3238 噴涂機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3238 噴涂機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計,噴涂,機器人,結(jié)構(gòu)設(shè)計 噴涂機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計中文摘要：英文摘要目錄 1.前言2 電動機的設(shè)計（1）大臂電動機的設(shè)計（2）基座電動機的設(shè)計3 軸的設(shè)計和校核（1）基座傳動軸的設(shè)計（2）軸的強度校核（3）基座傳動軸上零件校核……………………………..…………………………………..……………………………………….前言首先我介紹一下機器人產(chǎn)生的背景，機器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，同時，為社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。比如說日本，戰(zhàn)后以后開始進行汽車的工業(yè)，那么這時候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機器人來進行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動強度，這是從社會發(fā)展需求本身的一個需求。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們逐漸的這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中,來需求能夠解放人的一種奴隸。那么這種奴隸就是代替人們?nèi)ツ軌驈氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動，實現(xiàn)人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。但另一方面，盡管人們有各種各樣的好的想法，但是它也歸功于電子技術(shù)，計算機技術(shù)以及制造技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生了提供了強大的技術(shù)保證。 機器人有三個發(fā)展階段，那么也就是說，我們習(xí)慣于把機器人分成三類，一種是第一代機器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機器人，它是通過一個計算機，來控制一個多自由度的一個機械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動作，比方說汽車的點焊機器人，它只要把這個點焊的過程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對于外界的環(huán)境沒有感知，這個力操作力的大小，這個工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實際上這種從第一代機器人，也就存在它這種缺陷，因此，在 20 世紀(jì) 70 年代后期，人們開始研究第二代機器人，叫帶感覺的機器人，這種帶感覺的機器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機器人抓一個物體的時候，它實際上力的大小能感覺出來，它能夠通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個雞蛋，它能通過一個觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。 那么第三代機器人，也是我們機器人學(xué)中一個理想的所追求的最高級的階段，叫智能機器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運動，感知思維和人機通訊的這種功能和機能，那么這個目前的發(fā)展還是相對的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機器人實際上并沒有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。 機器人有三個發(fā)展階段，那么也就是說，我們習(xí)慣于把機器人分成三類，一種是第一代機器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機器人，它是通過一個計算機，來控制一個多自由度的一個機械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動作，比方說汽車的點焊機器人，它只要把這個點焊的過程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對于外界的環(huán)境沒有感知，這個力操作力的大小，這個工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實際上這種從第一代機器人，也就存在它這種缺陷，因此，在 20 世紀(jì) 70 年代后期，人們開始研究第二代機器人，叫帶感覺的機器人，這種帶感覺的機器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機器人抓一個物體的時候，它實際上力的大小能感覺出來，它能夠通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個雞蛋，它能通過一個觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。 那么第三代機器人，也是我們機器人學(xué)中一個理想的所追求的最高級的階段，叫智能機器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運動，感知思維和人機通訊的這種功能和機能，那么這個目前的發(fā)展還是相對的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機器人實際上并沒有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。 我設(shè)計的噴吐機器人主要運用于房屋墻壁的噴漆，汽車表面噴途等用途。我。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。本論2.2.1電動機的設(shè)計假設(shè)手腕的最大負荷重量 3kg，初估腕部的重量 3kg，最大運動速度V=1.5m/s功率 P=fv=mgv=6×10×1.5=90kw取安全系數(shù)為 1.2， Wp19260.2.1' ???考慮到傳動損失和摩擦，最終的電機功率 P=110W。查表選擇 75BF004 型號反應(yīng)式步進電動機。具體參數(shù)如下表型號 相 步距 最大精轉(zhuǎn) 安裝外 長度 軸 重量數(shù) 角 矩 徑 徑75BF004 3 1.5 0.882NM 75mm 75mm 6mm 1.58kg小臂減速比的確定求角速度 W＝ = =3.75r/sVR1.54其中 W 為角速度（r/s）V 為運動速度（m/s）R 為小臂連桿的長度（400mm）在求實際轉(zhuǎn)速N＝ =36r/min 602w?最后求得總傳動比：i= 'n步進電動機轉(zhuǎn)速為 n＝ 6f?其中 為步距角f 為控制脈沖頻率由電動機型號查表求得 f＝2500hz則 n＝ = =625r/min6?250*1.則 i= =17.33取 i 整＝17查表采用行星齒輪結(jié)構(gòu)的 諧波減速器具體機構(gòu)及參數(shù)如下所示：行星齒輪減速器 自齒輸出端軸承 滾珠軸承最大 允許軸向載荷 150N最大允許安裝力 300N推薦輸入速度 800rpm減速比 17：1輸出最大轉(zhuǎn)矩 15N.M允許瞬間輸出轉(zhuǎn)矩 22.5N.M具體安裝尺寸見下圖所示：2.2.2 機座電動機和大臂電動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計同小臂采用相同原理大臂電動機的設(shè)計：初步估計大臂電動機的 負載為 16kg 最大運動速度為 1.5m/s同理求得 P=288W查相關(guān)手冊選步進電動機的型號為：90BF003具體參數(shù)如下：電動機型號 相數(shù) 步距角 最大靜轉(zhuǎn)矩 最大啟動功率90BF003 3 1.5 1.96 1500HZ質(zhì)量 外徑 長度 軸徑 最大運行頻率4.2kg 90mm 125mm 9mm 8000hz由以上數(shù)據(jù)可得步進電動機的轉(zhuǎn)速為由公式 n＝ = =2000r/min6f?1.5*80又由 W= = =2.14r/sVR.07實際轉(zhuǎn)速 n’= =20r/min2w?由公式得 i 總＝ = =100'n查表采用行星齒輪結(jié)構(gòu)的諧波減速器，具體參數(shù)如下表：行星齒輪減速器 直齒輸出端軸承 滾珠軸承最大允許軸向載荷 250N最大安裝力 410N推薦輸入速度 8000rpm減速比 100：1輸出最大轉(zhuǎn)矩 26N.M允許瞬間輸出轉(zhuǎn)矩 36N.M具體安裝尺寸見下圖：2.23 機座電動機的設(shè)計初步估計電動機最大載荷重量為 m=30kg 最大運動速度 V＝1.5m/s功率 P＝FV=mgv=30×10×1.5＝450W取安全系數(shù)為 1.2則 P’＝P ×1.2＝540W考慮到傳動損失和摩擦，最終的電動機功率確定為 P 額=560W查表找出電動機的具體參數(shù)如下表電動機型號相數(shù) 步距角 最大靜轉(zhuǎn)矩 最大啟動功率90BF001 4 1.8 3.92 2000HZ質(zhì)量 外徑 長度 軸徑 最大運行頻率4.5kg 90mm 145mm 9mm 8000hz求基座電動機的諧波減速比：由公式 n＝ = =2400r/min6f?1.8*0又由基座傳動軸與噴槍幾乎處在 同一直線的特殊位置故：W= = =15r/sVR.50實際轉(zhuǎn)速 n’= = =1432w?0*15最后求得總傳動比i 總＝ = =16.7'n413取 i 整＝17基座電動機也采用同諧波減速器相聯(lián)一體的結(jié)構(gòu)。具體參見下圖，安裝尺寸見下：行星齒輪減速器 直齒輸出端軸承 滾珠軸承最大允許軸向載荷 250N最大安裝力 410N推薦輸入速度 8000rpm減速比 17：1輸出最大轉(zhuǎn)矩 26N.M允許瞬間輸出轉(zhuǎn)矩 36N.M3.軸的設(shè)計和校核軸的結(jié)構(gòu)決定與受力情況，軸上零件的布置和固定方式，軸承的類型和尺寸，軸的毛坯和制造，裝配工藝，以及運輸，安裝等條件，軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)使軸受力合理，避免或減輕應(yīng)力集中。3.1 基座傳動軸的設(shè)計取軸的材料為 45 鋼。調(diào)制處理。a.軸經(jīng)同電動機輸出軸相同大小故 d=9mmb. 各段軸徑的確定初估軸徑后，就可按照軸上零件的安裝順序從 出開始逐段確定軸徑，mind上面 是軸段 1 的直徑。1d軸段 1 上 用套筒開通鍵和電動機輸出軸相連。由于套筒幾乎不受軸向力故在套筒上開一緊盯螺釘螺釘采用 。4M軸段 2 上安裝套筒。右端用軸肩固定，考慮到軸的強度取軸徑 ＝18mm2d軸段 3 上要安裝軸承，其直徑應(yīng)該便于軸承安裝， ，故取軸段 3 的直徑為d=30mm軸段 4 左端用軸肩固定軸承，有軸承的安裝尺寸可得 ＝40mm 。根據(jù)尺寸4結(jié)構(gòu)和便于控制軸段 4 末端采用圓孔型結(jié)構(gòu)。具體尺寸見圖。C. 各段長度的確定根據(jù)套筒及箱體結(jié)構(gòu)的尺寸取 ＝40mm1l考慮到套筒長及箱體的長度取 ＝38mm2根據(jù)軸承寬度取 ＝34mm3l由機器人的噴涂范圍及基座總長等因素取 ＝126mm4l軸的結(jié)構(gòu)見下圖所示：3.2 軸的強度校核 軸在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后，進行校核計算，計算準(zhǔn)則是滿足軸的強度或剛度要求，進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。a 計算軸上的轉(zhuǎn)矩 T主軸上的傳遞功率＝ = =0.7kwp傳 ?0.568T=9.55* *1n =9.55* * =4.67* N610.743510b 軸的受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： =4.67* N=9.55* *1T56pnc 按彎矩合成強度校核軸的強度（1） 。繪制軸受力簡圖。見圖 a（2） 。繪制垂直面彎矩圖 b軸承支撐力=mg=32*10=320RBVF又有 *L= *ARBV2l=RV3061947.6?計算彎矩截面 C 右側(cè)彎矩 NM*1.2CVRBlMF?截面 C 左側(cè)彎矩 NM' 4760.5.4A?d 繪制水平面彎矩圖由于軸承水平面幾乎不受外力?？梢院雎圆凰?。e 繪制彎矩圖NM20147.6CVM??NM''C?f 繪制轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化取 ＝0.6 截面 C 處的當(dāng)量彎矩為?2225105()4.(.6*71007.368*9ecMT????g 校核危險截面 C 的強度5332.*10450.ec aamMPd????故滿足強度要求3.3 基座傳動軸上零件的校核 3.31 鍵的校核：根據(jù)軸徑的大小選擇鍵的類型，由 GB1096-79 查表取鍵的規(guī)格：b*h=3*3 取鍵的系列長度 L=12mm鍵的材料選用 45 剛校核擠壓強度： 4pTdhl???p????又有 L=12-3=9mm。 55.67*104.1493pNTMPdhl??故查表求得許用擠壓應(yīng)力 ＝(120－150)MPp?????故 p??????擠壓強度足夠3.3.2 傳動軸上軸承的校核滾動軸承的主要失效形式為疲勞點蝕和塑性變形。滾動軸承的計算準(zhǔn)為針對疲勞點蝕進行壽命計算，針對塑性變形進行靜強度計算，對于轉(zhuǎn)速較承除進行壽命計算外還需要計算軸承的極限轉(zhuǎn)速。課題中選用的軸承規(guī)格為：30206 型。具體參數(shù)如下表：型號 D d T B C 額定動載荷 額定靜載荷30206 62 30 17.5 16 14 41.2KN 29.5KN如下圖所示：a. 求當(dāng)量動載荷 P:對于只受徑向載荷為主的軸承，當(dāng)量動載荷為：其中 ＝3340N*pRPfF?R查表得 ＝1.2pf 根據(jù)公式計算： =1.2*3340=4008N*pRPfF?軸承的壽命計算公式為： 查表得到：C=41200N1670()hclnp?對于球類軸承 =3ε則有 ： ＝ ＝116×1086＝125998>20000h1670()hclnp??342()108故滿足壽命要求。b.軸承的精強度校核：求當(dāng)量精載荷 0a由于軸承只承受徑向載荷，由于 則02??=17668.602.3tan2.3*4.7aRpF??靜強度選擇軸承的計算公式為：0csp?查表 =2則 =3533.7N 查表后得到： =505* N0s rc310故滿足要求。3.4 大臂軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的材料選擇 45 號剛，調(diào)制處理。各段軸徑的確定軸段 1 由于和電動機配合故 ＝9mm1d考慮到在軸段 2 上裝上套筒故取軸徑 d=20mm軸段 3 上安裝軸承，其直徑因該便于軸承的安裝，又因該符合軸承的內(nèi)徑系列。即軸段 3 的直徑和軸承型號的選則同時進行，軸承型號為6..6 型的深溝球軸承，故 ＝30mm3d軸段 4 的右端固定軸承故取 ＝35mm4各段長度的確定各段長度主要根據(jù)軸上零件的配合部分長度確定，還和箱體及軸承蓋等零件又關(guān)。考慮到套筒長取軸段 1＝30mm軸段 2 上安裝套筒，取長為 26mm根據(jù)軸承的尺寸取軸段 3＝14mm 根據(jù)機器人的整體結(jié)構(gòu)取軸段 4＝83mm3.4.1 軸的強度校核大臂傳動軸式一個傳動力矩的軸如下圖所使的結(jié)構(gòu)：a 軸上轉(zhuǎn)矩主軸上傳遞的功率669.5*109.5*102ppTn??又公式 代入 d＝9mm c=1103dc則 ()0.5pn?NM639.5*1..2*105T?b 畫出垂直面彎矩圖（如下圖）水平面的支撐反力：軸承支撐反力，由 16*0RAVFmgN?則軸承支撐反力為： 05324.77RBVn?計算彎矩，取截面 C 處研究對象。經(jīng)計算： 16*0.53.' 22968RAVBMFLNMl??C 繪制水平面彎矩圖 由于水平面幾乎不受力的作用，故不予考慮。d 繪制合成彎矩圖204.''968CHNMM??e 繪制轉(zhuǎn)矩圖：如下圖所示轉(zhuǎn)矩 T＝9.55× ＝5250NM310pnf 繪制當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化取 ＝0.6 截面 C 處的當(dāng)量彎矩為：?2222()4.(0.6*5)eceMT?????＝3150NMg 校核危險截面強度331506.70..*ecMPd??完全滿足要求。3.5 大臂上零件的校核3.51 軸段 1 上鍵的校核由軸的直徑確定鍵的類型，根據(jù) GB1096-79 選取鍵的類型B*h=3*3 其中 L=12mm校核擠壓強度：，又有 L=12-3=9mm4pTdhl???p????又由轉(zhuǎn)矩 T=5.25* 310故34*5.21*086.49p aTMPdhl??故強度滿足要求p??????3.5．2 軸承的校核。滾動軸承的計算準(zhǔn)為針對疲勞點蝕進行壽命計算，針對塑性變形進行靜強度計算，對于轉(zhuǎn)速較承除進行壽命計算外還需要計算軸承的極限轉(zhuǎn)速。大臂傳動軸選用的軸承規(guī)格為：6006 型。求當(dāng)量動載荷()pRAfXFY??式中 為徑向載荷R為軸向載荷A為載荷系數(shù)pf由于軸承主要承受徑向載荷故當(dāng)量動載荷為： pRfF?其中 ＝424.7N 又根據(jù)工作條件查表得到 ＝1.2RF則 ＝1.2×424.7＝509。64Npf?根據(jù)公式計算壽命：1670()hcLn?查表 C=10200N 對于球類軸承 ＝3?則 ＝66790.6>20000h120()()59.6clp??故滿足要求。靜強度校核：求當(dāng)量靜載荷 0a軸承主要承受徑向載荷，取 ＝?02則 ＝293.0402.3tan.3*4.7aRpF?靜強度校核選用公式: 查表取 ＝20csp?0s則有： 09.586.s查表得到 =50500N 則可得到： 。符合靜強度要求。RC0csp?箱體的設(shè)計。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。結(jié)論》 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。謝辭在此我要特別感謝我們的指導(dǎo)教師常主任給我的無盡的幫助，對我的指導(dǎo)，陪伴我們做畢業(yè)設(shè)計，使我們能夠按時保質(zhì)的完成畢業(yè)設(shè)計，同時我還要感謝我同組的同學(xué)對我的幫助和大力支持，使我能夠盡可能在短的時間完成畢業(yè)設(shè)計。參考文獻〈〈機械設(shè)計基礎(chǔ)〉 〉〈〈機械制造技術(shù)基礎(chǔ)〉 〉〈〈機械制圖〉 〉。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。附錄：六張圖紙噴吐機器人的裝配圖。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。噴涂機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計中文摘要：英文摘要目錄 1.前言2 電動機的設(shè)計（1）大臂電動機的設(shè)計（2）基座電動機的設(shè)計3 軸的設(shè)計和校核（1）基座傳動軸的設(shè)計（2）軸的強度校核（3）基座傳動軸上零件校核……………………………..…………………………………..……………………………………….前言首先我介紹一下機器人產(chǎn)生的背景，機器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，同時，為社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。比如說日本，戰(zhàn)后以后開始進行汽車的工業(yè)，那么這時候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機器人來進行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動強度，這是從社會發(fā)展需求本身的一個需求。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們逐漸的這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中,來需求能夠解放人的一種奴隸。那么這種奴隸就是代替人們?nèi)ツ軌驈氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動，實現(xiàn)人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。但另一方面，盡管人們有各種各樣的好的想法，但是它也歸功于電子技術(shù)，計算機技術(shù)以及制造技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生了提供了強大的技術(shù)保證。 機器人有三個發(fā)展階段，那么也就是說，我們習(xí)慣于把機器人分成三類，一種是第一代機器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機器人，它是通過一個計算機，來控制一個多自由度的一個機械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動作，比方說汽車的點焊機器人，它只要把這個點焊的過程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對于外界的環(huán)境沒有感知，這個力操作力的大小，這個工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實際上這種從第一代機器人，也就存在它這種缺陷，因此，在 20 世紀(jì) 70 年代后期，人們開始研究第二代機器人，叫帶感覺的機器人，這種帶感覺的機器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機器人抓一個物體的時候，它實際上力的大小能感覺出來，它能夠通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個雞蛋，它能通過一個觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。 那么第三代機器人，也是我們機器人學(xué)中一個理想的所追求的最高級的階段，叫智能機器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運動，感知思維和人機通訊的這種功能和機能，那么這個目前的發(fā)展還是相對的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機器人實際上并沒有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。 機器人有三個發(fā)展階段，那么也就是說，我們習(xí)慣于把機器人分成三類，一種是第一代機器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機器人，它是通過一個計算機，來控制一個多自由度的一個機械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動作，比方說汽車的點焊機器人，它只要把這個點焊的過程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對于外界的環(huán)境沒有感知，這個力操作力的大小，這個工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實際上這種從第一代機器人，也就存在它這種缺陷，因此，在 20 世紀(jì) 70 年代后期，人們開始研究第二代機器人，叫帶感覺的機器人，這種帶感覺的機器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機器人抓一個物體的時候，它實際上力的大小能感覺出來，它能夠通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個雞蛋，它能通過一個觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。 那么第三代機器人，也是我們機器人學(xué)中一個理想的所追求的最高級的階段，叫智能機器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運動，感知思維和人機通訊的這種功能和機能，那么這個目前的發(fā)展還是相對的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機器人實際上并沒有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。 我設(shè)計的噴吐機器人主要運用于房屋墻壁的噴漆，汽車表面噴途等用途。我。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。本論2.2.1電動機的設(shè)計假設(shè)手腕的最大負荷重量 3kg，初估腕部的重量 3kg，最大運動速度V=1.5m/s功率 P=fv=mgv=6×10×1.5=90kw取安全系數(shù)為 1.2， Wp19260.2.1' ???考慮到傳動損失和摩擦，最終的電機功率 P=110W。查表選擇 75BF004 型號反應(yīng)式步進電動機。具體參數(shù)如下表型號 相 步距 最大精轉(zhuǎn) 安裝外 長度 軸 重量數(shù) 角 矩 徑 徑75BF004 3 1.5 0.882NM 75mm 75mm 6mm 1.58kg小臂減速比的確定求角速度 W＝ = =3.75r/sVR1.54其中 W 為角速度（r/s）V 為運動速度（m/s）R 為小臂連桿的長度（400mm）在求實際轉(zhuǎn)速N＝ =36r/min 602w?最后求得總傳動比：i= 'n步進電動機轉(zhuǎn)速為 n＝ 6f?其中 為步距角f 為控制脈沖頻率由電動機型號查表求得 f＝2500hz則 n＝ = =625r/min6?250*1.則 i= =17.33取 i 整＝17查表采用行星齒輪結(jié)構(gòu)的 諧波減速器具體機構(gòu)及參數(shù)如下所示：行星齒輪減速器 自齒輸出端軸承 滾珠軸承最大 允許軸向載荷 150N最大允許安裝力 300N推薦輸入速度 800rpm減速比 17：1輸出最大轉(zhuǎn)矩 15N.M允許瞬間輸出轉(zhuǎn)矩 22.5N.M具體安裝尺寸見下圖所示：2.2.2 機座電動機和大臂電動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計同小臂采用相同原理大臂電動機的設(shè)計：初步估計大臂電動機的 負載為 16kg 最大運動速度為 1.5m/s同理求得 P=288W查相關(guān)手冊選步進電動機的型號為：90BF003具體參數(shù)如下：電動機型號 相數(shù) 步距角 最大靜轉(zhuǎn)矩 最大啟動功率90BF003 3 1.5 1.96 1500HZ質(zhì)量 外徑 長度 軸徑 最大運行頻率4.2kg 90mm 125mm 9mm 8000hz由以上數(shù)據(jù)可得步進電動機的轉(zhuǎn)速為由公式 n＝ = =2000r/min6f?1.5*80又由 W= = =2.14r/sVR.07實際轉(zhuǎn)速 n’= =20r/min2w?由公式得 i 總＝ = =100'n查表采用行星齒輪結(jié)構(gòu)的諧波減速器，具體參數(shù)如下表：行星齒輪減速器 直齒輸出端軸承 滾珠軸承最大允許軸向載荷 250N最大安裝力 410N推薦輸入速度 8000rpm減速比 100：1輸出最大轉(zhuǎn)矩 26N.M允許瞬間輸出轉(zhuǎn)矩 36N.M具體安裝尺寸見下圖：2.23 機座電動機的設(shè)計初步估計電動機最大載荷重量為 m=30kg 最大運動速度 V＝1.5m/s功率 P＝FV=mgv=30×10×1.5＝450W取安全系數(shù)為 1.2則 P’＝P ×1.2＝540W考慮到傳動損失和摩擦，最終的電動機功率確定為 P 額=560W查表找出電動機的具體參數(shù)如下表電動機型號相數(shù) 步距角 最大靜轉(zhuǎn)矩 最大啟動功率90BF001 4 1.8 3.92 2000HZ質(zhì)量 外徑 長度 軸徑 最大運行頻率4.5kg 90mm 145mm 9mm 8000hz求基座電動機的諧波減速比：由公式 n＝ = =2400r/min6f?1.8*0又由基座傳動軸與噴槍幾乎處在 同一直線的特殊位置故：W= = =15r/sVR.50實際轉(zhuǎn)速 n’= = =1432w?0*15最后求得總傳動比i 總＝ = =16.7'n413取 i 整＝17基座電動機也采用同諧波減速器相聯(lián)一體的結(jié)構(gòu)。具體參見下圖，安裝尺寸見下：行星齒輪減速器 直齒輸出端軸承 滾珠軸承最大允許軸向載荷 250N最大安裝力 410N推薦輸入速度 8000rpm減速比 17：1輸出最大轉(zhuǎn)矩 26N.M允許瞬間輸出轉(zhuǎn)矩 36N.M3.軸的設(shè)計和校核軸的結(jié)構(gòu)決定與受力情況，軸上零件的布置和固定方式，軸承的類型和尺寸，軸的毛坯和制造，裝配工藝，以及運輸，安裝等條件，軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)使軸受力合理，避免或減輕應(yīng)力集中。3.1 基座傳動軸的設(shè)計取軸的材料為 45 鋼。調(diào)制處理。a.軸經(jīng)同電動機輸出軸相同大小故 d=9mmb. 各段軸徑的確定初估軸徑后，就可按照軸上零件的安裝順序從 出開始逐段確定軸徑，mind上面 是軸段 1 的直徑。1d軸段 1 上 用套筒開通鍵和電動機輸出軸相連。由于套筒幾乎不受軸向力故在套筒上開一緊盯螺釘螺釘采用 。4M軸段 2 上安裝套筒。右端用軸肩固定，考慮到軸的強度取軸徑 ＝18mm2d軸段 3 上要安裝軸承，其直徑應(yīng)該便于軸承安裝， ，故取軸段 3 的直徑為d=30mm軸段 4 左端用軸肩固定軸承，有軸承的安裝尺寸可得 ＝40mm 。根據(jù)尺寸4結(jié)構(gòu)和便于控制軸段 4 末端采用圓孔型結(jié)構(gòu)。具體尺寸見圖。C. 各段長度的確定根據(jù)套筒及箱體結(jié)構(gòu)的尺寸取 ＝40mm1l考慮到套筒長及箱體的長度取 ＝38mm2根據(jù)軸承寬度取 ＝34mm3l由機器人的噴涂范圍及基座總長等因素取 ＝126mm4l軸的結(jié)構(gòu)見下圖所示：3.2 軸的強度校核 軸在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后，進行校核計算，計算準(zhǔn)則是滿足軸的強度或剛度要求，進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。a 計算軸上的轉(zhuǎn)矩 T主軸上的傳遞功率＝ = =0.7kwp傳 ?0.568T=9.55* *1n =9.55* * =4.67* N610.743510b 軸的受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： =4.67* N=9.55* *1T56pnc 按彎矩合成強度校核軸的強度（1） 。繪制軸受力簡圖。見圖 a（2） 。繪制垂直面彎矩圖 b軸承支撐力=mg=32*10=320RBVF又有 *L= *ARBV2l=RV3061947.6?計算彎矩截面 C 右側(cè)彎矩 NM*1.2CVRBlMF?截面 C 左側(cè)彎矩 NM' 4760.5.4A?d 繪制水平面彎矩圖由于軸承水平面幾乎不受外力?？梢院雎圆凰恪 繪制彎矩圖NM20147.6CVM??NM''C?f 繪制轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化取 ＝0.6 截面 C 處的當(dāng)量彎矩為?2225105()4.(.6*71007.368*9ecMT????g 校核危險截面 C 的強度5332.*10450.ec aamMPd????故滿足強度要求3.3 基座傳動軸上零件的校核 3.31 鍵的校核：根據(jù)軸徑的大小選擇鍵的類型，由 GB1096-79 查表取鍵的規(guī)格：b*h=3*3 取鍵的系列長度 L=12mm鍵的材料選用 45 剛校核擠壓強度： 4pTdhl???p????又有 L=12-3=9mm。 55.67*104.1493pNTMPdhl??故查表求得許用擠壓應(yīng)力 ＝(120－150)MPp?????故 p??????擠壓強度足夠3.3.2 傳動軸上軸承的校核滾動軸承的主要失效形式為疲勞點蝕和塑性變形。滾動軸承的計算準(zhǔn)為針對疲勞點蝕進行壽命計算，針對塑性變形進行靜強度計算，對于轉(zhuǎn)速較承除進行壽命計算外還需要計算軸承的極限轉(zhuǎn)速。課題中選用的軸承規(guī)格為：30206 型。具體參數(shù)如下表：型號 D d T B C 額定動載荷 額定靜載荷30206 62 30 17.5 16 14 41.2KN 29.5KN如下圖所示：a. 求當(dāng)量動載荷 P:對于只受徑向載荷為主的軸承，當(dāng)量動載荷為：其中 ＝3340N*pRPfF?R查表得 ＝1.2pf 根據(jù)公式計算： =1.2*3340=4008N*pRPfF?軸承的壽命計算公式為： 查表得到：C=41200N1670()hclnp?對于球類軸承 =3ε則有 ： ＝ ＝116×1086＝125998>20000h1670()hclnp??342()108故滿足壽命要求。b.軸承的精強度校核：求當(dāng)量精載荷 0a由于軸承只承受徑向載荷，由于 則02??=17668.602.3tan2.3*4.7aRpF??靜強度選擇軸承的計算公式為：0csp?查表 =2則 =3533.7N 查表后得到： =505* N0s rc310故滿足要求。3.4 大臂軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的材料選擇 45 號剛，調(diào)制處理。各段軸徑的確定軸段 1 由于和電動機配合故 ＝9mm1d考慮到在軸段 2 上裝上套筒故取軸徑 d=20mm軸段 3 上安裝軸承，其直徑因該便于軸承的安裝，又因該符合軸承的內(nèi)徑系列。即軸段 3 的直徑和軸承型號的選則同時進行，軸承型號為6..6 型的深溝球軸承，故 ＝30mm3d軸段 4 的右端固定軸承故取 ＝35mm4各段長度的確定各段長度主要根據(jù)軸上零件的配合部分長度確定，還和箱體及軸承蓋等零件又關(guān)。考慮到套筒長取軸段 1＝30mm軸段 2 上安裝套筒，取長為 26mm根據(jù)軸承的尺寸取軸段 3＝14mm 根據(jù)機器人的整體結(jié)構(gòu)取軸段 4＝83mm3.4.1 軸的強度校核大臂傳動軸式一個傳動力矩的軸如下圖所使的結(jié)構(gòu)：a 軸上轉(zhuǎn)矩主軸上傳遞的功率669.5*109.5*102ppTn??又公式 代入 d＝9mm c=1103dc則 ()0.5pn?NM639.5*1..2*105T?b 畫出垂直面彎矩圖（如下圖）水平面的支撐反力：軸承支撐反力，由 16*0RAVFmgN?則軸承支撐反力為： 05324.77RBVn?計算彎矩，取截面 C 處研究對象。經(jīng)計算： 16*0.53.' 22968RAVBMFLNMl??C 繪制水平面彎矩圖 由于水平面幾乎不受力的作用，故不予考慮。d 繪制合成彎矩圖204.''968CHNMM??e 繪制轉(zhuǎn)矩圖：如下圖所示轉(zhuǎn)矩 T＝9.55× ＝5250NM310pnf 繪制當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化取 ＝0.6 截面 C 處的當(dāng)量彎矩為：?2222()4.(0.6*5)eceMT?????＝3150NMg 校核危險截面強度331506.70..*ecMPd??完全滿足要求。3.5 大臂上零件的校核3.51 軸段 1 上鍵的校核由軸的直徑確定鍵的類型，根據(jù) GB1096-79 選取鍵的類型B*h=3*3 其中 L=12mm校核擠壓強度：，又有 L=12-3=9mm4pTdhl???p????又由轉(zhuǎn)矩 T=5.25* 310故34*5.21*086.49p aTMPdhl??故強度滿足要求p??????3.5．2 軸承的校核。滾動軸承的計算準(zhǔn)為針對疲勞點蝕進行壽命計算，針對塑性變形進行靜強度計算，對于轉(zhuǎn)速較承除進行壽命計算外還需要計算軸承的極限轉(zhuǎn)速。大臂傳動軸選用的軸承規(guī)格為：6006 型。求當(dāng)量動載荷()pRAfXFY??式中 為徑向載荷R為軸向載荷A為載荷系數(shù)pf由于軸承主要承受徑向載荷故當(dāng)量動載荷為： pRfF?其中 ＝424.7N 又根據(jù)工作條件查表得到 ＝1.2RF則 ＝1.2×424.7＝509。64Npf?根據(jù)公式計算壽命：1670()hcLn?查表 C=10200N 對于球類軸承 ＝3?則 ＝66790.6>20000h120()()59.6clp??故滿足要求。靜強度校核：求當(dāng)量靜載荷 0a軸承主要承受徑向載荷，取 ＝?02則 ＝293.0402.3tan.3*4.7aRpF?靜強度校核選用公式: 查表取 ＝20csp?0s則有： 09.586.s查表得到 =50500N 則可得到： 。符合靜強度要求。RC0csp?箱體的設(shè)計。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。結(jié)論》 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。謝辭在此我要特別感謝我們的指導(dǎo)教師常主任給我的無盡的幫助，對我的指導(dǎo)，陪伴我們做畢業(yè)設(shè)計，使我們能夠按時保質(zhì)的完成畢業(yè)設(shè)計，同時我還要感謝我同組的同學(xué)對我的幫助和大力支持，使我能夠盡可能在短的時間完成畢業(yè)設(shè)計。參考文獻〈〈機械設(shè)計基礎(chǔ)〉 〉〈〈機械制造技術(shù)基礎(chǔ)〉 〉〈〈機械制圖〉 〉。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。附錄：六張圖紙噴吐機器人的裝配圖。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。