工业机器人机械装配 　　第二章..pptx

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,工业机器人机械装配与调试,2.4,四、液压与气压传动简介,2.3,三、机械运动及机构,2.2,二、机械传动的分类及应用,2.1,一、工业机器人机械及机械传动基础,第2章,工业机器人机械零件与机构,机械零件与机构是机械产品中最重要的组成部分,也是工业机器人中不可缺少的。

通过本章的学习,了解在工业机器人领域所涉及到的机械及机械传动基础知识，了解基本的机械零件与典型机构,为接下来的学习打好基础。

2.1.1认识机械所谓机械，就是将具有一定强度的物体组合起来，接受外界提供的能量，按照人们的预想要求实现确定的相对运动，从而完成某些有效的工作的装置。

工业机器人的运动离不开多种机械零件和机械传动，因此，需要认真学习相关的机械基础知识。

1.机械,机械是能够帮助人们降低工作难度或省力的工具装置，是机器与机构的总称。

（1）机械的四个组成部分：

输入部分接受能量、物质和信息的部分。

转换和传动部分将接受的能量、物质和信息等传递给其他机械或者转换成其他形式的部分。

输出部分直接完成指定工作的部分。

安装固定部分使机械上的各个部分保持确定的位置的部分。

（2）机械所具有三个特征：

1、由多个构件组成；2、各构件间有确定的相对运动关系；3、能做功或进行能量转换。

2.机构与构件,

（1）机构,以传递运动或变换运动为目的，由若干个运动副组成,具有运动的系统称为机构。

机构有二个条件：

1）人为实体的组合；2）实体之间又具有确定的相对运动。

机构由原动件、从动件、机架三部分组成。

2.机构与构件

（2）构件机器中运动的基本单元。

（3）运动副机械和仪器等都是由许多构件组成，各个构件互相接触并做相对运动，两构件之间能产生某些相对运动的活动连接称为运动副。

根据运动副中两构件的基础形式不同，运动副可分为低副和高副。

（1）低副低副是指两构件以面接触的运动副。

按两构件的相对运动形式，低副可分为转动副、移动副、螺旋副。

（2）高副高副是指两构件以点或线接触的运动副。

机构运动简图用规定的简单线条和符号代表构件和运动副，按比例尺定出运动副的位置，准确表达机构运动特征的简单图形。

机构运动简图一定要按比例尺绘制，否则只能称之为机构示意图。

其作用是：

能反映各个构件之间的连接关系、运动关系。

常见的机构运动简图符号常见的机构运动简图符号见表2-1所示。

具体的可查阅GB4460-1984机械运简图符号，进行学习和了解。

2.1.2认识机械运动简图,1.零件与部件零件部件,机器中最小的制造单元；如螺钉。

一套协同工作且完成共同任务的零件组合；如轴承。

通用机械零、部件机械由许多零件、部件组成，在这些零件、部件中，有螺栓、螺母、轴、齿轮和弹簧等零件、部件。

在各种机械中基本都会用到这些零件、部件，统称为通用机械零、部件。

专用零件仅在特定类型机器中使用的零件；如：

活塞、曲轴。

2.1.3认识通用机械零件与部件,2.机械零件的分类机械零件通常可按用途分类如下：

连接件:

螺栓、螺母等。

轴用件：

轴、联轴器、轴承和键等。

传动件：

齿轮、V带、链和凸轮等。

制动器与缓冲件：

制动器和弹簧等。

管件：

管、管接头和阀等。

小结：

本节主要介绍了机械、机构和构件的概念及应用，零件、部件的概念及常用的典型结构类型；详细介绍了常用机械零件的作用；简单介绍了机器人结构分类及机械运动简图。

机械传动在机械工程中应用非常广泛,机械传动有多种形式。

按受力分，可分为柔性传动和刚性传动。

通常按机件间运动形式分为两类：

（1）靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动，包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。

摩擦传动容易实现无级变速,适用于轴间距较大的传动场合,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。

（2）靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动，包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。

啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。

基本产品分类：

减速机、制动器、离合器、连轴器、无级变速机、丝杠、,滑轨等。

1.机械传动的分类,机械传动的,形式很多，,械传动进行分类，具体见表机械传动的分类。

机械传动,柔性传动,刚性传动,摩擦传动,摩擦轮传动,2.2带.传1动,同步,带传动,链传,动,啮合传动啮合传动常见机械传齿动轮传动及工作蜗原杆传动理,螺旋传动,平带圆带V带,传动传动传动,多楔带传,门类繁多，动本书以,常传动见传的动机传动,圆柱圆锥齿轮人字齿轮齿轮齿条齿轮传动,2.常见机械传动及工作原理

（1）摩擦轮传动,1）摩擦轮传动的工作原理利用两轮直接接触所产生的摩擦力来传递运动和动力的一种机械传动。

如图所示。

在正常传动时，主动轮依靠摩擦力的作用带动从动轮转动，并保证两轮面的接触处有足够大的摩擦力，使主动轮产生的摩擦力矩足以克服从动轮上的阻力矩。

2）传动特点及应用,摩擦轮传动结构简单，使用维修方便，传动时噪声小，并可在运转中变速、变向；传动效率较低，不宜传递较大的转矩，主要适用于两轴中心距较近的传动及高速小功率传动的场合。

（2）带传动,带传动是依靠带与带轮之间的摩擦来传递运动和动力，可分为平带传动、圆带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动，如图所示,常见带传动类型所示。

（a）平带传动,（b）圆带传动,（c）V带传动,（d）多楔带传动,（e）同步带传动,1）带传动的工作原理,带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。

如图所示，把一根或几根闭合成环形的带张紧在主动轮D1和从动轮D2上，使带与带轮之间的接触面产生正压力（或同步带与两同步带轮上的齿相啮合），当主动轴O1带动主动轮D1回转时，依靠带与两带轮接触面之间的摩擦力（或齿的啮合）使从动轮D2带动从动轴O2回转，实现两轴间运动和动力的传递。

2）传动特点及应用,带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛，如图所示输送带。

摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确；同步带传动可保证传动同步，无滑动，可获得恒定的速比，传动平稳、能吸震、噪声小、传动比大。

带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列，在工业机器人应用系统中应用广泛等。

图,输送带,3）同步带的应用,周步带一般以钢丝绳或玻璃纤维为强力层，外面覆着聚氨酯或氯丁橡胶的环形带，带的内周制成齿状。

同步带传动机构是在带的内侧和带轮外圆周上加工出与齿轮相似的齿形，完全由齿形啮合来传动，能实现同步运转；与齿轮相比，具有噪声小、不需要润滑，适用于轴间距较大的轻载传动。

但同步带传动机构的造价比V带传动机构高出15-20倍。

同步带的齿形分梯形带和弧齿带两类，其中弧齿同步带又有多种系列。

（3）链传动1）链传动的工作原理,链传动是由链条和具有特殊齿形的链轮组成的传递运动和（或）动力的传动，是一种具有中间挠性件（链条）的啮合传动。

图链传动1-主动链2-从动链轮,3-链条,2）传动特点及应用,链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高;传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。

链传动的缺点主要有：

仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。

（4）绳索传动1）绳索传动的工作原理绳索传动是依靠紧绕在槽滑,轮上的绳索与槽轮间的摩擦力来传递动力和运动的机械传动。

2）传动特点及应用,绳索传动常用于起重机、电梯、索道等设备中。

绳索与齿轮和带、链传动相比价格便宜，结构极简单易造，成本极低，尤其是传递超大功率时更显优越。

适用于在较长的工作环境下传递力矩。

2.2.2齿轮工作原理及其应用1.齿轮的工作原理及分类齿轮传动是由若干齿轮啮合，用于传递平行轴间动力和运动的一种机械传动,按轮齿与齿轮轴线的相对关系。

2.标准直齿圆柱齿轮各部分名称及主要参数

（1）标准直齿圆柱齿轮的基本参数,1、齿数z在齿轮整个圆周上均匀分布的轮齿总数称为齿数，用z表示。

2、齿形角齿轮渐开线齿廓上某点的法线与该点速度方向所夹的锐角称为齿形角，用“”表示。

也称为压力角。

国标规定渐开线圆柱齿轮分度圆上的齿形角为标准值，即=20。

3、模数m齿距除以圆周率所得的商称为模数，用m表示，单位为mm。

模数是齿轮几何尺寸计算中最基本的一个参数，模数的大小反映轮齿的大小。

模数越大，轮齿越大，齿轮所能承受的载荷就越大；反之，模数越小，轮齿越小，齿轮所能承受的载荷也就越小。

3.齿条在机器人中的应用,由齿轮齿条组成，是机械传动中应用最广的一种传动形式。

齿条传动时齿条的齿廓为直线而非渐开线（对齿面而言则为平面），相当于分度圆半径为无穷大圆柱齿。

1.螺旋传动螺旋传动是利用螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动。

主要用于将主动件的回转运动转换为从动件的直线运动的场合。

按作用分：

传力螺旋、传导螺旋、调整螺旋；按摩擦类型分滑动螺旋传动、静压螺旋传动、滚动螺旋传动。

三、螺旋与蜗杆传动,静压螺旋传动是螺纹工作面间形成液体静压油膜润滑的螺旋传动,用滚动,体在螺纹工作面间实现滚动摩擦的螺旋传动，又称滚珠丝杠传动.滚动体通常为滚珠，也有用滚子的。

2.蜗杆传动,蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90。

通常，蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。

蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力，减速比大，但不能实现由输出轴到输入轴的逆向传动。

蜗杆传动具有结构紧凑、传动比大、承载能力大、传动平稳、无噪声、能自锁等优点，不足的是其传动效率较低，且蜗轮制造成本较高，主要用于减速装置。

2.2.4直线导轨在机器人中保证运动顺滑进行的连接机构叫关节，关节可分为转动和直动，前面已经介绍过了与转动关节有关的内容，在这里主要讲解的直动关节。

1.直动关节直动关节是由直线运动机构和为其全程导向的直线导轨构成。

导轨有滑动导轨、滚动导轨、静压导轨和磁悬浮导轨等，在工业机器人上大量应用的是滚动导轨。

（1）直线导轨滚动体和导轨的分类：

1）按形状分：

分圆轴形、平板形和轨道形。

2）按有无滚动体的循环分：

分为循环式和非循环式,3）按滚动体分：

滚珠、滚子和滚针。

按装滚珠的导轨适用于轻、中型载荷，且需要摩擦小的场合；安装滚子的滚动导轨刚性大，适用于载荷较大的场合。

模块化的直线导轨的组合应用已广泛应用于工业机器人产品中。

图2-28所示,常见模块化直线导轨组合。

轴和轴承及应用轴轴是机器中的重要零件之一，其主要功能是传递运动和动力，同时支承回转零件（如齿轮、带轮、链轮等）、传递运动和转矩，承受载荷，以及保证装在轴上的零件具有确定的工作位置和具有一定的回转精度。

（1）轴的分类及应用按照轴线形状不同，轴分为直轴、曲轴和软轴。

直轴按承受载荷的不同，可分为转轴、心轴和传动轴。

（2）轴的结构及轴上零件的固定1）轴的结构在实际使用中，轴上往往需要安装零件，因此轴多数情况下做成阶梯形。

2）轴上零件的固定轴上零件的固定方式有两种，即轴向固定和周向固定。

、,2.轴承用于确定轴与其他零件相对运动位置并起支承和导向作用的零（部）件称为轴承。

轴承是支承轴的零件或部件。

按照轴承与轴工作表面间摩擦性质的不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。

（1）滚动轴承1、滚动轴承的基本结构滚动轴承的组成包括外圈、内圈滚动体和保持架。

内圈外圈滚动体,通常装在轴上，并与轴一起旋转。

通常装固定在支架上。

在内、外圈的滚道内滚动，其有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子,、球面滚子等多种。

保持架将轴承中的一组滚动体等距离地隔开，引导并保持滚动体的在滚道上运动。

2、滚动轴承的主要类型按轴承滚动体类型分类，分为