（毕业设计全套）SC750三轴伺服驱动机器人机构设计（打包下载）

取.，则寿命值，其中丝杠转速最大动载荷式中为载荷系数，中等冲击时为为硬度系数，时为.。

查表得中等冲击时则根据使用情况选择滚珠丝杠螺母的结构形式，并根据最大动载荷的数值可选择滚珠丝杠的型号为系列滚珠丝杆副，其型号为。

其基本参数如下其额定动载荷为足够用.滚珠循环方式为外循环螺旋槽式，预紧方式采用双螺母螺纹预紧形式.滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表名称计算公式结果公称直径螺距接触角钢球直径.螺纹滚道法向半径.偏心距.螺纹升角螺杆外径.螺杆内径.螺杆接触直径.螺母螺纹外径.螺母内径外循环.传动效率计算丝杠螺母副的传动效率为式中，为摩擦角为丝杠螺旋升角。

稳定性验算丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。

刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量为竖直向所受牵引力大，故用竖直向参数计算丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略不计。

导程变形总误差为级精度丝杠允许的螺距误差。

.伺服电机惯性负载的计算根据等效转动惯量的计算公式，有等效转动惯量的计算折算到伺服电机轴上的等效负载转动惯量为式中为折算到电机轴上的惯性负载为伺服电机轴的转动惯量为齿轮的转动惯量为齿轮的转动惯量为滚珠丝杠的转动惯量为移动部件的质量。

对钢材料的圆柱零件可以按照下式进行估算式中为圆柱零件直径，为圆柱零件的长度。

所以有电机轴的转动惯量很小，可以忽略，所以有.伺服电机的选用伺服电机启动力矩的计算设伺服电机的等效负载力矩为，负载力为，根据能量守恒原理，电机所做的功与负载力所做的功有如下的关系式中为电机转角，为移动部件的相应位移，为机械传动的效率。

若取，则，且。

所以式中为移动部件负载，为移动部件质量，为与重力方向致的作用在移动部件上的负载力，为导轨摩擦系数，为伺服电机的步距角，为电机轴负载力矩.。

取.淬火钢滚珠导轨的摩擦系数，.，.。

考虑到重力影响，向电机负载较大，因此，所以有考虑到启动时运动部件惯性的影响，则启动转矩取系数为.，则对于工作方式为三相拍的伺服电机伺服电机的最高工作频率为使电机不产生失步空载启动频率要大于最高运行频率，同时电机最大静转矩要足够大，查表选择两个型三相反应式伺服电机.电机有关参数如下型号主要技术参数相数步距角电压相电流最大静转矩.空载启动频率空载运行频率分配方式相拍外形尺寸重量转子转动惯量.外直径长度轴直径第四章三轴伺服驱动机器人零件的设计.伺服电机的选择伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是可以连续旋转的电机械转换器。

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。

交流伺服电机是无刷电机，分为同步和异步电机，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。

主要优点有精度实现了位置，速度和力矩的闭环控制克服了伺服电机失步的问题转速高速性能好，般额定转速能达到转适应性抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用稳定低速运行平稳，适用于有高速响应要求的场合及时性电机加减速的动态相应时间短，般在几十毫秒之内舒适性发热和噪音明显降低。

般伺服电机选择考虑的问题电机的最高转速电机选择首先依据机械手快速行程速度。

快速行程的电机转速应严格控制在电机的额定转速之内。

式中，为电机的额定转速为快速行程时电机的转速为直线运行速度为系统传动比，电机丝杠丝杠导程。

惯量匹配问题及计算负载惯量为了保证足够的角加速度使系统反应灵敏和满足系统的稳定性要求，负载惯量应限制在.倍电机惯量之惯量应限制在.倍电机惯量之内，即.。

式中，为各转动件的转动惯量，.为各转动件角速度，为各移动件的质量，为各移动件的速度，为伺服电机的角速度，。

空载加速转矩空载加速转矩发生在执行部件从静止以阶跃指令加速到快速时。

般应限定在变频驱动系统最大输出转矩的以内。

式中，为与电机匹配的变频驱动系统的最大输出转矩.为空载时加速转矩.为快速行程时转换到电机轴上的载荷转矩.为快速行程时加减速时间常数。

切削负载转矩在正常工作状态下，切削负载转矩不超过电机额定转矩的。

连续过载时间连续过载时间应限制在电机规定过载时间之内。

.齿轮齿条的选择如上所述，采用电机驱动，因为本次设计是直角坐标机器人机构设计，需要三轴直线运动。

故采用齿轮齿条传动将电机的选择运动转变成齿条的直线运动。

齿轮齿条传动具有传动比准确，传动效率高的优点，而且它们的结构紧凑，工作可靠，使用寿命也很长。

齿轮齿条传动时使用最普遍的种传动方式。

假设所选齿轮的参数如下标准直齿圆柱齿轮模数.是决定齿轮尺寸的基本参数，已标准化齿数因为所选为标准齿轮，故压力角变位系数齿顶高系数齿顶隙系数齿顶过渡圆角半径齿根过渡圆角半径.有效齿轮精度.有效齿起始角。

以下是齿轮的设计报告。

渐开线圆柱齿轮传动设计报告设计信息设计者设计单位设计日期设计时间二设计参数传递功率.传递转矩.•齿轮转速齿轮转速传动比.原动机载荷特性轻微振动工作机载荷特性均匀平稳预定寿命小时三布置与结构结构形式开式齿轮布置形式对称布置齿轮布置形式对称布置四材料及热处理齿面啮合类型软齿面热处理质量级别齿轮材料及热处理调质齿轮硬度取值范围齿轮硬度齿轮材料类别齿轮极限应力类别齿轮材料及热处理正火齿轮硬度取值范围齿轮硬度齿轮材料类别齿轮极限应力类别五齿轮精度齿轮第Ⅰ组精度齿轮第Ⅱ组精度齿轮第Ⅲ组精度齿轮齿厚上偏差齿轮齿厚下偏差齿轮第Ⅰ组精度齿轮第Ⅱ组精度齿轮第Ⅲ组精度齿轮齿厚上偏差齿轮齿厚下偏差六齿轮基本参数模数法面模数.端面模数.螺旋角.度基圆柱螺旋角.度齿轮齿数齿轮变位系数.齿轮齿宽齿轮齿宽系数.齿轮齿数齿轮变位系数.齿轮齿宽齿轮齿宽系数.总变位系数.标准中心距.实际中心距.中心距变动系数.齿高变动系数.齿数比.端面重合度ε.纵向重合度ε.总重合度ε.齿轮分度圆直径.齿轮齿顶圆直径.齿轮齿根圆直径.齿轮基圆直径.齿轮齿顶高.齿轮齿根高.齿轮全齿高.齿轮齿顶压力角.度齿轮分度圆直径.齿轮齿顶圆直径.齿轮齿根圆直径.齿轮基圆直径.齿轮齿顶高.齿轮齿根高.齿轮全齿高.齿轮齿顶压力角.度齿轮分度圆弦齿厚.齿轮分度圆弦齿高.齿轮固定弦齿厚.齿轮固定弦齿高.齿轮公法线跨齿数齿轮公法线长度.齿轮分度圆弦齿厚.齿轮分度圆弦齿高.齿轮固定弦齿厚.齿轮固定弦齿高.齿轮公法线跨齿数齿轮公法线长度.齿顶高系数.顶隙系数.压力角度端面齿顶高系数.端面顶隙系数.端面压力角.度端面啮合角.度七检查项目参数齿轮齿距累积公差.齿轮齿圈径向跳动公差.齿轮公法线长度变动公差.齿轮齿距极限偏差.齿轮齿形公差.齿轮齿切向综合公差.齿轮齿径向综合公差.齿轮齿向公差.齿轮切向综合公差.齿轮径向综合公差.齿轮基节极限偏差.齿轮螺旋线波度公差.齿轮轴向齿距极限偏差.齿轮齿向公差.齿轮方向轴向平行度公差.齿轮方向轴向平行度公差.齿轮齿厚上偏差.齿轮齿厚下偏差.齿轮齿距累积公差.齿轮齿圈径向跳动公差.齿轮公法线长度变动公差.齿轮齿距极限偏差.齿轮齿形公差.齿轮齿切向综合公差.齿轮齿径向综合公差.齿轮齿向公差.齿轮切向综合公差.齿轮径向综合公差.齿轮基节极限偏差.齿轮螺旋线波度公差.齿轮轴向齿距极限偏差.齿轮齿向公差.齿轮方向轴向平行度公差.齿轮方向轴向平行度公差.齿轮齿厚上偏差.齿轮齿厚下偏差.中心距极限偏差.八强度校核数据齿轮接触强度极限应力.齿轮抗弯疲劳基本值.齿轮接触疲劳强度许用值.齿轮弯曲疲劳强度许用值.齿轮接触强度极限应力.齿轮抗弯疲劳基本值.齿轮接触疲劳强度许用值.齿轮弯曲疲劳强度许用值.接触强度用安全系数.弯曲强度用安全系数.接触强度计算应力.接触疲劳强度校核满足齿轮弯曲疲劳强度计算应力.齿轮弯曲疲劳强度计算应力.齿轮弯曲疲劳强度校核满足齿轮弯曲疲劳强度校核满足九强度校核相关系数齿形做特殊处理特殊处理齿面经表面硬化不硬化齿形般润滑油粘度有定量点馈不允许小齿轮齿面粗糙度载荷类型静载荷齿根表面粗糙度.刀具基本轮廓尺寸圆周力齿轮线速度使用系数.动载系数齿向载荷分布系数综合变形对载荷分布的影响安装精度对载荷分布的影响齿间载荷分布系数节点区域系数材料的弹性系数接触强度重合度系数ε接触强度螺旋角系数重合螺旋角系数ε接触疲劳寿命系数润滑油膜影响系数工作硬化系数接触强度尺寸系数齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数抗弯强度重合度系数ε抗弯强度螺旋角系数抗弯强度重合螺旋角系数ε寿命系数齿根圆角敏感系数齿根表面状况系数尺寸系数齿轮复合齿形系数齿轮应力校正系数齿轮复合齿形系数齿轮应力校正系数.导轨的选择.本次设计的三轴伺服驱动机器人机构是要求定位精度高，重现性好，故可以选择直线导轨。

直线的定位精度高，重现性好低摩擦阻力，可长时间维持精度直线导轨的滚动摩擦力可减小至滑动导轨摩擦阻力的，尤其润滑结构简单，润滑容易，润滑效果优良，摩擦接触面的磨耗最底因此可以长时间维持行走精度。

可承受四方向的高负荷能力几何力学结构的最佳设计，可同时承受径向反径向与横方向的负荷，并保持行走精度，同时可轻易藉由施于预压与滑块数量，就可以提高起性能与负荷能力。

.直线导轨如何选型考虑到工作条件，选择了直线滑动导轨，直线导轨在选型的时候包括以下五个方面.确定轨宽轨宽指轨道的宽度。

轨宽是决定其负载大小的关键因素之，四排滚珠也有部分两排珠的方轨现货产品般有，有些品牌最大只生产到规格的，有些小厂家可能只到。

期货产品也有等，但大部分厂家不生产。

.确定轨长轨长是指导轨的总长，不是指行程。

导轨全长有效行程两个滑块间的间距滑块长度两端的安全行程，如果增加了防护罩，需要加上两端防护罩的压缩长度。

.确定滑块类型和数量常用的滑块有两种法兰型和方形。

前者高度稍低，宽度也足够，安装孔是贯穿螺纹孔，后者比较高，稍窄些，安装螺纹式需要打盲孔。

两者均有短型标准型和加长型之分有的品牌也称为中负荷重负荷和超重负荷，主要的区别是滑块本体长度不同，当然安装孔的孔间距也可能不同，多数短型滑块只有两个安装孔。

.确定精度等级精度是个综合概念