第三讲 机 人 结 构 设 计.ppt

第２章 机 器 人 的 结 构 设 计 2.1 机器人系统的组成 2.2 机器人结构的特点和要求 2.3 机器人的机械结构设计 第二讲 重点 1、开式工业机器人结构的特点和要求是什么？ 2、在机器人的传动系统中，减速器、传动机构的作用是什么？对它们有何要求？它们一般如何布置？ 3、选择关节驱动电机一般应考虑那些因数？ 2.3 机器人的机械结构设计 常用元件和装置： 齿轮副，钢绳，丝杠，滚珠丝杠，蜗轮蜗杆，齿形带，行星减速器，谐波减速器等；重点介绍后三种。 2.3 机器人的机械设计 齿形带（也叫同步带 ）?： 带传动与齿轮传动的组合。 同步带是以钢丝绳或玻璃纤维为强力层，外覆以聚氨酯或氯丁橡胶的环形带，带的内周制成齿状，使其与齿形带轮啮合。 传动特点：? 1、速比可达10，不会滑动，传动比基本不变。 ??? 2、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低。 3、转矩小，重量轻。 4、线速度可达50m/s，功率传递范围从几瓦到几百千瓦。??? 5、实现大中心距传动。 ??? 6、中心距的要求严格，价格较高。 2.3 机器人的机械设计 主要失效形式 ①带体疲劳断裂。 ②带齿剪断和压溃。 ③带侧、带齿磨损、包布剥离。 ④承载层伸长、节距增大、形成齿的干涉、爬齿。 ⑤冲击、过载使带体断裂。 同步带分类 　　同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿(H系列又称HTD带)、平顶圆弧齿(S系列又称为STPD带)和凹顶抛物线齿（R系列)。 2.3 机器人的机械设计 技术参数： 齿数、齿形、节距、带宽、节线长度、额定负载、最大带速、重量等。 设计步骤： 1、确定传动功率。 2、确定带的型号和节距 3、选择齿轮齿数和节圆直径 4、验证带速 5、确定同步带节线长度。 主要应用于要求大中心距、传动比准确的中、小功率传动中，如：腕关节。 2.3 机器人的机械设计 行星齿轮减速机 行星齿轮减速机 行星齿轮减速机主要传动结构包括: 行星轮及支架、太阳轮和外齿圈，后两者也同称中心轮。 可以有三条转动轴允许动力输入/输出：行星支架、太阳轮、外齿圈。 行星齿轮减速机 如果限制其中一条轴的转动，剩下两条轴进行传动，这样一来，互相啮合的齿轮之间的关系就可以有多种组合。 如：太阳轮输入，外齿圈输出，行星架锁死；或：太阳轮输入，行星架输出，外齿圈锁死；等等。每一种组合的传动比等有很大不同。 周转轮系图例 外齿圈固定 行星齿轮减速机 用a表示太阳轮，其齿数为Za；外齿圈以b表示，其齿数为Zb；行星支架用H表示，我们知道：ZbZa。 若行星支架固定，太阳轮输入，外齿圈输出，则传动比为： 若外齿圈输入，太阳轮输出，则传动比为： 行星齿轮减速机 若外齿圈固定，太阳轮输入，行星支架输出，则传动比为： 若行星支架输入，太阳轮输出，则传动比为： 若太阳轮固定，外齿圈输入，行星支架输出，则传动比为： 外齿圈输入，行星支架输出，则传动比为： 行星齿轮减速机 可见，若行星支架或外齿圈固定，太阳轮做输入，可获得较大的减速。 行星齿轮减速机 行星齿轮减速特点： 1、减速比可大，一般单级3-10，最大可达99，可做成多级串联。 2、同轴线I/O，响应快。 3、高刚性、高传动效率。 4、结构紧凑，体积小，重量轻、扭矩/体积比高。 5、承载能力大，工作平稳，基本无速度、扭矩波动。 6、结构复杂、精度要求高，回差较大。 行星齿轮减速机 行星齿轮减速机的设计参照一般齿轮的设计计算。 主要技术参数： 传动比、级数、额定输出功率、齿隙、满载效率、最大轴向载荷、最大经向载荷、安装方式、体积、重量等。 应用： 由于刚性好，回差小，扭矩大，多用于机器人的前三个关节，特别是腰关节。 行星齿轮减速机 例： 行星齿轮减速机常见安装方式 两级行星减速器结构 行星减速器结构 谐波减速机Harmonic Reducer 谐波减速机Harmonic Reducer 一种利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的传动装置。 基本构件：波发生器、柔轮、刚轮。三个构件中可任意固定一个，其余两个一为主动，一为从动，