传动系统与机械本体设计详解.ppt

肩回转关节（刚轮输出） 肩俯仰关节（柔轮输出） 传动系统设计实例3 遥操作辅助正骨医疗机器人系统 设计将断骨复位的机器人，指标如下： 1、轴向负载：70千克力，另两个方向20千克力 2、工作空间：满足接骨要求。 3、重复性位置精度：0.1mm 4、与其他机构尺寸无干涉 牵引复位用的并联机器人 传动系统设计实例3 PARALLEL MACHINE TOOLS PARALLEL ROBOTS P CAR SIMULATORS * * * * * * * * * * * * * * 一 * 第四章 传动系统与机械本体设计 传动系统中影响伺服性能的因素 基本传动形式介绍及选取原则 常见减速器选取原则 常见“转动——移动”机构选取原则 机械本体设计原则 传动系统中影响伺服性能的因素 摩擦：引起系统误差（半闭环时）；振荡（全闭环时） 产生爬行现象。 解决办法：改滑动为滚动；加强润滑；提高刚度；微振“动力润滑” 传动间隙：引起系统误差（半闭环时）；振荡（全闭环时） 带来冲击。 解决办法：引入调隙、预紧机构:将主动件（或被动件）分为两体，使其分别与被动件（或主动件）前后两个侧面分别贴合。详见参考教材第二章。 刚度：引起结构谐振 解决办法：增大结构的固有频率;采用力矩电机直接驱动；增大系统阻尼。 质量、转动惯量：使系统响应变慢，固有频率减小，易产生共振。 解决办法：采用密度低强度高的材料；采用型材或空心结构；合理分配各级传动比。 传动系统中影响伺服性能的因素 齿侧间隙示意图 传动系统中影响伺服性能的因素 1、2-齿轮；3-凸耳；4-弹簧； 5、6-螺母；7-螺钉 基本传动形式介绍 串联式： 优点：工作空间大，控制简单。 缺点：刚度低，承载能力低，位置精度低。 传统形式，应用广泛。 并联式： 优点：刚度高，承载能力强，位置精度高。 缺点：工作空间小，控制复杂，杆件间容易干涉。 兴起于上世纪70年代，有一定应用。 混联式： 综合串并联的特点，取长补短。 典型串联机构 X向移动块 y向移动块 z向移动块 基本传动形式介绍 典型并联机构 驾驶舱内 驾驶舱 液压缸 基本传动形式介绍 串、并联机构对比 5-DOF串联手臂 肩回转 肩俯仰 肘俯仰 腕俯仰 大臂 小臂 肘 肩 腕 腕回转 3-PTT并联平移机构 手爪 动平台 运动输入部件 基本传动形式介绍 混联式机构 分体式：用于工业制造。用并联操作手实现刀具进给，用串联工作台实现待加工件的进给。 一体式：串+并、 并+串、并+并。 基本传动形式介绍 混联式机构 超大活动范围射电天文望远镜 一体式中并＋并形式 基本传动形式介绍 常见的传动机构 转动——转动的减速器 行星轮减速器：回差大、可以小型化。 谐波减速器：回差小，可以购买组件。 同步带轮传动：适于平行轴较长距离传动。 转动——移动的机构 滚珠丝杠-丝母：精度高；需要配以导轨或光轴。 齿轮-齿条：结构形式简单；轴向尺寸大。 同步带：刚度低，质量轻，适合高速传动。 行星轮减速器 常见传动机构 参数： 减速比、最大连续输出转矩、最大允许输入转速、效率、回差、 最大允许径向力、轴向力、转动惯量（折算到输入轴） 通常与电机配套 轴承 输出轴 行星轮 中心轮 行星轮架 谐波减速器 常见传动机构 三大组件： 柔轮、刚轮、波发生器 类型： 圆筒形 扁平型 工作形式：波发生器输入 柔轮固定，刚轮输出（推荐） 刚轮固定，柔轮输出 中技克美谐波传动有限公司 波发生器 柔轮 刚轮 导程、精度、寿命。长细比不能过大 厂商：THK、天津松川 滚珠丝杠传动 常见传动机构 导轨 丝杠 电机及齿形带 横梁 丝杠 参数： 导程、精度、寿命。长细比不能过大 厂商：THK、天津松川 滚珠丝杠传动 常见传动机构 齿轮齿条传动 厂商：米斯米、KHK 常见传动机构 同步带传动 种类：T型齿、圆弧齿 同步带材料：橡胶、聚氨酯、尼龙织物 厂商：宁波伏龙、上海西域、美国EP 常见传动机构 直线单元的支撑导向形式 导轨： 滚动导轨、液体静压导轨、气浮导轨。 指标：各方向的额定载荷、使用寿命、径向预压规格、精度规格、两根轨道平行度及垂直方向误差允许值。 光轴、直线轴承 丝杠 导轨 导轨支撑梁 滑块 传动系统的设计思路 根据任务要求确定总体传动形式： 串联？并联？混联？各关节型式？如何分布？ 选择传动机构： 转动降速？转动——移动？ 确定支撑形式： 导轨？光轴？单端？双端？ 确定预紧（消除间隙）方式： 轴承预紧、同步带预紧、齿轮啮合预紧 机架设计： 本着增大刚度、减小质量（惯量）的原则。 传动系统设计实例1 化学发光免疫分析仪系统示意图 加样机构任务：将试剂和样本分别加入轨道一中的反应杯内 重复性位置精度：0.1mm 样本区 试剂区 第一关节 第二关节 第三关节 传动系统设计实例1 加样机