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焊接机器人腕小臂结构.doc
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焊接机器人腕小臂结构.doc
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摘 要
介绍了焊接 机器人技 术发展的 历程及我 国焊接机器 人技术研 究的现状 和发
展前景。针对焊接机器人产业化中涉及到的新型结构本体设计、高性能机器人控
制器技术及免维护系统设计等关键技术进行了研究,结合 Motomanup-6 焊接机
器人,介绍了采用谐波齿轮减速器及交流伺服电机等精密传动部件进行机器人小
臂 和腕部结构设计, 使得机器人结构变 得越来越简单,传 动环节减少,提高 了系
统的精度,减少维护,同时也简化了生产工艺,降低了生产成本。
我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几
个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户,也是最早用户。早在 70 年代末,
上海电焊机厂与上海电动工具研究所,合作研制的直角坐标机械手,成功地应用
于上海牌轿车底盘的焊接。我国到 1997 年底仅有焊接机器人 500 台,多为弧焊
和点焊机器人,而且集中于汽车、摩托车和工程机械三个制造行业,因此我国焊
接机器人的发展应首先扩大应用数量和应用领域。同时也要尽快建立有我国自主
知识产权的机器人生产产业。
关键词:弧焊焊接机器人、小臂腕部结构、交流伺服系统
I
II
焊接机器人小臂腕部结构设计
Abstract
Introduced a welding robot technology development and the history of China's
welding robot technology on the status and development prospects. For welding
robot involved in the industrialization of the new body structure
design,
high-performance robot controller technology and maintenance-free system design
and other key technologies have been studied, with Motomanup-6 welding robot,
introduced the use of harmonic gear reducer AC servo motor and transmission
components such as precision robot arm and wrist structural design, makes robots
become more and more simple structure, reduce the transmission links, increase the
accuracy of the system, reduce maintenance, but also simplified the production
p rocess, reducing The cost of production.
China's welding robot application mainly concentrated in the
automobile,
motorcycle, engineering machinery, railway locomotive, and several other major
industries. Motor vehicles are the largest users of robots welding, but also the
first
users. Back in the late 1970s, Shanghai electric welding machine tool factory and the
Shanghai Institute of cooperation in the development of the Cartesian
coordinate
manipulator, successfully applied to the Shanghai sedan chassis welding. China to the
end of 1997 only 500 robot welding, spot welding and more robots for welding, and
focus on vehicles, motorcycles and three construction machinery manufacturing
industry, the development of China's welding robot should first expand the number of
applications and application field. At the same time, as soon as possible the
establishment of China's independent intellectual property rights of the robot
manufacturing industry.
Keywords :arc welding robot, small arm and wrist structural design, AC servo
system
II
焊接机器人小臂腕部结构设计
目 录
第一章 前言.......................................................1
1.1 选题背景 ....................................................1
1.2 焊接机器人毕业设计问题的提出.................................4
1.2.1 研究的基本内容,拟解决的主要问题 ............................ 4
1.2.2 研究步骤、方法 ........................................... 4
第二章 焊接机器人结构设计..........................................6
2.1 小臂腕及结构设计.............................................6
2.1.1 焊接机器人小臂及腕部结构设计方案 ............................ 6
2.1.2 小臂及腕部整体机构的工作原理 ............................... 7
2.2 电机的选择...................................................8
2.3 直齿圆锥齿轮设计: ..........................................9
2.3.1 传动比的选择 ............................................. 9
2.3.2 渐开线直齿圆锥齿轮几何计算 ............................... 9
2.4 链的选择及链轮设计 .......................................... 11
2.4.1 链传动的特点 ............................................ 11
2.4.2 传动链的分类 ............................................ 12
2.4.3 链的选择 ................................................ 13
2.5 轴承的分类介绍 .............................................. 14
2.6 小臂腕部结构设计中必要的强度校核 ............................ 16
2.6.1 圆锥齿轮强度校核 ......................................... 16
2.6.2 轴的强度校核 ............................................ 17
第三章 谐波减速器.................................................28
3.1 谐波减速器的发展............................................28
3.2 谐波减速器的应用............................................28
3.3 谐波减速器的组成及工作原理 .................................29
3.3.1 柔轮常见的结构形式 ....................................... 29
3.3.2 波发生器常见的结构型 ..................................... 30
3.3.3 谐波减速器的工作原理 ..................................... 30
3.3.4 双刚轮谐波减速器 ......................................... 32
3.4 谐波齿轮传动特点 ..........................................33
3.5 谐波减速器产品系列及结构的特点 .............................34
3.6 谐波减速器的选择 ...........................................35
3.7 谐波减速器的安装使用与维护(本此设计所需系列) .............37
第四章 经济性分析..................................................38
致谢...............................................................39
参 考 文 献........................................................40
声明...............................................................42
III
焊接机器人腕小臂结构系统设计
第一章 前 言
机器人是一种在生产中能灵活完成特定操作,并有多种功能的机器。
机器人一般由以下几部分组成:控制系统,驱动系统,执行(运动)装置,检测系
统。机器人的控制系统包括:控制电脑和伺服控制器。机器人的动力驱动主要有:
电动、气动、液压驱动等。机器人的执行(运动)部分主要指机器人用于完成任务
的机体装置,主要由机械传动系统和末端执行器组成。传动机构用于把驱动器产
生的动力传递到机器人的各个关节和动作部位,实现机器人平稳运动。常见的传
动机构有以下几种:a、齿轮传动 b、丝杠传动机构 c、皮带传动和链传动机 d、
流体传动 e、连杆传动:机器人的检测系统是指机器人身上的各种传感器。机器
人最常采用的基本传感器有:视觉传感器、力觉传感器、触觉传感器、位移传感
器、速度传感器、加速度传感器等。传感器是机器人的感觉器官机器人工作时,
电脑根据传感器获得的信息控制机器人动作。它主要分为内部传感器和外部传感
器两大类。工业机器人是一种能自动控制、可重复编程、具有多功能多自由度的
操作机,是机器人家族中最重要的成员,主要由机械手臂、控制装置、机座、能
源装置和驱动装置等几部分构成从结构上分为:模仿人类关节结构的关节型工业
机器人、直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标机器人。从用途上可分
为:焊接机器人、机器加工机器人、装配机器人、喷漆机器人、检查、测量机器
人、移动式搬运机器人等等。焊接机器人主要包括弧焊机器人和点焊机器人。有
用 于大工件 焊接的大型 焊接机器 人,也有 用于小工件 焊接的精 巧小型焊 接机器
人;有单台操作,也有两台以上的组合操作。
经过四十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造
业中, 尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的 应用。如在毛坯制造(冲
压、压 铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面 涂覆、上下料、装配、检
测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业 。
1.1 选题背景
随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器
人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到
诸 如采矿机 器人、建筑 业机器人 以及水电 系统维护维 修机器人 等各种非 制造行
业。此外,在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多,
如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用
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oligaga
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