文档介绍：工业机器人第四章工业机器人结构设计
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主 要 内 容
1、工业机器人总体设计
主体结构设计
传动方式选择
模块化结构设计
材料选择
平衡系统设计
2、传动部件设计
移动关节导轨及转动关节轴承
传动件的定位
结构件材料介绍
碳素结构钢、合金结构钢、铝合金等合金材料、纤维增强合金、陶瓷、纤维增强复合材料、粘弹性大阻尼材料
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一 工业机器人总体设计
平衡系统设计
平衡系统的作用
安全
降低因构形变化而导致重力引起关节驱动力矩变化的峰值
降低因运动而导致惯性力矩引起关节驱动力矩变化的峰值
改进动力特性
使运行稳定，降低地面安装要求
平衡系统设计的主要途径
质量平衡技术
弹簧力平衡技术
可控力平衡技术
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二 传动部件设计
移动关节导轨及转动关节轴承
移动关节导轨
要求
类型：普通滑动导轨、液压动压移动导轨、液压静压移动导轨、气浮导轨、滚动导轨
应用实例
转动关节轴承
球轴承
专用轴承
特殊材料制作的轴承
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动压导轨：靠导轨之间的相对运动产生的压力油膜将运动件浮起,把两个导轨面隔离,形成纯液体摩檫，其工作原理与动压轴承相同,形成导轨面间压力油膜的条件是:两导轨面之间应有锲形间隙和一定的相对速度,此外还需要有一定粘度的润滑油流进锲形间隙 适用于主运动导轨
静压导轨：将具有一定压力的润滑油,经节流器输入到导轨面上的油腔,即可形成承载油膜,使导轨面之间处于纯液体摩擦状态. 优点是轨运动速度的变化对油膜厚度的影响很小；载荷的变化对油膜厚度的影响很小,,油膜抗振性好。缺点是导轨自身结构比较复杂需要增加一套供油系统对润滑油的清洁程度要求很高主要应用:精密机床的进给运动和低速运动导轨。
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二 传动部件设计
传动件的定位和消隙
传动件的定位
电气开关定位、机械挡块定位、伺服定位系统
传动件的消隙
消隙齿轮
柔性齿轮
对称传动消隙
偏心机构消隙
齿廓弹性覆层消隙
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二 传动部件设计
减速器
谐波传动机构
行星齿轮机构
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与一般齿轮传动和蜗杆传动不同，谐波传动其工作原理是基于一种变形原理，即通过柔轮变形时其径向位移和切向位移间的转换关系，从而实现传动机构的力和运动的转换。
谐波齿轮传动是靠柔性齿轮（柔轮）所产生的可控弹性变形来实现传递运动和动力的。它的基本构件有：柔轮、波发生器和刚轮。三个构件中可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速（固定传动比），也可变换成两个输入，一个输出 ，组成差动传动。
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当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时，柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合；在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开；在波发生器长轴与短轴区间，柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态，称为啮入；有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态，称为啮出。由于波发生器的连续转动，使得啮入、完全啮合、啮出、完全脱开这四种情况依次变化，循环不已。由于柔轮比刚轮的齿数少2 ，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而实现了大的减速比。
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与一般齿轮传动比较，它有以下特点： （1）传动比大，且范围广。单级传动的传动比为50~320，复波传动的传动比可达107。 （2）同时参加啮和的齿数多，承载能力高。传递公称力矩时，同时参加啮和的齿数可达到总齿数的30%~40%。 （3）体积小，重量轻。在传动比和承载条件相同的情况下，谐波齿轮传动比一般齿轮传动的体积和重量减小1/3~1/2左右。 （4）运动精度高，回差小。 （5）传动效率高，一般单级传动效率为70%-90%。 （6）可向密闭空间传递运动和动力，这一点是其它任何机械传动无法实现
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行星减速器的主要特点如下： （1）体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高。由于行星齿轮传动是一种共轴线式传动形式，即具有同轴线传动的特点。在结构上采用了对称分流传动结构，即用几个完全相同的行星轮均匀分布在中心轮圆周来共同分担载荷，并且合理地应用了内啮合，充分地利用了空间的容积，从而缩小了径、轴向尺寸，使结构紧凑，而承载能力又高。因而行星齿轮传动在相同功率和传动比的条件下，可使其外部尺寸和重量只为普通齿轮传动的1/2-1/6。 （2）传动效率高，工作可靠。行星齿轮传动由于采用了对称的分流传动结构，使作用于中心轮和行星架等主要轴承上的作用力互相平衡，有利于提高传动效率。 （3）传动比