毕业论文：机器人的微用步进电机-毕业设计 ㊣ 精品文档 值得下载

代初，许多工业比较发达的国家，用于苏州工业园区职业技术学院届毕业项目第页共页产品制造的机器人动力系统已到达普及的阶段，被广泛的应用于高精度的产品加工场合。

随着国外技术不断地研究，用于高精度产品生产的机器人得到越来越广泛的发展和应用，许多大型企业的厂房生产线都开始着手于新技术的研发，实现作业的自动化。

现阶段国外机器人关节动力系统主要是在机器人结构研究方面，机型主要是关节型，而且普遍应用等现代方法来进行本体结构的设计仿真和制造。

在机器人控制技术研究方面，主要由计算机控制，大量采用了编程技术，基于的开放结构控制系统也正在快速发展。

在机器人关节驱动技术研究方面，广泛应用步进电机驱动。

在其他方面研究，大量使用各种新型传感器，通用模块化编程语言也被广泛使用，信息处理大大提高。

然而，我国对机器人关节驱动的研究比较晚，最近十几年我国才开始了此方面的研究，但是我国高科技领域技术的研究和开发运用发展十分迅速，已经掌握了机器人本体结构的设计仿真和制造技术控制系统硬件和软件设计技术运动学分析和轨迹规划技术以及在工作空间分析技术，缩短了同国外技术研究和应用的差距，基本上达到了国外年代中后期的技术水平。

现阶段我国研究的现状主要是在机器人驱动的基础技术方面，对它的运动学动力学分析与综合运动控制算法编程语言离线编程技术进行了深入的研究，开发新理念驱动装置。

在机器人结构研究方面，机型主要是关节型，而且普遍应用等现代方法来进行本体结构的设计仿真和制造。

在机器人控制技术研究方面，多分级分层控制的控制装置已被开发出来，也掌握了驱动系统控制软件和离线编程技术设计。

在机器人关节驱动技术研究方面，也广泛应用步进电机驱动。

但是总的看来，与国外技术及其工程应用水平还存在定的差距。

本论文研究的主要内容在查阅了大量的有关机器人微用步进电机研究现状的基础上，根据课题的研究目标，本论文关节型机器人微用步进电机设计对该机器人的本体结构进行研究，将主要完成以下几个方面的工作根据该机器人的工作对象任务及性能要求，参考国内外机器人的先进机型，确定该机器人的基本技术参数，并对该机器人的本体结构布局以及整机转动系统进行设计。

根据机器人的相关参数，算出步进电机的额定电压和额定电流。

选择改机器人的本体结构材料以及手腕转动系统中转动零件的型号，利用模块化设计的思想，利用软件绘制出手腕结构的装配图及各零件的零件图，完成本体结构的详细设计。

苏州工业园区职业技术学院届毕业项目第页共页二工业机器人关节本体结构设计工业机器人的工作对象任务及性能工作对象国内众多中小企业不同层次用户需进行不同精度的磨具加工，需要适应流水线化生产。

工作任务将机器人安装在固定的工作台上，可以根据流水线上的产品对其进行自动加工。

性能要求根据该机器人的工作对象及任务，要求改装后的机器人手腕要灵活，能够在工作空间内自由运动，具有防爆功能，能够长时间连续稳定可靠地工作，并具有光滑的流线型外表面，电源线控制线和气管线能从大小臂和手腕内部穿过，使电源线控制线和气管线不易损坏。

同时，机器人的轨迹精度及速度稳定性也要满足实际应用的要求。

工业机器人关节的基本参数确定在机器人本体结构总体设计过程中，关键的问题之就是确定基本技术参数自由度有效负载运动精度可达空间和灵巧工作空间运动特性动态特性和经济性指标等和结构参数杆长偏距转角范围等。

因此，本文将根据该机器人工作对象，设定结构参数初值，又根据结构上的限制进行圆整，最后所确定的基本技术参数和结构参数。

工业机器人基本参数自由度有效负载本体质量重复定位精度关节变量范围底座回转肘部俯仰手腕俯仰关节最高转速底座回转肘部俯仰手腕俯仰关节最大转矩底座回转肘部俯仰手腕俯仰苏州工业园区职业技术学院届毕业项目第页共页本体结构布局设计本机关节构形图支撑臂的布局设计图动作臂的布局设计图动作臂图动作臂苏州工业园区职业技术学院届毕业项目第页共页三关节整体的驱动系统设计关节的驱动方案方案液压驱动系统优点灵活密闭液体是最灵活的动力源，具有优秀的力转移性能。

利用管道和软管取代机械部件可以排除布局问题。

可以放大极小的力，可以移动和控制大得多的力。

平稳液压系统在运行过程中平稳和安静。

振动保持在最小程度。

缺点需要良好的维护保养由于液压部件是精密部件并在高压力之下使用，因此需要良好的维护保养，以防止生锈腐蚀污垢油变质等等，所以必须保持清洁和使用适当的液压油。

液压部件液压系统中有许多部件。

基本装置是泵和执行元件。

泵连续将油推出，并把机械能转变成压力能和动能。

执行元件是把液压能重新转换成工作所需机械能的系统部件。

除了泵和执率大效率高。

步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。

转动惯量大的负载应选择大机座号电机。

高精度时，应通过机械减速提高电机速度，或采用高细分数的驱动器来解决，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。

电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压电流或加些阻尼的解决。

电机在度以下工作，应采用小电流大电感低电压来驱动。

应遵循先选电机后选驱动的原则。

其他说明有关低频振动升降速机械共振工作往复运动的误差平面圆弧插补误差以及其他问题，可根据具体情况解决。

不同厂家的电机在设计使用材料及加工工艺方面差别很大，选用步进电机应注重可靠性而轻性能重品质而轻价格。

最好采用同生产厂家的控制器驱动器和电机。

苏州工业园区职业技术学院届毕业项目第页共页步进电机的故障分析电动机机械常见故障的分析和处理定转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。

轴承过度磨损或装配不良，造成定转子相擦，使铁芯表面损伤，进而造成硅钢片间短路，电机铁损增加，使电动机温升过高，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。

拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。

此时应用小嘴钳木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸胶木板等硬质绝缘材料。

因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。

因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。

可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净，涂上绝缘漆烘干。

铁芯与机座间结合松动，可拧紧原有定位螺钉。

若定位螺钉失效，可在机座上重钻定位孔并攻丝，旋紧定位螺钉。

轴承故障检修转轴通过轴承支撑转动，是负载最重的部分，又是容易磨损的部件。

故障检查运行中检查，滚动轴承缺油时，会听到骨碌骨碌的声音，若听到不连续的梗声，可能是轴承钢圈破裂。

轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时，会产生轻微的杂音。

拆卸后检查先察看轴承滚动体内外钢圈是否有破损锈蚀疤痕等，然后用手捏住轴承内圈，并使轴承摆平，另只手用力推外钢圈，如果轴承良好，外钢圈应转动平稳，转动中无振动和明显的卡滞现象，停转后外钢圈没有倒退现象，否则说明轴承已不能再用了。

左手卡住外圈，右手捏住内钢圈，用力向各个方向推动，如果推动时感到很松，就是磨损严重。

故障修理轴承外表面上的锈斑可用号砂纸擦除，然后放入汽油中清洗或轴承有裂纹内外圈碎裂或轴承过度磨损时，应更换新轴承。

更换新轴承时，要选用与原来型号相同的轴承。

转轴故障检修轴弯曲若弯曲不大，可通过磨光轴径滑环的方法进行修复若弯曲超过，可将轴放于压力机下，在拍弯曲处加压矫正，矫正后的轴表面用车床切削磨光如弯曲过大则需另换新轴。

轴颈磨损轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀层铬，再磨削至需要尺寸磨损较多时，可在轴颈上进行堆焊，再到车床上切削磨光如果轴颈磨损过大时，也在轴颈上车削，或将套筒趁热套在轴颈上，然后车削到所需尺寸。

轴裂纹或断裂轴的横向裂纹深度不超过轴直径的，纵向裂纹不超过轴长的时，可用堆焊法补救，然后再精车至所需尺寸。

若轴的裂纹较严重，就需要更换新轴。

机壳和端盖的检修机壳和端盖若有裂纹应进行堆焊修复若遇到轴承镗孔间隙过大，造成轴承端盖配合过松，般可用冲子将轴承孔壁均匀打出毛刺激性，然后再将轴承打入端盖，对于功率较大的电动机，也可采用镶补或电镀的方法最后加工出轴承所需要的尺寸。

苏州工业园区职业技术学院届毕业项目第页共页步进电机的保养电机的定期维护和保养为了保证电机正常工作，除了按操作规程正常使用运行过程中注意正常监视和维护外，还应该进行定期检查，做好电机维护保养工作。

这样可以及时消除些毛病，防止故障发生，保证电机安全可靠地运行。

定期维护的时间间隔可根据电机的形式考虑使用环境决定。

定期维护的内容如下清擦电机。

及时清除电机机座外部的灰尘油泥。

如使用环境灰尘较多，最好每天清扫次。

检查和清擦电机接线端子。

检查接线盒接线螺丝是否松动烧伤。

检查各固定部分螺丝，包括地脚螺丝端盖螺丝轴承盖螺丝等。

将松动的螺母拧紧。

检查传动装置检查皮带轮或联轴器有无魄力损坏，安装是否牢固皮带及其联结扣是否完好。

电机的启动设备，也要及时清擦外部灰尘，擦拭触头，检查各接线部位是否有烧伤痕迹，接地线是否良好。

轴承的检查与维护。

轴承在使用段时间后应该清洗，更换润滑脂或润滑油。

清洗和换油的时间，应随电机的工作情况，工作环境，清洁程度，润滑剂种类而定，般每工作个月，应该清洗次，重新换润滑脂。

油温较高时，或者环境条件差灰尘较多的电机要经常清洗换油。

绝缘情况的检查。

绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以检查电机绕组的干燥是非常重要的。

电机工作环境潮湿工作间有腐蚀性气体等因素存在，都会破坏电绝缘。

最常见的是绕组接地故障，即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰，发生这种故障，不仅影响电机正常工作，还会危及人身安全。

所以，电机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电机机壳接地是否可靠。

除了按上述几项内容对电机进行定期维护外，运行年后要大修次。

大修的目的在于，对电机进行次彻底全面的检查维护，增补电机缺少磨损的元件，彻底消除电机内外的灰尘污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。

发现问题，及时处理。

般来说，只要使用正确，维护得当，发现故障及时处理，电机的工作寿命是很长的。

苏州工业园区职业技术学院届毕业项目第页共页五总结与展望总结本论文是在查阅了国内外有关工业机器人研究现状和发展趋势的基础上，参考国内外工业机器人的先进机型，根据本课题的研究目标，对该工业机器人的本体结构布局和转动系统进行了设计，选择了该工