【正文】 輪 F2 分度圓直徑 d(mm) 80 200 80 120 60 120 42 84 36 72 36 72 齒數(shù) 40 100 40 60 30 60 24 48 24 48 24 48 模數(shù) 2 2 2 2 2 2 齒輪強(qiáng)度校核 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度需要用到赫茲公式 。 齒輪的工作速度不高所以選用 7 級精度 GB/009588。 機(jī)器人腕部俯仰機(jī)構(gòu) 。分別應(yīng)用于以下部件 : 機(jī) 器人腰部旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 。當(dāng)要求齒輪傳動(dòng)軸平行 ,回轉(zhuǎn)方向一致 ,且傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊時(shí)可以采用內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)。圖 為直齒圓柱外嚙合齒輪 ,圖 內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。根據(jù)圖 所示 ,表 為所選軸承的參數(shù)表。 圖 滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu) 圖 深溝球軸承示意圖 滾動(dòng)軸承的類型、尺寸和公差等級均已制定有國家標(biāo)準(zhǔn) ,在設(shè)計(jì)中只需要根據(jù)工作條件選擇合 適的軸承尺寸、公差等級等 ,并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。示意圖如圖 所示 ,滾動(dòng)軸承分很多的類型 ,有深溝球軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承。為了使軸能夠符合要求 ,需要改變軸的參數(shù) ,首先是重新設(shè)計(jì) 3 號軸 5 號的直徑 ,通過計(jì)算得到的值是 ,即可 ,由于應(yīng)切力強(qiáng)度值與要求的值相差不是很大 ,所以通過加大 3 號軸、 5 號軸的直徑 ,將 3 號軸的直徑確定為 ,將 5 號軸的直徑確定為。 小臂旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸直徑 ,為了方便計(jì)算取整數(shù)。通過上式 可得 ,通過計(jì)算可知軸的直徑大于 均符合強(qiáng)度要求。 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 (MPa) C與材料有關(guān)的系數(shù)。這種方法計(jì)算簡便 ,但計(jì)算精度較低 ,主要用于初步估算軸徑以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和以傳遞轉(zhuǎn)矩為主的傳動(dòng)軸。這樣可以使齒輪可以正常的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于此設(shè)計(jì)題目是小型焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì) ,所以選擇鏈傳動(dòng)的話不太符合題意。皮帶傳動(dòng)顯然強(qiáng)度不夠。部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選取也會(huì)影響到機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。鏈條的鉸鏈磨損后 ,使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象 。能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚(yáng)的不良環(huán)境中工作 。不能保證精確的傳動(dòng)比。齒輪直徑可以從幾 毫米至二十多米。例如 :直齒、曲齒、斜齒、人字齒等。由于產(chǎn)生齒輪側(cè)隙 ,需要采取補(bǔ)償措施。例如鼓風(fēng)機(jī)、地動(dòng)儀等。 手腕俯仰處電機(jī)選用 SGMPH02,功率 200w 轉(zhuǎn)速 3000prm。 焊接機(jī)器人所用的六個(gè)電機(jī)型號如下 : 腰部旋轉(zhuǎn)處電機(jī)選用 SGMPH15,功率 1500w 轉(zhuǎn)速 3000prm。表 是伺服電機(jī)的容量表。要是選擇大了 ,則不僅會(huì)使設(shè)備費(fèi)用增加 ,而且由于電機(jī)經(jīng)常在輕載下運(yùn)行運(yùn)行效率對異步電機(jī)來說都會(huì)下降。 可用于較高電壓情況下 ,直流伺服電機(jī)換向器片由于電壓的限制 ,不宜工作。部分熱量經(jīng)軸傳給負(fù)載。 可靠性高 ,用電子逆變器取代了直流電機(jī)換向和電刷的機(jī)械換向 ,工作壽命主要有軸承決定。直流伺服是梯形波。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。 伺 服系統(tǒng)(servomechanism)是使物體的方位、位置、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值 )的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 伺服電機(jī) (servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī) ,是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它必須由雙環(huán)形 脈沖信號、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。在非超載的情況下 ,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和 脈沖數(shù) ,而不受負(fù)載變化的影響 ,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號 ,它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度 ,稱為“步距角” ,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。腕部的頂端聯(lián)接的是一個(gè)法連是用于焊槍機(jī)構(gòu)的。圖 是小臂與手腕的設(shè)計(jì)圖。小臂這 需要做旋轉(zhuǎn)一個(gè)動(dòng)作 ,故有一個(gè)自由度。 大臂的兩端基本上是一個(gè)對稱結(jié)構(gòu) ,一端是帶有軸承跟大齒輪的大臂俯仰端 ,另一端是帶有電機(jī)提供給小齒輪俯仰動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。同 樣的大臂部分的剛度、精度、平穩(wěn)性也十分的重要。 當(dāng)然機(jī)械結(jié)構(gòu)的布局也挺重要 ,在設(shè)計(jì)的時(shí)候還是需要謹(jǐn)慎思考的。所以設(shè)計(jì)的時(shí)候需要更加的仔細(xì)精確。故在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要選擇抗彎力跟抗扭轉(zhuǎn)力較大的截面形狀。當(dāng)然腰部的設(shè)計(jì)還需要考慮剛度、精度、平穩(wěn)性。本次設(shè)計(jì)是將機(jī)器人設(shè)計(jì)為落地式的機(jī)器人 ,所以腰部的一端是需要帶底盤的 ,并且可以很好的固定在地面上?？刹僮餍员容^強(qiáng)。 方案三 :極坐標(biāo)焊接機(jī)器人。人之所以能活動(dòng)自如就因?yàn)槿松砩嫌性S許多多的關(guān)節(jié)。機(jī)器人焊接機(jī)可以在導(dǎo)軌上 上、下、左、右、前、后運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的差異直 接可以體現(xiàn)出機(jī)器人的使用價(jià)值。例如視覺傳感器 ,操作人員可以通過屏幕觀測焊接質(zhì)量是否合格?？刂破髫?fù)責(zé)處理焊接機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。當(dāng)然 ,一般為了生產(chǎn)的進(jìn)度都是一臺(tái)焊接機(jī)器人配 2 臺(tái)變位機(jī) ,一臺(tái)用作焊接時(shí) ,另一臺(tái)這負(fù)責(zé)搬運(yùn) ,當(dāng)搬運(yùn)的變位機(jī)焊接時(shí) ,則焊接完畢的變位機(jī)由進(jìn)行搬運(yùn)工作。典型的焊接機(jī)器人組成如圖 所示 : 圖 焊接機(jī)器人系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 機(jī)械手是焊接機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,它由驅(qū)動(dòng)器、連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器 (編碼盤 )等組成。 需要對設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及零件進(jìn)行校核 。對該課題進(jìn)行深入的分析 ,選擇實(shí)現(xiàn)方便、穩(wěn)定、安全、高效的方案 ,完成小型焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)。 選題的意義 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、穩(wěn)定和提高生產(chǎn)質(zhì)量、改善勞動(dòng)強(qiáng)度可在有害環(huán)境工作、縮短了產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期 ,減少相應(yīng)的設(shè)備投資。從這方面可以看出 ,雖然中國是一個(gè)大國 ,但工業(yè)發(fā)展還是落后與其他小國家的。在惡劣的環(huán)境中機(jī)器人可以代替人類完成絕大部分的工作 ,因此工業(yè)機(jī)器人在高溫、低溫、缺氧、等環(huán)境中應(yīng)用較多。對于線條、點(diǎn)面進(jìn)行的焊接精確度是相當(dāng)?shù)母?。這些機(jī)器人將在我們的生活中越來越平凡。 reducer。減速器 。結(jié)構(gòu)精巧可以接觸點(diǎn)面范圍比較廣。選擇合適的 電機(jī)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)曾于 1987 年對工業(yè)機(jī)器人的給出了定義 :“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的的操作和移動(dòng)功能 ,能夠完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。而至今仍無以為報(bào)。對于不了解的問題細(xì)心指導(dǎo) ,使我對機(jī)電有更加充分的認(rèn)識。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體 ,均已在文中以明確的方式標(biāo)明。盡我所知 ,除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外 ,本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。還要感謝大學(xué)期間各個(gè)科目老師的細(xì)心教導(dǎo) ,解答疑難。 深深感謝我的父母和親人 ,他們無私的在背后默默支持者我 ,我深知他們?yōu)槲仪髮W(xué)所付出過的點(diǎn)點(diǎn)滴滴 ,感謝他們一直對我的信任 ,感 謝他們的養(yǎng)育之恩。 小型焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 :針對于目前工業(yè)化的迅速發(fā)展 ,機(jī)器人在生產(chǎn)生活中不可或缺。 本文先進(jìn)行的的是通過焊接機(jī)器人方案的設(shè)計(jì) ,通過對比選取出合適的設(shè)計(jì)方案。 整個(gè)機(jī)器人可分為腰、大臂、小臂、腕四個(gè)部分 ,具有 6 個(gè)自由度。傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 。 transmission mechanism。在我們這個(gè)時(shí)代已經(jīng)不是夢想 ,在大街上我們可以看到爬壁機(jī)器人的高空作業(yè) ,在深海機(jī)器人又可以代替人類考察 ,甚至上月球進(jìn)行研究考察數(shù)據(jù)。在焊接方面機(jī)器人更是做的比較出色。工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的機(jī)器人。就國內(nèi)國人自足研發(fā)焊接機(jī)器人 ,其重要部件如電機(jī)等還是需要向外國訂購。使焊接機(jī)器人越來越接近人工智能 ,焊接技術(shù)也越來越高。 需解決的主要問題 了解焊接機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用中的意義和該類機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 ,對焊機(jī)機(jī)器人的原理、構(gòu)造、控制電路、運(yùn)動(dòng)軌跡有全面的認(rèn)識 ,以及對機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、電機(jī)分配有全面的把握。 根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 。 2 焊接機(jī)器人方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成簡介 焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由如下幾部分組成 :機(jī)械手、變位機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng) (專用焊接電源、焊槍或焊鉗等 )、焊接傳感器、中央控制計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。 為了配合焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng) ,以及加快生產(chǎn)的進(jìn)度 ,給焊接機(jī)器人配一個(gè)變位機(jī)是十分有必要的。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些專用電路組成 ,其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、機(jī)器人專用語言、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)軟件、機(jī)器人控制軟件 、機(jī)器人自診斷及自保護(hù)軟件等。 雖然在焊接機(jī)器人在設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)⒕忍岣叩搅俗铐敹?,按時(shí)由于環(huán)境等因素導(dǎo)致焊接結(jié)果不是很理想 ,為了提高焊接的精度 ,給焊接機(jī)器人安裝部分傳感器是必要的。 圖 機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞 焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案 針對目前焊接機(jī)器人的普遍應(yīng)用于各機(jī)械行業(yè) ,且焊接機(jī)器人的構(gòu)造也有相當(dāng)大的改進(jìn)可以說目前的機(jī)器人已經(jīng)相當(dāng)理想不過對于機(jī)器人的改進(jìn)沒有最完美只有更完美。通過多副齒輪導(dǎo)軌控制焊機(jī)移動(dòng)達(dá)到焊接的目的 ,導(dǎo)軌可根據(jù)生產(chǎn)需求跟空間要求安裝齒輪導(dǎo)軌。 方案二