5自由度焊接机器人设计（CAD图纸全套完整）

估计我国目前焊接机器人的安装台数在台左右。

汽车行业焊接机器人所占的比例会进步提高。

目前在我国应用的机器人主要分日系欧系和国产三种。

日系中主要有安川松下不二越川崎等公司的产品。

欧系中主要有德国的瑞典的意大利的及奥地利的公司。

国产机器人主要是沈阳新松机器人公司产品。

目前在我国虽然已经具有自主知识产权的焊接机器人系列产品，但却不能批量生产，形成规模，有以下几个主要原因国内机器人价格没有优势。

近年来，进口机器人的价格大幅度降低，从每台万美元降低到万美元，使我国自行制造的普通工业机器人在价格上很难与之竞争。

特别是我国在研制机器人的初期，没有同步发展相应的零部件产业，如伺服电机减速机等需要进口，使价格难以降低，所以机器人生产成本降不下来我国焊接装备水平与国外还存在很大差距，这点也间接影响了国内机器人的发展。

对于机器人的最大用户汽车白车身生产厂来说，目前几乎所有的装备都来从国外引进，国产机器人几乎找不到表演的舞台。

我们应该承认国产机器人无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在定的差距。

国外工业机器人是个非常成熟的工业产品，经历了多年的发展历程，而且在实际生产中不断地完善和提高，而我国则处于种单件小批量的生产状态。

国内机器人生产厂家处于幼儿期，还需要政府政策和资金的支持。

焊接机器人是个机电体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，需要政府对机器人生产企业及使用国产机器人系统的企业给予定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的发展。

在“十五”期间，我国曾把包括焊接机器人在内的示教再现型工业机器人的产业化关键技术作为重点研究内容之，其中包括焊接机器人。

把弧焊与点焊机器人作为负载不同的个系列机器人，可兼作弧焊点焊搬运装配切割作业，产品的标准化通用化模块化列化设计。

弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置的开发激光发射器的选用成像系统视觉图像处理技术视觉跟踪与机器人协调控制焊接机器人的离线示教编程及工作站系统动态仿真等。

在新的历史时期，面对新的机遇和挑战，只有方面紧跟世界科技发展的潮流，研究与开发具有自主知识产权的基础制造装备。

另方面，仍然通过引进和消化，吸收些现有的先进技术!尽快缩短和别人的差距，并通过应用研究和二次开发，实现技术创新和关键设备的产业化，提高我国制造业在国际舞台上的地位。

.绪论些图是整个焊接系统的示意图自由度焊接机器人系统由弧焊机器人，焊接电源，焊枪送丝机构，回转双工位变位机，工件夹具和控制系统组成。

我的毕业设计基本思路.总体设计思路及内容本次设计的机器人是五自由度关节型焊接机器人。

自由度高，采用直流伺服电机驱动微机控制，结构紧凑，工作范围大，动作灵活，不仅用于弧焊作业，还可以用于搬运和装配作业。

腰部和大小臂的传动采用谐波传动，腕摆和腕转除采用谐波齿轮外还均采用齿形带传动和锥齿轮传动，传动比准确，精度高，结构紧凑，耐油耐磨性好。

大臂上装有气动平衡机构，使大臂驱动力矩减小，且使示教操作轻便。

本次设计的焊接机器人的结构图如下图所示机座转台腰座腕部小臂大臂图焊接机器人结构图设计内容主要是自由度焊接机器人的工作原理设计，腰部与大臂主要机构的设计与计算，主要零部件的设计与校核，装配图的绘制以及主要零部件图纸绘制等。

.设计传动方案腰部传动由伺服电机传出动力路传递到谐波减速器，再传递到轴，轴通过轴承固定，再通过齿轮机构带动整个腰部机构运动。

大臂传动由伺服电机传出动力路传递到谐波减速器，再传递到大臂轴，轴通过轴承固定，通过大臂轴带动平衡汽缸运动实现整个大臂机构运动。

焊接机器人大臂与腰部设计.腰部的设计电动机选择由查表得，以及考虑到安全系数，般取.，大致确定至少大于有下表可选取合适的电动机。

综合以上数据型号伺服电机，其参数如下额定功率.额定转矩额定转速额定电压额定电流.峰值转矩电枢电阻.电框电感.谐波齿轮减速器的选择谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的种新型减速器。

谐波齿轮传动简称谐波传动，它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的种行星齿轮传动。

谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的种新型减速器。

谐波齿轮传动简称谐波传动，它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的种行星齿轮传动。

传动原理它主要由三个基本构件组成带有内齿圈的刚性齿轮刚轮，它相当于行星系中的中心轮带有外齿圈的柔性齿轮柔轮，它相当于行星齿轮波发生器，它相当于行星架。

当波发生器为主动时，凸轮在柔轮内转动，就近使柔轮及薄壁轴承发生变形可控的弹性变形，这时柔轮的齿就在变形的过程中进入啮合或退出啮离刚轮的齿间，在波发生器的长轴处处于完全啮合，而短轴方向的齿就处在完全的脱开。

波发生器通常成椭圆形的凸轮，将凸轮装入薄壁轴承内，再将它们装入柔轮内。

此时柔轮由原来的圆形而变成椭圆形，椭圆长轴两端的柔轮与之配合的刚轮齿则处于完全啮合状态，即柔轮的外齿与刚轮的内齿沿齿高啮合。

这是啮合区，般有左右的齿处在啮合状态椭圆短轴两端的柔轮齿与刚轮齿处于完全脱开状态，简称脱开在波发生器长轴和短轴之间的柔轮齿，沿柔轮周长的不同区段内，有的逐渐退出刚轮齿间，处在半脱开状态，称之为啮出。

波发生器在柔轮内转动时，迫使柔轮产生连续的弹性变形，此时波发生器的连续转动，就使柔轮齿的啮入啮合啮出脱开这四种状态循环往复不断地改变各自原来的啮合状态。

这种现象称之错齿运动，正是这错齿运动，作为减速器就可将输入的高速转动变为输出的低速转动。

对于双波发生器的谐波齿轮传动，当波发生器顺时针转动周时，柔轮齿与刚轮齿就由原来的啮入状态而成啮合状态，而原来脱开状态就成为啮入状态。

同样道理，啮出变为脱开，啮合变为啮出，这样柔轮相对刚轮转动角位移了齿同理，波发生器再转动周时，重复上述过程，这时柔轮位移个齿距。

依此类推，波发生器相对刚轮转动周时，柔轮相对刚轮的位移为两个齿距。

柔轮齿和刚轮齿在节圆处啮合过程就如同两个纯滚动无滑动的圆环样，两者在任何瞬间，在节圆上转过的弧长必须相等。

由于柔轮比刚轮在节圆周长上少了两个齿距，所以柔轮在啮合过程中，就必须相对刚轮转过两个齿距的角位移，这个角位移正是减速器输出轴的转动，从而实现了减速的目的。

波发生器的连续转动，迫使柔轮上的点不断的改变位置，这时在柔轮的节圆的任点，随着波发生器角位移的过程，形成个上下左右相对称的和谐波，故称之为“谐波”。

二特点．承载能力高谐波传动中，齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合齿数重叠系数比较多，因而单位面积载荷小，承载能力较其他传动形式高。

．传动比大单级谐波齿轮传动的传动比，可达。

．体积小重量轻。

．传动效率高寿命长。

．传动平稳无冲击，无噪音，运动精度高。

．由于柔轮承受较大的交变载荷，因而对柔轮材料的抗疲劳强度加工和热处理要求较高，工艺复杂。

谐波减速器在国内于六七十年代才开始研制，到目前已有不少厂家专门生产，并形成系列化。

广泛应用于电子航天航空机器人等行业，由于它的独特优点，在化工行业的应用也逐渐增多。

三减速器的选择根据电动机的参数，有机械设计手册表查表选出谐波减速器型号为。

为产品代号，机型，表示减速比。

其参数为输入功率.输入转速输出转矩输出转速轴的计算轴材料选择轴的材料选用钢，调质处理，。

二轴的校核轴因为是竖直的，本身自重可以忽略不计，弯矩作用可以忽略，看成轴只受扭矩作用。

故只对轴扭矩进行校核。

对轴进行简化计算从齿轮计算中得到转矩.，得到的扭矩图有图可知，危险截面在面。

在面扭转应力在无须进行弯转应力校核，也无须根据第三强度理论进行强度校核。

轴的材料选用钢，调质处理远远大于最大应力，故合适。

轴承选择并校核机构中有多个轴承，现在选取圆锥滚子轴承校核。

简图如下验算轴承平均压力单位为.式中轴承宽度，根据宽径比确定轴瓦材料的许用压力，单位为验算轴承的值单位为•.•轴径圆周速度，即滑动速度，轴承材料的许用值，•.验算滑动速度单位为.为许用滑动速度，单位为根据这些数据查机械设计第七自由度高，采用直流伺服电机驱动微机控制，结构紧凑，工作范围大，动作灵活，不仅用于弧焊作业，还可以用于搬运和装配作业。

腰部和大小臂的传动采用谐波传动，腕摆和腕转除采用谐波齿轮外还均采用齿形带传动和锥齿轮传动，传动比准确，精度高，结构紧凑，耐油耐磨性好。

大臂上装有气动平衡机构，使大臂驱动力矩减小，且使示教操作轻便。

本次设计的焊接机器人的结构图如下图所示机座转台腰座腕部小臂大臂图焊接机器人结构图设计内容主要是自由度焊接机器人的工作原理设计，腰部与大臂主要机构的设计与计算，主要零部件的设计与校核，装配图的绘制以及主要零部件图纸绘制等。

.设计传动方案腰部传动由伺服电机传出动力路传递到谐波减速器，再传递到轴，轴通过轴承固定，再通过齿轮机构带动整个腰部机构运动。

大臂传动由伺服电机传出动力路传递到谐波减速器，再传递到大臂轴，轴通过轴承固定，通过大臂轴带动平衡汽缸运动实现整个大臂机构运动。

焊接机器人大臂与腰部设计.腰部的设计电动机选择由查表得，以及考虑到安全系数，般取.，大致确定至少大于有下表可选取合适的电动机。

综合以上数据型号伺服电机，其参数如下额定功率.额定转矩额定转速额定电压额定电流.峰值转矩电枢电阻.电框电感.谐波齿轮减速器的选择谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的种新型减速器。

谐波齿轮传动从国外引进，国产机器人几乎找不到表演的舞台。

我们应该承认国产机器人无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在定的差距。

国外工业机器人是个非常成熟的工业产品，经历了多年的发展历程，而且在实际生产中不断地完善和提高，而我国则处于种单件小批量的生产状态。

国内机器人生产厂家处于幼儿期，还需要政府政策和资金的支持。

焊接机器人是个机电体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，需要政府对机器人生产企业及使用国产机器人系统的企业给予定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的发展。

在“十五”期间，我国曾把包括焊接机器人在内的示教再现型工业机器人的产业化关键技术作为重点研究内容之，其中包括焊接机器人。

把弧焊与点焊机器人作为负载不同的个系列机器人，可兼作弧焊点焊搬运装配切割作业，产品的标准化通用化模块化列化设计。

弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置的开发激光发射器的选用成像系统视觉图像处理技术视觉跟踪与机器人协调控制焊接机器人的离线示教编程及工作站系统动态仿真等。

在新的历史时期，面对新的机遇和挑战，只有方面紧跟世界科技发展的潮流，研究与开发具有自主知识产权的基础制造装备。

另方面，仍然通过引进和消化，吸收些现有的先进技术!尽快缩短和别人的差距，并通过应用研究和二次开发，实现技术创新和关键设备的产业化，提高我国制造业在国际舞台上的地位。

.绪论些图是整个焊接系统的示意图自由度焊接机器人系统由弧焊机器人，焊接电源，焊枪送丝机构，回转双工位变位机，工件夹具和控制系统组成。

自由度，焊接，机器人，设计，毕业设计，全套，图纸本课题国内外状况，说明选题依据和意义焊接机器人是目前最大的工业机器人应用领域。

由于汽车制造业对许多构件的焊接精度和速度等指标提出越来越高的要求，般工人已难以胜任这工作此外，焊接时的火花及烟雾等，对人体造成危害，因此，焊接过程的完全自动化已成为重要的研究课题，其中，最为重要的就是要应用焊接机器人。

随着近代模糊数学和神经网络的出现，以及机与焊接机器人的结合应用，有效解决了专用控制器计算负担重实时性差等问题.还能够将具他领域如图像处理声音识别最优控制人工智能等先进的研究成果应用到该系统的实时操作中。

焊接过程中存在很多不确定的因素，是个典型的时变非线性系统，难以建立精确的数学模型。

因此，采用与模型无关的人工神经网络或模糊控制技术更为合适。

我国焊接机