M10型工業(yè)機器人手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)設(shè)計

摘    要

    機器人技術(shù)是一門綜合學科，包含有機械設(shè)計、機械原理、電子設(shè)計、軟件工程、材料科學、以及仿生學等一系列基礎(chǔ)學科。作為現(xiàn)代化高新技術(shù)，其應用于各式各樣的場合，尤其突出的是在制造領(lǐng)域中的應用。機械制造業(yè)的基本發(fā)展方向是既要增加產(chǎn)品數(shù)量，又要提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時還要降低成本。機器人技術(shù)恰恰能夠較好的處理好制造業(yè)中這幾個方面的問題，它把人類從完成機械重復的枯燥勞動中解放出來，補充了對簡單勞動各種增長的需要。

    本畢業(yè)設(shè)計概述了工業(yè)機器人的分類、歷史、以及發(fā)展趨勢。探討了用于金屬切削機床的M10型工業(yè)機器人的總體結(jié)構(gòu)和手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)。重點在對于手腕轉(zhuǎn)動組件的分析與設(shè)計，首先是原理分析，其次是其各個部件作用，最后對于其主要零部件進行了設(shè)計，包括計算、結(jié)構(gòu)等方面的問題。例如軸承選用、軸的設(shè)計、蝸桿傳動的選擇。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；機械制造；機器人總體結(jié)構(gòu)；手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)

Abstract

    Robot technology is a comprehensive discipline，...

Keywords：Industry robot；Machinery manufacturing；General structure of robot；Wrist institutions.

目    錄

第一章  前言………………………………………………………………………………1

  1.1  工業(yè)機器人概述………………………………………………………………………1

  1.2  工業(yè)機器人驅(qū)動方式…………………………………………………………………1

      1.2.1 氣動式工業(yè)機器人……………………………………………………………1

      1.2.2 液壓式工業(yè)機器人……………………………………………………………1 

      1.2.3 電動式工業(yè)機器人……………………………………………………………2

  1.3  工業(yè)機器人的分類……………………………………………………………………2

      1.3.1 按承載能力分…………………………………………………………………2

      1.3.2 按生產(chǎn)形式分…………………………………………………………………2

  1.4  工業(yè)機器人的歷史……………………………………………………………………3

  1.5  工業(yè)機器人的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢…………………………………………………5

      1.5.1 工業(yè)機器人的技術(shù)現(xiàn)狀………………………………………………………5

      1.5.2 工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢………………………………………………………5

第二章  工業(yè)機器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………7

  2.1  工業(yè)機器人設(shè)計內(nèi)容與要求…………………………………………………………7

      2.1.1 工業(yè)機器人在制造領(lǐng)域主要作用……………………………………………7

      2.1.2 工業(yè)機器人主要設(shè)計內(nèi)容……………………………………………………7

  2.2  工業(yè)機器人的總體設(shè)計………………………………………………………………7

      2.2.1 M10型工業(yè)機器人總體結(jié)構(gòu)圖…………………………………………………8

      2.2.2 M10型工業(yè)機器人主要設(shè)計參數(shù)………………………………………………8

  2.3  工業(yè)機器人的驅(qū)動方式選擇…………………………………………………………9

  2.4  工業(yè)機器人的運動學分析…………………………………………………………12

      2.4.1 M10型工業(yè)機器人運動學簡圖………………………………………………12

      2.4.2 M10型工業(yè)機器人運動分析…………………………………………………13

      2.4.3 結(jié)合運動學簡圖和總體結(jié)構(gòu)圖的綜合分析…………………………………13

  2.5  工業(yè)機器人的材料選擇……………………………………………………………13

      2.5.1 材料選擇的基本要求…………………………………………………………13

      2.5.2 結(jié)構(gòu)材料介紹…………………………………………………………………14

第三章  手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………16

  3.1  工業(yè)機器人手腕介紹………………………………………………………………16

      3.1.1 設(shè)計要求………………………………………………………………………16

      3.1.2 手腕的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………17

  3.2  手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)Ⅰ運動分析和電動機的選擇………………………………………19

      3.2.1 手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)Ⅰ結(jié)構(gòu)圖………………………………………………………19

      3.2.2 運動分析………………………………………………………………………19

  3.3  電動機的選擇………………………………………………………………………19

      3.3.1 選擇電動機類型………………………………………………………………19

      3.3.2 選擇電動機的容量……………………………………………………………20

      3.3.3 確定電動機轉(zhuǎn)速………………………………………………………………20

  3.4  手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)Ⅱ氣動原理和運動結(jié)構(gòu)分析………………………………………21

      3.4.1 手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)氣動原理圖……………………………………………………21

      3.4.2 氣動原理圖分析………………………………………………………………21

      3.4.3 結(jié)構(gòu)圖…………………………………………………………………………22

      3.4.4 運動分析………………………………………………………………………22

  3.5  手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)軸承和鍵的選擇……………………………………………………22

      3.5.1 常用軸承類型及選擇…………………………………………………………22

      3.5.2常用軸承類型及選擇…………………………………………………………23

      3.5.3 鍵的選擇………………………………………………………………………28

第四章  典型零件設(shè)計…………………………………………………………………29

  4.1  軸的設(shè)計與校核……………………………………………………………………29

      4.1.1 軸用途及分類…………………………………………………………………29

      4.1.2 軸設(shè)計的主要內(nèi)容……………………………………………………………29

      4.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………29

      4.1.4 軸的強度校核計算……………………………………………………………30

  4.2  蝸桿傳動的選擇……………………………………………………………………35

      4.2.1 蝸桿傳動的介紹………………………………………………………………35

      4.2.2 蝸桿傳動的類型………………………………………………………………35

      4.2.3 蝸桿傳動主要參數(shù)介紹………………………………………………………36

      4.2.4 渦輪蝸桿參數(shù)選擇……………………………………………………………38

第五章  結(jié)論……………………………………………………………………………42

參考文獻……………………………………………………………………………………43

致謝…………………………………………………………………………………………44