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正文內(nèi)容

焊接機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

2025-07-23 13:47 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 第3章 焊接機(jī)器人焊接小車的組成與功能本文研究的焊接機(jī)器人為爬行式全位置焊機(jī)器人,其主要組成部分為運(yùn)動機(jī)構(gòu)、焊接系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)與控制系統(tǒng),該章研究重點(diǎn)在于機(jī)器人形體和焊接小車的設(shè)計(jì),接下來就對該部分進(jìn)行說明。 小車整體設(shè)計(jì)思路要求設(shè)計(jì)一種焊接小車,對焊接過程進(jìn)行實(shí)時跟蹤,同時保證焊接質(zhì)量。對于焊接小車的選用有多種,爬行式全位置焊機(jī)器人輪式移動小車具有轉(zhuǎn)向精度高、同步性好的優(yōu)點(diǎn),但因其只產(chǎn)生滾動摩擦力,牽引能力和負(fù)重能力均較弱。而全履帶式小車在轉(zhuǎn)向時是依靠兩側(cè)履帶運(yùn)動速度差來實(shí)現(xiàn)的,但由于磁吸附式履帶對工件工作面具有較強(qiáng)的吸附作用,所以要完全依靠履帶的速度差來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向就比較勉強(qiáng),對鏈輪、鏈條及磁鋼均有不利的影響。而爬行式全位置焊機(jī)器人半履帶小車,前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪和履帶與工件工作面之間既有靜摩擦力、滑動摩擦力又有滾動摩擦力的生成,從而使小車具有較強(qiáng)的牽引能力和負(fù)重能力,小車轉(zhuǎn)向方便靈活,適合在平整和不甚平整的工件工作面上工作。所以我們選用爬行式全位置焊機(jī)器人半履帶小車。圖31 履帶式爬行機(jī)構(gòu) 小車組成該焊接小車是由行走機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)、焊槍擺動、焊槍高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成的。下面重點(diǎn)介紹各機(jī)構(gòu)的工作原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 行走機(jī)構(gòu)本論文設(shè)計(jì)小車采用履帶式移動方式,在小車后車身上安裝兩個交(直)流伺服電機(jī),小車的后驅(qū)動依靠兩個后交(直)流伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動兩根履帶,具有較強(qiáng)的驅(qū)動力,雙履帶為小車左、右配置,從動鏈輪的芯輪軸置于可前后和上下移動的調(diào)節(jié)滑塊和彈性懸架上,在小車體的前端兩側(cè)安裝有前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪,前交(直)流伺服電機(jī)、前減速器和轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī)均安裝在小車體的電機(jī)座上。前輪既起轉(zhuǎn)向作用又具有驅(qū)動功能,小車牽引力得到增強(qiáng),能滿足在小車負(fù)載較大時對牽引力的需求,轉(zhuǎn)向精度高【1】。1車體2電機(jī)及其減速機(jī)構(gòu)3主動鏈輪4行走輪5行走輪軸6傳動鏈條7鏈條之間的空隙8可控永磁鐵裝置9鏈條張緊機(jī)構(gòu)10調(diào)節(jié)塊11調(diào)節(jié)螺桿12固定塊13轉(zhuǎn)動螺母14萬向節(jié)15車體側(cè)板16磁懸浮構(gòu)件17構(gòu)件主體18圓柱形永久磁鐵19通孔20磁性材料21非磁性材料22通孔23鏈輪圖32兩輪獨(dú)立驅(qū)動的雙履帶永磁吸附爬行機(jī)構(gòu)示意圖在焊接中,要求焊接機(jī)器人的焊炬必須精確地沿焊縫以恒定的焊接速度運(yùn)動,而僅憑履帶式移動機(jī)器人本體則難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時、準(zhǔn)確地運(yùn)動軌跡控制,因而不能采用焊炬與輪式機(jī)器人本體相固接的機(jī)器人運(yùn)動機(jī)構(gòu)。為此,必須設(shè)計(jì)一種合理的機(jī)器人運(yùn)動機(jī)構(gòu),能夠在機(jī)器人本體運(yùn)動的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對焊炬位置的精確控制。我們采用了在移動機(jī)器人本體上加裝快速反應(yīng)十字滑塊,焊炬與十字滑塊固接的方法,讓焊接機(jī)器人本體在一定的誤差范圍內(nèi)粗略跟蹤焊縫,十字滑塊實(shí)時準(zhǔn)確的跟蹤焊縫。由于滑塊的運(yùn)動范圍比較窄,必須使十字滑塊和爬行機(jī)構(gòu)有效配合起來才能完成對焊縫的精確跟蹤,十字滑塊分豎直和水平兩個移動方向,在水平方向移動的十字滑塊導(dǎo)軌上安裝有4個接觸式開關(guān),把橫向位置分5個區(qū)間,用來確定滑塊的大概位置【2】。圖33十字滑架機(jī)構(gòu)示意圖 焊槍擺動焊槍的擺動機(jī)構(gòu)主要由一個擺動中心傳感器、一個高速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滑塊機(jī)構(gòu)及焊槍夾持機(jī)構(gòu)組成。其性能的好壞,將直接影響焊縫的成形。根據(jù)焊接工藝要求,焊槍擺動到兩端時必須有一定時間的停留,停留時間很短()。擺動機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一個帶間歇的往復(fù)直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu),采用高速電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù),此間歇是由電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的。擺動機(jī)構(gòu)的傳動原理如下:將高速步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn),由于電機(jī)子口通過機(jī)座固定于行走小車上,故絲杠旋轉(zhuǎn)而滑塊通過絲杠螺母作軸向直線運(yùn)動,焊槍夾持機(jī)構(gòu)與滑塊相連,從而實(shí)現(xiàn)焊槍的擺動運(yùn)動。根據(jù)預(yù)先設(shè)定焊槍的擺幅士25mm,確定滑塊的有效行程為60mm,擺速為0200cm/min。主要由一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的滑塊機(jī)構(gòu)組成,該機(jī)構(gòu)用于在高、低方向上調(diào)節(jié)焊槍,設(shè)計(jì)高度調(diào)節(jié)范圍為50mm。[4]小車的后驅(qū)動依靠兩個后交(直)流伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動兩根履帶,具有較強(qiáng)的驅(qū)動力,雙履帶為小車左、右配置,從動鏈輪的芯輪軸置于可前后和上下移動的調(diào)節(jié)滑塊和彈性懸架上,前輪既起轉(zhuǎn)向作用又具有驅(qū)動功能,小車牽引力得到增強(qiáng),能滿足在小車負(fù)載較大時對牽引力的需求,轉(zhuǎn)向精度高。依靠永磁磁鋼、扼鐵與被焊工件間形成強(qiáng)磁路所構(gòu)成的吸附磁路吸附在所需焊接的鋼構(gòu)件上。小車由控制電路發(fā)出信號控制交(直)流伺服電機(jī)和轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī),從而完成焊縫軌跡自動跟蹤。以下為小車結(jié)構(gòu)示意圖。圖34為小車的結(jié)構(gòu)示意圖1. 前交(直)流伺服電機(jī);2. 轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī);3. 前減速器;4. 前減速器輸出軸;5. 電機(jī)座;6. 轉(zhuǎn)向器;7. 車體;. 前磁鋼;10. 主動錐齒輪;11. 被動錐齒輪;12. 后行走支撐輪;13. 鏈條;14. 展帶磁鋼;15. 小車體的支架;16. 調(diào)節(jié)滑塊;17. 彈性懸架;18. 調(diào)節(jié)螺栓;;焊接小車包括小車體7,在小車體7的前端兩側(cè)安裝有前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪20,前交(直)流伺服電機(jī)前減速器3和轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī)2均安裝在小車體7的電機(jī)座5上,前交(直)流伺服電機(jī)1的輸出軸與前減速器2輸入端直接相連, 10固定在前減速器3的輸出軸4上,被動錐齒輪11與主動錐齒輪10嚙合傳動,被動錐齒輪11固定在前差速器24殼體上,前驅(qū)動內(nèi)半軸25的一端固定在前差速器24內(nèi)的半軸錐齒輪上,另一端通過萬向節(jié)與前驅(qū)動外半軸28連接,前驅(qū)動外半軸28通過輪蓋41與前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪20連接,并將轉(zhuǎn)距遞給前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪20,前差速器24內(nèi)的一對半軸錐齒輪與一對行星錐齒輪嚙合。轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī)2通過前聯(lián)軸器”接轉(zhuǎn)向器6內(nèi)的轉(zhuǎn)向齒輪,轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向齒條嚙合,轉(zhuǎn)向齒條兩端與左右轉(zhuǎn)向連桿23連接,轉(zhuǎn)向拉桿23的兩端均與轉(zhuǎn)向節(jié)支架22的一端活動連接,轉(zhuǎn)向節(jié)支架22的另一端與轉(zhuǎn)向節(jié)21固定在一起,在小車體7前端兩側(cè)固定有前梁26,轉(zhuǎn)向節(jié)21的一端通過轉(zhuǎn)向主銷27活動安裝在前梁26上,另一端套在前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪28的軸承中。在小車體7內(nèi)中后部并排安裝有兩個后交(直)流伺服電機(jī)30和兩個后減速器31,后減速器31通過后聯(lián)軸器32接蝸輪一蝸桿減速器33,后驅(qū)動半軸34一端接蝸輪一蝸桿減
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