【正文】 mall Welding Robot Abstract： For the current rapid development of industrialization, the robot in the production of life is indispensable. International Organization for Standardization (ISO) in 1987 was given to industrial robots definition: Industrial robot is a kind of automatic control operation and mobility features that can plete a variety of tasks programmable manipulator. Commonly used industrial automation. This thesis describes the mechanical structure for design. This article was first performed by welding robot program design, by paring select a suitable design. Select the appropriate motor. Then the structure of a welding robot select the appropriate drive mechanism, the drive mechanism to select the further structures. To plete the selection of the gear unit, the selection of the bearing shaft into the design strength of the ponents checked. The whole robot can be divided into the waist, arm, forearm, wrist four parts, with six degrees of freedom. Compact structure can be relatively wide range of points of contact surfaces. Keywords: Welding。然后根據(jù)焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由選取去的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)?！逼毡橛糜诠I(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。今后我會(huì)用自己的行動(dòng)報(bào)答您們。同時(shí)還要感謝同班同學(xué)的相互幫助，使我能夠有一個(gè)很愉快的大學(xué)。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 小型焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鄭 重 聲 明 本人呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。 學(xué)生簽名： 朱濤 日期： 2020 年 5 月 29 日 中國(guó)計(jì)量學(xué)院 現(xiàn)代 科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 小型焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì) Design of Small Welding Robot 致 謝 首先 ， 我要 感謝指導(dǎo)我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的馮娟老師，衷心的感謝她對(duì)我的指導(dǎo)和幫助以及本次選題的支持。 我還要感謝我的室友，謝謝你們?cè)谖耶厴I(yè)設(shè)計(jì) 中提供的幫助和鼓勵(lì)，你們的幫助使我順利地完成任務(wù)。 最后，向細(xì)心審閱本論文的的專(zhuān)家教授衷心的說(shuō)聲謝謝。本論文主要針對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)的介紹與設(shè)計(jì)。完成減速器的選取，軸承的選取，軸的設(shè)計(jì)進(jìn)行各部件的強(qiáng)度的校核。 robot。1 前言 1 選題背景及意義 1 需解決的主要問(wèn)題 3 焊接機(jī)器人的方案設(shè)計(jì) 5 腰部的設(shè)計(jì) 13 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的介紹 13 滾珠絲杠 30 附錄 B： 焊接機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 31 1 基座旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及大臂俯仰機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 32 3 小臂旋轉(zhuǎn)部分設(shè)計(jì)圖 36 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 前言 在科技日益發(fā)達(dá)的今天，機(jī)器人已逐步進(jìn)入人類(lèi)的生產(chǎn)生活當(dāng)中。 在工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)器人更有人類(lèi)難以取代的位置。焊接機(jī)器人的質(zhì)量直接就決定了生產(chǎn)制造出的產(chǎn)品的質(zhì)量，所以制造一個(gè)精度高，機(jī)構(gòu)精巧的焊接機(jī)器人是必不可少的。焊接機(jī)器人的應(yīng)用在半自動(dòng)化生產(chǎn)中比較廣泛，如汽車(chē)外殼、底盤(pán)的生產(chǎn)等。 不管?chē)?guó)內(nèi)還是國(guó)外對(duì)于焊接機(jī)器人的需求都是很大的，擁有一款好的焊接機(jī)器人將在焊接行業(yè)占領(lǐng)主導(dǎo)地位。設(shè)計(jì)一款自主研發(fā)、精度又高的機(jī)器人是十分 有意義的。 設(shè)計(jì)小型焊接機(jī)器人需解決的問(wèn)題有： 1) 需要對(duì) 小型焊接機(jī)器人的整個(gè)結(jié)構(gòu)的構(gòu)思； 2) 通過(guò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇合適的電機(jī)； 3) 根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)； 4) 需要對(duì)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及零件進(jìn)行校核； 5) 完成焊接部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)焊接； 6) 學(xué)習(xí)繪圖軟件，如 Solidworks、 AutoCAD 繪制部分裝配圖三維圖。 所以在生產(chǎn)方面應(yīng)用是相當(dāng)廣泛的。 機(jī)器人控制器是整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞， 如圖 所示。焊接控制器可根據(jù)預(yù) 先 的焊接監(jiān)控程序，完成焊接 數(shù)據(jù) 輸入、焊 接程序控制及焊接系統(tǒng)故障自診斷，中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 4 并實(shí)現(xiàn)與本地計(jì)算機(jī)及手控盒的通訊聯(lián)系。 安全設(shè)備是焊接機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障，主要包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)過(guò)熱自斷電保護(hù)、動(dòng)作超限位自斷電保護(hù)、超速自斷電保護(hù)、機(jī)器人系統(tǒng)工作空間干涉自斷電保護(hù)及人工急停等。 方案一：導(dǎo)軌式焊接機(jī)器人。缺點(diǎn)是占用空間位置，焊接位置具有局限性。所以將機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成人體的上半身的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)將有助于實(shí)際焊接軌跡的應(yīng)用。 通過(guò)對(duì)方案的比較 發(fā)現(xiàn)方案二跟適合設(shè)計(jì)要求。 焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了使機(jī)器人能夠清晰的展現(xiàn)出來(lái)，設(shè)計(jì)思路是先將機(jī)器人分成 3 個(gè)部分，即腰部、大臂、小臂與手腕。 腰部的上面 部分則是固定一個(gè)伺服電機(jī)，電機(jī)是連接大臂部分。剛度越大形變量就越小，所以為了提高剛度應(yīng)合理的選擇界面形狀的輪廓尺寸。 2) 精度 雖然是腰部的精度，但 失之毫厘謬以千里，要是腰部相差一度角在手臂上可能會(huì)相差 5 至 6 度，這回嚴(yán)重影響生產(chǎn)要求。 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 63) 平穩(wěn)性 機(jī)器在一定運(yùn)動(dòng)下多多少少會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊和振動(dòng)，這勢(shì)必會(huì)影響機(jī)器人的焊點(diǎn)的定位。初步設(shè)計(jì)機(jī)器人腰部的尺寸為高 400mm，寬度及厚度為 400mm 的基礎(chǔ)模型，這邊高度是未加入基座的高度尺寸。圖 是大臂的設(shè)計(jì)圖。 小臂部分及手腕部 分設(shè)計(jì) 機(jī) 器人的小臂跟機(jī)器人的大臂有點(diǎn)類(lèi)似，除了形狀有點(diǎn)不一樣，其功能跟大臂也基本一樣。其小臂跟手腕部分的剛度、精度、平穩(wěn)性也是相對(duì)設(shè)計(jì)而言比較重要。 小臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)跟俯仰機(jī)構(gòu)基本上也是一個(gè)類(lèi)似的工作原理 ，都是電機(jī)連接軸帶動(dòng)小齒輪再帶動(dòng)大齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，使機(jī)構(gòu)可以自由的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)比較查詢(xún)相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)以下兩款電機(jī)是比較適合應(yīng) 用在機(jī)器人里面的，即步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)是一種 感應(yīng)電機(jī) ，它的工作原理是利用 電子 電路，將直流電變成分時(shí)供電的多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的。 步進(jìn)電機(jī)作為 執(zhí)行元件 ，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，達(dá)到準(zhǔn)確定位的 目的 ；可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，用來(lái)調(diào)速。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將 電壓 信號(hào)轉(zhuǎn)化為和轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。 有刷電機(jī) 成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng) 轉(zhuǎn)矩 大，調(diào) 速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便（換碳刷），產(chǎn)生 電磁 干擾，對(duì)環(huán)境有要求。 交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流伺服電機(jī)在功能上的區(qū)別：交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也刂疲D(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。盡管在成本上比較高一點(diǎn)，但是優(yōu)點(diǎn)還是十分顯著的。而直流伺服電機(jī)損耗主要在轉(zhuǎn)子電樞上，散熱困難。 5) 同功率情況下，體積小，重量輕。 m 10 10 額定電流 /A 19 24,.9 額定轉(zhuǎn)速 /r 通過(guò)查看相關(guān)焊接機(jī)器人的資料發(fā)現(xiàn)，日本安川伺服電機(jī)是在焊接機(jī)器人中應(yīng)用比較廣泛的。 由于焊接機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度均較低，所以在電機(jī)選 擇過(guò)程中功率要求小，主要考慮電機(jī)的尺寸是否滿(mǎn)足焊接機(jī)器人外形尺寸的要求。 表 伺服電機(jī)容量 型 號(hào) SGMAH SGMPH SGMGH SGMSH 型 號(hào) SGMAH SGMPH SGMGH SGMSH 3000 r/min 3000 r/min 1500 r/min 1000 r/min 3000 r/min 3000 r/min 3000 r/min 1500 r/min 1000 r/min 3000 r/min A3 15 A5 20 01 22 02 30 03 32 04 40 05 44 06 50 08 55 09 75 10 1A 11 12 1E 15 13 _ 結(jié)合圖 電機(jī)尺寸示意，各電機(jī)具體參數(shù)如表 所示。電機(jī)和滾珠絲杠只用聯(lián)軸節(jié)連接，沒(méi)有間隙；另一種是帶減速機(jī)構(gòu)，選擇加速比，可加大向機(jī)械系統(tǒng)傳遞的轉(zhuǎn)矩。例如：直齒、曲齒、斜齒、人字齒等。 帶輪材料一般是鑄鐵等 。 圖 為繩帶傳動(dòng)； b 為鏈傳動(dòng) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 以上介紹了部分傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。 在 節(jié)中介紹了部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，再結(jié)合此結(jié)構(gòu)示意圖，顯然絲杠滾珠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)難在此機(jī)構(gòu)上運(yùn)