【正文】 例如此結(jié)構(gòu)設(shè)計著重于傳動的設(shè)計，還未對機(jī)器人的布局進(jìn)行很好的處理，具體體現(xiàn)在控制機(jī)器人的電線等小部件的安置。 1) 通過查閱焊接機(jī)器人相關(guān)資料文獻(xiàn)，設(shè)計出了焊接機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)。 焊接方式種類繁多，此設(shè)計的焊接機(jī)器人腕部頂端聯(lián)接 的是的法蘭，可以聯(lián)接不同的焊接工具，這邊就以氬弧焊為例，來說明焊接機(jī)器人工作原理。符合設(shè)計要求，通過查詢過具體型號得出 XB160120，符合要求。圖 為諧波減速器結(jié)構(gòu)示意圖。 將以上數(shù)據(jù)代入公式 得MPaF ??。 再由許用接觸應(yīng)力計算公式 ： HHH Slim][ ?? ? ....................................（ ） 式中： ][H? 許用接觸應(yīng)力； limH? 接觸疲勞強(qiáng)度極限值，與齒面硬度有關(guān)； 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 20 HS 安全系數(shù)。當(dāng)要求齒輪傳動軸平行，回轉(zhuǎn) 方向一致，且傳動結(jié)構(gòu)緊湊時可以采用內(nèi)嚙合齒輪傳動。 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 17 圖 圖 滾動軸承的類型、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。 表 為齒輪軸徑強(qiáng)度校核表，經(jīng)過計算跟校核后沒發(fā)現(xiàn)第三組、第五組軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)切力不符合要求。 取軸的材質(zhì)為 40Cr，調(diào)質(zhì)，硬度 286HBS，彎曲許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)切力為 300MPa。這樣可以使齒輪可以正常的轉(zhuǎn)動。皮帶傳動顯然強(qiáng)度不夠。其結(jié)構(gòu)如圖 所b a 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 14 示。由于產(chǎn)生齒輪側(cè)隙，需要采取補(bǔ)償措施。因此在查閱了安川電機(jī)手冊的基礎(chǔ)上選擇電機(jī)。 min1 3000 3000 力矩常數(shù) / 轉(zhuǎn)子慣量 ’ 功率變化率 / 167 機(jī)械時間常數(shù) /ms 電氣時間常數(shù) /ms 重量 /kg 24 73 電機(jī)的型號的選擇 傳動系統(tǒng)中選擇一臺合適的電機(jī)容量是很重要的。部分熱量經(jīng)軸傳給負(fù)載。直流伺服是梯形波。 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）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 步進(jìn)電機(jī)是將電 脈沖 信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在腰部結(jié)構(gòu)已經(jīng)介紹了，同樣的不再重復(fù)描述了。預(yù)計將大臂的長度設(shè)為600mm，供后面的設(shè)計作參考。為了使機(jī)器人在運(yùn)動時盡可能的平穩(wěn)需采取緩沖裝置吸收能量，還有一方面就是需要減少機(jī)器的動能，可以在設(shè)計的時候?qū)C(jī)器做的更緊湊一些控制好質(zhì) 量，以減少慣性力所帶來的影響。由于腰部不僅受到彎力，還受到扭轉(zhuǎn)力。 腰部的設(shè)計 機(jī)器人的腰部不僅要實現(xiàn)可以帶動整個機(jī)械主體進(jìn)行 360 度的旋轉(zhuǎn)，還需一端固定于一個基準(zhǔn)面。此機(jī)器人為關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，機(jī)器人主體的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)由腰部、大臂、小臂、腕部等幾個部分組成。通過多副齒輪導(dǎo)軌控制焊機(jī)移動達(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。 雖然在焊接機(jī)器人在設(shè)計的時候?qū)⒕忍岣叩搅俗铐敹耍磿r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。 為了配合焊接機(jī)器人的運(yùn)動，以及加快生產(chǎn)的進(jìn)度，給焊接機(jī)器人配一個變位機(jī)是十分有必要的。無論是為了國內(nèi)的工業(yè)發(fā)展，還是為了全球工業(yè)化速度的推進(jìn)，焊接機(jī)器人作為機(jī)器人的典型代表，要是能夠設(shè)計出一款新型的焊接機(jī)器人將是機(jī)器人行業(yè)的一大亮點，能夠造福整個機(jī)械行業(yè)。 從大角度來看國內(nèi)焊接機(jī)器人的應(yīng)用不少，但是國人自主研發(fā)的焊接機(jī)器人還是比較薄弱的，在生產(chǎn)中大多用的是德系，日系等國外技術(shù)生產(chǎn)的機(jī)器人。機(jī)器人可以在惡劣的環(huán)境下代替人類工作，機(jī)器人不會覺得累。 33 5 腕部頂端法蘭連接部分設(shè)計圖 33 4 手腕俯仰機(jī)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)設(shè)計圖 31 2 大臂小臂聯(lián)接部分小臂俯仰設(shè)計圖 24 參考文獻(xiàn) 22 送絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計 18 齒輪強(qiáng)度的校核 17 齒輪的設(shè)計 14 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的計算 14 傳動機(jī)構(gòu)的選擇 transmission mechanism。 本文先進(jìn)行的的是通過焊接機(jī)器人方案的設(shè)計，通過對比選取出合適的設(shè)計方案。 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)所付出過的點點滴滴，感謝他們一直對我的信任，感謝他們的養(yǎng)育之恩。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。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。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控制的的操作和移 動功能，能夠完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。結(jié)構(gòu)精巧可以接觸點面范圍比較廣。 II 目次 1 選題背景 4 焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 大臂部分的設(shè)計 10 4 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計 13 繩帶鏈條 28 4 送絲機(jī)構(gòu) 34 附錄 C： 焊接機(jī)器人整體設(shè)計圖 在我們這個時代已經(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)。工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的機(jī)器人。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。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)動器、連桿傳動機(jī)構(gòu)、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器（編碼盤）等組成。控制器負(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作。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的差異直接可以體現(xiàn)出機(jī)器人的使用價值。人之所以能活動自如就因為人身上有許許多多的關(guān)節(jié)?？刹僮餍员容^強(qiáng)。當(dāng)然腰部的設(shè)計還需要考慮剛度、精度、平穩(wěn)性。所以設(shè)計的時候需要更加的仔細(xì)精確。同樣的大臂部分的剛度、精度、平穩(wěn)性也十分的重要。小臂這需要做旋轉(zhuǎn)一個動作，故有一個自由度。腕部的頂端聯(lián)接的是一個法連是用于焊槍機(jī)構(gòu)的。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、 功率 驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。伺服 電機(jī) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入 信號 控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋 信號 給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。 2) 維護(hù)保養(yǎng)要求低，而直流電機(jī)必須定 期清理電刷，跟換電刷和換向器。中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 表 為同一家公司生產(chǎn)的兩類伺服電機(jī)典型產(chǎn)品性能比對，可見永磁交流伺服電機(jī)存在明顯優(yōu)勢。通過查詢安川伺服電機(jī)手冊得知安川電機(jī)的型號有 SGMAH\SGMPH\SGMGH\SGMSH。例如鼓風(fēng)機(jī)、地動儀等。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達(dá) 300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。首先是通過對機(jī)器人的結(jié)構(gòu)造型進(jìn)行構(gòu)思繪制草圖，圖 是機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。故選擇齒輪傳動機(jī)構(gòu)。 強(qiáng)度條件 ： ][?? ?? TWT ....................................（ ） T軸所傳遞的扭矩，nPT / 6?? TW軸抗扭截面模量，對實心軸16/3dWT ?? 軸的直徑 設(shè)計 ： 33 6][ nPCn pdT??? ?mm； .................................（ ） P軸所傳遞的功率（ kw） ； n軸的轉(zhuǎn)速（ r/min） ； ][?許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （ MPa） C與材料有關(guān)的系數(shù)。 4) 小臂旋轉(zhuǎn)傳動軸直徑，為了方便計算取整數(shù)mm284。示意圖如圖 所示，滾動軸承分很多的類型，有深溝球軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承。通過齒輪的對比，暫時選定一下兩款結(jié)構(gòu)的齒輪傳動。 設(shè)計 6 組齒輪組為： ① 選擇直齒圓柱外嚙合齒輪與內(nèi)嚙合齒輪； ② 齒輪的工作速度不高所以選用 7 級精度 (GB/009588)； ③ 材料選擇 中心齒輪材料選擇 40Cr(調(diào)質(zhì) )，硬度 286HBS；內(nèi)嚙合齒輪材料選擇 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 240HBS； ④ 尺寸選擇為表 所示。 第 2 組， 3 組， 4 組， 5 組， 6 組用以上方法校核，結(jié)果同樣符合要求。 第 2 組， 3 組， 4 組， 5 組， 6 組用以上方法校核，結(jié)果同樣符合要求。 通過設(shè)計設(shè)定該焊接機(jī)器人的腰部最大轉(zhuǎn)速為 ，電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速為 3000r/min。根據(jù)焊接工藝的要求，可以選擇不同形狀的焊槍。送絲管采用的是具有拉伸彈簧的送絲管，這樣可以調(diào)整送絲口的角度。 本次設(shè)計基本完成了對焊接機(jī)器人相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 25 參考文獻(xiàn) [1] 孫樹棟 .工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) [M].西安：西安工業(yè)大學(xué)出版社， 2020. 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