机器人点焊电极修磨器设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计 (论文 ) 机器人点焊电极修磨器设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 点焊机器人【 用于点焊自动作业的 工业机器人 。世界上第一台点焊机于 1965年开始使用，是美国 司推出的 器人，中国在 1987年自行研制成第一台点焊机器人 华宇 - 型点焊机器人。点焊机器人由机器人本体、计算机控制系统、示教盒和点焊焊接系统几部分组成，由 于为了适应灵活动作的工作要求，通常电焊机器人选用关节式工业机器人的基本设计，一般具有六个自由度：腰转、大臂转、小臂转、腕转、腕摆及腕捻。其驱动方式有液压驱动和电气驱动两种。其中电气驱动具有保养维修简便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等优点，因此应用较为广泛。点焊机器人按照示教程序规定的动作、顺序和参数进行点焊作业，其过程是完全自动化的，并且具有与外部设备通信的接口，可以通过这一接口接受上一级主控与管理计算机的控制命令进行工作。 机器人点焊电极修磨器 整个装置由电机通过二级减速装置带动锥齿轮运动，从而实现刀具 的旋转和切削，同时利用“行星齿轮可以实现变速”的原理实现电极的粗削和精削，另外，可调式支架能够轻松的控制装置的高度。从而保证装置的高效性和实用性。 高速轴由电机驱动，带动太阳轮，然后带动行星轮转动，内齿圈固定，然后带动行星架输出运动的，在行星架上的行星轮既自转和公转，具有相同的结构。二级，三级或多级传输。 星齿轮，内齿圈，行星架，命名为基本成分后，也被称为 行星齿轮传动机构。 关键词 ： 行星齿轮减速器、运动仿真、装配、三 维建模 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 s 965 987 of of in to of of a in a is in of of is an to an of on to is by a by a so as to be of of In to by a to in of or of GW of a a as 3D 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 1 章 绪论 . 1 焊机器人介绍及其研究意义 . 1 业机器人发展现状及趋势 . 1 业机器人发展现状 . 1 业机器人发展趋势 . 2 内外研究现状 . 3 要的工作内容 . 4 第 2 章 机器人点焊电极修磨器总体设计 . 5 器人点焊电极修磨器简介 . 5 器人点焊电极修磨器方案说明 . 5 计总体方案 . 6 阴点焊电极的基本介绍 . 6 具的设计 . 7 第 3 章 行星减速器结构设计 . 11 行星齿轮减速器的工作过程和结构机构简图的确定 . 11 周转轮系部分的选择 . 11 行星轮减速器方案 确定 . 11 行星轮系中各轮齿数的确定 . 13 基本参数要求与选择 . 15 方案设计 . 17 机构简图 . 17 齿形及精度 . 17 齿轮材料及性能 . 18 齿轮的计算与校核 . 18 配齿数 . 18 初步计算齿轮主要参数 . 18 按弯强度曲初算模数 m . 21 齿轮疲劳强度校核 . 23 轴上部件的设计计算与校核 . 28 轴的计算 . 28 行星架设计 . 34 键的选择与校核 . 38 键的选择 . 38 键的校核 . 38 联轴器的选择 . 40 第 4 章 圆锥直 齿轮设计 . 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 定齿轮精度等级、材料及齿数 . 41 的设计计算 . 45 动轴承的选择及计算 . 50 总 结 . 52 参考文献 . 53 致 谢 . 54 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 X 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 焊机器人介绍及其研究意义 点焊机器人【 用于点焊自动作业的 工业机器人 。世界上第一台点焊机于 1965年开始使用，是美国 司推出的 器人，中国在 1987年自行研制成第一台点焊机器人 华宇 - 型点焊机器人。点焊机器人由机器人本体、计算机控制系统、示教盒和点焊焊接系统几部分组成，由于为了适应灵活动作的工作要求，通常电焊机器人选用关节式工业机器人的基本设计，一般具有六个自由度：腰转、大臂转、小臂转、腕转、腕 摆及腕捻。其驱动方式有液压驱动和电气驱动两种。其中电气驱动具有保养维修简便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等优点，因此应用较为广泛。点焊机器人按照示教程序规定的动作、顺序和参数进行点焊作业，其过程是完全自动化的，并且具有与外部设备通信的接口，可以通过这一接口接受上一级主控与管理计算机的控制命令进行工作。 焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减 轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。点焊机器人在汽车装配生产线上的大量应用大大提高了汽车装配焊接的生产率和焊接质量，同时又具有柔性焊接的特点，即只要改变程序，就可在同一条生产线上对不同的车型进行装配焊接 。 应用 点焊 机器人，有如下优点： 容易实现生产过程的完全自动化； 对生产设备的适应能力将大大加强； 可以提高产品的生产效率及质量 ； 可以明显改善工作条件 。 业机器人发展现状及趋势 业机器人发展现状 我国的工业机器人从 80年代 “ 七五 ” 科技攻关开始起步，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；弧焊机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；应用规模小，没有形成机器人产业 。 工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。原因在于电阻点焊的过程相对比较简单，控制方便，且不需要焊缝轨 迹跟踪，对机器人的精度和重复精度的控制要求比较低 。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。随着汽车工业的发展，焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大， 165公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。 2008年 9月，机器人研究所研制完成国内首台 165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。 2009年 9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收，该机器人整体 技术指标已经达到国外同类机器人水平 1。 业机器人发展趋势 目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究。从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其它工业机器人一样，不断向智能化和多样化方向发展。具体而言，表现在如下几个方面： 机器人操作机结构：通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，实现机器人操作机构的优化设计。探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载 /自重比 。 机器人控制系统：重点研究开放式，模块化控制系统。向基于 于标准化、网络化； 器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性 ； 控制系统的性能进一步提高，实现软件伺服和全数字控制 ； 人机界面更加友好 机器人传感技术：机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了激光传感器、视觉传感器和力传感器，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。 网络通信功能：日本 德国 司的最新机器人控制器已实现了与线及一些网络的联接，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 虚拟机器人技术：虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥 控 操作和人机交互。 机器人性能价格比：机器人性能不断提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修，而单机价格不断下降。由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用 ，使机器人系统的可靠性有了很大提高 多智能体调控技术：这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究 2。 内外研究现状 当前国内外同类课题研究水平： 像日本的 产的 列，外观突破传统设计，可以同时修磨两个电极，但功率较低，修磨范围有限。 下的列，电机驱动，体型相对较大。 美国 产的修磨器系列，如观小巧，携带方便，但电机功率较小，只能修磨硬度较低的电极和电极帽。 以及德国 司生产的修磨器，也是电机驱动，不过较为普通。 国外的这些电极修磨器产品早已在市场上占有一席之地，但在国内还是寥寥无几，个别提供此产品的也都是由国外公司生产的。不足之处有以下几点： （ 1）报价高，像一套固定式的电极帽修磨器价格大约在五万人民左右，手持气动修磨器在一万到两万之间； （ 2） 具的转速和扭矩受到限制，这使得修磨器刀片的切削力一定，对于不同硬度的电 极材料，往往需要两套不同的修磨器产品，且修磨精度不高； （ 3） 修磨器在工作过程中不平稳，影响修磨精度； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 （ 4） 于不能调节高度，使其在实际应用中受到一定的限制。 由于上述原因，国内的许多点焊厂让员工直接拿锉刀挫电极，这显然不能保证修磨质量。针对市场上所售电极修磨器的不足，我们设计了一个修磨精度高，应用范围广的可调速立式电极修磨器，其可广泛适用于点焊机领域，更具体适用于汽车业焊接生产线的点焊机领域。 要的工作内容 分析 机器人点焊电极修磨 器 行星齿轮机构传动方案；并通过计算分析，确定行星轮系齿轮的齿数、模数和轴、行星架的各项参数，校核齿轮的接触和弯曲强度；完成内外啮合齿轮、轴、行星架的设计计算；在整机设计开发背景下，结合运动参数完成 设计 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第 2 章 机器人点焊电极修磨器 总体设计 器人点焊电极修磨器简介 整个装置由电机通过二级减速装置带动锥齿轮运动，从而实现刀具的旋转和切削，同时利用“行星齿轮可以实现变速”的原理实现电极的粗削和精削，另外，可调式支架能够轻松的控制装置的高度。从而保证装置的高效性和实用性。 详细介绍： 可调速立式电 极修磨器的简易结构如图 1、 2、 3 所示，主要由电机 1、2，行星轮系，伞齿轮系，刀具 10，齿轮 10、 11、 12，支撑架 15 等构件组成，其中电机 1 与太阳轮 4 之间通过双齿联轴器 3 连接。启动电机 1、电机 2，松开弹簧销 14，可使刀具获得大的转速和扭矩，对电极进行粗削；启动电机 1，关闭电机 2，锁紧弹簧销14,可使刀具获得小的转速和扭矩，对电极进行精削。 器人点焊电极修磨器方案说明 国外的这些电极修磨器产品早已在市场上占有一席之地，但在国内还是寥寥无几，个别提供此产品的也都是由国外公司生产的。不足之处有以下几点： （ 1） . 报价高，（ 2） 具的转速和扭矩受到限制，这使得修磨器刀片的切削力一定，对于不同硬度的电极材料，往往需要两套不同的修磨器产品，且修磨精度不高； （ 3） 修磨器在工作过程中不平稳，影响修磨精度； （ 4） 于不能调节高度，使其在实际应用中受到一定的限制。 由于上述原因，国内的许多点焊厂让员工直接拿锉刀挫电极，这显然不能保证修磨质量。针对市场上所售电极修磨器的不足，我们设计的电极修磨器具有精度高，应用范围广 ,生产成本低 ，使用范围广等优点，所以能够充分的填补国内市场的空白 ,特买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 别是更加适用于国内汽车业焊接生产线的点焊领域。 技术特点： 可行性 行星轮系调速调扭 实用性 易调节高度 使用说明： 启动马达 1、马达 2，松开弹簧销，可使刀具获得大的转速和扭矩，对电极进行粗削；启动马达 1，关闭马达 2，锁紧弹簧销 ,可使刀具获得小的转速和扭矩，对电极进行精削。 技术特点及优势： 动力由马达 1、马达 2 双向输入，最终在刀片处输出，在增强动力的同时，通过对内齿圈的约束于解除约束，能够较好的调节转速输出，从而保证了精磨质量。此外，该套装置大 量采用齿轮传动方式，其制造技术相对 .(查看更多 ) 计总体方案 阴点焊电极的基本介绍 在介绍本次设计的电极修磨器之前先对所要修磨的对象一点焊电极的材料 ,结构等做一定的介绍 . (1) 点焊电极材料 点焊电极在进行焊接生产时要承受高温高压的作用 ,是焊机最易损坏的一个零件 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 此它对材料有较高的要求 :再结晶温度高 ;导热性 ;综合上述条件 ,在一般的生产应用中大多数是采用 铜电极 . (2) 点焊电极结构 在实际焊接生产中 由于被焊件开关尺寸不同以及焊接参数要求的不同 ,点焊电极的形状也有很多种 ,圆锥形 (,尖头形 (,球面形 (,偏心形 (E 型 ),帽装电极 ,球铰链平衡电极 ,复合电极等 选择电极材料为铬铸铝 ,电极的公称直径为 =15焊电极 ,电极的机构简图如图 8 所示 . 图 8 球状电极端面 具的设计 刀具的设计采用 2 部分，一部分为刀具的外形参数设计，一部分是刀具材料的设计，采用的是成型车刀的原理。 形参数的设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 电阴点焊的专用电极的直径尺寸是一系列的 ,它从 =5=工艺的不同也分成很多种 端面为锥形球面的点焊电极 ,端面为半球面的点焊电极 选择的电极直径为 15上文中已有介绍 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 温高压 ,所以上下两个电极必须要有较高的对中性即上下两电极接触时上电极端面的球心必须要正对下电极端面的球心 (以端面为球面的电极为例 ),以至于不 发生偏离产生力矩从而损坏电机和电极 在车床进行金属车削加工时 ,对于特定形状的高精度的零件 ,常用成形刀具来加工 根据成形车刀的结构原理将刀具设计成形车刀形式 ,其零件图如 10图所示 . 刀具是由上图中刀片一和刀片二相互叠加成 ”十 ”字形镶嵌装配到刀具载体上的 2 所示 刀具载体在后文中做介绍 花键传动原理 ,即将相互叠加的两个加片看成为一个键数为 4的花键 . 具的材料选择 本次设计中的电极修磨器的修磨的电极的材料是铬锆铜 ,为冷拔件和锻件 ,硬度为 不同的工件材料的切割加工性能不同 ,一般分为八个等级 由上文所述的铬锆铜的材料特性可知该材料的切削加工性能良好 ,容易切削 . 由车床车刀方面的知识可知 ,车刀的材料一般要具有以下几个 性能 :硬度和耐磨性 ,强度和韧性 ,耐热性 ,导热性 ,工艺性等 A. 调整刚刀具材料 钥 ,铬 ,钒等 . B. 硬质合金刀具材料 难熔化金属化合物粉末和金属粘结剂烧结成的粉末冶金制品 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 C. 陶瓷刀具材料 高的硬度 ,耐磨性等特性 . D. 超硬刀具材料 E. 涂层刀具材料等 . 电极在修磨后要保持原有的形状 ,故对刀具的耐磨性有一定的要求 故对刀具的耐磨性有一定的要求 ,而高速钢在强度 ,韧性 ,耐磨性等各方 面都比较好 ,结合刀具的材料的特性和铬锆铜电极的材料特性 ,在本次设计中选择高速钢为修磨器刀具的材料 ,选用的调整钢具体牌号是 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 第 3 章 行星减速器结构设计 行星齿轮减速器的工作过程和结构 机构简图的确定 机器人点焊电极修磨器 内部采用 查渐开线行星齿轮传动设计书表 4定 2 或 3。 从提高传动装置承载力，减小尺寸和重量出发，取 3。 计算系统自由度 W=3*3 周转轮系部分的选择 周转轮系的类型很多，按其基本构件代号可分为 23大类 (其中 Z 中心轮 )。其他各种复杂的周转轮系，大抵可以看成这三类轮系的联合货组合机构。按传动机构中齿轮的啮合方式、又可分为许多传动形式，如 、 、 中 N 内啮合， W 外啮合， G 公用齿轮， 锥齿轮）。其传动类型与传动特点如表 1 行星轮减速器方案确定 。结构简单、轴向尺寸小、工艺性好、效率高；然而传动比较小。但 级串联成传动比打的轮系，这样便克服了淡季传动比较小的缺点。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 表 1传 动 类 型 机构简图 传 动 特 性 应用特点 类 组 性 传动比范围 传动比推荐值 传递功率 号 机 构 13.7 9 不限 广泛地用于动力及辅助传动中，工作制度不限，可作为减速、增速和差速装置 轴向 尺寸小，便于串联多级传动，工艺性好 50 525 不限 7 时，径向尺寸比 小，可推荐采用 工作制度不限 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 1700 一个行星轮时30100三个行星轮时 610 1 应力修正系数 按所给 区域图取 2 阳轮齿根圆角敏感系数 查【 5】图 6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 星齿轮齿根圆角敏感系数 查【 5】图 6R，查【 5】图 6最小安全系数 按高可靠度，查【 5】表 6 太阳轮： 弯曲应力基本值：= 2.（ 3 弯曲应力： = 24 7 0 . 2 5 N / 1 . 61 . 0 4 50 . 9 6123 7 . 5 （ 3 故015 ,满足寿命要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 34 行星架设计 因为单臂式行星架结构简单，可容纳较多的行星轮，所以选择单臂式行星架。轴与孔之见采用过盈配合 （用温差装配，配合长度为 围内取，取配合长度为 20左端与齿轮轴配合长度为 20与轴之间采用间隙配合。 基本几何参数如图 3示 （三）、滚动轴承选择 2、高速轴轴承的校核 根据轴承型号 30307 查设计手册取轴承基本额定动载荷为： C=75200N；基本额定静载荷为： 2500 求两轴承受到的径向载荷 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 35 1 1 81941068810610622222222212121121 求两轴承 的计算轴向力21 F 和对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力， 此可以估算： 12 73 1 2 则轴有向右窜动的趋势，轴承 1被压紧，轴承 2被放松 求轴承当量动载荷 21 查设计手册知 e=3轴承 1 1 轴承 2 1 因轴承运转中有轻微冲击 ,查课本表 13 pp 则 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 36 验算轴承寿命 因为 21 ,所以按轴承 1的受力大小验算 10616 127 517 752 hL h 1440002430020 选择轴承满足寿命要求 . 1、低速轴轴承的校核 根据轴承型号 30306 查设计手册取轴承基本额定动载荷为： C=59000N；基本额定静载荷为： 3000 求两轴承受到的径向载荷