球面SCARA機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)(proe三維圖-總圖用三維圖)

球面SCARA機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)(proe三維圖-總圖用三維圖),球面,scara,機(jī)器人,機(jī)械,部分,部份,設(shè)計(jì),proe,三維,總圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2011目 錄1前言 11.1課題來(lái)源與技術(shù)要求分析 11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀 11.3研究目的 21.4設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路 22球面SCARA機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42.1運(yùn)動(dòng)方案及主要技術(shù)參數(shù)的擬定 42.1.1方案擬定 52.1.2脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定 62.2各傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校核 72.2.1第一自由度電機(jī)校核 82.2.2第一自由度同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 92.2.3第一自由度諧波減速器選擇 102.2.4第二自由度電機(jī)校核 112.2.5第二自由度諧波減速器選擇 132.2.6第三自由度電機(jī)校核 132.2.7球面SCARA機(jī)器人外形圖 153 Pro/E軟件簡(jiǎn)介 164工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的安全措施 184.1安全要求 184.2實(shí)施方法 185結(jié) 論 19參考文獻(xiàn) 20致 謝 21附 錄 221 前言1.1課題來(lái)源與技術(shù)要求分析課題“球面SCARA機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)”來(lái)源于鹽城工學(xué)院的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。要求設(shè)計(jì)的機(jī)器人具有三個(gè)自由度：大臂軸的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；小臂軸的垂直回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；頂針的垂直上下運(yùn)動(dòng)。球面SCARA機(jī)器人可以單獨(dú)使用，也可以與其他機(jī)器人組合使用。球面SCARA機(jī)器人有著許多實(shí)際和潛在的應(yīng)用：（1）繪圖，球面SCARA機(jī)器人可以在球面上畫(huà)線、繪圖案、在皮革或橡皮球表面著色，在地球儀的表面繪制世界地圖等；（2）裝配，傳統(tǒng)的裝配機(jī)器人通常只適合在單一方向上裝配，如平面SCARA機(jī)器人在印刷電路板上沿垂直方向安裝電子元件。而球面SCARA機(jī)器人可在各個(gè)方向作業(yè)；（3）雕刻，在球面或自由曲面上雕刻，在珠寶行業(yè)中存在潛在的應(yīng)用；（4）打印，在球面SCARA機(jī)器人的末端裝上噴墨頭，可以在球面或自由曲面上進(jìn)行噴墨打??；（5）非接觸三維測(cè)量等1。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀那么什么是機(jī)器人呢？人們一般的理解來(lái)看，機(jī)器人是具有一些類(lèi)似人的功能的機(jī)械電子裝置，或者叫自動(dòng)化裝置，它仍然是個(gè)機(jī)器，它有三個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是有類(lèi)人的功能，比如說(shuō)作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對(duì)象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。但從完整的更為深遠(yuǎn)的機(jī)器人定義來(lái)看，應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)機(jī)器人智能，所以人們又提出來(lái)機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對(duì)外界一種邏輯判斷思維的這種機(jī)器。那么這給機(jī)器人提出來(lái)更高層次的要求，展望21世紀(jì)，機(jī)器人將是一個(gè)與20世紀(jì)計(jì)算機(jī)的普及一樣，會(huì)深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，在21世紀(jì)的前20年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個(gè)重要時(shí)期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期2。 近幾年，國(guó)內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展主要有如下幾個(gè)趨勢(shì)3：（1）機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣闊，并向食品、 核能、 礦業(yè)和建筑等工業(yè)新領(lǐng)域擴(kuò)展。（2）機(jī)器人性能不斷提高，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從1991年的10.3萬(wàn)美元降至2002年的6.5萬(wàn)美元。（3）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化，由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)，國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)世。（4）機(jī)器人編程語(yǔ)言趨于通用化。（5）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。（6） 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。（7） 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。（8）當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控、遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入使用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名的實(shí)例。（9）機(jī)器人遙控、監(jiān)控技術(shù)朝著人機(jī)交互控制方向發(fā)展，遙控加局部自治系統(tǒng)遙控機(jī)器人的發(fā)展使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。（10）機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。1.3研究目的機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起越來(lái)越重要的作用。專(zhuān)家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車(chē)，計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)IFR統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)前景很好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。進(jìn)入90年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長(zhǎng)率平均在10%左右，2000年增長(zhǎng)率上升到15%，如今，工作在各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器人早已突破100萬(wàn)臺(tái)4。我國(guó)近幾年機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)不斷出現(xiàn)，并給用戶(hù)帶來(lái)顯著效益。隨著我國(guó)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)器人自動(dòng)化線的市場(chǎng)也越來(lái)越大，并且逐漸成為自動(dòng)化生產(chǎn)線的主要方式。我國(guó)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線裝備的市場(chǎng)剛剛起步，而國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)正處于由傳統(tǒng)裝備向先進(jìn)制造裝備轉(zhuǎn)型的時(shí)期，這就給機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線研究開(kāi)發(fā)者帶來(lái)巨大商機(jī)5。1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)總體方案，確定機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)，繪制機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖。進(jìn)行機(jī)器人大臂、小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制其部裝圖、零件圖。各電機(jī)的選擇、各零部件設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇。繪制機(jī)器人主要結(jié)構(gòu)的三維造型圖。設(shè)計(jì)思路：先對(duì)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,制定出合理的整體設(shè)計(jì)方案，提出一到兩種可行性比較高的初步設(shè)計(jì)方案；然后再根據(jù)工作要求、工作時(shí)間、工作強(qiáng)度等對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，最后在根據(jù)論證結(jié)果選擇最合理的設(shè)計(jì)方案；完成后，再進(jìn)行對(duì)機(jī)器人方案圖樣的設(shè)計(jì)：機(jī)器人零件圖，部分部件的裝配圖以及聯(lián)系尺寸圖；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，再根據(jù)圖紙用Pro/E軟件塑造出其三維造型圖。最后再畫(huà)好裝配圖，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。2 球面SCARA機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 運(yùn)動(dòng)方案及主要技術(shù)參數(shù)的擬定6要求設(shè)計(jì)的球面SCARA機(jī)器人技術(shù)參數(shù)如表2-1。表2-1 球面SCARA機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)自由度：3個(gè)（，r）動(dòng)作范圍最高空行程速度最高工進(jìn)速度定位精度第一軸360120()/s90()/s0.03第二軸360120()/s90()/s0.03第三軸r100mm50mm/s40mm/s0.015mm工件最大直徑：200mm第三軸最大抗力5N在對(duì)機(jī)器人三個(gè)自由度軸的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要保證規(guī)定的動(dòng)作范圍、速度和精度。考慮到實(shí)際運(yùn)動(dòng)中的干涉問(wèn)題，第二軸的實(shí)際動(dòng)作范圍是小于360的，并且應(yīng)該采取相應(yīng)的安全措施。最后完成球面SCARA機(jī)器人的裝配圖，以及一些關(guān)鍵零件的零件圖。以下是關(guān)于球面SCARA機(jī)器人的一些簡(jiǎn)介：圖2-1 SCARA機(jī)器人通常的平面SCARA機(jī)器人的如上圖2-1所示。大臂轉(zhuǎn)動(dòng)（1），軸線與小臂轉(zhuǎn)動(dòng)（2）軸線平行。工具轉(zhuǎn)動(dòng)（4），軸線與移動(dòng)軸線重合，并和1，2平行。球面SCARA機(jī)器人的基本自由度布置如下圖2-2所示。大臂的軸線1和小臂軸線2垂直相交，如下圖2-2所示，這樣可以保證裝在r自由度軸上的工具在球上或自由曲面上進(jìn)行作業(yè)。制造的時(shí)候，只要保證控制精度，并且能夠確保球面SCARA機(jī)器人的工具中心線通過(guò)球坐標(biāo)的原點(diǎn)，那么工具末端一定可以在球面上實(shí)現(xiàn)精確定位。此外，工具還可以從球面上的任何半徑方向接近工件，具有很高靈活性。圖2-2 球面SCARA機(jī)器人球面SCARA機(jī)器人不僅可以單獨(dú)使用，也可以與其他機(jī)器人組合使用，總而言之，球面SCARA機(jī)器人有著許多實(shí)際和潛在的應(yīng)用，關(guān)鍵看人們?nèi)绾问褂煤烷_(kāi)發(fā)它。2.1.1方案擬定（1）自由度配置。對(duì)于本課題的球面SCARA機(jī)器人，自由度1和2的配置方式可以有幾種形式，如下圖2-3所示。對(duì)于方案（a），驅(qū)動(dòng)2以及臂2占據(jù)了球坐標(biāo)系的中心，會(huì)影響工件的安放。對(duì)于方案（b），臂1與臂2及其驅(qū)動(dòng)軸線相交在球心處，避開(kāi)了球系中心。至于方案（c），1驅(qū)動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器人臂2的運(yùn)動(dòng)2沒(méi)有與1耦合。綜合考慮，選擇方案b。（2）驅(qū)動(dòng)方式。常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)以及電力驅(qū)動(dòng)?？紤]到本設(shè)計(jì)中的驅(qū)動(dòng)力矩不是很大，運(yùn)動(dòng)速度比較高，而且定位精度要求較高，采用電力驅(qū)動(dòng)。至此，第一軸自由度1和第二軸2均采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且成本低，也能實(shí)現(xiàn)比較精確的定位精度。對(duì)于第三自由度，r是工件向球面半徑方向的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，可以采用直線電機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且節(jié)約成本。（3）傳動(dòng)方式。由于工件夾持機(jī)構(gòu)是沿著Z軸安裝的，所以第一軸1的驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸線不能與Z軸重合，可以考慮采用同步帶作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。至于第二軸2的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，對(duì)軸線沒(méi)什么特別要求，可以與Y軸同軸線，故采用直接傳動(dòng)?？紤]到定位精度比較高，在電機(jī)1和2的輸出軸上分別配置減速傳動(dòng)裝置。至于第三軸，則直接采用直線電機(jī)。 圖2-3 球面SCARA機(jī)器人自由度配置2.1.2脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)提出的定位精度要求分別對(duì)三個(gè)自由度軸進(jìn)行脈沖當(dāng)量的確定和傳動(dòng)比的選定。由于傳動(dòng)誤差的存在，實(shí)際的脈沖當(dāng)量應(yīng)高于定位精度的要求。a、第一自由度軸1。定位精度要求為0.03，初選步距角b=1.5的75BF004步進(jìn)電機(jī)。設(shè)脈沖當(dāng)量為0.03（）/脈沖，則傳動(dòng)比為i=b/p=1.5/0.03=50，i=n1/n2。現(xiàn)初選同步帶傳動(dòng)速比為i2=1。第一級(jí)速比要求i150，速比較大。從諧波減速器標(biāo)準(zhǔn)表獲知可初選機(jī)型為40的XB3扁平式諧波減速器，其傳動(dòng)比為i1=65。于是第一自由度軸的脈沖當(dāng)量p=1.5/65=0.023（）/脈沖，小于題目要求的定位精度值（0.03），滿(mǎn)足要求。因此，第一自由度軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為：b=1.5，i1=65，i2=1，i=i1i2=65，p=0.023（）/脈沖b、由于小臂是在第二自由度軸的電機(jī)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以當(dāng)電機(jī)停電后，小臂由于重力的作用，會(huì)自動(dòng)掉落，所以要求小臂傳動(dòng)能夠自鎖。因此，第二自由度軸不能采用普通的電機(jī)，應(yīng)選用自鎖電機(jī)。第二自由度軸2，初選步距角為1.5的K10自鎖步進(jìn)電機(jī)。同第一自由度軸，取i=65，p=0.023（）/脈沖。沒(méi)有同步帶傳動(dòng)。因此，第二自由度軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為：b=1.5，i=65，p=0.023（）/脈沖c、考慮到為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及重量問(wèn)題，再加上第三自由度本就是直線運(yùn)動(dòng)，采用直線電機(jī)，這樣可以避免由于使用絲杠帶來(lái)的誤差，而且直線電機(jī)由于沒(méi)有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因而使整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，提高了精度，減少了振動(dòng)和噪音，并且裝配靈活性大，往往可將電機(jī)和其它機(jī)件合成一體?，F(xiàn)取電機(jī)型號(hào)為43000系列size17直線電機(jī)其中i=1.5，則實(shí)際脈沖當(dāng)量p=b L0/360i=0.0138mm/脈沖，小于題設(shè)定位精度值（0.015mm），滿(mǎn)足要求。因此，第三自由度軸r的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為：b=1.5，L0=5mm，i=1.5，p=0.0138mm/脈沖2.2各傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校核根據(jù)初擬方案，球面SCARA機(jī)器人z軸上的慣性負(fù)載如圖2-4所示： 圖2-4 z軸上慣性負(fù)載初步擬定方案為R1=100mm，R2=150mm，R3=250mm，R4=260mm，R5=200mm。估計(jì)連桿1的質(zhì)量M1=2kg，連桿2的質(zhì)量M2=2kg，第二自由度驅(qū)動(dòng)裝置質(zhì)量MD2=2.5kg，工具及進(jìn)給機(jī)構(gòu)質(zhì)量Mt=3kg。 第一自由度各轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電機(jī)軸1上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：JZ=MTR12+M2R22+ MD2R32+M1R22+ JB=2762.71kgcm2式中：JB為同步皮帶輪慣量。初擬皮帶輪尺寸D=90mm，B=40mm，則JB=0.78D4B10-8 kgcm2=20.47kgcm2設(shè)諧波減速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JxJB，Jx =4kgcm2。從資料中查到75BF004步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JD1=0.1284 kgcm2。因此，自由度1傳動(dòng)系統(tǒng)上所有的慣量折算到電機(jī)軸1上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： （2-1）帶入數(shù)據(jù)得：J1=2.79 kgcm2。2.2.1第一自由度電機(jī)校核a、最大靜轉(zhuǎn)矩校核7我們知道，步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)是指電機(jī)在沒(méi)有外加工作負(fù)載下的啟動(dòng)?？蛰d啟動(dòng)力矩為Mkq=Mka+Mkf+Mo （2-2）在本課題中，第一自由度沒(méi)有采用滾珠絲杠傳動(dòng)，所以滾珠絲杠預(yù)緊附加摩擦力矩等于零，即M0=0。設(shè)摩擦力矩可忽略不計(jì)，則僅剩加速力矩項(xiàng)Mka，即MkqMka。Mka=J1，設(shè)電機(jī)在1秒內(nèi)啟動(dòng)完畢，1軸達(dá)到最高空行程速度120（）/s,電機(jī)軸n=120i1i2=12065=7800 ，t=1s,=n/t=136.14(s-2), 則Mka= J110-2Ncm=2.79136.1410-2=3.80Ncm電機(jī)名義啟動(dòng)力矩為Mmq=Mjmax。三相六拍運(yùn)行=0.866，查得電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax=0.49N m，因此Mmq=0.490.866=0.42 Nm。MkqMmq初選電機(jī)滿(mǎn)足最大靜轉(zhuǎn)矩校核要求。b、啟動(dòng)矩頻特性校核電機(jī)啟動(dòng)時(shí)具有一定的啟動(dòng)頻率，還需要校核啟動(dòng)矩頻特性，保證啟動(dòng)時(shí)電機(jī)不會(huì)丟步。為了保證平穩(wěn)性，突跳啟動(dòng)是不可取的，一般需要升降速過(guò)程。圖（a）表示按指數(shù)曲線升降速；圖（b）表示按直線過(guò)渡升降速；圖（c）表示將fmax分成若干級(jí)，啟動(dòng)脈沖以階梯變化來(lái)實(shí)現(xiàn)升速過(guò)渡，只要突跳頻率分級(jí)后不大，不出現(xiàn)失步現(xiàn)象是可以的。但是，從理論上來(lái)講，突跳是在瞬間完成的，時(shí)間趨于零，角加速度還是很大的，因此按圖（d）方式階梯變化。電機(jī)使1軸在t時(shí)間內(nèi)從靜止升速到120（）/s的速度，則電機(jī)的頻率要從f0=0在t時(shí)間內(nèi)升到fmax=7800（）b=5200HZ?，F(xiàn)分為5個(gè)階段升速，每階段升速時(shí)間0.25s，延時(shí)0.05s，升速頻率fq=52005=1040 HZ?？偟纳贂r(shí)間為t=（0.25+0.05）4+0.25=1.45s。圖2-5 步進(jìn)電機(jī)升降速過(guò)程空載啟動(dòng)，不計(jì)摩擦，則電機(jī)空載啟動(dòng)力矩為空載加速力矩，即Mkq=Mka=J1=n/t=(104015)Mkq=2.79108.910-2=3.04Ncm查步進(jìn)電機(jī)75BF004啟動(dòng)頻率特性曲線，Mkq=3.04Ncm對(duì)應(yīng)的允許啟動(dòng)頻率fyq=2000 HZ，fq=1040 HZ，fqfyq。因此，按（d）方式進(jìn)行階梯啟動(dòng)不會(huì)丟步。c、運(yùn)行矩頻特性校核快速進(jìn)給時(shí)是空載，即球面SCARA機(jī)器人末端操作器不進(jìn)行作業(yè)加工。電機(jī)快速進(jìn)給力矩為MKJ=Mkf+M0。在本題中，M0=0，Mkf很小，現(xiàn)設(shè)近似于啟動(dòng)加速力矩，即Mkf3.04Ncm，因此電機(jī)快速進(jìn)給力矩為MKJ3.04Ncm。電機(jī)快速運(yùn)行頻率為fkJ=fmax=5200 HZ。查步進(jìn)電機(jī)75BF004運(yùn)行矩頻特性曲線可知，對(duì)應(yīng)MKJ=3.04 Ncm的允許快進(jìn)頻率為fykJ=14000 HZ，fkJfykJ，符合要求，快進(jìn)時(shí)不會(huì)丟步。工作進(jìn)給時(shí)，電機(jī)工進(jìn)力矩為MGJ=Mt+M0+Mf。在本題中，M0=0，Mf為Mf=3.04Ncm。工作負(fù)載沿z軸方向，F(xiàn)z=5N，并通過(guò)工件球心?，F(xiàn)設(shè)球面機(jī)器人工作負(fù)載荷Fz引起的側(cè)力Fx=Fy=0.5Fz=2.5N，工件直徑=20cm。因此，Mt=Fx2=2.510=25Ncm，MGJ=Mt+Mf=28.04 Ncm。已知1的最高工進(jìn)速度nG1=90（）/s，i=65，b=1.5，因此電機(jī)工作進(jìn)給運(yùn)行頻率為fGJ=90651.5=3900 HZ。查步進(jìn)電機(jī)75BF004運(yùn)行矩頻特性曲線，與MGJ=28.04Ncm相對(duì)應(yīng)的允許工進(jìn)頻率為fyGJ=8100 HZ，fGJfyGJ，因此步進(jìn)電機(jī)在工進(jìn)時(shí)不會(huì)丟步。2.2.2第一自由度同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)8已知同步帶傳動(dòng)速比i2=1，設(shè)計(jì)計(jì)算如下：1設(shè)計(jì)功率Pd=（K0+K1+K2）Pm （2-3）同步帶傳遞名義功率Pm為Pm=（kw）式中：M為傳遞扭矩（Nm）；n為轉(zhuǎn)速（r/min）?？爝M(jìn)扭矩MkJ=0.0304 Nm，快進(jìn)速度nkJ=12060360=20r/min。工進(jìn)扭矩MGJ=0.2804，工進(jìn)速度nGJ=9060360=15 r/min。則快進(jìn)名義功率PkJm=0.0304209550=6.3610-5kW，工進(jìn)名義功率PGJM=0.2804159550=4.4010-4kW。故取同步帶傳遞名義功率Pm=4.4010-4kW，n=15r/min。查得載荷修正系數(shù)K0=1.4（第一類(lèi)機(jī)械，連續(xù)工作）。K1=K2=0，則Pd=1.44.4010-4=6.1610-4kW2選擇帶的型號(hào)選L型帶，查得L型帶的節(jié)距Pb=9.525mm。3帶輪齒數(shù)與直徑查得L型帶小帶輪最小許用齒數(shù)zmin=12，取z1=z2=20，d1=d2=Pbz=60.64mm。4帶長(zhǎng)當(dāng)d1=d2時(shí)，Lp=2A+（d1+d2）2?，F(xiàn)初選中心距A=200mm，則Lp=2200+60=685mm選擇標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)：長(zhǎng)度代號(hào)390，節(jié)線長(zhǎng)990.6mm，同步帶齒數(shù)zb=104。5實(shí)際傳動(dòng)中心距當(dāng)z1=z2時(shí)，A2M，M=Pb（2zb-z1-z2）8。M=9.525（2104-220）8=200，A2M=400mm。6帶寬同步帶基準(zhǔn)寬度bso=25.4mm。由z1=20，n1=100r/min查得L型帶的基準(zhǔn)額定功率P0=0.12kW。用插值法求得n=15r/min時(shí)，P0=1.810-2kW。嚙合齒數(shù)zm=entz2=ent16=166，故kz=1=1.32mm （2-4）取帶寬代號(hào)：075，帶寬19.1mm。7同步帶參數(shù)L型帶，節(jié)距Pb=9.525mm，帶輪直徑d1=d2=60.64mm，齒數(shù)z1=z2=20，帶長(zhǎng)代號(hào)390，節(jié)線長(zhǎng)990.6mm，中心距A400mm，帶寬代號(hào)075，帶寬bs=19.1mm。2.2.3第一自由度諧波減速器選擇6由B3扁平式諧波減速器的規(guī)格和額定功率表知，選用機(jī)型40，速比65，代號(hào)為：XB3-40-65-1-3/3。該諧波減速器最高輸入轉(zhuǎn)速可達(dá)3500r/min；輸出扭矩10 Nm。電機(jī)工進(jìn)轉(zhuǎn)速為15r/mini=1565=975r/min，扭矩MGJ=0.28144 Nm。電機(jī)快進(jìn)轉(zhuǎn)速為20r/mini=2065=1300r/min，扭矩MKJ=0.03144 Nm。因此，無(wú)論工進(jìn)、快進(jìn)，該諧波減速器在傳遞功率和扭矩上均有很大的安全裕度。2.2.4第二自由度電機(jī)校核a第二自由度各轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電機(jī)軸2上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：JY=MTR42+M2R52=32602+22002=28282設(shè)諧波減速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jx4kgcm2。從資料中查到K10自鎖電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，可忽略不計(jì)，即JD20。因此，自由度1傳動(dòng)系統(tǒng)上所有的慣量折算到電機(jī)軸1上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:= 2.70 kgcm2 帶入數(shù)據(jù)得J2=2.70 kgcm2。b第二自由度軸校核 1.最大切應(yīng)力校核小臂重力對(duì)軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩M1= GTR4+ G2R5=11.8 Nm。啟動(dòng)加速度對(duì)軸產(chǎn)生的加速度轉(zhuǎn)矩為Mka= JY/i=0.65m。故軸危險(xiǎn)截面所受最大轉(zhuǎn)矩為:Mmax= M1+ Mka=12.45轉(zhuǎn)距產(chǎn)生的切應(yīng)力：1max=Mmax/Wp=1.612.最大正應(yīng)力校核小臂重力對(duì)軸產(chǎn)生的彎矩為M2=GT（R3R1）=4.5Nm。對(duì)軸產(chǎn)生的正應(yīng)力為：2max=M2/Wy=1.2故軸的需用滿(mǎn)足使用要求。c自鎖電機(jī)2的校核 由于小臂是在第二自由度軸的電機(jī)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以當(dāng)電機(jī)停電后，小臂由于重力的作用，會(huì)自動(dòng)掉落，所以要求小臂傳動(dòng)能夠自鎖。因此，第二自由度軸不能采用普通的電機(jī)，應(yīng)選用自鎖電機(jī)。最大靜轉(zhuǎn)矩校核電機(jī)空載啟動(dòng)力矩為Mkq=Mka+Mkf+Mo在本課題中，第一自由度軸沒(méi)有采用滾珠絲杠傳動(dòng)，所以滾珠絲杠預(yù)緊附加摩擦力矩等于零，即Mo=0。設(shè)摩擦力矩可忽略不計(jì)，則僅剩加速力矩Mka，即MkqMka。Mka=J2，設(shè)電機(jī)在1秒內(nèi)啟動(dòng)完畢，1軸達(dá)到最高空行程速度120（）/s,電機(jī)軸n=120i=12065=7800 ，t=1s,=n/t=136.14(s-2), 則：Mka= J210-2Ncm=2.7136.1410-2=3.68cm=0.0368m電機(jī)名義啟動(dòng)力矩為Mmq=Mjmax，三相六拍運(yùn)行=0.866，電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax=0.784N m，因此Mmq=0.8660.784=0.679 Nm。MkqMmq，所以初選電機(jī)滿(mǎn)足最大靜轉(zhuǎn)矩校核要求。啟動(dòng)矩頻特性校核電機(jī)啟動(dòng)時(shí)具有一定的啟動(dòng)頻率，還需要校核啟動(dòng)矩頻特性，保證啟動(dòng)時(shí)電機(jī)不會(huì)丟步。為了保證平穩(wěn)性，突跳啟動(dòng)是不可取的，一般需要升降速過(guò)程。圖（a）表示按指數(shù)曲線升降速；圖（b）表示按直線過(guò)渡升降速；圖（c）表示將fmax分成若干級(jí)，啟動(dòng)脈沖以階梯變化來(lái)實(shí)現(xiàn)升速過(guò)渡，只要突跳頻率分級(jí)后不大，不出現(xiàn)失步現(xiàn)象是可以的。但是，從理論上來(lái)講，突跳是在瞬間完成的，時(shí)間趨于零，角加速度還是很大的，因此可以按圖（d）方式階梯變化。圖2-6 步進(jìn)電機(jī)升降速過(guò)程電機(jī)使2軸在t時(shí)間內(nèi)從靜止升速到120（）/s的速度，則電機(jī)的頻率要從f0=0在t時(shí)間內(nèi)升到fmax=7800（）b=5200HZ?，F(xiàn)分為5個(gè)階段升速，每階段升速時(shí)間0.25s，延時(shí)0.05s，升速頻率fq=52005=1040 HZ?？偟纳贂r(shí)間為t=（0.25+0.05）4+0.25=1.45s?？蛰d啟動(dòng)，不計(jì)摩擦，則電機(jī)空載啟動(dòng)力矩為空載加速力矩，即：Mkq=Mka=J2=n/t=(104015)Mkq=2.7108.910-2=2.94cm=0.0294m查步進(jìn)電機(jī)70BF003啟動(dòng)頻率特性曲線，Mkq=2.94cm對(duì)應(yīng)的允許啟動(dòng)頻率fyq=1300 HZ，fq=1040 HZ，fqfyq。因此，按（d）方式進(jìn)行階梯啟動(dòng)不會(huì)丟步。運(yùn)行矩頻特性校核快速進(jìn)給時(shí)是空載，即球面SCARA機(jī)器人末端操作器不進(jìn)行作業(yè)加工。電機(jī)快速進(jìn)給力矩為MKJ=Mkf+M0。本課題中，M0=0，Mkf很小，現(xiàn)設(shè)近似于啟動(dòng)加速力矩，即Mkf2.94Ncm，因此電機(jī)快速進(jìn)給力矩為MKJ2.94cm。電機(jī)快速運(yùn)行頻率為fkJ=fmax=5200 HZ。查步進(jìn)電機(jī)70BF003運(yùn)行矩頻特性曲線可知，對(duì)應(yīng)MKJ=2.94 Ncm的允許快進(jìn)頻率為fykJ=16000 HZ，fkJfykJ，校核合格，快進(jìn)時(shí)不會(huì)丟步。工作進(jìn)給時(shí)，電機(jī)工進(jìn)力矩為MGJ=Mt+M0+Mf。本課題中，M0=0，Mf仍可設(shè)為Mf=2.94Ncm。工作負(fù)載沿z軸方向，F(xiàn)z=5N，并通過(guò)工件球心?，F(xiàn)在設(shè)球面機(jī)器人工作負(fù)載荷Fz引起的側(cè)力Fx=Fy=0.5Fz=2.5N，工件直徑=20cm。因此，Mt=Fy2=2.510=25Ncm，MGJ=Mt+Mf=27.94 Ncm。已知1的最高工進(jìn)速度nG1=90（）/s，i=65，b=1.5，因此電機(jī)工作進(jìn)給運(yùn)行頻率為fGJ=90651.5=3900 HZ。查步進(jìn)電機(jī)70BF003運(yùn)行矩頻特性曲線，與MGJ=27.940 Ncm相對(duì)應(yīng)的允許工進(jìn)頻率為fyGJ=8000 HZ，fGJfyGJ，因此在工進(jìn)時(shí)步進(jìn)電機(jī)不會(huì)丟步。2.2.5諧波減速器的選擇1查B3扁平式諧波減速器的規(guī)格和額定功率表知，選用機(jī)型40，速比65，代號(hào)為：XB3-40-65-1-3/3。該諧波減速器最高輸入轉(zhuǎn)速可達(dá)3500r/min；輸出扭矩10 Nm。電機(jī)工進(jìn)轉(zhuǎn)速為15r/mini=1565=975r/min，扭矩MGJ=0.27991 Nm。電機(jī)快進(jìn)轉(zhuǎn)速為20r/mini=2065=1300r/min，扭矩MKJ=0.02991 Nm。因此，無(wú)論工進(jìn)、快進(jìn)，該諧波減速器在傳遞功率和扭矩上均有很大的安全裕度。2.2.6第三自由度電機(jī)校核直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的裝置；結(jié)構(gòu)多樣，可以根據(jù)需要制成扁平型、圓筒型或盤(pán)型等各種形式；可以采用交流電源、直流電源或脈沖電源等各種電源進(jìn)行工作；不同種類(lèi)具有截然不同的工作特點(diǎn)，可以根據(jù)需要選擇。能滿(mǎn)足高速、大推力的驅(qū)動(dòng)要求，也能滿(mǎn)足低速、精細(xì)的要求，如步進(jìn)直線電動(dòng)機(jī)9。（1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算電機(jī)3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JD3=0.015kgcm2絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js=0.78241410-3=0.18 2移動(dòng)質(zhì)量折算到絲杠軸慣量Jm=0.00322，（已知移動(dòng)件質(zhì)量為Mm=0.5kg）傳動(dòng)系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)部件慣量折算到電機(jī)3軸上總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J3=JD3+ ( Js + Jm)/i2=0.582（2）最大靜轉(zhuǎn)矩校核空載啟動(dòng)力矩為：Mkq=Mka+Mkf+Mo （2-10）其中：加速力矩Mka= J32nmax10-2/60t電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為絲杠最大轉(zhuǎn)速的i倍，絲杠最大轉(zhuǎn)速在動(dòng)負(fù)載校核中已經(jīng)算出ns=600r/min，所以nmax=6001.5=900r/min，加速時(shí)間預(yù)定為1s，則Mka=1.06Ncm。絲杠預(yù)緊附加摩擦力矩M0=預(yù)緊力FYJ=Fm3=5.3753=1.79N；L0=0.5cm；傳動(dòng)總效率=0.8；絲杠未預(yù)緊時(shí)傳動(dòng)效率：0=0.9；i=1.5；則M0=0.023 Ncm?？蛰d摩擦力矩很小，現(xiàn)在設(shè)為2M0，即Mkf=0.045 Ncm因此，空載啟動(dòng)力矩Mkq=1.064+0.045+0.0225=1.13 Ncm滿(mǎn)足最大靜轉(zhuǎn)矩校核，MkqMjmax=0.86619.6=16.97 Ncm（三相六拍運(yùn)行=0.866；Mjmax=0.196 Nm。）（3）啟動(dòng)矩頻特性校核最大運(yùn)行頻率fmax=vmaxp=500.01388=3600Hz。分為三個(gè)階梯啟動(dòng)。每個(gè)階梯啟動(dòng)頻率為fq=fmax3=1200Hz，在0.25s內(nèi)完成升速，0.05s過(guò)渡，則相應(yīng)的角加速度為=n/t, n=12001.5/180 s-2, t=0.25, =125.66 s-2加速力矩Ma=J310-2=1.42 Ncm，M0=0.023 Ncm，Mkf=0.045 Ncm，則空載啟動(dòng)力矩為1.49 Ncm空載啟動(dòng)頻率為fq=1200Hz滿(mǎn)足要求。啟動(dòng)時(shí)間為t=（0.025+0.05）2+0.25=0.85s。（4）運(yùn)行矩頻特性校核10快速進(jìn)給vmax=50mm/s，快速進(jìn)給力矩MKJ=Mkf+M0，其中M0=0.023 Ncm；Mkf為快速進(jìn)給時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩，本課題不同于工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)，Mkf較小，設(shè)Mkf=2M0=0.045 Ncm，因此，電機(jī)快速進(jìn)給力矩MKJ=0.068 Ncm，電機(jī)快速運(yùn)行頻率fKJ=3600Hz，滿(mǎn)足要求。工作進(jìn)給vGJ=40mm/s，工作進(jìn)給力矩MGJ=Mt+M0+Mf。M0=0.025 Ncm，Mf=0.045 Ncm，Mt為工作負(fù)載折算到電機(jī)軸上的力矩Mt=FmL02i，F(xiàn)m=5.38N，L0=0.5cm，=0.8，i=1.5，Mt=0.36 Ncm，則MGJ=0.42Ncm。電機(jī)工作進(jìn)給頻率fGJ=vGJP=400.01388=2880Hz。因此，電機(jī)工作進(jìn)給力矩MGJ=0.42 Ncm，電機(jī)工作進(jìn)給頻率fGJ=2880Hz，滿(mǎn)足要求。2.2.7球面SCARA機(jī)器人外形圖圖2-7 球面SCARA機(jī)器人外形圖3 Pro/E軟件簡(jiǎn)介11Proe是美國(guó)PTC公司旗下的產(chǎn)品Pro/Engineer軟件的簡(jiǎn)稱(chēng)。Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡(jiǎn)稱(chēng)PTC）的重要產(chǎn)品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。1. proe的概述在中國(guó)也有很多用戶(hù)直接稱(chēng)之為“破衣”。1985年，PTC公司成立于美國(guó)波士頓，開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER WildFire6.0（中文名野火6)。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER還提供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能的綜合性MCAD軟件。2. proe的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)經(jīng)過(guò)20多年不斷的創(chuàng)新和完善，pore現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，它具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能 Pro/Engineer是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫(huà)草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活。 單一數(shù)據(jù)庫(kù) Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶(hù)在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門(mén)的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。全相關(guān)性：Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒(méi)有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用?；谔卣鞯膮?shù)化造型：Pro/ENGINEER使用用戶(hù)熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)研制，正是專(zhuān)門(mén)用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 裝配管理：Pro/ENGINEER的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。4 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的安全措施12機(jī)器人的運(yùn)行特性與其他設(shè)備不同。機(jī)器人以高能掠過(guò)比其機(jī)座大的空間，機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)形式和啟動(dòng)很難預(yù)料，且可能隨生產(chǎn)和環(huán)境條件而改變。在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器通電情況下，維修及編程人員有時(shí)需要進(jìn)入其限定空間。且機(jī)器人限定空間之間或其他相關(guān)設(shè)備的工作區(qū)之間可能相互重疊而產(chǎn)生碰撞，擠壓或由于夾持器松脫而使工件飛出等危險(xiǎn)。 4.1 安全要求安全防護(hù)措施的選擇和設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)器人的應(yīng)用、類(lèi)型及與其他相關(guān)設(shè)備的關(guān)系，該設(shè)計(jì)和選擇必須適合正在進(jìn)行的工作，并且使得示教編程、設(shè)定、維護(hù)、程序驗(yàn)證及故障查找要求設(shè)備布局緊湊時(shí)，也能安全操作?；疽螅篴為防止機(jī)器人誤動(dòng)作產(chǎn)生的危險(xiǎn)性，應(yīng)具有異常狀態(tài)檢測(cè)、顯示、報(bào)警、緊急停機(jī)等安全防護(hù)功能。b為防止其他人員誤入危險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)具有異常檢測(cè)、顯示、報(bào)警、緊急停機(jī)等安全防護(hù)功能。c附屬設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)具有異常檢測(cè)、顯示、報(bào)警、緊急停機(jī)等安全防護(hù)功能。d由于機(jī)器人系統(tǒng)的故障而停機(jī)時(shí)，應(yīng)具有顯示、通知外部的功能。e為確保在危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行示教作業(yè)的安全性，機(jī)器人應(yīng)具有安全動(dòng)作速度的功能，機(jī)器人慢速運(yùn)動(dòng)的最大值不超過(guò)0.25m/s。f在特殊環(huán)境中使用的機(jī)器人，應(yīng)具有適應(yīng)環(huán)境的安全防護(hù)功能。g控制裝置面板上各操作鍵應(yīng)設(shè)動(dòng)作方向標(biāo)記，與操作機(jī)各軸動(dòng)作方向標(biāo)記相一致。h控制裝置與操作機(jī)上要有醒目的安全標(biāo)志。i機(jī)器人系統(tǒng)、動(dòng)力裝置等都要分別設(shè)置可靠的接地端子。4.2 實(shí)施方法在設(shè)計(jì)和布置機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，為使操作員、編程員和維修人員能得到恰當(dāng)?shù)匕踩雷o(hù)，應(yīng)按照機(jī)器人制造廠的規(guī)范進(jìn)行。為確保機(jī)器人及其系統(tǒng)與預(yù)期的運(yùn)行狀態(tài)相一致，則應(yīng)評(píng)價(jià)分析所有的環(huán)境條件，包括爆炸性混合物、腐蝕情況、濕度、污染、溫度、電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)和振動(dòng)等是否符合要求，否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施。為了減小已知的危險(xiǎn)和保護(hù)各類(lèi)工作人員的安全，在設(shè)計(jì)機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)器人系統(tǒng)的作業(yè)任務(wù)及各階段操作過(guò)程的需要和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果，選擇合適的安全防護(hù)裝置。所選用的安全防護(hù)裝置應(yīng)按制造廠的說(shuō)明進(jìn)行使用和安裝。5 結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，我的課題是對(duì)球面SCARA機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)，機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括確定機(jī)器人的外形尺寸和工作空間，擬定機(jī)器人各環(huán)節(jié)的總體傳動(dòng)方案和主要技術(shù)參數(shù)的確定，以及三個(gè)自由度軸的校核。通過(guò)這次完整的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的老師袁健給了我很大的幫助，還有我的同學(xué)，在此，謝謝他們！參考文獻(xiàn)1吳振彪，胡均安.機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社,2000.2蔡自興.機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.3趙冬斌.全方位移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)論M.北京：科學(xué)出版社，2010.4王天然.機(jī)器人M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.5張鐵，謝存禧.機(jī)器人學(xué)M.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001. 6張建明.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，2004.7徐瀚.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8葉昌偉.機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.9城井田勝仁.輕輕松松制作機(jī)器人M.北京：科學(xué)出版社，2010.10霍偉.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)與控制M.北京：高等教育出版社，2004.11柳紅義，宋偉剛.機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.12吳正彪，王正家.工業(yè)機(jī)器人M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.致 謝本學(xué)位論文是在我的指導(dǎo)老師袁健老師的親切關(guān)懷與細(xì)心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到論文的最終完成，袁健老師始終都給予了細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。值得一提的是，袁健老師宅心仁厚，閑靜少言，不慕榮利，對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他的身上，我們可以感受到一個(gè)學(xué)者的嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)，這些都讓我們獲益菲淺，并且將終生受用無(wú)窮。畢竟“經(jīng)師易得，人師難求”，希望借此機(jī)會(huì)向袁健老師表示最衷心的感謝。最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對(duì)中國(guó)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長(zhǎng)的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來(lái)的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我的殷殷期望！我一定會(huì)好好孝敬和報(bào)答他們！附 錄序號(hào) 圖名 紙型1 球面SCARA機(jī)器人裝配圖 A02 大臂 A13 小臂 A24 大臂部裝圖 A15 小臂部裝圖 A16 工件支承座 A37 小臂電機(jī)安裝板 A38 軸承端蓋 A49 球面SCARA機(jī)器人三維圖冊(cè) 一份23