1）套筒2）PX85减速器3）向心圆柱滚柱轴承4）内支撑套5）外支撑套 6）加强筋7）传动法兰盘8）固定套筒9）固定垫片10）止推轴承
图2.5 旋转平台结构图
内支撑套支撑机身重量，外支撑套带动腰部转动。内支撑套和外支撑套间的连接通过两
个轴承实现：止推轴承承受整个机身的重力，向心圆柱滚柱轴承起到防止机构径向力失衡的作用。传动法兰盘用螺栓连接在外支撑套上，其内圈有键槽，配合减速器输出轴，输出轴转动，带动法兰盘和外支撑套转动。减速器用螺栓连接至内支撑套上，输出轴伸出，旋上螺母，压紧内外支撑套,实现腰部的轴向固定。 2.2.2滚珠丝杠结构
滚珠丝杠结构实现了手臂的上下和前后平移，结构如图所示：
图2.6 滚珠丝杠机构
丝杠安装采用两端支撑方式，两端各装有一个角接触球轴承(22-8-7,32-15-9)，轴承由其两端的轴承座固定，轴承座安装应使丝杠轴线与支撑板平行。轴承座自行设计，其三维模型如下图：
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图2.7 轴承座
导轨为滚珠丝杠结构提供了足够的支撑力。导轨首先选择滚珠型直线导轨，主要考虑其轨宽和轨长，滑块主要是确定类型和数量。导轨选择轨宽15mm，轨长根据工作行程需求选择600mm。滑块选择四方型滑块，其结构及总体尺寸如下图所示：
图2.8 四方型滑块
由于支撑板是主要承载部件，需要校核支撑板的受压稳定性。分析支撑板受力，支撑板
可以看作下端固定上端自由的压杆，压力为机身的重力，作用点在机身的中心位置，如下图所示：
图2.9 支撑板压杆模型
临界压力的公式为
?2EI Fcr?(?L)2
(1)
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式中：Fcr是临界压力；E是支撑板材料45钢的弹性模量，一般是196-216GPa；I是支撑
板的惯性矩，可由三维模型的质量属性得到，40067 kg·mm2；μ是长度系数，对于一端固定一端自由的情况，μ值为2.1；L是支撑板长度600mm。计算得到，Fcr=4.98×1010N，远大于实际所受重力。 2.2.3中间连接器
（1）中间连接器的设计
中间连接器是连接水平丝杠和竖直丝杠的装置，它将由竖直丝杠螺母机构旋转而产生的竖直方向的位移，传递给水平丝杠螺母机构，使得手臂能够正常上下移动。中间连接器由两个螺母滑块连接器和一块中间连接板组成，相互之间用内六角螺栓连接，其结构如下图所示。
图2.10 中间连接器
螺母滑块连接器自行设计，材料选择45钢，其制造工艺流程简单来说是铸造、铣平面、钻孔、攻螺纹。其安装尺寸由上述滚珠丝杠的螺母及滑块位置决定，外形如下图所示。
图2.11 螺母滑块连接器
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图2.12 中间连接板
（2）中间连接板的强度校核
中间连接板主要需校核其与螺栓接触面上的挤压应力，挤压的强度条件是
Fbs≤[?bs] Abs(2)
式中：Fbs是挤压力，Abs是挤压面面积，[σbs]是挤压许用应力。
由中间连接器的三维模型可知，工作中的连接板与16个螺栓相互接触，螺栓直径3mm，
连接板厚度5mm，单个螺栓对连接板的挤压面的面积Abs为15×10-6m2。
图2.13 连接板受力图
总的挤压力F为水平手臂的重力，由Solidworks三维建模，经过测量得到质量m不大于15kg，因此单个螺栓孔受到挤压力为
Fbs=mg/16=9.2N
因此，运算得到挤压许用应力
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(3)
[σbs]≥0.613MPa
查表，可知钢材的挤压许用应力[σbs]≈355MPa，远大于最低要求。
(4)
2.2.4外壳设计
机器人外壳外形图如图所示，其主要作用是滚珠丝杠的防尘，导线线路的排布和整体机型的美观。外壳采用铝合金蒙皮包装，蒙皮厚度为3mm，质量轻。材料塑性好，采用锻压加工工艺，锻压成型。再以钻头打螺栓孔，以便于安装固定。为方便制造，将整体的外壳分成三段，分别制造。
外壳及其总体尺寸如下图所示：
图2.14 外壳图
2.3受载变形校核
受载变形校核可简单的由模型模拟机器人的末端受载时的挠度，得到形变偏移值。应用
Solidworks Simulation的有限元分析功能，简单分析弯曲变形。
根据机器人结构受力情况分析，主要是支撑板、丝杠、导轨等结构同时承载负载重量，
因此受载的模型可简化如下图：
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