直角坐标焊接机械手整体结构设计说明书

摘要焊接在当代制造业中有着举足轻重的地位，与传统手工焊接相比，焊接机器人有着无可比拟的优势，而且，随着科学技术的发展，焊接自动化越来越成为焊接的发展趋势。本文从直角坐标焊接机械手的整体设计角度出发，主要致力于解决直角坐标焊接机械手的总体结构设计、总体主要参数尺寸的确定以及各大部分的连接设计等问题，确定了符合设计题目的直角坐标焊接机械手的整体结构、总体参数、及各部分的连接尺寸，为各部件的型号选择和尺寸确定作依据。关键字：焊接机械手、直角坐标、总体结构设计、连接设计目录TOC\o"1-5"\h\z第1章综述1焊接机器人概述1焊接机器人的发展过程2国内外焊接机器人的现状3国内外焊接机器人的发展趋势3第2章总体结构方案设计5总体技术要求5直角坐标焊接机器人介绍5常见的几种直角坐标焊接机器人结构方案6焊接机械手结构方案的确定8\o"CurrentDocument"第3章总体布置设计11总体布置的要求11总体主要参数的确定11\o"CurrentDocument"第4章各部分间的联接设计19底座与地面的联接设计19底座与大臂的联接设计20大臂与小臂的联接设计22\o"CurrentDocument"第5章设计小结24\o"CurrentDocument"参考文献25直角坐标焊接机械手整体结构设计 直角坐标焊接机械手整体结构设计 图图4-6小臂连接螺栓受力图Fi F6Fi F6ML

4L27650.7240.72273N(4-9)此直角坐标焊接机器人大臂采用的是M10的螺栓，螺栓的材料是Q235,抗拉强度为235Mpa,取安全系数为5,则根据文献[4]中许用抗拉强度极限公式得螺栓的许用抗拉强度极限为：[]2235Mpa47Mpa(4-10)nst5又根据文献[4]中应力公式，则M20的地脚螺栓能承受的最大的力为Fmax[]d2471063.14(0.01)214758NF1(4-11)从计算结果能够看出，M10螺栓所能承受的最大的力远远大于此直角坐标焊接机器人大臂连接工作台的螺栓所需要的最大的力，故此螺栓能牢固、可靠得连接底座和大臂。4.3大臂与小臂的联接设计图4-5大臂与小臂连接如上图所示，此直角坐标焊接机器手的小臂是通过大臂丝杠螺母支架上8个M10的螺栓(正、反面)与小臂外壳连接的，安装尺寸如上图所示。大臂与小臂联接螺栓的受力分析：大臂与小臂联接螺栓的强度校核：根据文献［2］中受转矩的螺栓组校核的公式：首先，此处4个M10螺栓均分大臂和小臂的重力(图中未示出)TOC\o"1-5"\h\zG小臂G小臂伸出杆1500GiG2G3G4—————375N(4-12)44其次，4FLiG小臂伸出杆L2(4-13)匚匚匚匚G小臂伸出杆L27501F1F2F3F4—了^—7^1704-5N(4-14)根据受力图能清晰得看出在4个M10螺栓中，受力最大的是受力F1作用的螺栓：FmaxG1F13751704.52079.5N(4-15)此直角坐标焊接机器人大臂连接小臂采用的是M10的螺栓，螺栓的材料是Q235,抗拉强度为235Mpa,取安全系数为5,则根据文献［4］中许用抗拉强度极限公式得螺栓的许用抗拉强度极限为：［］*235Mpa47Mpa(4-16)nst5又根据文献［4］中应力公式，则M20的地脚螺栓能承受的最大的力为Fmax［］d2471063.14(0.01)214758NF1(4-17)从计算结果能够看出，M10螺栓所能承受的最大的力远远大于此直角坐标焊接机器人大臂连接小臂的螺栓所需要的最大的力，故此螺栓能牢固、可靠得连接大臂和小臂。第5章设计小结为期四周的小设计接近了尾声，这四周中，我们小组4人分工合作，一起设计一个直角坐标焊接机械手，我的题目是直角坐标焊接机械手的整机设计，主要负责确定此直角坐标焊接机械手的整体结构，使其能够稳定、合理的工作。在整体设计的过程中，首先，锻炼了我检索各种文献资料的能力，从各种各样不同的文献资料中提取我所需要的信息，并把它们浓缩提炼，整合成一段段小的概述，或者一张张对比表格；其次，在整个设计过程中，我综合运用到了大学所学的各门专业课的知识，像机械系统设计、机械设计、机电传动、材料力学、其中，用的最多的是机械系统设计，通过学习这门课，我才能更好地把握整机结构，最合理得布置整个直角坐标焊接机械手，然后，用学到的其他各种专业课来验证我这个方案的合理性及可靠性，这个设计很好得检验了我至今大学3年的学习成果；再次，这次的设计我是先绘出整机的3D模型然后出总体平面布置图，故它又使得我熟悉了三维建模软件SolidWorks的使用和平面制图工具AutoCAD的使用，通过这两个软件的配合，我很好的画出了此次设计的直角坐标焊接机械手的总体布置图。回顾我的设计，此直角坐标焊接机械手的结构很有优点，因为它结合了龙门式结构和悬臂式结构的优点，而且又扬长避短，但是，它也存在一定得缺点，在总体布置的基本要求里面有一项是外形美观，这点上，这台直角坐标焊接机械手还有所欠缺；同时，为了增加它的稳定性，本直角坐标焊接机械手设计均采用对称结构，这样增加了它的占地面积，在空间上不是很紧凑，有点浪费；对于联接部分的设计，可以很明了的看出这台机器的连接处螺栓强度过剩，这样做虽然保证了机器的稳定、可靠得连接，不过同样造成材料的浪费，从经济性角度来说有所欠考虑。针对这一个问题，我们可以减小各个连接处螺栓的直径，以达到节省材料，既经济又可靠的目的。最后，我用一句俗语来作结尾，“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，这次的设计让我学习到了很多，身为一名华理的机械人，在今后的研究学习中，我将一如既往得秉持科学严谨的态度，完成今后的每项任务，认真对待今后的每项工作。参考文献[1]朱龙根.机械系统设计（第2版）.北京：机械工业出版社.2001[2]安琦，顾大强.机械设计.北京：科学出版社.2008[3]邓星钟主编.机电