轴的弯扭合成强度校核许用弯曲应力截面左侧.轴的疲劳强度安全系数校核查得抗拉强度，弯曲疲劳强度，剪切疲劳极限，等效系数，截面左侧查得，查得绝对尺寸系数，轴经磨削加工，表面质量系数。则弯曲应力，应力幅平均应力切应力安全系数查许用安全系数，显然，则剖面安全。其它轴用相同方法计算，结果都满足要求。.中间轴设计此轴传递扭矩,转速,传递功率为,则安装轴承部分轴径最小,由于整个轴上零件较复杂,在两轴承之间有车在轴上的齿轮,还有安装在轴上的小齿轮,以及轴套和轴承,所以可取大点,这里取,轴承部分,轴承选为单列角接触球轴承,轴承型号为滚动轴承,其余根据结构确定.由于载荷不大,轴承选的较大,强度足够,这里不再详算。中间轴大体结构及尺寸如图所示。图中间轴结构图.主轴的设计主轴是连接腰关节与大臂的结构，因结构体积比较大,为节省材料减轻重量,故需设计成空心轴,主要承受轴向拉力,取内径,外径,用圆锥滚子轴承支承,轴承型号为滚动轴承。主轴材料选用型号为的铸铝合金。.确定齿轮的参数选择材料根据表,选择齿轮的材料为钢,经调质硬度可达。压力角的选择由机械原理知识可知,增大压力角,能使轮齿的齿厚和节点处的齿廓曲率半径增大,可提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。此处，压力角可取。齿数和模数的选择对软齿面的闭式齿轮传动,其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度。而齿面接触应力的大小与小齿轮的分度圆直径有关,即与齿数和模数的积有关。因此在满足弯曲疲劳强度的前提下,宜选择较小的模数和较多的齿数。这样除能增大重合度,改善传动的平稳性外,还因模数的减小而降低齿高,从而减小金属的切削量,减少滑动速度,减少磨损,提高抗胶合能力。轴上齿轮齿数取,小齿轮齿数取,轴上轴齿轮齿数取,大齿轮齿数取,模数取。齿宽系数由强度公式可知,当载荷定时,增大齿宽可以减小齿轮直径,降低齿轮圆周速度。.机器人手臂材料的选择机器人手臂的材料应根据手臂的工作状况来选择。根据设计要求，机器人手臂要完成各种运动。因此，对材料的个要求是作为运动的部件，它应是轻型材料。而另方面，手臂在运动过程中往往会产生振动，这将大大降低它的运动精度。因此，在选择材料时，需要对质量刚度阻尼进行综合考虑，以便有效地提高手臂的动态性能。机器人手臂材料首先应是结构材料。手臂承受载荷时，不应有变形和断裂。从力学角度看，即要具有定的强度。手臂材料应选择高强度材料，如钢铸铁合金钢等。机器人手臂是运动的，又要具有很好的受控性，因此，要求手臂比较轻。综合而言，应该优先选择强度大而密度小的材料做手臂。其中，非金属材料有尼龙聚乙烯和碳素纤维等金属材料以轻合金为主。在我们的设计中为减轻机器人本体的重量选用铸铝材料。关节型机器人总体结构如图所示。图关节型机器人的总体结构关节型机器人腰部结构设计通过总体分析后,确定了机器人的结构。所设计的腰关节部分采用二级齿轮减速传动。图关节型机器人腰关节驱动器和齿轮传动机构简图.电动机的选择设两臂及手腕绕各自重心轴的转动惯量分别为，根据平行轴定理可得绕第关节轴的转动惯量为分别为。分别为重心到第关节轴的距离，其值分别为，在式中故可忽略不计。所以绕第关节轴的转动惯量为同理可得小臂及腕部绕第二关节轴的转动惯量式中小臂重心距第二关节轴的水平距离。腕部重心距第二关节轴的水平距离。设主轴速度为，则旋转开始时的转矩可表示如下无论是手把手示教或示教盒示教，都是以在线编程，由示教操作人员操作移动末端执行器和手臂到所需的位置。然后记录存储下这些操作和数据。示教过程完成后，即可应用，机器人以再现方式重复进行示教时存于存储器的点位轨迹和各种操作。再现过程的速度可以与示教时速度不同。利用示教手柄由人工引导末端执行器经过所要求的轨迹，此时位置传感器就检测出机器人操作机上各关节处的坐标或转角值，控制系统的装置记录储存下这些数字化的数据信息。再现时，机器人控制系统重复再现示教者示教的轨迹和操作技能。手把手示教也能实现点位控制，所不同的是它只记录各轨迹程序段的两端位置。轨迹运动速度则按各轨迹程序段对应的功能数据输入。确定关节型机器人手臂的配置形式手臂的配置形式反映了机器人操作机的总体布局。根据任务要求,要实现机器人焊接功能,则机器人的工作范围要广,所以我选择了立柱式的配置方式。其特点是占地面积小,工作范围大,机器人手臂可绕立柱回转。根据分析,可将机器人的参数列在表中表关节型机器人的主要参数项目技术要求结构型式关节型自由度数运动范围最大速度∕腕部最大负荷续表项目技术要求驱动方式直流电机重复定位精度.控制方式∕操作方式示教再现存储容量质量机械本体.控制柜.输入∕输出∕位电源交流.安装环境.关节型机器人本体结构设计图关节型机器人传动原理图图是整个机器人本体机械传动系统的简图。机械传动系统共有个齿轮，为了实现在同平面改变传递方向,有个齿轮为圆锥齿轮,有利于简化系统运动方程式的结构形式。如果采用蜗轮蜗杆结构,则必然以空间交叉方式变向,就不利于简化系统运动方程式的结构形式。机器人主要由立柱与基座组成的回转基座以及大臂小臂手腕组成。基座是个铝制的整体铸件，其上装有关节的驱动电机，在基座内安置了关节的回转轴及其轴承轴承座等。大臂和小臂的结构形式相似，都由内部铝制的整体铸件骨架与外表面很薄的铝板壳相互胶接而成。内部铸件既作臂的承力骨架，又作内部齿轮组的轮壳与轴的支承座。相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大。.直角坐标型直角坐标型工业机器人，其运动部分由三个相互垂直的直线移动组成，其工作空间图形为长方体。它在各个轴向的移动距离，可在各坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高结构简单，但机体所占空间体积大灵活性较差。.球坐标型又称极坐标型，它由两个转动和个直线移动所组成，即个回转，个俯仰和个伸缩运动组成，其工作空间图形为个球形，它可以作上下俯仰运动并能够抓取地面上或较低位置的工件，具有结构紧凑工作空间范围大的特点，但结构复杂。.关节型关节型又称回转坐标型，这种机器人的手臂与人体上肢类似，其前三个关节都是回转关节，这种机器人般由立柱和大小臂组成，立柱与大臂间形成肩关节，大臂和小臂间形成肘关节，可使大臂作回转运动和使大臂作俯仰摆动，小臂作俯仰摆动。其特点使工作空间范围大，动作灵活，通用性强能抓取靠进机座的物体。.平面关节型采用两个回转关节和个移动关节两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间的轨迹图形，它的纵截面为矩形的同转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体横截面的大小形状。在水平方向有柔顺性，在垂直方向有较大的刚性。它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配。对以上五种方案进行比较方案不能够完全实现本课题所要求的动作方案二体积大，灵活性差方案三结构复杂方案五无法实现本课题的动作。结合本课题综合考虑决定采用方案四关节型机器人。此方案所占空间少，工作空间范围大，动作灵活，工艺操作精度高。额定负载目前,国内外使用的工业机器人中,其负载能力的范围很大,最小的额定负载在以下,最大可达。负载大小的确定主要是考虑沿机器人各运动方向作用于机械接口处的力和扭矩。其中应包括机器人末端执行器的重量抓取工件或作业对象的重量和在规定速度和加速度条件下，产生的惯性力矩。本课题的任务要求是保证手腕部能承受的最大载荷是。工作范围工业机器人的工作范围是根据工业机器人作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的,用工作空间来表示的。工作空间的形状和尺寸则影响机器人的机械结构坐标型式自由度数和操作机各手臂关节轴线间的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择。图运动范围图操作机的驱动系统设特别是在世纪年代前后,捷克和美国的些科幻作家创作了批关于未来机器人与人类共处中可能发生的故事之类的文学作品,更使机器人在人们的思想中成为种无所不能的“超人”。在现实生活中,些民间工匠根据这些文学描绘,也制造出些仿人或仿生的机器人。然而在当时的科技条件下,要使机器人具有种特殊的“智能”而成为“超人”,显然是不可能的。美国的戴沃尔设想了种可控制的机械手,他首先突破了对机器人的传统观点,提出机器人并不定必须像人,但是必须能做些人的工作。年,他依据这想法设计制作了世界上第台机器人实验装置,发表了适用于重复作业的通用性工业机器人文,并获得了美国专利。戴沃尔将遥控操纵器的关节型连杆机构与数控机床的伺服轴联结在起,预定的机械手动作经编程输入后,机械等就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人也可以接受示教而完成各种简单任务。示教过程中操作者用手带动机械手依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列记录在数字存储器中，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下再现出那些位置序列。因此，这种机器人的主要技术就是“可编程”以及“示教再现”。.研究目的焊接机器人是最大的工业机器人应用领域,它占工业机器人总数的左右。由于对许多构件的焊接精度和速度等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,因而,此课题的提出就有十分重要的意义。.国内外发展及研究现状国内外机器人领域发展近几年有如下几个趋势∶.工业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。.机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问市。.工业机器人控制系统向基于机的开放型控制器方向发展，便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护性。.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视觉力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。.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。自由度,关节,机器人,腰部,结构设计,毕业设计,全套,图纸目录前言.题目来源及分析.研究目的.国内外发展及研究现状关节型机器人总体设计.确定基本技术参数机械结构类型的选择额定负载工作范围操作机的驱动系统设计控制系统的选择确定关节型机器人手臂的配置形式.关节型机器人本体结构设计关节型机器人腰部结构