1、 5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计摘要据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。 众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能
2、、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，圆锥齿轮的设计与校核，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，齿形带规格的选择以及滚动轴承的选择与校核等。由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。II关键词 焊接机器人；齿
3、形带传动；谐波减速器；五自由度design 5 degree-of-freedom welding robot overall and big arm and waist ABSTRCTAccording to incomplete statistics, nearly half of the worlds industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc weldin
4、g. The welding robot we are talking about is actice, wrist Check the Department of rotational axis, the choice of rolling bearings and its checking and so on.KEY WORDS welding robot; profile belt transmission; harmonic reducer; 5-DOF目录中文摘要 英文摘要 目录 前言 1 1 绪论 3 2 毕业设计基本思路 4 III2.1 总体所涉及思路及内容 52.2 设计传动
5、方案 5 3 焊接机器人腰部与大部设计 73.1 腰部结构设计 73.1.1 电动机的选择 73.1.2 谐波减速器介绍及选择 8 3.1.3 轴的设计与校核 10 3.1.4 轴承的设计计算与核 113.1.5 齿轮设计计算与校核 123.2 大臂结构设计 153.2.1 电动机的选择 153.2.2 谐波减速器的选择 15 3.2.3 轴的设计与校核 164 总 18参考文献 19致谢 201前言焊接机器人之所以能够占据整个工业机器人总量的 40%以上，与焊接这个特殊的行业有关，焊接作为工业“裁缝” ，是工业生产中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又
6、非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。归纳起来采用焊接机器人有下列主要意义： 在 C 面：扭转应力：= =72*72*72*3.14/16=73249.92 m tW163D9103=T/ =2387.5 /73249=0.03 MPa t在 C 无须进行弯转应力校核，也无须根据第三强度理论进行强度校核。轴的材料选用 45 钢，调质处理， =360 MPa，远远大于最大应力，故合适。24总结经过六个月的不懈努力，我的毕业设计终于接近尾声了。在做毕业设计之前，我就深知其重要性。他是大学教学的最后一个环节，对毕业生在大学所学知识的一次综合运用，是保证毕业生质量的必然要求。所以我认真地去
7、完成其中的每一个细节，包括设计中的设计原理、计算、图纸及撰写设计说明书等。不懂就去查质料，去请教老师和同学。不放过其中不懂的知识点。经过毕业设计之后，我更加深刻地体会到了毕业设计的重要意义。通过毕业设计，我对大学四年所学的理论知识和基本技能作了一次综合运用。对许多以前所学的专业知识进行了系统复习。包括：理论力学、材料力学、机械原理、机械零件、机械设计、机械制造、互换性与测量技术、机械制图、AUTOCAD 计算机绘图、SOLIDWORKS 三维实体建模、机电传动控制、微机控制原理、机电一体化系统设计等课程。巩固了专业知识，提高了我独立分析和解决实际问题的能力，培养了我的创新意识。增强了我对机电一
8、体化行业的兴趣。我在以下几方面得到了锻炼与专业认识：1、巩固和丰富所学的专业理论知识。本次设计所要求的专业知识面是广泛的。题目是 5 自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计。从控制到传动都是机械，是纯机械的设计。我意识到，作为一名设计员，首先必须掌握各种各样的较为全面的理论知识，并且要将这些知识灵活应运于设计之中。2、本次设计中我所学到的是一个系统的。学会调查、研究，初步掌握收集资料，获取技术信息的方法和手段。在设计过程中不可死板套用，要注意创新。从多方面来考虑问题，从多种方案中挑选最佳方案。设计必须仔细，用系统与科学的态度处理每个问题。3、设计能够解决生产的实际问题。所以在设计中体现出来的问题
9、是相当的客观的。通过本次设计，增强了自身知识的应用能力和综合能力；增强了分析和解决生产实际问题的能力。3参考文献1申 永 盛 .机 械 原 理 M.北 京 ： 清 华 大 学 出 版 社 ， 1999.260 2642 徐德，涂志国，赵晓光，等.弧焊机器人的视觉控制J.焊接学报，2004，25（4）：10-14.3 成 大 先 .机械设计手册，减(变)速器.电机与电器 M.北 京 ： 化学工业出版社 2004.14 周炳森,新编焊接设备选型与焊接材料选用实用手册.出版时间:2006年 7 月5 朱浩翔.工业机器人发展现状与趋势J.MC现代零部件，2007.16罗诚,最新压力容器焊接和切割新技术
10、、新工艺与应用技术标准实用手册，中国科技文化出版社，2005年7 陈善本，智能化焊接机器人技术。机械工业出版社。2006-1-1，5-28王 伯 平 .互 换 性 与 测 量 技 术 基 础 M.北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ，200415254致 谢本研究及学位论文是在我的导师黄德中教授和机电系各位老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他们都始终给予我细心的指导和不懈的支持。大学几年时间里，他们不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向所有老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢在一起愉快的度过本科生生活的室友和其他同学以及朋友，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本论文的顺利完成。特别感谢黄虎钧和黄斌同学，他们教会了我如何更好的去使用 Solidworks、CAD、等画图软件，也帮我解决了分析和计算上的许多问题，从他们身上学到了许多解决问题的方法，对于即将踏上工作岗位的我来说，帮助是很大的。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!
