畢業(yè)設計----圓柱坐標系工業(yè)搬運機器人結(jié)構設計

1、<p><b>　　摘　要</b></p><p>　　文章綜述了機器人近幾十年來的發(fā)展狀況及有關的問題，并對圓柱坐標系機器人進行了結(jié)構方面的設計。對在圓柱坐標系機器人設計的過程中所遇到的問題進行了初步的研究和分析：對其結(jié)構選型、設計計算作了定量的研究；對其定位、精度確定等問題進行了初步研究；對其發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其未來的發(fā)展趨勢做了一定程度的分析和探討。本測量機結(jié)構為通過兩根絲杠軸

2、在電機的帶動下轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)Y，Z軸的移動，通過電機帶動諧波齒輪，實現(xiàn)Z軸的轉(zhuǎn)動，進而使機械手有三個自由度。圓柱坐標系機器人已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領域， </p><p>　　關鍵詞：圓柱形機器人，誤差，精度，伺服電機</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This paper reviewed the de

3、velopment of robots in recent decades the situation and related issues, and cylindrical coordinate system for the structure of the robot design. Cylindrical coordinate system in the process of robot design issues encount

4、ered in the preliminary research and analysis: Selection of its structure, design and calculation of quantitative research; its position on issues such as accuracy to determine a preliminary study ; their development his

5、tory, current situation and future</p><p>　　Key words: cylindrical robot, error, precision, servo motor</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章緒論1</b></p>

6、<p>　　1.1機器人工業(yè)發(fā)展史1</p><p>　　1.2工業(yè)機器人的定義1</p><p>　　1.3機器人的結(jié)構1</p><p>　　1.4機器人的幾何模型2</p><p>　　1.5機器人的主要技術參數(shù)3</p><p>　　1.6工業(yè)機器人的分類3</p><

7、;p>　　第2章工業(yè)機器人結(jié)構總體設計5</p><p>　　2.1確定機器人類型5</p><p>　　2.2 機器人基座5</p><p>　　2.3 諧波齒輪傳動5</p><p>　　2.3.1諧波齒輪構成6</p><p>　　2.3.2諧波齒輪特點6</p><p>

8、;　　2.3.3諧波齒輪傳動的工作原理6</p><p><b>　　2.4 絲杠7</b></p><p>　　2.5 伺服電機7</p><p>　　2.3.3伺服電機類型選擇7</p><p>　　2.3.3交流伺服電機工作原理8</p><p>　　2.3.3交流伺服電機控制方法

9、8</p><p>　　第3章結(jié)構強度分析與計算10</p><p>　　3. 1Y軸設計10</p><p>　　3.1.1滾珠絲杠副的選擇和計算10</p><p>　　3.1.2絲桿校驗12</p><p>　　3.1.3伺服電機的選擇14</p><p>　　3.1.4軸承的

10、選擇17</p><p>　　3. 2Z軸設計18</p><p>　　3.2.1滾珠絲杠副的選擇和計算18</p><p>　　3.2.2絲桿校驗21</p><p>　　3.2.3伺服電機的選擇24</p><p>　　3.2.4軸承的選擇27</p><p>　　3.3諧波齒輪

11、的選擇和計算28</p><p>　　3.4主軸上伺服電機的選擇和計算30</p><p>　　3.5螺栓的計算31</p><p>　　3.5.1連接Z軸與Y軸的螺栓的計算31</p><p>　　第4章結(jié)構強度分析與計算34</p><p><b>　　致謝35</b></p

12、><p><b>　　參考文獻36</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1機器人工業(yè)發(fā)展史</p><p>　　1958年，美國推出了世界上第一臺工業(yè)機器人實驗樣機。</p><p>　　1967年，日本引進了美國的工業(yè)機器人技術，

13、經(jīng)過消化、仿制、改進、創(chuàng)新，到1980年，機器人技術在日本取得了極大的成功與普及。</p><p>　　80年代以來，國際機器人的發(fā)展速度平均保持在25％~30％年增長率，所生產(chǎn)的機器人主要用于改善惡劣的工作條件。</p><p>　　我國機器人技術起步較晚，1987年，北京首屆國際機器人展覽會上，我國展出了10余臺自行研制或仿制的工業(yè)機器人。經(jīng)過“七五”、“八五”攻關，我國研制和生產(chǎn)的工

14、業(yè)機器人已達到了工業(yè)應用水平。</p><p>　　1.2工業(yè)機器人的定義</p><p>　　國際上關于機器人的幾種定義</p><p>　　a.美國機器協(xié)會（RIA）： </p><p>　　機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過程序動作來執(zhí)行各種任務，并具有編程能力的多功能操作機。</p><p&

15、gt;　　b.日本工業(yè)機器人協(xié)會：工業(yè)機器人是一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行裝置的、能夠完成各種移動來代替人類勞動的通用機器。</p><p>　　國際標準化組織（ISO）：機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機，這種操作機具有幾個軸，能夠借助可編程操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務。</p><p>　　c.中國：機器人是一種擬人功能的機械電子裝置

16、。</p><p><b>　　1.3機器人的結(jié)構</b></p><p>　　(1)機器人的體系結(jié)構</p><p>　　從體系結(jié)構來看，機器人分為三大部分六個系統(tǒng)，分別是：</p><p>　　三大部分：機械部分（用于實現(xiàn)各種動作）、傳感部分（用于感知內(nèi)部和外部的信息）、控制部分（控制機器人完成各種動作）。</

17、p><p><b>　　六個系統(tǒng)： </b></p><p>　　A． 驅(qū)動系統(tǒng)：提供機器人各部位、各關節(jié)動作的 原動力。</p><p>　　B．機械結(jié)構系統(tǒng)：完成各種動作。</p><p>　　C．感受系統(tǒng)：由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成。</p><p>　　D．機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)：實現(xiàn)機器人與

18、外部設備的聯(lián)系和協(xié)調(diào)并構成功能單元。</p><p>　　E．人機交互系統(tǒng)：是人與機器人聯(lián)系和協(xié)調(diào)的單元。</p><p>　　F．控制系統(tǒng)：是根據(jù)程序和反饋信息控制機器人動作的中心。分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　　(2)機器人的機械結(jié)構： </p><p>　　工業(yè)機器人一般有以下幾部分構成（如圖1-1）：</p>

19、<p>　　機身部分：如同機床的床身結(jié)構一樣，機器人機身構成機器人的基礎支撐。有的機身底部安裝有機器人行走機構；有的機身可以繞軸線回轉(zhuǎn)，構成機器人的腰。</p><p>　　臂部分：分為大臂、小臂和手腕，完成各種動作。</p><p>　　末端操作器：可以是擬人的手掌和手指，也可以是各種作業(yè)工具，如焊槍、噴漆槍等。</p><p>　　關節(jié)：分為滑動關

20、節(jié)和轉(zhuǎn)動關節(jié)。實現(xiàn)機身、手臂各部分、末端操作器之間的相對運動。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　1.4機器人的幾何模型： </p><p>　　a 轉(zhuǎn)動關節(jié) b 移動關節(jié)</p><p><b>　　圖1-2</b><

21、;/p><p>　　利用關節(jié)圖形符號，可以把復雜的真實機器人抽象成簡單的幾何模型，以便研究其運動和進行受力分析。</p><p>　　一個形狀和大小不同的工業(yè)機器人，可能有著相同的幾何模型（僅幾何參數(shù)不同），并有著相同的運動學分析結(jié)果。</p><p>　　a 5R型工業(yè)機器人 b 機器人幾何模型</p><p&g

22、t;<b>　　圖1-3</b></p><p>　　1.5機器人的主要技術參數(shù)</p><p>　?。?）自由度： 指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目。</p><p>　?。?）工作精度：包括定位精度和重復定位精度?？梢杂镁芏?、正確度、和準確度三個參數(shù)來衡量。</p><p>　?。?）定位精度：指機器人實際到達

23、的位置和設計的理想位置之間的差異。</p><p>　?。?）重復定位精度：指機器人重復到達某一目標位置的差異程度。</p><p>　?。?）工作范圍：指機器人末端操作器所能到達的區(qū)域。</p><p>　?。?）工作速度：指機器人各個方向的移動速度或轉(zhuǎn)動速度。這些速度可以相同，可以不同。</p><p>　　（7）承載能力：指機器人在工作

24、范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。</p><p>　　1.6工業(yè)機器人的分類</p><p>　?。?）按用途分：工業(yè)機器人、空間機器人、水下機器人、軍用機器人、排險救災機器人、教學機器人和娛樂機器人等。</p><p>　　（2）按主要功能分：</p><p>　　操作機器人：主要是模仿人的手和手臂的工作。</p>&l

25、t;p>　　移動機器人：工業(yè)生產(chǎn)中帶有行走機構的機器人完成運輸，上下料等工作。 </p><p>　　信息機器人：主要指以計算機系統(tǒng)為基礎的智能行為模擬裝置。</p><p>　　人機機器人：機器人和真人之間構成一個閉環(huán)系統(tǒng)。如假肢機器人。</p><p>　?。?）按坐標系統(tǒng)來分：</p><p>　　直角坐標型：只具有移動關節(jié)<

26、;/p><p>　　圓柱坐標型：具有一個轉(zhuǎn)動關節(jié)、其余為移動關節(jié)的機器人。</p><p>　　球坐標型：具有兩個轉(zhuǎn)動關節(jié)、其余為移動關節(jié)的機器人。</p><p>　　關節(jié)型：具有三個轉(zhuǎn)動關節(jié)的機器人。</p><p>　　直角坐標型 圓柱坐標型</p><p>　　球坐

27、標型 關節(jié)型</p><p><b>　　圖1-4</b></p><p>　?。?）按受控方式分: 點位控制型、連續(xù)控制型。 </p><p>　　（5）按驅(qū)動方式分: 液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動等。</p><p>　　第2章 工業(yè)機器人結(jié)構總體設計</

28、p><p>　　設計一臺工業(yè)機器人是一項復雜而又艱巨的任務，由于本人實踐經(jīng)驗的缺乏和認識上的不足，因此在設計上不可能面面俱到。本次設計僅僅只設計機器人的總體機械結(jié)構，而對于控制系統(tǒng)以及細節(jié)部分如機械手設計等等不作詳細的探討。</p><p>　　2.1確定機器人類型</p><p>　　根據(jù)機器人的運動參數(shù)確定其運動形式，然后才能確定其結(jié)構。常見的運動形式有以下幾種：&

29、lt;/p><p>　　直角坐標型：機器人的主體結(jié)構的關節(jié)都是移動關節(jié)。</p><p>　　特點：結(jié)構簡單，剛度高。關節(jié)之間運動相互獨立，沒有耦合作用。占地面積大，導軌面防護比較困難。 </p><p>　　圓柱坐標型：圓柱坐標式機器人主體結(jié)構具有三個自由度：腰轉(zhuǎn)、升降和伸縮。亦即具有一個旋轉(zhuǎn)運動和兩個直線運動。</p><p>　　特點：通用

30、性較強；結(jié)構緊湊；機器人腰轉(zhuǎn)時將手臂縮回，減少了轉(zhuǎn)動慣量。受結(jié)構限制，手臂不能抵達底部，減少了工作范圍。</p><p>　　球面坐標式（極坐標）： 機器人主體結(jié)構具有三個自由度，兩個旋轉(zhuǎn)運動和一個直線運動。特點：工作范圍較大；占地面積?。豢刂葡到y(tǒng)復雜</p><p>　　關節(jié)式機器人：關節(jié)式機器人的主體結(jié)構的三個自由度腰轉(zhuǎn)關節(jié)、肩關節(jié)、肘關節(jié)全部是轉(zhuǎn)動關節(jié)。 </p>&

31、lt;p>　　特點：動作靈活，工作空間大；關節(jié)運動部位密封性好；運動學復雜，不便于控制。</p><p>　　綜合比較以上幾種方案的不同優(yōu)缺點及對設計要求的全面認識，本次設計采用圓柱坐標型結(jié)構（如圖1.1 i）。此結(jié)構有以下優(yōu)點：通用性較強；結(jié)構緊湊；機器人腰轉(zhuǎn)時將手臂縮回，減少了轉(zhuǎn)動慣量。受結(jié)構限制，手臂不能抵達底部，減少了工作范圍。</p><p>　　本設計的Y、Z軸兩個坐標方

32、向分別擺放一根絲杠軸，并配上軸承座、滑塊、電機等。Z軸由諧波齒輪傳動，配上薄壁密封交叉滾子軸承、電機等。這樣的結(jié)構實現(xiàn)三自由度運動。</p><p><b>　　2.2 機器人基座</b></p><p>　　基座作為機器人的一個基準面，其穩(wěn)定程度對搬運的精度有著極其重要的影響。因此在選材上應符合以下條件：</p><p>　?。?）硬度高；（

33、2）耐磨損；（3）變形??；（4）價格相對便宜。</p><p>　　用鋼作成固定的基座，其優(yōu)點是：穩(wěn)定性好，受溫度變化影響小，不易變形，造價低廉，易于加工。</p><p><b>　　2.3諧波齒輪傳動</b></p><p>　　諧波齒輪傳動具有結(jié)構簡單、傳動比大(幾十~幾百)、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載能力強、效率高等

34、優(yōu)點，故在工業(yè)機器人、航空、火箭等機電一體化系統(tǒng)中日益得到廣泛的應用。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2.3.1諧波齒輪構成：諧波齒輪傳動是諧波齒輪行星傳動的簡稱。是一種少齒差行星傳動。通常由剛性圓柱齒輪G、柔性圓柱齒輪R、波發(fā)生器H和柔性軸承等零部件構成。 </p><p>　　柔輪和剛輪的齒形有直線三角齒

35、形和漸開線齒形兩種，以后者應用較多 。</p><p>　　2.3.2諧波齒輪特點：諧波齒輪傳動既可用做減速器，也可用做增速器。柔輪、剛輪、波發(fā)生器三者任何一個均可固定，其余二個一為主動，另一個為從動。</p><p>　　傳動比大，且外形輪廓小，零件數(shù)目少，傳動效率高。效率高達92％~96％，單級傳動比可達50~4000。 </p><p>　　承載能力較高：柔輪

36、和剛輪之間為面接觸多齒嚙合，且滑動速度小，齒面摩損均勻。</p><p>　　柔輪和剛輪的齒側(cè)間隙是可調(diào)：當柔輪的扭轉(zhuǎn)剛度較高時，可實現(xiàn)無側(cè)隙的高精度嚙合。</p><p>　　諧波齒輪傳動可用來由密封空間向外部或由外部向密封空間傳遞運動。</p><p>　　2.3.3諧波齒輪傳動的工作原理 </p><p>　　諧波傳動由三個主要構件所組

37、成，即具有內(nèi)齒的剛輪l、具有外齒的柔輪2和波發(fā)生器3。通常波發(fā)生器為主動件，而剛輪和柔輪之一為從動件，另一個為固定件。當波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時，由于前者的總長度略大于后者的內(nèi)孔直徑，故柔輪變?yōu)闄E圓形，于是在橢圓的長軸兩端產(chǎn)生了柔輪與剛輪輪齒的兩個局部嚙合區(qū)；同時在橢圓短軸兩端，兩輪輪齒則完全脫開。至于其余各處，則視柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同，或處于嚙合狀態(tài)，或處于非嚙合狀態(tài)。當波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪長短軸的位置不斷交化，從而使輪齒的嚙合處和脫

38、開處也隨之不斷變化，于是在柔輪與剛輪之間就產(chǎn)生了相對位移，從而傳遞運動。</p><p>　　在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動一周期間，柔輪上一點變形的循環(huán)次數(shù)與波發(fā)生器上的凸起部位數(shù)是一致的，稱為波數(shù)。常用的有兩波和三波兩種。為了有利于柔輪的力平衡和防止輪齒干涉，剛輪和柔輪的齒數(shù)差應等于波發(fā)生器波數(shù)(即波發(fā)生器上的滾輪數(shù))的整倍數(shù)，通常取為等于波數(shù)。</p><p>　?。?）齒差：諧波齒輪傳動中，剛輪的

39、齒數(shù)zG略大于柔輪的齒數(shù)zR，其齒數(shù)差要根據(jù)波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周柔輪變形時與剛輪同時嚙合區(qū)域數(shù)目來決定。即zG-zR=u。目前多用雙波和三波傳動。錯齒是運動產(chǎn)生的原因</p><p>　?。?）變形： 波發(fā)生器的長度比未變形的柔輪內(nèi)圓直徑大：當波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀，使其長軸處柔輪輪齒插入剛輪的輪齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態(tài)。由嚙合到脫開的過程之間

40、則處于嚙出或嚙入狀態(tài)。</p><p>　　當波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時：迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形，使兩輪輪齒在進行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的過程中不斷改變各自的工作狀態(tài)，產(chǎn)生了所謂的錯齒運動，從而實現(xiàn)了主動波發(fā)生器與柔輪的運動傳遞。</p><p><b>　　2.4 絲杠</b></p><p>　　本設計采用滾珠絲杠副，滾珠絲杠副沒有滑動絲杠粘滯摩擦，

41、消除了在傳動過程中可能出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象，它是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，它是傳統(tǒng)滑動絲杠的進一步延伸發(fā)展。這一發(fā)展的深刻意義如同滾動軸承對滑動軸承所帶來得改變一樣。滾珠絲杠副因優(yōu)良的摩擦特性使其廣泛的運用于各種工業(yè)設備、精密儀器、精密數(shù)控機床。尤其是近年來，滾珠絲杠副作為數(shù)控機床直線驅(qū)動執(zhí)行單元，在機床行業(yè)得到廣泛運用，極大的推動了機床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展。這些都取決于其

42、具有以下幾個方面的優(yōu)良特性： 傳動效率高、定位精度高、傳動可逆性、使用壽命長、同步性能好。</p><p><b>　　2.5 伺服電動機</b></p><p>　　伺服電動機又稱控制電動機、執(zhí)行電動機。在自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，把輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成軸的角位移或角速度輸出。輸入的電壓信號又稱為控制信號或控制電壓，改變控制電壓可以改變伺服電動機的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。它和

43、一般的電機的不同點在于它要接受控制信號的控制。有了控制信號，立即轉(zhuǎn)動；控制信號消失，立即停止。因此，可控性好、響應快及運行平穩(wěn)是對伺服電機的基本要求。</p><p>　　2.5.1 伺服電動機類型的選擇</p><p>　　伺服電機是電氣伺服控制系統(tǒng)的動力部件。它是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的一種能量轉(zhuǎn)化裝置。由于它們的工作在很寬的速度和負載范圍內(nèi)受到連續(xù)而精確的控制，因而在各種自動控制系統(tǒng)中得

44、到了廣泛的應用。</p><p>　　伺服電機的種類很多，三坐標測量機中的驅(qū)動電機主要有歩進電機、直流伺服電機與交流伺服電機三種。表2.1列出了伺服電機特點及應用。</p><p>　　直流伺服電機一般帶有電刷，電機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的火花影響了它的使用，電刷也限制了電機的轉(zhuǎn)速，增加了日常維護工作，并影響壽命。70年代，隨著矢量控制理論的發(fā)展和大規(guī)模集成電路制造技術的進步，使矢量變換控制走向?qū)嵱茫?/p>

45、交流伺服電機逐漸得到廣泛應用。它在控制精度、調(diào)速范圍、力能指標等各項技術性能方面都不亞于直流伺服電機。交流伺服電機的定子常采用三相繞組，轉(zhuǎn)子為永久磁鐵。常用旋轉(zhuǎn)變壓器或脈沖編碼器作為速度檢測與位置檢測元件，也可用測速發(fā)電機作為檢測元件。交流伺服電機的調(diào)速比可達10000以上，在1r/min的低速下仍能平滑旋轉(zhuǎn)。在相同的輸出轉(zhuǎn)矩下，其體積比直流伺服電機小，并且轉(zhuǎn)矩的波動小。電機的噪聲小，振動小。最主要的是它無需采用電刷，使它的運行速度比直

46、流電機高，且壽命長、維護簡單。隨著功率電子器件與現(xiàn)代科技的發(fā)展，交流伺服電機正逐漸代替直流伺服電機，是比較理想的驅(qū)動元件。</p><p>　　2.5.2 交流伺服電機的工作原理 </p><p>　　將勵磁繞組接在交流電源 上，將控制繞組接于伺服放大器輸出的控制電壓 上</p><p>　　如圖2.2所示。當控制電壓 =0時，電機內(nèi)只有

47、交流勵磁電壓 加于勵磁繞組上，氣隙中形成脈振磁場，轉(zhuǎn)子沒有啟動力矩不會轉(zhuǎn)動。如果控制電壓 ¹0，且使控制繞組內(nèi)的電流超前或滯后于勵磁電流，則在氣隙中形成正向或反向旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。因此，改變控制電壓 的大小和相位，就可控制交流伺服電機轉(zhuǎn)動的快慢和方向。這說明交流伺服電機可做到受控即動。</p><p>　　交流伺服電機同樣可做到控制信號消失后即刻停止轉(zhuǎn)動。要想使伺服電機停轉(zhuǎn)，必

48、須在控制信號消失后使正轉(zhuǎn)時的合成轉(zhuǎn)矩變負或使反轉(zhuǎn)時的合成轉(zhuǎn)矩變正。即使正轉(zhuǎn)時的正向電磁轉(zhuǎn)矩小于反向電磁轉(zhuǎn)矩；反轉(zhuǎn)時的正向電磁轉(zhuǎn)矩大于反向電磁轉(zhuǎn)矩。 </p><p>　　2.5.3 交流伺服電機的控制方法</p><p>　　對于伺服電動機不僅有啟動、停止的控制，還有轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的控制。只要能改變控制電壓和勵磁電壓的大小比例及相位，就能改變合成轉(zhuǎn)矩的大小和方向，達到上述控制的目的。其基本控制

49、方法有：</p><p>　　（1）幅值控制 保持控制電壓 與勵磁電壓 之間的相位差始終為900，僅改變控制電壓的幅值或?qū)?反向，以控制伺服電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向。</p><p>　?。?）相位控制 保證控制電壓 的幅值不變，通過移相器改變其相位，實現(xiàn)對伺服電機的控制。</p><p>　　（3）幅-相控制 同時改變控制電壓 的幅值與相位，對伺服電機進行控制。&l

50、t;/p><p>　　在這三種控制方法中，相位控制需復雜的線路，電機發(fā)熱也較厲害，故較少用。另外兩種方法實現(xiàn)較簡單，應用較廣泛。</p><p>　　第3章 結(jié)構強度分析與計算</p><p><b>　　3.1Y軸設計</b></p><p>　　Y軸結(jié)構是一組絲杠組裝零件組，其中包括絲杠軸、軸端固定座、絲杠上的滑塊、軸承

51、、軸承蓋、螺釘以及電機等零件，其作用是在機器工作時絲杠在電機的驅(qū)動下實現(xiàn)Y方向上的運動。</p><p>　　3.1.1滾珠絲杠副的選擇和計算</p><p>　　夾持方式選擇外夾式夾持一圓柱形工件，直徑為50mm，高為100mm</p><p>　　計算載荷預計工作載荷</p><p><b>　　體積v= =（）</b&g

52、t;</p><p>　　重量W===15.6N</p><p>　　預計手部、腕部結(jié)構、絲桿、導向桿與各軸承等零件的質(zhì)量</p><p>　　手部和腕部結(jié)構的質(zhì)量約為m1=5kg</p><p>　　絲桿和導向桿的質(zhì)量約為m2=8kg</p><p>　　各軸承零件的質(zhì)量約為m3=2kg</p><

53、;p>　　最大工作載荷Fm＝W+(m1+m2+m3)g=165.6N</p><p>　　絲杠工作長度l＝1m，平均轉(zhuǎn)速nm＝100r/min，最大轉(zhuǎn)速nmax＝300r/min，最高移動速度=1.5m/min使用壽命＝15000h左右，絲杠材料為CrWMn鋼，滾道硬度為58~62HRC，傳動精度要求。</p><p>　　確定滾珠絲杠副的導程</p><p>

54、;　　工作臺最高移動速度，電機最高轉(zhuǎn)速，傳動比等確定：</p><p><b>　　= </b></p><p>　　當電機與滾珠絲杠副直接連接時，i=1</p><p><b>　　===5mm</b></p><p><b>　　計算額定動載荷</b></p>

55、<p><b>　　求計算載荷Fc</b></p><p>　　（其中，系數(shù)由表3-1、3-2、3-3查得）</p><p><b>　　表3-1 載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　表3-2 硬度系數(shù)</b></p><p><b>　　表3-

56、3 精度系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)壽命條件計算額定動載荷</p><p>　　表3-4FFZD型絲桿參數(shù)表</p><p>　　根據(jù)必須的額定動載荷選擇絲杠副尺寸，由、=5mm查表3-4，得如下規(guī)格：選FFZD1605-3，其中：</p><p>　　公稱直徑：D0=16mm</p><p>&

57、lt;b>　　導程：p=5mm</b></p><p>　　螺旋角：λ=arctan(5/(16π))=5°36′</p><p>　　滾珠直徑：d0=3.5mm</p><p>　　滾道半徑：R =0.52d0=0.52×3.5=1.82mm</p><p><b>　　偏心距：</b&

58、gt;</p><p>　　絲杠內(nèi)徑：d2=12.9mm</p><p><b>　　3.1.2絲桿校驗</b></p><p><b>　　①穩(wěn)定性驗算：</b></p><p>　　假設為雙推—簡支（F—S），因為絲杠較長，所以用壓桿穩(wěn)定性來求臨界載荷</p><p>　

59、　式中：—絲杠的彈性模量，對于鋼</p><p>　　—絲杠危險截面的軸慣性矩 m4</p><p>　　—長度系數(shù)，兩端用鉸接時，</p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　所以 N</b></p><p>　　故 （參考表3-5），絲杠是安全的，

60、不會失穩(wěn)。</p><p>　　表3-5 穩(wěn)定性系數(shù)</p><p>　　注：—長度系數(shù)；—臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)。</p><p><b>　?、?臨界轉(zhuǎn)速驗證</b></p><p>　　高速運轉(zhuǎn)時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠最高轉(zhuǎn)速。</p><p>　　臨界轉(zhuǎn)速可按公式計算：<

61、/p><p>　　（式中參數(shù)見表3-5）</p><p><b>　　r/min</b></p><p>　　r/min，所以不會發(fā)生共振。</p><p><b>　?、蹌偠闰炈悖?lt;/b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載F（N）和轉(zhuǎn)矩T（Nm）共同作用下引起每個導程的變

62、形量（m）為</p><p>　　式中：A—絲杠的截面積，（m2）；</p><p>　　—絲杠的極慣性矩，(m4)；</p><p>　　G—鋼的切變模量，對于鋼G=83.3GPa；</p><p>　　T—轉(zhuǎn)矩（Nm），，式中為摩擦角，這里取</p><p><b>　　即，</b></

63、p><p><b>　　Nm</b></p><p>　　按最不利的情況，即取F=Fm，則</p><p>　　絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為</p><p>　　通常要求絲杠的導程誤差應小于其傳動精度的1/2，即</p><p>　　該絲杠的導程誤差滿足上式，所以其剛度可滿足要求。&l

64、t;/p><p><b>　　效率驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠副的傳動效率為</p><p>　　要求在90%~95%之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。</p><p>　　經(jīng)上述計算驗證，F(xiàn)FZD1605-3各項性能指標均符合題目要求，可選用。</p><p>　　3.1.3伺服電機的

65、選擇</p><p>　　選擇伺服電動機的容量主要依據(jù)轉(zhuǎn)矩和功率兩方面的性能參數(shù)，一般選擇步驟如下：</p><p>　　首先確定有關的技術數(shù)據(jù)和技術方案；其次計算伺服電機的靜載荷轉(zhuǎn)矩，初選伺服電動機；最后計算電動機的功率。</p><p>　　只要保證電動機的輸出功率Psc等于或小于所預選電動機的額定功率Pe，或保證電動機的輸出轉(zhuǎn)矩Msc等于或小于所預選電動機的額

66、定功率Me，即:</p><p>　　Psc Pe或Msc Me</p><p>　　就可以保證電動機在運行中的溫升不超過最高允許溫升max,max為電機絕緣材料允許的最高溫升。因為電機中耐熱最差的是絕緣材料。</p><p>　　本測量方案中負載為周期性斷續(xù)運行，應按周期性斷續(xù)工作制選擇電動機的容量。</p><p><b>

67、　　計算過程如下：</b></p><p><b>　?、俟β视嬎?lt;/b></p><p>　　a.計算測量機的負載功率 計算時只需考慮慣性力Fu和絲杠的軸向力Fa（即摩擦力）即可。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b>&

68、lt;/p><p>　　其中，m為絲杠承載的負載質(zhì)量(kg)</p><p>　　W為絲杠承載的負載重量(N)</p><p>　　v為絲杠的軸向速度(m/s，取2m/min)</p><p>　　t為電機的加速時間(0.01s)</p><p>　　為工作臺導軌的動摩擦系數(shù)(0.1)</p><p&g

69、t;<b>　　N</b></p><p><b>　　kw</b></p><p>　　b.確定電機的額定功率 kw</p><p><b>　　②轉(zhuǎn)矩的計算</b></p><p><b>　　a.額定轉(zhuǎn)矩的計算</b></p><

70、p>　　在實際的機械傳動系統(tǒng)中，由于存在著摩擦等因素，滾珠絲杠克服外部軸向載荷Famax作連續(xù)均勻運轉(zhuǎn)時所需的轉(zhuǎn)矩TM為:</p><p>　　TM=(TF+TP+Tb)i+Te </p><p>　　所以，TM =（TF +TP +Tb ）i + Te=0.029+ 0.002 +

71、 0.04 = 0.071 </p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　TF —外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩（）</p><p>　　TP —滾珠絲杠副預加載荷FP產(chǎn)生的預緊力矩()</p><p>　　Tb —滾動軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩()</p><p>　　Te —不在滾珠絲杠副上的

72、其它傳動元件的摩擦力矩折算到電機上的值。此處Te = 0。</p><p>　　Fw —滾珠絲杠的軸向力( N )</p><p>　　FP —滾珠絲杠的預緊力( N )，F(xiàn)P = Fw / 3</p><p>　　i —電機到滾珠絲杠副的傳動比，此處為直聯(lián)i = 1</p><p>　　—絲杠傳動效率，1.2.3級精度的絲杠 =0.9 &

73、lt;/p><p>　　為安全起見，取安全系數(shù)Se = 4</p><p>　　額定轉(zhuǎn)矩T SeTM = 4 0.071 = 0.284</p><p>　　b.電機的最大啟動轉(zhuǎn)矩Tr()的計算</p><p>　　Tr=Tam+(TF+TP+Tb)i+Te (3-18)</p><p>　　

74、Tam =J . </p><p><b>　　J =Jm +JL</b></p><p>　　取Jm =2， JL =0.6</p><p>　　所以J =Jm +JL = 0.9</p><p><b&g

75、t;　　Tam =J . </b></p><p>　　Tr =Tam +(TF +TP +Tb )i +Te = 0.28+0.284 = 0.564</p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　Tam —最大加速轉(zhuǎn)矩（）</p><p>　　J —傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量(kg.m2)<

76、/p><p>　　JL —負載轉(zhuǎn)動慣量(kg.m2)</p><p>　　Ji ，ni —各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量（kg.m2）和轉(zhuǎn)速(r/min)</p><p>　　mj ，vj —各直線運動件的質(zhì)量（kg）和速度(m/min)</p><p>　　Jm ，nm —電機的轉(zhuǎn)動慣量（kg.m2）和轉(zhuǎn)速(r/min)，一般保證Jm =(14)JL<

77、;/p><p>　　d —絲杠的公稱直徑(m )</p><p>　　L —絲杠的總長度(m )</p><p>　　—絲杠的密度(kg/m3 )</p><p>　　m1 ，m2 —絲杠的質(zhì)量（kg）和絲杠承載的載荷質(zhì)量(kg)</p><p>　　nmax —電機的最高轉(zhuǎn)速(r/min)</p><

78、p>　　表3-6伺服電機參數(shù)表</p><p>　　由表3-6，Y向伺服電機選用MSMA012A1C型，</p><p>　　其Pe =0.1KW >0.0174KW，T=0.32>0.284 Tr=0.95>0.564</p><p>　　3.1.4軸承的選擇</p><p><b>　?。?）預緊力計算&

79、lt;/b></p><p><b>　　b =0.1</b></p><p>　　=0.1900=90N </p><p><b>　?。?）行程補償值C</b></p><p>　　行程+（8-14）=10

80、00+125=1060</p><p>　　C ===39.64 </p><p><b>　　（3）預拉伸力</b></p><p><b>　　t為溫差，一般取3</b></p><p>　　（4）軸承的選用計算</p><p>　　各種類型軸

81、承的選用應從允許的空間，軸承負載大小和方向，高速性能，旋轉(zhuǎn)精度，剛度，振動與噪聲，軸向游動，摩擦力矩，安裝與拆卸等方面綜合考慮，全面衡量，擇優(yōu)選擇滿足設計要求的軸承類型。</p><p>　　a.軸承所承受的最大軸向載荷為：</p><p>　　=973.5+33.1=1006.6N </p><p><b&

82、gt;　　b.軸承類型</b></p><p>　　滾珠絲杠的支承方式為兩端固定，固定端選用背靠背60°角接觸推力球軸承。</p><p><b>　　c.軸承內(nèi)徑</b></p><p>　　軸承內(nèi)徑略小于絲杠底徑=12.9，取=10mm。</p><p>　　=1/3，代入得335.5N<

83、/p><p><b>　　d.軸承預緊力</b></p><p><b>　　預加負荷</b></p><p>　　e.按樣本選軸承型號規(guī)格</p><p>　　確定滾珠絲杠支承用的軸承為51200型（《機械設計課程設計》軸承表8-146）推力球軸承。</p><p><b

84、>　　3.2Z軸設計</b></p><p>　　Z軸結(jié)構是一組絲杠組裝零件組，其中包括絲杠軸、軸端固定座、絲杠上的滑塊、軸承、軸承蓋、螺釘以及電機等零件，其作用是在機器工作時絲杠在電機的驅(qū)動下實現(xiàn)Z方向上的運動。</p><p>　　3.2.1滾珠絲杠副的選擇和計算</p><p><b>　　Y軸上的重量+</b><

85、/p><p>　　絲杠工作長度l＝1m，平均轉(zhuǎn)速nm＝100r/min，最大轉(zhuǎn)速nmax＝150r/min，最高移動速度=1.5m/min使用壽命＝15000h左右，傳動精度要求。</p><p>　?。?）確定滾珠絲桿副的導程 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　當電機與滾珠絲杠副直接連接時，i=

86、1</p><p><b>　　=mm</b></p><p>　　最小載荷為Y軸上的負載減去慣性力</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　最大載荷</b></p><p><b>　　=</b><

87、;/p><p>　?、蹪L珠絲杠副的當量轉(zhuǎn)速及當量載荷</p><p>　　當負載與轉(zhuǎn)速接近正比關系變化時，各種轉(zhuǎn)速使用機會均等，可以采用下列公式來計算：</p><p><b>　　==() </b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　

88、確定預期額定動載荷</b></p><p>　?、侔礉L珠絲杠副的預期工作時間（小時）來計算</p><p><b>　　==5155.3N</b></p><p>　　②按滾珠絲杠副的預期運行距離（千米）來計算</p><p><b>　　==65571N</b></p>

89、<p><b>　　式中</b></p><p>　　-預期工作時間（小時）（見表3-7）。精密機床，取為15000小時；</p><p>　　-預期運行距離（千米），一般取250km。</p><p>　　-精度系數(shù)。根據(jù)初定的精度等級（見表3-8）選，精度取為7級，所以取為0.8；</p><p>　　-可

90、靠性系數(shù)，一般情況下=1。在重要場合，要求一組同樣滾珠絲杠副在同樣的條件下使用壽命超過希望壽命的90%以上時（見表3-9）選；</p><p>　　-負荷系數(shù)。根據(jù)負荷性質(zhì)（見表3-10）選。工作臺工作時，無沖擊（很平穩(wěn)），所以取=1。</p><p>　　表3-7 各類機械預期工作時間 </p><p><b>　　表3-8 精度等級</b>

91、;</p><p>　　表3-9 可靠性系數(shù)</p><p>　　表3-10 負載性質(zhì)系數(shù)</p><p>　　③有預加負荷的滾珠絲杠副還需按最大軸向負荷計算：</p><p>　　==6.7207=1386.9（N）</p><p>　　其中，-預加負荷系數(shù)（見表3-11），輕預載，取=6.7</p>

92、<p>　　表3-11 預加負荷系數(shù)</p><p>　　以上3種計算結(jié)果中選擇較大的為滾珠絲杠副的，經(jīng)比較知，按滾珠絲杠副的預期運行距離來計算得到的值較大，經(jīng)查表取得滾珠絲杠副預期額定動載荷取為70.3KN。</p><p>　　表3-12FFZD型絲桿參數(shù)表</p><p>　　根據(jù)必須的額定動載荷選擇絲杠副尺寸，由、=10mm查表6-13，得如下

93、規(guī)格：選FFZD8010-5，其中：</p><p>　　公稱直徑：D0=80mm</p><p><b>　　導程：p=10mm</b></p><p>　　螺旋角：λ=arctan(10/(80π))=2°17′</p><p>　　滾珠直徑：d0=7.144mm</p><p>　

94、　滾道半徑：R =0.52d0=0.52×7.144=3.7mm</p><p><b>　　偏心距：</b></p><p>　　絲杠內(nèi)徑：d2=74.3mm</p><p>　　3.2.2絲桿的校驗</p><p><b>　?。?）穩(wěn)定性驗算：</b></p><

95、p>　　① 假設為雙推—簡支（F—S），因為絲杠較長，所以用壓桿穩(wěn)定性來求臨界載荷</p><p>　　式中：—絲杠的彈性模量，對于鋼</p><p>　　—絲杠危險截面的軸慣性矩 m4</p><p>　　—長度系數(shù)，兩端用鉸接時，</p><p><b>　　m</b></p><p>

96、<b>　　所以N</b></p><p>　　故（參考表3-13），絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。</p><p>　　表3-13 穩(wěn)定性系數(shù)</p><p>　　注：—長度系數(shù)；—臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)。</p><p><b>　?、?臨界轉(zhuǎn)速驗證</b></p><p>　　高速運轉(zhuǎn)

97、時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠最高轉(zhuǎn)速。</p><p>　　臨界轉(zhuǎn)速可按公式計算：</p><p>　　（式中參數(shù)見表6-14）</p><p><b>　　r/min</b></p><p>　　r/min，所以不會發(fā)生共振。</p><p><b>　?。?）剛度驗

98、算：</b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載F（N）和轉(zhuǎn)矩T（Nm）共同作用下引起每個導程的變形量（m）為</p><p>　　式中：A—絲杠的截面積，（m2）；</p><p>　　—絲杠的極慣性矩，(m4)；</p><p>　　G—鋼的切變模量，對于鋼G=83.3GPa；</p><p>　　

99、T—轉(zhuǎn)矩（Nm），，式中為摩擦角，這里取</p><p><b>　　即，</b></p><p><b>　　Nm</b></p><p>　　按最不利的情況，即取F=Fm，則</p><p>　　絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為</p><p>　　通常要求絲

100、杠的導程誤差應小于其傳動精度的1/2，即</p><p>　　該絲杠的導程誤差滿足上式，所以其剛度可滿足要求。</p><p><b>　?。?）效率驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠副的傳動效率為</p><p>　　要求在90%~95%之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。</p><p>

101、;　　經(jīng)上述計算驗證，F(xiàn)FZD1605-3各項性能指標均符合題目要求，可選用。</p><p>　　3.2.3伺服電機的選擇</p><p>　　選擇伺服電動機的容量主要依據(jù)轉(zhuǎn)矩和功率兩方面的性能參數(shù)，一般選擇步驟如下：</p><p>　　首先確定有關的技術數(shù)據(jù)和技術方案；其次計算伺服電機的靜載荷轉(zhuǎn)矩，初選伺服電動機；最后計算電動機的功率。</p>

102、<p>　　只要保證電動機的輸出功率Psc等于或小于所預選電動機的額定功率Pe，或保證電動機的輸出轉(zhuǎn)矩Msc等于或小于所預選電動機的額定功率Me，即:</p><p>　　Psc Pe或Msc Me</p><p>　　就可以保證電動機在運行中的溫升不超過最高允許溫升max,max為電機絕緣材料允許的最高溫升。因為電機中耐熱最差的是絕緣材料。</p><p

103、>　　本測量方案中負載為周期性斷續(xù)運行，應按周期性斷續(xù)工作制選擇電動機的容量。</p><p><b>　　計算過程如下：</b></p><p><b>　?、俟β视嬎?lt;/b></p><p>　　a.計算測量機的負載功率 計算時只需考慮慣性力Fu和絲杠的軸向力Fa（即摩擦力）即可。</p><

104、;p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　其中，m為絲杠承載的負載質(zhì)量(kg)</p><p>　　W為絲杠承載的負載重量(N)</p><p>　　v為絲杠的軸向速度(m/s，取2m/min)</p><p>　　t為電

105、機的加速時間(0.01s)</p><p>　　為工作臺導軌的動摩擦系數(shù)(0.1)</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　kw</b></p><p>　　b.確定電機的額定功率 kw</p><p><b>　　②轉(zhuǎn)矩的計算</

106、b></p><p><b>　　a.額定轉(zhuǎn)矩的計算</b></p><p>　　在實際的機械傳動系統(tǒng)中，由于存在著摩擦等因素，滾珠絲杠克服外部軸向載荷Famax作連續(xù)均勻運轉(zhuǎn)時所需的轉(zhuǎn)矩TM為:</p><p>　　TM=(TF+TP+Tb)i+Te

107、 </p><p>　　所以，TM =（TF +TP +Tb ）i + Te=0.058+ 0.004 + 0.33 = 0.392 </p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　TF —外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩（）</p><p>　　TP —滾珠絲杠副預加載荷FP產(chǎn)生的預緊力矩()&

108、lt;/p><p>　　Tb —滾動軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩()</p><p>　　Te —不在滾珠絲杠副上的其它傳動元件的摩擦力矩折算到電機上的值。此處Te = 0。</p><p>　　Fw —滾珠絲杠的軸向力( N )</p><p>　　FP —滾珠絲杠的預緊力( N )，F(xiàn)P = Fw / 3</p><p>　　i

109、—電機到滾珠絲杠副的傳動比，此處為直聯(lián)i = 1</p><p>　　—絲杠傳動效率，1.2.3級精度的絲杠 =0.9 </p><p>　　為安全起見，取安全系數(shù)Se = 4</p><p>　　額定轉(zhuǎn)矩T SeTM = 4 0.392 = 1.568</p><p>　　b.電機的最大啟動轉(zhuǎn)矩Tr()的計算</p><

110、p>　　Tr=Tam+(TF+TP+Tb)i+Te </p><p>　　Tam =J . </p><p><b>　　J =Jm +JL</b></p><p>　　取Jm =2 JL， Jm=25&l

111、t;/p><p>　　所以J =Jm +JL = 37.6</p><p><b>　　Tam =J . </b></p><p>　　Tr =Tam +(TF +TP +Tb )i +Te = 5.85+0.392 = 6.242</p><p><b>　　式中，</b></p>&l

112、t;p>　　Tam —最大加速轉(zhuǎn)矩（）</p><p>　　J —傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量(kg.m2)</p><p>　　JL —負載轉(zhuǎn)動慣量(kg.m2)</p><p>　　Ji ，ni —各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量（kg.m2）和轉(zhuǎn)速(r/min)</p><p>　　mj ，vj —各直線運動件的質(zhì)量（kg）和速度(m/min)</p

113、><p>　　Jm ，nm —電機的轉(zhuǎn)動慣量（kg.m2）和轉(zhuǎn)速(r/min)，一般保證Jm =(14)JL</p><p>　　d —絲杠的公稱直徑(m )</p><p>　　L —絲杠的總長度(m )</p><p>　　—絲杠的密度(kg/m3 )</p><p>　　m1 ，m2 —絲杠的質(zhì)量（kg）和絲杠承載的

114、載荷質(zhì)量(kg)</p><p>　　nmax —電機的最高轉(zhuǎn)速(r/min)</p><p>　　表3-14伺服電機參數(shù)表</p><p>　　由表3-14，Y向伺服電機選用MDMA082A1C型，</p><p>　　其Pe =0.75KW >0.0621KW，T=3.57>1.568 Tr=10.7>6.242<

115、/p><p>　　3.2.4軸承的選擇</p><p><b>　?。?）預緊力計算</b></p><p><b>　　b =0.1</b></p><p>　　=0.1900=90N （3-6）</p>

116、<p><b>　?。?）行程補償值C</b></p><p>　　行程+（8-14）=1000+1210=1120</p><p>　　C ===37.5 （3-7）</p><p><b>　　（3）預拉伸力</b></p><p><b>　　

117、t為溫差，一般取3</b></p><p><b>　　（3-8）</b></p><p>　?。?）軸承的選用計算</p><p>　　各種類型軸承的選用應從允許的空間，軸承負載大小和方向，高速性能，旋轉(zhuǎn)精度，剛度，振動與噪聲，軸向游動，摩擦力矩，安裝與拆卸等方面綜合考慮，全面衡量，擇優(yōu)選擇滿足設計要求的軸承類型。</p&g

118、t;<p>　　a.軸承所承受的最大軸向載荷為：</p><p>　　=322945+207=323152N （3-9）</p><p><b>　　b.軸承類型</b></p><p>　　滾珠絲杠的支承方式為兩端固定，固定端選用背靠背60°角接觸推力球軸承。<

119、/p><p><b>　　c.軸承內(nèi)徑</b></p><p>　　軸承內(nèi)徑略小于絲杠底徑=74.3，取=70mm。</p><p>　　=1/3，代入得107717N</p><p><b>　　d.軸承預緊力</b></p><p><b>　　預加負荷</b

120、></p><p>　　e.按樣本選軸承型號規(guī)格</p><p>　　確定滾珠絲杠支承用的軸承為51314型（《機械設計課程設計》軸承表8-146）推力球軸承。</p><p>　　3.3諧波齒輪的選擇和計算</p><p>　　諧波齒輪傳動的傳動比計算</p><p>　　與行星齒輪輪系傳動比的計算相似，由于&

121、lt;/p><p>　　式中：、、分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度；</p><p>　　、分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。</p><p>　　采用剛輪固定—柔輪輸出（如圖3-2），波發(fā)生器主動，單級減速，結(jié)構簡單，傳動比范圍較大，效率較高，可用于中小型減速器，i=75~500。</p><p>　　圖3-2剛輪固定—柔輪輸出</p>

122、<p><b>　　即，則</b></p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　設、時，則</b></p><p>　　確定輸出轉(zhuǎn)速為7.5r/min,輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min</p><p>　　查表選擇XB1—80—200—6—G&

123、lt;/p><p>　　表3-15 XB1諧波減速器部分技術參數(shù)</p><p>　　XB1單級諧波傳動減速器組件外形圖</p><p>　　表3-16 XB1諧波減速器外形參數(shù)表</p><p>　　3.4主軸上伺服電機的選擇和計算</p><p>　　選擇190N7K54-15S2 30minN1</p>

124、<p><b>　　3.5螺栓的計算</b></p><p>　　3.5.1連接Z軸與Y軸的螺栓的計算</p><p>　　所需的螺栓軸向壓緊力應為</p><p>　　式中，為預緊力;C為可靠性系數(shù)，通常取C=1.1~1.3;m為接觸面數(shù)目，這里取m=1；f為接合面摩擦系數(shù)。對于鋼或鑄鐵被連接件可取f=0.1~0.15</p

125、><p>　　F為Y軸上的負載Fm=165.6N，故</p><p>　　校核剪切強度，對于螺栓，8.8級</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　滿足剪切強度要求。</b></p><p>　　校核擠壓強度 被連接件長度為26mm，螺母厚度10.23

126、mm，選螺栓長度L=60mm，螺桿上無螺紋部分直徑10mm，長度32mm。受擠壓面的最小長度</p><p>　　=23-（46-32）=9mm </p><p>　　螺栓8.8級 ，鑄鐵HT250</p><p><b>　　第4章 總結(jié)</b></p><p>　　課題已經(jīng)接近尾聲，一切似乎已將要結(jié)束，而我卻感覺這一