基于solidworks工业机器人设计说明

1、 PAGEXLIII / NUMPAGES44 石油化工大学毕业设计（论文） GraduationProject (Thesis) for Undergraduate of LSHU题 目基于SolidWorks工业机器人设计TITLEBase SolidWorks Industrial Equipment Human Design摘 要 在当代所有全自动高智能的制造区域，工业用的机械人本领是在这几十年里发展而来的。工业机器手是工业机器人的一类，它们是通过自己的手臂和机械结构性能的双方的结合来完成任务的，各种动作是通过编程来实现的特征，尤其是机器人的智力和接受性1。在保证精度情况下，能在多样环

2、境下完成操纵能力，多功能自动定位控制和变化性的控制，能适应多个自由度，不同环境的作业有不同的机器人工作。本文作为设计对象选择汽车生产线轴锻造搬运的机械手设计，设计了手和身体的各部分设计，机械手采用液压气缸臂驱动，使用SolidWorks软件进行了组装图和零件图的设计，对机械手进行简单的3D造型、爆炸图、动漫。关键词：SolidWorks；机械手；液压Abstract In the field of automatic manufacturing, industrial robot technology has been developed here for decades. Industria

3、l robot hand is a kind of industrial robot, which is the completion of their own human and mechanical structure and performance of both sides of the task, for a variety of programming features, especially human intelligence and adaptability. In the case of guaranteed accuracy, the ability to perform

4、 manipulation, automation, positioning, control, and change in a variety of environments, the task of delivering jobs in a wide variety of environments with varying degrees of freedom, is something.The manipulator design of automobile production spool handling this draft forging as the design object

5、, the design of each part of the design of hand and body, the mechanical hand adopts hydraulic cylinder arm drive, SolidWorks is used to design the assembly drawing and parts drawing, simple 3D modeling, animation of the manipulator, explosion diagram.Keywords :SolidWorks; Manipulator; Hydraulic pre

6、ssure目录引言11 总体方案设计41.1 汽车半轴模锻生产线的总体方案41.2 机器人总体方案62 手臂的设计计算82.1 手臂直线运动的驱动力计算82.1.1 手臂水平回转运动驱动力计算82.1.2 手臂竖直升降运动驱动力计算112.2 手臂上下驱动的力矩计算122.3 液压缸的选择132.3.1 伸缩缸的选择132.3.2 摆动缸的选择152.4 手臂的结构与装配172.4.1 连接摆动缸182.4.2 安装伸缩缸192.4.3 手臂连接203 机身设计223.1 机身材料选用223.2 机身结构设计223.3 机械定位挡块设计243.3.1 竖直定位挡块243.3.2 水平定位挡块2

7、53.4 机器人装配254 机器人SolidWorks建模仿真274.1 SolidWorks软件介绍 274.2 机器人SolidWorks三维建模与装配274.2.1 零件的建模274.2.2 机器人装配304.3 机器人SolidWorks运动仿真 31结论34参考文献35致36附录37引 言目前在我国民营企业中的汽车行业名列前茅，近些年每个家庭都会拥有汽车导致汽车发展迅速。跟着社会的不断发展再加上各行业的竞争导致汽车行业不断地生产新型汽车，以先进的系统漂亮的外形经济实惠的车去拓展市场。汽车的零部件半轴是汽车重要的传力零件之一，它的零件工艺质量水准会导致车的产品发生问题。那么问题来了，怎

8、样提高半轴的质量呢？这是个值得研究重要的课题。调查得知半轴模锻生产线时遇到的问题：生产过程中劳动力大；工作环境中的安全隐患；产量问题得不到固定；要对半轴模锻生产线进行智能化设计与改善。自动生产线上的应用近些年频繁用到工业机器人技术。工业机器人现已是工业中的扛把子，现在频繁的能在车间里看到自动化的设备配合生产，工业机器人的出现解决了人的劳动力，起作用搬运、组装、喷漆的操作。它通过编程可以做重复的作业、多个自由度的操作。工业机器人的工作是模拟人的手臂来工作。其构造与系统组成分别是由控制器与伺服驱动系统，当然还有检测传感装置这几个重要的核心件组装而成,它的行动像人的工作一样、自动控制、编程可循环、可

9、以完成各操纵的三维机电一体化的高机械设备的自动生产2。更加适合与多品种、高质量、大批量的成产，因为工业机器人的在工厂的出现不仅仅保证了数量问题，更重要的是质量得到了无法想象的提高，所以工人地劳动力自然也随之改善，在工业生产中起到了很重要的地位。在20世纪50年代末的美国由约瑟夫英格伯格他们的团队一起研发出世界上的第一台工业机器人。自从有了它之后我们多半工厂里的搬运工作、喷漆工作、焊接工作等都有它来代替。在过十年之后人们开始重点研究它的外部传感器还有控制方面的使用方法。随着科学的不断进步和发展机器人得到了更广泛的应用，慢慢出现在各行各业的机器人给我们带来了更全面的服务即使用。在当代工业中，自动化

10、设备已成为加工中心的不可缺少的地位生。每个行业的自动化水平都在不断提高，当代加工中心都会有工业机器人的出现，它出现的目的都是为了高效率的生产与代替工人做工作中会高难度的危险工作。现实中的例子有：汽车都是由零件组成，它的零件在生产过程中需要搬运，这个时候我们的工业机器人就起到了关键的作用，它可代取工人来作业，它甚至能把加工完的工件自动取出、自动包装、自动堆放以与卸货等。现在中国的汽车生产中的冲压生产线就采用搬运机器人，这就实现了自动化生产。在1995年中国省自动化研究所开始对只能生产系统加以研究，便开始实现使用工作，就在1997年中国一汽大众汽车车间的冲压生产线已经投入了自动化设备。 焊接机器人

11、的出现提高了生产效率，在汽车制造业起到了至关重要的地位，因为车门的各个焊点都需要高难度、高精度、高质量的焊接。弧焊的时候机器人必须拥有多个自由度这样确保证它质量。点焊的时候能仔复杂空间作业，在焊接的位置数量得到了准确性的保障，要是工人难免会有漏洞的时候。在英国的MOTOMAN公司研究了两台高性能焊接机器人的设备。它的出现为了生产新型Jaguar Saloon汽车制造过程中的需要，第1台有六个自由度以与一个手动地旋转工作台。而第2台在它的基础上拥有标准的外形，自带报警器与电力线地载源，它的自由度也达到了六轴的机器人水平还有2个自动地工作台。自从这两台设备的生产投入后，汽车的成产超出了预计。生产零

12、件后的组装是个复杂的工作，通常在装配的时候会遇到工件的误差，导致装配出现问题，自从工业机器人的出现解决了这难题还保证了自动组装的产量还提高了质量。在1959年美国弄出世界第一台Unimate工业机器人之后，它在发达的工业国家中得到极其广泛的应用。有个非常典型的例子，在目前的日本可以算是工业机器人应用较为多的国家，而且所占有的数量达到了全地球的50%左右。没想到美国还没日本的数量多，但其技术水平还是非常高的。我国的研发工业机器人工作在70年代开始的，当时处于经济科学落后的状态，研究的结果较为迟钝，后来通过了20多年得变化世界工业变化，得到了国家的重视，开展全方面的迅速对它实行钻研。在“七五”时期

13、的时候国家在工业机器人方向做了两件特大的工程项目，投资在成立了“机器人国家研究中心”“智能机器人中心”，正是有关高校，机械工业和科学院参加了工业机器人的科技研究，取得了的进步。 国产机器人当时的技术是在“七五”时期调查取得了非常不错的结果，就在那个时候才开始对机器人的采用，由于当时国的技术比较落后，所以发展相对缓慢，在那个的新中国时期都是以工人为主，然而机器人还没实现工业化。那时候的研发一直在不断地努力，当前机器人使用的项目如下：现已经成立了一批电弧焊生产、组装生产、喷涂生产和焊接生产线都视为工业成产成立的。在最近的几年来机器人的发展来看，其产品都是以高智能化模块化。进展的形式来看：模块化与可

14、重复结构； 控制技术开发，智能化还有网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化5； 多传感器的融洽技术以与现实的采用；工作环境的设计和操作灵活性，自动化网络系统。目测在过几十年工业中将全面实行机械智能化。1 总体方案设计1.1 汽车半轴模锻生产线的总体方案至今所有的汽车半轴模锻的生产线锻压半轴上下料由员工进行作业，这些会使上下料的员工有较大的劳动强度，会导致生产中不连续，生产流程无序；工作环境中的所隐藏的安全隐患；产品的质量问题得不到确保；生产的数量不是很固定；所以本课题针对汽车半轴模锻生产线进行设计和改造。更改后的工业线的工艺路线跟当前的工艺路线不变，它工艺尺寸如表1.1。表1.1 半轴模锻工艺尺

15、寸序号工序工艺图形工艺尺寸mm加热长度mm备注1毛坯L0b0L0=13501590 14301590b0=1952401350只有1个品种2花键端成型L1b1L1=13001478b1=4005403摆碾端预成型L2L2=95011504摆碾L3L3=9501100其顺序是：取胚料 第一次加热 锻压花键端 喷水冷却 第二次加热 预锻法兰盘端 第三次加热（或不加热） 摆碾锻造法兰盘。生产线的生产胚料为4855mm，长13501590mm的圆钢棒料，重量小于30kg。生产节拍为70秒至10秒。本课题生产线改造方案要求重新布置和安装现有的主设备如图1.1，在汽车半轴模锻生产线上采用三台机器人搬运胚料

16、和上下料，使用的是全自动传送链传动送胚料，而且应用液压驱动与可编程控制器来控制系统，同时完成自动化的生产线。图1.1 设备平面布置示意图方案中搬运机器人1夹取胚料，胚料一端加热后，由水平方向转为垂直方向，并保持垂直平推进入锻压机；锻压后，保持垂直平拉出锻压机，再由垂直方向转为水平方向，放到传送链。然后由搬运机器人2完成同样的动作来完成胚料另一端的锻压预墩粗。最后由搬运机器人3在胚料一端加热后，使胚料保持水平，以30角度方向推进入摆辗机，摆辗成法兰盘；摆辗后，保持水平拉出摆辗机，放到传送链送入成品料仓8。经过这样改造可以实现半轴模锻的自动化生产，就可以缩小人工和劳动强度，充分发挥主设备的生产效率

17、，保证产品产量和质量。此次设计的重点任务是完成上下料搬运机器人的机身和手臂零件的设计。然后在SolidWorks中对机身和手臂三维建模和运动仿真。1.2 机器人总体方案根据生产的要求，此次设计中的搬运机器人的机座是可移动的，同时预防锻压机中心与胚料中心产生位移，把地面安装台做成可滑动的导轨。机身上安装着扭动缸，同时输出轴相联手臂，即可完成手臂的俯仰运动。手臂上安伸缩液压缸，来带动手臂的关节伸缩运动。为了使夹取的胚料运动平稳受力均衡，机器人设有两个手抓，两手抓对称分布在手臂两侧。手臂手抓之间用一块横板支架来连接，横板支架要既能连接手臂和手抓，又要能够连接支撑手抓的驱动液压缸。由此可知机器人用两个

18、手抓抓起工件，小臂的自由度分为两个，没别是回转副、移动副如图1.2，根据小臂回转副旋转90来导致工件竖直方向和水平方向的演变，再通过小臂的移动副的移动来完成胚料水平和竖直方向上的移动。因此这次设计中体现了机器人构造是手部和臂部与机身组合行来的。具体生产需求以下设计容，机器人应该有的数据如下表1.2。图1.2 机器人1运动机过符号图表1.2 机器人1技术要求自由度最大负载重量（kg）运动围与运动方式控制方式驱动方式机座机身手臂230固定固定伸缩450mm，225mm/s俯仰90，45/sPLC液压驱动2 手臂的设计计算工业机器人最为主要零件是手臂，其用处是维持腕部和抓钩，它的存在主要带动它们工作

19、。本设计机器人手臂为双导杆伸缩机构，其中有两个动作伸缩、俯仰9。这章主要说明手臂的来回运转，手臂的上下移动与其安置在机身上。2.1 手臂直线运动的驱动力计算2.1.1 手臂回转运动驱动力计算当手臂做回转动作时，不仅要控制摩擦阻力，还要考虑油缸与活塞产生的摩擦阻力，然后导向杆和支撑滑套所产生的阻碍，而且克服启动时的过程所出现的惯性力。其驱动力计算: （N） （2.1）式中：各支撑处的摩擦阻力启动过程中的惯性力 （1）的计算当有不匹配配置和导向截面时，它的摩擦阻力不一样，所以要看具体情况数据进行分析。本设计是双导向杆导向，它导向杆的表面是圆柱面，它的配置两边一样，位置在伸缩缸的两边。因两导向杆是对

20、称配置，所以受力相等，计算时导向杆能用同一个公式。其受力示意图如图2.1。图2.1 臂部受力示意图 其计算如下： 得 得 (2.2)式中：全部运动的零件受到的总重力；手臂与运动的零部件的总重量的重心到导向支撑的前端的距离（m）, 参考上一节的计算；导向支撑的长度（m）；当量摩擦系数，其值与导向支撑的截面有关。对于圆柱面： （2.3）摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时： 钢对青铜：取 钢对铸铁：取 计算： 选取钢为导向杆的材料，它的支撑为青铜，手臂运转部件的质量估算约70kg，则N，m,其支撑设计为0.1m。 将有关数据代入进行计算：N （2）的计算大小可按下式估算 （N） （2.4）式中：手臂伸缩

21、部件的总重量（N）；重力加速度（9.8）；启动过程中的平均加速度（）。 而： a=（） （2.5）速度变化量（m/s）。如果手臂从静止状态加速到工作速度V时，则这个过程的速度变化量就等于手臂的工作速度；启动过程所用的时间（s），一般为0.010.5（s）。 计算：本设计中手部运动部件故为686N，启动时间为0.2s,速度为225mm/s将有关数据带入下式计算：N根据以上计算的=617.4N+78.75N=696.15N，圆整为700N。 2.1.2 手臂竖直升降运动驱动力计算当手臂竖直运动时，除了克服摩擦时产生的力和运动的惯性力之外，还要克服臂部运动部件的重力，它的驱动力： (N) （2.6）

22、 式中各支撑处的摩擦力（N）；启动时惯性力（N）可按臂摆动时的情况计算；臂部运动部件的总重量（N）；上升时为正，下降时为负； 其中的计算公式为：=2 取=0.16 （2.7） 计算： 手臂的运动零件总重量约686N,带进数值后得：=2=N 根据以上计算=78.75N,则手臂上升最大驱动力为：N 从以上计算得垂直升降驱动力大于水平运动驱动力，所以手臂伸缩的驱动力圆整为1000N。2.2手臂上下驱动的力矩计算驱动手臂上下的力矩，要控制手臂零件的总量跟回转轴线会生成的偏重力矩和启动的时候手臂会有惯性力矩，回转副处也会有摩擦力矩，即: （2.8） 式中：各回转副摩擦力矩，被设计中摩擦力矩较小故启动时惯

23、性力矩；手臂零件的重量跟回转轴线的偏重力矩；上仰为正，下俯为负。 其中按下式：= （2.9） 式中：手臂的零件跟回转轴线的转动惯量（）； 工件对回转轴线的转动惯量()；回转臂的工作角速度（）；回转臂启动时间（s）。本设计中估算工件为4855mm，=30kg，=70kg，rad/s，=0.1s，下面进行计算： 所以：按下式计算：= （2.10） 式中：、工件、手部、臂部的重量、工件、手部、臂部的重心位置到回转轴线的距离本设计估算=980N,=294N，=392N，=294N,=0.8m，=0.7m，=0.3m，则： 所以根据以上计算，圆整为850。2.3 液压缸的选择因为在2.1和2.2的计算，

24、概述的手臂运动的主要参数在表2.1。表2.1 手臂运动技术参数手臂运动方式运动围启动时间运动速度v驱动力（矩）水平伸缩450mm0.2s225m/s700N垂直升降150mm0.2s225m/s1000N俯仰运动900.1s45/s850N 2.3.1 伸缩缸的选择选择适当的液压缸工作压力很重要。选高了，可以减小液压缸径和它执行时机构用的尺寸，会导致机械的手臂结构严密，如果是用价格昂贵地高压油泵与阀，然后让它密封较为复杂化13。弄底了，就可以用廉价的泵和阀，当使其构造要庞大，自重增加。一般取28Mpa。表3.2推荐了几组数据，可供参考14。本设计首选液压缸的工作压力是。选用保险的系数为1.5，

25、而伸缩缸的动力N。作用在活塞上外力F（N）液压缸工作压强MPa作用在活塞上外力F（N）液压缸工作压强MPa小于50000.81 20000300002.04.010000200002.53.050000以上5.08.0表2.2 液压缸的工作压力表 （1）液压缸径的计算，如图2.2所示，该油流进无杆腔时图2.2 作用一样的两个液压缸示意图 （2.11）当油进入有杆腔时：已知F=1280N, P=5Mpa,选择机械效率= 0.95，以无杆腔的D为准得= =20.05 mm圆整为D=20mm。 （2）活塞杆直径的确定按GB2348-80差动连接得: （2.12）=14.14mm 圆整为14mm。本设

26、计选用优瑞纳斯液压机械的液压缸。依照材料的需求，此设计采用的伸缩液压缸是后法兰安装形式。当满足材料的同时，而且液压系统的需求也得到满足的状况下，可以查UG系列的工程机械液压缸采用标准表。本设计选用UG16H40/28的杆端外螺纹式伸缩液压缸。而事实工作的压力为：MPaMPa,应满意其需求。其液压缸外形尺寸如图2.3。图2.3 UG16H40/28液压缸外形尺寸2.3.2 摆动缸的选择此次设计采用保险的系数为1.5，而摆动缸轴输出产生的力矩是1275,整个圆是1300。本设计中根据机器人的结构需要选择轴输出；为了摆动缸和其安装稳定容易，采用脚架式装置方法。通过查表UB系列此轮此条摆动液压缸基本参

27、数表（/ZQ4713-98），选择了脚架式轴输出双齿条摆动液压缸的UBJZS63。当工作压力为6MPa时，其输出扭矩为1539远远大于实际需要扭矩1300。这液压缸的事实工作压强为MPaMPa，能够达到需求。其结构如下图2.4。图2.4 摆动缸结构由图2.4得知，输出轴，输出轴和轴套之间通过键连接。通过查表2.5选择的普通平键。表2.5 普通平键主要尺寸轴的直径50585865657575858595键宽b键高 h16101811201222142514键的长度系列L70,80,90,100,110,125，键连接强度校核假设载荷上的工作表面分布较为平均，正常的平键连接强度要求为： （2.13

28、）式中：传递的转矩，； 键与轮毂键槽的触碰距离，此处为键的高度，mm；键的工作长度，mm，圆头平键，键表示公称长度，mm；键表示宽度，mm；轴的直径，mm；键、轴、轮毂这三个材料较为脆弱的许用挤压地应力，MPa，见表2.6。 计算：已知=1300,=7mm,=125-25=100mm，=90mm。MPa表2.6 键连接的许用挤压应力许用挤压应力连接工作方式键或毂、轴的材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击静连接钢1201501001206090铸铁708050603045本设计中键的材料为铸铁，所以满足结构要求。2.4 手臂的结构与装配本设计中手臂的动作有伸缩和俯仰，伸缩运动由伸缩液压缸驱动展现，上下

29、移动由摆动液压缸控制。为了使伸缩缸的伸缩杆承受较小的弯矩，防止其伸缩不稳定，在伸缩缸的两边对称分布导向装置12。这样手臂就需要有连接机身上摆动缸输出轴和安装伸缩缸、导向装置的作用。这里是工业机器人的手臂的安装位置的底座与转动盘的连接处，为了满足功能需要，其结构设计成如图2.5。图2.5 手臂安装基板图中圆圈为俯视图对其部分的局部放大图比例是1:10作用为连接轴套；图中二为左视图用着安装固定法兰安装座；图中三为主视图用着固定导向装置，对其的底盘部分进行的剖面图，这样可以保证手臂的平行度，实现手臂的来回移动。2.4.1 连接摆动缸为了确定手臂和输出轴关系的垂直度，应该在基板处弄个轴套。这就会使摆动

30、缸得输出轴与轴套过程中的键连接会传递转矩。把轴套做成如图2.6所示。轴套和基板之间用六个M8螺栓连接。图2.6 轴套 2.4.2安装伸缩缸伸缩缸的装置精度非常精密，一定要和手臂的安装位置保持规定的的需求度。为了达到安装要求，在手臂安装基板上安装一个法兰安装座如图2.7，法兰安装座和手臂安装基板间用三个螺栓连接紧固。然后用后法兰连接的伸缩缸用螺栓连接镶在法兰安装座中。由于法兰安装座竖直在手臂安装的底座上，伸缩缸同时装置在法兰装置位置上，因此伸缩缸的进出方向会和手臂安装基板处于平行状态。图2.7 伸缩缸法兰安装座2.4.3 手臂连接本设计中机器人选择手臂伸缩机构，手臂由大臂和小臂组成，伸缩缸装置在

31、手臂尾处，能承受较大弯曲作用，活塞杆均受拉力，故受力简单，传动平稳。手臂导向装置由导杆和导套组成。导杆材料为钢，导套材料为青铜。导向装置和大小臂关节连接处如图2.8，其大臂结构图如图2.9，小臂结构如图2.10。导杆前端有螺纹可以和机器人腕部连接，导套和手臂基板之间用螺栓连接。图2.8 大小臂关节连接处图2.9 大臂结构图2.10 小臂结构通过此次设计，手臂零件件包含手臂安装底座、法兰安装座、手臂回转。由这些零件装配组成机器人的手臂如图2.11。图2.11 手臂装配示意图3 机身设计说道机身它主要是支撑和驱动手臂的零件。都是实现手臂的旋转和上下运动，这些运动的传动机构都安在机身处，甚至构成和机

32、身的躯干跟底座连接在一起。所以臂部的动作较为平凡，会导致机构跟受力状况较为庞大。机身多半都是固定不动，但是本次设计可以是移动的，设计了轨道机身在上移动。还可以上下升降安装的升降液压缸。3.1 机身材料选用机身的结构应用，多半是根据采用需求，本设计中机身的规定刚度与强度较为大，固定性能好。材料选用铸铁，现在铸铁已经是机架中采用较为广泛的一类，其流动性能很不错，体积、线萎缩很少，方便得到较复杂外形的铸件。它的摩擦很大、阻尼非常强，它的动态刚性能很不错，铸铁有较好的切屑性能、价格很低和适合多生产的好处，但铸件的壁厚超过临界值时，其力学性能会显著下降，故不宜设计成很厚大的铸件7。 本设计机身为一个铸件

33、，选用灰铸铁HT150,因为该铸铁流动性好。适合承载差不多的弯曲应力（约为107Pa），摩擦的表面中压强Pa的铸件。3.2 机身结构设计本设计机器人的机身由机座和摆动装置组成，根据使用需要机座设计成如图3.1的结构。1安装手臂与发动机 2 安装摆动水平凸台 3安装移动滑块 4 底座与滑动轨道图3.1 机身结构图3.1中1的作用为安装手臂与发动机，图中2的作用为安装摆动水平凸台，3的作用为安装移动滑块， 4为底座与滑动轨道。此机身铸件厚度约，它的截面形状如图3.2，不仅提升机身的强度与刚度，而且充实展现出材料的用途。这种结构既满足使用要求，又方便制造加工。底座设计成如图3.2所示导轨和机身剖面视

34、图，底座和导轨安装台之间用螺柱和螺母连接固定。将机器人锁定在上面，机器人的手臂伸缩方向是全方位的，可360旋转。由此装置的机器人非常适合锻压的自动生产线的应用。图3.2 机身剖面视图3.3 机械定位挡块设计机器人手臂的定位方式有点位和连续轨迹控制。本设计选择点位控制方式。即对手臂的水平工作位置和竖直工作位子进行机械挡块定位。机械挡块定位是在手臂竖直和水平位置设置机械挡块，因为手臂的结构有手臂安装基板，所以本设计主要以手臂运动到相应位置时，手臂安装基板的侧面紧靠挡块而定位。 3.3.1竖直定位挡块本设计中竖直方向较难定位，故把机械挡块如图3.3设计成可调节的。挡块和机身间用M16螺纹连接，可以通

35、过旋转挡块进行调节。图3.3 竖直机械挡块 3.3.2水平定位挡块机器人手臂的水平定位比较简单，在机身和水平定位挡块如图3.4间用螺柱连接固定。挡块的高低位置是可以更改的，为了调节方便，更换性简单，采用加垫片的方式来更改挡块的位置。图3.4 水平定位挡块3.4机器人装配 本设计机器人机身上装置的摆动缸与机械挡块，根据摆动缸的输出轴安装手臂，之后用手臂上的伸缩缸和连接装置安装手部。完全的机器人的组装展示图如图3.5。1手部 2臂部 3底盘 4导轨图3.5 机器人装配示意图4 机器人SolidWorks建模和仿真4.1 SolidWorks软件介绍SolidWorks是全宇宙上仅此一个基于Wind

36、ows平台的优秀三维设计软件，是美国的SolidWorks公司产品，该公司为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的Windows产品，自1995年推出第一版本以来，以其强大的绘图功能、空前的易用性赢得了众多用户，加速了整个3D行业迅速发展步伐，利用SolidWorks软件，设计师可以快速地按其设计思想绘图，并尝试运用各种特征不同尺寸，生成实体模型或制作详细的工程图15。SolidWorks的基本设计思想是：用数值参数和几何约束来控制3D几何体建模过程，生产3D零件和装配体模型；再根据工程实际需要做出不同的2D视图和各种标注，完成零件工

37、程图和装配工程图，从几何体模型直至工程图的全部设计环节，实现全方位的实时编辑修改16。SolidWorks采用了模块方式，是草图生成零件体，然后在把零件组装成装配体。SolidWorks不仅可以用于二维图形的生成、机械设计、磨具设计和消费品设计，而且可以用于动漫的生成演示、图形渲染以与应力和有限元分析16。本设计中主要使用SolidWorks的三维建模和动漫。4.2 机器人SolidWorks三维建模与装配根据对搬运机器人任务以与应用条件的进行考虑，而且看它的同类型机器人大概准确机器人各零件大小，之后用SolidWorks3D实体建模下分别设计出机器人各个部件的三维零件图。生成每个部件的造型后

38、，在新建装配体的功能下完成组装。4.2.1 零件的建模（1）手臂建模手臂由大臂和小臂组成如图4.1、导向装置、手臂连接处与旋转装置如图4.2和手臂安装的底座如图4.3组成。图4.1 手臂图4.2 手臂连接处与旋转齿轮盘图4.3 底座（2）液压缸和机身建模 根据液压缸型号的标准数据完成伸缩液压缸和升降液压缸的三维建模后与底座的配合如图4.4，机械手移动的轨道设计如图4.5，又根据设计数据在SolidWorks中完成机座如图4.6三维建模。图4.4 升降液压缸与底座的组装图4.5 移动的轨道 图4.6 机器人机身 4.2.2机器人装配当完成每个零件的建模后，在零件体模式下生成装配体 。因为要在Me

39、chanism模块对机器人进行运动仿真，组件间应会出现对应的运动。因此，在进行组件装配式，定义摆动液压缸旋转轴的条件为销钉，以便轴有一个旋转自由度；伸缩缸液压杆的连接条件为滑动杆，使其拥有一个平移自由度。这样本设计在SolidWorks中完成整个机器人的装配如图4.7。图4.7 机器人机身装配体4.3 机器人SolidWorks的运动仿真利用SolidWorks的运动学分析模块Mechanism进行运动学分析和效仿，本身在二维空间上很难表现出设计的行动，弄得很直接了当和便于更换，因此方便的省略机构的设计研发经过，减少研发时期，节约了研发金钱，产品性能得到提升。Mechanism模块展现出机构的

40、意义，导致机构的部件行动时，它的动作可以分析和研究出来。利用该模块成立部件中间的连接和组装的自由度，根据合理的电机选择对应相对输入轴设计要求来运动；并且观察机构运动的时候把数据记录，然后进行考虑计算。运动分析的结果可以指导修改零件的结构设计或调整零件的材料16。本设计中运用SolidWorks运动模拟和爆炸图展示。首先是进行马达定义如图4.8，然后进行摆动缸的速度、加速度和动漫如图4.9。图4.8 马达设置图4.9 速度、加速度动漫本设计中还运用SolidWorks运动仿真进行机器人进行爆炸视图仿真回放如图4.10。图4.10 爆炸图经爆炸图和动漫的展示，可以清晰的了解本设计的工业机器人与各个

41、零部件组装后的工业机器人的运动轨迹。结论紧跟着当今工业生产力的陆陆续续的不断进展，高智能高质量的产业形势很快代替了当代工业所希望的对象。在汽车行业身为中国民营经济的主要生产业，面对着每天不断地猛烈的市场需求比赛，从而要从智能的生产线慢慢提高。这就体现了工业机器人技能得到了展示从而达到更好的使用效果，这样工业机器人就可以在伟大的汽车行业中得到广泛的采用。本文就汽车半轴生产线的自动化改造进行了学习和探讨，并对汽车半轴生产线上的搬运机器人进行了设计。通过不断地进展机器人在汽车半轴行业的工业线上的作用进行观察，还有对液压驱动的计量。完成了轿车半轴模锻工业线搬运机器人的机身与手臂部件的模拟。并根据它的造型仿真图，在SolidWorks中完成了机器人的3D设计，还进行了运动模拟。由于现在所学的知识水平，本文所完成的工作已达到极限，在今后的工作中还需要对机器人驱动技术、控制技术以与对机器人关键零件的有限元分