文湖南廣益實(shí)驗(yàn)中學(xué)1402班 周昱民

用于機(jī)器人的自動(dòng)定中定位螺栓

文湖南廣益實(shí)驗(yàn)中學(xué)1402班 周昱民

機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以聽(tīng)從人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類在生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)等方面的工作。

隨著科技的進(jìn)步，不論是生產(chǎn)還是生活都趨于機(jī)器化和智能化，出現(xiàn)了各種類型的生活機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人。由于機(jī)器人是通過(guò)控制器和傳感器完成基本動(dòng)作，因此對(duì)各個(gè)部位的連接精度具有較高的要求，尤其是各個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)，一旦安裝偏斜，就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作精度降低、工作效率降低、動(dòng)作出錯(cuò)率增加等一系列問(wèn)題。

螺栓作為機(jī)械連接的主要部件之一，在機(jī)器人各部分結(jié)構(gòu)的連接、拼裝中被大量采用。普通的螺栓安裝速度慢，安裝進(jìn)度難以保證，且在頻繁裝卸以及機(jī)械動(dòng)作過(guò)程中易松脫，造成安裝精度下降。

如果采用我設(shè)計(jì)的用于機(jī)器人的自動(dòng)定中定位螺栓，在裝配時(shí)就能進(jìn)行精確的對(duì)中定位，防止螺栓擰緊后的松脫問(wèn)題，它適用于高精度裝配要求的零件之間的相互連接定位。

自動(dòng)定中定位螺栓包括螺頭、螺桿、定位件和對(duì)中件。

圖1 自動(dòng)定中定位螺栓結(jié)構(gòu)圖

定位件用于固定在待連接的零件上，對(duì)中件用于可轉(zhuǎn)動(dòng)的套設(shè)在螺桿的光面段外，并利用螺桿的螺紋段限制位置，防止松脫。

定位件上開(kāi)有用于貫穿螺桿和容納對(duì)中件的裝配孔，裝配孔的內(nèi)壁面與對(duì)中件的外壁面之間通過(guò)錐面接觸。在擰緊狀態(tài)下，錐面與螺紋接觸面呈角度設(shè)置，不會(huì)造成螺紋扭轉(zhuǎn)的阻礙，具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)止逆作用。

裝配孔遠(yuǎn)離對(duì)中件的一端的窄口位置，并設(shè)有用于與螺紋段螺紋連接的螺紋口。通過(guò)螺紋口與螺桿之間以及螺母與螺桿之間形成雙重連接鎖定，保證裝置具有良好的穩(wěn)定性。

裝配孔的內(nèi)錐面覆蓋至少一層用于緩沖上部作用力和防止擰緊的螺桿松脫的彈性墊層，以提高連接過(guò)程中的相互作用力，降低裝配后的沖擊作用力，延長(zhǎng)裝置的使用壽命，還能提高螺栓的性能，密封連接部位。

圖2 裝配孔的內(nèi)錐面覆蓋至少一層彈性墊層

利用定位與待安裝位置進(jìn)行同軸定位的方式可使定位件在待連接零件上進(jìn)行精確定位。螺桿穿過(guò)定位件進(jìn)行連接時(shí)，利用對(duì)中件與定位件之間的錐面配合，以保證螺桿的中軸線精確到位。

定位件的外形與裝配孔形狀相同，采用圓柱、棱柱、圓錐、棱錐中的一種，可根據(jù)需要選擇，方便與待連接零件進(jìn)行裝配安裝，擴(kuò)大適用范圍。

對(duì)中件的內(nèi)壁面徑向尺寸大于螺紋段的最大徑向尺寸。光面段的徑向尺寸大于螺紋段的最大徑向尺寸。對(duì)中件可以沿螺桿徑向移動(dòng)，方便制作和裝配。

內(nèi)錐面與外錐面的形狀可采用用于匹配連接自動(dòng)定中定位的圓錐，這樣可以對(duì)中定位以及防松脫，且對(duì)中性能更好。也可采用用于匹配連接自動(dòng)定中定位并限制定位件與對(duì)中件之間的相對(duì)周向轉(zhuǎn)動(dòng)的棱錐，不僅能對(duì)中定位，其抗扭、防脫落性能更好。

圖3 內(nèi)、外錐面的形狀可有多種選擇