机器人焊接论文

1、。摘要随着科学技术的发展和工业需求的增加，焊接技术在工业生产中发挥着越来越重要的作用，焊接技术的优良程度直接影响到零件或产品的质量。虽然焊接机器人在中国的应用已经有了一定的规模，但还远远不能满足中国焊接生产的整体需求。因此，研究和推广焊接机器人技术势在必行。本设计重点介绍了运用机械原理和机械制造设备设计方法设计焊接机器人的实践和方法。本设计是在了解国内外焊接机器人现状的基础上，掌握焊接机器人的内部结构和工作原理，设计手臂和手腕的结构。液压缸布置合理。同时，了解机器人机械系统的运动学和运动控制。为工业焊接机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参考，为工业设计人员的设计理论和实践提供参考。该机器

2、人具有刚性好、定位精度高、运行稳定的特点。关键词：焊接机器人液压系统机械机构设计摘要随着技术的发展和工业需求的增加，焊接在工业生产中所占的比重越来越大，优秀的焊接技术直接影响到零件或产品的质量程度。虽然国内焊接机器人的应用具有一定的规模，但远远达不到焊接的整体需求。因此，大力研究和推广焊接机器人技术势在必行。本次设计的重点是运用机械理论和机械设备设计方法设计和实践焊接机器人。焊接机器人的设计在了解国内外现状的基础上，进而掌握焊接机器人的内部结构和工作原理，以及手臂和手腕的结构设计。液压缸的合理布置。同时了解机器人机械系统运动学和运动控制研究。为工业焊接机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参

3、考，为工业设计师和设计实践、设计理论提供参考。该机器人具有刚性好、定位精度高、稳定的特点。焊接机器人；液压系统；机械结构设计目录摘要一抽象二目录三第一章导言1第二章焊接机器人总体方案32.1总体设计思路32.2自由度和坐标系的选择32.3传输方案演示42.4焊接机器人的组成62.4.1执行机构62.4.2控制系统分类2.5焊接机器人技术参数82.6本章概述8第三章腕部结构的设计和计算103.1手腕设计的基本要求103.2手腕结构和选择103.2.1典型手腕结构103.2.2腕部结构和驱动结构的选择103.3腕部结构的设计和计算113.3.1手腕驱动力的计算113.3.2手腕11驱动液压缸的计算

4、3.4液压缸盖螺钉12的计算3.5转子和输出轴13之间的连接螺钉3.6本章概述13第4章臂架结构的设计和计算154.1臂设计的基本要求154.2臂16典型机构和结构的选择4.2.1臂16的典型运动机构4.2.2手臂运动机构的选择164.3臂直线运动驱动力的计算174.3.1臂摩擦力的分析和计算174.3.2臂18惯性力的计算4.3.3密封装置18的摩擦阻力4.4工作压力的确定和液压缸18的结构4.5活塞杆19的计算和检查4.6本章概述20第五章机身结构的设计和计算5.1机身总体设计215.2机身回转机构的设计和计算225.3机身升降机构的计算235.3.1臂偏置力矩的计算235.3.2提升非自

5、锁条件的分析与计算245.3.3臂上下移动时液压缸驱动力的计算245.4轴承选择分析255.5本章概述25摘要26致谢27参考文献28。第一章引言焊接机器人是一种从事焊接(包括切割和喷涂)的工业机器人。根据国际标准化组织工业机器人术语标准的定义，工业机器人是一种多用途、可重复的自动控制机械手，具有三个或三个以上可编程轴，应用于工业自动化领域。为了适应不同的应用，机器人最后一根轴的机械接口通常是一个连接法兰，它可以与不同的工具或末端执行器连接。焊接机器人是将焊钳或焊接(切割)枪连接到工业机器人的端轴法兰上，使其能够进行焊接、切割或热喷涂。焊接机器人主要包括机器人和焊接设备。从机器人诞生到20世纪

6、80年代初，机器人技术经历了漫长而缓慢的发展过程。20世纪90年代，随着计算机技术、微电子技术和网络技术的快速发展，机器人技术也得到了迅速发展。工业机器人的制造水平、控制速度、控制精度和可靠性不断提高，同时机器人的制造成本和价格也在不断下降。在西方社会，与机器人的价格相反，人类的劳动成本有增长的趋势。在西方国家，人工成本的增加给企业带来了很大的压力，而机器人价格指数的下降正好为其进一步推广应用带来了机遇。为了减少机器人的人员和增加设备投资，当两者的成本达到一定的平衡点时，采用机器人的好处明显大于采用人力带来的好处。一方面，它可以大大提高生产设备的自动化水平，从而提高劳动生产率，同时，它可以提高

7、产品质量和企业的整体竞争力。虽然机器人的一次性投资相对较大，但与产量相比，其日常维护和消耗远远低于完成相同任务的人工成本。因此，从长远来看，产品的生产成本将大大降低。机器人价格的下降使得一些中小企业投资机器人变得容易。因此，工业机器人在各行各业的应用发展迅速。据不完全统计，全世界约有一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工。焊接机器人具有焊接质量稳定、改善工作条件、提高劳动生产率的特点，广泛应用于汽车、工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业。中国在20世纪70年代末开始研究工业机器人。经过20多年的发展，技术和应用取得了巨大进步，对国民经济特别是制造业的发展起到了重要的推动作用。从目前国内外的研

8、究情况来看，焊接机器人技术的研究非常活跃，主要集中在七个方面，如焊缝跟踪技术、离线编程和路径规划技术、多机器人协调控制技术、特种弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人焊接技术和遥控焊接技术。新中国成立后，经过50年的艰苦努力，我国焊接生产机械化和自动化技术得到了发展和应用，并取得了巨大成就。焊接生产过程的机械化和自动化程度达到20%。在以焊接技术为主导制造技术的大中型骨干企业中，焊接生产过程的综合机械化和自动化程度已达到40% 45%。在机床、锅炉、汽车、化工机械、工程机械、重型机械等国家重点骨干企业中，焊接生产的机械化和自动化技术在90年代初达到国际先进水平，通过引进国外先进技术和相应

9、的自动焊机、成套焊接设备、焊接生产线和柔性制造系统，进入世界先进行列。第二章焊接机器人总体方案本设计的目的是设计一个焊接机器人。本章主要对焊接机器人的机械结构进行设计和分析。2.1总体设计思路机器人设计可分为两个阶段：(1)系统分析阶段(1)根据系统的目标，明确机器人的目的和任务；分析机器人系统的工作环境；根据机器人的工作要求，确定机器人的基本功能和方案。比如机器人的自由度、信息存储容量、计算机功能、运动精度要求、允许的运动范围以及对温度、振动和其他环境的适应性。(2)技术设计阶段(1)根据系统的要求，确定机器人的自由度和允许的空间工作范围，并选择机器人的坐标形式；(2)绘制机器人的运动路线和

10、空间操作图；确定驱动系统的类型；(4)选择各部件的具体结构，设计机器人总装配图；绘制机器人零件图，并确定尺寸。2.2自由度和坐标系的选择机器人的运动自由度是指每个运动部件在三维空间中独立运动的次数，相当于一个固定的坐标系。对于一个组件，当它有几个运动坐标时，它有几个自由度。每个运动部件的自由度之和就是机器人的自由度。机器人的手很难像人手一样完成各种动作，因为人的手指、手掌、手腕和手臂由19个关节组成，有27个自由度。然而，在生产实践中，没有机器人的手有很多自由度，一般为3-6个(不包括手)。本次设计的焊接机器人有4个自由度，即手腕转动；伸缩臂部分；大臂转动；大臂望远镜。工业机器人主要有四种结构

11、形式：直角坐标结构、圆柱坐标结构、球面坐标结构和关节结构。每种结构形式及其相应的特点介绍如下：(1)笛卡尔机器人结构笛卡尔机器人的空间运动是通过三个正交的直线运动来实现的，如图2-1(a)所示。由于直线运动易于实现全闭环位置控制，笛卡尔机器人有可能实现高位置精度(微米水平)。然而，与机器人的结构尺寸相比，该直角坐标机器人的运动空间相对较小。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人大得多。直角坐标机器人的工作空间是一个长方体。笛卡尔机器人主要用于误差装配和处理操作。笛卡尔机器人有三种结构：悬臂式、龙门式和天车式。未找到参考源。(2)圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器

12、人的空间运动由一个旋转运动和两个直线运动实现，如图2-1(b)所示。这种机器人结构简单，精度高，常用于搬运作业。其工作空间为圆柱形空间。(3)球坐标机器人结构球面坐标机器人的空间运动通过两个旋转运动和一个线性运动来实现，如图2-1(c)所示。该机器人结构简单，成本低，但精度不高。主要用于搬运操作。工作空间是一个类似球体的空间错误！未找到参考源。(4)关节机器人结构如图2-1(d)所示，铰接机器人的空间运动通过三个旋转运动来实现。铰接式机器人运动灵活，结构紧凑，占地面积小。与机器人本体的尺寸相比，其工作空间相对较大。这种机器人广泛应用于工业领域，如焊接、喷漆、搬运、装配等。铰接机器人结构有两种类

13、型：水平铰接机器人和垂直铰接机器人。根据实际生产的要求和应用，本文设计的焊接机器人采用直角坐标。a)直角坐标型b)圆柱坐标型c)球面坐标型d)关节型图2-1四个机器人坐标表2.3传输方案演示焊接机器人的驱动方式有液压驱动、气动驱动和电机驱动。(1)液压驱动：是指动力源(发动机或马达)驱动油泵产生压力油，进而驱动液压马达，产生机器所需的动力。(2)气动驱动主要用于机器人的开关控制和顺序控制。与液压驱动相比，气动驱动由于压缩空气的低粘度而易于实现高速；由于工厂的集中空气压缩站可以用来供气，减少了动力设备；空气介质不污染环境，能在安全高温下正常工作；空气是取之不尽、用之不竭的，而且比石油便宜，所以气动元件的价格比液压元件低.(3)电机驱动可分为普通交流电机驱动、交流和DC伺服电机驱动和步进电机驱动。随着材料性能的提高，电机的性能也提高了，而且电机使用方便，所以目前机器人驱动逐渐被电机驱动所取代。表2-1三种驱动系统的比较内容驱动类型流体动力驱动气动驱动电动机输出力高压可以获得大的输出力压力相对较小，输出力较小