（定稿）三自由度圆柱坐标型工业机器人设计（全套下载）

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.!机电液设计手册!.!它的有关技术参数如下表表电机型号相数步距角电压最大静转矩••最高空载启动频率运行频率转子转动惯量•分配方式质量.四相八拍．传动系统等效转动惯量计算传动系统的转动惯量是种惯性负载,在电机选用时必须加以考虑。由于传动系统的各传动部件并不都与电机轴同轴线，还存在各传动部件转动惯量向电机轴折算的问题。最后，要计算整个传动系统折算到电机轴上的总转动惯量，即传动系统等效转动惯量。电机转子转动惯量的折算由机电综合设计指导表查出.•联轴器转动惯量的折算式中为圆柱质量，为圆柱体直径,为圆柱体长度。对于钢材，材料密度为,把数据代入上式得滚珠丝杠转动惯量的折算查机电综合设计指导表，得出长的滚珠丝杠的转动惯量为.•，丝杠长度，所以滚珠丝杠转动惯量.•手臂转动惯量的折算工作台是移动部件，其移动质量折算到滚珠丝杠轴上的转动惯量可按下式进行计算见机电综合设计指导公式式中，为丝杠导程为工作台质量。所以系统等效转动惯量计算验算矩频特性步进电机最大静转矩是指电机的定位转矩，从机电综合设计指导表中查得。步进电机的名义启动转矩与最大静转矩的关系为见机电综合设计指导公式查机电综合设计指导表得.。所以，步进电机空载启动是指电机在没有外加工作负载下的启动。步进电机所需空载启动力矩可按下式计算见机电综合设计指导公式式中为空载启动力矩•为空载启动时运动部件由静止升速到最大快进速度，折算到电机轴上的加速力矩•为空载时折算到电机轴上的摩擦力矩•有关的各项力矩值计算如下加速力矩见机电综合设计指导公式和式中为传动系统等效转动惯量为电尽量减小手臂重量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩，以减小驱动装置的负荷减少运动的动载荷与冲击，提高手臂运动的响应速度。要设法减小机械间隙引起的运动误差，提高运动的精确性和运动刚度。采用缓冲和限位装置提高定位精度。本设计中手臂由滚珠丝杠驱动实现上下运动，结构简单，装拆方便，还设计有两根导柱导向，以防止手臂在滚珠丝杠上转动，确保手臂随机座起转动。它的结构如下图。图手臂结构图选用轴向脚架型液压缸，活塞杆末端为外螺纹结构，手臂与末端执行器连同活塞杆起转动。.伸缩液压油缸的选择选液压缸型号为，它的主要技术参数如表。表冶金设备标准液压油技术规格缸径活塞杆直径油口直径速度比通径联接螺纹.活塞杆的强度校核末端执行器的重量为.。工件重量为.。由静力平衡方••••求得支反力为以点为坐标原点，得剪力图和弯矩图如下由表得活塞杆,.则在处横截面上的剪应力为安全。在处的弯应力为安全。腰部和基座设计.结构设计通过安装在支座上的步进电机和谐波齿轮直接驱动转动机座转动，从而实现机器人的旋转运动，通过安装在顶部的步进电机和联轴器带动滚珠丝杠转动实现手臂的上下移动。采用了双导柱导向，以防止手臂在滚珠丝杠上转动，确保手臂随机座起转动积小，而运动范围大。机器人的运动过程分析工业机器人的运动过程中各动作如图和表。图表机器人开机，处于位工步手臂上升工步二，工步七，工步十三旋转至位工步三手臂伸出工步四,工步十手臂下降工步五，工步十夹紧工件工步六手臂收缩工步八，工步十四旋转至位工步九放松工件工步十二实现运动过程中的各工步是由工业机器人的控制系统和各种检测原件来实现的，这里尤其要强调的是机器人对工件的定位夹紧的准确性，这是本次设计成败之关键所在。.工业机器人的执行机构设计末端执行机构设计工业机器人的末端执行机构设计是用来抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之。.设计时要注意的问题.末端执行机构应有足够的夹紧力，为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷。.末端执行机构应有定的开闭范围。其大小不仅与工件的尺寸有关，而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。.应能保证工件在末端执行机构内准确定位。.结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计。.根据应用条件考虑通用性。.总体结构设计采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱动夹紧，它的结构形式如图。内撑连杆杠杆式夹持器采用四连杆机构传递撑紧力，即当液压缸工作时，推动推杆向下运动，使两钳爪向外撑开，从而带动弹性爪夹紧工件。该种夹持器多用于内孔薄壁零件的夹持。图末端执行器.液压油缸的数据自动线上有，两条输送带之间距离为.，需设计工业机器人将零件从带送到带。零件尺寸内孔，壁厚，高。零件材料钢。总体方案拟定在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设计就是在这思维下展开的。根据设计内容和需求确定圆柱坐标型工业机器人，利用步进电机驱动和谐波齿轮传动来实现机器人的旋转运动利用另台步进电机驱动滚珠丝杠旋转，从而使与滚珠丝杠螺母副固连在起的手臂实现上下运动考虑到本设计中的机器人工作范围不大，故利用液压缸驱动实现手臂的伸缩运动末端夹持器则采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱动夹紧。图机器人外形图工业机器人主要技术性能参数工业机器人的技术参数是说明其规格和性能的具体指标。主要技术参数有如下抓取重量抓取重量是用来表明机器人负荷能力的技术参数，这是项主要参数。这项参数与机器人的运动速度有关，般是指在正常速度下所抓取的重量。抓取工件的极限尺寸抓取工件的极限尺寸是用来表明机器人抓取功能的技术参数，它是设计手部的基础。坐标形式和自由度说明机器人机身手部腕部等共有的自由度数及它们组成的坐标系特征。运动行程范围指执行机构直线移动距离或回转角度的范围，即各运动自由度的运动量。根据运动行程范围和坐标形式就可确定机器人的工作范围。运动速度是反映机器人性能的重要参数。通常所指的运动速度是机自由度,圆柱,坐标,工业,机器人,设计,毕业设计,全套,图纸绪论机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程电子工程计算机工程自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。工业机器人的研究制造和应用水平，是个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义工业机器人是种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义工业机器人是种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善，它的发展过程可分为三代第代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人，它主要由手部臂部驱动系统和控制系统组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。第二代机器人是带感觉的机器人。它具有寻力觉触觉视觉等进行反馈的能力。其控制方式较第代工业机器人要复杂得多，这种机器人从年开始进入了实用阶段，不久即将普及应用。第三代工业机器人即智能机器人。