直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

摘要焊接在當(dāng)代制造業(yè)中有著舉足輕重的地位，與傳統(tǒng)手工焊接相比，焊接機(jī)器人有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)，而且，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接自動(dòng)化越來越成為焊接的發(fā)展趨勢(shì)。本文從直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)角度出發(fā)，主要致力于解決直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總體主要參數(shù)尺寸的確定以及各大部分的連接設(shè)計(jì)等問題，確定了符合設(shè)計(jì)題目的直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)、總體參數(shù)、及各部分的連接尺寸，為各部件的型號(hào)選擇和尺寸確定作依據(jù)。關(guān)鍵字：焊接機(jī)械手、直角坐標(biāo)、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、連接設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-5"\h\z第1章綜述1焊接機(jī)器人概述1焊接機(jī)器人的發(fā)展過程2國內(nèi)外焊接機(jī)器人的現(xiàn)狀3國內(nèi)外焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)3第2章總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)5總體技術(shù)要求5直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人介紹5常見的幾種直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案6焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)方案的確定8\o"CurrentDocument"第3章總體布置設(shè)計(jì)11總體布置的要求11總體主要參數(shù)的確定11\o"CurrentDocument"第4章各部分間的聯(lián)接設(shè)計(jì)19底座與地面的聯(lián)接設(shè)計(jì)19底座與大臂的聯(lián)接設(shè)計(jì)20大臂與小臂的聯(lián)接設(shè)計(jì)22\o"CurrentDocument"第5章設(shè)計(jì)小結(jié)24\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)25直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖圖4-6小臂連接螺栓受力圖Fi F6Fi F6ML

4L27650.7240.72273N(4-9)此直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人大臂采用的是M10的螺栓，螺栓的材料是Q235,抗拉強(qiáng)度為235Mpa,取安全系數(shù)為5,則根據(jù)文獻(xiàn)[4]中許用抗拉強(qiáng)度極限公式得螺栓的許用抗拉強(qiáng)度極限為：[]2235Mpa47Mpa(4-10)nst5又根據(jù)文獻(xiàn)[4]中應(yīng)力公式，則M20的地腳螺栓能承受的最大的力為Fmax[]d2471063.14(0.01)214758NF1(4-11)從計(jì)算結(jié)果能夠看出，M10螺栓所能承受的最大的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人大臂連接工作臺(tái)的螺栓所需要的最大的力，故此螺栓能牢固、可靠得連接底座和大臂。4.3大臂與小臂的聯(lián)接設(shè)計(jì)圖4-5大臂與小臂連接如上圖所示，此直角坐標(biāo)焊接機(jī)器手的小臂是通過大臂絲杠螺母支架上8個(gè)M10的螺栓(正、反面)與小臂外殼連接的，安裝尺寸如上圖所示。大臂與小臂聯(lián)接螺栓的受力分析：大臂與小臂聯(lián)接螺栓的強(qiáng)度校核：根據(jù)文獻(xiàn)［2］中受轉(zhuǎn)矩的螺栓組校核的公式：首先，此處4個(gè)M10螺栓均分大臂和小臂的重力(圖中未示出)TOC\o"1-5"\h\zG小臂G小臂伸出桿1500GiG2G3G4—————375N(4-12)44其次，4FLiG小臂伸出桿L2(4-13)匚匚匚匚G小臂伸出桿L27501F1F2F3F4—了^—7^1704-5N(4-14)根據(jù)受力圖能清晰得看出在4個(gè)M10螺栓中，受力最大的是受力F1作用的螺栓：FmaxG1F13751704.52079.5N(4-15)此直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人大臂連接小臂采用的是M10的螺栓，螺栓的材料是Q235,抗拉強(qiáng)度為235Mpa,取安全系數(shù)為5,則根據(jù)文獻(xiàn)［4］中許用抗拉強(qiáng)度極限公式得螺栓的許用抗拉強(qiáng)度極限為：［］*235Mpa47Mpa(4-16)nst5又根據(jù)文獻(xiàn)［4］中應(yīng)力公式，則M20的地腳螺栓能承受的最大的力為Fmax［］d2471063.14(0.01)214758NF1(4-17)從計(jì)算結(jié)果能夠看出，M10螺栓所能承受的最大的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人大臂連接小臂的螺栓所需要的最大的力，故此螺栓能牢固、可靠得連接大臂和小臂。第5章設(shè)計(jì)小結(jié)為期四周的小設(shè)計(jì)接近了尾聲，這四周中，我們小組4人分工合作，一起設(shè)計(jì)一個(gè)直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手，我的題目是直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手的整機(jī)設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)確定此直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)，使其能夠穩(wěn)定、合理的工作。在整體設(shè)計(jì)的過程中，首先，鍛煉了我檢索各種文獻(xiàn)資料的能力，從各種各樣不同的文獻(xiàn)資料中提取我所需要的信息，并把它們濃縮提煉，整合成一段段小的概述，或者一張張對(duì)比表格；其次，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我綜合運(yùn)用到了大學(xué)所學(xué)的各門專業(yè)課的知識(shí)，像機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電傳動(dòng)、材料力學(xué)、其中，用的最多的是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過學(xué)習(xí)這門課，我才能更好地把握整機(jī)結(jié)構(gòu)，最合理得布置整個(gè)直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手，然后，用學(xué)到的其他各種專業(yè)課來驗(yàn)證我這個(gè)方案的合理性及可靠性，這個(gè)設(shè)計(jì)很好得檢驗(yàn)了我至今大學(xué)3年的學(xué)習(xí)成果；再次，這次的設(shè)計(jì)我是先繪出整機(jī)的3D模型然后出總體平面布置圖，故它又使得我熟悉了三維建模軟件SolidWorks的使用和平面制圖工具AutoCAD的使用，通過這兩個(gè)軟件的配合，我很好的畫出了此次設(shè)計(jì)的直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手的總體布置圖?；仡櫸业脑O(shè)計(jì)，此直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)很有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗Y(jié)合了龍門式結(jié)構(gòu)和懸臂式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，而且又揚(yáng)長(zhǎng)避短，但是，它也存在一定得缺點(diǎn)，在總體布置的基本要求里面有一項(xiàng)是外形美觀，這點(diǎn)上，這臺(tái)直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手還有所欠缺；同時(shí)，為了增加它的穩(wěn)定性，本直角坐標(biāo)焊接機(jī)械手設(shè)計(jì)均采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這樣增加了它的占地面積，在空間上不是很緊湊，有點(diǎn)浪費(fèi)；對(duì)于聯(lián)接部分的設(shè)計(jì)，可以很明了的看出這臺(tái)機(jī)器的連接處螺栓強(qiáng)度過剩，這樣做雖然保證了機(jī)器的穩(wěn)定、可靠得連接，不過同樣造成材料的浪費(fèi)，從經(jīng)濟(jì)性角度來說有所欠考慮。針對(duì)這一個(gè)問題，我們可以減小各個(gè)連接處螺栓的直徑，以達(dá)到節(jié)省材料，既經(jīng)濟(jì)又可靠的目的。最后，我用一句俗語來作結(jié)尾，“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”，這次的設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)到了很多，身為一名華理的機(jī)械人，在今后的研究學(xué)習(xí)中，我將一如既往得秉持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，完成今后的每項(xiàng)任務(wù)，認(rèn)真對(duì)待今后的每項(xiàng)工作。參考文獻(xiàn)[1]朱龍根.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001[2]安琦，顧大強(qiáng).機(jī)械設(shè)計(jì).北京：科學(xué)出版社.2008[3]鄧星鐘主編.機(jī)電