摘要
本课题主要研究机器人的腰部结构的虚拟样机设计，在虚拟样机技术的基础上，通过Pro/ENGINEER软件实现机器人腰部结构的虚拟样机设计和分析。在这里运用三维软件Pro/ENGINEER对所研究的内容进行实体建模，并对部分零部件进行参数化建模，在建模的过程中引用了的标准库，加快了实体建模的速度。通过Pro/ENGINEER 的虚拟装配和Pro/Mechanica有限元分析方法对整个机构的运动进行了动力学、运动学、结构的仿真分析，实现了虚拟样机技术和设计的有效结合。在整个过程中还对机器人腰部结构的运动、装配过程等重要信息录制了视频文件，方便了设计者分析和观察。通过Pro/ENGINEER对整个机构进行的仿真对照设计过程中的计算分析结果，验证了虚拟样机技术在设计过程中的准确性。http://www.16sheji8.cn
关键词：机器人腰部结构；虚拟样机技术；Pro/ENGINEER；Pro/Mechanica；虚拟仿真
目录
前言 ………………………………………………………………………………1
第1章 机器人虚拟样机设计概述………………………………………………2
1.1 机器人的发展 ………………………………………………………………2
1.2 虚拟样机技术的特点 ………………………………………………………2
1.3 研究内容 ……………………………………………………………………4
第2章 Pro/ENGINEER软件的介绍 ………………………………………………5
2.1 Pro/ENGINEER软件及特点 …………………………………………………5
2.2 Pro/ENGINEER支持的产品设计流程 ………………………………………6
第3章 工业机器人的总体方案设计……………………………………………8
3.1 基本技术参数的确定 ………………………………………………………8
3.2 机械结构类型的选择 ………………………………………………………9
3.3 机器人腰部结构的设计 …………………………………………………12
3.3.1 电动机的选择 …………………………………………………………12
3.3.2 传动装置传动比的计算…………………………………………………14
3.3.3 齿轮参数的确定 ………………………………………………………15
3.3.4 齿轮组参数的确定………………………………………………………17
3.4 轴的设计计算………………………………………………………………18
3.4.1 轴转速、转矩和输入功率的计算 ………………………………………18
3.4.2轴尺寸的确定 ……………………………………………………………20
3.5 轴承、键的选择……………………………………………………………25
第4章 虚拟设计中的建模技术…………………………………………………26
4.1 参数化建模方法……………………………………………………………26http://www.16sheji8.cn
4.2 基于Pro/ENGINEER的齿轮参数化建模方法 ……………………………26
4.3 标准件的建模………………………………………………………………30
4.4 机器人基座的建模…………………………………………………………31
第5章虚拟装配技术及腰部结构的虚拟装配 …………………………………33
5.1 虚拟装配技术的定义………………………………………………………33
5.2 虚拟装配技术的作用………………………………………………………33
5.3 基于Pro/ENGINEER的动态装配……………………………………………34
5.4 齿轮的装配技巧……………………………………………………………35
5.5 主要部件装配后效果图及分解视图………………………………………36
第6章 Pro/E中机构运动分析 …………………………………………………38
6.1 仿真模型中运动类型以及参数的定义……………………………………39
6.2干涉检验 及处理……………………………………………………………40
6.3机构运动结果分析 …………………………………………………………43
6.4动画视频的录制 ……………………………………………………………43
第7章Pro/Mechanica的有限元分析 …………………………………………45
7.1 Pro/Mechanica介绍…………………………………………………………45
7.2 吊耳的结构分析及优化处理………………………………………………46
第8章 工程图的制定……………………………………………………………52
第9章 结论………………………………………………………………………55
技术经济分析……………………………………………………………………56
致谢………………………………………………………………………………57
参考文献…………………………………………………………………………58
附录A ……………………………………………………………………………59
附录B (外文文献译文)…………………………………………………………60
附录C（外文文献原文）…………………………………………………………71http://www.16sheji8.cn
