第三章机器人的驱动课件.ppt

伺服阀 伺服阀是一种根据输入信号及输出信号反馈量连续成比例地控制流量和压力的液压控制阀。根据输入信号的方式不同，又分电液伺服阀和机液伺服阀。 电液伺服阀将小功率的电信号转换为大功率的液压能输出，实现执行元件的位移、速度、加速度及力的控制。 机液伺服阀的输入信号是机动或手控的位移。 伺服阀控制精度高，响应速度快，特别是电液伺服系统容易实现计算机控制，在航空航天、军事装备中得到广泛应用。但加工工艺复杂，成本高，对油液污染敏感，维护保养难，民用工业应用较少。 电液伺服阀的组成和工作原理 （见动画） 电液伺服阀由电气－机械转换装置、液压放大器和反馈（平衡）机构三部分组成。 电气—机械转换装置将输入的电信号转换为转角或直线位移输出，常称为力矩马达或力马达。图中上部分为力矩马达。 液压放大器接受小功率的转角或位移信号，对大功率的液压油进行调节和分配，实现控制功率的转换和放大。图中有喷嘴挡板（前置级）和主滑阀两级。 反馈平衡机构使阀输出的流量或压力与输入信号成比例。图中反馈弹簧杆11为反馈机构。 机液伺服阀 谐波齿轮传动的工作原理如图9-14所示，若刚轮G为固定件，波发生器H为主动件，柔轮R为从动件。当将波发生器装入柔轮内孔时，由于波发生器两滚子外侧之间的距离略大于柔轮内孔直径，使原为圆形的柔轮产生弹性变形成为椭圆，使其长轴两端的齿与刚轮齿完全啮合。同时，变形后柔轮短轴两端的齿则与刚轮齿完全脱开，其余各处的齿，则视回转方向不同分别处于“啮入”或“啮出”状态。当波发生器连续回转时，啮入区和啮出区将随着椭圆长短轴相位的变化而依次变化。于是柔轮就相对于不动的刚轮沿与波发生器转向相反的方向作低速回转，柔轮长轴和短轴相位的连续变化，使柔轮的变形在其圆周上是连续的简谐波形，因此，这种传动称为谐波传动。若柔轮固定，刚轮从动，其工作过程完全相同，只是刚轮的转向与波发生器转向相同。 带杯形柔轮的谐波传动　如图9-16a所示，是由三个基本构件组成的，带凸缘的环形刚轮6，杯形柔轮1和由柔性轴承5、椭圆盘4构成的波发生器，它通过端面牙嵌式联轴器3与输出轴套2相连。这种没有单独外壳的由三大基本构件形成一个组合件的结构形式，使传动装置的结构更为简化和紧凑。 带环形柔轮的外啮合复波式谐波传动　图9-17是这种外啮合复波式谐波传动原理简图。图中H为波发生器，G1为第一级固定刚轮，G2为第二级输出的活动刚轮，R1和R2为固连在一宽柔轮上的两个柔轮齿圈，在宽度上分别与刚轮G2和G1啮合。于是，波发生器H、柔轮R1和刚轮G1组成第一级谐波减速传动（波发生器主动，刚轮固定，柔轮从动）。而波发生器H、柔轮R2和刚轮G2组成第二级谐波减速传动（波发生器主动，柔轮相对固定，刚轮从动）。复波式谐波齿轮传动使用于大传动比、高精度的减速装置中。其特点是结构简单、传动比范围大，精度高，但齿间磨损较大，传动效率约为65%。 图9-18所示为一驱动机器人操作机手腕回转运动装置中的复波式谐波减速装置的结构。两个带齿圈的刚轮3和4，它们同时与薄壁环形宽柔轮形成两个工作段13和14，宽椭圆盘6和两个柔性轴承组的波发生器和空心轴12安装在轴承7上，并由电动机（图中未表示）通过齿形带传动的带轮8获得转动，电动机安装在手臂壳体9上，刚轮4和带环形的法兰盘15志壳体9刚性联接，用来固定手腕1的法兰盘17、壳体16与刚轮3刚性联接，并能在三个专用滚针轴承2上相对法兰盘15转动。因此，电动机的驱动运动经带轮8、空心轴12、波6发生器、柔轮5、从动刚轮3、带动壳体16、法兰盘17和手腕1，从而减速驱动手腕回转。 带杯形柔轮和椭圆盘波发生器的谐波齿轮减速器 1－椭圆盘波发生器　2－柔性轴承　3－柔轮　4－刚轮（外壳） 谐波齿轮传动的三种结构形式 带杯形柔轮的谐波传动组合件　(b)　带环形柔轮的谐波传动组合件　 (c)　带环形柔轮的外啮合复波式谐波传动组合件 1－杯形柔轮　2－轴套　3－端面牙嵌式离合器　4－椭圆盘　5－柔性轴承　 6、9、10、12、15－刚轮7、13－波发生器　8、14－环形柔轮　11、16－壳体 外啮合复波式谐波传动的原理简图 带复波式谐波减速装置的传动结构 1－手腕　2－滚针轴承　3、4－刚轮　5－柔轮　6－波发生器　7－轴承 　8、10－带轮　9－手臂壳体11－传动轴　12－空心轴　13、14－柔轮工作段　 15－法兰　16－壳体　17－法兰 * 机械工程与汽车学院 第三章 机器人的驱动 这里所说的机器人驱动就是机电一体化系统中的执行装置。 执行装置就是按照电信号的指令，将来自电、液压和气压等各种能源的能量转换成旋转运动、直线运动等方式的机械能的装置。按利用的能源来分类，主要可分为电动执行装置、液压执行装置和气动执行装置。 新型执行装置： 　　压电执