六自由度工業機器人設計

摘    要

六自由度工業機器人是一種高精度的自動化機械，具有高度的靈活性以及平穩性。所以在設計中我們應當注意其結構工藝的合理性，在材料選擇上應當使其具有高強度和輕便的特性。本論文主要對搬運工業機器人的驅動方式及各軸的傳動方案進行了設計，并對驅動運動的電動機進行了選型；在對其工作空間分析的基礎上，對關鍵的零部件進行了受力分析及強度校核；根據其基本結構參數，利用Solidworks2013軟件進行了三維圖形的繪制，并用CAD繪制了裝配圖及部分關鍵零件圖。

關鍵詞： 工業機器人；結構設計；傳動方案設計；受力分析；強度校核

Abstract

Six degree of freedom industrial robot ...

KeyWords：Industrial robots; Structural design; Transmission design; Force analysis；Intensity verification

目    錄

第一章  緒論……………………………………………………………………………… 1

       1.1  工業機器人概述……………………………………………………………………1

    1.2  課題研究背景及意義………………………………………………………………1

    1.3  國內外研究現狀及發展趨勢………………………………………………………2

                1.3.1 國內研究現狀…………………………………………………………………3

                1.3.2 國外發展趨勢…………………………………………………………………4

        1.4  工業機器人相關技術………………………………………………………………5

        1.5  本文主要內容………………………………………………………………………5

第二章  總體方案與傳動機構設計………………………………………………… 6

2.1  總體方案設計與分析……………………………………………………………… 6

2.1.1 方案要求…………………………………………………………………… 6

2.1.2 機構選型…………………………………………………………………… 7

2.1.3  驅動方式選擇……………………………………………………………… 8

2.2  傳動方案的初步設計……………………………………………………………… 9

       2.2.1  腕關節傳動機構設計……………………………………………………… 10

       2.2.2  小臂傳動機構……………………………………………………………… 10

       2.2.3  大臂傳動機構……………………………………………………………… 11

       2.2.4  腰身傳動機構……………………………………………………………… 12

2.3   機器人部分技術參數 …………………………………………………………… 10

第三章  工作空間分析及計算……………………………………………………… 12

3.1  工作空間…………………………………………………………………………12

3.2    工作空間與機器人結構尺寸的相關性…………………………………………12

3.3  分析………………………………………………………………………………14

     第四章  結構設計…………………………………………………………………… 15

4.1  傳動方案的設計………………………………………………………………… 15

4.2  手腕傳動………………………………………………………………………… 15

4.3  腰部………………………………………………………………………………16

                 4.3.1 腕部的設計要求…………………………………………………………… 16

                 4.3.2 腕部結構…………………………………………………………………… 16

4.4  手臂……………………………………………………………………………… 17

                 4.4.1 手臂作用概述……………………………………………………………… 17

                 4.4.2 電機選擇…………………………………………………………………… 17

4.5  傳動結構設計計算……………………………………………………………… 20

                 4.5.1 腰部設計…………………………………………………………………… 20

                 4.5.2 大臂設計…………………………………………………………………… 21

 4.5.3 小臂設計…………………………………………………………………… 22

第五章  關鍵零部件的校核……………………………………………………………24

5.1  腕部中心軸的結構設計與校核……………………………………………………24

            5.1.1 腕部中心軸的結構設計  …………………………………………………… 25

              5.1.2 腕部中心軸的強度校核  …………………………………………………… 25 

5.2  連桿傳動軸的結構設計與校核 ………………………………………………… 28

                 5.2.1 連桿傳動軸的結構設計…………………………………………………… 28

                 5.2.2 連桿傳動軸的強度校核…………………………………………………… 29

5.3   手腕齒輪連接軸的結構設計與校核…………………………………………… 28

5.4   手腕齒輪連接軸2的結構設計與校核………………………………………… 29

5.5   回轉底盤與腰部主軸連接螺釘的校核………………………………………… 29

5.6   部分三維圖形的繪制…………………………………………………………… 30

第六章  總結  …………………………………………………………………………… 35

參考文獻 ………………………………………………………………………………… 36

致謝  ………………………………………………………………………………………37