目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 工业机器人的研究背景与意义

1.2 工业机器人在国内外的发展与现状

1.2.1国内发展与现状

1.2.2国外发展与现状

1.3 焊接机器人在汽车工程技术领域的应用

1.4 主要研究对象及研究内容

1.4.1研究对象

1.4.2 研究内容

1.5本章小结

第二章 汽车车身焊接机器人的结构确定及ADAMS运动仿真

2.1焊接机器人主要结构综述

2.2 汽车车身焊接生产线综述

2.3 基于Solidworks创建简化三维实体模型

2.3.1 运动自由度的确定

2.3.2 运动件基本尺寸的初定

2.3.3 零件的创建以及装配

2.4 对简化模型的ADAMS运动仿真

2.4.1将SolidWorks创建的简化三维实体模型导入ADAMS

2.4.2对每一个运动副添加约束和电机

2.4.3设计修改Motion的角位移函数

2.4.4对各个铰链进行力和扭矩的测量

2.4.5各运动件绝对运动量的测定

2.5 本章小结

第三章 汽车车身焊接机器人的传动设计及电机选取

3.1 机器人各关节常用传动方案简介

3.2 汽车车身焊接机器人的传动方案确定

3.2.1 腰部回转传动

3.2.2 大臂摆动传动

3.2.3 前臂摆动传动

3.2.4 转动手腕回转和摆动手腕摆动的传动 41

3.3 各关节电机选取 42

3.3.1 机器人常用电机介绍

3.3.2 伺服电机的内部结构及工作原理

3.3.3 汽车车身焊接机器人各关节驱动电机的确定

3.4 本章小结 49

第四章 汽车车身焊接机器人Solidworks实体建模

4.1 汽车车身焊接机器人三维实体建模的要求和标准

4.1.1 设计要求

        4.1.2 设计标准

4.2 由下至上的三维实体建模过程

4.2.1 焊接机器人建模思路

4.2.2 底座、腰部与大臂的传动部分三维建模

4.2.3 大臂、大臂与前臂的传动部分三维建模

4.2.4 前臂、前臂与转动手腕传动部分的三维建模

4.2.5 转动手腕与摆动手腕的传动部分

4.3 完成焊接机器人的总体装配图

4.4 本章小结

第五章 关键零部件的有限元校核及以及主要部件材料 57

5.1 主要部件材料确定 57

5.2 腰部的有限元分析 57

5.3大臂的有限元分析

5.4本章小结

参考文献

致谢

【英文文献】 67

【中文翻译】 83

摘要

机器人焊接装配线是汽车车身焊接装配车间的一个非常重要的组成部分，是一个汽车制造厂车身焊接工艺水平的体现，在一定程度上也是一个国家汽车制造技术的标志。机器人焊装线的应用，降低了工人的劳动强度，提高了劳动生产率，改善了产品质量，并且大大提高了车身制造水平，是国内汽车行业发展的必然趋势。

本文主要的研究内容和所达到的目标如下：

首先，了解工业机器人的国内外现状和发展前景，明确焊接机器人（尤其是应用于汽车车身的焊接)的设计意义和功能要求，掌握了工业机器人的结构特征与常见传动方案，为设计汽车车身焊接机器人做了相应知识准备和技术储备。

其次，对焊接机器人主要部件进行Solidworks三维实体简化建模，并将其导入虚拟样机设计软件ADAMS中，进行整机的虚拟样机运动仿真，优化并最终确定了焊接机器人的各部件尺寸参数和外形特征，以及获得一些重要的优化参数和工作信息。

再次，根据所确定的焊接机器人的外形特征和尺寸，结合工业机器人常用的传动方案，最终确定本产品的传动方案和动力供给方案，并选取了合适的电机，对组成焊接机器人的所有部件完成了Solidworks三维实体细节建模，最后装配成实体。

最后，应用Autocad软件完成焊接机器人各主要部件和装配体的二维工程图绘制，确定各主要部件的材料以及加工技术要求。基于SolidWorks Simulation，对焊接机器人的关键零件进行形变和应力的有限元分析，校核其刚度和强度，以检验设计的合理性和零件使用的安全性。

关键词：焊接机器人；虚拟样机运动仿真；结构设计；传动设计；三维建模；有限元分析

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