焊接机器人说明书

1 传动装置的分析及确定

由题目分析得，焊接机器人的腰部做回转运动。本方案是大齿轮与机器人底座由螺栓固定在一起，小齿轮与大齿轮啮合，并带动转台做回转运动，电机相对于转台静止。见图1-1。

本系统由电动机提供动力，由谐波减速器减速，带动小齿轮绕固定的大齿轮做回转运动。

图1-1 箱体内部传动简图

1—电动机；2—谐波减速器；3—小齿轮；4—大齿轮

已知条件为：焊接机器人腰部底座高300mm，大臂长

1000mm，转轴位置在高600mm处，直径200mm，小臂长1500mm 处，转轴在300mm处，直径150mm。

2 动力装置的的选择

2.1 机器人各项参数的确定

2.1.1 确定机器人的重量

首先确定焊接机器人整体的形状及数据，根据已知条件画出焊接机器人的大致整体图，见图2-1。

图2-1 焊接机器人

1—机座；2—转台；3—腰座；4—腕部法兰；5—小臂；

6—大臂；7—腰转电机

腰部上方的大臂为直径200mm，内径180mm，高度为1000mm的箱体，小臂及手部腕部看成直径为150mm，内径为140mm，长度为1500mm的箱体，选用材料为铸钢，密度为3

kg。

7850m

/

图2-2 焊接机器人力学模型

根据计算：

J =252.42m kg •

ω=0.16s rad /

t ∆=0.1s

m N T g •=⨯=

84.4031.016

.04.252

m T =m N •1000

q T =m N •=+⨯1825)100084.403(3.1

功率公式[3]

ωq T p =Ⅲ （2.4）

Ⅲ轴上的功率由公式（2.4）得

w s rad m N p 292/16.01825=⨯•=Ⅲ

算上齿轮的功率损失，轴承的功率损失，

Ⅱ轴输出功率

W

P 350≈Ⅱ；输出转速

min

/r 15=Ⅱn ;输出转矩

m

3.608•=N T Ⅱ

2.4.252m Kg J =

ω=0.16

s rad /

t ∆=0.1s

84.403=g T

N.m

T q =1825 N.m

w p 292=Ⅲ

W

P 350≈Ⅱ

min

/r 15=Ⅱn m .3.608N T =Ⅱ

4 轴的设计

4.1 Ⅱ轴的物理数据

轴的材料：该轴无特殊要求，因而选用45钢调至处理。 查得 MPa b 650=σ MPa s 360=σ

MPa 3001=-σ MPa 6501=-τ 确定轴最小直径公式：[3]

32

2

0n p A d = （4.1）

查表得A=107~118

由公式（4.1）得，=0d 30.6mm

根据轴的设计准测：

1.轴应便于加工，轴上零件便于安装，调整和拆卸。

2.轴的手里要合理，应力集中小。

3.轴上零件应定位准确，固定可靠。

4.轴的加工工艺性好。

4.2 Ⅱ轴具体尺寸及确定

MPa

b 650=σMPa s 360=σMPa

3001=-σMPa

6501=-τ

=0d 30.6mm

图5-1 弯扭合成图 由于轴是竖直摆放，轴的下端安装一个小齿轮，所以轴还收到等同于小齿轮重量的拉力，根据小齿轮的数据，可计算出小齿轮的重量为g M k 13 小齿轮

由于受到拉力过小，则不需要校核。 根据计算，本次设计中轴的各项数据符合设计指标要求。