目录
1绪论1
2机器人总体结构设计1
2.1确定基本技术参数1
2.1.1机械结构类型的选择1
2.1.2额定负载2
2.1.3工作范围2
2.1.4操作机的驱动系统设计3
2.2机器人本体结构设计4
3机器人腰部结构设计6
3.1电机的选择7
3.2计算传动装置的总传动比和分配各级传动比8
3.3轴的设计计算8
3.3.1计算各轴转速、转矩和输入功率9
3.3.2确定三根轴的具体尺寸9
3.4确定齿轮的参数14
3.4.1选择材料14
3.4.2压力角的选择14
3.4.3齿数和模数的选择14
3.4.4齿宽系数14
3.4.5确定齿轮传动的精度15
3.4.6齿轮的校核16
4拉簧消隙设计19
4.1消隙拉簧设计原则20
4.2设计步骤20
5结论23
致谢24
参考文献25
2.1.4操作机的驱动系统设计
关节型机器人本体驱动系统包括驱动器和传动机构，它们常和执行机构联成一体，驱动臂杆和载荷完成指定的运动。通常的机器人驱动方式有以下四种:
a.步进电机：可直接实现数字控制，控制结构简单，控制性能好，而且成本低廉；通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制。但是由于采用开环控制，没有误差校正能力，运动精度较差，负载和冲击震动过大时会造成“失步”现象。
b.直流伺服电机：直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动力矩，相对功率大及快速响应等特点，并且控制技术成熟。其安装维修方便，成本低。
c.交流伺服电机：交流伺服电机结构简单，运行可靠，使用维修方便，与步进电机相比价格要贵一些。随着可关断晶闸管GTO，大功率晶闸管GTR和场效应管MOSFET等电力电子器件、脉冲调宽技术(PWM)和计算机控制技术的发展，使交流伺服电机在调速性能方面可以与直流电机媲美。采用16位CPU 32位DSP三环(位置、速度、电流)全数字控制，增量式码盘的反馈可达到很高的精度。三倍过载输出扭矩可以实现很大的启动功率，提供很高的响应速度。
d.液压伺服马达：液压伺服马达具有较大的功率/体积比，运动比较平稳，定位精度较高，负载能力也比较大，能够抓住重负载而不产生滑动，从体积、重量及要求的驱动功率这几项关键技术考虑，不失为一个合适的选择方案。但是，其费用较高，其液压系统经常出现漏油现象。为避免本系统也出现同类问题，在可能的前提下，本系统将尽量避免使用该种驱动方式。
常用的驱动器有电机和液压、气动驱动装置等。其中采用电机驱动是最常用的驱动方式。电极驱动具有精度高，可靠性好，能以较大的变速范围满足机器人应用要求等特点。所以在这次设计中我选择了直流电机作为驱动器。因为它具有体积孝转矩大、输出力矩和电流成比例、伺服性能好、反应快速、功率重量比大，稳定性好等优点。本课题的机器人将采用直流伺服电动机。
