焊接机械手的结构设计【4自由度】【6张图纸】【优秀】

焊接机械手的结构设计【4自由度】

47页-17000字数+说明书+开题报告+中期报告+9张CAD图纸

40减速器.dwg

80减速器.dwg

中期报告.doc

台.DWG

大臂壳体整体.DWG

套轴.DWG

整体装配图.DWG

焊接机械手的结构设计开题报告.doc

焊接机械手的结构设计论文.doc

腰部上层机体.DWG

腰部壳体.DWG

长杆.DWG

摘　　要

本设计为焊接机械手的结构设计，主要研究内容：腰部回转机构的设计；大、小臂和腕部回转的结构设计。

本设计由整体布局入手，参考现有关节型机械臂的相关设计，初步确定腰部的转动惯量，从而确定电机的选型，安装等相关设计。在机械臂的灵活和精度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的机械臂各个主要零部件的设计。

在主要零部件的设计中，主要包括腰部壳体的设计、轴的结构设计、轴承的选择、电机的设计计算、大小臂的结构和固定等。

本设计整体在现有关节型机械臂的结构上做了修改，使得它能够更好的满足本设计的设计要求。本设计结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。

关键词：机械手；谐波减速器；结构设计

目  录

1 绪论1

1.1 机器人简介1

1.1.1  机器人的发展及应用2

1.1.2  点焊机器人介绍及其研究意义4

1.1.3  机器人的组成6

1.2 机械手的组成8

1.3 本文主要研究工作11

2  机械手的总体结构12

2.1 机械手总体结构的类型12

2.2 设计具体采用方案13

3  机械手腰部机座15

3.1 机械手腰部机座结构的设计15

3.2 机械手腰部机座设计的具体采用方案15

3.3 电动机的选择16

3.4 减速器的选择17

3.5 键的选择18

4  机械手手臂的结构设计20

4.1 设计具体采用方案21

4.2 大臂电动机的选择21

4.3 大臂减速器的相关计算22

4.4 小臂电动机的选择23

4.5 小臂减速器的相关计算24

5  机械手腕部的结构方案设计27

5.1 腕部电动机的选择27

5.2 腕部减速器的选择27

6  轴承的选用与校核29

7  结论39

参考文献40

致谢41

. 控制系统

　　　控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号[17]。

 d. 位置检测装置

　　　控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置[18]。

1.3 本文主要研究工作

本文首先确定了机械手的总体布局，然后提出了各个部分的具体设计方案，根据方案，主要的设计和研究内容有：

 a. 腰部回转机构的结构设计；

 b. 大臂摆动机构的结构设计；

 c. 小臂摆动机构的结构设计；

 d. 腕部摆动机构的结构设计。

关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人[19]。

本题目规格参数:

腰部回转最大角度280度；

摆动最大角度120度；

工作范围范围0-450mm；

本机械手的主要动作是：

首先腰部回转机械臂和焊点处于同一平面；接着大臂回转，调整焊枪和焊点的距离；然后小臂回转，使焊枪接触焊点；最后腕部回转，使焊枪和焊点垂直，达到焊接的目的。

2.2 设计具体采用方案

具体到本设计，因为焊枪质量约0.5KG，且考虑到焊接机械手的加工精度，应尽量简化结构，以减小成本、提高可靠度。该机械手在工作中需要四种运动,腰部回转；大臂回转；小臂回转；腕部回转。综合考虑，机械手自由度数目取为四。因此选择关节型机械臂。