【正文】 .............................................................. 6 執(zhí)行機(jī)構(gòu) ...................................................................................... 6 控制系統(tǒng)分類 .............................................................................. 8 焊接機(jī)器人的技術(shù)參數(shù) ......................................................................... 8 本章小結(jié) ................................................................................................. 8 第 3 章 腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計及計算 ........................................................................ 10 腕部設(shè)計的基本要求 ........................................................................... 10 腕部結(jié)構(gòu)及選擇 ................................................................................... 10 典型的腕部結(jié)構(gòu) ................................................................................ 10 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動結(jié)構(gòu)的選擇 .................................................... 10 腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 ............................................................................... 11 腕部驅(qū)動力計算 ........................................................................ 11 腕部驅(qū)動液壓缸的計算 ............................................................ 11 液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎?........................................................................... 12 動片和輸出軸間的連接螺釘 ............................................................... 13 本章小結(jié) ............................................................................................... 13 第 4 章 臂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計及計算 ........................................................................ 15 臂部設(shè)計的基本要求 ........................................................................... 15 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 ....................................................... 16 手臂的典型運動機(jī)構(gòu) ................................................................ 16 手臂運動機(jī)構(gòu)的選擇 ................................................................ 16 手臂直線運動的驅(qū)動力計算 ............................................................... 17 手臂摩擦力的分析 與計算 ........................................................ 17 手臂慣性力的計算 .................................................................... 18 密封裝置的摩擦阻力 ................................................................ 18 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 ........................................................... 18 IV 活塞桿的計算校核 ................................................................................ 19 本章小結(jié) ............................................................................................... 20 第 5 章 機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計及計算 ........................................................................ 21 機(jī)身的整體設(shè)計 .................................................................................... 21 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 .................................................................... 22 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計算 ........................................................................... 23 手臂偏重力矩的計算 ................................................................ 23 升降不自鎖條件分析計算 ........................................................ 24 手臂做升降運動的液壓缸驅(qū)動力的計算 ................................ 24 軸承的選擇分析 ................................................................................... 25 本章小結(jié) ............................................................................................... 25 總結(jié) ...................................................................................................................... 26 致謝 ...................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 28 1 第 1 章 引言 焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人。國內(nèi)焊接機(jī)器人應(yīng)用雖已具有一定規(guī)模，但與我國焊接生產(chǎn)總體需求相差甚遠(yuǎn)。同時了解機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)運動學(xué)及運動控制學(xué)。 從機(jī)器人誕生到本世紀(jì) 80 年代初，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一個長期緩慢的發(fā)展過程。而機(jī)器人價格的降低使一些中小企業(yè)投資購買機(jī)器人變得輕而易舉。在機(jī)床、鍋爐、汽車、化工機(jī)械、工程機(jī)械和重 2 型機(jī)械等國家重點骨干企業(yè)，通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)及相應(yīng)配套的自動化焊機(jī)、成套焊接設(shè)備、焊接生產(chǎn)線和 柔性制造系統(tǒng)，使焊接生產(chǎn)機(jī)械化與自動化技術(shù)達(dá)到了國際 90 年代初的先進(jìn)水平，進(jìn)入世界先進(jìn)之列。 根據(jù)系統(tǒng)的要求確定機(jī)器人的自由度和允許的空間工作范圍，選擇機(jī)器人 的坐標(biāo)形式； 錯誤 !未找到引用源。而生產(chǎn)實踐中不需要機(jī)器人的手有這么多的自由度一般為 36個（不包括手部）。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu) 錯誤 !未找到引用源。其工作空間是一個類球形的空間 錯誤 !未找到引用源。 圖 21 四種機(jī)器人坐標(biāo) 形式 傳動方案論證 a)直角坐標(biāo)型 b)圓柱坐標(biāo)型 c)球坐標(biāo)型 d)關(guān)節(jié)型 5 焊接機(jī)器人的驅(qū)動方式有液壓式、氣動式和電動機(jī)式。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣 吸盤（主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。本次設(shè)計的焊接機(jī)器人的腕部是利用液壓缸實現(xiàn)手部的旋轉(zhuǎn)運動。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。 （ 4）機(jī)身 機(jī)身部 分運動的目的：把臂部送到直線運動范圍內(nèi)任意一點。伸縮式機(jī)身結(jié)構(gòu)的驅(qū)動可采用液壓缸直接驅(qū)動。 焊接機(jī)器人的技術(shù)參數(shù) 一、用途：用于焊接工件 二、設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 焊槍 :； 自由度數(shù) :4個自由度 （腕部回轉(zhuǎn)；小臂部伸縮；大臂部回轉(zhuǎn)；大臂部伸縮 4個運動）； 坐標(biāo)型式 :直角坐標(biāo)系； 最大工作半徑 :4730mm； 手臂最低中心高 :4040mm； 手臂運動參數(shù) :伸縮行 程： 1850mm 伸縮速度： 1200mm/s~1400mm/s 升降行程： 3650mm 升降速度： 1200mm/s~1400mm/s 回轉(zhuǎn)范圍： 00 90~90 ?? ； 手腕運動參數(shù) :回轉(zhuǎn)范圍： 00 90~90 ?? 。 (3) 必須考慮工作條件 對于本次設(shè)計，焊接機(jī)器人的工作條件是在工作場合中焊接工件，最大載荷為 8KG，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對焊接機(jī)器人的腕部沒有太多不利因素。 (4) 機(jī) 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。sQ Q QF F F?? （ ） 液壓缸工作壓強(qiáng)為 P=8Mpa,所以螺釘間距 t 小于 80mm,試選擇 12 個螺釘， mmD ???? 80mm 所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=12 個。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。 臂部設(shè)計的基本要求 臂部設(shè)計首先要實現(xiàn)所要求的運動，為此，需要滿足下列 各項基本要求： 一、臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕 對于機(jī)械手臂部或機(jī)身的承載能力，通常取決于其剛度。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。 總結(jié)： 除此之外，要求機(jī)械手的通用性要好，能適合多種作業(yè)的要求；工藝性好，便于加工和安裝；用于熱加工的機(jī)械手，還要考慮隔熱、冷卻；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機(jī)械手還要設(shè)置防塵裝置等。 圖 41 機(jī)械手臂部受力 示意圖 計算如下 ： 0AM ?? bG L aF?總 得 0Y?? baG F F??總 得 39。 液壓缸的有效面積： A 故有： A1=лD2/4 （無桿腔） () A2= лD2/4лd2/4 （有桿腔） 錯誤 !未找到引用源。 梁轉(zhuǎn)角： θ= EIFl22? () 梁撓度： ω = EIFl33? () 其中： E 為材料的彈性模量： E=210Gpa I 為轉(zhuǎn)動慣量：取 I=1010 EI=24 ∴ θ=[θ] ω=[ω] 結(jié)論 :懸臂活塞桿滿足剛度要求。為了設(shè)計出合理的運動機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮分析。 (3) 活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)。驅(qū)動機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動，回轉(zhuǎn)缸通過兩個油孔，一個進(jìn)油孔，一個排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。 ?工 件 =1720mm ?手 和 腕 =6mm ?臂 = G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂