六自由度焊接机器人结构设计bodystructuredesignof6dofweldingrobot(附件)【字数：14
焊接在现代制造业中扮演着重要的角色，相对于传统的手工焊接，自动化焊接有着更高的生产效率、产品质量稳定性，以及良好的工作环境。本课题以焊接机器人为研究对象，设计了一款六自由度焊接机器人，并通过三维建模完成了模拟装配。论文主要完成了以下几个方面的工作首先，大量阅读国内外关于焊接机器人的资料，了解了一些研发现状以及发展趋势，并在借鉴国内外焊接机器人的基础上，根据任务书的要求以及机器人设计的理论，对焊接机器人的主要技术参数、结构选型、驱动方式合传动方案进行了设计；然后，利用Solidworks三维建模软件对机器人的各零件进行了初步设计，完成整机的装配，并在此基础上完成了电机、减速器的选型，蜗轮蜗杆的设计及校核，齿轮的设计及校核以及大臂的强度计算；最后，对机器人部分结构进行重新建模，并对大臂进行了有限元分析，改进了大臂的结构，优化了设计，最终完成整体的设计任务。关键词焊接机器人；结构设计；选型；有限元；优化Abstract
目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2课题概述 1
1.1.1课题来源 1
1.1.2课题研究背景及其意义 1
1.3 焊接机器人现状及其发展趋势 3
1.3.1 焊接机器人发展历程 3
1.3.2 焊接机器人的研究现状 3
1.3.3 焊接机器人的发展趋势 5
1.3.4 焊接机器人国内外应用现状 6
1.4 论文主要研究内容 6
第二章 焊接机器人的总体设计方案 7
2.1 引言 7
2.2 设计基准 7
2.2.1 设计原则 7
2.2.2 设计步骤 8
2.2.3 设计中主要考虑的因素 8
2.3 总体布局设计 9
2.3.1 结构类型选择 9
2.3.2 驱动方式的选择 9
2.3.3 主要技术参数 10
2.3.4 结构原理图 10
2.4 传动系统的设计 11
2.4.1 减速机类型的选择 11
2.4.2 传动方案的确定 12
2.5 本章小结 15
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第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2课题概述 1
1.1.1课题来源 1
1.1.2课题研究背景及其意义 1
1.3 焊接机器人现状及其发展趋势 3
1.3.1 焊接机器人发展历程 3
1.3.2 焊接机器人的研究现状 3
1.3.3 焊接机器人的发展趋势 5
1.3.4 焊接机器人国内外应用现状 6
1.4 论文主要研究内容 6
第二章 焊接机器人的总体设计方案 7
2.1 引言 7
2.2 设计基准 7
2.2.1 设计原则 7
2.2.2 设计步骤 8
2.2.3 设计中主要考虑的因素 8
2.3 总体布局设计 9
2.3.1 结构类型选择 9
2.3.2 驱动方式的选择 9
2.3.3 主要技术参数 10
2.3.4 结构原理图 10
2.4 传动系统的设计 11
2.4.1 减速机类型的选择 11
2.4.2 传动方案的确定 12
2.5 本章小结 15
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第三章主要零部件的计算 16
3.1 电机和减速器的选型 16
3.1.1 第1关节蜗轮蜗杆减速装置计算 16
3.1.2 其余电机减速器选型计算 20
3.2 齿轮设计计算 23
3.3 大、小臂的强度计算 25
3.4 本章小结 26
第四章 机器人三维建模及分析优化 28
4.1 引言 28
4.2 各零部件的初步三维建模 28
4.2.1 三维软件Solidworks介绍 28
4.2.2 主要零部件的初步三维成型 28
4.2.3 装配体 34
4.3 有限元分析 34
4.3.1 Solidworks simulationxpress介绍 34
4.3.2 大臂的优化 39
4.4 本章小结 42
结束语 43
致谢 44
参考文献 45
绪论
1.1 引言
在当代的工业生产中，焊接扮演着重要的角色，焊接质量的好坏也与产品性能息息相关。随着计算机控制系统在工业领域的应用，焊接智能化也在飞速的发展，焊接产品的自动化、柔性化和智能化必将成为主流趋势[1]。
1.2课题概述
1.1.1课题来源
本课题来自于2012级本科生毕业设计，该课题是由指导老师方海峰老师制定的与沙洲职业工学院合作的课题项目。
1.1.2课题研究背景及其意义
焊接机器人生产效率高，可以大大的解放劳动力，因此焊接机器人的发展主要有以下两方面的原因。
一方面，中国的老龄化进程在加快，这将使我们缺少大量的劳动力。截至2014年，我国60岁以上的老年人口已经达到2.12亿，占全国总人口的15.5％。据预测，本世纪中叶老年人口将达到最高值，超过4亿。这直接导致了工厂企业的劳动力匮乏，并且工厂工人的工资也在不断的提高，这就导致了企业收益的下滑，严重影响企业的发展[2]。
另一方面，随着科技的发展，大多数企业都在谋求自身的长远发展，因此堵在不断提高自身的装备水平和自动化水平，以提高企业的竞争力。相比于传统的守共焊接，自动化焊接技术有着明显的优势。机器人可以连续24小时的工作，并且焊接的质量、效率也远远高于手工焊接[3]。随着人工生产成本的增加，自动化焊接生产有着良好的效益，并且平均生产成本也远低于手工生产，这也就要求了企业需要发展技术型人才，通过自动化的生产，一人（技术工人）多机（计算机）控制，可以远离生产作业区，提高工作环境，这也大大提高了产业的形象，使得产业效益得到最大化的提高。据统计，2005年，我国就已经拥有2700万台左右的焊机机器人，毋庸置疑，这个数字肯定会在接下来的时间迅猛提高[4]。
焊接机器人技术的应用有如下的意义：
（1）焊接质量提高，焊接稳定性增加。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度和干伸长量等对焊接结果有着决定作用。机器人焊接作业时，我们只需要给定焊接参数，给予机器人一定的命令，焊接机器人即可独立完成焊接任务，并且由于焊接参数时特定的，所以焊接的质量受人为因素的影响很小，因此操作人员只需要了解机器人的操作以及需要观测的数据，焊接参数由工程师给出，这就降低了对操作工人的技术要求。人工焊接时，需要焊接工人熟练掌握焊接的速度以及把我焊接质量，这对工人的技术要求很高，而且焊接的质量也不稳定。
（2）改善了劳动条件。采用机器人焊接，可以配套自动化流水线，实现焊接的全自动化，工人只需要呆在操作空间里观察即可，远离了焊接弧、烟雾和飞溅的火花等。这大大保证了焊接工人的安全，远离了危险的焊接环境。
（3）提高劳动生产率。机器人可以连续24小时不间断作业，伴随着人为所达不到的高效焊接技术的应用，焊接机器人的效率可以得到大大的提高，这对企业的生产效率无疑是一个质的飞跃。
（4）产品生产周期是固定，容易控制产量。机器人完成一个生产动作的时间时固定的，因此企业可以更好的根据需求量来制定生产计划，有效的防止生产过剩导致的产品价格的下滑。
（5）可以更有效的进行新产品的研发。机器人焊接可以快速的完成小批量产品的生产，以满足新产品的试销售，并且机器人是受程序控制的，很容易适应不同零部件的生产，以满足新产品的需要[5]。
我锅目前的焊接生产，大部分中小型企业还是以手工为主，这就导致企业产品质量的不稳定性，而且增加了生产的成本以至于企业效益上不去。一些大企业虽然有适应焊接趋势的发展，引进国外的先进焊接机器人以及焊接机器人系统，但是由于技术时国外的，主要技术还是依靠于国外，造成后期的维修很不方便，并且维修成本也过于昂贵[6]。简言之，我国的焊接机器人技术,对外依存度依然很高。
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