焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【四自由度機(jī)器人】【含6張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【四自由度機(jī)器人】【含6張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】,四自由度機(jī)器人,含6張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),焊接,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),自由度,機(jī)器人,CAD,圖紙,說(shuō)明書(shū) 摘要：一個(gè)機(jī)器人臂包括第一和第二個(gè)環(huán)節(jié),第一個(gè)環(huán)節(jié)有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端和第二個(gè)鏈接有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端。一個(gè)固定的滑輪,圓周表面同心第一樞軸安裝在近端結(jié)束的第一個(gè)鏈接。第二個(gè)鏈接是一個(gè)滑輪固定到第二個(gè)鏈接關(guān)于第二樞軸旋轉(zhuǎn)。一個(gè)末端執(zhí)行器固定在滑輪是末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸。第一皮帶傳動(dòng)也提供和包括一個(gè)或多個(gè)帶連接表面之間的周向固定輪和第二個(gè)鏈接輪這樣的關(guān)聯(lián)第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪第一樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第二個(gè)鏈接原因第二樞軸相對(duì)于第一個(gè)鏈接。一個(gè)或多個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪是提供的和是回轉(zhuǎn)安裝到一個(gè)或兩個(gè)鏈接。至少一個(gè)皮帶傳動(dòng)包括一個(gè)第一次帶接洽第一圓周表面的一個(gè)惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。1機(jī)器人臂本發(fā)明涉及一種機(jī)械臂末端執(zhí)行器有一個(gè)位于遠(yuǎn)程端機(jī)器人的手臂大體相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)無(wú)關(guān)的手臂。機(jī)器人的手臂也有至少一個(gè)惰輪位于鏈接,允許的直徑增大關(guān)節(jié),電線或其他細(xì)長(zhǎng)的組件可以通過(guò)關(guān)節(jié)的內(nèi)部。發(fā)明的背景在半導(dǎo)體行業(yè),機(jī)器人手臂通常用來(lái)移動(dòng)半導(dǎo)體晶片從一個(gè)位置到另一個(gè)。這是理想的設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的手臂在半導(dǎo)體行業(yè)有末端執(zhí)行器保持相同的方向當(dāng)手臂動(dòng)作徑向出入口。如前所述,例如,在美國(guó)拍號(hào)。4299533年和5064340年,機(jī)器人手臂都配備了兩個(gè)鏈接和一個(gè)末端執(zhí)行器安裝在一個(gè)末端的第二個(gè)鏈接。年底的近端第一個(gè)鏈接與滑輪安裝同軸,文中提到的“固定”輪。近端結(jié)束第二次鏈接連接到遠(yuǎn)端面積的第一個(gè)鏈接。第一次帶連接固定滑輪,滑輪的第二個(gè)鏈接近結(jié)束的第二個(gè)鏈接,而第二個(gè)皮帶連接一個(gè)住房固定在末端的第一個(gè)鏈接到一個(gè)滑輪末端效應(yīng)器。如果鏈接的長(zhǎng)度相等,如果滑輪是這樣的比例選擇旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)結(jié)束有效第二個(gè)鏈接一關(guān)和旋轉(zhuǎn)的比率的第二個(gè)鏈接到旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接是2,末端執(zhí)行器將剩余的固定方向但將徑向旋轉(zhuǎn)時(shí)第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪。雖然這種方法是有效的,它強(qiáng)加了一些嚴(yán)重的設(shè)計(jì)約束。提供所需的比率,一個(gè)相對(duì)大的末端執(zhí)行器滑輪是必要的。末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)1/2的旋轉(zhuǎn)第二環(huán)節(jié),滑輪在末端執(zhí)行器必須兩倍大的住房在遠(yuǎn)端第一個(gè)鏈接。當(dāng)輪最后效應(yīng)很大,它增加了重大質(zhì)量末端的機(jī)器人手臂,增加慣性和使它更難以控制精確的運(yùn)動(dòng)臂。同時(shí),提供所需的比率,第二個(gè)鏈接輪和住房在末端的第二個(gè)鏈接必須是相對(duì)小的直徑,即。、半固定滑輪的直徑。這使得它很難連接電線,氣動(dòng)管,或其他細(xì)長(zhǎng)組件擴(kuò)展從第一到第二個(gè)鄰近的鏈接通過(guò)一個(gè)空心孔出口處的第二個(gè)鏈接輪和住房。這樣的電線,管道和其他細(xì)長(zhǎng)的組件通常是部分的控制系統(tǒng)控制末端執(zhí)行器。因此,它會(huì)期望創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人的手臂與足夠的空間之間的連接鏈接,以便這些電線和管道可以通過(guò)中心的聯(lián)合。機(jī)器人手臂的本發(fā)明解決問(wèn)題提出更完整地描述上面和下面是?？偨Y(jié)的發(fā)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)體現(xiàn),一個(gè)機(jī)器人臂包括第一和第二個(gè)環(huán)節(jié),第一個(gè)環(huán)節(jié)有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端和第二個(gè)鏈接有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端。近結(jié)束了第一環(huán)節(jié)是連接到一個(gè)基地面積為旋轉(zhuǎn)相對(duì)于第一樞軸。近端結(jié)束第二個(gè)鏈接是面積安裝在末端的第一個(gè)鏈接,能夠旋轉(zhuǎn)大約第二樞軸,平行于第一樞軸。一個(gè)末端執(zhí)行器是連接到遠(yuǎn)端面積的第二個(gè)鏈接,能夠旋轉(zhuǎn)大約三分之一樞軸,平行于第一和第二樞軸。一個(gè)固定的滑輪,圓周表面同心第一樞軸安裝在近端結(jié)束的第一個(gè)鏈接。第二個(gè)鏈接是一個(gè)滑輪固定到第二個(gè)鏈接為旋轉(zhuǎn)與第二連接第二樞軸。第二個(gè)鏈接輪有一個(gè)圓周表面同心的第二樞軸。提供住房和固定到第一個(gè)鏈接在其遠(yuǎn)端。住房有一個(gè)圓周表面同心的第二樞軸。一個(gè)末端執(zhí)行器固定在滑輪是末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸和末端執(zhí)行器輪有圓周表面同心同第三樞軸。第一皮帶傳動(dòng)也提供和包括一個(gè)或多個(gè)帶連接表面之間的周向固定滑輪和圓周表面的第二個(gè)鏈接滑輪,這樣旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪第一樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第二個(gè)鏈接原因第二樞軸相對(duì)于第一個(gè)鏈接。第一個(gè)皮帶傳動(dòng)是安排提供一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)之間的比例的第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪和旋轉(zhuǎn)的第二個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪。第二個(gè)皮帶驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)連接的圓周表面之間的皮帶的住房和圓周表面的末端執(zhí)行器輪,旋轉(zhuǎn)的第二個(gè)鏈接相對(duì)于第一個(gè)鏈接,關(guān)于第二樞軸軸,使末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)對(duì)第三個(gè)樞軸相對(duì)于第二個(gè)鏈接。第二個(gè)皮帶傳動(dòng)是安排提供第二個(gè)比率第二個(gè)鏈接的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于第一個(gè)鏈接和旋轉(zhuǎn)的末端執(zhí)行器相對(duì)于第二個(gè)鏈接。一個(gè)或多個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪提供和安裝是回轉(zhuǎn)中的一種或兩種鏈接。每個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪定義一個(gè)第一和第二圓周表面。至少一個(gè)皮帶傳動(dòng)包括一個(gè)第一次帶接洽第一圓周表面的一個(gè)惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。最好是,第一個(gè)比率值為2,旋轉(zhuǎn)的第一環(huán)節(jié),通過(guò)一個(gè)角8導(dǎo)致第二個(gè)鏈接輪和第二個(gè)鏈接將通過(guò)一個(gè)角的-26就第一個(gè)鏈接。因此,如果第一個(gè)鏈接穿越450年的角,這將導(dǎo)致逆時(shí)針?lè)较虻诙€(gè)鏈接輪和第二個(gè)鏈接將通過(guò)一個(gè)角的900在順時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第一個(gè)鏈接。它也是首選,第二個(gè)比有價(jià)值的?在第二個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度0使末端執(zhí)行器皮帶輪和末端執(zhí)行器將通過(guò)一個(gè)角為1 / z0就第二個(gè)鏈接。例如,如果第二個(gè)鏈接將通過(guò)一個(gè)角的90度在順時(shí)針?lè)较?這將導(dǎo)致末端執(zhí)行器皮帶輪和末端執(zhí)行器將通過(guò)一個(gè)角的450在逆時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第二個(gè)鏈接。因?yàn)橐粋€(gè)或更多的皮帶驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)惰輪和兩個(gè)腰帶,滑輪和住房直徑不需要選擇如上所述在連接與先前技術(shù)皮帶傳動(dòng)。例如,機(jī)器人臂包括一個(gè)第一導(dǎo)輪安裝在第一個(gè)環(huán)節(jié),第一個(gè)帶第一皮帶傳動(dòng)嚙合第一圓周表面的惰輪和圓周表面的固定滑輪。第二個(gè)帶第一皮帶傳動(dòng)嚙合第二圓周表面的第一導(dǎo)輪和圓周表面的第二個(gè)鏈接輪。也最好,機(jī)器人臂有一個(gè)第二個(gè)導(dǎo)輪安裝在第二個(gè)鏈接。第二個(gè)皮帶傳動(dòng)合意地包括第一帶擴(kuò)展從圓周年代表面的住房第一圓周表面的第二個(gè)惰輪。第二個(gè)皮帶傳動(dòng)合意地進(jìn)一步包括一個(gè)第二帶延伸至第二圓周表面的第二個(gè)導(dǎo)輪的末端執(zhí)行器滑輪。最好是,比直徑的第一圓周表面的第二個(gè)惰輪對(duì)直徑的圓周表面的第二第二導(dǎo)輪超過(guò)1:1的,例如2:1。這個(gè)比率超過(guò)1:1在第二個(gè)惰輪允許一個(gè)相對(duì)較小的末端執(zhí)行器輪在一個(gè)較小的住房,或兩者,會(huì)提供比在沒(méi)有第二個(gè)惰輪。最好是,機(jī)器人手臂進(jìn)一步包括細(xì)長(zhǎng)元件和第二個(gè)鏈接輪和住房包括一個(gè)內(nèi)部孔。瘦長(zhǎng)的組件有魅力地?cái)U(kuò)展從第一個(gè)鏈接通過(guò)孔,進(jìn)入第二個(gè)環(huán)節(jié)。這些細(xì)長(zhǎng)的組件可能包括電線、光纖或氣動(dòng)或液壓軟管所需操作機(jī)器人手臂。最后效應(yīng)器滑輪也可能包括一個(gè)內(nèi)部孔,細(xì)長(zhǎng)的組件可以擴(kuò)展從第二個(gè)鏈接到末端執(zhí)行器。最好是,機(jī)器人手臂進(jìn)一步包括一個(gè)基地和第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器連接到基地的旋轉(zhuǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪第一樞軸,移動(dòng)末端執(zhí)行器徑向如上所述。一個(gè)進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能提供旋轉(zhuǎn)固定滑輪和第一個(gè)鏈接,整個(gè)手臂擺動(dòng)對(duì)第一樞軸。設(shè)計(jì)優(yōu)選的描述如圖所示在圖1,一個(gè)機(jī)器人臂10安裝一基地11和有一個(gè)第一和一個(gè)第二個(gè)鏈接鏈接12 14。第一個(gè)鏈接有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端16 18。同樣的,第二個(gè)鏈接14有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端結(jié)束20 22。第一個(gè)和第二個(gè)鏈接12和14是最好是中空的,可以由金屬、塑料或其他合適的材料。第一個(gè)鏈接12安裝基地12為旋轉(zhuǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)的第一樞軸28第一聯(lián)合24在近端16的第一個(gè)鏈接12。一個(gè)固定的滑輪26也安裝的第一旋轉(zhuǎn)樞軸28日在第一聯(lián)合24。固定滑輪26包括一個(gè)圓周表面30(圖3),中心與第一樞軸28。也擴(kuò)展從第一聯(lián)合24是一個(gè)軸固定到第一個(gè)滑輪32和33驅(qū)動(dòng)皮帶輪固定到第一個(gè)鏈接12。驅(qū)動(dòng)皮帶輪33是連接到第一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)35所以第一傳動(dòng)裝置可以驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)軸28。軸32是連接到一個(gè)第二致動(dòng)器37可以驅(qū)動(dòng)固定滑輪24在旋轉(zhuǎn)的軸的旋轉(zhuǎn),與此同時(shí)28第一環(huán)12或持有驅(qū)動(dòng)皮帶輪固定反對(duì)這樣的旋轉(zhuǎn)。第一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以包括任何常規(guī)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu),例如一個(gè)步進(jìn)電機(jī),一種傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī),或喜歡。第二致動(dòng)器可能包括類(lèi)似的組件,或可能包括一個(gè)第一制動(dòng)器連接固定滑輪24至臂12為旋轉(zhuǎn)和第二制動(dòng)貴重持有固定皮帶輪在固定位置相對(duì)于住房。第一和第二致動(dòng)器是由傳統(tǒng)的指揮控制系統(tǒng)(沒(méi)有顯示)。第一個(gè)和第二個(gè)鏈接鏈接12 14連接在第二個(gè)接頭面積34。第一個(gè)和第二個(gè)鏈接12和14能夠旋轉(zhuǎn)與尊重對(duì)方第二樞軸36,平行于第一樞軸28。一個(gè)第二個(gè)鏈接輪38是安裝在第二個(gè)接頭34和有一個(gè)圓周表面40,中心與第二樞軸36。第二個(gè)鏈接的滑輪38是固定的第二個(gè)鏈接14。還提供了一個(gè)住房42在第二個(gè)接頭34和固定到第一個(gè)鏈接12。住房42也有一個(gè)圓周表面44,中心與第二樞軸36。第三個(gè)接頭46提供了遠(yuǎn)端22的第二個(gè)鏈接14。一個(gè)末端執(zhí)行器是安裝在滑輪48第三聯(lián)合46和能夠旋轉(zhuǎn)大約三分之一樞軸50。最終效應(yīng)有一個(gè)圓周表面輪48 52同心同第三樞軸50。一個(gè)末端執(zhí)行器54附加到末端執(zhí)行器輪48和能夠旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸50。最后效應(yīng)器54可能包括手指或其他裝置對(duì)持有一個(gè)工件需要移動(dòng)。第一導(dǎo)輪56所安裝的第一個(gè)鏈接12之間的固定滑輪26和第二個(gè)鏈接輪38。第一導(dǎo)輪56有第一圓周表面58和第二圓周表面60。第二個(gè)惰輪62安裝第二個(gè)鏈接14和有一個(gè)第一圓周表面64和第二圓周表面66。第一和第二空轉(zhuǎn)滑輪56和62年68年和69年的旋轉(zhuǎn)軸線平行的第一、第二和第三支點(diǎn)軸28,36歲和50。第一皮帶傳動(dòng)71在第一個(gè)鏈接12包括一個(gè)第一次帶70參與圓周表面的固定滑輪30和第一圓周表面的第一導(dǎo)輪58,第二帶72擴(kuò)展從第二圓周表面66第一導(dǎo)輪62到圓周表面40第二聯(lián)系滑輪。第二個(gè)皮帶傳動(dòng)75在第二環(huán)節(jié)包括第一次帶14 74擴(kuò)展從圓周表面44的住房42第一圓周表面64的第二個(gè)惰輪62。第二個(gè)帶76擴(kuò)展從第二圓周表面66的第二個(gè)惰輪62到圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48。第一和第二皮帶74和76的第二個(gè)惰輪62形成第二皮帶傳動(dòng)75的第二個(gè)鏈接。這個(gè)腰帶70、72、74和76是最好帶擁有就算牙齒的類(lèi)型通常被稱為“同步皮帶”,并舉行緊對(duì)滑輪?；営薪慌涞难例X在圓周表面。它應(yīng)該受到那些熟練的藝術(shù),腰帶可以常規(guī)摩擦傳動(dòng)皮帶,三角帶或鏈和將會(huì)選中相應(yīng)的滑輪。在操作,將末端執(zhí)行器徑向,第一次執(zhí)行機(jī)構(gòu)35導(dǎo)致第一個(gè)鏈接12旋轉(zhuǎn)第一樞軸28雖然第二致動(dòng)器37固定滑輪26對(duì)旋轉(zhuǎn)。因?yàn)楣潭ɑ?6是固定就第一個(gè)鏈接12,旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接12的結(jié)果在第一導(dǎo)輪56旋轉(zhuǎn)相反的方向作為第一個(gè)鏈接12。最好見(jiàn)圖3,如果例如第一個(gè)鏈接是順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的柜臺(tái),第一導(dǎo)輪56將沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)就第一個(gè)鏈接導(dǎo)致第二個(gè)帶72的第一個(gè)帶驅(qū)動(dòng)移動(dòng)。第二個(gè)帶72第一導(dǎo)輪56訂婚的第二個(gè)鏈接輪38,固定在第二個(gè)鏈接14。運(yùn)動(dòng)的帶72的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)造成第二聯(lián)系皮帶輪38因此第二個(gè)鏈接14旋轉(zhuǎn)第二樞軸36在順時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第一個(gè)鏈接12。運(yùn)動(dòng)的量的第二個(gè)鏈接相對(duì)于第一個(gè)鏈接取決于總體比率提供了第一個(gè)皮帶傳動(dòng)71在第一個(gè)鏈接。這反過(guò)來(lái)取決于直徑的比值的固定滑輪26和第二個(gè)鏈接輪38以及直徑的比值,第一圓周表面58和第二圓周表面60第一導(dǎo)輪56。顯示在特定的化身,固定滑輪的直徑26倍直徑的第二個(gè)鏈接輪38。因此,而第一和第二圓周表面58和60第一導(dǎo)輪56有相同的直徑,一個(gè)450旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接12在柜臺(tái)順時(shí)針?lè)较驅(qū)?dǎo)致900旋轉(zhuǎn)的第二個(gè)鏈接14在順時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第一個(gè)鏈接12。因?yàn)樽》?2是固定在第一個(gè)鏈接12,第二個(gè)鏈接14旋轉(zhuǎn)有關(guān)第一個(gè)鏈接12造成第一個(gè)帶74的第二皮帶傳動(dòng)75移動(dòng)相對(duì)于第二個(gè)鏈接14。例如,如果第二個(gè)鏈接在順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),第一個(gè)帶74的第二個(gè)惰輪62將,將第二個(gè)惰輪62在柜臺(tái)順時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第二個(gè)鏈接。這個(gè)舉動(dòng)第二帶76,從事第二圓周表面66的第二個(gè)惰輪62年,在反時(shí)針?lè)较?。作為第二個(gè)帶76的第二皮帶傳動(dòng)75是從事與末端執(zhí)行器輪48,運(yùn)動(dòng)的第二帶76的結(jié)果最終也轉(zhuǎn)向效應(yīng)器54逆時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第二個(gè)鏈接14。作為最好的顯示在圖3,大量的運(yùn)動(dòng)結(jié)束安裝工54相對(duì)于第二個(gè)鏈接14取決于直徑的圓周表面44的住房42,直徑之比第一和第二圓周表面64和66的第二個(gè)惰輪62和直徑的圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48。特別說(shuō)明的化身,直徑的比值之間的圓周表面44的住房42和64年第一圓周表面的第二個(gè)惰輪62是1:1。因此,第二個(gè)鏈接把900的順時(shí)針?lè)较虻慕Y(jié)果在第二個(gè)導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)900在柜臺(tái)順時(shí)針?lè)较?。直徑的第二周向表?6第二個(gè)惰輪是1 / z直徑的圓周表面64年第一。一個(gè)900的旋轉(zhuǎn)第一圓周表面64將導(dǎo)致900旋轉(zhuǎn)第二圓周表面66但是線性運(yùn)動(dòng)的皮帶76只1 / z線性運(yùn)動(dòng)的皮帶74。進(jìn)一步,該比率的直徑,第二圓周表面66的第二個(gè)惰輪62年到直徑的圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48是1 /咱。因此,如果第二個(gè)導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)62到900年,最終只會(huì)旋轉(zhuǎn)450效應(yīng)器滑輪。因?yàn)樽罱K的效應(yīng)器54生硬地附加到末端執(zhí)行器輪48,末端執(zhí)行器還旋轉(zhuǎn)450。這種安排將900順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的第二個(gè)鏈接14相對(duì)第一個(gè)鏈接成一個(gè)450逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)的末端執(zhí)行器54。通過(guò)2之間的比例固定滑輪26和第二個(gè)鏈接輪38和1 / z之間的比例和末端執(zhí)行器住房42輪48保持方向的末端執(zhí)行器在整個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的54個(gè)第一和第二個(gè)鏈接12和14。換句話說(shuō),末端執(zhí)行器54就保持其取向基本會(huì)在第一和第二個(gè)鏈接是旋轉(zhuǎn)。例如,如果第一個(gè)鏈接12移動(dòng)450逆時(shí)針?lè)较?第二個(gè)鏈接將900在順時(shí)針?lè)较蚨┒藞?zhí)行器在柜臺(tái)54 450旋轉(zhuǎn)順時(shí)針?lè)较?。最終效應(yīng)同樣走向或遠(yuǎn)離第一聯(lián)合24和基地11。進(jìn)一步利用這個(gè)安排是,住房可以與42相對(duì)較大的直徑比末端執(zhí)行器輪48。這是由于第二個(gè)惰輪62創(chuàng)建1 / z比第二圓周表面之間的66和末端執(zhí)行器輪48。建立1 / z比沒(méi)有第二個(gè)惰輪需要,末端執(zhí)行器的直徑滑輪48兩倍直徑的圓周表面44的住房。正如上面提到的,它需要一個(gè)相對(duì)較小的端效應(yīng)皮帶輪48。一個(gè)相對(duì)大的末端執(zhí)行器輪48會(huì)產(chǎn)生增加手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性,使精確控制臂10更加困難。而且,相對(duì)大直徑的住房42提供額外的空間在中心的住房和第二個(gè)鏈接輪38一孔78可以提供。78年孔允許電線,纖維光學(xué),氣動(dòng)或液壓軟管或其他細(xì)長(zhǎng)元件90通過(guò)從第一個(gè)鏈接12到第二個(gè)鏈接沿著室內(nèi)的14個(gè)機(jī)器人臂10。在這些組件90傳遞的內(nèi)部鏈接12和14改善機(jī)械臂的外觀10和消除那些細(xì)長(zhǎng)的組件的可能性成為住了什么東西或干擾機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)。一個(gè)額外的孔80中提供了該中心的末端執(zhí)行器輪48。這個(gè)孔80可用于傳輸細(xì)長(zhǎng)元件90從第二個(gè)鏈接14到最后效應(yīng)器54。在進(jìn)一步的操作模式,第一和第二致動(dòng)器35和37經(jīng)營(yíng)擺動(dòng)第一個(gè)鏈接12和固定滑輪24關(guān)于第一樞軸28日在相同的旋轉(zhuǎn)速度。這有悖于整個(gè)摟著第一樞軸,沒(méi)有移動(dòng)末端執(zhí)行器徑向。這個(gè)兩種模式的操作可以組合。因此,執(zhí)行器可以把固定滑輪和第一個(gè)鏈接同時(shí)在不同的速度。1。一個(gè)機(jī)器人臂組成的基礎(chǔ):第一個(gè)鏈接和第二個(gè)鏈接。說(shuō)第一個(gè)鏈接有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端,。第二環(huán)節(jié)有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端。說(shuō)近端結(jié)束第一環(huán)面積表示被連接到基地相對(duì)另外約一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)樞軸,。說(shuō)近端第二環(huán)節(jié)被安裝到遠(yuǎn)端面積表示的說(shuō)第一個(gè)鏈接為旋轉(zhuǎn)相對(duì)另外關(guān)于第二樞軸線平行于第一樞軸說(shuō)。一個(gè)末端執(zhí)行器連接到遠(yuǎn)端面積的第二環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)相對(duì)另外三分之一樞軸線平行于第一和第二樞軸表示。一個(gè)固定的滑輪可旋轉(zhuǎn)的安裝到說(shuō)基于說(shuō)第一樞軸定義一個(gè)圓周表面同心與說(shuō)第一樞軸;第二個(gè)鏈接輪固定在第二環(huán)節(jié)對(duì)第二旋轉(zhuǎn)貴重樞軸,說(shuō)第二個(gè)鏈接輪有一個(gè)圓周表面同心與第二樞軸。一個(gè)住房固定說(shuō)第一個(gè)鏈接定義一個(gè)圓周表面同心與第二樞軸;結(jié)束效應(yīng)器滑輪固定說(shuō)末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)之約說(shuō)第三樞軸。說(shuō)末端執(zhí)行器有一個(gè)圓周表面同心輪與說(shuō)第三樞軸。第一次帶驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)帶連接的表面之間說(shuō)周向固定滑輪和表示說(shuō)第二個(gè)鏈接滑輪,這樣在旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接,說(shuō)回轉(zhuǎn)的說(shuō)固定滑輪約說(shuō)第一樞軸,說(shuō)第二個(gè)鏈接將旋轉(zhuǎn)第二樞軸相對(duì)說(shuō)第一個(gè)鏈接,說(shuō)第一個(gè)皮帶傳動(dòng)被安排提供一第一比率表示第一個(gè)鏈接的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于固定滑輪和旋轉(zhuǎn)的說(shuō)第二環(huán)節(jié)相對(duì)于說(shuō)固定滑輪;第二皮帶驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)帶連接的表面之間說(shuō)圓周說(shuō)住房和說(shuō),在末端執(zhí)行器輪旋轉(zhuǎn)第二環(huán)節(jié)相對(duì)于第一個(gè)鏈接說(shuō)關(guān)于第二樞軸,說(shuō)末端執(zhí)行器將旋轉(zhuǎn)說(shuō)第三樞軸相對(duì)于第二環(huán)節(jié),說(shuō)第二皮帶傳動(dòng)被安排提供第二個(gè)比率的旋轉(zhuǎn)第二環(huán)節(jié)相對(duì)于說(shuō)第一個(gè)鏈接和末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)表示相對(duì)于第二聯(lián)系;一個(gè)或多個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪rotatably安裝到一個(gè)或兩個(gè)鏈接,每個(gè)表示說(shuō)空轉(zhuǎn)滑輪定義第一和第二圓周表面,至少一個(gè)包括一個(gè)第一次說(shuō)皮帶傳動(dòng)皮帶從事第一圓周表面的一個(gè)惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。2。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示1其中說(shuō)第一比是2,第一環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度說(shuō)通過(guò)8原因說(shuō)第二個(gè)鏈接輪和第二環(huán)節(jié)將通過(guò)角-26就說(shuō)第一個(gè)鏈接。3。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中表示第二比例是?/ z,第二環(huán)節(jié),通過(guò)旋轉(zhuǎn)角8原因說(shuō)滑輪,末端效應(yīng)器表示將通過(guò)角嗎?/ z6就說(shuō)第二個(gè)鏈接。4。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中說(shuō),第一和第二圓周表面導(dǎo)輪有不同直徑表示5。一個(gè)機(jī)器人手臂的圖示1,其中表示一個(gè)或多個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪包括第一驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪安裝在說(shuō)第一個(gè)鏈接,說(shuō)第一個(gè)皮帶傳動(dòng)包括說(shuō)第一驅(qū)動(dòng)惰輪。6。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示5,所述第一皮帶傳動(dòng)皮帶延伸至包括第一表面說(shuō)周向固定滑輪來(lái)表示說(shuō)第一圓周表面的說(shuō)第一導(dǎo)輪。7。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示6,所述第一皮帶傳動(dòng)由第二個(gè)帶延伸至第二周向表面的說(shuō)第一導(dǎo)輪來(lái)表示第二環(huán)節(jié)滑輪。8。一個(gè)機(jī)器臂作為圖形在圖示7,所述第一和第二圓周表面說(shuō)第一導(dǎo)輪有1:1直徑比。9。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中表示一個(gè)或多個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪包括一第二驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪安裝在第二環(huán)節(jié)。10。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示9,所述第二皮帶傳動(dòng)皮帶延伸至包括第一表面說(shuō)圓周說(shuō)住房說(shuō)第一圓周表面的說(shuō)第二驅(qū)動(dòng)惰輪。11。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示10,所述第二皮帶傳動(dòng)進(jìn)一步包括一個(gè)第二帶延伸至第二周向表面的第二傳動(dòng)導(dǎo)輪來(lái)表示末端執(zhí)行器滑輪。12。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示會(huì),其中率的大小表示第一圓周表面說(shuō)的第二傳動(dòng)惰輪的直徑在說(shuō)第二圓周表面說(shuō)的第二傳動(dòng)導(dǎo)輪超過(guò)1:1。13。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,其中說(shuō),第一個(gè)鏈接,說(shuō)第二個(gè)鏈接長(zhǎng)度相等。14。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步包括細(xì)長(zhǎng)的組件,所述第二連接輪包括一個(gè)內(nèi)部孔那里說(shuō)細(xì)長(zhǎng)組件擴(kuò)展從說(shuō)第一鏈接到第二個(gè)鏈接說(shuō)。15。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步包括細(xì)長(zhǎng)的組件,所述末端執(zhí)行器輪包括一個(gè)內(nèi)部孔那里說(shuō)細(xì)長(zhǎng)組件擴(kuò)展從第二末端執(zhí)行器鏈接說(shuō)。16。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步包括一個(gè)第一傳動(dòng)裝置連接到基地,旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)說(shuō)司機(jī)說(shuō)第一個(gè)鏈接關(guān)于說(shuō)第一樞軸。封面樣式 英文文獻(xiàn)翻譯學(xué) 生 姓 名：學(xué) 院：專業(yè)及班級(jí)學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū) 機(jī) 電 工 程 學(xué)院 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 系系主任: （簽名） 日學(xué)生姓名: 專業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專題： 焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 學(xué)生正式設(shè)計(jì)時(shí)間：自 日止3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：1）圖書(shū)館查閱有關(guān)焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)方面的書(shū)籍及科技期刊； 2）參閱焊接機(jī)械手的設(shè)計(jì)手冊(cè)、典型焊接機(jī)械手圖冊(cè)及在網(wǎng)上查閱與課題有關(guān)最新資料； 3）到焊接機(jī)械手使用現(xiàn)場(chǎng)和焊接機(jī)械手設(shè)計(jì)生產(chǎn)單位參觀并收集有關(guān)圖片及圖紙資料。 4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：1)本焊接機(jī)械手的簡(jiǎn)介和發(fā)展概況，及其基本的工作原理； 2)本焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)分析，手臂、軸承、諧波齒輪減速器等結(jié)構(gòu)方案選擇設(shè)計(jì)說(shuō)明； 3)本焊接機(jī)械手傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和傳動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明； 4)本焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核及其重要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明； 5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說(shuō)明與圖紙或論文等）及要求：1)本機(jī)械手總裝配圖、零部件圖等共折合A0不少于2.5張； 2)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份（小四號(hào)字打印不少于40頁(yè)，文中可插自畫(huà)圖和表格，規(guī)范見(jiàn)校文件）；3)刻碟一張（內(nèi)容為本設(shè)計(jì)的電腦設(shè)計(jì)圖和設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)）； 6 發(fā)題時(shí)間： 2015 年 03 月 08 日指導(dǎo)教師： （簽名） 學(xué) 生： （簽名） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題 目焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作者姓名 學(xué)號(hào) 所學(xué)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1、 研究的意義，同類(lèi)研究工作國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問(wèn)題（列出主要參考文獻(xiàn)）背景和研究意義:隨著工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的需要，焊接機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來(lái)越重要。焊接機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平，解決了工業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)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(jī)械手的使用是非常高效的，因此需要設(shè)計(jì)出讓人跟滿意的焊接機(jī)械手。焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與一般的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，既具有類(lèi)似性，又有其獨(dú)特性。從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來(lái)看，機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)可看作是一系列連桿通過(guò)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、移動(dòng)關(guān)節(jié)連接起來(lái)的開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈。 與一般機(jī)構(gòu)相比，機(jī)械手的開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)型式具有靈巧性和空間可達(dá)性等，但由于開(kāi)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實(shí)際上是一系列懸臂桿件串聯(lián)而成的，機(jī)械誤差和彈性變形的累計(jì)，影響機(jī)械手的剛度和精度。因此，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要滿足強(qiáng)度要求，又要考慮剛度和精度。另一方面，機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)，是整個(gè)伺服系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，無(wú)論是結(jié)構(gòu)的緊湊性、靈巧性，還是在運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性、快速性等伺服性能，都比一般機(jī)構(gòu)有更高的要求。焊接機(jī)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(diǎn)焊焊接系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。目前應(yīng)用較廣的點(diǎn)焊機(jī)器人，其本體形式為直角坐標(biāo)簡(jiǎn)易型及全關(guān)節(jié)型。前者可具有13個(gè)自由度，焊件及焊點(diǎn)位置受到限制；后者具有56個(gè)自由度，能在可到達(dá)的工作區(qū)間內(nèi)任意調(diào)整焊鉗姿態(tài)，以適應(yīng)多種形式結(jié)構(gòu)的焊接。對(duì)焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，目的是尋找在不同要求下最優(yōu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以最大效益的滿足生產(chǎn)需要。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問(wèn)題：工業(yè)焊接機(jī)械手的發(fā)展過(guò)程可分為三代，第代，為示教再現(xiàn)型，它主要由機(jī)器手控制器和示教盒組成，可按預(yù)先引導(dǎo)動(dòng)作記錄下信息重復(fù)再現(xiàn)執(zhí)行，當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺(jué)型，如有力覺(jué)觸覺(jué)和視覺(jué)等，它具有對(duì)某些外界信息進(jìn)行反饋調(diào)整的能力，目前已進(jìn)入應(yīng)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(wù)，它尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。1、國(guó)外工業(yè)機(jī)器人的的發(fā)展美國(guó)是機(jī)器人機(jī)械手的誕生地，早在1961年，美國(guó)的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺(tái)實(shí)用的示教再現(xiàn)機(jī)器人。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，美國(guó)的機(jī)器人機(jī)械手技術(shù)在國(guó)際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。日本在1967年從美國(guó)引進(jìn)第一臺(tái)機(jī)器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場(chǎng)需求急劇增加，日本當(dāng)時(shí)勞動(dòng)力顯著不足，工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)里受到歡迎，使其日本工業(yè)機(jī)器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無(wú)論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)器人的密度都位居世界第一。德國(guó)引進(jìn)機(jī)器人的時(shí)間比英國(guó)和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭(zhēng)所導(dǎo)致的勞動(dòng)力短缺，國(guó)民的技術(shù)水平較高等社會(huì)環(huán)境，卻為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。目前，德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。2、國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期，我國(guó)于1972年開(kāi)始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著改革開(kāi)放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究得到了政府的重視與支持，“七五”期間，國(guó)家投入資金，對(duì)工定機(jī)器人及零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開(kāi)發(fā)，研制出了噴漆，點(diǎn)焊，弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。，國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施，經(jīng)過(guò)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(jī)器人。從2O世紀(jì)9O年代初期起，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)了一大步，先后研制了點(diǎn)焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運(yùn)，碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人還有很大差距。2、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)一步具體化）研究目標(biāo)：完成焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。研究?jī)?nèi)容：本設(shè)計(jì)研究焊接機(jī)械手，以完成汽車(chē)的車(chē)身、底盤(pán)等重要部位的焊接工作。 進(jìn)行機(jī)械手的原理方案設(shè)計(jì)，比較并提出系統(tǒng)的總體方案。 根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 1.加強(qiáng)度現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中工業(yè)焊接機(jī)械手的理解 2.設(shè)計(jì)前對(duì)機(jī)械手主要的知識(shí)認(rèn)知 3.對(duì)焊接機(jī)械手的各主要組成部分的分析，設(shè)計(jì)方案的確定4.確定機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)5.對(duì)各主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析6.確定機(jī)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(wèn)題1.選取機(jī)械手的坐標(biāo)形式及自由度；2設(shè)計(jì)各機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：如點(diǎn)焊部分、手腕、手臂；3.傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；3、 特色與創(chuàng)新之處通過(guò)本次對(duì)焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以縮短提升機(jī)設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線先把本設(shè)計(jì)模塊化處理，它包含選型（坐標(biāo)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(xì)化每部分的設(shè)計(jì)思路如下表： 1 2 3 4坐標(biāo)型式直角坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式球坐標(biāo)式關(guān)節(jié)式腰部回轉(zhuǎn)齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿帶傳動(dòng)手臂俯仰齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿帶傳動(dòng)直線位移齒條傳動(dòng)液壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)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(shè)計(jì)研究汽車(chē)車(chē)身焊接的機(jī)械手，以完成汽車(chē)的車(chē)身、底盤(pán)等重要部位的焊接工作。方案一：直角坐標(biāo)式機(jī)械手，蝸輪蝸桿傳動(dòng)，直線位移液壓傳動(dòng)，焊槍手臂結(jié)合吸附式。方案二：關(guān)節(jié)式機(jī)械手，齒輪傳動(dòng)，直線位移滾珠絲杠副。焊槍手臂夾持式。方案三：直角坐標(biāo)式機(jī)械手，齒輪傳動(dòng)，直線位移齒條傳動(dòng)，焊槍手臂結(jié)合夾持式。方案四：球坐標(biāo)式機(jī)械手，齒輪傳動(dòng)，直線位移氣壓傳動(dòng)，焊槍手臂結(jié)合吸附式。本設(shè)計(jì)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(jī)體空間更優(yōu)；并要求進(jìn)行電焊，因此對(duì)位置精度要求較高；焊槍要長(zhǎng)時(shí)間工作。因此選用方案二為最優(yōu)方案。5、 擬使用的主要設(shè)計(jì)、分析軟件及儀器設(shè)備設(shè)計(jì)軟件：AutoCAD、Pro/E。6、 參考文獻(xiàn) 1李雷陣，胡小建，王求.全國(guó)機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù)廣州)高峰論壇.文集：機(jī)械工業(yè)出版社，20052李坤，楊家軍.5自由度焊接機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究：機(jī)器人技術(shù)，機(jī)械工程師2007 年第4期3張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三版.高等教育出版社4尹志強(qiáng).系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).機(jī)械工業(yè)出版社5張利萍.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005:1-402.6楊東邦.機(jī)械CAD制圖與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用M.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，19987王政.焊接工裝夾具及變位機(jī)械.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.8張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)網(wǎng).北京:北京理工大學(xué)出版社，2006.9何家金.機(jī)械電氣自動(dòng)控制網(wǎng).重慶:重慶大學(xué)出版社，2002.10周驥平，林崗.機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)網(wǎng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.11吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)K1.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.12孫樹(shù)棟.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ).西北工業(yè)大學(xué)出版社2006.4,75-76.15CraigJJ.IntroductiontoRoboricsJ.NewYork:AddisonWeskyPublishingCo.,1989注：1、開(kāi)題報(bào)告是本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的一個(gè)重要組成部分。學(xué)生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)的要求和文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，在開(kāi)始撰寫(xiě)論文之前寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告。2、參考文獻(xiàn)按下列格式（A為期刊，B為專著）A：序號(hào)、作者（外文姓前名后，名縮寫(xiě)，不加縮寫(xiě)點(diǎn)，3人以上作者只寫(xiě)前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫(xiě)，不加縮寫(xiě)點(diǎn)）年份、卷號(hào)（期號(hào)）：起止頁(yè)碼。B：序號(hào)、作者、書(shū)名、版次、（初版不寫(xiě)）、出版地、出版單位、出版時(shí)間、頁(yè)碼。3、表中各項(xiàng)可加附頁(yè)。4封面樣式 開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 專業(yè)及班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 年 4 月 10 日摘 要本設(shè)計(jì)為焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要研究?jī)?nèi)容：腰部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；大、小臂和腕部回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)由整體布局入手，參考現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的相關(guān)設(shè)計(jì)，初步確定腰部的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而確定電機(jī)的選型，安裝等相關(guān)設(shè)計(jì)。在機(jī)械臂的靈活和精度的前提下完成總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，從而確定本設(shè)計(jì)的機(jī)械臂各個(gè)主要零部件的設(shè)計(jì)。在主要零部件的設(shè)計(jì)中，主要包括腰部殼體的設(shè)計(jì)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承的選擇、電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算、大小臂的結(jié)構(gòu)和固定等。本設(shè)計(jì)整體在現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)上做了修改，使得它能夠更好的滿足本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、外形尺寸小、設(shè)備費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)安全、操作方便、便于維修和管理。關(guān)鍵詞：機(jī)械手；諧波減速器；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ABSTRACTThe design for the design of welding structure of the manipulator, the main research contents: the design of the waist turning mechanism； structure design of large, small arm and wrist rotation.This design by the overall layout with reference to the relevant design, the existing joint type manipulator, preliminary determine the moment of inertia of the waist, so as to determine the motor selection, installation and other related design. Complete the design of the overall structure of the flexible manipulator based on precision and the next, and then based on the overall structure, design of mechanical arm to determine the design of all the major components of the.The design of the main components, including the housing design, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the size of motor, arm structure and fixed.The design of the whole made changes in the existing joint type manipulator structure, so that it can better meet the design requirement of this design. The design has simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management.KeyWords：robot arm；harmonic drive；structure design畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）題目 焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作者學(xué)院專業(yè)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師二一五 年 五 月 二十八 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ)主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)指導(dǎo)人： （簽名）年 月 日 指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)評(píng)閱人： （簽名）年 月 日 評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄日期： 學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 題目： 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：1 設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)共頁(yè)2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙共頁(yè)3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)共頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問(wèn)題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)答辯委員會(huì)主任： （簽名）委員： （簽名）（簽名）（簽名）（簽名） 答辯成績(jī)： 摘 要本設(shè)計(jì)為焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要研究?jī)?nèi)容：腰部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；大、小臂和腕部回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)由整體布局入手，參考現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的相關(guān)設(shè)計(jì)，初步確定腰部的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而確定電機(jī)的選型，安裝等相關(guān)設(shè)計(jì)。在機(jī)械臂的靈活和精度的前提下完成總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，從而確定本設(shè)計(jì)的機(jī)械臂各個(gè)主要零部件的設(shè)計(jì)。在主要零部件的設(shè)計(jì)中，主要包括腰部殼體的設(shè)計(jì)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承的選擇、電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算、大小臂的結(jié)構(gòu)和固定等。本設(shè)計(jì)整體在現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)上做了修改，使得它能夠更好的滿足本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、外形尺寸小、設(shè)備費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)安全、操作方便、便于維修和管理。關(guān)鍵詞：機(jī)械手；諧波減速器；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ABSTRACTThe design for the design of welding structure of the manipulator, the main research contents: the design of the waist turning mechanism； structure design of large, small arm and wrist rotation.This design by the overall layout with reference to the relevant design, the existing joint type manipulator, preliminary determine the moment of inertia of the waist, so as to determine the motor selection, installation and other related design. Complete the design of the overall structure of the flexible manipulator based on precision and the next, and then based on the overall structure, design of mechanical arm to determine the design of all the major components of the.The design of the main components, including the housing design, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the size of motor, arm structure and fixed.The design of the whole made changes in the existing joint type manipulator structure, so that it can better meet the design requirement of this design. The design has simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management.KeyWords：robot arm；harmonic drive；structure design總評(píng)成績(jī)： 目 錄第一章 緒論 1 第二章 焊接機(jī)器人的總體方案 5 2.1總體設(shè)計(jì)的思路 5 2.2自由度和坐標(biāo)系的選擇 5 2.3自由度和坐標(biāo)系的選擇 6 2.4焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 6 2.5機(jī)械手的組成 7 第三章 驅(qū)動(dòng)方式的選擇 11 3.1 液壓驅(qū)動(dòng) 11 3.2 氣壓驅(qū)動(dòng) 11 3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 12 第四章 傳動(dòng)方式的選擇 13 4.1帶傳動(dòng) 13 4.2鏈傳動(dòng) 13 4.3齒輪傳動(dòng) 14 4.4蝸桿傳動(dòng) 15 第五章 焊接機(jī)器人的組成 16 5.1執(zhí)行機(jī)構(gòu) 16 第六章 腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 6.1腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 18 6.2腕部結(jié)構(gòu)及選擇 18 第七章 臂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 26 7.1臂部結(jié)構(gòu) 26 7.2臂部結(jié)構(gòu)的選擇及計(jì)算校核 27 第八章 機(jī)械手機(jī)座設(shè)計(jì) 29 8.1機(jī)座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 8.2電動(dòng)機(jī)的選擇 29 第九章 機(jī)械手材料選擇 31 9.1材料選擇原則 31 iii8.2電動(dòng)機(jī)的選擇 32 第十章 焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算 34 9.1位姿矩陣 34 9.2焊接機(jī)器人位姿方程的正、逆解 38 總 結(jié) 41 致 謝 42 參考文獻(xiàn) 43 ii第一章 緒論工業(yè)機(jī)器人（英語(yǔ)：industrial robot。簡(jiǎn)稱IR）是廣泛適用的能夠自主動(dòng)作，且多軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。它們?cè)诒匾闆r下配備有傳感器，其動(dòng)作步驟包括靈活的，轉(zhuǎn)動(dòng)都是可編程控制的（即在工作過(guò)程中，無(wú)需任何外力的干預(yù)）。它們通常配備有機(jī)械手、刀具或其他可裝配的的加工工具，以及能夠執(zhí)行搬運(yùn)操作與加工制造的任務(wù)。機(jī)器人是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)，或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動(dòng)作的專門(mén)系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)（Manipulator），具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。點(diǎn)焊機(jī)器人（spot welding robot）用于點(diǎn)焊自動(dòng)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。世界上第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)于1965年開(kāi)始使用，是美國(guó)Unimation公司推出的Unimate機(jī)器人，中國(guó)在1987年自行研制成第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人華宇-型點(diǎn)焊機(jī)器人。點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)幾部分組成，由于為了適應(yīng)靈活動(dòng)作的工作要求，通常電焊機(jī)器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人的基本設(shè)計(jì)，一般具有六個(gè)自由度：腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。其驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)兩種。其中電氣驅(qū)動(dòng)具有保養(yǎng)維修簡(jiǎn)便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用較為廣泛。從機(jī)器人誕生到本世紀(jì)80年代初，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)期緩慢的發(fā)展過(guò)程。到了90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不斷提高，而機(jī)器人的制造成本和價(jià)格卻不斷下降。在西方社會(huì)，和機(jī)器人價(jià)格相反的是，人的勞動(dòng)力成本有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在西方國(guó)家，由于勞動(dòng)力成本的提高為企業(yè)帶來(lái)了不小的壓力，而機(jī)器人價(jià)格指數(shù)的降低又恰巧為其進(jìn)一步推廣應(yīng)用帶來(lái)了契機(jī)。減少員工與增加機(jī)器人的設(shè)備投資，在兩者費(fèi)用達(dá)到某一平衡點(diǎn)的時(shí)候，采用機(jī)器人的利顯然要比采用人工所帶來(lái)的利大，它一方面可大大提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)又可提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。雖然機(jī)器人一次性投資比較大，但它的日常維護(hù)和消耗相對(duì)于它的產(chǎn)出遠(yuǎn)比完成同樣任務(wù)所消耗的人工費(fèi)用小。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本還會(huì)大大降低。而機(jī)器人價(jià)格的降低使一些中小企業(yè)投資購(gòu)買(mǎi)機(jī)器人變得輕而易舉。因此，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在各行各業(yè)得到飛速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界在役的工業(yè)機(jī)器人中大約有將近一半的工業(yè)機(jī)器人用于各種形式的焊接加工領(lǐng)域。 焊接機(jī)器人具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、改善工人勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、工程機(jī)械、通用機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)和兵器工業(yè)等行業(yè)。我國(guó)自上個(gè)世紀(jì)70年代末開(kāi)始進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的研究，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，在技術(shù)和應(yīng)用方面均取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)尤其是制造業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。從目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來(lái)看，焊接機(jī)器人技術(shù)的研究十分活躍，焊接機(jī)器人技術(shù)研究主要集中在焊縫跟蹤技術(shù)、離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)、多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制技術(shù)、專用弧焊電源技術(shù)、焊接機(jī)器人系統(tǒng)仿真技術(shù)、機(jī)器人用焊接工藝方法、遙控焊接技術(shù)等七個(gè)方面。應(yīng)用點(diǎn)焊機(jī)器人，有如下優(yōu)點(diǎn)：a.容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的完全自動(dòng)化；b.對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的適應(yīng)能力將大大加強(qiáng)；c.可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及質(zhì)量；d.可以明顯改善工作條件。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車(chē)制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；應(yīng)用規(guī)模小，沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。 工業(yè)機(jī)器人在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用最早是從汽車(chē)裝配生產(chǎn)線上的電阻點(diǎn)焊開(kāi)始的。原因在于電阻點(diǎn)焊的過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，控制方便，且不需要焊縫軌跡跟蹤，對(duì)機(jī)器人的精度和重復(fù)精度的控制要求比較低。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人企業(yè)憑借與各大汽車(chē)企業(yè)的長(zhǎng)期合作關(guān)系，向各大型汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)提供各類(lèi)點(diǎn)焊機(jī)器人單元產(chǎn)品并以焊接機(jī)器人與整車(chē)生產(chǎn)線配套形式進(jìn)入中國(guó)，在該領(lǐng)域占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，焊接生產(chǎn)線要求焊鉗一體化，重量越來(lái)越大，165公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是目前汽車(chē)焊接中最常用的一種機(jī)器人。2008年9月，機(jī)器人研究所研制完成國(guó)內(nèi)首臺(tái)165公斤級(jí)點(diǎn)焊機(jī)器人，并成功應(yīng)用于奇瑞汽車(chē)焊接車(chē)間。2009年9月，經(jīng)過(guò)優(yōu)化和性能提升的第二臺(tái)機(jī)器人完成并順利通過(guò)驗(yàn)收，該機(jī)器人整體技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)機(jī)器人水平。 經(jīng)過(guò)50年的艱苦努力，中國(guó)焊接生產(chǎn)機(jī)械化自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用，取得了很大的成就，焊接生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化與自動(dòng)化程度已達(dá)到20%。在以焊接技術(shù)為主導(dǎo)制造工藝技術(shù)的大中型骨干企業(yè)，焊接生產(chǎn)過(guò)程綜合機(jī)械化與自動(dòng)化程度已達(dá)到40%45%。在機(jī)床、鍋爐、汽車(chē)、化工機(jī)械、工程機(jī)械和重型機(jī)械等國(guó)家重點(diǎn)骨干企業(yè)，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)及相應(yīng)配套的自動(dòng)化焊機(jī)、成套焊接設(shè)備、焊接生產(chǎn)線和柔性制造系統(tǒng)，使焊接生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化技術(shù)達(dá)到了國(guó)際90年代初的先進(jìn)水平，進(jìn)入世界先進(jìn)之列。 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)：目前國(guó)際機(jī)變機(jī)界都在加大科研力度，進(jìn)變機(jī)變機(jī)共性技術(shù)的研究。從機(jī)變機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，焊安機(jī)變機(jī)和其它工畢機(jī)變機(jī)一樣，不斷向智能化和多樣化方向發(fā)展。夾體而言，表現(xiàn)在如定幾個(gè)方面： 機(jī)變機(jī)操動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：與過(guò)有限元積析、電態(tài)積析及仿真畢畢等現(xiàn)代畢畢方法的變用，實(shí)現(xiàn)機(jī)變機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化畢畢。探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高總載/自重比。 機(jī)變機(jī)機(jī)機(jī)系統(tǒng)：重打研究開(kāi)放式，電電化機(jī)機(jī)系統(tǒng)。向基于PC機(jī)的開(kāi)放型機(jī)機(jī)變方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；變件集成度提高，機(jī)機(jī)機(jī)日見(jiàn)小巧，且采用電電化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操動(dòng)性和可維修性；機(jī)機(jī)系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)軟件伺服和安數(shù)字機(jī)機(jī)；機(jī)機(jī)界面更加友好。機(jī)變機(jī)傳感技術(shù)：機(jī)變機(jī)中的傳感變動(dòng)用日益重要，除采用傳統(tǒng)的變置、高度、加高度等傳感變機(jī)，裝配、焊安機(jī)變機(jī)還應(yīng)用了激光傳感變、視覺(jué)傳感變和力傳感變，并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)機(jī)變物體的自動(dòng)定變以及精密裝配動(dòng)畢等，大大提高了機(jī)變機(jī)的動(dòng)畢性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。 網(wǎng)絡(luò)與光功能：日本YASKAWA和德國(guó)KUKA公司的最新機(jī)變機(jī)機(jī)機(jī)變已實(shí)現(xiàn)了與Canbus、Profibus總機(jī)及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)安，使機(jī)變機(jī)由過(guò)去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)變機(jī)由過(guò)去的專用畢備向標(biāo)準(zhǔn)化畢備發(fā)展。 虛擬機(jī)變機(jī)技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)變機(jī)中的動(dòng)用已從仿真、預(yù)演發(fā)展大用于過(guò)正機(jī)機(jī)，如使遙機(jī)機(jī)變機(jī)操動(dòng)者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)安動(dòng)畢環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)變機(jī)?；诙鄠鞲凶?、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)變機(jī)的虛擬遙機(jī)操動(dòng)和機(jī)機(jī)三互。 機(jī)變機(jī)性能價(jià)格比：機(jī)變機(jī)性能不斷提高(高高度、高精度、高可靠性、便于操動(dòng)和維修，而單機(jī)價(jià)格不斷定定。由于微畢子技術(shù)的快高發(fā)展和大規(guī)電集成畢畢的應(yīng)用，使機(jī)變機(jī)系統(tǒng)的可靠性有了很大提高 多智能體調(diào)機(jī)技術(shù)：這是目前機(jī)變機(jī)研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、三互長(zhǎng)的與光與磋商機(jī)理，感知與三三方法，建電和規(guī)劃、群體變?yōu)闄C(jī)機(jī)等方面進(jìn)變研究。本文首先確定了機(jī)械手的總體布局，然后提出了各個(gè)部分的具體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)方案，主要的設(shè)計(jì)和研究?jī)?nèi)容有： a. 腰部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； b. 大臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； c. 小臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； d. 腕部擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第二章 焊接機(jī)器人的總體方案該設(shè)計(jì)的目的是為了設(shè)計(jì)一臺(tái)焊接機(jī)器人，本章主要對(duì)焊接機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。2.1 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類(lèi)型工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下: a. 直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類(lèi)型的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間為一空間長(zhǎng)方體。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式、龍門(mén)式、天車(chē)式三種結(jié)構(gòu)。 b. 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種機(jī)器人構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。 c. 球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類(lèi)球形的空間。 d. 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對(duì)機(jī)器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類(lèi)型的機(jī)器人。2.2總體設(shè)計(jì)的思路設(shè)計(jì)機(jī)器人大體上可分為兩個(gè)階段：(1) 系統(tǒng)分析階段根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，明確所采用機(jī)器人的目的和任務(wù)；分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境；根據(jù)機(jī)器人的工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案。如機(jī)器人的自由度、信息的存儲(chǔ)量、計(jì)算機(jī)功能、動(dòng)作精度的要求、容許的運(yùn)動(dòng)范圍、以及對(duì)溫度、震動(dòng)等環(huán)境的適應(yīng)性。 (2) 技術(shù)設(shè)計(jì)階段根據(jù)系統(tǒng)的要求確定機(jī)器人的自由度和允許的空間工作范圍，選擇機(jī)器人的坐標(biāo)形式；擬訂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路線和空間作業(yè)圖；確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型；選擇各部件的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行機(jī)器人總裝圖的設(shè)計(jì)；繪制機(jī)器人的零件圖，并確定尺寸。2.3自由度和坐標(biāo)系的選擇機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度是指各運(yùn)動(dòng)部件在三維空間相當(dāng)于固定坐標(biāo)系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)，對(duì)于一個(gè)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，它有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)就稱其有幾個(gè)自由度。各運(yùn)動(dòng)部件自由度的總和為機(jī)器人的自由度數(shù)。自由度一般為3-6個(gè)（不包括手部）,本次設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人為4自由度。2.4焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，包括對(duì)機(jī)器整機(jī)的設(shè)計(jì)要求和對(duì)組成零件的設(shè)計(jì)要求兩個(gè)方面，兩者相互聯(lián)系、相互影響。(1) 對(duì)機(jī)器整機(jī)設(shè)計(jì)的要求對(duì)機(jī)器使用功能方面的要求：實(shí)現(xiàn)預(yù)定的使用功能是機(jī)械設(shè)計(jì)的最基本要求，好的使用性能指標(biāo)使設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。另外，操作使用方便、工作安全可靠、體積小、重量輕、效率高、外形美觀、噪聲低等往往也是設(shè)計(jì)時(shí)所要求的。對(duì)機(jī)器經(jīng)濟(jì)性的要求：機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造和使用的全過(guò)程中，在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)要全面綜合的進(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)為合理的功能定位、實(shí)現(xiàn)使用功能要求的最簡(jiǎn)單的技術(shù)途徑和最簡(jiǎn)單合理的結(jié)構(gòu)。(2) 對(duì)零件設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械零件是組成機(jī)器的基本單元，對(duì)機(jī)器的設(shè)計(jì)要求最終都是通過(guò)零件的設(shè)計(jì)要求來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)滿足的要求是從設(shè)計(jì)機(jī)器的要求中引申出來(lái)的，即也應(yīng)從保證滿足機(jī)器的使用功能要求和經(jīng)濟(jì)性要求兩個(gè)方面來(lái)考慮。要求在預(yù)定的工作期限內(nèi)正常可靠的工作，從而保證機(jī)器的各種功能的正常實(shí)現(xiàn)。這就要求零件在預(yù)定的壽命期內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生各種可能的失效，即要求零件在強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性、耐磨性和溫升等方面必須滿足必要的條件，這些條件就是判定零件工作能力的推測(cè)。要盡量降低零件的生產(chǎn)制造成本，這要求從零件的設(shè)計(jì)和制造等多方面加以考慮。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理地選擇材料和毛坯的形式、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理的零件結(jié)構(gòu)、合理規(guī)定零件加工的公差等級(jí)以及認(rèn)真考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性等。另外要盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的零部件。任何一種機(jī)器都有動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)組成。動(dòng)力機(jī)是機(jī)器工作的能量來(lái)源，可以直接利用自然資源或二次資源轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)等。工作機(jī)是機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)功能，如機(jī)器人的末端執(zhí)行器就是工作機(jī)。傳動(dòng)裝置則是一種實(shí)現(xiàn)能量傳遞和兼有其他作用的裝置。本次設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示: 圖2.1 焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖2.5 機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2.2所示?？刂葡到y(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 工作對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置檢測(cè)裝置圖2.2 機(jī)械手的組成方框圖 a. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件。 (1) 手部即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指(或手爪) 和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛；平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式；指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。 而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指產(chǎn)生夾緊力來(lái)完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式，式彈簧式和重力式等。附式手部主要由吸盤(pán)等構(gòu)成，它是靠吸附力(如吸盤(pán)內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電吸磁力)吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤(pán)和電磁盤(pán)兩類(lèi)。對(duì)于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤(pán)吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對(duì)于導(dǎo)磁性的環(huán)類(lèi)和帶孔的盤(pán)類(lèi)零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤(pán)吸料。電磁吸盤(pán)的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。用負(fù)壓吸盤(pán)和電磁吸盤(pán)吸料，其吸盤(pán)的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式(如澆鑄機(jī)械手的澆包部分)、托式(如冷齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部)等型式。 (2) 手腕是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變得更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng).一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度小，并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 (3) 手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置。工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等)與驅(qū)動(dòng)源(如液壓、氣壓或電機(jī)等)相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。手臂在進(jìn)行伸縮或升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，都需要有導(dǎo)向裝置，以保證手指按正確方向運(yùn)動(dòng)。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在啟動(dòng)、制動(dòng)瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動(dòng)部件受力狀態(tài)簡(jiǎn)單。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式，常用的有:單圓柱、雙圓柱、四圓柱和V形槽、燕尾槽等導(dǎo)向型式。 (4) 立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立柱通常為固定不動(dòng)的，但因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱。 (5) 行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時(shí)，可在機(jī)座上安裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無(wú)軌的兩種。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。 (6) 機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。 b. 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等四種形式。 c. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 d. 位置檢測(cè)裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。本題目規(guī)格參數(shù):腰部回轉(zhuǎn)最大角度280度；擺動(dòng)最大角度120度；工作范圍范圍0-450mm； 本機(jī)械手的主要?jiǎng)幼魇牵菏紫妊炕剞D(zhuǎn)機(jī)械臂和焊點(diǎn)處于同一平面；接著大臂回轉(zhuǎn)，調(diào)整焊槍和焊點(diǎn)的距離；然后小臂回轉(zhuǎn)，使焊槍接觸焊點(diǎn)；最后腕部回轉(zhuǎn)，使焊槍和焊點(diǎn)垂直，達(dá)到焊接的目的。第三章 驅(qū)動(dòng)方式的選擇目前焊接機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等多種方式，各種驅(qū)動(dòng)方式都有其自身的特點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)應(yīng)用很廣泛，有些機(jī)器人則同時(shí)采用多種驅(qū)動(dòng)方式，這都視不同機(jī)器人的特點(diǎn)和要求所定。比較這些驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)，從而選擇適合焊接機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式。3.1 液壓驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)：（1）驅(qū)動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力矩較大，臂力可達(dá)100公斤；（2）速度反應(yīng)性好，因?yàn)楸或?qū)動(dòng)件的速度快慢取決于油液的容積變化，所以當(dāng)不考慮油液的溫度變化時(shí)，被驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的滯后也幾乎沒(méi)有，而且液壓機(jī)構(gòu)的重量輕、慣性小，因此他的速度反應(yīng)性較好；（3）調(diào)速范圍大，而且可以無(wú)級(jí)調(diào)速，易于適應(yīng)不同的工作要求；（4）傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸收沖擊力，可以實(shí)現(xiàn)較頻繁而平穩(wěn)的換向；（5）在產(chǎn)生相同驅(qū)動(dòng)力的條件下，液壓驅(qū)動(dòng)比其他驅(qū)動(dòng)方式體積小、重量輕、慣性??；（6）定位精度比氣動(dòng)高，但比電機(jī)低；（7）液壓系統(tǒng)的泄漏對(duì)機(jī)構(gòu)的工作穩(wěn)定性有一定的影響；（8）油液中如果混入氣體，將降低傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛性，影響定位精度（產(chǎn)生爬行）；（9）油液的溫度和粘度變化影響傳動(dòng)性能。液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人多用于要求臂力較大而且運(yùn)動(dòng)速度較低的工作場(chǎng)合。3.2 氣壓驅(qū)動(dòng)氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)：（1）通過(guò)調(diào)節(jié)氣流，就可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；（2）由于壓縮空氣粘性小，流速大，因此氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人動(dòng)作速度快；（3）壓縮空氣可以從大氣中吸取，故動(dòng)力源獲得方便、價(jià)格低廉，而且廢氣處理方便；（4）由于壓縮空氣粘度小，因此在管路中的壓力損失也很小，一般其阻力損失不到油液在油路中損失的千分之一，故壓縮空氣可以集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送；（5）壓縮空氣的壓縮性較大，因此使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差，定位精度較低，而且壓縮空氣排到大氣中時(shí)噪聲較大，另外還須考慮潤(rùn)滑和防銹等；（5）壓縮空氣的工作壓力較低，致使機(jī)器人結(jié)構(gòu)較大。因此，氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，常用于臂力小于30公斤、運(yùn)動(dòng)速度較快以及高溫、低溫、高粉塵等工作條件惡劣的場(chǎng)合。3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按電機(jī)的功能可分為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和多態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理有很大的區(qū)別，性能上也存在著較大的差異。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)：（1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸出力較大；（2）控制精度高，功率較大，能夠精確定位，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜；（3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)速度很快；（4）伺服電動(dòng)機(jī)易標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動(dòng)機(jī)一般需要配置減速裝置，出DD電動(dòng)機(jī)外，難以直接驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)密封問(wèn)題；（5）電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備自身無(wú)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)，直流有刷電動(dòng)機(jī)換向時(shí)有火花，對(duì)環(huán)境防爆性能較差；（6）對(duì)環(huán)境沒(méi)有很明顯的影響；（7）適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)器人；（8）維修和使用都較復(fù)雜。電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人可避免電能變?yōu)閴毫δ艿闹虚g環(huán)節(jié)，效率比液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)的都高；電機(jī)系統(tǒng)將電動(dòng)機(jī)、測(cè)速即、編碼器及制動(dòng)器組裝在一次加工的殼體中，使得整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)體積小，可靠性和通用性也得到很大的提高；另外，電動(dòng)機(jī)根據(jù)運(yùn)行距離及電機(jī)的脈沖當(dāng)量算出脈沖數(shù)，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，可達(dá)到非常高的位姿準(zhǔn)確度，這些都是電機(jī)驅(qū)動(dòng)獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)的，液壓與氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成機(jī)構(gòu)繁瑣，維護(hù)不方便。綜上所述，選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)作為焊接機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式。 第四章 傳動(dòng)方式的選擇傳動(dòng)裝置是一種實(shí)現(xiàn)能量傳遞和兼有其他作用的裝置，它的主要作用有：能量的分配與傳遞；運(yùn)動(dòng)形式的改變；運(yùn)動(dòng)速度的改變。傳動(dòng)通常分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是機(jī)械能不發(fā)生改變的傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)；第二類(lèi)是機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑螂娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的傳動(dòng)電傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)又可以分為嚙合傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng)和流體傳動(dòng)三大類(lèi)?？紤]焊接機(jī)器人的實(shí)際情況，帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)是其可能的傳動(dòng)方式，所以下面對(duì)以上四種傳動(dòng)方式進(jìn)行比較。4.1帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)通常是由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的傳動(dòng)帶所組成的。當(dāng)主動(dòng)輪回轉(zhuǎn)時(shí)，依靠帶與帶輪接觸面見(jiàn)的摩擦力拖動(dòng)從動(dòng)輪一起回轉(zhuǎn)，從而傳遞一定的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有的優(yōu)點(diǎn)：（1）有良好的饒性和彈性，有吸振和緩沖作用，因而使帶傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小；（2）有過(guò)載保護(hù)作用，當(dāng)過(guò)載時(shí)引起帶在帶輪上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，可防止其他零件的損壞；（3）制造和安裝精度與齒輪傳動(dòng)相比較低，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝、維護(hù)均較方便；（4）適合于中心距離較大的兩軸間的傳動(dòng)（中心距最大可達(dá)15米）。帶傳動(dòng)具有的缺點(diǎn)：（1）由于彈性滑動(dòng)的存在，使得傳動(dòng)效率降低，不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；（2）由于帶傳動(dòng)需要初始緊張，因此，當(dāng)傳遞同樣大的圓周力時(shí)，與嚙合傳動(dòng)相比軸上的壓力較大；（3）結(jié)構(gòu)尺寸較大，不緊湊；（4）傳動(dòng)帶壽命短；（5）傳動(dòng)帶與帶輪之間會(huì)產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象；（6）不宜用于有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合?，F(xiàn)在一些新型帶傳動(dòng)形式，如高速帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)已經(jīng)克服了以上大部分缺點(diǎn)。4.2鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)是由鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成的。鏈輪上制造有特殊齒型的齒，依靠鏈輪齒與鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間饒性件的嚙合傳動(dòng)。與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）鏈傳動(dòng)沒(méi)有彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；（2）鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的壓力較??；（3）在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）鏈傳動(dòng)的制造安裝精度要求較低，成本低廉；（2）在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便得多。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)：（1）在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)傳動(dòng)；（2）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；（3）磨損后易發(fā)生跳齒；（4）工作時(shí)有噪聲；（5）不宜在速度變化很大和急速方向的運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用。鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其他不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。4.3 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最為廣泛的一類(lèi)傳動(dòng)，常用的漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：（1）傳動(dòng)效率高，在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)的效率是最高的；（2）一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)在正常潤(rùn)滑條件下效率可達(dá)99%以上，在大功率傳動(dòng)中，高純度效率是十分重要的；（3）傳動(dòng)比恒定，齒輪傳動(dòng)具有不變的瞬時(shí)傳動(dòng)比，因此成了齒輪傳動(dòng)可用于200m/s以上的高速傳動(dòng)；（4）結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需要的空間尺寸比帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)小得多；（5）工作可靠、壽命長(zhǎng)，齒輪傳動(dòng)在正確安裝，良好潤(rùn)滑和正常維護(hù)條件下，具有其他機(jī)械傳動(dòng)無(wú)法比擬的高可靠性和壽命。齒輪傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)有：（1）對(duì)齒輪制造、安裝要求高；（2）齒輪制造常用插齒機(jī)和滾齒機(jī)等專用機(jī)床和專業(yè)工具；（3）通常的齒輪傳動(dòng)為閉式傳動(dòng)，需要良好的維護(hù)保養(yǎng)，因此齒輪傳動(dòng)成本和費(fèi)用高；（4）齒輪傳動(dòng)不適合中心矩較大的兩軸間的動(dòng)力傳動(dòng)。4.4 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)是一種空間齒輪傳動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)角為90的兩軸間動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞。蝸桿傳動(dòng)與圓柱齒輪傳動(dòng)和圓錐齒輪傳動(dòng)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)和可以自鎖等顯著特點(diǎn)。蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：（1）齒面摩擦力大，發(fā)熱量高，傳動(dòng)效率低；（2）通常用于中、小功率非長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的應(yīng)用場(chǎng)合。表4.1 主要傳動(dòng)形式的效率傳動(dòng)方式傳動(dòng)效率帶傳動(dòng)0.9-0.98鏈傳動(dòng)0.93-0.97圓柱齒輪傳動(dòng)0.9-0.99圓錐齒輪傳動(dòng)0.88-0.98蝸桿傳動(dòng)0.4-0.95表4.1中傳動(dòng)效率的范圍是由傳動(dòng)的潤(rùn)滑條件、加工精度和類(lèi)型不同而產(chǎn)生的。綜上所述，這里采用齒輪傳動(dòng)。第五章 焊接機(jī)器人的組成焊接機(jī)器人由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。5.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)（1）手部手部既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)（主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤(pán)。本設(shè)計(jì)為焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)，因此手部并無(wú)其他結(jié)構(gòu)，僅僅是一個(gè)焊槍，通過(guò)螺栓固定于腕部之上。（2）腕部腕部是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)焊槍的方位，以擴(kuò)大焊槍的工作范圍，并使手部變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮?70）,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人的腕部是利用液壓缸實(shí)現(xiàn)手部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。腕部的驅(qū)動(dòng)方式采用直接驅(qū)動(dòng)的方式，由于腕部裝在手臂的末端，所以必須設(shè)計(jì)的十分緊湊可以把驅(qū)動(dòng)源裝在手腕上。機(jī)器人手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由電機(jī)和行星輪系實(shí)現(xiàn)的。（3）臂部手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到直線運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部具有一個(gè)自由度就能滿足基本要求，即臂部的伸縮運(yùn)動(dòng)。臂部的運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（電機(jī)）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部的靜、動(dòng)載荷。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。機(jī)器人臂部的伸縮使其手臂的工作長(zhǎng)度發(fā)生變化，在直角坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)中，手臂的最大工作長(zhǎng)度決定其末端所能達(dá)到的最遠(yuǎn)距離。（4）機(jī)身機(jī)身部分運(yùn)動(dòng)的目的：把臂部送到直線運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變臂部的姿態(tài)（方位），則用機(jī)身的自由度加以實(shí)現(xiàn)。機(jī)身的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（電機(jī)）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從機(jī)身的受力情況分析，它在工作中既受臂部、腕部、手部的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基座的機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)身的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：回轉(zhuǎn)范圍：。機(jī)器人機(jī)身的伸縮使其工作長(zhǎng)度發(fā)生變化，在直角坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)中，機(jī)身的最大工作長(zhǎng)度決定其末端所能達(dá)到的最遠(yuǎn)距離。機(jī)身部分的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源來(lái)自電機(jī)。本章從焊接機(jī)器人的實(shí)用方面入手，提出了一套總體設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)機(jī)器人自由度的要求選取直角坐標(biāo)系為本次設(shè)計(jì)坐標(biāo)系。同時(shí)，就焊接機(jī)器人的組成（執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)）以及現(xiàn)實(shí)作業(yè)，給出了具體的手部、腕部、臂部和基座的結(jié)構(gòu)形式；并選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)作為本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。最后，給出了設(shè)計(jì)中所需的技術(shù)參數(shù)。第六章 腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)6.1腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求(1) 力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。(2) 結(jié)構(gòu)考慮，合理布局腕部作為焊接機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐焊槍的作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。(3) 必須考慮工作條件對(duì)于本次設(shè)計(jì)，焊接機(jī)器人的工作條件是在工作場(chǎng)合中焊接工件，最大載荷為8KG，因此不太受環(huán)境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)焊接機(jī)器人的腕部沒(méi)有太多不利因素。6.2 腕部結(jié)構(gòu)及選擇6.2.1 腕部結(jié)構(gòu)手腕部件設(shè)置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的位置，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變得靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕的運(yùn)動(dòng)形式可以有：繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)稱為上下擺動(dòng)；繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)稱為左右擺動(dòng)；有的甚至是沿著Y軸或Z軸的橫向移動(dòng)。一般手腕設(shè)有回轉(zhuǎn)或再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求。6.2.2 電動(dòng)機(jī)選擇由查表得，以及考慮到安全系數(shù)S,一般取S=1.5，大致確定P至少大于1KW。綜合以上數(shù)據(jù)130SYX-01型號(hào)伺服電機(jī)，其參數(shù)如下：額定功率=1.2KW額定轉(zhuǎn)矩=4N/M額定轉(zhuǎn)速=3000r/min額定電壓=160V額定電流=9.4A峰值轉(zhuǎn)矩=32N/M電樞電阻=0.2電框電感=3.2MH6.2.3諧波齒輪減速器的選擇諧波齒輪減速器是利用行星齒輪傳動(dòng)原理發(fā)展起來(lái)的一種新型減速器。諧波齒輪傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱諧波傳動(dòng)），它是依靠柔性零件產(chǎn)生彈性機(jī)械波來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種行星齒輪傳動(dòng)。 諧波齒輪減速器是利用行星齒輪傳動(dòng)原理發(fā)展起來(lái)的一種新型減速器。諧波齒輪傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱諧波傳動(dòng)），它是依靠柔性零件產(chǎn)生彈性機(jī)械波來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種行星齒輪傳動(dòng)。 （一） 傳動(dòng)原理 它主要由三個(gè)基本構(gòu)件組成：（1）帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）2，它相當(dāng)于行星系中的中心輪； （2）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）1，它相當(dāng)于行星齒輪；（3）諧波發(fā)生器H，它相當(dāng)于行星架。當(dāng)諧波發(fā)生器為主動(dòng)時(shí)，凸輪在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，就近使柔輪及薄壁軸承發(fā)生變形（可控的彈性變形），這時(shí)柔輪的齒就在變形的過(guò)程中進(jìn)入（嚙合）或退出（嚙離）剛輪的齒間，在波發(fā)生器的長(zhǎng)軸處處于完全嚙合，而短軸方向的齒就處在完全的脫開(kāi)。 諧波發(fā)生器通常成橢圓形的凸輪，將凸輪裝入薄壁軸承內(nèi)，再將它們裝入柔輪內(nèi)。此時(shí)柔輪由原來(lái)的圓形而變成橢圓形，橢圓長(zhǎng)軸兩端的柔輪與之配合的剛輪齒則處于完全嚙合狀態(tài)，即柔輪的外齒與剛輪的內(nèi)齒沿齒高嚙合。這是嚙合區(qū)，一般有30%左右的齒處在嚙合狀態(tài)；橢圓短軸兩端的柔輪齒與剛輪齒處于完全脫開(kāi)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱脫開(kāi)；在波發(fā)生器長(zhǎng)軸和短軸之間的柔輪齒，沿柔輪周長(zhǎng)的不同區(qū)段內(nèi)，有的逐漸退出剛輪齒間，處在半脫開(kāi)狀態(tài)，稱之為嚙出。 諧波發(fā)生器在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生連續(xù)的彈性變形，此時(shí)波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就使柔輪齒的嚙入嚙合嚙出脫開(kāi)這四種狀態(tài)循環(huán)往復(fù)不斷地改變各自原來(lái)的嚙合狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱之錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，正是這一錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，作為減速器就可將輸入的高速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檩敵龅牡退俎D(zhuǎn)動(dòng)。 對(duì)于雙波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng)，當(dāng)波發(fā)生器順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1/8周時(shí)，柔輪齒與剛輪齒就由原來(lái)的嚙入狀態(tài)而成嚙合狀態(tài)，而原來(lái)脫開(kāi)狀態(tài)就成為嚙入狀態(tài)。同樣道理，嚙出變?yōu)槊撻_(kāi)，嚙合變?yōu)閲С?，這樣柔輪相對(duì)剛輪轉(zhuǎn)動(dòng)（角位移）了1/4齒；同理，波發(fā)生器再轉(zhuǎn)動(dòng)1/8周時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程，這時(shí)柔輪位移一個(gè)齒距。依此類(lèi)推，波發(fā)生器相對(duì)剛輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔輪相對(duì)剛輪的位移為兩個(gè)齒距。 柔輪齒和剛輪齒在節(jié)圓處嚙合過(guò)程就如同兩個(gè)純滾動(dòng)（無(wú)滑動(dòng)）的圓環(huán)一樣，兩者在任何瞬間，在節(jié)圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)必須相等。由于柔輪比剛輪在節(jié)圓周長(zhǎng)上少了兩個(gè)齒距，所以柔輪在嚙合過(guò)程中，就必須相對(duì)剛輪轉(zhuǎn)過(guò)兩個(gè)齒距的角位移，這個(gè)角位移正是減速器輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了減速的目的。 諧波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使柔輪上的一點(diǎn)不斷的改變位置，這時(shí)在柔輪的節(jié)圓的任一點(diǎn)，隨著波發(fā)生器角位移的過(guò)程，形成一個(gè)上下左右相對(duì)稱的和諧波，故稱之為：“諧波”。（二）特點(diǎn) 1承載能力高 諧波傳動(dòng)中，齒與齒的嚙合是面接觸，加上同時(shí)嚙合齒數(shù)（重疊系數(shù)）比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他傳動(dòng)形式高。 2傳動(dòng)比大 單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比，可達(dá) i=70500。 3體積小、重量輕。 4傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)。 5傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)沖擊，無(wú)噪音，運(yùn)動(dòng)精度高。6由于柔輪承受較大的交變載荷，因而對(duì)柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理要求較高，工藝復(fù)雜。諧波減速器在國(guó)內(nèi)于六七十年代才開(kāi)始研制，到目前已有不少?gòu)S家專門(mén)生產(chǎn)，并形成系列化。廣泛應(yīng)用于電子、航天航空、機(jī)器人等行業(yè)，由于它的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在化工行業(yè)的應(yīng)用也逐漸增多。（三）減速器的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表15-2-129查表選出諧波減速器型號(hào)為：XB1-120-150。XB1為產(chǎn)品代號(hào)，120機(jī)型，150表示減速比。其參數(shù)為：輸入功率=1.25KW輸入轉(zhuǎn)速=3000r/min輸出轉(zhuǎn)矩=450N/M輸出轉(zhuǎn)速=20r/min6.2.4軸的計(jì)算（一）軸材料選擇軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，。（二）軸的校核軸因?yàn)槭秦Q直的，本身自重可以忽略不計(jì)，彎矩作用可以忽略，看成軸只受扭矩作用。故只對(duì)軸扭矩進(jìn)行校核。對(duì)軸進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算： 從齒輪計(jì)算中得到轉(zhuǎn)矩，得到的扭矩圖：由圖可知，危險(xiǎn)截面在C面。在C面：扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 在C無(wú)須進(jìn)行彎轉(zhuǎn)應(yīng)力校核，也無(wú)須根據(jù)第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核。軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大應(yīng)力，故合適。6.2.5 軸承選擇并校核為了保證機(jī)械臂的正常運(yùn)行，不僅軸承的制造質(zhì)量良好，而且機(jī)械臂的設(shè)計(jì)必須合理，軸承的裝配和使用必須規(guī)范。軸承的選擇對(duì)于機(jī)械臂的正常運(yùn)轉(zhuǎn)十分重要。 a. 軸承類(lèi)型的選擇機(jī)座轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的軸承選擇：推力球軸承，它承載能力較低，額定動(dòng)載荷比為1，不能承受徑向載荷，只能承受一個(gè)方向的軸向載荷，限制軸和殼在軸向位移。極限轉(zhuǎn)速低。機(jī)座相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)處的軸承選擇：一對(duì)圓錐滾子軸承。額定動(dòng)載荷比1.52.5。能承受單向軸向載荷，在徑向載荷作用下會(huì)產(chǎn)生附加軸向力，一般成對(duì)使用。能限制軸和外殼在一個(gè)方向的軸向位移。313系列具有較大的接觸角，可以承受更大的軸向載荷。大臂、小臂、腕部轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的選擇：深溝球軸承，承載能力較小，額定動(dòng)載荷比為1。主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受一定的軸向載荷。當(dāng)軸承的徑向游隙加大時(shí)，具有角接觸軸承的功能，可承受較大的軸向載荷。允許一定的軸向位移，但軸向位移限制在軸向游隙范圍內(nèi)。摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。工作期間不需要保養(yǎng)。適于高速，應(yīng)用極為廣泛。 b. 軸承代號(hào)的選擇推力球軸承：根據(jù)安裝軸承段的軸徑為35mm，以及軸承長(zhǎng)度及安裝考慮，最終選擇推力球軸承代號(hào)為51107 GB 301-1995。其基本尺寸如下：圓錐滾子軸承：根據(jù)安裝軸承段的軸徑為70mm，以及軸承長(zhǎng)度及安裝考慮，最終選則圓錐滾子軸承代號(hào)為30214 GB 297-94。大臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸承：根據(jù)安裝軸承段的軸徑為35mm，以及軸承長(zhǎng)度及安裝考慮，最終選則深溝球軸承代號(hào)為61807 GB 276-94。小臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸承：根據(jù)安裝軸承段的軸徑為15mm，以及軸承長(zhǎng)度及安裝考慮，最終選則深溝球軸承代號(hào)為61802 GB 276-94。腕部轉(zhuǎn)動(dòng)軸承：根據(jù)安裝軸承段的軸徑為15mm，以及軸承長(zhǎng)度及安裝考慮，最終選則深溝球軸承代號(hào)為61802 GB 276-94。現(xiàn)在選取一深溝球軸承校核。(1) 驗(yàn)算軸承平均壓力p(單位為MPa)式中：B軸承寬度，mm(根據(jù)寬徑比B/d確定) p軸瓦材料的許用壓力，單位為MPa(2) 驗(yàn)算軸承的pv值(單位為MPam/s)pv=0.240.17=0.0408MPam/sv軸徑圓周速度，即滑動(dòng)速度，m/spv軸承材料的pv許用值，MPam/s3.驗(yàn)算滑動(dòng)速度v(單位為m/s)v=0.17m/sv為許用滑動(dòng)速度，單位為m/s根據(jù)這些數(shù)據(jù)查機(jī)械設(shè)計(jì)第七版表12-2選擇軸承為耐磨鑄鐵HT300?；瑒?dòng)軸承和軸承座的配合為過(guò)渡配合，定為，IT6=13,IT7=21基準(zhǔn)孔H7的下偏差EI=0,上偏差為ES=EI+IT7=+0.021軸瓦m的下偏差ei=0.008,es=ei+IT6=0.021由此得，。滑動(dòng)軸承和軸的配合為間隙配合，定為，IT6=13,IT7=21基準(zhǔn)軸h6的上偏差es=0,下偏差為ei=esIT6=(013)=13孔H7的下偏差EI=0孔H7的上偏差ES=EI+IT7=21由此得。6.2.6 齒輪的設(shè)計(jì)與校核齒輪參數(shù)計(jì)算及其校核：材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。齒輪計(jì)算，查課本表得: 。 材料彈性系數(shù)Z Z=189.8(N/mm)（表15-17） 重合度系數(shù)Z=（4-）/3）=0.9（表15-18） 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z Z=2.5(圖15-22) 螺旋角系數(shù)Z Z=1 (式15-34) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：N=60njL=605001811250=6.6108N= N/i=6.610/4.2=1.571108 表10-4得： 。故 。查課本表10-21圖得： 。故 。由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算即 轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù)K:K= KKKK 7級(jí)精度制造，查課本表10-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距： 考慮計(jì)算原因取 則取 傳動(dòng)比：i=齒寬：取大齒輪： ,小齒輪： 大端分度圓直徑 d=m=436=144，d=m=471=284齒頂圓直徑 d= d+2mcos=144+6cos13.3924=236.87，d= d+2mcos=284+6cos76.6076=295.900齒根圓直徑d= d-2.4mcos=63-2.4cos13.3924=55.966d= d-2.4mcos2=276-2.4cos76.6076=86.532齒輪錐距 R=1/2=135.998大端圓周速度 v=dn/60000=3.1463500/60000=1.649m/s，齒寬b= 0.4135.998=64.14選齒輪精度為7級(jí)=（0.10.2）R=（0.10.2）305.500=30.0560.1取=10，=14,c=10輪寬 L=（0.10.2）d=（0.10.2）93=12.4L=（0.10.2）d=（0.10.2）291=39 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 所以安全。 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度： 查課本表10-5得： 最小齒寬計(jì)算： 所以安全。查課本第162頁(yè)表11-2知選用7級(jí)的的精度是合適的。以上課本為 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）。本章主要內(nèi)容為腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括：腕部結(jié)構(gòu)的選取和腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。首先，根據(jù)腕部設(shè)計(jì)的基本要求選擇與本次設(shè)計(jì)相符合的腕部結(jié)構(gòu)；然后，按照給定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；最后，確定了腕部回轉(zhuǎn)所需的回轉(zhuǎn)力矩、選用回轉(zhuǎn)缸以及選取各關(guān)鍵部位螺栓的計(jì)算。