模块三 工业机器人的机械系统

工业机器人，总结了工业机器人的机械系统概论、工业机器人的常用减速机、工业机器人的传动系统等。

模块三 工业机器人的机械系统

• 工业机器人的机械系统概论
  • 机械系统的意义
    • 现代机械的定义来源于机械工程学。
    • 机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息
  • 机械系统的组成以及功能
    • 工业机器人的机械系统主要指的是本体部分的机械结构,它主要由驱动机构、传动机构、执行机构组成
    • 驱动机构：驱动机构是为机械的运动功能提供驱动力的机构,常用的有电机驱动机构、液压驱动机构和气动驱动机构。
    • 传动机构：传动机构是指把驱动机构的动力传递给执行机构的结构部分。在实际应用中,除了本身的传动功能,传动机构还能进行变速、变向、改变扭矩及改变运动形式等功能,
    • 执行机构：执行机构是指在机械设备中用于执行具体工作的部分。
• 工业机器人的常用减速机
  • 行星减速机
    • 行星减速机是通过固定内齿圈驱动太阳轮和行星齿轮组所组成的减速装置
    • 若太阳轮齿数为R1，行星轮齿数为R2，内齿圈齿数为R3，则减速比i =R3/R1，且R1+(2×R2)=R3
  • RV减速机
    • RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成，是在一定条件下具有自锁功能的传动机械，也是工业机器人领域应用最广泛的减速机。
  • 谐波减速机
    • 谐波减速机主要有内齿钢轮、外齿柔轮、波发生器组成
• 工业机器人的传动系统
  • 齿轮传动
    • 定义
      • 齿轮是指轮缘上有齿的轮状连续啮合传递运动和动力的机械元件。
    • 优点
      • (1)传动比和功率范围广。
      • (2)传动比稳定,传动效率高。
      • (3)可实现平行轴、任意角度相交轴及任意角交错轴之间的传动。
    • 缺点
      • (1)制造和安装精度要求高,成本较高。
      • (2)不适于远距离传动。
  • 同步带传动
    • 同步带传动是以内壁成齿状的同步带和外周成齿状的同步轮啮合 实现传动的机构。
    • 同步带通常是由橡胶、抗拉体和包布制成的。抗拉体在传 动中为同步带提供支撑力。
    • 特点
      • (1)传动准确,工作时无滑动,具有恒定的传动比。
      • (2)传动平稳,具有缓冲、减振能力,噪声低。
      • (3)传动效率高,可达0.98,节能效果明显。
      • (4)维护保养方便,不需润滑,维护费用低。
      • (5)速率比范围大,一般可达10,线速度可达50m/s,具有较大的功率传递范围,
      • 可达几瓦到几百千瓦。
      • (6)可用于长距离传动,中心距可达10m以上。
      • (7)相对于V型带传送,预紧力较小,轴和轴承上所受载荷小。
    • 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。
      • (6)带背面裂纹或带变软。
      • (7)运行噪音过大。
  • 丝杠与导轨传动
    • 滚珠丝杠
      • 外循环式
        • 外循环式滚珠丝杠设计有外部回流管，为钢珠提供循环回路，回流管数量可以为多个，其加工和安装相对容易
      • 内循环式
        • 内循环式滚珠丝杠没有外部回流管，钢珠通过回流盖进行循环，每一圈钢珠用一个回流盖，其钢珠的循环路径短，灵敏性高，集成度高，加工成本较高
      • 端盖式循环
        • 端盖式滚珠丝杠的回流管位于螺母内，两侧用端盖封闭
    • 导轨
      • 导轨机构主要由导轨和滑块组成。滑块内装有滚动体，滚动体的两侧分别与导轨和滑块的滑槽接触产生滑动作用。
    • 组合应用
      • 滚珠丝杠和导轨在组合使用时,丝杠与导轨平行安装,电机驱动丝杠转动,这样运 动体就可以在导轨上做线性运动。
  • 丝杠与滚珠花键传动
    • 滚珠花键
      • 滚珠花键结构由花键轴和花键套组成，花键轴是一根表而工有珠槽的光轴、花键套包括外筒主体、钢珠、保持器、密封侧环。钢珠与花键轴的槽和保持器接触，以使花键套在花键轴上做定向线性运动。