图1.4 候选方案三机器人
1.4. 设计方案确定
候选方案一的虽然其运动方式更多,能够满足更多的工作环境,但是承载能力较弱特别是对y方向运动有着特殊要求的工作环境。候选方案二能承受的载荷更大,其运动更为平稳,对于高速运动、重复性高的工作环境,有着其独特的优势。候选方案三运用了丝杆是的机构的运动更为平稳,传动精度更高,并且反向时不会出现空行程。
结合以上分析和任务要求选择候选方案三作为本次设计的方案。
图1.5 候选方案三机器人
2. 设计内容、设计步骤
2.1 伺服电机的选择
交流伺服电机与直流伺服电机相比有如下优点:
(1)工作可靠,对文护和保养要求低。
(2)定子绕组散热比较方便。
(3)惯量小,易于提高系统的快速性。
(4)适应于高速大力矩工作状态。
(5)同功率下游叫嚣的体积和重量。
鉴于这些优点,选用交流伺服电机作为本次设计的电机。
图2.1 伺服电机
2.1.1 末端执行器升降电机的选择
应用丝杠可以将电机输出的旋转运动通过丝杠螺母转变为直线运动,从而使得机器人的末端执行器能够实现升降运动。
(1) 丝杠传动的优点:
滚珠丝杠丝母间因无间隙,直线运动时精度较高,尤其在频繁换向时无需间隙补偿。滚珠丝杠丝母间摩擦力很小,转动时非常轻松。
(2) 丝杠传动的缺点:
频繁换向时容易产生冲击震动,重负荷时容易产生丢转。
选择丝杠型号:台湾TBI 滚珠丝杠副 SFU3205-4外径32mm 导程5
初设末端执行器的移动速度为2050mm/s ,
末端执行器的移动距离为150m ,丝杠的转动速度为5r/s
V--运动粘度,由于转动速度n=5r/s=300r/min,根据dn值(d为轴承的内经,n为转动速度)。圆锥滚子轴承选用5w/30 粘度等级,其对应的运动粘度为9.3--12.5,选择运动粘度v=10.6。
--与轴承类型,转速和润滑油性质有关的摩擦力矩。
--与轴承类型和润滑方式有关的系数。
--轴承平均内经 mm
=0.2 =50mm
--轴承平均内经 mm
--与轴承类型和润滑方式有关的系数。
--确定轴承摩擦力矩的计算负荷N
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