載荷 K K tK 查機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊上冊，表 15 .1，K= 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 K K tK 1 1000=1771N = 6 7 1 0= 3 4 5 0 0 01500 =19559N (2) 選擇滾珠絲桿副的型號(hào) 主要尺寸為： 按 9559N，查表 15用 0d=32mm,mm,mm,d=d 27 24000N , 1880N 螺旋導(dǎo)程角 = 32=3251 螺桿不長，無需驗(yàn)算穩(wěn)定性。 (3) 剛度驗(yàn)算 按最不利情況考慮，即在螺距 (導(dǎo)程 )內(nèi)受軸向力引起的彈性 變形與受轉(zhuǎn)矩引起彈性變形方向一致，此時(shí)變形量為最大，計(jì)算公式為： S= 2124116 14 (2式中 T1=2d+v) =1000232 1253 + 408 )=996N擦系數(shù) f=量磨擦角v= 408 ， 剪切彈性模量 G=410 N/以：S= 22 4 41 6 9 9 6 6 8 . 3 3 1 0 2 8 . 4 5 +524 1 0 0 0 6 2 . 0 6 1 0 2 8 . 4 5 =中，危險(xiǎn)截面1d=E=米螺桿長度上的螺矩的彈性變形 = 3106 =m /m( )p=15 m /m 因?yàn)闈L球絲桿精度要求為 3 級(jí)精度，由表 15得 ( p=15 m /m (4) 計(jì)算效率 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 = v= 408125353 =6% 9. 絲桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須滿足絲桿的等效轉(zhuǎn)速 1500 r/擇電機(jī)型號(hào)為：130m， 1500r/350W 10. 小臂絲桿和電機(jī)的選擇 設(shè)計(jì)原理與要求和大臂絲桿及電機(jī)相同，絲桿型號(hào) 為： ，電機(jī)型號(hào)為： 130 章小結(jié) 本章內(nèi)容主要確定了五自由度工業(yè)機(jī)器人的主要參數(shù)，對(duì)五自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)并完成了五自由度工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力計(jì)算。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 第 3章 機(jī)械臂的 建模 世界上擁有用戶最多的三維 件，由美國司出品，其軟件產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)了 件的新發(fā)展， 一套又設(shè)計(jì)至生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、 基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。 強(qiáng)大完美的功能，使其在工業(yè)造型設(shè)計(jì)、三維模型設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、工程圖的輸出甚至加工成產(chǎn)品等各個(gè)方面都有所應(yīng)用 11。 三維建模的過程大致如下圖 3 圖 3模過程 建零件 程序。 新建 ”按鈕（圖 3在 “新建 ”對(duì)話框中的 “類型 ”單選框中選取 “零件 ”,在 “名稱 ”一欄出輸入零件名稱，把 “使用缺省模板 ”前面的勾去掉，單擊 “確定 ”(圖 3選擇 “然后單擊 “確定 ”（圖 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 圖 3件 圖 3建 圖 3文件選項(xiàng) 拉伸 ”按鈕 ，點(diǎn)選 “放置 ”“ 定義 ”（圖 3,選擇 擊 “草繪 ”（圖 3,進(jìn)入草繪平面。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 圖 3繪選項(xiàng) 圖 3置 創(chuàng)建圓 ”按鈕 ，在草繪平面內(nèi)分別畫 2 個(gè)圓（圖 3單擊“確認(rèn) ”按鈕 。 圖 3繪圖 深度值 ”處輸入 3（圖 3單擊 “確認(rèn) ” 。 圖 3置深度值 成建模。 配 程序。 新建 ”按鈕（圖 3在 “新建 ”對(duì)話框中的 “類型 ”單選框中選買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 取 “組件 ”,在 “名稱 ”一欄出輸入零件名稱，把 “使用缺省模板 ”前面的勾去掉，單擊 “確定 ”(圖 3選擇 “然后單擊 “確定 ”（圖 3 將元件添加到組件 ”按鈕 ，選擇零件。 4單擊 “放置 ”,選擇 “缺省 ”（圖 3確定。 圖 3文件選項(xiàng) 圖 3置定義 5 重復(fù)第 3 步，添加零件。 6使用約束將第 2 個(gè)零件裝配到第一個(gè)零件上。 7重復(fù)第 3 步與第 6 步，將所有零件都裝配在一起。 8保存文件，完成裝配。 作裝配動(dòng)畫 程序，打開已經(jīng)裝配好的文件。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 應(yīng)用程序 ”下的 “動(dòng)畫 ”，進(jìn)入動(dòng)畫制作界面。 主體定義 ”按鈕 ，選擇 “每個(gè)主體一個(gè)零件 ”（圖 3 圖 3建主體 創(chuàng)建新關(guān)鍵幀序列 ”按鈕 ，在單擊 “編輯或創(chuàng)建快照 ”（圖 3用 “主體拖動(dòng) ”對(duì)個(gè)別零件進(jìn)行移動(dòng)。然后點(diǎn)擊拍照按鈕 ，重復(fù)移動(dòng)和拍照（圖 3 啟動(dòng)動(dòng)畫 ” ，運(yùn)行動(dòng)畫。 6單擊 “回放 ” ，選擇 “捕捉 ”“ 確定 ”,動(dòng)畫被保存到組件所在的目錄下，完成。 圖 3鍵幀 圖 3動(dòng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 圖 3械臂裝配圖 章小結(jié) 建立了機(jī)械手的三維模型，對(duì)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了仿真研究，分析了運(yùn)動(dòng)部件之間的相對(duì)關(guān)系，完成了機(jī)械手抓取不同目標(biāo)物時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真；機(jī)械手采用液壓驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)力大、結(jié)構(gòu)簡單。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 結(jié)論 本文通過對(duì)五自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 建立了機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)過程模型。又通過五自由度工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力計(jì)算、建立計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方案和對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行 三維建模，得到了如下一些結(jié)果： 1五自由度機(jī)械臂可用于搜索、抓取水下管件、纜線等細(xì)長物體 ,也可用于抓取其它形狀的物體 ,具有一定的通用性。 2機(jī)器人能自動(dòng)控制，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。 3可編程控制器控制系統(tǒng)主要是針對(duì)五自由度工業(yè)機(jī)器人的控制?？删幊炭刂破魇峭ㄟ^軟件來實(shí)現(xiàn)控制的，只需改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求。 在本文結(jié)束之際，總結(jié)自己所做的工作，受時(shí)間和研 究水平所限，認(rèn)為在對(duì)機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)與應(yīng)用還應(yīng)進(jìn)一步深入研究，使機(jī)器人具備自動(dòng)控制工作和機(jī)體在外部障礙的影響下進(jìn)行自動(dòng)修正的功能。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 致謝 本文是在導(dǎo)師焦波老師的精心指導(dǎo)下和熱情關(guān)懷下完成的。在論文的整個(gè)過程中無不滲透著焦波老師的大量心血。幾個(gè)月來，焦老師那嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓創(chuàng)新的科研作風(fēng)，忘我的工作精神和對(duì)學(xué)生的關(guān)愛，無一不讓我感動(dòng)和欽佩，這將使我在今后的工作和學(xué)習(xí)中受益終身。在此表示衷心的感謝，并致以最崇高的敬意。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 24 參考文獻(xiàn) 1 林來興空間控制技 術(shù) M宇航出版社， 1992： 252 D Q 單的邏輯學(xué) C趙明燕 譯山西教育出版社， 2011： 123 J R D 1994，5(1) ： 244 文東輝，劉獻(xiàn)禮，李連等 具硬態(tài)切削加工機(jī)理 J，機(jī)械技術(shù)， 2001 年，第 18 卷，第 6 期： 2438 5 S M K R 199