Td?(JL?JM)?2?N[r/s]-移动转矩
加速时间 [s](31)
式中：JL和JM分别是负载部分的惯量和预选电机的惯量，N是电机最高转速100r/s，计算得Td=0.803N·m。
因此，最大转矩就是加速时的转矩Ta=0.868N·m，乘以安全系数K=1.2，TaK=1.04 N·m <1.91N·m（400W电机的最大转矩）。
确认有效转矩Trms：
TrmsTa2?ta?Tf2?tb+Td2?td?tc2220.868?0.1?0.0325?0.4+0.803?0.1
1.2 ?0.342N?m ?(32)
乘以K，TrmsK=0.411 N·m<0.64 N·m(400W电机额定转矩)。
根据以上计算可知，惯量比和功率虽然有较大余量，但根据转矩选择200W电机。 3.3.3联轴器选择 （1）选择联轴器
联轴器仍选用夹紧式弹性联轴器，选择方法同上，首先确定联轴器的力矩T：
T=T1×K1×K2×K3
(33)
式中：T1是伺服电机的力矩，选择伺服电机时可在手册上查得，值为0.64N·m；K1、K2、
K3是联轴器的工况系数；
假定：负载变动较大，K1=1.7，每天运转8小时，K2=1.00，每小时启停120次，K3=1.5的工况下，T=1.64N·m，
伺服电机的输出轴径Φ11mm和丝杠的输入轴径Φ10mm，由此选择联轴器型号TS4C-40-1011。 （2）校核力矩
查阅企业联轴器产品说明书，TS4C-40-1011型联轴器的拧紧力矩达4N·m，大于联轴器实
际工作时所承受的最大力矩T=1.64N·m，满足实际要求。
3.4手臂末端操纵器旋转
末端操纵器由法兰盘连接，需承载3kg重物，伺服电机连接行星齿轮减速器，减速器输
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出轴直接连接法兰盘，带动法兰盘旋转，如下图：
图3.6 末端传动结构图
预算法兰盘连同末端操纵器和重物总共10kg。伺服电机和减速器的选择方法同腰部电机和减速器的选择，具体过程不再给出。 3.4.1伺服电机选择
经估算，选择电机功率100W，电机的相关参数如下表：
表3.6 末端伺服电机技术参数
转子转动惯
电机型号 MSME
100
012G1
AC200
3000
6000
0.32
0.95
0.051
功率P/W
交流电源/V
额定转速n/(r·min)
-1
最大转速nmax/(r·min)
-1
额定转矩T/(N·m)
最大转矩
量
Tmax/(N·m)
JM/(kg·cm2)
3.4.2减速器选择
经估算，减速器选择的型号是PL-50-120-S，相关技术参数如下表：
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表3.7 末端行星减速器技术参数
减速比
减速器型号
i
PL-50-120-S
120
率 90％
T2N/(N·m)
10
满载效
额定输出扭矩
转动惯量J/(kg·cm2) 0.029
最大径向力Fr/N 440
最大轴向力Fa/N 420
PL型减速器如图所示：
图3.7 PL型行星齿轮减速器
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第四章 辅助机构设计
4.1 导线线路设计
机床等机械导线线路的铺设一般是采用软管或者坦克链等辅助件。
坦克链是一般装在机床机械上，用于牵引和保护电缆及软管的，形似坦克链的机械辅助装置。坦克链一般用在往复运动较为频繁的场合，用来牵引和保护导线及软管。坦克链由若干的坦克链节连接而成，节与节可自由转动，导线在安装和拆卸时，坦克链的节从两侧打开，方便导线放入。坦克链一节如图所示。
图4.1 坦克链一节
一般在两个连接点之间有电缆连接，并且两点间有相对的往复运动的情况下，考虑使用
坦克链。线路简图如下图所示：
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1是软管，2、3、4是坦克链条，5是外壳内布线
图4.2 线路简图
所有导线汇集在基座下端，跟基座壳固连。基座下端第一次分流，连接基座内的750W伺
服电机。其余通过软管连接到机器人腰部的外壳上，可以随着腰部旋转而弯曲伸缩。自腰部外壳出分流，一部分从机身外壳的卡线槽中走线，连接机器人顶端400W伺服电机，另一部分通过坦克链连接至竖直方向移动的滑块上，同滑块一起上下移动，坦克链上下伸缩移动。水平放置的两个伺服电机分别用坦克链连接至水平移动的滑块上，随滑块一起水平移动伸缩。导线布置在软管和坦克链中，并与软管或者坦克链之间没有相对移动。注意的是，导线在坦克链中最多填满90％的空隙，在软管中最多填满80％的空隙。
4.2机构零点设计
一般机床等机构刚启动时，要首先确定运动部件在整个机构中的位置，及相对机构机械
零点的位置，方才好进行下面的一系列由程序控制的操作。机构零点的设计就是确定机构的机械零点位置，并设计出发开关和连接线路。选择传感器是机构零点设计的主要问题。可供选择的传感器有：光栅传感器、位移传感器、压力传感器、限制开关等。微动开关是一种靠机械外力作用，通断迅速的接点机构，由于其价格便宜，使用广泛，使用可靠，安装方便，因此使用微动开关作为机器人的零点位置开关。其内部结构如下图所示：
图4.3 微动开关结构图
上图中：1)是操作体，2)是驱动杆，3)是接点间隔，4)是端子，5)是可动片，6)是安装孔，7)是开关外壳。在本次设计的机器人中，操作体是机械手臂上的外壳，外壳前进压上驱
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