小型多自由度机械手主体设计+CAD图纸+答辩PPT(8)
4.5. 回转机构的设计
4.5.1回转机构驱动设计
转动结构的选择：
（1）电动机带动齿轮传动
用于相交轴间的传动。单级传动比可到6，最大到8，传动效率一般为0.94～0.98。直齿锥齿轮传动传递功率可到370千瓦，圆周速度5米/秒。斜齿锥齿轮传动运转平稳，齿轮承载能力较高，但制造较难，应用较少。曲线齿锥齿轮传动运转平稳，传递功率可到3700千瓦，圆周速度可到40米/秒以上。
（2）摆动液压缸
螺旋摆动液压缸是利用大螺旋升角的螺旋副实现旋转运动的特殊液压缸，输出轴的螺旋棒与缸体固定，活塞内表面螺旋齿与螺旋棒的螺旋齿啮合，输出轴的螺旋棒表面形状与活塞外表面形状相同。因此，当活塞在转动套内液压力作用下，活塞既沿螺旋棒直线运动又转动，带输出轴的螺旋棒同时也随之转动。从而摆动运动得以实现。螺旋摆动缸具有结构紧凑、安全可靠、占位空间小，易于设计、输出扭矩和摆动角度大等优点。
液压螺旋摆动液压缸是一个装配紧密的配件，它在很小的空间里运用液压集合了非常高的扭矩。尽管动力很高但是他们仍然可以精确容易地控制，HKS摆动缸已经成功地应用在了几乎所有要求有限旋转运动且要大扭矩的领域。
综上可以看到电机与齿轮能让机械手更有活力和可控性。摆动液压缸在此工作场合上由于需要更多的液压油，使微型液压泵站的体积增大，不合适。
选择电机，首先要确定电机工作点的力矩有多大，及在这个力矩下需要的电机转速（即额定转速）是多少。依此可以确定需要多大尺寸的电机能满足这个要求。
电机的额定转速和额定力矩决定了电机的输出功率。对于两台尺寸完全相同的电机来说，由于转速不同，力矩不同，所以输出功率也不同。力矩大、转速高的电机，其输出功率就大，当然电流也要增大。 输出功率的计算方法如下：
P2＝1.028×10-5×T×N 单位：瓦（W） 其中：T--负载力矩 单位：克/厘米（g.cm） N--负载转速 单位：转/分（rpm）
对于同一台电机，当力矩不变时，电机转速与电压成正比。即：电压越高，转速越高。如：一台12V电机，在额定力矩下的负载转速为5000rpm，当把电压升高到24V时，则负载转速大约为10000rpm.
对于同一台电机，负载转速与负载力矩成反比。即：随着负载力矩的增大，电机转速将降低。如：一台电机，若在200g.cm时的转速为5000rpm，当负载力矩大于200g.cm时，电机转速将低于5000rpm；而当负载力矩小于200g.cm时，电机转速将高于5000rpm。 一般来说，电机所带的负载力矩，应与电机给定的额定力矩相同。因为，在额定力矩下工作时，电机是处于最高效率点附近。而当负载力矩大于额定力矩时，电机处在超负荷运行状态，这将影响到电机的发热和使用寿命。
电机的力矩通常用g.cm（克/厘米）表示，与其他力矩单位的换算关系是： 1g.cm＝0.098mNm＝0.014oz-in 1mNM＝10.2g.cm＝0.142oz-in 1oz-in＝7.056mNm＝72.0g.cm
长度单位的换算关系是：1mm＝0.039in lin＝25.4mm 重量单位的换算关系是：1g＝0.035oz loz＝28.35g
根据下图可以选择CHM卧式入力齿轮减速马达：
图4.10 CHM卧式齿轮减速马达图
表4.5 CHM卧式齿轮减速马达参数表
此处选择750W的CHM卧式齿轮减速马达
4.5.2齿轮设计及校核
锥齿轮则用齿数比为3:4的齿轮啮合，进一步降低转速，使回转运动更容易控制，增大0.3倍扭矩，以满足驱动机械手转动扭矩的需求。
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