【图纸全套】卧式加工中心换刀装置设计【终稿】

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卧式加工中心自动换刀装置设计.doc

液压缸.dwg （CAD图纸）

轴的结构图.dwg （CAD图纸）

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管，式与式的平方和为式中已经消去，且式与式具有相同形式，因而可由三角代换求解出为式中的正负号对应的两种可能解。

求为求解，在矩阵方程式两边左乘逆变换，即有或上式等号右边的变换由式给出。

令矩阵方程式两边的元素，和，分别对应相等，可得联立求解得和，即和表达式的分母相等，且为正，于是根据和解的四种可能组合，由式可以得到相应的四种可能值，于是可得到的四种可能解其中，求因为式的左边均为已知，令两边元素，和，分别对应相等，则只要，亦即或，便可求出来。

将上二式两边同除以但当时，有，这时即与轴重合，与的转动效果相同，所以这时可任取，再算出相应的。

求根据求出的，可进步解出，将式两端左乘逆变换，，即得，北京化学工业出版社周伯英工业机器人设计北京机械工业出版社陈秀宁，施高义机械设计课程设计浙江大学出版社王宗荣工程图学机械工业出版社费仁元，张慧慧机器人设计和分析北京工业大学出版社龚振邦机器人机械设计北京电子工业出版社吴相宪，王正为，黄玉堂实用机械设计手册中国矿业大学出版社庞启淮小功率电动机应用技术手册机械工业出版社马香峰工业机器人的操作机设计冶金工业出版社附录序号图名图号纸张总体尺寸图腰关节装配图电机联接板基座轴承支承板基座底板中间轴小齿轮大齿轮主轴立柱因式，，和均已解出，则逆变换，为，此外，方程式的右边，，也可由式给出。

令式两边矩阵中的元素，和，分别对应相等，可得由此可得的封闭解求将改写为，令矩阵方程两边元素，和，分别对应相等，可得从而可以求出的封闭解综上所述，再考虑到等于，或不等于的两种情况，自由度关节型机器人对于同手部位姿可能存在种关节转角组合。

至此，已求出了全部的关节变量，即求得位姿矩阵的逆解。

可以看出，只有，，三式中有，和，故它们确定了手部坐标系原点的空间位置。

，，三式中有，和，所以它们确定了手部坐标系的姿态方位。

由此可以得出当关节机器人后关节轴线交于点时，前后个关节具有不同的功用。

前关节连同它的杆件，称作位置机构后关节连同它的杆件，称作姿态机构。

结论我国机器人的研究和应用起步较晚，但是随着国内外机器人的快速发展社会需求的增大和技术的进步，焊接机器人得到了迅速的发展，多品种少批量生产方式和为提高产品质量及生产效率的生产工艺需求，是推动装焊接机器人发展的直接动力。

关节型机器人在轻型较简单且要求机器人价格较低的焊接作业中大显了身手。

本课题正是在这种背景下提出来的，这是项具有重要意义的课题。

本文主要完成了如下工作进行了机器人总体设计及腰关节的详细设计关节型机器人应该具有外形简单传动原理简单等特点，为此机器人设计成具有六自由度的结构，由机身大臂小臂腕部组成。

六个自由度均为旋转关节。

关节型机器人六个关节均选直流电机驱动。

第个关节采用二级齿轮传动，这种传动方式具有精度高定位安装方便等优点其他五个关节都采用了锥齿轮与直齿轮的传动结构，充分利用了大臂和小臂的空间，结构紧凑。

对机器人位姿问题进行了详细分析运用方法建立了杆件坐标系，完成了机器人的运动学分析，包括正运动学方程的推导和逆运动学解的求取。

参考文献汪恺机械设计标准应用手册机械工业出版社成大先机械设计手册化学工业出版社徐灏机械设计手册北京机械工业出版社徐锦康机械设计机械工业出版社殷际英，何广平关节型机器人。

其特点使工作空间范围大，动作灵活，通用性强能抓取靠进机座的物体。

平面关节型采用两个回转关节和个移动关节两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间的轨迹图形，它的纵截面为矩形的同转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体横截面的大小形状。

在水平方向有柔顺性，在垂直方向有较大的刚性。

它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配。

对以上五种方案进行比较方案不能够完全实现本课题所要求的动作方案二体积大，灵活性差方案三结构复杂方案五无法实现本课题的动作。

结合本课题综合考虑决定采用方案四关节型机器人。

此方案所占空间少，工作空间范围大，动作灵活，工艺操作精度高。

额定负载目前，国内外使用的工业机器人中，其负载能力的范围很大，最小的额定负载在以下，最大可达。

负载大小的确定主要是考虑沿机器人各运动方向作用于机械接口处的力和扭矩。

其中应包括机器人末端执行器的重量抓取工件或作业对象的重量和在规定速度和加速度条件下，产生的惯性力矩。

本课题的任务要求是保证手腕部能承受的最大载荷是。

工作范围工业机器人的工作范围是根据工业机器人作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的，用工作空间来表示的。

工作空间的形状和尺寸则影响机器人的机械结构坐标型式自由度数和操作机各手臂关节轴线间的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择。

图运动范围图操作机的驱动系统设计关节型机器人本体驱动系统包括驱动器和传动机构，它们常和执行机构联成体，驱动臂杆和载荷完成指定的运动。

通常的机器人驱动方式有以下四种步进电机可直接实现数字控制，控制结构简单，控制性能好，而且成本低廉通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制。

但是由于采用开环控制，没有误差校正能力，运动精度较差，负载和冲击震动过大时会造成失步现象。

直流伺服电机直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动力矩，相对功率大及快速响应等特点，并且控制技术成熟。

其安装维修方便，成本低。

交流伺服电机交流伺服电机结构简单，运行可靠，使用维修方便，与步进电机相比价格要贵些。

随着可关断晶闸大功受益匪浅。

值此论文完成之际，向何老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。

本次毕业设计非常荣幸的加入了老师带队的团队。

能有机会参加这个团体毕业设计，我要感谢他们给予我们的资助支持和信赖。

在此期间老师也给了我很多指导，提出了很多有建设性的建议，这些建议使我在设计过程中拓宽了思路，为我指明了方向。

最后要非常感谢各位评审老师冒着酷暑，在百忙中抽出时间对论文进行审稿和参加答辩会，在此，向他们表示敬意。

参考文献杨渝钦主编控制电机第版北京机械工业出版社安子军机械原理第版北京机械工业出版社，柳昌庆，刘庆测试技术与实验方法第版北京中国矿业大学出版社黄继昌实用机械机构图册第版北京人民邮电出版社，杨宗豹电机拖动基础第版北京冶金工业出版社，西安交通大学理论力学教研室理论力学第版北京人民教育出版社，哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学，第版北京国防工业出版社，黄俊钦测试系统动力学第版北京国防工业出版社，童秉枢等机械技术基础第版北京清华大学出版社，丁舜年磁铁与电磁铁的设计第版北京电工图书出版社，王中发实用机械设计第版北京北京理工大学出版社，李正军计算机测控系统设计与应用第版北京机械工业出版社，张宝芬，张毅，曹丽自动检测技术及仪表控制系统第版北京化学工业出版社，张冠生，陆俭国电磁铁与自动电磁元件第版北京机械工业出版社，很小。

工作时间的长短决定功率的大小，长时间通电时，功率不能太大，否则易发热烧坏。

当不能满足发热要求时，要选更大体积的电磁铁，才不致于发热那么严重。

根据结构设计的要求，如弹簧，导轨的角度等，考虑电磁铁的行程吸力弹簧行程为，所以选电磁铁行程弹簧预紧力因为，所以，取弹簧刚度系数。

弹簧最大工作力取考虑到温度变化地电压变动等因素，取安全系数，所以，选用电磁铁吸力选定电磁铁根据上面所计算吸力行程等参数，可知，该系源的脉冲频率与所带负载的转矩和转动惯量之间的关系，衡量这些关系有如下性能指标步距角及精度对应个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。

电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率当量换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度包括减速。

电机的步距角应等于或小于此角度。

对于使用步距角定位的系统，步距角大小的选择直接影响到负载的定位精度，步距角的精度通常用步距角的百分比来衡量，般步进电机的精度为步距角的，且不累积。

本课题中步距角的误差允许在左右。

转矩步进电机转子静止时，控制绕组统直流电，如果在转子上施加个外加转矩，因其定转子齿错开，则电机将产生电磁转矩，这个转矩就是静转矩。

它的存在势必使转子恢复到平衡位置。

当外加力矩加大到定程度，超过使转子回到原来的平衡位置时的电磁转矩时，转子将旋转到个角度，处于不稳定状态。

这个能使转子回复到原来平稳状态平稳位置的极限电磁转距角最大静转矩。