噴涂機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)─大臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、1引言11.1噴涂機(jī)器人的研究與應(yīng)用11.2噴涂機(jī)器人的特點(diǎn)和組成31.3噴涂機(jī)器人發(fā)展趨勢41.4課題研究意義52總體方案設(shè)計(jì)62.1機(jī)械結(jié)構(gòu)類型的確定62.2自由度數(shù)的確定72.3驅(qū)動(dòng)方式的確定72.4傳動(dòng)方式的確定92.5平衡方式的確定122.6噴涂機(jī)器人總體裝配示意圖133噴涂機(jī)器人大臂設(shè)計(jì)143.1大臂和小臂臂長的設(shè)計(jì)143.2大臂臂身的設(shè)計(jì)153.3大臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)194平衡裝置的設(shè)計(jì)25結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)331引言1.1噴涂機(jī)器人的研究與應(yīng)用1.1.1概述從1962年美國研制出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來，工業(yè)機(jī)器人至今已經(jīng)走過了40

2、多年的歷程。由于噴涂作業(yè)屬于有害作業(yè)，這些作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)水平要求高，并且手工噴涂人員會(huì)因技術(shù)、體力等因素造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，因此為了改善勞動(dòng)條件和1引言11.1噴涂機(jī)器人的研究與應(yīng)用11.2噴涂機(jī)器人的特點(diǎn)和組成31.3噴涂機(jī)器人發(fā)展趨勢41.4課題研究意義52總體方案設(shè)計(jì)62.1機(jī)械結(jié)構(gòu)類型的確定62.2自由度數(shù)的確定72.3驅(qū)動(dòng)方式的確定72.4傳動(dòng)方式的確定92.5平衡方式的確定122.6噴涂機(jī)器人總體裝配示意圖133噴涂機(jī)器人大臂設(shè)計(jì)143.1大臂和小臂臂長的設(shè)計(jì)143.2大臂臂身的設(shè)計(jì)153.3大臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)194平衡裝置的設(shè)計(jì)

3、25結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)331引言1.1噴涂機(jī)器人的研究與應(yīng)用1.1.1概述從1962年美國研制出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來，工業(yè)機(jī)器人至今已經(jīng)走過了40多年的歷程。由于噴涂作業(yè)屬于有害作業(yè)，這些作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)水平要求高，并且手工噴涂人員會(huì)因技術(shù)、體力等因素造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，因此為了改善勞動(dòng)條件和提高產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)量降低成本，這個(gè)領(lǐng)域屮大量地使用了機(jī)器人⑴。國外從60年代開始研究噴漆機(jī)器人，直到60年代末挪威率先推出針對噴漆實(shí)際情況而設(shè)計(jì)的專用噴漆機(jī)器人。從此，噴漆機(jī)器人的研制和應(yīng)用發(fā)展十分迅速，噴漆機(jī)器人在工業(yè)發(fā)達(dá)國家80年代已達(dá)到普及階

4、段。例如美國的FUDGE公司和德國的HATEL公司以及總部設(shè)在瑞士的ABB公司等都生產(chǎn)了各種型號(hào)的噴涂機(jī)器人。它廣泛地應(yīng)用于汽車、農(nóng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)，工程機(jī)械、機(jī)床、家電等大、屮型企業(yè)的實(shí)際噴涂作業(yè)⑵。機(jī)器人噴涂作為工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括噴漆、等離子噴涂、靜電噴涂、高速火焰噴涂等幾大類，采用工業(yè)機(jī)器人噴涂成形工藝，不僅可以改善工藝操作環(huán)境，還可以對噴涂軌跡和過程進(jìn)行數(shù)字化描述、精確控制，從而顯著提高噴涂成形工藝的質(zhì)量和穩(wěn)定性⑶?？v觀噴涂機(jī)器人這幾十年的發(fā)展，其經(jīng)歷了三次變革：第一次發(fā)生在1988年，從液壓傳動(dòng)變成電傳動(dòng)，第二次變革是

5、從簡單的動(dòng)作控制到過程控制，第三次變革是從2000年之后，利用電腦軟件控制機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)為客戶定制機(jī)器人，比如可以控制機(jī)器人噴漆時(shí)的空氣流量和油漆流量、噴涂范圍和形狀以及噴涂的色彩種類等等⑷。目前，工業(yè)機(jī)器人在噴漆方面的應(yīng)用比例美國可達(dá)12%,世界平均可達(dá)5.1%同。我國的噴涂行業(yè)特別是在陶瓷行業(yè)普遍采用人工作業(yè)的方式進(jìn)行施釉，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，特別是對工人身體有巨大傷害。而我國的相關(guān)的噴涂機(jī)器人行業(yè)起步較晚，僅有上海交大研制的上海III號(hào)噴涂機(jī)器人，國家機(jī)械工業(yè)局北京自動(dòng)化所研制的PJ一1噴涂機(jī)器人等兒種和關(guān)產(chǎn)品。1.1.2噴涂機(jī)器人的應(yīng)用西方

6、發(fā)達(dá)國家90年代以來汽車涂裝屮的各噴涂工序普遍實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，隨著科技的發(fā)展，近十年機(jī)器人在工業(yè)現(xiàn)場已呈現(xiàn)出廣泛使用的趨勢。由于使用機(jī)器人噴涂均勻性好，重復(fù)精確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工，因此避免了手工噴涂人員因技術(shù)、情緒、體力等因素造成的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，使工件噴涂質(zhì)量有了根本性的保障。由于噴涂作業(yè)屬于有害作業(yè)，采用機(jī)器人作業(yè)可大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)由于機(jī)器人在噴涂過程屮流量、扇面、霧化的大小均可隨時(shí)調(diào)整，可大大減少油漆的損耗，提高油漆的利用率⑹。噴涂機(jī)器人的離線編程技術(shù)現(xiàn)已比較成熟，其編程技術(shù)已普遍應(yīng)用于機(jī)器人噴涂。而噴涂機(jī)器人智能上也

7、有較大的發(fā)展，歐盟曲面噴涂項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)了對凸形零件的自動(dòng)噴涂叭在我國，噴涂機(jī)器人主要運(yùn)用于汽車制造業(yè)。靜電噴涂、等離子噴涂、冷噴涂等噴涂技術(shù)應(yīng)用于噴涂機(jī)器人上，使其噴涂質(zhì)量有了一定的提高阪役而近些年開發(fā)出的柔性仿形自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，使噴涂機(jī)器人在汽車牛產(chǎn)中越來越高效、高自動(dòng)化何。隨著ABB公司開發(fā)岀了小型IRB52噴涂機(jī)器人，使噴涂機(jī)器人被用于消費(fèi)類電產(chǎn)品（蘋果公司的1P0D）的噴涂。繼噴涂機(jī)器人用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的噴涂，其逐漸被包裝業(yè)、建筑業(yè)等行業(yè)使用。除了在工業(yè)上的應(yīng)用，噴涂機(jī)器人還被用于軍事上，聞名于全球的F-22飛機(jī)就是運(yùn)用噴涂機(jī)器人對機(jī)身實(shí)

8、施噴涂的2。噴涂機(jī)器人的離線編程系統(tǒng)在未來將得到更成熟的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用中可能遇到更為復(fù)雜的曲面上的噴涂作業(yè)，這就涉及到曲面分片后的噴槍路徑組合問題以及