机械5

摘要：为了提高生产效率和焊接质量，满足特定的工作要求，本题设计用于焊接的关节型机器人的手腕和末端执行器。根据机器人的工作要求进行了机器人的总体设计。确定机器人的外形时，拟定了手腕的传动路径，选用直流电动机，合理布置了电机、轴和齿轮，设计了齿轮和轴的结构，并进行了强度校核计算。传动中采用了软轴、波纹管联轴器和行星齿轮机构，实现了摆腕、转腕和提腕的三个自由度的要求。设计中大多采用了标准件和常用件，降低了设计和制造成本。 关键词：自由度；焊接；手腕 目录 1前言………………………………………………………………………………1 1.1机器人的含义………………………………………………………………………1 1.2题目来源……………………………………………………………………………2 1.3技术要求…………………………………………………………………………2 1.4本题要解决的主要问题和设计思路……………………………………………2 2国内外发展状况及现状的介绍……………………………………………………2 2.1研究现状…………………………………………………………………………2 2.2发展趋势…………………………………………………………………………4 3总体方案论证…………………………………………………………………………5 3.1机械结构类型的确定……………………………………………………………5 3.2工作空间的确定……………………………………………………………………6 3.3手腕结构的确定……………………………………………………………………7 3.4基本参数的确定……………………………………………………………………8 4手腕详细设计说明………………………………………………………………8 4.1机器人驱动方案的分析和选择……………………………………………………8 4.2手腕电机的选择………………………………………………………………9 4.3传动比的确定………………………………………………………………9 4.4传动比的分配………………………………………………………………10 4.5齿轮的设计…………………………………………………………………10 4.6轴的设计和校核……………………………………………………………18 4.7夹持器的设计……………………………………………………………………23 4.8壳体的设计……………………………………………………………………23 5结论………………………………………………………………………………24 参考文献…………………………………………………………………………25 附录………………………………………………………………………………26 机器人是一个在三维空间中具有较多自由度，并能实现较多拟人动作和功能的机器，而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。美国机器人工业协会提出的工业机器人定义为：“机器人是一种可重复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机”。英国和日本机器人协会也采用了类似的定义。我国的国家标准GB/T12643-90将工业机器人定义为：“机器人是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。而将操作机定义为：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。 机器人系统一般由操作机、驱动单元、控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。 本题要解决的主要问题及设计总体思路 本题要解决的问题有以下三个： a.手腕处于手臂末端，需减轻手臂的载荷，力求手腕部件的结构紧凑，减少重量和体积； b.提高手腕动作的精确性； c.三个自由度的实现。 针对上述问题有了以下设计思路： a.腕部机构的驱动装置采用分离传动，将3个驱动器安置在小臂的后端。 b.提高传动的刚度，尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转误差，对于分离传动采用传动轴。 c.驱动电机1经传动轴驱动一对圆柱齿轮和一对圆锥齿轮带动手腕在小臂壳体上作偏摆运动。电机2经传动轴驱动一对圆柱齿轮和一对圆锥齿轮传动，实现手腕的上下摆动。电机3经传动轴和两对圆锥齿轮带动轴回转，实现手腕上机械接口的回转运动。