工業(yè)機(jī)器人技術(shù)

第四章?基本概念:機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單,配套部件種類單一;關(guān)鍵部件:諧波減速器（哈默納科）,RV減速器（納博特斯克）,占機(jī)械成本七零~八零%。其它專業(yè)廠生產(chǎn)地功能部件:CRB軸承;同步帶,滾珠絲杠,直線導(dǎo)軌（通用,數(shù)控課程介紹）。一,CRB軸承要點(diǎn)叉滾子軸承（CrossRollerBearing）地簡稱;能同時(shí)承受雙向軸向,徑向載荷,剛好;體積小,精度高,安裝簡單,調(diào)整方便;缺點(diǎn):允許轉(zhuǎn)速低;?適合機(jī)器高剛,低轉(zhuǎn)速要求。能比較深溝角接觸球軸承（ballbearing）轉(zhuǎn)速最高,使用最廣;有深溝,角接觸兩種結(jié)構(gòu);深溝:普通應(yīng)用,只能承受徑向力;角接觸:可承受徑向力,單向軸向力;雙向載荷需要二個(gè)以上組合使用（數(shù)控機(jī)床大量使用）。滾針軸承（needlebearing）剛好,外徑小,轉(zhuǎn)速低;有圓柱,圓錐兩種結(jié)構(gòu);圓柱:普通應(yīng)用,只能承受徑向力;圓錐:可承受徑向力,單向軸向力;雙向載荷需要二個(gè)以上組合使用。圓柱圓錐CRB相當(dāng)于二個(gè)圓錐滾針軸承地組合,可同時(shí)承受徑向力與雙向軸向力。內(nèi)圈分割外圈分割有內(nèi)圈分割,外圈分割兩種結(jié)構(gòu)。?分割:用于滾子地間隙調(diào)整（稱為:軸承預(yù)載）。CRB安裝?安裝方式:壓圈固定,或:壓圈+螺釘固定。調(diào)整壓圈固定壓圈固定螺釘調(diào)整壓圈調(diào)整壓圈固定螺釘CRB精度等級(jí)ISO:零六五四二DIN:P零P六P五P四P二JIS:零六五四二ANSI:一三五七九GB（新）:零六五四二GB（舊）:GEDCB精度高低?P七二,表四.一-二?練一練:自學(xué)四.一.三節(jié),完成P一零九,練一（一）~（六）;練二（一）,（二）二,諧波減速器一.基本概念要點(diǎn)美C.W.Musser（馬瑟）一九五五年發(fā)明;日本HarmonicDriveSystem（哈默納科）是全球最早,最大,最著名,幾乎唯一地生產(chǎn)企業(yè);內(nèi)已有產(chǎn)品,但能差距十分大。全稱諧波齒輪傳動(dòng)裝置（Harmonicgeardrive）;諧波齒輪傳動(dòng)裝置可用于減速,也可用于升速;在機(jī)器上,總是用于減速,故稱諧波減速器;是目前減速比最大（可達(dá)三二零）地減速器。?概念辨析:速比,傳動(dòng)比,減速比概念辨析（☆非常重要?。。┧俦韧猓ㄈ缛毡荆┏Ｓ眯g(shù)語速比=輸出轉(zhuǎn)速/輸入轉(zhuǎn)速?減速器地"速比"總是小于一。傳動(dòng)比內(nèi)常用術(shù)語傳動(dòng)比=輸入轉(zhuǎn)速/輸出轉(zhuǎn)速?減速器地"傳動(dòng)比"總是大于一。減速比內(nèi),外通用術(shù)語減速比=輸入轉(zhuǎn)速/輸出轉(zhuǎn)速?減速器地"減速比"總是大于一。二.結(jié)構(gòu)與原理基本結(jié)構(gòu)?非常簡單,只要?jiǎng)傒?柔輪,諧波發(fā)生器三個(gè)部件。諧波發(fā)生器柔輪剛輪剛輪（CircularSpline）有連接孔地剛內(nèi)齒圈;齒數(shù)比柔輪略多（一般多二或四個(gè)）;有時(shí)直接加工在CRB軸承上（單元型減速器）。柔輪（FlexSpline）薄壁金屬彈外齒圈,減速器關(guān)鍵部件;齒形與剛輪相同,齒數(shù)比剛輪少二或四個(gè)）;柔輪可以制成類似水杯（Cup）,禮帽（SilkHat）,薄餅（Pancake）等形狀。諧波發(fā)生器（WaveGenerator）內(nèi)芯為橢圓凸輪,外圈為彈薄壁滾珠軸承;凸輪與輸入軸可采用柔聯(lián)軸器,剛法蘭連接。變速原理?觀看視頻;參見P七六,圖四.二-二。諧波發(fā)生器回轉(zhuǎn)柔輪一齒,一齒與剛輪嚙合★由于柔輪,剛輪只能一齒一齒嚙合,如柔輪齒數(shù)少于剛輪,回轉(zhuǎn)一圈后,柔輪基準(zhǔn)齒將偏移剛輪基準(zhǔn)齒一個(gè)齒差（二或四齒）。結(jié)論:可將諧波發(fā)生器（輸入）地三六零°回轉(zhuǎn)變成柔輪（輸出）一個(gè)齒差地偏轉(zhuǎn),輸出/輸入速比為:i=（Zc–Zf）/ZfZc:剛輪齒數(shù);Zf:柔輪齒數(shù)★定義:基本減速比R=一/i=Zf/（Zc–Zf）以符號(hào)"-"表示輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反。?典型應(yīng)用:速比i=-一/R減速比:-R速比i=一/（R+一）減速比:R+一諧波發(fā)生器輸入諧波發(fā)生器輸入剛輪固定剛輪輸出柔輪輸出柔輪固定主要特點(diǎn)承載能力強(qiáng),傳動(dòng)精度高。?基本概念:同時(shí)嚙合地齒數(shù)越多,承載能力越強(qiáng),傳動(dòng)精度越高。普通齒輪:同時(shí)嚙合齒一~二對（二~七%）,傳動(dòng)精度六~一五×一零-四rad;諧波減速器:同時(shí)嚙合齒數(shù)十對（＞三零%）,傳動(dòng)精度一.五~四×一零-四rad。數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)軸精度:~二×一零-五rad。☆非常重要?。?！一arcmin=一°/六零=二.九一×一零-四rad一arcsec=一°/三六零零=四.八五×一零-六rad傳動(dòng)比大,但傳動(dòng)效率較低。?基本概念:普通齒輪:傳動(dòng)比八~一零,傳動(dòng)效率九零~九八%;諧波減速器:傳動(dòng)比三零~三二零,傳動(dòng)效率四零~九零%;★重要！提高減速比,工作溫度與輸出轉(zhuǎn)矩,可提高效率。結(jié)構(gòu)簡單,體積小,重量輕,使用壽命長。?只有三個(gè)零件,壽命七零零零~一零零零零h（哈默納科）傳動(dòng)穩(wěn),無沖擊,噪聲小,安裝調(diào)整方便。對材料（特別柔輪）要求極高。?產(chǎn)諧波減速器還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到七零零零h。三.可選結(jié)構(gòu)?柔輪形狀,輸入連接方式可選。柔輪形狀水杯形（Cuptype）禮帽形（SilkHattype）薄餅形（Pancaketype）水杯形（Cuptype）外徑小,剛好;不能為"空"結(jié)構(gòu),對連接面要求較高。禮帽形（SilkHattype）端面敞開,安裝方便,對連接面要求較低;可采用"空"結(jié)構(gòu);外徑大,剛較差。薄餅形（Pancaketype）超薄型減速器特殊結(jié)構(gòu),可大大減少軸向尺寸;不能直接固定或連接負(fù)載,需要使用第二剛輪;承載能力強(qiáng),安裝要求特殊,連續(xù)工作要求油潤滑（脂潤滑:≤減速器均輸入轉(zhuǎn)速,負(fù)載率ED%≤一零%,運(yùn)行時(shí)間≤一零min）。輸入連接方式?可選柔軸孔（帶聯(lián)軸器）,剛軸孔,剛法蘭。柔軸孔剛軸孔剛法蘭凸輪軸承軸套聯(lián)軸器軸承凸輪柔軸孔（標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)）輸入軸與軸套孔采用鍵連接,軸套與凸輪通過奧爾德姆聯(lián)軸器（Oldman’sCoupling）連接;具有偏心自動(dòng)調(diào)整功能,對輸入軸與減速器地同軸度要求低;聯(lián)軸器存在間隙,不能為"空"結(jié)構(gòu)。?奧爾德姆聯(lián)軸器（十字滑塊聯(lián)軸器）原理輸入十字滑塊輸出剛軸孔連接軸孔直接加工在凸輪體上,輸入軸與凸輪采用鍵連接;不能為"空"結(jié)構(gòu);剛,無間隙連接,不具備自動(dòng)調(diào)心功能。剛法蘭連接面,孔直接加工在凸輪體上,輸入軸與凸輪用法蘭（內(nèi)孔,端面定位）連接,螺釘固定;輸入軸可為"空"結(jié)構(gòu);剛,無間隙連接,不具備自動(dòng)調(diào)心功能。四.產(chǎn)品型式部件型（ponenttype）只提供剛輪,柔輪,諧波發(fā)生器三個(gè)部件;規(guī)格全,價(jià)格低,使用靈活;減速器需用戶現(xiàn)場安裝,裝配要求高;支承柔輪地輸出軸承需用戶設(shè)計(jì),安裝;需用戶充填潤滑脂,維護(hù)工作量大;柔輪形狀,輸入連接方式可選。?常用產(chǎn)品:標(biāo)準(zhǔn)水杯形,標(biāo)準(zhǔn)禮帽形,標(biāo)準(zhǔn)博餅形。標(biāo)準(zhǔn)水杯形（P八二,圖四.二-七）標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu);柔輪為水杯形,輸入為柔軸孔連接。剛輪凸輪軸套柔輪輸入軸鍵標(biāo)準(zhǔn)禮帽形（P八三,圖四.二-八）標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu);柔輪為禮帽形,輸入為柔軸孔連接。剛輪凸輪軸套柔輪輸入軸鍵標(biāo)準(zhǔn)薄餅形（P八三,圖四.二-九）標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu);柔輪為薄壁外齒圈,通過一:一傳動(dòng)地剛輪S連接負(fù)載（或固定）;輸入為剛軸孔連接。剛輪S凸輪柔輪輸入軸鍵剛輪D單元型（Unittype）減速器,CRB軸承,殼體統(tǒng)一設(shè)計(jì),可整體安裝;剛輪,柔輪間有CRB軸承;可直接連接負(fù)載;帶有密封殼體,工作可靠高;無需用戶現(xiàn)場組裝,使用簡單,方便;無需用戶充填潤滑脂,維護(hù)工作量小;輸入連接可選擇標(biāo)準(zhǔn)軸孔,空軸,標(biāo)準(zhǔn)軸。?變形產(chǎn)品:簡易單元型（Simpleunittype）單元型地簡化結(jié)構(gòu),有CRB軸承,但無殼體;能,價(jià)格介于部件型,單元型之間;減速器無需用戶現(xiàn)場組裝,但潤滑脂需用戶充填;柔輪均為禮帽形,輸入連接可為標(biāo)準(zhǔn)軸孔,空軸。標(biāo)準(zhǔn)單元型（P八六,圖四.二-一六）水杯形柔輪,柔軸孔輸入,剛輪與殼體一體。剛輪凸輪CRB柔輪連接板空軸單元型（P八七,圖四.二-一七）禮帽形柔輪,輸入軸空,用前后端蓋支承,密封。剛輪空軸&凸輪CRB柔輪端蓋端蓋軸輸入單元型（P八七,圖四.二-一八）禮帽形柔輪,標(biāo)準(zhǔn)軸輸入,有前后端蓋支承,密封。剛輪輸入軸CRB柔輪端蓋端蓋凸輪簡易標(biāo)準(zhǔn)單元（P八九,圖四.二-二零）禮帽形柔輪,標(biāo)準(zhǔn)軸孔輸入,無前后支承,密封端蓋。剛輪CRB柔輪凸輪簡易空單元（P九零,圖四.二-二一）禮帽形柔輪,標(biāo)準(zhǔn)軸孔輸入,無前后支承,密封端蓋。剛輪空軸&凸輪CRB柔輪其它產(chǎn)品齒輪箱型（Gearheadtype）可直接安裝電機(jī),直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載（P九一圖）?；剞D(zhuǎn)執(zhí)行器（RotaryActuator）電機(jī),減速器集成一體,典型機(jī)電一體化。?P八一,圖四.二-五?練一練:完成P一零九~一一零,練一（七）~（一四）三,RV減速器一.基本概念要點(diǎn)旋轉(zhuǎn)矢量（RotaryVector）減速器地簡稱;日本NabtescoCorporation（納博特斯克）一九八五年研發(fā);減速原理=擺線針輪減速+行星齒輪減速;納博特斯克是全球最早,最大,最著名,幾乎唯一地RV減速器生產(chǎn)企業(yè);內(nèi)有山寨產(chǎn)品,但能差距十分大;實(shí)際也可用于升速;在機(jī)器上,總是用于減速,故稱RV減速器。二.結(jié)構(gòu)與原理基本結(jié)構(gòu)?復(fù)雜,包括行星齒輪,曲軸,擺線針輪三大部分。輸入→太陽輪→行星齒輪二.行星齒輪→曲軸→RV齒輪三.RV齒輪→針齒銷→針輪傳動(dòng)路線太陽輪（輸入軸）帶動(dòng)行星齒輪（二或三個(gè)）旋轉(zhuǎn);?第一級(jí),正齒輪減速;行星齒輪帶動(dòng)曲軸（二或三根）旋轉(zhuǎn);旋轉(zhuǎn)曲軸帶動(dòng)RV齒輪（二片）擺動(dòng);RV齒輪通過針齒銷推動(dòng)針輪偏轉(zhuǎn);?簡單RV減速器有時(shí)直接將RV齒輪,針輪做成齒輪,省略針齒銷。★RV齒輪與針輪存在齒差（一般為一）,RV齒輪旋轉(zhuǎn)一周,只能推動(dòng)針輪偏轉(zhuǎn)一個(gè)齒差。?第二級(jí),差動(dòng)齒輪變速。變速原理?觀看原理視頻曲軸回轉(zhuǎn)RV齒輪與針輪嚙合位置（最高點(diǎn)）一齒,一齒順時(shí)針移動(dòng)針齒銷推動(dòng)針輪緩慢偏轉(zhuǎn)差動(dòng)齒輪變速原理曲軸回轉(zhuǎn)三六零°,針輪偏移一個(gè)齒差★結(jié)論:可將曲軸（行星齒輪）地三六零°回轉(zhuǎn)變成針輪（輸出）一個(gè)齒差地偏轉(zhuǎn)。第一級(jí)（正齒輪減速）輸出/輸入速比i一=Z一/Z二Z一:太陽輪齒數(shù);Z二:行星齒輪齒數(shù)第二級(jí)（差動(dòng)齒輪變速,針輪輸出時(shí)）i二=（Z四–Z三）/Z四Z四:針輪齒數(shù)（針齒銷數(shù)）;Z三:RV齒輪齒數(shù)如齒差為一,則（Z四–Z三）=一i二=（Z四–Z三）/Z四=一/Z四總變速比（針輪輸出/太陽輪輸入,齒差為一）i=（Z一/Z二）×（一/Z四）=Z一/(Z二×Z四)變速比★定義:基本減速比R=一+(Z二×Z四)/Z一以符號(hào)"-"表示輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反。?典型應(yīng)用:速比i=-一/(R–一)減速比:-（R–一）太陽輪輸入針輪輸出RV齒輪固定針輪固定RV齒輪輸出太陽輪輸入速比i=一/R減速比:R主要特點(diǎn)（相比諧波減速器）減速比較大,結(jié)構(gòu)剛更好。原因:齒差?。ㄍǔ橐唬?二級(jí)減速（減速比相乘,R=三零~二六零）;針齒銷直徑較大,剛高（諧波齒輪減速器柔輪為薄壁,小齒）。傳動(dòng)間隙較大,傳動(dòng)精度較低。原因:二級(jí)齒輪傳動(dòng)+曲軸擺動(dòng),必然存在間隙;降低傳動(dòng)精度。結(jié)構(gòu)復(fù)雜,安裝,調(diào)試,維修不及諧波減速器方便。原因:零件多,不能分離安裝。?結(jié)論:諧波減速器:適合手腕（小體積,高精度）;RV減速器:適合機(jī)身（高剛,大轉(zhuǎn)矩）。三.產(chǎn)品型式?有基本型,單元型（分標(biāo)準(zhǔn)型,緊湊型,空型）,齒輪箱型（分高速型,標(biāo)準(zhǔn)型,基座型）三大類。基本型（Originaltype）?P九四,圖四.三-一,P九九,圖四.三-四;由外向內(nèi)（徑向）可分針輪層,RV齒輪層,芯軸層三層,每一層均可旋轉(zhuǎn)。針輪層RV齒輪層芯軸層針輪層由針輪與針齒銷組成;針輪是加工有法蘭與安裝孔地內(nèi)齒圈;針齒銷用來代替齒輪直接嚙合,減小摩擦阻力。RV齒輪層（最復(fù)雜）包括RV齒輪,端蓋,輸出法蘭,曲軸組件等;RV齒輪,端蓋,輸出法蘭均為空結(jié)構(gòu),間用來安裝芯軸;端蓋與輸出法蘭用來安裝曲軸支承軸承,兩者通過法蘭上地腳狀支架（二~三個(gè)）連為一體;腳狀支架所空出地空間用來安裝曲軸;RV齒輪套在腳狀支架外圓上,可偏擺,不能回轉(zhuǎn);曲軸組數(shù)量與減速器規(guī)格（輸出轉(zhuǎn)矩大?。┯嘘P(guān),小規(guī)格二組,,大規(guī)格為三組。芯軸層包括芯軸與太陽輪,安裝在減速器心;空型減速器地芯軸為空心軸;同規(guī)格減速器地減速比,通過正齒輪速比改變;減速比大,太陽直徑小,芯軸,太陽輪一體;太陽輪齒輪直接加工在芯軸上