摘要
集装箱作为现代物流的核心运载装备，波纹板是其箱体关键承重部件，焊接质量直接决定集装箱的结构强度与使用寿命。当前集装箱波纹板焊接仍以人工为主，存在作业环境差、生产效率低、焊缝质量不稳定等问题，传统焊接设备难以适配波纹板的三维曲面结构与非连续折线焊缝，无法满足自动化焊接需求。随着制造业智能化转型推进，研发专用移动式焊接机器人，成为解决集装箱波纹板焊接痛点、提升生产自动化水平的关键，开展相关结构设计研究具有重要的理论与实践意义。
本文围绕集装箱波纹板焊接需求，完成移动式焊接机器人的结构设计研究。首先梳理国内外研究现状，分析焊接工况与设计要求，明确机器人整体设计目标；其次完成整机总体方案设计，确定机械臂结构形式与移动平台传动方案，阐明机器人协同工作原理；然后开展机械臂传动系统与各核心部件的结构设计，通过力学分析完成驱动与传动元件选型；最后对移动平台关键部件进行计算选型与性能校核，保证整机运行稳定可靠。本设计为集装箱波纹板专用焊接机器人提供了完整结构方案，可为同类专用焊接设备的设计研发提供参考。
关键词：焊接机器人；集装箱焊接；结构设计
目录
第一章 绪论 4
1.1研究背景 4
1.2 国内外研究现状 5
1.2.1 国外研究现状 5
1.2.2 国内研究现状 6
1.3 本文主要研究内容 8
第二章 总体方案设计 9
2.1 工况分析与设计要求 9
2.1.1 集装箱分类及结构尺寸 9
2.1.2 设计技术参数要求 10
2.2 机械臂方案设计 10
2.2.1 机械臂结构形式 10
2.2.2 机械臂自由度总体设计 11
2.3 移动平台方案设计 12
2.4 焊接机器人工作原理 13
2.5 本章小结 13
第三章 机械臂传动构件设计与工作空间分析 15
3.1驱动方式选择 15
3.2传动方案的初步设计 16
3.2.1腕关节的传动结构 16
3.2.2小臂传动机构 17
3.2.3大臂传动机构 19
3.2.4腰身传动机构设计 19
3.3本章小结 19
第四章 机械臂各部件结构设计 21
4.1腕关节结构设计 21
4.2 腕部的设计 21
4.2.1腕部的设计要求 21
4.2.2腕部电机的选择 21
4.3底座及腰部结构设计 23
4.3.1底座及腰部设计要求 23
4.3.2电机选择 23
4.4 手臂设计 24
4.4.1 手臂作用概述 24
4.5 传动结构设计计算 26
4.5.1大臂设计 26
4.5.2小臂设计 27
4.6本章小结 31
第五章 移动平台结构设计 32
5.1 电机选型 32
5.1.1 负载计算 32
5.1.2 电机功率计算 33
5.2 齿轮齿条选型 33
5.2.1 齿轮齿条负载扭矩计算 33
5.2.2 模数与齿数确定 34
5.2.3 齿轮齿条选型结果 34
5.3 直线滑轨选型 35
5.3.1 额定载荷计算 35
5.3.2 静载荷校核 35
5.4 本章小结 36
参考文献 37
致谢 38
