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SolidWorks Motion焊接机械臂设计流程
SolidWorks Motion焊接机械臂设计流程
一、焊接机械臂装配和注意事项
焊接机械臂的整体构造如图1所示。其中各个零部件建模过程将不做详细的介绍。但是其装配体的装配过程需要注意以下几点。

熟悉其关节的结构运动形式,了解其运动原理,这是在做运动分析之前必要步骤。这里不做详细的解说,在后面通过运动图解说明。

当装配体的零件数量达到一定的程度,建议使用子装配体来进行装配。但是,为了后续的Motion分析能顺利地进行而不出错,必须合理的布局;并在总装配体中将其改为柔性装配体。图2即为机械臂的子装配体和设计树。
图2机器臂中的子装配体

处理大型装配体对三维软件和计算机硬件的要求是一项艰巨的挑战,合理的配合顺序及逻辑关系,对后续修改有着至关重要的作用,读者可以查阅相关SolidWorks大型装配体处理技巧的资料。对于机械臂,同样要避免循环配合,否则会造成潜在的错误,很难排除,如图3所示。
图3零件之间存在死循环的情况

利用配合关系将某些角度、距离等进行限定,使装配体一开始就处于初始位置;当进入Motion分析时,将约束关系压缩,避免运动冲突。限定机械臂的配合关系,角度分别为0°、200°和0°,如图4所示。
二、机械臂运动形式及结果图解
当机械臂以一定的形式运动时,其速度、加速度、位移和力等变量之间有着严格的依赖关系,可以通过动力学仿真分析图解形式直观地表达,并且为后续的强度校核和优化设计提供参考数据。

SolidWorksMotion提供了两种形式的马达,一种是旋转马达,另一种是线性马达(驱动器)。这两种马达基本上能
满足一般的运动分析需求。由于机械臂的关节较多,在下面的分析中将添加5个旋转马达和1个线型马达。对于初学者来说,往往会容易忽略马达“相对移动零件”选项,而导致后续各零件之间运动的混乱。
(1)   底座与旋转工作台。
点击按钮,添加旋转马达,“马达位置”选择旋转工作台的外圆柱面;“方向”选择顺时针(从上往下观看);“相对移动的零部件”选择“底座”;“运动类型”为“距离”;“旋转角度”填写“20deg”;“开始时间”填写“0s”;“持续时间”填写“3s”。如图5所示。
图5底座与旋转工作台添加线性马达
(2)   旋转工作台与大臂之间的旋转马达。与(1)中的步骤相同,添加各个参数,如图6所示。

图6旋转工作台与大臂之间的旋转马达
(3)大臂与连接件1添加旋转马达。
(4)小臂与套筒添加旋转马达。
(5)焊枪与小臂添加旋转马达。分别如图7a~图7c所示。
(6)焊接头与焊枪添加线性马达。
焊接头相对于焊枪的运动是线性运动,所以添加的马达类型为线性马达。
“马达位置”选择焊接头的圆柱体外表面;“方向”选择“向外”(相对于焊枪结构);“相对移动的零部件”选择“焊枪”;“运动类型”为“距离”;“线型距离”填写“8mm”;“开始时间”填写“13s”;“持续时间”填写“5s”,如图8所示。

SolidWorksMotion中引入了关键点的概念,其主要的含义与作用为:关键点,即为