三自由度机械手改进设计+CAD图纸(5)
3.1.1滑动导轨与滚动导轨副的对比
导轨主要用来支撑和引导运动部件沿一定得轨道运动。滚动直线导轨副由导轨、滑座以及内作循环滚动的一定数量的滚动体组成。具有摩擦系数小，动、静摩擦力的差值小，灵敏度和运动精度高等特点。还具有使用方便。互换性好的特点。在机电一体化产品发展中是一种重要的精密功能部件。
原机械手在滑动导轨上运动时，由于导轨与滑块是滑动摩擦，摩擦力较大，效率低，在低速前进时还将产生“低速爬行”现象，低速运动时平稳性较差。
改进后的机械手在直线滚动导轨上运动时，由于导轨和滑块是滚动摩擦，摩擦力较小，效率高，不会产生“低速爬行”现象，运动时平稳性较高。
滚动导轨在低速运动的平稳性较高：在低速运动时，作为运动部件的动导轨容易产生爬行。
滚动直线导轨的优点：
（1）运动摩擦阻力大大降低
○1导轨的动，静摩擦系数差别小，随动性极好，及驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有效提高了数控系统的响应速度和灵敏度；
○2驱动功率大大下降，只相当于普通机械的1/10;
○3与滑动导轨和滚子导轨相比，摩擦力可下降约40倍；
○4适用于高速直线运动，运动速度比滑动导轨提高10倍；
○5可以实现较高的的定位精度和重复定位精度。
（2）可以实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。
（3）成对使用导轨副时，具有“误差均化效应”，从而可以降低基础件（导轨安装面）的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。
（4）简化了机械结构的设计和制造。
（5）安装与文修比较方便
原机械手采用的是滑动导轨和直线滚动导轨如图4与图5所示：
图4原机械手的滑动导轨 图5直线滚动导轨
直线滚动导轨的内部结构如图6所示：
图6滚动导轨的内部结构
3.1.2皮带传动与齿轮和同步带传动的对比
皮带是弹性体，在传递运动时会产生弹性滑动，易打滑，传递运动的精度不高。在传动过程中效率产生损失，主要由于产生了滑动损失，摩擦型带传动工作时，由于带轮两边的拉力差以及其相应的变形差，形成弹性滑动，导致带与从动轮的速度损失。弹性滑动率通常在1%～2%之间。严重滑动，特别是过载打滑，会使带的运动处于不稳定状态，效率急剧降低，磨损加剧，严重影响带的寿命。滑动损失随紧、松边拉力差的增大而增大，随带体弹性模量的增大而减小。
同步带传动，其预紧力小，工作平稳，有良好的减振能力，结构紧凑，不需文护与润滑。其转动惯量小，传递运动的精度高，且效率高。本课题中机械手的手腕需频繁启动，齿轮由于启动时转动惯量太大，因此选择转动惯量小且效率高的同步带。采用同步带之后，原机械手中带动皮带轮主带轮旋转的电动机，可以从龙门支撑的上方移动到平板上，在一定程度上降低了整个机械手的重心。
在对皮带机构进行改进的过程中，也考虑过用齿轮传动。因为齿轮传动可以保持一个瞬时比，还可以弥补皮带传动的弹性滑动。但考虑到机械手的手腕翻转十分频繁，电机的启停次数也就随之增加。相比同步带而言，齿轮传动启动时，转动惯量大，响应速度慢。与此相反，同步带的转动惯量小，响应速度快，正好可以弥补齿轮转动惯量大这一不足。
3.1.3普通丝杠与滚珠丝杠螺母副的对比
普通丝杠在传递运动过程中，摩擦力较大，传动效率低，平稳性较差。