某六軸噴涂機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u23932某六軸噴涂機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1273791.1手臂的尺寸設(shè)計(jì) 1235621.2小臂與U軸的設(shè)計(jì) 217991圖1.8小臂與U軸結(jié)構(gòu)圖 41.1手臂的尺寸設(shè)計(jì)噴涂機(jī)器人的整體由手腕（三個(gè)關(guān)節(jié)）、大臂小臂、肘部（U-軸）、L軸和腰部（s軸）組成。在手臂的尺寸設(shè)計(jì)上均采用安川機(jī)器人EPX2900的關(guān)鍵尺寸。下圖1.6為安川機(jī)器人手臂尺寸圖。圖1.6安川機(jī)器人手臂尺寸圖由圖1.6中可知，L軸和U軸之間的距離位1200mm，點(diǎn)p與U軸的距離為1400mm，S軸與L軸的距離為300mm，用p點(diǎn)表示機(jī)器人末端在空間中的位置。因此，噴涂機(jī)器人的水平噴涂的半徑范圍達(dá)到了2900mm。噴涂機(jī)器人手臂的尺寸參數(shù)表1.3如下所示。表1.3噴涂機(jī)器人手臂尺寸表名稱長(zhǎng)度大臂1200mm小臂1400mm水平噴涂直徑范圍2900mm1.2小臂與U軸的設(shè)計(jì)手腕設(shè)計(jì)完成以后，接下來(lái)就是小臂和U軸的設(shè)計(jì)，在這里將小臂和U軸當(dāng)做一個(gè)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)。如下圖1.7（a)和1.7(b)為小臂的具體設(shè)計(jì)圖所示。小臂外觀圖小臂內(nèi)視圖圖1.7小臂結(jié)構(gòu)圖在圖1.7（a）中，小臂分為上下兩個(gè)部分，下半部分中空用于安放連接電機(jī)與手腕之間的傳動(dòng)軸，用聯(lián)軸器連接傳動(dòng)軸與減速器之間的連接。上半部分用于涂料管的通過(guò)，上下部分之間完全隔開(kāi)。U軸是噴涂機(jī)器人的第三個(gè)軸，相當(dāng)于人體的肘部，承接著機(jī)器人的大臂與小臂。U軸的設(shè)計(jì)如下圖1.8(a)和1.8(b)所示。U軸外觀圖U軸剖視圖在圖1.8(a)中，U軸的設(shè)計(jì)下半部分中空，是為了安裝用于手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。在U軸的設(shè)計(jì)的中，設(shè)計(jì)了限位槽，用于限定小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，防止出現(xiàn)意外，在伺服電機(jī)制動(dòng)器失效時(shí)，小臂在重力的作用下的來(lái)回自由擺動(dòng)，造成工作人員受傷和損壞工件的情況。在U軸的側(cè)面還設(shè)計(jì)了用于電纜傳輸?shù)耐ǖ?，用于架?gòu)U軸與大臂之間的通道，使得U軸內(nèi)伺服電機(jī)的線纜進(jìn)入大臂。大臂的一端與減速器相連，另一端通過(guò)軸承與電纜通道相連。在這里電纜通道也起到加固大臂與U軸連接的作用。在圖1.8(b)U軸剖視圖中，伺服電機(jī)固定在電機(jī)基座上，通過(guò)電機(jī)輸出軸與輸入齒輪連接件相連提供動(dòng)力，輸入傳動(dòng)齒輪通過(guò)與減速器相連獲得減速和提高轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，經(jīng)過(guò)減速器輸出端輸出到大臂，使得機(jī)器人U軸和小臂進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。在第二章引言中提到了常用的三種減速器，在這里對(duì)U軸減速器的類型進(jìn)行簡(jiǎn)述。在目前的工業(yè)機(jī)器人減速器選型中，主要有RV減速器和諧波減速器兩種。在機(jī)器人后三個(gè)關(guān)節(jié)中的扭矩要比末端手腕的關(guān)節(jié)的扭矩要大許多。諧波減速器在機(jī)器人末端和負(fù)載小的工業(yè)機(jī)器人用的多一些。相比于諧波減速器，RV減速器具有承載力大，抗沖擊強(qiáng)，疲勞強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用在機(jī)器人扭矩大的肘部、肩部。在各國(guó)的先進(jìn)的機(jī)器人中有逐漸替代諧波減速器的趨勢(shì)。因此，噴涂機(jī)器人U軸的減速器類型選用RV減速器。在下面的L軸和S軸的設(shè)計(jì)中使用到的減速器同樣都是RV減速器(擺線針輪減速器）。根據(jù)預(yù)選電機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000r/min，以及U軸的最大轉(zhuǎn)速為155°/