1畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目 焊接機械手結構設計作者姓名 學號 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化1、研究的意義，同類研究工作國內外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻）背景和研究意義:隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，焊接機械手在工業(yè)應用中越來越重要。焊接機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平，解決了工業(yè)生產(chǎn)中長期頻繁單調的操作。也提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)速度，所以機械手的使用是非常高效的，因此需要設計出讓人跟滿意的焊接機械手。焊接機械手的結構設計與一般的機械結構設計相比，既具有類似性，又有其獨特性。從機構學的角度來看，機械手的機械結構可看作是一系列連桿通過旋轉關節(jié)、移動關節(jié)連接起來的開式運動鏈。 與一般機構相比，機械手的開鏈結構型式具有靈巧性和空間可達性等，但由于開鏈式結構實際上是一系列懸臂桿件串聯(lián)而成的，機械誤差和彈性變形的累計，影響機械手的剛度和精度。因此，機械手的結構設計既要滿足強度要求，又要考慮剛度和精度。另一方面，機械手的機械結構，特別是關節(jié)傳動系統(tǒng)，是整個伺服系統(tǒng)中的一個組成部分，無論是結構的緊湊性、靈巧性，還是在運動時的穩(wěn)定性、快速性等伺服性能，都比一般機構有更高的要求。焊接機械手雖然有多種結構形式，但大體上都可以分為 3 大組成部分，即本體、點焊焊接系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。目前應用較廣的點焊機器人，其本體形式為直角坐標簡易型及全關節(jié)型。前者可具有 1～3 個自由度，焊件及焊點位置受到限制；后者具有 5～6 個自由度，能在可到達的工作區(qū)間內任意調整焊鉗姿態(tài)，以適應多種形式結構的焊接。對焊接機械手的結構設計進行研究，目的是尋找在不同要求下最優(yōu)的機械結構，以最大效益的滿足生產(chǎn)需要。國內外現(xiàn)狀、存在問題：工業(yè)焊接機械手的發(fā)展過程可分為三代，第—代，為示教再現(xiàn)型，它主要由機器手控制器和示教盒組成，可按預先引導動作記錄下信息重復再現(xiàn)執(zhí)行，當前工業(yè)中應用最多。第二代為感覺型，如有力覺觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進行反饋調整的能力，目前已進入應用階段。第三代為智能型它具有感知和理解外部環(huán)境的能力，在工作環(huán)境改變的情況下，也能夠成功地完成任務，它尚處于實驗研究階段。1、國外工業(yè)機器人的的發(fā)展2美國是機器人機械手的誕生地，早在 1961 年，美國的 ConsolidedControlCorp 和 AMF公司聯(lián)合研制了第一臺實用的示教再現(xiàn)機器人。經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，美國的機器人機械手技術在國際上仍一直處于領先地位。其技術全面、先進，適應性也很強。日本在 1967 年從美國引進第一臺機器人，1976 年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當時勞動力顯著不足，工業(yè)機器人在企業(yè)里受到歡迎，使其日本工業(yè)機器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機器人的數(shù)量還是機器人的密度都位居世界第一。德國引進機器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導致的勞動力短缺，國民的技術水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機器人的發(fā)展、應用提供了有利條件。目前，德國工業(yè)機器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。2、國內工業(yè)機器人的發(fā)展我國工業(yè)機器人起步于 20 世紀 70 年代初期，我國于 1972 年開始研制自己的工業(yè)機器人。進入 20 世紀 80 年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術浪潮的沖擊下，我國機器人技術的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持， “七五”期間，國家投入資金，對工定機器人及零部件進行攻關，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運機器人。 ，國家高技術研究發(fā)展計劃開始實施，經(jīng)過幾年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機器人。從 2O 世紀 9O 年代初期起，我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進了一大步，先后研制了點焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運，碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎。但是與發(fā)達國家相比，我國工業(yè)機器人還有很大差距。2、研究目標、內容和擬解決的關鍵問題（根據(jù)任務要求進一步具體化）研究目標：完成焊接機械手的結構設計。研究內容：本設計研究焊接機械手，以完成汽車的車身、底盤等重要部位的焊接工作。進行機械手的原理方案設計，比較并提出系統(tǒng)的總體方案。根據(jù)技術要求進行系統(tǒng)的結構設計： 1.加強度現(xiàn)實生產(chǎn)中工業(yè)焊接機械手的理解2.設計前對機械手主要的知識認知3.對焊接機械手的各主要組成部分的分析，設計方案的確定4.確定機械手的主要結構35.對各主要結構進行計算分析6.確定機械手各部件的可靠性7.繪制主要結構零件圖8.繪制裝配圖擬解決的關鍵問題1.選取機械手的坐標形式及自由度；2 設計各機械手的執(zhí)行機構：如點焊部分、手腕、手臂；3.傳動系統(tǒng)的設計；3、特色與創(chuàng)新之處通過本次對焊接機械手的結構設計，可以縮短提升機設計周期，提高產(chǎn)品的設計質量和使用壽命，提高企業(yè)的技術創(chuàng)新能力和市場競爭能力。4、擬采取的研究方法、步驟、技術路線先把本設計模塊化處理，它包含選型（坐標型式） ，腰部回轉，手臂俯仰，直線位移，焊槍與手臂結合 5 部分。細化每部分的設計思路如下表：1 2 3 4坐標型式 直角坐標式 圓柱坐標式 球坐標式 關節(jié)式腰部回轉 齒輪傳動 蝸輪蝸桿 帶傳動手臂俯仰 齒輪傳動 蝸輪蝸桿 帶傳動直線位移 齒條傳動 液壓傳動 氣壓傳動 滾珠絲杠副焊槍手臂結合 夾持式 吸附式如圖可得：可能采用的方案共：4x3x3x4x2=288 種本設計研究汽車車身焊接的機械手，以完成汽車的車身、底盤等重要部位的焊接工作。方案一：直角坐標式機械手，蝸輪蝸桿傳動，直線位移液壓傳動，焊槍手臂結合吸附式。方案二：關節(jié)式機械手，齒輪傳動，直線位移滾珠絲杠副。焊槍手臂夾持式。方案三：直角坐標式機械手，齒輪傳動，直線位移齒條傳動，焊槍手臂結合夾持式。4方案四：球坐標式機械手，齒輪傳動，直線位移氣壓傳動，焊槍手臂結合吸附式。本設計中要求腰部回轉和手臂俯仰，加工范圍較大；盡可能減少機體空間更優(yōu)；并要求進行電焊，因此對位置精度要求較高；焊槍要長時間工作。因此選用方案二為最優(yōu)方案。5、擬使用的主要設計、分析軟件及儀器設備設計軟件：AutoCAD、Pro/E。6、參考文獻[1]李雷陣，胡小建，王求.《全國機械裝備先進制造技術{廣州)高峰論壇》.文集：機械工業(yè)出版社，2005[2]李坤，楊家軍.《5 自由度焊接機械手的運動學研究》：機器人技術，機械工程師2007 年第 4 期[3]張建民.《機電一體化系統(tǒng)設計》第三版.高等教育出版社[4]尹志強.《系統(tǒng)設計課程設計指導書》. 機械工業(yè)出版社[5]張利萍.液壓傳動系統(tǒng)及設計[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005:1-402.[6]楊東邦.機械 CAD 制圖與標準應用[M].北京：中國標準出版社，1998[7]王政.焊接工裝夾具及變位機械.北京:機械工業(yè)出版社，2003.[8]張建民.機電一體化系統(tǒng)設計網(wǎng).北京:北京理工大學出版社，2006.[9]何家金.機械電氣自動控制網(wǎng).重慶:重慶大學出版社，2002.[10]周驥平，林崗.機械制造自動化技術網(wǎng).北京:機械工業(yè)出版社，2007.[11]吳宗澤.機械零件設計手冊[K1.北京:機械工業(yè)出版社，2003.[12]孫樹棟.《工業(yè)機器人技術基礎》.西北工業(yè)大學出版社 2006.4,75-76.[15]CraigJJ.IntroductiontoRoborics[J].NewYork:AddisonWeskyPublishingCo.,1989注：1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據(jù)畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調研結果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。2、參考文獻按下列格式（A 為期刊，B 為專著）A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3 人以上作者只寫前 3 人，后用“等”代替。 ） 、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。B：[序號]、作者、書名、版次、 （初版不寫） 、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。3、表中各項可加附頁。