【正文】 系列的 6305。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 3 號軸 5 號的直徑，通過計算得 到的值是mmd 343 ?，mmd 225 ?即可，由于應(yīng)切力強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mmd 36?，將 5 號軸的直徑確定為d 245 ?。通過上式 可得mmn pdT][ 6 ??? ?，通過計算可知軸的直徑大于 均符合強度要求。為了使機器人能夠很好的 運行，軸的設(shè)計需要符合工作時的強度的要求。 圖 機器人結(jié)構(gòu)示意圖 齒輪傳動跟鏈傳動是比較適合此臂型機器人運行。 鏈傳動的特點 ： 和齒輪傳動比較 ， 它可以在兩軸中心相距較遠的情況下傳遞運動和動力 ； 能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚的不良環(huán)境中工作 ； 和帶傳動比較 。圖 為滾珠絲杠傳動機構(gòu)。安川交流伺服電機每種型號均帶有制動器和減速機的類型，但由于所用的減速氣味通用減速器，減速比較小，減速后不能滿足焊接機器人速度要求，因此選用不帶制動器和減速機的標準型交流伺服電機。要是電機容量小了就很難發(fā)揮機 械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率低，另一方面電機要是再過載下長期運行的話會使它過早損壞，經(jīng)不起沖擊負載等故障，同時還可能出現(xiàn)氣筒困難。對負載產(chǎn)生不良影響。但直流伺服比較簡單，便宜。伺服主要靠 脈沖 來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到 1 個脈沖，就會旋轉(zhuǎn) 1 個脈沖對應(yīng)的角度， 來 實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的 控制電機 的轉(zhuǎn)動， 來 實現(xiàn)精確的定位，可達到 。 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的 頻率 和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的 旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。圖 是小臂與手腕的設(shè)計圖。 大臂的兩端基本上是一個對稱結(jié)構(gòu)，一端是帶有軸承跟大齒輪的大臂俯仰端，另一端是帶有電機提供給小齒輪俯仰動力的機構(gòu)。 當然機械結(jié)構(gòu)的布局也挺重要，在設(shè)計的時候還是需要謹慎思考的。故在設(shè)計的時候需要選擇抗彎力跟抗扭轉(zhuǎn)力較大的截面形狀。本次設(shè)計是將機器人設(shè)計為落地式的機器人，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。 方案三：極坐標焊接機器人。機器人焊接機可以在導(dǎo)軌上中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5上、下、左、右、前、后運動。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。當然，一般為了生產(chǎn)的進度都是一臺焊接機器人配 2 臺變位機，一臺用作焊接時，另一臺這負責搬運，當搬運的變位機焊接時，則焊接完畢的變位機由進行搬 運工作。 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 需解決的主要問題 了解焊接機器人實際應(yīng)用中的意義和該類機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，對焊機機器人的原理、構(gòu)造、控制電路、運動軌跡有全面的認識，以及對機器人的機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、電機分配有全面的把握。就國內(nèi)國人自足研發(fā)焊接機器人，其重要部件如電機等還是需要向外國訂購 。在焊接方面機器人更是做的比較出色。 21 焊接部分選擇 8 電機型號的選擇 6 小臂及手腕部分的設(shè)計 Ⅰ Abstract reducer。選擇合適的電機。而至今仍無以為報。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。還要感謝大學(xué)期間各個科目老師的細心教導(dǎo)，解答疑難。 I 小型焊接機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘要 ： 針對于目前工業(yè)化的迅速發(fā)展，機器人在生產(chǎn)生活中不可或缺。 整個機器人可分為腰、大臂、小臂、腕四個部分，具有 6 個自由度。 III 1 緒論 3 焊接機器人系統(tǒng)組成簡介 6 3 電機的選型 14 軸與軸承的設(shè)計 15 軸承的選擇 16 傳動機構(gòu)的設(shè)計 22 5 總結(jié)與展望 29 5 外形尺寸 當初只能在電視電影上看到的機器人，那些能 夠舉起千斤重物的機器人，能夠在墻上飛檐走壁的機器人。 選 題的背景及意義 選題的背景 機器人在現(xiàn)代化生產(chǎn)生活中具有廣泛的應(yīng)用，尤其是工業(yè)機器人的應(yīng)用。從 20 世紀 90 年代以來，計算機的迅速發(fā)展，人工智能、傳感器技術(shù)等大部分新型技術(shù)都應(yīng)用到了焊接機器人當中。 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 焊接機器人方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計 焊接機器人系統(tǒng)的組成簡介 焊接機器人系統(tǒng)一般由如下幾部分組成：機械手、變位機、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、中央控制計算機和相應(yīng)的安全設(shè)備等。 它由計算機硬件、軟件和一些專用電路組成，其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、機器人專用語言、機器人運動學(xué)及動力學(xué)軟件、機器人控制軟件、機器人自診斷及自保護軟件等。 圖 機器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞 焊接機器人的設(shè)計方案 針對目前焊接機器人的普遍應(yīng)用于各機械行業(yè) ，且焊接機器人的構(gòu)造也有相當大的改進可以說目前的機器人已經(jīng)相當理想不過對于機器人的改進沒有最完美只有更完美。 方案二：關(guān)節(jié)式焊接機器人。關(guān)節(jié)式機器人具有活動靈活，焊接位置相對比較廣，定點比較準確。腰部的大小是根據(jù)整體機器人的大小以及重量等因素來確定腰部基座的大小，由于是小型焊接機器人的設(shè)計，故先將機器人的重量設(shè)定為 120kg~140kg 左右。影響機身和臂不位置精度的因素有剛度之外，關(guān)鍵還是主要運動部件的制造跟裝配進度，腕的部分在臂上的定位跟聯(lián)接放似乎也具有一定的影響。 圖 腰部部分結(jié)構(gòu)示意圖 大臂部分設(shè)計 機器人的大臂部分相對于腰部的設(shè)計少了固定的基座，但是大臂的設(shè)計兩端個需要聯(lián)接 腰部跟小臂，其結(jié)構(gòu)設(shè)計比較精巧，其大臂部分跟腰基聯(lián)接的部分也有一個俯仰的動作的，以及大臂跟小臂聯(lián)接部分也有一個俯仰的動作，故有兩個自由度。小臂的一端是連接大臂，另一端是連接手腕部分。 手腕部分機構(gòu)跟小臂部分基本上沒有區(qū)別，除了機構(gòu)上的大小不一樣，其作用功能都是一樣的。 雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能像普通的直流電機， 交流電機 在常規(guī)下使用。 a b 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 伺服電機（ servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制 機械元件 運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用 場合 。 1) 可靠性高，用電子逆變器取代了直流電機換向和電刷的機械換向，工作壽命主要有軸承決定。 6) 可用于較高電壓情況下，直流伺服電機換向器片由于電壓的限制，不宜工作。所以本設(shè)計也將采用安川伺服電機。 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 電機尺寸示意 表 電機參數(shù) SGMPH LL LC LA LZ LG LB LE S LR 質(zhì)量（ kg） 01 62 60 70 6 750h 3 68h 25 02 67 80 90 7 8 770h 3 614h 30 04 87 08 120 145 10 10 7110h 616h 40 15 619h 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 13 4 傳動 機構(gòu)的設(shè) 計 傳動機構(gòu)的介紹 機械傳動機構(gòu)，可以將動力所提供的運動的方式、方向或速度加以改變， 我國古代就有傳動機構(gòu)的應(yīng)用。 齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，壽命長、工作可靠、效率高，使用的功率、速度和尺寸范圍大。部分傳動機構(gòu)的選取也會影響到機器人整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。由于此設(shè)計題目是小型焊接機器人的設(shè)計，所以選擇鏈傳動的話不太符合題意。這種方法計算簡便，但計算精度較低，主要用于初步估算軸徑以便進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和以傳遞轉(zhuǎn)矩為主的傳動軸。 3) 小臂俯仰傳動軸直徑d 14343 ?，為了方便計算取整數(shù)d 343 ?。 表 齒輪軸強度校核合表 組別 第一組 第二組 第三組 第四組 第五組 第六組 軸徑（ d/mm） 44mm 44mm 34mm 28mm 22mm 18mm 扭矩 (T) ? ? ? ? 抗扭截面模量（ TW） ? 強度（ MPa） 是否合格 合格 合格 不合格 合格 不合格 合格 滾動軸承的選擇 滾動軸承結(jié)構(gòu)由四部分組成分別是：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架。齒輪可以根據(jù)齒型的不同分成多種的類型，其作用也有不同。分別應(yīng)用于以下部件： 1) 機器人腰部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)； 2) 機器人大臂俯仰機構(gòu)； 3) 機器人小臂俯仰機構(gòu)； 4) 機器人小臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)； 5) 機器人腕部俯仰機構(gòu)； 6) 機器人腕部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)； 為了使齒輪傳動能夠正確的內(nèi)核并且連續(xù)的傳動，兩齒輪的模 數(shù)必須相等，且兩齒輪在分度圓上的齒形角也必須相同。 顯然，齒輪的接觸疲勞強度符合要求。 顯然齒輪的接觸疲勞強度符合要求。波發(fā)生器的徑向最大尺寸稍大于柔輪內(nèi)直徑，裝配時把它放入柔輪內(nèi)孔，是柔輪齒圈段變?yōu)闄E圓形，并使橢圓長軸出兩點的齒輪和鋼輪相嚙合，二端州出的輪齒脫開，若發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，則鋼輪嚙合區(qū)也隨著變化，輪齒依次幫助嚙合和脫離。 對于焊槍市場上均可購買到各式各樣的。送絲管是通過夾持體固定，在焊嘴部分還有一個類別 腰部旋轉(zhuǎn) 大臂俯仰 小臂俯仰 小臂旋轉(zhuǎn) 手腕俯仰 手腕旋轉(zhuǎn) 設(shè)定的轉(zhuǎn)速 已有傳動比 2 2 2 2 所需傳動比 所選型號 XB1120120 XB110083 XB110083 XB13264 XB13264 XB12563 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文） 23 固定環(huán)，兩者配合能夠和好的將焊絲送達焊接處。 4) 通過對繪圖軟件的學(xué)習完成了對部分零件圖的繪制，以及對焊接機器人機構(gòu)的設(shè)計圖的繪制。