开题报告-带谐波齿轮机械手臂回转机构设计

开题报告题目带谐波齿轮减速器手臂回转机构设计目的及意义（含国内外研究现状分析）：1.1目的及意义工业机器人主要有搬运、焊接、装配、喷漆、检验机器人等，主要用于现代化的工厂和柔性加工系统中。它是有三个大部分和六个子系统组成的。三个大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交换系统、人机交换系统和控制系统。2017年1-11月中国工业机器人产量达11.8万台，同比增长68.8%，预计全年的产量将突破12万台，成为全球机器人产业规模稳定增长的重要力量。但是我国国产机器人市场份额仅占约30％，且主要处于行业低端，高端机器人严重依赖进口；关键零部件大部分依赖进口，采购核心零部件的成本就已高于国外同款机器人整体售价。目前全国已建成和在建的机器人产业园区超过了40个，机器人企业的数量超过了800家。但实际情况却是这800多家企业里面，将近一半企业是没有产品的空牌子，剩下的一半企业里将近70％－80％是在代理别人的产品，真正能自己生产零部件或机器人产品的仅100家左右。在国内，新松是中国工业机器人的巨头，其SIASUN-GRC机器人控制器具有自主版权、自主开发的实用化、商品化的机器人控制器，该机器人控制器设计合理、技术先进、性能优越、系统可靠、使用方便。采用交流伺服驱动，绝对码盘检测和大屏幕汉字示教编程盒等多项最新技术，形成了先进的高性能机器人控制系统。该系统的整体性能已达到国际先进水平，是国内第一个可商品化的机器人控制器，具有小批量生产能力；广州数控在丰富的机床数控技术积累基础上，广州数控掌握了机器人控制器、伺服驱动、伺服电机的完全知识产权，其中GSK-RC是广州数控自主研发生产，具有独立知识产权的机器人控制器；在国外，ABB研发的工业机器人控制器IRC5控制器，由一个控制模块和一个驱动模块组成，可选增一个过程模块以容纳定制设备和接口，如点焊、弧焊和胶合等。配备这三种模块的灵活型控制器完全有能力控制一台6轴工业机器人外加伺服驱动工件定位器及类似设备。如需增加工业机器人的数量，只需为每台新增工业机器人增装一个驱动模块，还可选择安装一个过程模块，最多可控制四台工业机器人在MultiMove模式下作业。各模块间只需要两根连接电缆，一根为安全信号传输电缆，另一根为以太网连接电缆，供模块间通信使用，模块连接简单易行；安川开发的是基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的工业机器人控制器，2016年，安川还推出了配备人工智能的机器人控制，可自动设定焊接条件，高精度预测机器人主体的寿命等。将为启动作业的效率化、缩短机械障碍时的停止时间做出贡献。目前应用于机器人领域的减速机主要有两种，一种是rv减速器，另一种是谐波减速器。在关节型机器人中，由于rv减速器具有更高的刚度和回转精度，一般将rv减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。对于高精度机器人减速器，日本具备绝对领先优势，目前全球机器人行业75%的精密减速机被日本的nabtesco和harmonicdrive两家垄断，包括abb、fanuc、kuka等国际主流机器人厂商的减速器均由上述两家公司提供。带谐波减速器的工业机器人是近20年发展势头迅猛，德国、日本、美国等国家通过对传动原理和结构形式等技术的革新，已经垄断了带谐波减速器的工业机器人的市场，这对我国机器人市场十分的不利。我国现阶段的带谐波减速器的工业机器人的性能只相当于日本80年代中期的水平，年总产量不足5万台，且多为低端产品。我国在技术上如控制精度和功能方面，我们都不落后。但在制造过程、产品、品牌上还跟国外有差距。差距的关键是核心部件，如伺服电机、高精度齿轮、减速器、轴承等，现在一般靠进口。而减速器、伺服电机和控制器这三大核心部件是机器人进步与发展的关键所在，也是制约我国机器人发展的重要瓶颈。2.基本内容和技术方案2.1研究内容：根据带谐波减速器的工业机器人操作手臂回转机构的实际情况,选择合理的数据进行分析计算,为其机构设计提供相应的理论依据。对整体结构工作原理进行设计并研制出满足实际要求的设计数据,包括带谐波减速器的工业机器人操作手臂回转机构的整体结构设计、动力学系统设计等。根据设计加工工艺,对整个动力传动进行详细的计算与选择。1.掌握机器人操作手臂回转机构的一般结构，分析其机械原理和工作机制，并结合自己的分析和创新，提出多个设计方案，并进行论证、校核。2.用SolidWorks软件绘制三维结构、做运动仿真实现其工作原理。3.学习了解谐波减速器的工作原理及其特点，了解手臂回转机构的结构组成和工作原理以及在带谐波减速器的工业机器人操作手臂回转机构中的应用。2.2技术方案：在该设计任务中，拟采用如下的技术方案。搜集资料，阅读相关文献的带谐波减速器的工业机器人操作手臂回转机构的结构，根据自己设计的二维模型，最终确定可行方案如下。直流电机装在齿轮减速器箱体的支架上，并用联轴器连到输入齿轮轴上，此外，减速器的输入轴通过齿形带传动与测速发电机相连，而测速发电机用托架固联在回转机构体上。减速器的齿轮固定在轴上，在轴的前端装有减速器的波发生器，而后做成大小齿轮使其与角位置编码器的传动齿轮啮合。为了消除传动中的间隙，将传动齿轮做成剖分式的。谐波齿轮传动的刚轮固定在箱体的内孔中，薄壁筒形柔轮装在减速器输出齿轮轴的花键轴套上，带锥齿轮的输出齿轮轴在箱体内孔中轴承上旋转，并在轴上花键轴套上的锥齿轮啮合。轴通过法兰与垂直旋转轴的平台固接。操作机手臂通过导向板和螺钉固定在转台上，转台转动的极限角由刚性挡块和橡胶缓冲器来限定。3.进度安排：1）3.3—3.12查阅资料，完成开题报告。2）3.13-3.23考虑总体方案，绘制总体方案草图。3）3.25-3.30进行设计计算。4）3.31-4.2