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焊接机械手结构的设计【含CAD图纸】.doc 71页
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毕 业 设 计 说 明 书
焊接机械手的结构设计
Structure design of robot arm
指导教师：
20**年**月**日
撰写内容要求：
设计（论文）进展状况:
本阶段的主要任务是完成了外文文献的翻译，对机械手结构设计进行了更深层次的分析和理解，包括机械结构的设计和结构受力的分析。通过以上分析，基本上完成了机械手的三维装配图，同时深刻体会到solidworks软件功能的强大；大概了解了机械结构在选用过程中所依据的原则。
在参考了大量文献资料的情况下，否定了开题报告中拟采用的谐波齿轮传动型机械手。原因是现有的谐波减速器尺寸过大（最小的刚轮直径为25cm），超过了设计要求的工作区间(0cm-45cm)。因此决定采用另一种结构形式。
由动力型旋转关节和前、下两臂组成。关节型机器人以臂部各相邻部件的相对角位移为运动坐标。动作灵活，所占空间小，工作范围大，能在狭窄空间内饶过各种障碍物。
整体效果如图1
设计整体为4个自由度。分别为：
焊枪相对于小臂回转；
小臂相对大臂回转；
大臂相对机架回转；
机架在水平有一个腰部回转。
电机采用伺服电机。
设计的工作原理如下：
首先腰部回转使机械手和焊点处于同一平面；接着大臂回转，小臂回转，调节焊枪和焊点的距离，使焊枪能够接触到焊点。最后腕部回转，使焊枪能够垂直于焊点，以完成焊接作业。
设计出机械手腕部回转，小臂回转的机械结构如图2。
左侧为电机，带动轴转动，轴和腕部刚性连接，从而带动腕部回转。轴和小臂壳体之间加一个深沟球轴承，以抵消径向力，达到相对转动的目的；小臂壳体和腕部加一个角接触球轴承，以抵消径向力和轴向力，从而使他们可以产生相对转动。
腰部回转结构设计如图3
电机安装在底座上，带动一个小齿轮，小齿轮带动大齿轮，大齿轮和壳体刚性连接。壳体和底座间加一个角接触球轴承以实现相对转动。
存在问题及解决措施:
确定大体参数。
机械臂为大臂小臂两节，要求工作区间0cm-45cm，为满足工作区间要求，所以需要扩大1/3倍。因为A2+B2≥2ab。所以当c一定时，a=b机械臂为最短。602=2A2。即A≈42.43cm，取60cm。
2.大臂相对于腰部回转应该采用什么方式传动？
由于一般的电机驱动系统输出的力矩较小，需要通过传动机构来增加力矩，提高带负载能力。对机器人的传动机构的一般要求有:
(l)结构紧凑，即具有相同的传动功率和传动比时体积最小，重量最轻。
(2)传动刚度大，即由驱动器的输出轴到连杆关节的转轴在相同的扭矩时。角度变形要小，这样可以提高整机的固有频率，并大大减小整机的低频振动;
(3)回差要小，即由止转到反转时空行程要小，这样可以得到较高的位置控制精度;
(4)寿命长、价格低。
为了减小机构运行过程的冲击和振动，并且不降低控制精度，采用了齿形带传动。
齿形带传动是同步带的一种，用来传递平行轴的运动。
齿轮带的传动比计算公式为：
i=N1/N2=Z1/Z2
3.不能熟练的运用三维软件，在做装配图过程中总是出现报警等命令，致使工作无法正常进行。
其次，对机械结构的理解还不是很到位等。
通过与同学的探讨及老师的指点，使我对自己的毕业设计有了更深一步的认识。我深深明白了设计与实际要紧密结合，要多动脑，勤思考。平时要多练习软件。
后期工作安排:
1-2周：计算并核算选型。
3-4周：绘制设计相关的零件图和装配图。
5-6周：撰写毕业论文。
7周：准备答辩。
指导教师签字：
注：1正文：宋体小四号字，行距2磅2）中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。焊接机械手的结构设计
关节传动原理如图所示：
本设计采用模块化设计，故关节均采用上述的结构，
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全自动焊接机械手，产品广泛应用于焊接自行车配件、电动车配件、家具配件、汽车零配件、汽车座椅、运动器械、医疗器械、五金机电等五金制造领域的焊接。本产品移定性好，精度高、效率高，操作简便。
焊接机器人机械手是本公司自主研发的一款多功能焊接与切割设备。
机器特点：1、采用示教型编程方式，只要用手动按焊接轨迹走一次，系统自动记录焊接轨迹。大大节省编程时间，学习简单。2、控制系统采用DSP和EPGA技术可实现4-5轴联动，高速运行时稳定性高。3、执行部分采用交流伺服电机，实现高精度、高速运行、稳定性高等特点。4、传动部分采用精密滚珠丝杆提高了重复定位精度和使用寿命。5、导轨采用高组装线性导轨，提高重复定位精度和使用寿命和降低机器噪音。6、安装方式采用落地式安装，大大提高了机器的灵活性。7、机器操作简单稳定性高，只需普通工人就能够操作，无需专业焊工。
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