焊接機械手結(jié)構(gòu)設計【焊接機器人】【4自由度】

焊接機械手結(jié)構(gòu)設計【焊接機器人】【4自由度】,焊接機器人,4自由度,焊接機械手結(jié)構(gòu)設計【焊接機器人】【4自由度】,焊接,機械手,結(jié)構(gòu)設計,機器人,自由度 湖南科技大學 2014 屆畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目焊接機械手結(jié)構(gòu)設計作者姓名學號所學專業(yè)機械設計制造及其自動化1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻）背景和研究意義:隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，焊接機械手在工業(yè)應用中越來越重要。焊接機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平，解決了工業(yè)生產(chǎn)中長期頻繁單調(diào)的操作。也提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)速度，所以機械手的使用是非常高效的，因此需要設計出讓人跟滿意的焊接機械手。焊接機械手的結(jié)構(gòu)設計與一般的機械結(jié)構(gòu)設計相比，既具有類似性，又有其獨特性。從機構(gòu)學的角度來看，機械手的機械結(jié)構(gòu)可看作是一系列連桿通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、移動關(guān)節(jié)連接起來的開式運動鏈。 與一般機構(gòu)相比，機械手的開鏈結(jié)構(gòu)型式具有靈巧性和空間可達性等，但由于開鏈式結(jié)構(gòu)實際上是一系列懸臂桿件串聯(lián)而成的，機械誤差和彈性變形的累計，影響機械手的剛度和精度。因此，機械手的結(jié)構(gòu)設計既要滿足強度要求，又要考慮剛度和精度。另一方面，機械手的機械結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)節(jié)傳動系統(tǒng)，是整個伺服系統(tǒng)中的一個組成部分，無論是結(jié)構(gòu)的緊湊性、靈巧性，還是在運動時的穩(wěn)定性、快速性等伺服性能，都比一般機構(gòu)有更高的要求。焊接機械手雖然有多種結(jié)構(gòu)形式，但大體上都可以分為3大組成部分，即本體、點焊焊接系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。目前應用較廣的點焊機器人，其本體形式為直角坐標簡易型及全關(guān)節(jié)型。前者可具有13個自由度，焊件及焊點位置受到限制；后者具有56個自由度，能在可到達的工作區(qū)間內(nèi)任意調(diào)整焊鉗姿態(tài)，以適應多種形式結(jié)構(gòu)的焊接。對焊接機械手的結(jié)構(gòu)設計進行研究，目的是尋找在不同要求下最優(yōu)的機械結(jié)構(gòu)，以最大效益的滿足生產(chǎn)需要。國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題：工業(yè)焊接機械手的發(fā)展過程可分為三代，第代，為示教再現(xiàn)型，它主要由機器手控制器和示教盒組成，可按預先引導動作記錄下信息重復再現(xiàn)執(zhí)行，當前工業(yè)中應用最多。第二代為感覺型，如有力覺觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進行反饋調(diào)整的能力，目前已進入應用階段。第三代為智能型它具有感知和理解外部環(huán)境的能力，在工作環(huán)境改變的情況下，也能夠成功地完成任務，它尚處于實驗研究階段。1、國外工業(yè)機器人的的發(fā)展美國是機器人機械手的誕生地，早在1961年，美國的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺實用的示教再現(xiàn)機器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機器人機械手技術(shù)在國際上仍一直處于領先地位。其技術(shù)全面、先進，適應性也很強。日本在1967年從美國引進第一臺機器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當時勞動力顯著不足，工業(yè)機器人在企業(yè)里受到歡迎，使其日本工業(yè)機器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機器人的數(shù)量還是機器人的密度都位居世界第一。德國引進機器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導致的勞動力短缺，國民的技術(shù)水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機器人的發(fā)展、應用提供了有利條件。目前，德國工業(yè)機器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。2、國內(nèi)工業(yè)機器人的發(fā)展我國工業(yè)機器人起步于20世紀70年代初期，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機器人。進入20世紀80年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國機器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持，“七五”期間，國家投入資金，對工定機器人及零部件進行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運機器人。，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃開始實施，經(jīng)過幾年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機器人。從2O世紀9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術(shù)進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進了一大步，先后研制了點焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運，碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎。但是與發(fā)達國家相比，我國工業(yè)機器人還有很大差距。2、 研究目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務要求進一步具體化）研究目標：完成焊接機械手的結(jié)構(gòu)設計。研究內(nèi)容：本設計研究焊接機械手，以完成汽車的車身、底盤等重要部位的焊接工作。 進行機械手的原理方案設計，比較并提出系統(tǒng)的總體方案。 根據(jù)技術(shù)要求進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計： 1.加強度現(xiàn)實生產(chǎn)中工業(yè)焊接機械手的理解 2.設計前對機械手主要的知識認知 3.對焊接機械手的各主要組成部分的分析，設計方案的確定4.確定機械手的主要結(jié)構(gòu)5.對各主要結(jié)構(gòu)進行計算分析6.確定機械手各部件的可靠性7.繪制主要結(jié)構(gòu)零件圖8.繪制裝配圖擬解決的關(guān)鍵問題1.選取機械手的坐標形式及自由度；2設計各機械手的執(zhí)行機構(gòu)：如點焊部分、手腕、手臂；3.傳動系統(tǒng)的設計；3、 特色與創(chuàng)新之處通過本次對焊接機械手的結(jié)構(gòu)設計，可以縮短提升機設計周期，提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量和使用壽命，提高企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和市場競爭能力。4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線先把本設計模塊化處理，它包含選型（坐標型式），腰部回轉(zhuǎn)，手臂俯仰，直線位移，焊槍與手臂結(jié)合5部分。細化每部分的設計思路如下表： 1 2 3 4坐標型式直角坐標式圓柱坐標式球坐標式關(guān)節(jié)式腰部回轉(zhuǎn)齒輪傳動蝸輪蝸桿帶傳動手臂俯仰齒輪傳動蝸輪蝸桿帶傳動直線位移齒條傳動液壓傳動氣壓傳動滾珠絲杠副焊槍手臂結(jié)合夾持式吸附式如圖可得：可能采用的方案共：4x3x3x4x2=288種 本設計研究汽車車身焊接的機械手，以完成汽車的車身、底盤等重要部位的焊接工作。方案一：直角坐標式機械手，蝸輪蝸桿傳動，直線位移液壓傳動，焊槍手臂結(jié)合吸附式。方案二：關(guān)節(jié)式機械手，齒輪傳動，直線位移滾珠絲杠副。焊槍手臂夾持式。方案三：直角坐標式機械手，齒輪傳動，直線位移齒條傳動，焊槍手臂結(jié)合夾持式。方案四：球坐標式機械手，齒輪傳動，直線位移氣壓傳動，焊槍手臂結(jié)合吸附式。本設計中要求腰部回轉(zhuǎn)和手臂俯仰，加工范圍較大；盡可能減少機體空間更優(yōu)；并要求進行電焊，因此對位置精度要求較高；焊槍要長時間工作。因此選用方案二為最優(yōu)方案。5、 擬使用的主要設計、分析軟件及儀器設備設計軟件：AutoCAD、Pro/E。6、 參考文獻 1李雷陣，胡小建，王求.全國機械裝備先進制造技術(shù)廣州)高峰論壇.文集：機械工業(yè)出版社，20052李坤，楊家軍.5自由度焊接機械手的運動學研究：機器人技術(shù)，機械工程師2007 年第4期3張建民.機電一體化系統(tǒng)設計第三版.高等教育出版社4尹志強.系統(tǒng)設計課程設計指導書.機械工業(yè)出版社5張利萍.液壓傳動系統(tǒng)及設計M.北京：化學工業(yè)出版社，2005:1-402.6楊東邦.機械CAD制圖與標準應用M.北京：中國標準出版社，19987王政.焊接工裝夾具及變位機械.北京:機械工業(yè)出版社，2003.8張建民.機電一體化系統(tǒng)設計網(wǎng).北京:北京理工大學出版社，2006.9何家金.機械電氣自動控制網(wǎng).重慶:重慶大學出版社，2002.10周驥平，林崗.機械制造自動化技術(shù)網(wǎng).北京:機械工業(yè)出版社，2007.11吳宗澤.機械零件設計手冊K1.北京:機械工業(yè)出版社，2003.12孫樹棟.工業(yè)機器人技術(shù)基礎.西北工業(yè)大學出版社2006.4,75-76.15CraigJJ.IntroductiontoRoboricsJ.NewYork:AddisonWeskyPublishingCo.,1989注：1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據(jù)畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著）A：序號、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。B：序號、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。3、表中各項可加附頁。4