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，质量轻等优点，已广泛用于工业机器人中。

此次设计中分别在底座，大臂，小臂上用了三个谐波减速器。

目前工业机器人中常用的谐波减速器有三种型式。

此次设计选用的是带杯形柔轮的谐波传动如图所示，是由三个基本构件组成的，带凸缘的环型刚轮，杯形柔轮和由柔性轴承椭圆盘构成的波发生器，它通过端面牙嵌式联轴器与输出轴套相连。

这种没有单独外壳的由三大基本构件形成个组合件的结构形式，使传动装置的结构更为简化和紧凑。

谐波减速器工作原理谐波齿轮传动的工作原理如图所示，若刚轮为固定件，波发生器为主动件，柔轮为从动件。

当将波发生器装入柔轮内孔时由于波发生器两滚子外侧之间的距离略大于柔轮内孔直径，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或啮出状态，当波发生器连续回转时，啮人区和啮出区将随着椭圆长短轴相位的变化而依次变化。

于是柔轮就相对于不动的刚轮沿与波发生器转向相反的方向作低速回转，柔轮长轴和短轴相位的连续变化，使柔轮的变形在其圆周上是连续的简谐波形，因此，这种传动称为谐波传动。

若柔轮固定，刚轮从动，其工作过程完全相同，只是刚轮的转向与波发生相反。

传动比计算如图所示，波发生器有两个触头，产生两个啮合区，故称双波发生器，若波发生器有三个触头，则可产生三个啮合区，此时称三波发生器。

对双波传动，刚轮和柔轮的齿数差应为，三个波传动其齿数差应为，由于结构上的原因，单波或三波以上的传动很少用，常用的是双波传动。

从传动效率考虑和实际应用需要，常用的谐波传动可分以下两种情况波发生器主动，刚轮固定，柔轮从动时，波发生器与柔轮的减速传动比为式中，分别为刚轮与柔轮的齿数，分别为波发生器和柔轮的转速。

波发生器主动，柔轮固定，刚轮从动时，波发生器和刚轮的减速传动比为式中刚轮的转速，其余同式波发生器固定时，若刚轮主动而柔轮从动，其传动比略大于，反之，柔轮主动而刚轮从动，其传动比略小于。

根据底座的这种运动要求，以及底座运动的转动惯量，我们选用标准的谐波减速器，其性能参数如下表所示规格产品型号模数减速比额定输入转速额定输出力矩其外形及安装尺寸如下表机型底座轴的设计底座上使用的是阶梯轴，作用是传动转矩，把谐波减速器传出的转矩传动到小齿轮上，轴的上端和谐波减速器的柔轮相连，下端由键和小齿轮联结，按弯扭合成强度校核轴的强度绘制轴受力简图图绘制垂直面弯矩图图轴承支承反力Ⅱ计算弯矩截面右侧弯矩截面左侧弯矩绘制水平弯矩图图轴支承反力截面处弯矩绘制合成弯矩图图绘制转矩图图绘制当量弯矩图图转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取，截面处的当量弯矩为校核危险截面的强度底座传动齿轮的设计齿轮齿数的计算根据各传动副的传动比，由机械制造装备设计表确定各齿轮齿数取则则各齿轮的设计计算齿轮接触疲劳强度计算，确定公式内的各计算数值计算小齿轮名义转速查表齿宽系数节点区域系数由表查取弹性系数由图和图查得，，，计算应力循环次数由图查取接触疲劳强度寿命系数，计算许用应力。

取失效概率为，接触疲劳强度最小安全系数设计计算计算小齿轮分度圆直径圆周速度确定载荷系数，所以，所以按实际载荷系数校正小齿轮分度圆直径计算值确定主要几何参数和尺寸模数取整标准值业。

般来说，小型主要用于单机自动化，而大中型则是自动生产线上不可缺少的控制部件。

主要有以下几种控制类型逻辑控制模拟控制机械加工中心的数字控制工业机器人控制多层分布式控制系统等。

的特点可靠性高，抗干扰能力强。

如日本三菱公司的系列的平均无故障时间长达万小时，这是般微机所不能比拟的。

与继电器相比，采用控制后，大量的开关动作由无触点的电子线路来完成，用软件程序代替了继电器见间的繁杂连线，既方便灵活，可靠性也大大提高了。

控制系统构成简单，通用性强是种存储程序的控制器，其输入和输出设备可直接连接在的端。

即其输入端可接无源触点开关，其输出可直接驱动接触器和电磁阀等执行元件。

当需要改变其控制系统的功能时，只需改变相应的软件程序，而不必改变的硬件设备。

编程简单使用维护方便目前，大多数的均采用与实际电路接线图非常接近的梯形图编程，这种编程语言形象直观，易于掌握。

而且具有故障检测自诊断等功能，能及时地查出自身的故障并报警显示，使操作人员能迅速地检查判断排除故障，具有较强的在线编程能力，维护十分方便。

组合方便功能强应用范围广现代的不仅具有逻辑运算定时计数步进的功能，而且还能完成转换数学运算和数据处理以及通信联网生产过程控制等。

体积小重量轻功耗低的空载功耗约为，台收录机大小的具有相当于三个高的继电器的功能。

的分类的产品很多，型号规格也不统，通常可按以下三种情况分类按的结构形成分类可分为大中小三个等级。

按的点数分类可分为整体式和模块式小型点数在点以下为小型中型点数在点以上，点以下为中型大型点数在点以上为大型此外，有时将点数在点以下的称为微超小型。

按的功能分类按的功能不同，又可分为高中低档三种。

系统的组成是以为核心的电子系统，实际上就是种工业控制用的专用计算机，它由硬件系统和软件系统两大部分组成的，般小型的基本单元主要由存储器输入和输出模块电源模块扩展接口外设接口以及编程器等部分组成，的软件系统也包括系统程序和用户程序。

的工作方式采用的是周期性循环扫描的工作方式。

运行工作时，对用户程序作周期循环扫描，在无跳转指令的情况下从第条指令开始顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束，然后又返回第条指令，开始新的轮扫描。

在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采集和对输出状态的刷新等工作。

就是这样周而重复的扫描循环。

的应用梯形图的设计梯形图的设计般分为以下几个步骤对实际问题进行分析，确定哪些是输入量，确定哪些是输出量。

根椐所需的点数和控制的复杂程度进行选型。

的选型主要从以下几方面进行考虑结构型式的档次。

按照物理结构，分为整体式和模块式两种。

整体式般价格较低，对于单台仅需开关量控制的设备，选用小型整体就可以满足要求对于复杂的，要求较高的系统，可考虑采用模块式中大型机，这样可灵活配置模块的点数的类型，使其具有，控制，运动控制和通讯联网等功能。

容量。

容量指用户存储器容量程序容量和点数两方面的含义，选择存储容量可按留出裕量。

点数要留出裕量。

输出点类型的选用。

可提供种类型的输出继电器输出有触点，晶体管输出和晶闸管输出无触点，其中继电器的输出的价格便宜，适用的电压范围广，交直流电压类型均可，承受瞬对过电压和过电流的能力较强，对于不频繁通电的负载应优先选用此种而对于频繁通电的负载，则应采用无触点开关输出，即选用晶体管或晶闸管。

将输入量依次分配给输入继电器，输出量依次分配给输出继电器，画出端子分配图。

明确控制对象的控制要求，根据控制的特点和复杂程度选用前面介绍的经验设计法，状态分析法和状态转移图等四种设计方法中的种进行梯形图的设计。

根据梯形图写出指令。

由于在本次毕业设计中选用欧姆龙系列型机，所以必须了解该机型的特点及内部资源的分配，该机型引用了电气控制系统中的术语，用继电器定义存储区中的位，将用户数据区按继电器的类型分为大类，即继电器区，内部辅助继电器区，专用继电器区，暂存继电器区，保持继电器区，定时计数继电器区和数据存储区。

对各区的访问采用通道的概念，将各区划分为若干连续的通道，每个通道包含个二进制位，用标识符及或个数字组成通道号来标识各区的各个通道。

数据区通道号配如表所示专用继电器中在本次设计中用到继电器，其内部编号从到，再从到，共个专用内部辅助继电器，继电器实现功能为当可编程序控制器开始运行时，接通个扫描周期，作初始化处理。

用功能表图表示控制过程如图所示，用激活初步后，通过方式选择开关建立半自动和点动两个序列。

当断开时，通过它的动断触点进入半自动工作方式。

按夹紧按钮，系统按转台大臂小臂腕转腕摆送丝的顺序实现半自动循环。

循环的最后工步完成后，就返回到预备状态，以备下次再做半自动或点动操作时能顺利进行。

用内部辅助继电器„„分别代替工步。

分配表与配线图根据控制要求，可将输入输出元件按下图分类并分配相应的点。

如下所示送丝手动指示灯自动指示灯输入输出器件名称点号器件名称点号启动停止转台旋转大臂摆动小臂摆动手腕摆动手腕转动工作指示灯转台角度传感器大臂转动传感器小臂摆动传感器手腕摆动传感器手腕转动传感器工件检测光电开关自动手动腕摆手动控制腕转手动控制小臂手动控制大臂手动控制转台手动控制送死手动控制配线图如下写出梯形图转台旋转大臂摆动送丝延时转台旋转手腕摆动小臂摆动手腕转动大臂摆动小臂摆动送丝腕转腕摆手动指示灯自动指示灯工作指示灯结论通过焊接结机械手设备的设计，我掌握了许多实际运用的知识对机械手五自由度的设计及机电知识综合运用有了定经验从分析零件的加工工艺开始，选择正确的工艺路线，选择相应的机床设备。

焊接机器人设计重点是大臂和小臂的设计，手臂和手腕是机器人操作机中的基本部件，它由旋转运动和往复运动的机构组成。

其结构形式是多种多样的，但多数机器人的手臂和手腕是由关节和杆件构成的空间机构，般由个自由度组成，工业机器人般为个自由度。

由于机器人具有多自由度手臂手腕的机构，使操作运动具有通用性和灵活性，这也是区别于般自动机的特点焊接作为机械制造业中仅次与装备加工和切削加工的第三大加工作业，对其进行机器人柔性加工技术及其相关的控制器化，网络化和智能化的应用研究已成为焊接自动化发展的必然趋势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系列脉冲信号，每个脉冲信号使步进电机轴产生定的角位移。

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。

总之在生产过程中要根据实际情况实际面对，以满足需要。

谢辞将近个月的毕业设计马上就要结束了经过本次毕业设计，我从中学到了很多书本上学不到的东西，这次使我受益匪浅我这次所设计的题目是焊接机械手的设计，其中涉及到很多其他专业方面的知识在以前的设计中，如机械制图机械设计，机电传动，等，在各位老师的细心指导下，我们学到了不少专业知识，为我这次毕业设计打下了良好的基础但是这次毕业设计与以往的课设有所不同，它将以前我们学习的专业知识汇总起来的次综合运用这为我们走向工作岗位打好了基础，积累了不少实际经验另外，我还要对本次毕业设计辅导组的所有老师表示衷心的感谢特别是许坚老师，许老师每天来为我们讲解和分析我们在设计过程中碰到的疑难问题，对我们进行耐心细致的辅导我们从他身上学到的不仅仅是知识，更多的是他那种