第三章機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3.6機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)【內(nèi)容提要】本課主要學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)。介紹機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)的功用、類(lèi)型；介紹幾種常見(jiàn)的傳動(dòng)方式：齒輪鏈、齒輪齒條、諧波減速器、RV減速器、絲杠傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)。知識(shí)要點(diǎn)：傳動(dòng)系統(tǒng)的功用及類(lèi)型諧波減速器RV減速器連桿傳動(dòng)齒輪齒條帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)重點(diǎn)：傳動(dòng)系統(tǒng)的功用及類(lèi)型諧波減速器RV減速器連桿傳動(dòng)難點(diǎn)：諧波減速器RV減速器關(guān)鍵字：傳動(dòng)系統(tǒng)、諧波減速器、RV減速器、連桿傳動(dòng)、齒輪齒條、絲杠傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)

【本課內(nèi)容相關(guān)資料】3.6機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)源通過(guò)傳動(dòng)部件來(lái)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)身、手臂和手腕的運(yùn)動(dòng)。因此，機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)，是將驅(qū)動(dòng)器輸出的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力傳送到工作單元。傳動(dòng)部件是構(gòu)成工業(yè)機(jī)器人的重要部件。機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)功用：（1）調(diào)速。工作單元往往和驅(qū)動(dòng)器速度不一致，利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)達(dá)到改變輸出速度的目的。（2）調(diào)轉(zhuǎn)矩。調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩使其適合工作單元使用。（3）改變運(yùn)動(dòng)形式。驅(qū)動(dòng)器的輸出軸一般是等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而工作單元要求的運(yùn)動(dòng)形式則是多種多樣的，如直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、螺旋運(yùn)動(dòng)等，靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的改變。（4）動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞和分配。用一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)若干個(gè)不同速度、不同負(fù)載的工作單元。機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)有機(jī)械傳動(dòng)、流體(液體、氣體)傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)三類(lèi)；主要的傳動(dòng)形式有齒輪傳動(dòng)、齒條傳動(dòng)、絲杠傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)、擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)、流體傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)、凸輪傳動(dòng)等多種形式。根據(jù)傳動(dòng)類(lèi)型的不同，傳動(dòng)部件可以分為兩大類(lèi):直線(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。機(jī)器人的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)包括直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的X、Y、Z向運(yùn)動(dòng)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向運(yùn)動(dòng)和垂直升降運(yùn)動(dòng)，以及球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮運(yùn)動(dòng)。常用的直線(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以直接由汽缸或液壓缸和活塞產(chǎn)生，也可以采用齒輪齒條、滾珠絲杠螺母等傳動(dòng)元件由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換得到。機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)包括基座的旋轉(zhuǎn)、臂部旋轉(zhuǎn)等。多數(shù)普通電機(jī)和伺服電機(jī)都能夠直接產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但其輸出力矩比所需要的力矩小，轉(zhuǎn)速比所需要的轉(zhuǎn)速高。因此，需要采用各種傳動(dòng)裝置把較高的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成較低的轉(zhuǎn)速，并獲得較大的力矩。有時(shí)也采用直線(xiàn)液壓缸或直線(xiàn)氣缸作為動(dòng)力源，這就需要把直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)的傳遞和轉(zhuǎn)換必須高效率地完成，并且不能有損于機(jī)器人系統(tǒng)所需要的特性，特別是定位精度、重復(fù)精度和可靠性。運(yùn)動(dòng)的傳遞和轉(zhuǎn)換可以選擇齒輪鏈傳動(dòng)、同步皮帶傳動(dòng)和諧波齒輪等傳動(dòng)方式。下面介紹工業(yè)機(jī)器人常用的幾種傳動(dòng)形式。3.6.1齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中用得最為廣泛的傳動(dòng)方式。由于齒輪傳動(dòng)能夠減速增矩、適于近距離傳動(dòng)、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)可靠等原因使得其在機(jī)器人中也廣泛應(yīng)用，主要有齒輪鏈傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)、擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)、行星齒輪系傳動(dòng)等多種形式。1.齒輪鏈齒輪鏈?zhǔn)怯蓛蓚€(gè)或兩個(gè)以上的齒輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它不但可以傳遞運(yùn)動(dòng)角位移和角速度,而且可以傳遞力和力矩。現(xiàn)以具有兩個(gè)齒輪的齒輪鏈為例,說(shuō)明其傳動(dòng)轉(zhuǎn)換關(guān)系。其中一個(gè)齒輪裝在輸入軸上,另一個(gè)齒輪裝在輸出軸上,如圖3-80所示。圖3-80齒輪鏈機(jī)構(gòu)使用齒輪鏈機(jī)構(gòu)應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題。一是齒輪鏈的引入會(huì)改變系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,從而使驅(qū)動(dòng)電機(jī)的響應(yīng)時(shí)間減小,這樣伺服系統(tǒng)就更加容易控制。輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到驅(qū)動(dòng)電機(jī)上,等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的下降與輸入輸出齒輪齒數(shù)的平方成正比。二是在引入齒輪鏈的同時(shí)，由于齒輪間隙誤差,將會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人手臂的定位誤差增加;而且，假如不采取一些補(bǔ)救措施，齒隙誤差還會(huì)引起伺服系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。2.諧波減速器在工業(yè)機(jī)器人中，減速器是連接機(jī)器人動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間裝置，是保證工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)到達(dá)目標(biāo)位置的精確度的核心部件。通過(guò)合理的選用減速器，可精確地將機(jī)器人動(dòng)力源轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位所需要的速度。與通用減速器相比，應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)處的減速器應(yīng)當(dāng)具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。目前應(yīng)用于工業(yè)器人的減速器產(chǎn)品主要有3類(lèi)，分別是諧波減速器、RV減速器和擺線(xiàn)針輪減速器，其中關(guān)節(jié)機(jī)器人主要采用諧波減速器和RV減速器。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，由于RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，一般將RV減速器放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部等輕負(fù)載的位置。下面分別介紹諧波減速器、RV減速器。諧波減速器是利用行星齒輪傳動(dòng)原理發(fā)展起來(lái)的一種新型減速器，是依靠柔性零件產(chǎn)生彈性機(jī)械波來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種行星齒輪傳動(dòng)。由固定的內(nèi)齒剛輪、柔輪和使柔輪發(fā)生徑向變形的波發(fā)生器三個(gè)基本構(gòu)件組成。與普通齒輪傳動(dòng)相比，具有精度高、承載力高、效率高、體積小，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛用于航空、航天、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床微量進(jìn)給、通信設(shè)備、紡織機(jī)械、化纖機(jī)械、造紙機(jī)械、差動(dòng)機(jī)構(gòu)、印刷機(jī)械、食品機(jī)械和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。（1）諧波減速器的特點(diǎn)①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕。諧波減速器主要由波發(fā)生器、柔輪、剛輪組成。它與傳動(dòng)比相當(dāng)?shù)钠胀p速器比較，體積和質(zhì)量均減少1/3左右或更多。②傳動(dòng)比范圍大。單級(jí)諧波減速器傳動(dòng)比可在50～300之間，優(yōu)選在75～250之間；雙級(jí)諧波減速器傳動(dòng)比可在3000～60000之間；復(fù)波諧波減速器傳動(dòng)比可在200～140000之間。③同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，傳動(dòng)精度高，承載能力大。④運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)沖擊、噪聲小。諧波減速器齒輪間的嚙入、嚙出是隨著柔輪的變形，逐漸進(jìn)入和逐漸退出剛輪齒間的，嚙合過(guò)程中以齒面接觸，滑移速度小，且無(wú)突然變化。⑤傳動(dòng)效率高，可實(shí)現(xiàn)高增速運(yùn)動(dòng)。⑥可實(shí)現(xiàn)差速傳動(dòng)。由于諧波齒輪傳動(dòng)的三個(gè)基本構(gòu)件中，可以任意兩個(gè)主動(dòng)、第三個(gè)從動(dòng)，因此如果讓波發(fā)生器、剛輪主動(dòng)、柔輪從動(dòng)，就可以構(gòu)成一個(gè)差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而方便實(shí)現(xiàn)快、慢速工作狀況的轉(zhuǎn)換。（2）諧波減速器的結(jié)構(gòu)如圖3-81所示，諧波減速器由具有內(nèi)齒的剛輪、具有外齒的柔輪和波發(fā)生器組成。通常波發(fā)生器為主動(dòng)件，而剛輪和柔輪之一為從動(dòng)件，另一個(gè)為固定件。圖3-81諧波減速器結(jié)構(gòu)圖1）波發(fā)生器。波發(fā)生器與輸入軸相連，對(duì)柔輪齒圈的變形起產(chǎn)生和控制的作用。它由一個(gè)橢圓形凸輪和一個(gè)薄壁的柔性軸承組成。柔性軸承不同于普通軸承，它的外環(huán)很薄，容易產(chǎn)生徑向變形，在未裝入凸輪之前環(huán)是圓形的，裝上之后為橢圓形。2）柔輪。柔輪有薄壁杯形、薄壁圓筒形或平嵌式等多種。薄壁圓筒形柔輪的開(kāi)口端外面有齒圈，它隨波發(fā)生器的轉(zhuǎn)動(dòng)而變形，筒底部分與輸出軸連接。3）剛輪。它是一個(gè)剛性的內(nèi)齒輪。雙波諧波傳動(dòng)的剛輪通常比柔輪多兩齒。諧波齒輪減速器多以剛輪固定，外部與箱體連接。（3）諧波減速器傳動(dòng)原理波發(fā)生器通常成橢圓形的凸輪，將凸輪裝入薄壁軸承內(nèi)，再將它們裝入柔輪內(nèi)。此時(shí)柔輪由原來(lái)的圓形變成橢圓形，橢圓長(zhǎng)軸兩端的柔輪與剛輪輪齒完全嚙合，形成嚙合區(qū)（一般有30%左右的齒處在嚙合狀態(tài)）；橢圓短軸兩端的柔輪齒與剛輪齒處于完全脫開(kāi)。在波發(fā)生器長(zhǎng)軸和短軸之間的柔輪齒，沿柔輪周長(zhǎng)的不同區(qū)段內(nèi)，有的逐漸退出剛輪齒間，處在半脫開(kāi)狀態(tài)，稱(chēng)為嚙出；有的逐漸進(jìn)入剛輪齒間，處在半嚙合狀態(tài)，稱(chēng)為嚙入。波發(fā)生器在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生連續(xù)的彈性變形，波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使柔輪齒循環(huán)往復(fù)的進(jìn)行嚙入→嚙合→嚙出→脫開(kāi)這四種狀態(tài)，不斷改變各自原來(lái)的嚙合狀態(tài)，如圖3-82所示。這種現(xiàn)象稱(chēng)為錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，正是這一錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，使減速器將輸入的高速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檩敵龅牡退俎D(zhuǎn)動(dòng)。圖3-82諧波減速器傳動(dòng)原理圖（4）單級(jí)諧波齒輪常見(jiàn)的傳動(dòng)形式和應(yīng)用單級(jí)諧波齒輪常見(jiàn)的傳動(dòng)形式如圖3-83所示。a)剛輪固定、柔輪輸出b)柔輪固定、剛輪輸出c)波發(fā)生器固定、剛輪輸出圖3-83單級(jí)諧波齒輪常見(jiàn)的傳動(dòng)形式1)剛輪固定、柔輪輸出剛輪固定不變，以波發(fā)生器為主動(dòng)件，柔輪為從動(dòng)件，如圖3-83(a)所示。該輸出形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比范圍較大、效率較高、應(yīng)用廣泛，i=75?500,其傳動(dòng)比的式如下：式中，ZG-剛輪齒數(shù)；ZR-柔輪齒數(shù)；-剛輪固定、柔輪輸出的傳動(dòng)比。2)柔輪固定、剛輪輸出波發(fā)生器主動(dòng)，單級(jí)減速，如圖3-83(b)所示。該輸出形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比范圍較大、效率較高，可用于中小型減速器，i=75?500,其傳動(dòng)比的計(jì)算公式如下:式中，ZG-剛輪齒數(shù)；ZR-柔輪齒數(shù)；-柔輪固定、剛輪輸出的傳動(dòng)比。3)波發(fā)生器固定、剛輪輸出柔輪主動(dòng)，單級(jí)微小減速，如圖3-83(c)所示。該輸出形式傳動(dòng)比準(zhǔn)確，適用于高精度微調(diào)傳動(dòng)裝置，i=1.002?1.015,其傳動(dòng)比的計(jì)算公式如下:式中，ZG-剛輪齒數(shù)；ZR-柔輪齒數(shù)；-波發(fā)生器固定、剛輪輸出的傳動(dòng)比。3.RV減速器RV減速器的傳動(dòng)裝置采用的是一種新型的二級(jí)封閉行星輪系，是在擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種傳動(dòng)裝置，不僅克服了一般針擺傳動(dòng)的缺點(diǎn)，而且因?yàn)榫哂畜w積小、質(zhì)量輕、傳動(dòng)比范圍大、壽命長(zhǎng)、精度保持穩(wěn)定、效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)等一系列優(yōu)點(diǎn)，日益受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，在機(jī)器人領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位。RV減速器與機(jī)器人中常用的諧波減速器相比，具有較高的疲勞強(qiáng)度、剛度和壽命，而且回差精度穩(wěn)定，不像諧波減速器那樣隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)精度顯著降低，因此世界上許多高精度機(jī)器人傳動(dòng)裝置多采用RV減速器。（1）RV減速器的特點(diǎn)①傳動(dòng)比范圍大，傳動(dòng)效率高。②扭轉(zhuǎn)剛度大，遠(yuǎn)大于一般擺線(xiàn)針輪減速器的輸出機(jī)構(gòu)。③在額定轉(zhuǎn)矩下，彈性回差小。④傳遞同樣轉(zhuǎn)矩與功率時(shí)，RV減速器較其他減速器體積小。（2）RV減速器的結(jié)構(gòu)圖3-84RV減速器結(jié)構(gòu)圖如圖3-84所示，RV減速器主要由齒輪軸、行星輪、曲柄軸、擺線(xiàn)輪、針輪、剛性盤(pán)和輸出盤(pán)等結(jié)構(gòu)組成。①齒輪軸。齒輪軸又稱(chēng)為漸開(kāi)線(xiàn)中心輪，用來(lái)傳遞輸入功率，且與漸開(kāi)線(xiàn)行星輪互相嚙合。②行星輪。與曲柄軸固連，均勻分布在一個(gè)圓周上，起功率分流的作用，將齒輪軸輸入的功率分流傳遞給擺線(xiàn)輪行星機(jī)構(gòu)。③曲柄軸。曲柄軸是擺線(xiàn)輪的旋轉(zhuǎn)軸。它的一端與行星輪相連接，另一端與支撐圓盤(pán)相連接。既可以帶動(dòng)擺線(xiàn)輪產(chǎn)生公轉(zhuǎn)，也可以使擺線(xiàn)輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。④擺線(xiàn)輪。為了在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)徑向力的平衡，一般要在曲柄軸上安裝兩個(gè)完全相同的擺線(xiàn)輪，且兩擺線(xiàn)輪的偏心位置相180°。⑤針輪。針輪上安裝有多個(gè)針齒，與殼體固連在一起統(tǒng)稱(chēng)為針輪殼體。⑥剛性盤(pán)。剛性是動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其上均勻分布軸承孔，曲柄軸的輸出端通過(guò)軸承安裝在這個(gè)剛性盤(pán)上。⑦輸出盤(pán)。輸出盤(pán)是減速器與外界從動(dòng)工作機(jī)相連接的構(gòu)件，與剛性盤(pán)相互連接成為一體，輸出運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。（3）RV減速器的傳動(dòng)原理如圖3-85為RV傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。RV傳動(dòng)裝置是由第一級(jí)漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)和第二級(jí)擺線(xiàn)針輪行星減速機(jī)構(gòu)兩部分組成。漸開(kāi)線(xiàn)行星輪2與曲柄軸3連成一體，作為擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)部分的輸入。如果漸開(kāi)線(xiàn)中心輪1順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，那么漸開(kāi)線(xiàn)行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)還進(jìn)行逆時(shí)針?lè)较蜃赞D(zhuǎn)，并通過(guò)曲柄軸帶動(dòng)擺線(xiàn)輪進(jìn)行偏心運(yùn)動(dòng)，此時(shí)擺線(xiàn)輪在其軸線(xiàn)公轉(zhuǎn)的同時(shí)，還將在針齒的作用下反向自轉(zhuǎn)，即順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)通過(guò)曲柄軸將擺線(xiàn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)等速傳給輸山機(jī)構(gòu)。1-漸開(kāi)線(xiàn)屮心輪，2-漸開(kāi)線(xiàn)行星輪，3-曲枘軸，4-擺線(xiàn)輪，5-針齒，6-輸出盤(pán)，7-針齒充（機(jī)架）圖3-85RV傳動(dòng)簡(jiǎn)圖（4）RV減速器的傳動(dòng)過(guò)程①笫一級(jí)減速的形成：執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由齒輪軸傳遞給兩個(gè)漸幵線(xiàn)行星輪，進(jìn)行第一級(jí)減速。②第二級(jí)減速的形成：行星輪的旋轉(zhuǎn)通過(guò)曲柄軸#動(dòng)相距180。的擺線(xiàn)輪，從而生成擺線(xiàn)輪的公轉(zhuǎn)；同時(shí)由于擺線(xiàn)輪存金轉(zhuǎn)過(guò)程中受到固定于針齒殼上的針齒的作用力而形成與擺線(xiàn)輪公轉(zhuǎn)方向相反的力矩，也造就了擺線(xiàn)輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣完成了第二級(jí)減速。③運(yùn)動(dòng)的輸出通過(guò)兩個(gè)曲柄軸使擺線(xiàn)輪和剛性盤(pán)構(gòu)成平行四邊形的等角速度輸出機(jī)構(gòu)，將擺線(xiàn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)等速傳遞給剛性盤(pán)及輸出盤(pán)。4.齒輪齒條通常，齒條是固定不動(dòng)的，當(dāng)齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒輪軸連同拖板沿齒條方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這樣，齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就轉(zhuǎn)換成為拖板的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。如圖3-86所示，托板是由導(dǎo)桿或?qū)к壷蔚模撗b置的回差較大。1-托板；2-導(dǎo)向桿；3-齒輪；4-齒條圖3-86齒輪齒條裝置3.6.2絲杠傳動(dòng)1.普通絲杠普通絲杠驅(qū)動(dòng)是由一個(gè)旋轉(zhuǎn)的精密絲杠驅(qū)動(dòng)一個(gè)螺母沿絲杠軸向移動(dòng)，傳動(dòng)方式如圖3-87所示。當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，從而帶動(dòng)螺母沿絲杠軸向移動(dòng)。由于普通絲杠的摩擦力較大，效率低，慣性大，在低速時(shí)容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而且精度低，回差大，因此在機(jī)器人上很少采用。(a)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng),螺母移動(dòng)

(b)螺母轉(zhuǎn)動(dòng),螺桿移動(dòng)(c)螺母固定,螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)

(d)螺桿固定,螺母轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)圖3-87普通絲杠的傳動(dòng)形式2.滾珠絲杠在機(jī)器人上經(jīng)常采用滾珠絲杠，這是因?yàn)闈L珠絲杠的摩擦力很小且運(yùn)動(dòng)響應(yīng)速度很快，滾珠絲杠的基本組成如圖3-88所示。在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)形成了螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿(mǎn)滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則沿著滾道滾動(dòng)，螺母螺旋槽的兩端用回珠管連接起來(lái)，使?jié)L珠能作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，管道的兩端還起著擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。由于滾珠絲杠在絲杠螺母槽里放置了許多滾珠，傳動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦力是滾動(dòng)摩擦，可極大地減小摩擦力，因此傳動(dòng)效率高，消除了低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的爬行現(xiàn)象。在裝配時(shí)施加一定的預(yù)緊力，可消除回差。1-絲杠；2-.螺母；3-滾珠；4-導(dǎo)向槽圖3-88滾珠絲杠的基本組成3.6.3連桿傳動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)是指由若干（兩個(gè)以上）有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）聯(lián)接組成的機(jī)構(gòu)，，用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)變換和傳遞動(dòng)力。連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式多樣，如可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)、移動(dòng)和平面或空間復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、儀表和機(jī)電產(chǎn)品中。平面連桿機(jī)構(gòu)中最基本也是應(yīng)用最廣泛的一種型式是由四個(gè)構(gòu)件組成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如下圖3-89所示。機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件稱(chēng)為機(jī)架。與機(jī)架連接的構(gòu)件是連架桿。連架桿又分為曲柄和搖桿，若能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿則稱(chēng)為曲柄，只能繞著機(jī)架在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)的連架桿則稱(chēng)為搖桿。不直接與機(jī)架相連的構(gòu)件則是連桿。圖3-89平面四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按是否存在曲柄可分為三類(lèi)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿中，若一個(gè)是曲柄，另一個(gè)是搖桿，則稱(chēng)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為擺動(dòng)，或者將擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；具有兩個(gè)曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)將等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為等速同向、不等速同向等多種轉(zhuǎn)動(dòng)；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿若都是搖桿，則稱(chēng)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)將一種擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為另一種擺動(dòng)。三種類(lèi)型可以根據(jù)桿長(zhǎng)條件來(lái)判斷。連桿機(jī)構(gòu)存在急回特性。以曲柄搖桿四桿機(jī)構(gòu)為例，如下圖3-90所示。原動(dòng)件曲柄作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的搖桿在空回行程的平均速度大于工作行程的特性稱(chēng)為急回特性。急回特性可以采用行程速比系數(shù)或者極位夾角來(lái)描述。急回平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)工作行程的慢速進(jìn)給和空回行程的快速退回，從而提高了生產(chǎn)率。若搖桿CD為原動(dòng)件，當(dāng)連桿和曲柄在一條直線(xiàn)上時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ=0o（α=90o），這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為零，從動(dòng)件不轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)處于停頓位置稱(chēng)為死點(diǎn)位置。因此，由于機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)，從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)方向不確定現(xiàn)象，對(duì)傳動(dòng)不利，所以采用慣性等方法來(lái)克服死點(diǎn)。當(dāng)然，工程上也利用死點(diǎn)位置進(jìn)行工作。圖3-90連桿機(jī)構(gòu)特性圖連桿機(jī)構(gòu)在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用廣泛。從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來(lái)分析工業(yè)機(jī)器人時(shí)，一般將機(jī)器人簡(jiǎn)化成由連桿、關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器首尾相接，通過(guò)關(guān)節(jié)相連而構(gòu)成的一個(gè)開(kāi)式連桿系，在連桿系的開(kāi)端安裝有末端執(zhí)行器。因此連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)也適用于工業(yè)機(jī)器人。例如，如下圖3-91所示，可以采用液壓缸-連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖3-91采用活塞桿和連桿機(jī)構(gòu)的一種雙臂機(jī)器人手臂3.6.4帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用很廣泛的機(jī)械傳動(dòng)裝置，它是利用傳動(dòng)帶作為中間的撓性件，依靠傳動(dòng)帶與帶輪之間的摩擦力或者嚙合力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。根據(jù)傳動(dòng)原理，帶傳動(dòng)可分為摩擦型帶傳動(dòng)和嚙合型帶傳動(dòng)。機(jī)器人中采用帶傳動(dòng)原理來(lái)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的傳動(dòng)方式有以下兩種。1.繩傳動(dòng)與鋼帶傳動(dòng)（1）繩傳動(dòng)繩傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的手爪開(kāi)合傳動(dòng)，特別適合有限行程的運(yùn)動(dòng)傳遞。繩傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：鋼絲繩強(qiáng)度大，各方向上的柔軟性好，尺寸小，預(yù)載后有可能消除傳動(dòng)間隙。繩傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：不加預(yù)載時(shí)存在傳動(dòng)間隙；因?yàn)槔K索的蠕變和索夾的松弛使傳動(dòng)不穩(wěn)定；多層纏繞后，在內(nèi)層繩索及支承中損耗能量；效率低；易積塵垢。（2）鋼帶傳動(dòng)鋼帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比精確，傳動(dòng)件質(zhì)量小，慣量小，傳動(dòng)參數(shù)穩(wěn)定，柔性好，不需潤(rùn)滑，強(qiáng)度高。圖3-92所示為鋼帶傳動(dòng)，鋼帶末端緊固在驅(qū)動(dòng)輪和被驅(qū)動(dòng)輪上，因此，摩擦力不是傳動(dòng)的重要要素。鋼帶傳動(dòng)適合于有限行程的傳動(dòng)。圖3-92(a)所示適合于等傳動(dòng)比；圖3-92(c)所示適合于變化的傳動(dòng)比；圖3-92(b)和圖3-92(d)所示為一種直線(xiàn)傳動(dòng)，而圖3-92(a)和圖3-92(c)所示為一種回轉(zhuǎn)傳動(dòng)。(a)等傳動(dòng)比回轉(zhuǎn)傳動(dòng)

(b)等傳動(dòng)比直線(xiàn)傳動(dòng)(c)變傳動(dòng)比回轉(zhuǎn)傳動(dòng)

(d)變傳動(dòng)比直線(xiàn)傳動(dòng)圖3-92鋼帶傳動(dòng)2.同步帶在工業(yè)機(jī)器人中同