【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(jì) 3 號(hào)軸 5 號(hào)的直徑，通過(guò)計(jì)算得 到的值是mmd 343 ?，mmd 225 ?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(guò)加大 3 號(hào)軸、 5 號(hào)軸的直徑，將 3 號(hào)軸的直徑確定為mmd 36?，將 5 號(hào)軸的直徑確定為d 245 ?。通過(guò)上式 可得mmn pdT][ 6 ??? ?，通過(guò)計(jì)算可知軸的直徑大于 均符合強(qiáng)度要求。為了使機(jī)器人能夠很好的 運(yùn)行，軸的設(shè)計(jì)需要符合工作時(shí)的強(qiáng)度的要求。 圖 機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖 齒輪傳動(dòng)跟鏈傳動(dòng)是比較適合此臂型機(jī)器人運(yùn)行。 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn) ： 和齒輪傳動(dòng)比較 ， 它可以在兩軸中心相距較遠(yuǎn)的情況下傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 ； 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 ； 和帶傳動(dòng)比較 。圖 為滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。安川交流伺服電機(jī)每種型號(hào)均帶有制動(dòng)器和減速機(jī)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(jī)器人速度要求，因此選用不帶制動(dòng)器和減速機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)型交流伺服電機(jī)。要是電機(jī)容量小了就很難發(fā)揮機(jī) 械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率低，另一方面電機(jī)要是再過(guò)載下長(zhǎng)期運(yùn)行的話會(huì)使它過(guò)早損壞，經(jīng)不起沖擊負(fù)載等故障，同時(shí)還可能出現(xiàn)氣筒困難。對(duì)負(fù)載產(chǎn)生不良影響。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。伺服主要靠 脈沖 來(lái)定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到 1 個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn) 1 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度， 來(lái) 實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)，這樣，就能夠很精確的 控制電機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)， 來(lái) 實(shí)現(xiàn)精確的定位，可達(dá)到 。 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)。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(hào)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(hào)，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。圖 是小臂與手腕的設(shè)計(jì)圖。 大臂的兩端基本上是一個(gè)對(duì)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)。 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。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。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(pán)的，并且可以很好的固定在地面上。 方案三：極坐標(biāo)焊接機(jī)器人。機(jī)器人焊接機(jī)可以在導(dǎo)軌上中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5上、下、左、右、前、后運(yùn)動(dòng)。例如視覺(jué)傳感器，操作人員可以通過(guò)屏幕觀測(cè)焊接質(zhì)量是否合格。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。 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） 2 需解決的主要問(wèn)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(duì)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(shí)，以及對(duì)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。就國(guó)內(nèi)國(guó)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(guó)訂購(gòu) 。在焊接方面機(jī)器人更是做的比較出色。 21 焊接部分選擇 8 電機(jī)型號(hào)的選擇 6 小臂及手腕部分的設(shè)計(jì) Ⅰ Abstract reducer。選擇合適的電機(jī)。而至今仍無(wú)以為報(bào)。對(duì)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。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。 I 小型焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 ： 針對(duì)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。 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。 III 1 緒論 3 焊接機(jī)器人系統(tǒng)組成簡(jiǎn)介 6 3 電機(jī)的選型 14 軸與軸承的設(shè)計(jì) 15 軸承的選擇 16 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 5 總結(jié)與展望 29 5 外形尺寸 當(dāng)初只能在電視電影上看到的機(jī)器人，那些能 夠舉起千斤重物的機(jī)器人，能夠在墻上飛檐走壁的機(jī)器人。 選 題的背景及意義 選題的背景 機(jī)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(jī)器人的應(yīng)用。從 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)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(jī)器人當(dāng)中。 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） 32 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(jiǎn)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。 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(yǔ)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。 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(duì)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(shuō)目前的機(jī)器人已經(jīng)相當(dāng)理想不過(guò)對(duì)于機(jī)器人的改進(jìn)沒(méi)有最完美只有更完美。 方案二：關(guān)節(jié)式焊接機(jī)器人。關(guān)節(jié)式機(jī)器人具有活動(dòng)靈活，焊接位置相對(duì)比較廣，定點(diǎn)比較準(zhǔn)確。腰部的大小是根據(jù)整體機(jī)器人的大小以及重量等因素來(lái)確定腰部基座的大小，由于是小型焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)，故先將機(jī)器人的重量設(shè)定為 120kg~140kg 左右。影響機(jī)身和臂不位置精度的因素有剛度之外，關(guān)鍵還是主要運(yùn)動(dòng)部件的制造跟裝配進(jìn)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(jì) 機(jī)器人的大臂部分相對(duì)于腰部的設(shè)計(jì)少了固定的基座，但是大臂的設(shè)計(jì)兩端個(gè)需要聯(lián)接 腰部跟小臂，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較精巧，其大臂部分跟腰基聯(lián)接的部分也有一個(gè)俯仰的動(dòng)作的，以及大臂跟小臂聯(lián)接部分也有一個(gè)俯仰的動(dòng)作，故有兩個(gè)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(jī)構(gòu)跟小臂部分基本上沒(méi)有區(qū)別，除了機(jī)構(gòu)上的大小不一樣，其作用功能都是一樣的。 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)， 交流電機(jī) 在常規(guī)下使用。 a b 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） 9 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。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用 場(chǎng)合 。 1) 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。 6) 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。所以本設(shè)計(jì)也將采用安川伺服電機(jī)。 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） 12 圖 電機(jī)尺寸示意 表 電機(jī)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(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 13 4 傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的介紹 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以將動(dòng)力所提供的運(yùn)動(dòng)的方式、方向或速度加以改變， 我國(guó)古代就有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。 齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比精確，壽命長(zhǎng)、工作可靠、效率高，使用的功率、速度和尺寸范圍大。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。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。這種方法計(jì)算簡(jiǎn)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。 3) 小臂俯仰傳動(dòng)軸直徑d 14343 ?，為了方便計(jì)算取整數(shù)d 343 ?。 表 齒輪軸強(qiáng)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(qiáng)度（ MPa） 是否合格 合格 合格 不合格 合格 不合格 合格 滾動(dòng)軸承的選擇 滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)由四部分組成分別是：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)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(jī)器人腰部旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)； 2) 機(jī)器人大臂俯仰機(jī)構(gòu)； 3) 機(jī)器人小臂俯仰機(jī)構(gòu)； 4) 機(jī)器人小臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)； 5) 機(jī)器人腕部俯仰機(jī)構(gòu)； 6) 機(jī)器人腕部旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)； 為了使齒輪傳動(dòng)能夠正確的內(nèi)核并且連續(xù)的傳動(dòng)，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(qiáng)度符合要求。 顯然齒輪的接觸疲勞強(qiáng)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(shí)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(zhǎng)軸出兩點(diǎn)的齒輪和鋼輪相嚙合，二端州出的輪齒脫開(kāi)，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(duì)于焊槍市場(chǎng)上均可購(gòu)買(mǎi)到各式各樣的。送絲管是通過(guò)夾持體固定，在焊嘴部分還有一個(gè)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(dòng)比 2 2 2 2 所需傳動(dòng)比 所選型號(hào) XB1120120 XB110083 XB110083 XB13264 XB13264 XB12563 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） 23 固定環(huán)，兩者配合能夠和好的將焊絲送達(dá)焊接處。 4) 通過(guò)對(duì)繪圖軟件的學(xué)習(xí)完成了對(duì)部分零件圖的繪制，以及對(duì)焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖的繪制。