表 4-2 减速器弯矩刚性和轴端尺寸
弯矩刚性 Nm/arc.min.※3
117 372 931 1176 1176 1470 2940 4900 7448
a 17.6 20.1 29.6 33.4 37.4 32.2 47.8 56.4 69.0
尺寸(mm)
b 91.6 113.3 143.7 166.0 166.0 176.6 210.9 251.4 292.7
减速器 RV-20E 满足所有要求规格，因此选定 RV-80E-10。
4
0

3
40 N em 60
tem
8274次
外部负载条件 W1=500 N L1=0.5m W2=2000N L3=0.5m 求出力矩刚度 求出输出轴偏角是否符合要求的规定值
W11 W2 3 M t 103
0.58
（4-9） （4-10）
型式
RV-6E RV-20E RV-40E RV-80E※1 RV-80E※2 RV-110E RV-160E RV-320E RV-450E
50KG 四自由度机器人设计报告
1.1.1 电机选择
码垛机器人腰部由于负重较大，所以要求旋转的速度不宜过快，因此要选择中速或
者低速电机。
设机器人腰部绕其中心轴的转动惯量为 J，根据机器人的静力学分析，取大臂小臂
极限长度 L，可得其转动惯量为：
J ML2 3
（4-1）
其中 M 是腰部所要承受的重量，为 200Kg，L 为 1m，通过计算得其转动惯量为

K
N0 Nm


T0 Tm
3.
41862h 20000h
Tem=3000 Nem=20
tem=0.05
（4-6） （4-7）
（4-8）
2
Lh 远大于 20000 小时
求出输出转速
最大输出转速 10r/min<75r/min（RV-80E 减速器允许最高输出转速）
求出启停转矩
66.7 Kg m 2
电机转矩
T J
（4-2）
回转加速度
2 rad s 2
（4-3）
带入求出力矩： 电机的转动惯量
T J 66.7 2 419 N·m
J J G 2 i2
（4-4）
取减速比 i=153，带入求出电机的转动惯量
JG2
J i2

66.7 1532
T1=1000N·m<1960N·m（RV-80E 减速器的启动时允许转矩）
T3=1000N·m<1960N·m（RV-80E 减速器的停止时允许转矩）
求出紧急制动力矩
Tem=3000N·m<3920N·m（RV-80E 减速器的瞬时最大允许转矩）
求出主轴承承载力
10
C em

775


5
T Tem
1T1
3
t 2 N 2T2 3
t 3 N 3T3 3
t1N 1 t2N 2 t3N 3
求出平均输出转速
510 N·m
Nm
t1N 1 t2N 2 t3N 3 t1 t2 t3
9 r min
暂时选定 RV-80E-10
计算减速机寿命是否满足要求的规格值
10
Lh
式中 MT 为弯矩刚性，查表 4-2，得 MT=1176N·m
3
=0.58(分)<1(分)符合要求。
求出外力矩
2 L b a 0.6326m （b.a 从表 4-2 查得）
（4-11）
Mc

W1L2 W2L3 1000
（4-12）
1316.3N·m 2156N·m (允许弯矩从表 4-3 查得)
1.1.2 减速器的选择
码垛机器人腰部的旋转需要克服的负载转动惯量比较大，所以在负载和驱动电机之 间要用有比较大传动比的减速装置。[2]考虑到码垛机器人体积结构、传动精度和经济性 等要求，本文设计的机器人减速装置采用 RV 减速器。RV 减速器具有传动比较大、结 构简单、体积较小、重量较轻、效率高、运转平稳、过载能力强、使用寿命较长等优点， 能够满足码垛机器人的各种要求。 选减速器所需各种数据如表 4-1 所示
表 4-1 减速器选型条件
启动时（max）
稳定时
停止时（max） 紧急停止冲击时
负载转矩(N·m) 转速(r/min) 时间(sec)
T1=1000 N1=5
t1=0.5
T2=0 N2=10 t2=4.2
T3=1000 N3=5
t3=0.5
确定负载特性 求出平均负载转矩
10
10
10
Tm

10 3
t1N
0.0028
Kg·m2
电机的转矩
Td
T i
（4-5）
带入求出电机转矩
Td
T i

429 153

2.7
N·m
1
根据以上计算结果，可以初步选定伺服电机，根据日本安川伺服电机公司提供的参 数，选取Σ-V 系列的 SGMGV-20A 型电机，额定输出为 1.8KW，额定转矩为 11.5N·m， 瞬时最大转矩为 28.7N·m。
型式
RV-6E RV-20E RV-40E RV-80E※1 RV-80E※2 RV-110E RV-16减速器允许弯矩和允许轴向推力
允许弯矩 Nm 196 882 1666 2156 1735 2940 3920 7056
允许轴向推力 N
1470 3920 5194 7840 7840 10780 14700 19600