焊接机器人设计

I摘要随着科技的发展和工业需求的增加，焊接技术在工业生产中所占据的分量越来越大，而且焊接技术的优良程度直接影响着零件或产品的质量。国内焊接机器人应用虽已具有一定规模，但与我国焊接生产总体需求相差甚远。因此，大力研究并推广焊接机器人技术势在必行。本设计的重点是运用机械原理和机械制造装备设计方法设计焊接机器人的实践和方法。本次设计，是在了解焊接机器人在国内外现状的基础上，进而掌握焊接机器人内部结构和工作原理，并对手臂和腕部进行结构设计。合理布置了各个组件。同时了解机器人机械系统运动学及运动控制学。为工业上焊接机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参考，为工业设计者提供设计理论和设计实践的参考。该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。关键字：焊接机器人传动系统机械机构设计IIAbstractWiththedevelopmentoftechnologyandtheincreaseinindustrialdemand,weldinginindustrialproductionoccupiedmoreandmoreweight,andexcellentweldingtechnologydirectlyaffectsthedegreeofthequalityofpartsorproducts.Althoughthedomesticapplicationofweldingrobotwithacertainscale,butfallsfarshortoftheoveralldemandforwelding.Therefore,greateffortstostudyandpromotetheweldingrobottechnologyisimperative.Thefocusofthisdesignistheuseofmechanicaltheoryanddesignofmachineryandequipmentdesignandmethodsofpracticeweldingrobot.Thedesignoftheweldingrobotinunderstandingthebasisofthestatusquoathomeandabroad,andthengrasptheweldingrobotandworkingprincipleoftheinternalstructure,andstructuraldesignofthearmandwrist.Rationalarrangementofthehydrauliccylinder.Atthesametimeunderstandtherobotmechanicalsystemkinematicsandmotioncontrolstudy.Forthedesignofindustrialweldingrobotstoprovideatheoreticalreference,referenceanddatareferencedesignforindustrialdesignersanddesignpractice,designtheoryreference.Therobothasagoodrigidity,highprecisionlocation,stablecharacteristics.Keyword：Weldingrobot：；Transmissionsystem；Mechanicalstructuredesign；III目录绪论.....................................................................1第1章焊接机械手的总体方案设计...........................................11.1概述...........................................................21.2基本技术参数设计...............................................21.3焊接机器人的主要组成...........................错误!未定义书签。第2章焊接机器人底座的设计..............................................52.1底座的工作方式.................................................52.2底座的结构设计.................................................62.2.1底座总体设计.............................................62.2.2底座电机的选择...........................错误!未定义书签。2.2.3底座上谐波齿轮传动的设计.................错误!未定义书签。2.3底座轴的设计...................................................82.4底座传动齿轮的设计.............................错误!未定义书签。2.4.1齿轮齿数的计算...........................错误!未定义书签。2.4.2齿轮接触疲劳强度计算.....................错误!未定义书签。2.4.3设计计算.................................................92.5底座轴承的选择.................................错误!未定义书签。第3章焊接机器人腰部的设计.............................................133.1腰部的工作方式................................................133.2腰部的结构设计.................................错误!未定义书签。第4章焊接机器人大臂的设计...............................错误!未定义书签。4.1焊接机器人大臂设计总体方案....................................144.2焊接机器人大臂丝杠的支承机构选择..............................144.3焊接机器人滚珠丝杠设计选型与计算..............................164.3.1滚珠丝杠导程的确定......................................16IV4.3.2滚珠丝杠最大载荷.........................错误!未定义书签。4.3.3滚珠丝杠螺母副的选型.....................错误!未定义书签。第5章焊接机器人手腕的设计............................................175.1机器人手腕的设计要求..........................................175.2手腕工作方式...................................错误!未定义书签。5.3手腕电动机的选择...............................错误!未定义书签。5.4手腕轴承的选择.................................错误!未定义书签。第6章联轴器的选择.......................................错误!未定义书签。结论.................................................................22谢辞.................................................................23参考文献与附录...........................................................231绪论QQ:123536215、870862708全套图纸及说明书，英文翻译可获取~。第1章焊接机械手的总体方案设计21.1概述焊接是制造工业中最重要的工艺技术之一.它在机械制造,核工业,航空航天\能源交通,石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广.随着科学技术的发展,焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项基础工艺和生产尺寸精确的制成品的生产手段.传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量,数量要求.因此保证焊接产品质量的稳定性,提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题.从21世纪先进制造技术的发展要求看,焊接自动化生产已是必然趋势.焊接机器人主要优点如下:1)稳定和提高焊接质量,保证其均匀性;2)提高劳动生产率,一天可24小时连续生产3)改善工人劳动条件,可在有害环境下工作;4)降低对工人操作技术的要求;5)缩短产品改形换代的准备周期,减少相应的设备投资;6)可实现小批量产品的焊接自动化;7)能在空间站建设,核能设备维修,深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业.8)为焊接柔性生产线提供技术基础.焊接作为机械制造业中仅次与装备加工和切削加工的第三大加工作业,对其进行机器人柔性加工技术及其相关的控制器PC化,网络化和智能化的应用研究已成为焊接自动化发展的必然趋势.实现焊接自动化生产的意义和必要性:随着我国一步一步地走向国际市场大舞台和加入国际贸易组织,国内竞争和国际竞争的界限将越来越模糊,我国的经济发展和国际接轨是大势所趋,改变过去的生产方式和管理模式已迫在眉睫.这种改变不仅仅对大小型企业而言,对中型企业也将更加重要.1.2基本技术参数设计根据任务的来源不同，按制造厂的产品规划或用户订货要求来确定。在总体方案设计阶段先要确定的主要参数有如下几种：3（1）额定负载。额定负载是指在机器人规定的性能范围内，机械接口处所能承受负载的允许值。它主要根据作用于机械接口处的力和力矩，包括机器人末端执行器的质量、抓取工件的质量及惯性力（矩），外界的作用力（矩）（如切削机器人的切削力）来确定。本次课题设计要求的额定负载QQ:123536215、870862708全套图纸及说明书，英文翻译可获取~（5）机器人的手部装置又称末端执行器。根据作业性质不同，机械臂末端的执行器有不同形式。1）焊接机器人和喷涂机器人的末端分别为固定焊枪和喷枪的夹具。42）搬运大件光整平板的机器人一般采用真空吸附式末端执行器，利用吸盘内压力与大气压力之间的差值产生吸附作用力。3）对于一般的物料搬运和装配机器人，末端执行器为种类繁多的机械夹持器，用机械手指的闭合和张开来夹紧和释放工件。4）运送铁磁物质的机器人还可以将电磁吸盘作为末端执行器。5第2章焊接机器人底座的设计2.1底座的工作方式机器人底座的结构设计要求：1)要有足够大的安装基面，以保证机器人工作时的稳定性。2)机座承受机器人全部重量和工作载荷，应保证足够的强度、刚度和承载能力。3)机座轴系及传动链的精度和刚度对末端执行器的运动精度影响最大。因此机座与手臂的联接要有可靠的定位基准面，要有调整轴承间隙和传动间隙的调整机构。机器人的底座是由两部分组成的，分为上下两部分，下部分的作用是固定和支撑，属于不动体，用螺丝固于与地上；上部分是一个转台作用是支撑和旋转，带动大臂以上部分做旋转运动。上部分也称做腰部，腰部回转由一级齿轮传动组成，如图2-1所示底座部件装配图，在结构布置上电机、减速器和小齿轮均在腰上随腰座一起回转；而大齿轮固定在机座上。这样布局对装饰、润滑方便，但增大了腰部回转的转动惯量。图2-1底座部件简图62.2底座的结构设计2.2