【正文】 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2020 目 錄 1 前言 .................................................................................................................................. 1 課題來源 ....................................................................................................................... 1 技術(shù)要求及預期效果 ................................................................................................... 1 本課題要解決的主要問題及設計總體思路 ............................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展狀況 ....................................................................................... 1 研究現(xiàn)狀 .................................................................................................................... 1 發(fā)展趨勢 .................................................................................................................... 2 2 總體方案設計 .................................................................................................................. 4 機械結(jié)構(gòu)類型的確定 ................................................................................................... 4 傳動方案的確定 ........................................................................................................... 4 工作空間的確定 ........................................................................................................... 5 手腕結(jié)構(gòu)的確定 ........................................................................................................... 5 驅(qū)動 裝置的選擇 ........................................................................................................... 6 機器人驅(qū)動方案的分析和選擇 ................................................................................ 6 手腕電機的選擇 ........................................................................................................ 7 傳動比的確定及分配 ................................................................................................ 8 3 齒輪的設計 ...................................................................................................................... 9 齒輪強度的設計與校核 ............................................................................................... 9 第一級圓柱齒輪傳動設計 ......................................................................................... 9 第二級圓錐齒輪傳動設計 ...................................................................................... 12 4 軸的設計 ........................................................................................................................ 15 轉(zhuǎn)腕 傳動軸的選擇 ..................................................................................................... 15 擺腕傳動軸 的設計 ..................................................................................................... 15 圓柱齒輪軸的設計 .................................................................................................. 15 軸的強度校核 .......................................................................................................... 16 圓錐齒輪軸的設計 .................................................................................................. 20 手腕連接軸的設計 .................................................................................................. 21 大臂小臂連接軸的設計 .......................................................................................... 22 5 軸承的設計 .................................................................................................................... 23 軸承的選擇 ................................................................................................................. 23 軸承的壽命計算 ......................................................................................................... 23 6 其它零部件的選用 ........................................................................................................ 25 鍵連接的選用 ............................................................................................................. 25 殼體的設計 ................................................................................................................. 25 機器人手臂材料的選擇 ............................................................................................. 25 機器人臂部連接件的選用 ......................................................................................... 25 7 關節(jié)型機器人的位姿分析 ............................................................................................ 27 8 結(jié)論 ................................................................................................................................. 31 參 考 文 獻 ...................................................................................................................... 32 致 謝 ............................................................................................................................ 33 附 錄 ............................................................................................................................ 34 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2020 1 1 前言 課題來源 本課題設計的是垂直多關節(jié)型機器人臂部與手部的設計，主要是臂部和腕部的結(jié)構(gòu)設計及其零件設計。此課題來源于生產(chǎn)實際，是針對目前手工電弧焊接效率低，操作環(huán)境差 ，而且對操作員技術(shù)熟練程度要求高，因此采用機器人技術(shù)， 可以 實現(xiàn)焊接生產(chǎn)操作的柔性自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動生產(chǎn)率 ， 實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化和 改善勞動條件。 技術(shù)要求及預期效果 根據(jù)設計要達到以下要求： a. 最大搬運重量： 5kg； b. 最大工作范圍： 850mm； c. 標準周期： ； d. 重復定位精度： ? mm； e. 生產(chǎn)綱領： 大批大量。 此次設計的垂直多關節(jié)機器人可以實現(xiàn)大臂小臂的旋轉(zhuǎn) ,手腕的旋轉(zhuǎn)與擺動以及手爪的自動抓取與放松工件運動。此裝 置應用在焊接生產(chǎn)線上將大大提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，降低了工人的勞動強度，能夠帶來可觀的經(jīng)濟效益。 本課題要解決的主要問題及設計總體思路 本課題要解決的問題有以下三個： a. 手腕處于手臂末端，需減輕手臂的載荷，力求手腕部的結(jié)構(gòu)緊湊，減少重量和體積； b. 提高手腕動作的精確性； c. 三個自由度的實現(xiàn)。 針對上述問題有了以下設計思路： 。 b. 腕部機構(gòu)的驅(qū)動裝置采用分離傳動，將 2 個驅(qū)動器安置在小臂的后端。 c. 驅(qū)動電機 1 經(jīng)聯(lián)軸器與傳動軸來驅(qū)動小臂殼體的回轉(zhuǎn)運 動。驅(qū)動電機 2 經(jīng)傳動軸驅(qū)動一對圓柱齒輪和一對圓錐齒輪傳動來帶動手腕作偏擺運動。 ，以此來減輕手部的重量，讓手爪能夠作靈活的運動，此傳動裝置采用螺旋傳動來帶動手爪的抓取與放松工件運動。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展狀況 研究現(xiàn)狀 ??1 自上世紀 90 年代以來，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的迅猛發(fā)展，機器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。原本用于生產(chǎn)制造的工業(yè)機器人水平不斷提高，各種用于非制造業(yè)的先進機器人系統(tǒng)也有了長足的進 展。機器人的各種功能被相繼開垂直多關節(jié)機器人臂部和手部設計 2 發(fā)并得到不斷增強，機器人的種類不斷增多，機器人的應用領域也從最初的工業(yè)控制拓展到各行各業(yè)，從軍事到民用，從天上到地下，從工業(yè)到農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，從科研探索