焊接机器人腕小臂结构毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 焊接机器人小臂腕部结构设计 摘 要 介绍了焊接 机器人技 术发展的 历程及我 国焊接机器 人技术研 究的现状 和发 展前景。针对焊接机器人产业化中涉及到的新型结构本体设计、高性能机器人控 制器技术及免维护系统设计等关键技术进行了研究，结合 接机 器人，介绍了采用谐波齿轮减速器及交流伺服电机等精密传动部件进行机器人小 臂 和腕部结构设计， 使得机器人结构变 得越来越简单 ,传 动环节减少，提高 了系 统的精度，减少维护，同时也简化了生产工艺，降低了生产 成本。 我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几 个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在 70 年代末， 上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用 于上海牌轿车底盘的焊接。我国到 1997 年底仅有焊接机器人 500 台，多为弧焊 和点焊机器人，而且集中于汽车、摩托车和工程机械三个制造行业，因此我国焊 接机器人的发展应首先扩大应用数量和应用领域。同时也要尽快建立有我国自主 知识产权的机器人生产产业。 关键词：弧焊焊接机器人、小臂 腕部结构、交流伺服系统 I 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 接机器人小臂腕部结构设计 a s p he of s 1970s, to to 997 00 s s ： AC 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人小臂腕部结构设计 目 录 第一章 前言 .题背景 .接机器人毕业设计问题的提出 .究的基本内容，拟解决的主要问题 . 4 究步骤、方 法 . 4 第二章 焊接机器人结构设计 .臂腕及结构设计 .接机器人小臂及腕部结构设计方案 . 6 臂及腕部整体机构的工作原理 . 7 机的选择 .齿圆锥齿轮设计： .动比的选择 . 9 开线直齿圆锥齿轮几何计算 . 9 的选择及链轮设计 . 11 传动的特点 . 11 动链的分类 . 12 的选择 . 13 承的分类介绍 . 14 臂腕部结构设计中必要的强度校核 . 16 锥齿轮强度校核 . 16 的强度校核 . 17 第三章 谐波减速器 .波减速器的发展 .波减速器的应用 .波减速器的组成及工作原理 .轮常见的结构形式 . 29 发生器常见的结构型 . 30 波减速器的工作原理 . 30 刚轮谐波减速器 . 32 波齿轮传动特点 .波减速器产品系列及结构的特点 .波减速器的选择 .波减速器的安装使用与维护（本此设计所需系列） .第四章 经济性分析 .致谢 .参 考 文 献 .声明 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 第一章 前 言 机器人是一种在生产中能灵活完成特定操作，并有多种功能的机 器。 机器人一般由以下几部分组成：控制系统，驱动系统，执行 (运动 )装置，检测系 统。机器人的控制系统包括：控制电脑和伺服控制器。机器人的动力驱动主要有： 电动、气动、液压驱动等。机器人的执行 (运动 )部分主要指机器人用于完成任务 的机体装置，主要由机械传动系统和末端执行器组成。传动机构用于把驱动器产 生的动力传递到机器人的各个关节和动作部位，实现机器人平稳运动。常见的传 动机构有以下几种： a、齿轮传动 b、丝杠传动机构 c、皮带传动和链传动机 d、 流体传动 e、连杆传动：机器人的检测系统是指机器人身上的各种 传感器。机器 人最常采用的基本传感器有：视觉传感器、力觉传感器、触觉传感器、位移传感 器、速度传感器、加速度传感器等。传感器是机器人的感觉器官机器人工作时， 电脑根据传感器获得的信息控制机器人动作。它主要分为内部传感器和外部传感 器两大类。工业机器人是一种能自动控制、可重复编程、具有多功能多自由度的 操作机，是机器人家族中最重要的成员，主要由机械手臂、控制装置、机座、能 源装置和驱动装置等几部分构成从结构上分为：模仿人类关节结构的关节型工业 机器人、直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标机器人。从用途上 可分 为：焊接机器人、机器加工机器人、装配机器人、喷漆机器人、检查、测量机器 人、移动式搬运机器人等等。焊接机器人主要包括弧焊机器人和点焊机器人。有 用 于大工件 焊接的大型 焊接机器 人，也有 用于小工件 焊接的精 巧小型焊 接机器 人；有单台操作，也有两台以上的组合操作。 经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造 业中， 尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的 应用。如在毛坯制造 (冲 压、压 铸、锻造等 )、机械加工、焊接、热处理、表面 涂覆、上下料、装配、检 测及仓库堆垛 等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业 。 题背景 随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器 人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到 诸 如采矿机 器人、建筑 业机器人 以及水电 系统维护维 修机器人 等各种非 制造行 业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多， 如无人侦察机 (飞行器 )、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用 - 1 - 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 实例。机 器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。 据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用 于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点 焊和电弧焊。这两种焊接机器人在工业机器人中所占的大致比例。我们所说的焊 接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊 接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是 通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人甚 至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运 、安装、焊接、卸料等多种任务，机器人 可以根据程序要求和任务性质，自动更换机器人手腕上的工具，完成相应的任务。 因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。 工 业机器人 在焊接领 域的应用 最早是从 汽车装配 生产线上 的电阻点 焊开始 的。原因在于电阻点焊的过程相对比较简单，控制方便，且不需要焊缝轨迹跟踪， 对机器人的精度和重复精度的控制要求比较低。点焊机器人在汽车装配生产线上 的大量应用大大提高了汽车装配焊接的生产率和焊接质量，同时又具有柔性焊接 的特点，即只要改变程序， 就可在同一条生产线上对不同的车型进行装配焊接。 在西方国家，由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力，而机器人价 格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机。减少员工与增加机器人的 设备投资，在两者费用达到某一平衡点的时候，采用机器人的利显然要比采用人 工所带来的利大，它一方面可大大提高生产设备的自动化水平，从而提高劳动生 产率，同时又可提升企业的产品质量，提高企业的整体竞争力。虽然机器人一次 性投资比较大，但它的日常维护和消耗相对于它的产出远比完成同样任务所消耗 的人工费用小。因此，从长远看，产品的 生产成本还会大大降低。而机器人价格 的降低使一些中小企业投资购买机器人变得轻而易举。因此，工业机器人的应用 在各行各业得到飞速发展。根据 统计， 2001 年全世界有 75 万台工业机 器人用于工业制造领域，其中 在日本、 在欧盟、 9 万在北美， 在其余国家。至 2004 年底全世界在役的工业机器人至少有约 100 万。 我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几 个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在 70 年代末， 上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用 于 上海牌轿 车底盘的 焊接。“ 一汽”是我 国最早引 进焊接机 器人的企 业， 1984 起先后从 司引进了 3 台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊 接和“ 解放牌”车身顶盖的焊接。 1986 年成功将焊接机 器人应用于前围总成的 焊接，并于 1988 年开发了机器人车身总焊线 。 - 2 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 当前，焊接机器人的发展主要集中于提高智能化水平。通过在机器人上安装 如视觉、力 觉、听觉等传感器，使机器人能根据工件和环境的变化，自动修正运 动路径、焊枪姿态、焊接参数，使之具有更强的自适应能力。另一一方面是开发 功能更多、更强的机器人离线编程软件。随着机器人在生产中应用的增多，离线 编程变得十分必要。当前，国际市场上出售的焊接机器人离线编程软件功能还不 多离线编程过程操作人员需要较多地参与。今后的发展方向，主要是赋予软件 更多的自主功能，如具有优化避免碰撞的路径、焊枪姿态、焊接参数的自主规划 的功能，并使焊枪能连续而稳定地运动，即机器人的关节在运动时尽可能远离其 极限位置和奇异空间 。焊接机器人的发展还需依赖工业机器人本身的发展，这方 面主要是提高机器人运动轨迹的精度和稳定性，特别是用于精密激光焊接与切割 的机器人对这些性能要求更高。众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的 操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条 件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然 首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质 量和提高焊接效率。 然而，焊接又与其它工业加工过程不一样，比如，电弧焊 过程中，被焊工件由于局 部加热熔化和冷却产生变形，焊缝的轨迹会因此而发生 变化。手工焊时有经验的焊工可以根据眼睛所观察到的实际焊缝位置适时地调整 焊枪的位置、姿态和行走的速度，以适应焊缝轨迹的变化。然而机器人要适应这 种变化，必须首先像人一样要“看”到这种变化，然后采取相应的措施调整焊枪 的位置和状态，实现对焊缝的实时跟踪。由于电弧焊接过程中有强烈弧光、电弧 噪音、烟尘、熔滴过渡不稳定引起的焊丝短路、大电流强磁场等复杂的环境因素 的存在，机器人要检测和识别焊缝所需要的信号特征的提取并不像工业制造中其 它加工过程的检测那么容易。焊接 机器人的应用，不但改善了劳动环境、减轻劳 动强度、提高升产效率，更主要原因是焊接机器人工作的稳定性和焊接产品质量 的一致性，这对于保证批量生产的产品焊接质量至关重要。因此，汽车制造业成 为焊接机器人应用的主要行业。国外一些年产 20 万辆以上的大型汽车制造厂及 其不见生产厂，一般都有 300各种类型的机器人在生产中服务。在汽车 行业的 机器人应用中以焊接机器人和喷涂机器人为主 ，其中焊接机器人占 75 以上。国际上发达工业国家的机器人使用密度非常高，在汽车行业尤其如此，它 是一般制造业机器人 使用密度的 5 10 倍。由于我国机器人技术发展的时间较 短，无论是一般制造业还是汽车制造业，其机器人的使用密度都非常低，所拥有 的机器人数量与工业发达国家的平均水平相比都还具有相当大的发展空间。由于 机器人控制速度和精度的提高，尤其是电弧传感器的开发并在机器人焊接中得到 - 3 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 应用，使机器人电弧焊的焊缝轨迹跟踪和控制问题在一定程度上得到很好解决， 机 器人焊接 在汽车制造 中的应用 从原来比 较单一的汽 车装配点 焊很快发 展为汽 车零部件和装配过程中的 电弧焊。机器人电弧焊的最大的特点是柔性，即可通过 编程随时改变焊接轨迹和焊接顺序，因此最适用于被焊工件品种变化大、焊缝短 而多、形状复杂的产品。这正好又符合汽车制造的特点。尤其是现代社会汽车款 式的更新速度非常快，采用机器人装备的汽车生产线能够很好地适应这种变化。 另外，机器人电弧焊不仅用于汽车制造业，更可以用于涉及电弧焊的其它制造业， 如造船、机车车辆、锅炉、重型机械等等。因此，机器人电弧焊的应用范围日趋 广泛，在数量上大有超过机器人点焊之势 。 接机器人毕业设计问题的提出 究的基本内容，拟解决的主要问题 机器人主体的关节结构由腰部、大臂、小臂、腕部等几部分组成，如图 示。设计任务主要是焊接机器人小臂和腕部结构的设计，莫托曼焊接机器人外 形尺寸的基础上，设计其内部结构。 机 器人的小臂和腕部 结构主要包括 :电机、谐波减 速器、圆锥齿轮 、链轮、 链、谐波减速器几个部分组成。 对机器人的电机进行选择，电机是机器人运转的动力源，机器人最早使用的 电机是步进电机，后来又发展到直流伺服电机。焊接机器人每一个关节旋转速度 均较低，所以在电机选择过程中功率要求小， 主要考虑电机的尺寸是否满足焊接 机器人外形尺寸的要求。 由于焊接机器人要求速度较低，由电机转速要经过大减速比的减速器减速后 才能达到焊接机器人速度要求，因此减速器选择减速比范围较大的。谐波减速器 具有结构简单，重量轻，体积小，传动比范围大，承载能力高，损耗小，效率高， 齿的磨损小且均匀等许多特点。 链的选择及链轮的设计，链传动是属于具有中间挠性件的啮合传动，主要由 主动链轮、链条和从动链轮组成，链传动的制造与安装精度要求低，安装与维修 简便，链轮齿受力较小、强度较高、磨损较轻，有较好的缓冲、吸振能力。 最后是对小臂和腕部结构设计中必要的地方，进行强度校核。 究步骤、方法 1、首 先确定设计课题：焊接机器人小臂腕部结构设计 ，机器人本体结构分 析； - 4 - 34 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 2、通 过互联网、图书馆书库、图书馆数据库和实地调 研等等手段查询相关 资料，了解国内外的研究情况； 3、机器人小臂系统设计； 4、焊接机器人手部的逆运算程序及结果仿真， 5、进行总体价格估计，对其经济性进行分析。 图 接机器人 - 5 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器 人腕小臂结构系统设计 第二章 焊接机器人结构设计 小臂及腕部结构设计 2. 接机器人小臂及腕部结构设计方案 以前我 们所接触到型号较老的焊接机器人 ,所需的电机 由于型号类型比较少 , 体积和 重量都比较大 ,所以安装的位置大部分都选择在 机器人的后部和结构腹腔 内 ,但 是随着进口品牌的进驻 ,国外的许多型号先进的 电机被引入 ,完全可以满足 现在工 业设计中 ,各种不同的需求。我在设计中所选取 的电机是由兰州电机厂经 德国西门子公司许可，按其技术制造的各种型号的电机，电机的功率 从几十瓦到 上千瓦，尺寸从几十毫米到上百毫米，可以满足不同领域的不用需求，所以在机 器人小臂及腕部的设计中，选择了适合的电机，安装在了关节的附近，可以更好 的实现焊接过程中，机器人的传动。避免了使用以前体积和重量都很大的电机， 减化了设计的过程，也是结构设计更为合理。 我们所设计的焊接机器人是关节结构，每一部分都采取关节设计，有六个不 同的自由度，每一关节都装置有角度零位及正负方向限位开关。 设计任务主要是焊接机器人小臂和腕部结构的设计，已知实验室莫托曼焊接 机器人外形尺寸的基础上，设计其内部结构。第一 种小臂和腕部设计方案：小臂 和腕部部分共有三个自由度，小臂的旋转、腕部的仰摆、腕部的旋转。小臂旋转 处结构采用交流伺服电机经谐波减速器减速直接驱动小臂旋转，腕部仰摆采用交 流伺服电机经谐波减速器驱动圆锥齿轮轴转动，由与之啮合的圆锥齿轮带动套在 轴上的腕部旋转，腕部的旋转直接由交流伺服电机经谐波减速器驱动，与小臂旋 转结构类似，如图 示。 1电机 5. 电机 图 计方案一 - 6 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 第二种小臂和腕部设计方案：手腕的仰摆采用交流伺服电机经谐波减速器减 速，带动圆锥齿轮轴转动，再经过链轮、链传动驱动安装了手腕的轴旋转，使腕 部与轴一起转动，从而达到腕部的仰摆。此方案中小臂旋转和腕部旋转的结构与 设计方案一中相同，如图 示。 1电机 7. 电机 图 计方案二 对两种方案进行比较后得知：第一种方案的结构简单，需要的零部件少，圆 锥齿轮传动精确，从腕部旋转的驱动器交流伺服电机 到腕部仰摆处距离大，需要 设计一根细长轴，造成小臂外壳材料的浪费，而且直接啮合的圆锥齿轮会影响到 腕部仰摆的角度范围。第二种方案是在第一种方案的基础上，在圆锥齿轮传动后 增加了链传动，结构复杂，但在腕部旋转处可以为手腕留出一定的空间，保证腕 部仰摆的角度范围。所以从结构设计合理和经济的两方面综合考虑，选择第二种 方案来进行结构设计 。 臂及腕部整体机构的工作原理 大部分机器人腕关节是由伺服电机带动谐波减速器直接驱动的。这时由于腕 关 节中的每一个转动 轴都是直接由各作 动器驱动的 ,因 而腕关节的各个转 动轴都 彼此独立 ,于是腕关 节的姿态、方位控 制就变得比较容 易解决。腕关节能完成摆 动、附仰、转动运动 ,如图 示 ,小臂连接一个转动副 ,使其手部实现摆动。 接着再 与转动副连接 , 使其手部实现附仰。然后 ,再与 转动副连接 , 实现手部的 转动。实现手部摆动的具体结构。如该图所示 ,电机 2 与刚轮 5 固连在小臂 1 上 , 摆动轴 6 与转动的小臂 7 相固连 ;实现手部俯仰的具体结构又如该图所示 ,电机 8 与摆动的小臂 7 相固连 ,经谐波减速器 9、圆锥齿轮 10,运动改 变方向。输出轴 11 在附仰的小臂 12 上转动。 - 7 - 56 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 (二柔轮固连 ); 图 臂及腕关节传动示意图 如果输出轴 11 与附仰的小臂 12 传动距离太远 ,可用齿形链传动来加长距离 ; 实现手部转动 具体结构再如该图所示 , 电机 18 与转动的小臂 19(即手部 )及复波 式谐波减速器的刚轮 16 相固连 ,另一刚轮 13(刚轮 13 与 16 是分离的 )与附仰的小 臂 12 相固连。当电机 18 轴转动时 , 复波式谐波减速器的发生器 15 转动 ,柔轮 14 和 15(柔轮 14 和 15 相固连 )转动 ,由于受 到与附仰的小臂 12 相固接的刚轮 13 传动的干扰 , 刚轮 16 运动 ,转动小臂 19(手部 )也运动。由上分析可知 ,当伺服电 机 2、 8、 18 转动时 , 转动小臂 19(手部 )就可以获得摆动、 附仰、转动的运动。 机的选择 在本次设计中，我所设计部分所采取的电机是 1列交流伺服电机。它 包括电机的定子、转子和一个检测电机转速和转子位置的无刷反馈系统。采用稀 土电磁材料（釤钴合金）形成转子中的激磁磁场。高质量材料的应用带来以下优 点： （ 1） 高功率密度，长度短和重量轻 （ 2） 转子惯性小 （ 3） 抗退磁性高 （ 4） 扭矩的温度稳定性高 （ 5） 电流一扭矩关系在很大范围内为线性 - 8 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 1机的连续扭矩和过载力几乎在整个扭矩范围内为 常数，采用相应的 6体管脉宽调制变频器。它的过载能力可适应驱动装置的动态需求和驱动 装置的总惯性矩。 1列交流伺服电机的静扭矩范围从 90定转速从 1200 到 6000r /了适应不同的安装条件，这种电机具有标准型 和短型两种不同的 结构形式。 在标准型和短型电机没有风冷，防护等级为 阻作为过热保护的标准元件。对于有个别需求的，可以加风冷装置，以获得较大 的扭矩。 1列交流伺服电机可与谐波齿轮箱连接成为一个紧凑的单独驱动装置， 可以获得较高的齿轮传动降速比。且质量平衡，因而传动平稳，振动小，输出轴 的轴承能承受径向和轴向载荷，润滑脂能维持 200000 工作或五年以内，外形尺 寸小，重量轻的多重特点。 小臂及腕部所用的三个电机型号选择如下： 小臂旋转处选用 1 功率为 400w 转速 3000手腕仰俯所用电机选用 1率为 200w 转速 3000手腕旋转所用电机选 用 1(此款电机为 1列交流伺服电 机中的短型电机，体积小，适合放在手腕处 )，功率为 50w 转速 3000齿圆锥齿轮设计 动比选择 因为手腕部俯仰 B 轴允许的最大转速为 s,电机转速为 3000 谐波减速器 50 以 80 的减速比减速后，速度已经满足 B 轴转速要求，所以 在齿轮传动处选择较小的传动比， i 开线直齿圆锥齿轮几何计算 表 渐开线直齿圆锥齿轮几何计算 名称 分度圆直径 齿数 代号 d Z 小齿轮 40 20 大齿轮 40 60 30 - 9 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 大端模数 节锥角 锥距 齿高 周节 变位系数 m R b P X 1 m 1 2 2 2 1 2 1 1 2 2 b= R R=P= m= (2) 齿顶高 齿根高 齿顶间隙 m(1 m(m(1 m(=齿根角 齿顶角 e f e=f1=） = 2 2 (正常 收缩齿 ) 齿顶圆锥角 (正常收缩齿 ) a a1=） =1 1 1 a2=） =2 2 2 齿根圆锥角 f 1 1 齿顶圆直径 节锥顶点到轮 2k =d /2 ha =2k =d /2 ha =冠距离 大端分度圆弧 1 2 1 1 2 1 2 2 齿厚 S S1=m（ 2 +2 + 1=2 2 分度圆弦齿厚 S S 1 =1(1 S 1 /6 )=S 2 = S 2 /6 )=分度圆齿高 /4 /4由于小齿轮总体尺寸很小，所以将圆锥齿轮中的小齿轮直接设计成齿轮轴， 以满足齿轮的强度要求，大齿轮则通过键与轴连接固定。 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 的选择及链轮设计 传动的特点 链传动是一种应用较广的一种机械传动。它是由链条和主、从动链轮所组成。 链轮上制有特殊齿 形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。 链传动是属于带有中间扰性的啮合传动。与属于摩擦传动的带传动相比，链 传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的传动比，传动效率较高；又因链 条不需要象带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件 下，链传动结构较为紧凑。同时链传动能在高温及速度较低的情况下工作。与齿 轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本低廉；在远距离传动（中 心距离最大可达十多米）时，其结构比齿轮传动轻便得多。链传动的主要缺点是： 在两根平行轴间只能用于同向回 转的传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比； 磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应 用。 链传动主要在要求工作可靠，且两轴相距较远，以及其他不宜采用齿轮传动 的场合。例如：在摩托车上应用了链传动，结构上大为简化，而且使用方便可靠。 链传动还可用于低速重型及极为恶劣的工作条件下，例如掘土机的运行机构，虽 受到土块、泥浆及瞬时过载等影响，但仍能很好的工作。 按用途不同，链可分为：传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用 在运输和起重机械中，而在一般机械传动中，常用的是传动 链。 传动链传递的功率一般在 100下，链速一般不超过 15m/s ，推荐使用 的最大传 动比 称滚 子链）、齿形链等类 型。其中滚子链使用最广，齿形链使用较少。 1与齿轮传动比较： （ 1）链传动的制造与安装精度要求低，安装与维修简便。 （ 2 ）链轮齿受力较小、强度较高、磨损较轻。通常链 轮由较多的齿同时与 链条啮 合，接触位置接近结根，而且齿槽圆弧半径大， 齿根应力集中小，所以 链轮齿承载能力较大，齿面磨损也比齿轮轻。 （ 3）链传动有较好 的缓冲、吸振能力。 （ 4 ）链传动中心距适应范围大，特别在中心距较大或 在多轴传动中，链传 动易于布置、安装、调节。 （ 5 ）在链条上安装适当的附件可以实现输送功能。但 在要求中心距小，瞬 - 11 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 时传动 比恒定，传动比大、转速高、噪声小时，链传动 的使用性能不如齿轮传 动。 2与带传动比较： （ 1）链传动的转速比准确，传动效率高。 （ 2）链条对轴的作用力小。 （ 3 ）链传动的尺寸较紧凑，在传递功率相同的情况下 ，链条传动比常用的 胶带要窄些， 链轮直径也比带轮直径要小，所以机构尺寸比带传动紧凑。 （ 4）链条拆装方便。 （ 5）链传动能在较大的传动比和较大的中心距下工作。 （ 6）链传动的环境适应能力强。 （ 7）链条的磨损伸长比较缓慢。 （ 8 ）链传动在可燃气体下工作安全可靠，因为不易发 生摩擦生电现象，不 会引起燃烧。但是在要求噪声小，不准有润滑油，中心距大，转动速度很高的情 况下，链传动的使用性能不如带传动。综上所述，在手腕仰摆处选用链传动。 动链的分类 传动链按传递方式分摩擦传动与啮合传动两大类，按产品结构分传动用短节 距滚子链、传动用双节距滚子链、传动用套筒链、重载传动用弯板滚子链、传动 用齿形链、销合链和无级变速链等。 传动用短节距精密滚子链及套筒链节距从 03C） 72B）， 横跨 A 系列和 B 系列的单排、双排以及多排，是应用最为广泛的链条。根据不同 用途，配上各种附件，也可作为输送链用。用在发动机里，又派生出摩托车传动 链、发动机正时用链、以及石油钻机传动链等产品系列。 双节距滚子链是短节距滚子链派生出来的一种轻型链 条（节距增大一倍，滚 子套筒 销轴都不变）。传动用双节距滚子链链板多为 形，应用在中小载荷、中 低速和中心距较大的传动装置中。随着链传动的推广，传动用双节距滚子链派生 出了一些特殊场合用链条，如不锈钢链、高耐磨链、工程塑料链等。节距从 101. 60不等，传动链加上不同的附件可作为输送链用，并 且这种传动链正越 来越多地被运用在输送设备上。 重载传动用弯板滚子链适用于低速重载、有冲击传动工况，链板为弯链板， - 12 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结 构系统设计 易于拆装，无内外节之分。由于这种链条工作于重载工况下，多为大节距链。国 内这种链条节距在 间。销合链链节由可锻铸铁铸成并用销轴连 接起来，没有内外链节之分，易于拆装。由于结构简单，成本低廉，销合链是早 期使用较为广泛的一种传动链。加上特殊附件，也可作输送链用。适用于中低速、 重低载荷以及工作环境比较脏污的工况。由于铸件疲劳寿命较短，这种链条逐渐 地被重载弯板滚子链取代。 传动用齿形链结构简单，没有套筒和滚子，只有销轴和链板。用于高速、低 噪声等工 况，按导向形式分内导式和外导式，按接触方式分内接触式和外接触式 两种。节距从 数从 5 47 片不等。 无级变速链包括滑片链、摆销链、滚柱链、套环链等四个种类，其中以滑片 式无级变速链使用较为广泛，应用在各种型式的链式无级变速器内。摆销式无级 变速链主要应用在国外一些轿车链式无级变速器及其他精密、大功率、高速机械 上。无级变速链由于其高强度、低噪音、耐磨损、寿命长等优点，在无级变速的 应用中正越来越多地扩大应用领域。 的选择 本次设计中，所选的传动 链是齿形传动链，齿形链上设有导板，可以防止链 条在工作时发生侧向窜动，导板有内导板和外导板两种。内导板可以较为精确的 把链定位于适当的位置，所以导向性好，工作可靠，适用于高速及重载传动，外 导板齿形链，没有开导向槽，结构简单，导向性差，外导板容易在销轴连结处出 现松动。 齿 形链按 铰接 结构不 同可分 为：圆 销式 、轴瓦 式和滚 柱式三 种，如 图 图 齿形链的分类 - 13 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 焊接机器人腕小臂结构系统设计 圆销式齿形链，铰链 承压面积小，压力大，磨损严重，所 以不采用，轴瓦式 齿形链承压面积大，压力小，但因为轴瓦与销轴表面是滑动摩擦，所以磨损也较 为严重，经过比较还是选用滚柱式齿形链，它的载荷沿全链均匀分布，以滚动摩 擦代替滑动摩擦，所以显著地减小了有害阻力。 根据手册查阅，选择 内导式滚柱式齿形链，基本参数和主要 要求尺寸，选择链的型号为 排，节距 p 承的分类介绍 最具代 表性的滚动轴承，用途广泛，可承受径向负荷与 双向轴向负荷 ，适 用于高 速旋转及要求低噪声、低振动的 场合 ，带钢板 防尘盖或橡胶密封圈的密 封型轴 承内预先充填了适量的润滑脂 外圈带止动环或 凸缘的轴承，即容易轴向 定位， 又便于外壳内的安装 最大负荷型轴承的尺寸与 标准轴承相同，但内、外 圈有一处装填槽，增加了装球数，提高了额定负荷 。 套圈与球之间有接触角，标准的接触角为 15、 30和 40 ，接触角越大轴