畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2008屆全套CAD圖紙，聯(lián)系153893706 5自由度焊接機(jī)器人總體及大臂與腰部設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 院 系 工學(xué)院機(jī)電系 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師 IV5自由度焊接機(jī)器人總體及大臂與腰部設(shè)計(jì) 摘要 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)器人應(yīng)用中最普遍的主要有兩種方式，即點(diǎn)焊和電弧焊我們所說(shuō)的焊接機(jī)器人其實(shí)就是在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域代替焊工從事焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人這些焊接機(jī)器人中有的是為某種焊接方式專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，而大多數(shù)的焊接機(jī)器人其實(shí)就是通用的工業(yè)機(jī)器人裝上某種焊接工具而構(gòu)成的在多任務(wù)環(huán)境中，一臺(tái)機(jī)器人甚至可以完成包括焊接在內(nèi)的抓物、搬運(yùn)、安裝、焊接、卸料等多種任務(wù)，因此，從某種意義上來(lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史就是焊接機(jī)器人的發(fā)展歷史 眾所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟練的操作技能、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、穩(wěn)定的焊接水平；另一方面，焊接又是一種勞動(dòng)條件差、煙塵多、熱輻射大、危險(xiǎn)性高的工作。

工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)使人們自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，減輕焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也可以保證焊接質(zhì)量和提高焊接效率本次我所設(shè)計(jì)的機(jī)器人為五自由度弧焊機(jī)器人本說(shuō)明書(shū)對(duì)本次設(shè)計(jì)的主要考慮內(nèi)容進(jìn)行了敘述和講解，包括機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成與設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)的選擇，圓錐齒輪的設(shè)計(jì)與校核，諧波減速器的原理以及選擇，腕部轉(zhuǎn)動(dòng)軸的校核，齒形帶規(guī)格的選擇以及滾動(dòng)軸承的選擇與校核等由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足以及理論知識(shí)的匱乏，本次設(shè)計(jì)肯定存在許多不足之處，望答辯老師諒解并不吝賜教關(guān)鍵詞 焊接機(jī)器人；齒形帶傳動(dòng)；諧波減速器；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 world's industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc welding. The welding robot we are talking about is actually industrial robots which are doing the work in the welding tasks instead of welding production welder. Some of this welding robot is specially designed for welding while most of them are actually a common industrial robot fitted with a welding tool. In multi-task environment, a robot can even complete many kinds of work including the grasp of welding, handling, installation, welding, unloading and other tasks,. Therefore, in a sense, the history of the development of industrial robots is the history of the development of welding robot. It is well known that the welding processing on one hand requires on skilled operational skills, rich practical experience and stable level of welding; on the other hand, welding is a work with poor working conditions, dust, and heat radiation and high-risk. The emergence of industrial robots first makes people naturally think of using it to replace the manual welding to reduce labor intensity. But also it ensures the welding quality and enhances the efficiency of welding. The robot I designed is a DOF arc welding robot. The design statement mainly include design of robot's drive system and the its composition, the choice of motor, design of bevel gear and verification, the principle of harmonic reducer and its choice, 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 目錄中文摘要 ……………………………………………………………………Ⅱ 英文摘要 ……………………………………………………………………Ⅲ 目錄 …………………………………………………………………………Ⅳ前言 ……………………………………………………………………………1 1 緒論 ……………………………………………………………………3 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)基本思路 …………………………………………………………4 2.1總體所涉及思路及內(nèi)容 ……………………………………………5 2.2設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案 ………………………………………………………5 3 焊接機(jī)器人腰部與大部設(shè)計(jì) ………………………………………………7 3.1 腰部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………7 3.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 …………………………………………………7 3.1.2 諧波減速器介紹及選擇 ……………………………………8 3.1.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 ……………………………………………10 3.1.4 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算與核 …………………………………………113.1.5 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 …………………………………………123.2 大臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………153.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 …………………………………………………153.2.2 諧波減速器的選擇 ……………………………………………15 3.2.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 ………………………………………………164總 ……………………………………………………………………………18參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………19致謝 ……………………………………………………………………………20前言 焊接機(jī)器人之所以能夠占據(jù)整個(gè)工業(yè)機(jī)器人總量的40%以上，與焊接這個(gè)特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，同時(shí)由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣，焊接質(zhì)量的好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的影響。

歸納起來(lái)采用焊接機(jī)器人有下列主要意義：??? （1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量,保證其均一性焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長(zhǎng)度等對(duì)焊接結(jié)果起決定作用采用機(jī)器人焊接時(shí)對(duì)于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人的因素影響較小,降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的而人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性??? （2）改善了工人的勞動(dòng)條件采用機(jī)器人焊接工人只是用來(lái)裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對(duì)于點(diǎn)焊來(lái)說(shuō)工人不再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，使工人從大強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)??? （3）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率機(jī)器人沒(méi)有疲勞，一天可24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機(jī)器人焊接，效率提高的更加明顯??? （4）產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量機(jī)器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計(jì)劃非常明確??? （5）可縮短產(chǎn)品改型換代的周期,減小相應(yīng)的設(shè)備投資可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化機(jī)器人與專(zhuān)機(jī)的最大區(qū)別就是他可以通過(guò)修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn) 我國(guó)開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國(guó)和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究到80年代中期，全國(guó)沒(méi)有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世。

而在國(guó)外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車(chē)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用鑒于當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)，國(guó)家“七五”攻關(guān)計(jì)劃將工業(yè)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)列入了計(jì)劃，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶(hù)緊密結(jié)合起來(lái)，使中國(guó)機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方向與此同時(shí)于1986年將發(fā)展機(jī)器人列入國(guó)家“863”高科技計(jì)劃在國(guó)家“863”計(jì)劃實(shí)施五周年之際，鄧小平同志提出了“發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展的推動(dòng)下，以及對(duì)機(jī)器人技術(shù)研究的技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，863主題專(zhuān)家組及時(shí)對(duì)主攻方向進(jìn)行了調(diào)整和延伸，將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)之一，提出了以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，以后又列入國(guó)家“八五”和“九五”中經(jīng)過(guò)十幾年的持續(xù)努力，在國(guó)家的組織和支持下，我國(guó)焊接機(jī)器人的研究在基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了重大進(jìn)展，并已進(jìn)入使用化階段，形成了點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn) 我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車(chē)、摩托車(chē)、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車(chē)等幾個(gè)主要行業(yè)汽車(chē)是焊接機(jī)器人的最大用戶(hù)，也是最早用戶(hù)早在70年代末，上海電焊機(jī)廠(chǎng)與上海電動(dòng)工具研究所，合作研制的直角坐標(biāo)機(jī)械手，成功地應(yīng)用于上海牌轎車(chē)底盤(pán)的焊接。

一汽”是我國(guó)最早引進(jìn)焊接機(jī)器人的企業(yè)，1984起先后從KUKA公司引進(jìn)了3臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，用于當(dāng)時(shí)“紅旗牌”轎車(chē)的車(chē)身焊接和“解放牌”車(chē)身頂蓋的焊接1986年成功將焊接機(jī)器人應(yīng)用于前圍總成的焊接，并于1988年開(kāi)發(fā)了機(jī)器人車(chē)身總焊線(xiàn) ??? 80年代末和90年代初，德國(guó)大眾公司分別與上海和一汽成立合資汽車(chē)廠(chǎng)生產(chǎn)轎車(chē)，雖然是國(guó)外的二手設(shè)備，但其焊接自動(dòng)化程。