焊接机械手设计.docx

江苏城市职业学院五年制（高职）毕业设计论文
设计课题：焊接机械手设计
学校：江苏城市职业学院（常熟办学点）年级：2009级专业：机电一体化姓名：亶胜学号:0921010113指导老师：杜建峰职称：进咂2013年12月
摘要
本次设计活性，这也是区别于一般自动机的特点。
2、机器臂的控制：在电动伺服系统中，驱动机械臂各关节的是步进电机或直流伺服电机。步进电机从驱动器得到一系列脉冲信号，每个脉冲信号使步进电机轴产生一定的角位移。
一般不需要反馈回路和位置编码器，控制比较简单。采用直流伺服电机的控制系统以测速器和角度编码作为反馈装置，能够精确地控制机械臂关节轴的运动，它的工作状态平稳，旋转速度可以连续调节，对加速和减速指令都能迅速作出反应。
3、腕部机构支承机器人手部装置并调整其姿态，一般有2-3个自由度，使位于机械臂末端的手爪产生俯仰摆动和绕自身轴线的转动，这些运动的合成，使机器人的手部相对于操作对象形成灵活的工作姿态。
4、机器人的手部装置又称末端执行器。根据作业性质不同，机械臂末端的执行器有不同形式。
1）焊接机器人和喷涂机器人的末端分别为固定焊枪和喷枪的夹具。
2）搬运大件光整平板的机器人一般采用真空吸附式末端执行器，利用吸盘内压力与大气压力之间的差值产生吸附作用力。
3）对于一般的物料搬运和装配机器人，末端执行器为种类繁多的机械夹持器，用机械手指的闭合和张开来夹紧和释放工件。
4）运送铁磁物质的机器人还可以将电磁吸盘作为末端执行器。

手臂结构设计要求
1、手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求。工作空间的形状和大小与手臂的长度、手臂关节的转角范围密切相关
2、根据手臂所受载荷和结构的特点，合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料，如常采用空心的薄壁矩形框体或圆管以提高其抗弯刚度和扭转刚度，减轻自身的重量。空心结构内部可以方便地安置机器人的驱动系统。
3、尽量减小手臂重量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩，以减小驱动装置的负荷；减少运转的动载荷与冲击，提高手臂运动的响应速度。
4、要设法减小机械间隙引起的运动误差，提高运动的精确性和运动刚度，采用缓冲和限位装置提高定位精度。
焊接机器人的大臂采用电机、谐波减速器和关节轴线同轴的传动方式，结构简单，传动路线最短。
大臂上的谐波减速器采用的是柔轮不动，刚轮动的方式；谐波减速器的刚轮与机器人的大臂用螺栓相连，柔轮通过支撑法兰固定在臂座上，驱动电机的输出轴用键与驱动轴相连，轴与套筒用键连接，并一同转动。波发生器与套筒用法兰刚性连接，套筒通过键与固定在支撑法兰盘上的电磁制动器相联。带内圈的从动刚轮与大臂壳体相固联。因此大臂壳体与刚轮一起在轴承上转动。这种伺服电机经谐波减速器减速后驱动的手臂关节结构紧凑，手臂的转角范围大。
电动机驱动的关节型机器人的大臂是用高强度铝合金材料制成的薄壁框形结构，其运动都是采用齿轮传动，
大臂电动机是驱动大臂做摆动，选用75BYG4501型号，如下表：
表1-1大臂电动机参数
型号
步距角
相
数
驱动
电压
/V
相电
（流）
/A
静转
距
/N-M
空载启
动频率
/P-P-S
空载运
行频率
/KPPS
转动
惯量
/kg-cmi
相电
感
/mH
重量
/kg
75BYG4501

4
50
3

1200
>15




1、谐波减速器在机器人中的应用
由于谐波减速器装置具有传动比大、承载能力强、传动精度高、传动平稳、效率高，体积小，量轻等优点，已广泛用于工业机器人中。此次设计中分别在，大臂上用了一个谐波减速器。
目前工业机器人中常用的谐波减速器有三种型式。，是由三个基本构件组成的，带凸缘的环型刚轮6,杯形柔轮1和由柔性轴承5、椭圆盘4构成的波发生器，它通过端面牙嵌式联轴器3与输出轴套2相连。这使传动装置的结构更为简化
种没有单独外壳的由三大基本构件形成一个组合件的结构形式,和紧凑。

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2、谐波减速器工作原理
谐波齿轮传动的工作原理如图4-16所示，若刚轮G为固定件，波发生器//为主动件,柔轮R为从动件。，使原为圆形的柔轮产生弹性变形成为椭圆，使其长轴两端的齿与刚轮齿完全啮合。同时，变形后柔轮短轴两端的齿则与刚轮齿完全脱开，其余各处的齿，则视回转方向不同分别处于“啮人”