毕业设计44工业机器人

目 录 I 目 录 摘 要 . Abstract . 2 1 绪论 . 3 1.1 工业机器人简介 . 3 1.2 工业机器手简介 . 3 2 工业机器人手腕的总体设计 . 4 2.1 机器人手腕总体设计概述 . 4 2.2 腕部的结构特点 . 6 2.2.1 概述 . 6 2.2.2 单自由度手腕 . 6 2.2.3 二自由度手腕 . 7 2.2.4 三自由度手腕 . 7 2.2.5 柔顺手腕结构 . 8 2.3 腕部的驱动机构 . 9 2.4 设计要求 . 10 3 机器人手腕的机械系统设计 . 11 3.1 三个自由度的实现 . 11 3.2 传动机构的设计 . 13 3.3 手腕内部其他结构的设计 . 14 4 机 器人手腕的机械传动装置设计计算 . 16 4.1 锥齿轮 12， 13 的设计计算 . 16 4.1.1 选材料并确定初步参数 . 16 4.1.2 齿面接触疲劳强度计算 . 16 4.1.3 齿根抗弯疲劳强度验算 . 17 4.1.4 主要几何尺寸计算 . 18 4.2 锥齿轮 17， 16 的设计 . 18 4.2.1 选材料并确定初步参数 . 18 目 录 II 4.2.2 齿面接触疲劳强度计算 . 19 4.2.3 齿根抗弯疲劳强度验算 . 20 4.2.4 主要几何尺寸计算 . 21 4.3 同步带传动设计 . 22 4.3.1 设计功率dP. 22 4.3.2 带轮的基本尺寸 . 23 5 三维造型的绘制 . 24 5.1 造型软件简介 . 24 5.2 典型零件的绘制 . 27 结 论 . 53 致 谢 . 54 参考文献 . 55 摘 要 摘 要 在工业上，机器人有着广泛的应用，尤其是在高温，高压，粉尘，噪音 ，以及带有放射性和污染的场合 。而工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。 手腕是连接末端执行器和手臂的关键， 是联接手部与臂部的部件，它的作用是调整或改变工件的方位 。 本设计为三自由度工业机器人手腕，可以在两个方向上旋转在一个方向上弯转。三维造型采用的造型软件为 Pro/ENGINEER, Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 以其易学易用、功能强大和互连互通的特点，推动了整个产品开发机构中个人效率和过程效率的提高。它既能节省时间和成本，又能提高产品质量。 本文是对整个设计工作 和造型过程 较全面的介绍和总结。 关键词： 三自由度，机器人 手腕 ， 工业机器人 Abstract 2 Abstract Industrially, Industrial robots are found in numerous applications,especially in the place where high temperature, high pressure ,dust,noises,radioativity and infectant. Industrial robots are relatively new electromechanical devices that are beginning to change the appearance of modern industry. Wrist is the key of elemet which connect arm and final implement.Adjust the workpiece is its function.This scheme introduced a industrial robot wrist with three degree of freedom. It is composed of one bend axis and two rotary axes.Use Pro/ENGINEER Wildfire drawing 3D model. The software that the 3D shape adopt is Pro/ENGINEER, the Pro/ENGINEER Wildfire version 2.0 with it easy to learn easily use of characteristics, pushed the exaltation of personal efficiency and the process efficiency in the whole product development organization.It since can save time and cost, and then raise product quality.This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work and the drawing of 3D model. KeyWords： three degrees of freedom, robot wrist, Industrial robot 1 绪论 3 1 绪论 1.1 工业机器人简介 工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一，它能部分的代替人工操作；其二，它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序，时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大的改善工人的劳动条件， 显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温，高压，粉尘，噪音，以及带有放射性和污染的场合，应用更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。 1.2 工业机器手简介 机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序。以完成各项规定操作。它的特点是具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械，记 忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子，军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机械手来进行探测月球等。工业中采用的铸造操作机也属于这一范畴。第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为 Mechanical Hand，它是为主机服务的，由主机驱动；除少数外，工程程序一般是固定的，因此是专用的。 机器人手腕是机械手的一部分。 手腕是连接末端执行器和手臂的关键， 是联接手部与臂部的部件， 它的作用是调整 或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，为使机器人末端执行器能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴 X、 Y、 Z 的旋转运动。这便是腕部运动的三个自由度，分别称为翻转 R（ Roll）、俯仰 P（ Pitch）和偏转 Y（ Yaw）。根据使用要求，手腕的自由度不一定是 3 个，可以是 1 个， 2 个，或比 3 个更多。手腕自由度的选用与机器人的通用性，加工工艺性，工件放置方位和定位精度等有关。 2 工业机器人手腕的总体设计 4 2 工业机器人手腕的总体设计 2.1 机器人手腕总体设计概述 手腕是连接末端执行器和手臂的关键， 是联接手部与臂部的部件， 它的作用是调整或 改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，为使机器人末端执行器 能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴 X、 Y、 Z 的旋转运动。这便是腕部运动的三个自由度，分别称为翻转 R（ Roll）、俯仰 P（ Pitch）和偏转 Y（ Yaw）。 根据使用要求，手腕的自由度不一定是 3 个，可以是 1 个， 2 个，或比 3个更多。手腕自由度的选用与机器人的通用性，加工工艺性，工件放置方位和定位精度等有关。 （ a） 腕部坐标系 （ b） 手腕的俯仰 （ c） 手腕的偏转 （ d） 手腕的回转 图 1 腕部的坐标系 2 工业机器人手腕的总体设计 5 英文关键词的每一个字母均小写，每个关键词之间用半角逗号分开，最后一个关键词后不打标点符号。 不用此信息时，删除此框 。 确定末端执行器的作业方法，一般需要 3 个自由度，由 3 个回转关节组合而成，组合的方式有多种多样。常用的如图 1 所示，腕关节配置一般由臂转、腕摆、手转三部分组成。 （ 1） 臂转 绕小臂轴线方向的旋转称为臂转。 （ 2） 腕摆 使末端执行器相对于手臂进行的摆动称腕摆。 （ 3） 手转 使末端执行器（手部）绕自身轴线方向的旋转称为手转。 图 2（ a）所示的腕部关节配置为臂转、腕摆、手转结构，图 2（ b）所示的为臂转、双腕摆、手转结构。 图 2 腕部的偏转轴线 手腕的设计除应满足起动和传递过程 中所需的输出力矩外，还要求满足以下要求： （ 1） 由于腕部处于手臂末端，为减轻手臂的载荷，应力求腕部结构紧凑、减少重量和体积。腕部机构的驱动装置多采用分离传动，将驱动器安置在手臂的后端。 （ 2） 手腕部件的自由度越多，各关节的运动范围越大，动作灵活性越高，但会使手腕结构复杂，运动控制难度加大。因此不应盲目增加手腕的自由度。通用的机器人手腕多配置 3 个自由度，某些专用工业机器人的手腕，根据实际需要，可减少其自由度。 （ 3） 为提高腕部动作的精确性，应提高传动的刚度，尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转回差。 （ 4） 对手腕各回转关节轴上要设置限位开关，以防止关节超限造成事故。 2 工业机器人手腕的总体设计 6 2.2 腕部的结构特点 2.2.1 概述 腕部结构通常只采用转动方式，但也有的腕部可作短距离平移。 根据转动特点的不同，用于手腕关节的转动又可细分为弯转（用 B 来标记）和滚转（用 R 来标记） ，分别如图 3 中（ a）和（ b）所示。 图 3 腕部的运动形式 2.2.2 单自由度手腕 可以由一个 R 关节和一个 B 关节联合构成 BR 关节实现，或由两个 B 关节组成BB 关节实现，但不能由两个 RR 关节构成二自由度手腕，因为两个 R 关节的功能是重复的，实际上只起到 单自由度的作用 。 相邻关节的转轴具有平行或垂直关系的手腕称为简单手腕，是目前工业机器人用的最多的手腕结构 。 2 工业机器人手腕的总体设计 7 图 4 单自由度手运动形式 2.2.3 二自由度手腕 可以由一个 R 关节和一个 B 关节联合构成 BR 关节实现，或由两个 B 关节组成BB 关节实现，但不能由两个 RR 关节构成二自由度手腕，因为两个 R 关节的功能是重复的，实际上只起到单自由度的作用 。 相邻关节的转轴具有平行或垂直关系的手腕称为简单手腕，是目前工业机器人用的最多的手腕结构 。 图 5 二自由度手腕运动形式 2.2.4 三自 由度手腕 有 R 关节和 B 关节的组合构成的三自由度手腕可以有多种型式，实现翻转、俯仰和偏转功能。 其中 BBR 型的手腕最为流行。 2 工业机器人手腕的总体设计 8 （ c） （ d） （ e） （ f） 图 6 三自由度手腕运动形式 2.2.5 柔顺手腕结构 在用机器人进行精密装配作业中，当被装配零件之间的配合精度相当高，工件的定位夹具，机器人手部的定位精度无法满足装配要 求时，会导致装配困难，因此就提出了装配动作的柔顺性要求。 柔顺性装配技术分为两种： （ 1） 主动柔顺装配：从检测、控制的角度，采取各种不同的搜索方法，实现边校正边装配。一般手爪要配有检测元件如视觉传感器、力传感器等。如图 2 工业机器人手腕的总体设计 9 （ 2） 被动柔顺装配（ Remote Center Compliance）：从结构的角度在手腕配置一个柔顺环节，以满足柔顺装配的需要。 两种柔顺手腕的比较 ： 主动柔顺手腕 ： （ 1） 需要装配一定功能的传感器，价格较贵；由于反馈控制响应能力的限制，装配速度较慢。 （ 2） 可以在较大范围内进行对中校正， 装配间隙可少至几个微米，通用性强。 被动柔顺手腕 ： （ 1） 允许的校正补偿量受到限制，轴孔间隙不能太小。 （ 2） 结构比较简单，价格便宜，装配相对速度快。 2.3 腕部的 驱动机构 腕部关节可以采用远程驱动或直接驱动 。 由于作业要求的不同，手腕的自由度数及其配置也会有不同，因此手腕的 驱动机构大体分为两类 ： （ 1） 直接驱动手腕： 驱动源直接装在手腕上。这种直接驱动手腕的关键是能否设计和加工出尺寸小、重量轻而驱动扭矩大、驱动性能好的驱动电机或液压马达。 图 7 手腕驱动机构 （ 2） 远距离传动手腕 ： 有时为了保证具有足 够大的驱动力，驱动装置又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕的重量，采用远距离的驱动方式，可以实现三个自由度的运动。 2 工业机器人手腕的总体设计 10 图 8 手腕的传动机构 2.4 设计要求 本课题所设计的是一个三自由度的机器人手腕，由法兰固定在机器人小臂上，分别用三个直流伺服电机对其进行驱动。手腕主要分三部分：一部分是通过法兰和小臂固结在一起，可实现腕部的回转运动；一部分是围绕轴的摆动；另外一部分就是手爪的回转运动。3 机器人手腕的机械系统设计 11 3 机器人手腕的机械系统设计 3.1 三个自由度的实现 第一个自由度是绕图中所示的轴线的旋转运动，该自由度的实现是由臂部 带动整个腕部转动实现的。如图 9 图 9 第一个自由度的轴线 第二个自由度是手部的旋转，绕图中所示的轴线旋转。如图 10 第三个自由度为手腕沿图示轴线腕部的弯转实现的。如图 11 3 机器人手腕的机械系统设计 12 图 10 第二个自由度的轴线 图 11 第三个自由度的实现 3 机器人手腕的机械系统设计 13 3.2 传动机构的设计 初步设计拟定如下图的设计方案。 本手腕可以实现两个方向上的旋转和一个方向上的弯转。 第一个自由度是由电机 M1 带动齿型带带动空心轴 5，实现整个腕部的旋转。 第二个自由度是由电机 M2 带动齿型带带动空心轴 6，通过斜齿轮 8 和 18 的啮合传动，再通过谐波 减速器 10 带动机体旋转实现的。 第三个自由度是由电机 M3 带动齿型带带动芯轴 7，通过斜齿轮 16， 17 的啮合传动，再通过 14， 15 之间的带传动，再经由 12， 13 啮合，通过谐波减速器 11 实现的。 图 12 传动机构平面图 3 机器人手腕的机械系统设计 14 图 13 传动机构三维图 3.3 手腕内部其他结构的设计 腕部的弯转关结内部轴承采用两个圆锥滚子轴承背靠背布置得结构，这种布局主要是因为此部分将承受较大的轴向力，当手腕旋转到此部分朝下的方向时，整个手腕包括手部的轴向负载都将作用在此对轴承上。所以本手腕采用了两个圆锥滚子轴承背靠背布置的结构如图 14。 图 14 腕部垂直剖面图 当手腕处于垂直位置时，腕部与手联结的部分也将承受较大的轴向力，故采用了相似的结构。 3 机器人手腕的机械系统设计 15 图 15 腕部水平剖面图 传动过程中采用的是圆弧形齿形带传动，它具有很多优点：传动比准确；传动效率高达 98%；传动平稳，能吸收振动，噪声小；结构紧凑，速度可达 50m/s。传动功率可达 300kw；维护保养方便，能在高温、灰尘、水及腐蚀截至的恶劣环境中工作，不需润滑。 该腕部结构具有以下特点： （ 1）传动比分配采取先小后大的原则，谐波减速器放在最末一级，减少了传动零件的尺寸和重量； （ 2）对 大质量零件均采用铝材，从而大大减轻了腕部的自重。为解决铝件和钢螺纹连接问题，设计采用了压入钢螺母法。 因此，该 手腕设计结构简单，紧凑轻巧，避免干涉，传动灵活，多数将腕部结构的驱动部分安排在小臂上，使外形整齐，设法使几个电动机的运动传递到同轴旋转的心轴和多层套筒上去，运动传入腕部后再分别实现各个动作。 它具有传动精度高、结构紧凑、运动轻便、灵活、平稳、速度快、起动时间短、质量轻等优点，组装成整机后可用于点焊、弧焊、搬运等工作。 4 机器人手腕的机械传动装置设计计算 16 4 机器人手腕的机械传动装置设计 计算 4.1 锥齿轮 12， 13 的设计计算 4.1.1 选材料并确定初步参数 （ 1）选材料 齿轮 8： 40Cr 调质，平均取齿面硬度为 260HBS。 齿轮 18： 40Cr 调质，平均取齿面硬度为 260HBS。 （ 2）初选参数 取齿轮 8 齿数为8Z=30，则齿轮 18 齿数18Z=8Z*1=30 齿数比 U= （ 3）选择齿宽系数 取齿宽系数为 3.0r （ 4）确定齿宽的等 级 初取平均切线速度 smVmt /6表 9-5，选择传动精度等级为 7 级。 （ 5）计算齿轮 8 的转矩 （ 6）确定载荷系数 K 1）使用系数。查表 9-9，取 1AK 2）初载系数。由图 9-6，取 18.1VK3）齿向载荷分布系数。按锥齿轮的悬臂考虑，取 8.1K4）载荷系数 124.28.1*18.1*1 KKKVAK 4.1.2 齿面接触疲劳强度计算 （ 1）确定许用硬力 H 1) 寿命系数NZ。取 1188 Z NNZ2) 安全系数 HS 。参照表 9-13.选取 3.1188 S HHS3) 接触疲劳极限8limH， 18limH. 由图 9-13 ，取8limH，MPaH 55018lim 4 机器人手腕的机械传动装置设计计算 17 4) 许用应力 8H 18H= 3.1/1*600181818l i m SHZ NH=423.08MPa 5) 弹性系数sZ由表 9-11，取 MPaZs 1906) 节点区域系数 HZ 由图 9-12，取 HZ =2.5 7) 求齿轮 8 所需大 端分度圆直径8d由式（ 9-44） 2828 )()5.01(41*71.43HHs ZZuRRkTd = mmmm 33.78)08.423/5.2*190()3.0*5.01(*3.0*28.8*124.2*71.43 22310 8) 验算速度mtV，由式（ 9-40），平均直径 mmdRm d 58.66)3.0*5.01(*33.78)*5.01(88 于是平均切线速度 smVmt /15.61000*60 1500*87.62* 初估mtV值基本符合 。 9) 确定模数 M，由式（ 9-33） mmm Zd 6 1 1.230/33.78/88 取标准值 m=3mm. 4.1.3 齿根抗弯疲劳强度验算 （ 1）确定弯曲应力 8F18F 1) 寿命系数188, NN YY取 11312 NN YY 2) 安全系数 FS ，由表 9-13，取安全系数 6.1188 FF SS3) 尺寸系数 由图 9-26，取 1Yx 4) 极限应力18lim8lim , FF 由图 9-21，取齿轮 8 MPaF 2308lim ，齿轮 18 MPaF 23018lim 5) 求许用弯曲应力 由式（ 9-20）， M P as YYF xNFFlF 5.2876.1 1*1*230*2*2 1818l i m188 4 机器人手腕的机械传动装置设计计算 18 （ 2）齿形系数188 , FlF YY1) 分锥角188,，由式（ 9-34） o451a r c ta na r c ta n18 u， ooo 45459018 2) 当量齿数188, VlV ZZ，由式（ 9-48） 6.4745c o s30c o s888 oZVZ ， 6.47818 Z VvZ 由图 9-19，取 37.2188 FlF YY3) 应力修正系数188, SS YY，由图 9-20 取 67.1188 SS YY4) 校核齿根抗弯疲劳强度 13167.1*37.2*11*3*30*)3.0*5.01(*3.0*28.8*124.2*71.411)5.01(*71.41332238823228810FSFRRF YYUmZTK抗弯疲劳强度足够。 4.1.4 主要几何尺寸计算 （ 1）大端分度圆直径 1d ， 2d 齿轮8d=18d= mmmmmZ 903*30*18 （ 2）分锥角 1 ， 2 ，由式 9-35 1 = 451 arctgarctgu ， 2 = 1 =45 （ 3）锥距 R 由式 9-35 R= mmdd 64.6390902/121 222221 （ 4）齿宽 b 由式 9-38 b= mmRR 09.1964.63*3.0* 取齿宽 b=20mm. 4.2 锥齿轮 17， 16 的设计 4.2.1 选材料并确定初步参数 （ 1）选材料 4 机器人手腕的机械传动装置设计计算 19 齿轮 17： 40Cr 调质，平均取齿面硬度为 260HBS。 齿轮 16： 40Cr 调质，平均取齿面硬度为 260HBS。 （ 2）初 选参数 取齿轮 17 齿数为17Z=25，则齿轮 16 齿数16Z=17Z*1=25 齿数比 U=zz 1716=1 （ 3）选择齿宽系数 取齿宽系数为 3.0r （ 4）确定齿宽的等级 初取平均切线速度 smVmt /5.4表 9-5，选择传动精度等级为 7 级。 （ 5）计算齿轮 17 的转矩 mmNPT n *41.5*1500/85.0*55.9/*55.9 101010 3617617 （ 6）确定载荷系数 K 1）使用系数。查表 9-9，取 1AK 2）初载系数。由图 9-6，取 17.1VK3）齿向载荷分布系数。按锥齿轮的悬臂考虑，取 8.1K4）载荷系数 11.28.1*17.1*1 KKKVAK 4.2.2 齿面接触疲劳强度计算 （ 1）确定许用硬力 H 1) 寿命系数NZ。取 11617 Z NNZ2) 安全系数 HS 。参照表 9-13.选取 3.11617 S HHS3) 接触疲劳极限16limH， 17limH.由图 9-13，取 M PaH 60016lim ，MPaH 60017lim 4) 许用应力 17H 17H= 3.1/1*600171717l i m SHZ NH=461.54MPa 5) 弹性系数sZ由表 9-11，取 MPaZs 1906) 节点区域系数 HZ 由图 9-12，取 HZ =2.5 4 机器人手腕的机械传动装置设计计算 20 7) 求齿轮 17 所需大端分度圆直径46d由式（ 9-44） 217217 )()5.01(41*71.43HHs ZZuRRkTd = mmmm 05.64)62.384/5.2*190()3.0*5.01(*3.0*4.5*11.2*71.43 22310 8) 验算速度mtV，由式（ 9-40），平均直径 mmdRm d 44.54)3.0*5.01(*05.64)*5.01(1717 于是平均切线速度 smVmt /83.41000*60 1500*47.61* 初估mtV值基本符合。 9) 确定模数 M，由式（ 9-33） mmm Zd 56.225/25.64/11 取标准值 m=2.5mm. 4.2.3 齿根抗弯疲劳强度验算 （ 1）确定弯曲应力 17F16F 6) 寿命系数1617, NN YY取 11617 NN YY7) 安全系数 FS ，由表 9-13，取安全系数 6.11617 FF SS8) 尺寸系数 由图 9-26，取 1Yx 9) 极限应力16lim17lim , FF 由图 9-21，取齿轮 16 MPaF 23016lim ，齿轮 17 MPaF 23017lim 10) 求许用弯曲应力 由式（ 9-20）， MP as YYF xNFFlF 5.2876.1 1*1*230*2*2 1717l i m1617 （ 2）齿形系数1716 , FlF YY5) 分锥角1716,，由式（ 9-34） o451a r c ta na r c ta n17 u， ooo 45459016 6) 当量齿数1716, VV ZZ，由式（ 9-48） 4.3545c o s 25c o s171717 oZVZ ， 4.351716 Z VvZ 4 机器人手腕的机械传动装置设计计算 21 由图 9-19，取 48.21716 FlF YY7) 应力修正系数4645, SS YY，由图 9-20 取 64.14645 SS YY8) 校核齿根抗弯疲劳强度 12764.1*46.2*11*3*25*)3.0*5.01(*3.0*41.5*11.2*71.411)5.01(*71.4222317172222171710FSFRRF YYUmZTK抗弯疲劳强度足够。 4.2.4 主要几何尺寸计算 （ 1）大端分度圆直径 1d ， 2d 齿轮 1d = 2d = mmmmmZ 5.625.2*25*46 （ 2）分锥角 1 ， 2 ，由式 9-35 1 = 451 arctgarctgu ， 2 = 1 =45 （ 3）锥距 R 由式 9-35 R= mmdd 194.445.625.622/121 222221 （ 4）齿宽 b 由式 9-38 b= mmRR 3.13194.44*3.0* 取齿宽 b=15mm. 4 机器人手腕的机械传动装置设计计算 22 4.3 同步带传动设计 4.3.1 设计功率dP （ 1）功率 P wP NT VV 14.81355.9 1500*177.555.9 工况系数 AK 由表 12-1-67 取 2.1AK 设计功率 wwPP KAd 77.97514.813*2.1* （ 2）带型 根据dP和 n1由图 12-1-9，选用圆弧齿 5M 系列的带 选带轮齿数 1Z ZZmin1由表 12-1-68 查得 24min Z 取 321 Z 小带轮节圆半径 1d mmd ZP b 93.5032*5* 11 带速 V smV nd /41 0 0 0*60 1 5 0 0*93.50*1 0 0 0*60* 11 传动比 i 121 nni 大带轮齿数 2Z mmZiZ 3232*1* 12 大带轮节圆半径 2d mmd d 93.5012 初定中心矩 0.7*（ 1d + 2d ） 0a2（ 1d + 2d ） 0.7*（ 50.93+50.93） 0a2（ 50.93+50.93） 取 mma 1600 初 定带的节线长度 Lop mmaadddd 480*4)()(22 0212210 初定 bZ查表 11-1-57 取 95,475 ZbP mmL实际中心距 a 可调整 a20 LL lopPa 基准额定功率0P由表 12-1-74 取 kwP 559.00 带宽sb查表 12-1-51 取 mmbs 154 机器人手腕的机械传动装置设计计算 23 作用在轴上的力 rF 1500*VF Pk dFr 查表 12-1-12 取 96.0FK NFr 74.9361500*1500 77.975*96.0 4.3.2 带轮的基本尺寸 槽型 5M 齿形角 2 2 =14 节距 PbmmPb 5齿槽深ghmmhg 16.2齿槽圆弧半径 R R=1.56mm 齿顶圆角半径 r1mmr 5.01 齿槽宽 S S=3.25mm 两倍节顶距 2 mm144.12 节径 d d=50.93 外径 dommdo 79.49齿数 Z Z=32 带轮宽度 bfmmbf 3.265 三 维造型的绘制 24 5 三维造型的绘制 5.1 造型软件简介 本设计采用的造型软件是 Pro/ENGINEER 野火版 2.0， Pro/ENGINEER Wildfire野火版 2.0 以其易学易用、功能强大和互连互通的特点，推动了整个产品开发机构中个人效率和过程效率的提高。它既能节省时间和成本，又能提高产品质量。Pro/ENGINEER 野火版 2.0 构建于 Pro/ENGINEER 野火版的成熟技术之上，包括了400 多个增强功能，它使 CAD 系统的互连互通性能又上了一个新的台阶。 第一 满足“ 3D 制图”需求 如最近发布的 ASME Y14.41 标准和制订中的 ISO 16792 标准所描述的那样，越来越多的制造商希望从 3D 模型中获取制造、监测和采 购所需的信息。造成这一需求的主要原因是绘制 2D 制图成本较高，且经常会因误解图纸而带来诸多问题。Pro/ENGINEER 野火版 2.0 通过提供注解功能（ Annotation Features）来满足这种需求，它能让用户在 3D 模型中获取和管理传统 2D 制图的信息。这样就确保了尺寸、公差、曲面光洁度、 GD&T 以及其它关键设计信息的交换更加准确。 第二 处理其它 CAD 数据的能力更强 作为 PTC 全面致力于 CAD 系统间数据公开交换的又一证据， Pro/ENGINEER野火版 2.0 新增了与三套应用系统之间的 CAD 数据交换 。现在， Unigraphics Release 18、 Unigraphics NX 和 CATIA V5 可以通过 PTC 的相关拓扑总线（ Associative Topology Bus）专利技术与其进行数据交换，这进一步扩大了 Pro/ENGINEER 与非原生工具之间的连通范围。另外， Pro/ENGINEER 野火版 2.0 还支持从 SDRC I-DEAS 中导入数据。这些改进再加上原有对许多直接转换工具和通用建模核心的支持，使 Pro/ENGINEER 野火版 2.0 成为目前最开放的 CAD 系统。 第三 常用用户界面工具更加普 及 Pro/ENGINEER 野火版 2.0 提供了许多用户一直期望的常用桌面工具。 现在，所有对特征、组件和制图的操作都具有多级撤销 /重复（ Undo/Redo）功能。这意味着，如果用户错误地删除、重定义或修改了某些内容，只需一个简单的“撤销”操作就能恢复原状。另外，像其它桌面应用一样， Pro/ENGINEER 野火版 2.0 还提供了复制和粘贴（ Copy and Paste）功能。用户可以使用非常熟悉的复制 (CTRL+C) 5 三 维造型的绘制 25 和粘贴 (CTRL+V)命令和组合键来方便快捷地把特征和几何体复制到模型的其它区域。 Pro/ENGINEER 野火版 2.0 还为特征的建立提供了更优秀的基准曲线。当使用基准曲线来建立一个或多个特征时，如果用户不有意打破关联，则这些特征仍然与原曲线关联。这一功能改进了模型中的自顶向下设计方法。 第四 Pro/ENGINEER 应用系统界面的持续新颖 PTC 对 Pro/ENGINEER 野火版软件中最常用的一些用户界面进行了大幅的改进。 Pro/ENGINEER 野火版 2.0 与时俱进。例如，大多数常用的详细设计操作都已摒弃了传统的菜单管理器（ Menu Manager）。所有的制图新建和编辑操作现在都可以 通过一个直观、统一的图形界面来完成。另外，绝大多数的钣金设计命令都已全面更新，它们充分利用了 Pro/ENGINEER 野火版中的仪表板概念和图形化预览技术。所有结构和热仿真命令都从菜单管理器移植到顶层菜单栏上，从而使用户更方便更快捷地找到命令。其它方面的改进包括：全新的测量和分析工具、增强的搜索工具、制造和仿真功能区的 HTML 报告功能。 第五 更轻松地建立更高质量的设计 使用 Pro/ENGINEER 野火版 2.0，用户比以往任何时候都更容易建立更高质量的设计。首先，它提供了一个全新的故障检修工具，使用它，可 以更清楚地了解特征失败的原因。它能让用户快速诊断故障发生的原因和区域，并提供了可能的故障处理方案。另外，这一故障检修工具还能把故障信息作为模型注释记录在文档中，或者作为以后故障处理的参考资料。 ModelCHECK 是 Pro/ENGINEER 中一套独特的系统，它不仅能大大提高产品设计速度，还能确保模型质量和一致性。但到目前为止，却有许多企业回避使用ModelCHECK，因为它的最初配置比较繁琐。 Pro/ENGINEER 野火版 2.0 提供了一个全新的图形界面来配置 ModelCHECK，从而使用户能够轻而易举地建 立、查找和编辑配置，以达到企业标准和最佳方法。另外，这一新的用户界面还提供了在线帮助的直接链接，从而使这一操作更加简单。 第六 更强大的高级设计工具 Pro/ENGINEER 野火版 2.0 包含了许多提高复杂设计开发速度的新功能和新工具。例如，新的模板（ Pattern）功能可以让用户围绕任意轴或在任何方向上摹制特征，而不用考虑原特征是怎样建立的，也不必局限于原特征的任何尺寸。以前，要集成带角模型，必须首先“准备轴模型的资料”。另外，圆特征也更加强大，可以5 三 维造型的绘制 26 更好地处理较小的边缘。此外，该系统现在能够自动把模型的 所有凸面或所有凹下去的边缘变得圆滑。 Pro/ENGINEER 野火版 2.0 还提供了许多处理翘曲（ Warp）特征的强大功能，并增强了对裁剪（ Trim）、延伸（ Extend）、镜像（ Mirror）、和移动（ Move）等各种操作过程的控制。 第七 方便灵活的管理 Pro/ENGINEER 野火版 2.0 提供了一个令人振奋的新功能，它能让用户从许可服务器中“借”用 Pro/ENGINEER 许可，并在断开服务器后继续使用这些许