文档介绍：XXXX大学
毕业设计说明书
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题目: 焊接机械手的结构设计
Structure design of robot arm

指导教师: 职称:
职称:

20**年**月**日
中期报告
撰写内容要求:
设计(论文)进展状况:
本阶段的主要任务是完成了外文文献的翻译,对机械手结构设计进行了更深层次的分析和理解,包括机械结构的设计和结构受力的分析。通过以上分析,基本上完成了机械手的三维装配图,同时深刻体会到solidworks软件功能的强大;大概了解了机械结构在选用过程中所依据的原则。
在参考了大量文献资料的情况下,否定了开题报告中拟采用的谐波齿轮传动型机械手。原因是现有的谐波减速器尺寸过大(最小的刚轮直径为25cm),超过了设计要求的工作区间(0cm-45cm)。因此决定采用另一种结构形式。
由动力型旋转关节和前、下两臂组成。关节型机器人以臂部各相邻部件的相对角位移为运动坐标。动作灵活,所占空间小,工作范围大,能在狭窄空间内饶过各种障碍物。
整体效果如图1
图1
设计整体为4个自由度。分别为:
焊枪相对于小臂回转;
小臂相对大臂回转;
大臂相对机架回转;
机架在水平有一个腰部回转。
电机采用伺服电机。
设计的工作原理如下:
首先腰部回转使机械手和焊点处于同一平面;接着大臂回转,小臂回转,调节焊枪和焊点的距离,使焊枪能够接触到焊点。最后腕部回转,使焊枪能够垂直于焊点,以完成焊接作业。
设计出机械手腕部回转,小臂回转的机械结构如图2。
图2
左侧为电机,带动轴转动,轴和腕部刚性连接,从而带动腕部回转。轴和小臂壳体之间加一个深沟球轴承,以抵消径向力,达到相对转动的目的;小臂壳体和腕部加一个角接触球轴承,以抵消径向力和轴向力,从而使他们可以产生相对转动。
腰部回转结构设计如图3
图3
电机安装在底座上,带动一个小齿轮,小齿轮带动大齿轮,大齿轮和壳体刚性连接。壳体和底座间加一个角接触球轴承以实现相对转动。
存在问题及解决措施:
确定大体参数。
机械臂为大臂小臂两节,要求工作区间0cm-45cm,为满足工作区间要求,所以需要扩大1/3倍。因为A2+B2≥2ab。所以当c一定时,a=b机械臂为最短。602=2A2。即A≈,取60cm。
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由于一般的电机驱动系统输出的力矩较小,需要通过传动机构来增加力矩,提高带负载能力。对机器人的传动机构的一般要求有:
(l)结构紧凑,即具有相同的传动功率和传动比时体积最小,重量最轻。
(2)传动刚度大,即由驱动器的输出轴到连杆关节的转轴在相同的扭矩时。角度变形要小,这样可以提高整机的固有频率,并大大减小整机的低频振动;
(3)回差要小,即由止转到反转时空行程要小,这样可以得到较高的位置控制精度;
(4)寿命长、价格低。
为了减小机构运行过程的冲击和振动,并且不降低控制精度,采用了齿形带传动。
齿形带传动是同步带的一种,用来传递平行轴的运动。
齿轮带的传动比计算公式为:
i=N1/N2=Z1/Z2
,在做装配图过程中总是出现报警等命令,致使工作无法正常进行。
其次,对机械结构的理解还不是很到位等。
通过与同学的探讨及老师的指点,使我对自己的毕业设计有了更深一步的认识。我深深明白了设计与实际要紧密结合,要多动脑,勤思考。平时要多练习软件。
后期工作安排:
1-2周:计算并核算选型。
3-4周:绘制设计相关的零件图和装配图。
5-6周:撰写毕业论文。
7周:准备答辩。
指导教师签字:
年月日
注:1)正文:宋体小四号字,行距20磅,单面打印;其他格式要求与毕业论文相同。
2)中期报告由各系集中归档保存,不装订入册。
开题报告
毕业设计(论文)综述
背景和研究意义:
机器人的机械设计与一般的机械设计相比,既具有类似性,又有其独特性。从机构学的角度来看,机器人的机械结构可看作是一系列连杆通过旋转关节、移动关节连接起来的开式运动链。与一般机构相比,机器人的开链结构型式具有灵巧性和空间可达性等,但由于开链式结构实际上是一系列悬臂杆件串联而成的,机械误差和弹性变形的累计,影响机器人的刚度和精度。因此,机器人的机械设计既要满足强度要求,又要考虑刚度和精度。另一方面,机器人的机械结构,特别是关节传动系统,是整个机器人伺服系统中的一个组成部分,无论是结构的紧凑性、灵巧性,还是在运动时的稳定性、快速性等伺服性能,都比一般机构有更高的要求。
对焊接机械手的结构设计进行研究,目的是寻找在不同要求下最优的机械结构,以最大效益的满足生产需要。
国内外相关研究情况: