1.0t普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì)【含19張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 發(fā)題日期： 年03月10日 完成日期：畢業(yè)當(dāng)年的 月 日 題 目 變位器工裝設(shè)計(jì)——1.0 t普通座式焊接變位機(jī) 1、 設(shè)計(jì)原始資料 焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜，以便使工件上的焊縫置于水平和船形位置的機(jī)械裝置，主要用于機(jī)架、機(jī)座、機(jī)殼等非長形工件的焊接。 座式焊接變位機(jī)是應(yīng)用最廣的一種焊接變位機(jī)，載重量一般為1~50噸，本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行1.0 t的通用型座式焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)，該裝備是以電動(dòng)機(jī)—減速機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)并傾斜的焊接變位機(jī)械，是為適應(yīng)相關(guān)工件焊接需要而出現(xiàn)的焊接裝備。 2、 設(shè)計(jì)各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 14 周） 第一部分 查閱文獻(xiàn)及調(diào)研 （ 1周 ） 第二部分 設(shè)計(jì)方案制定，并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算校核 （ 2 周 ）第三部分 繪制設(shè)備結(jié)構(gòu)與零部件圖 （ 8 周 ） 第四部分 論文書寫 （ 2周 ）第五部分 （ 周 ）評(píng)閱及答辯 （ 1周 ） 3、計(jì)算說明書內(nèi)容 1）文獻(xiàn)綜述 2）方案選擇與確定 3）結(jié)構(gòu)計(jì)算與校核 4）計(jì)算結(jié)果與致謝 5）參考文獻(xiàn) 4、 應(yīng)交出之圖紙及文件 1）完成A0當(dāng)量圖紙大于3張， 2）設(shè)計(jì)說明書1份 3）英文翻譯大于10000字符 4）論文日志 5、 參考文獻(xiàn) 1）各類機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 2）王政編，焊接工裝夾具及變位機(jī)械圖冊(cè) 3）前幾屆畢業(yè)學(xué)生的畢業(yè)論文 等等 指導(dǎo)教師： 年 月 日 審 批 人： 年 月 日 編號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 相關(guān)資料 題目： 1.0t普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 目 錄 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯及原文 三、學(xué)生“畢業(yè)論文（論文）計(jì)劃、進(jìn)度、檢查及落實(shí)表” 四、實(shí)習(xí)鑒定表 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告 題目： 1.0t普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012年11月25日 課題來源 本課題來自無錫華聯(lián)精工機(jī)械有限公司的生產(chǎn)實(shí)際。目前機(jī)械行業(yè)，特別是鍋爐行業(yè)有大量的管和板的焊接，管子和板的接合處為環(huán)縫焊接，為適應(yīng)自動(dòng)焊接，管與板要自轉(zhuǎn)，同時(shí)要傾斜45度，滿足船形焊接，要求設(shè)計(jì)該設(shè)備。 科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用前景等） 在焊接過程中，我們經(jīng)常會(huì)遇到焊接變位以及選擇合適的焊接位置的情況，為了解決這一問題，焊接變位機(jī)就理所應(yīng)當(dāng)?shù)某霈F(xiàn)。它可以通過工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，使待焊處置于合適位置，很好的和焊接設(shè)備結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)焊接的自動(dòng)化，機(jī)械化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。概括來講，焊接變位機(jī)就是移動(dòng)工件，使之待焊部位處于合適的位置的焊接輔助設(shè)備。現(xiàn)在我國生產(chǎn)變焊接的廠家已經(jīng)不少，但都不成規(guī)模。以變位機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展起來的企業(yè)，尚未形成。天津鼎盛公司工程機(jī)械有限公司、無錫市陽通機(jī)械設(shè)備有限公司、長沙海普公司、威達(dá)自動(dòng)化設(shè)備有限公司等單位生產(chǎn)的變位機(jī)在國內(nèi)占有較大市場。到2010年，國內(nèi)已開發(fā)的變位機(jī)產(chǎn)品約130余種規(guī)格。然而在國際上，包括各種功能的產(chǎn)品在內(nèi)，有百余種系列。在技術(shù)上有普通型的，有無隙傳動(dòng)伺服控制型的；產(chǎn)品的額定負(fù)荷范圍達(dá)到0.1KN～18000KN。 在先進(jìn)工業(yè)國家，焊接變位機(jī)已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，并由專門廠家生產(chǎn)，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，品種規(guī)格齊全，不僅有各種結(jié)構(gòu)形式的通用焊接變位機(jī)，也有配合焊接機(jī)器人使用的高精度變位機(jī)。比較有名的國外公司有：瑞典的ESAB、意大利的ANSALDO、德國的CL00S、奧地利的IGM、美國的LINCOLN和日本的 機(jī)械株式會(huì)社 。他們的產(chǎn)品，我國都有引進(jìn)，其中以引進(jìn)ESAB公司的較多，蘭州石油化工機(jī)器廠在1991年就引進(jìn)了該公司生產(chǎn)的30t焊接變位機(jī)；四川東方鍋爐廠為了核電站反應(yīng)容器的生產(chǎn)，1997年也從該公司引進(jìn)了100t的焊接變位機(jī)，長春焊機(jī)廠還從日本引進(jìn)了生產(chǎn)焊接變位機(jī)的技術(shù)。配合焊接機(jī)器人使用的焊接變位機(jī)，在我國幾乎都是作為焊接柔性加工單元(FMC)和柔性加工系統(tǒng)(FMS)的組成部分一并引進(jìn)的。據(jù)1995年的不完全統(tǒng)計(jì)，已引進(jìn)約200多臺(tái)，主要用于汽車、工程機(jī)械等有關(guān)結(jié)構(gòu)的焊接。 我國引進(jìn)的焊機(jī)器人柔性加工單元中的變位機(jī)，也是針對(duì)特定產(chǎn)品研制的，因此價(jià)格較昂貴，而技術(shù)培訓(xùn)及售后服務(wù)卻不理想。在技術(shù)方面，我國許多工廠引進(jìn)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)己具有機(jī)器人與變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的功能。這對(duì)一些空間曲線或較復(fù)雜的焊縫可以始終保持在最佳位置下進(jìn)行焊接，以提高焊接質(zhì)量，并能一次起弧就焊完整條焊縫，以提高效率。但是有關(guān)技術(shù)卻往往為外方廠家所壟斷，我們并不掌握。從提高我國焊接生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化水平的角度出發(fā)，必須加大科研投入，研制高性能的焊接機(jī)器人與配套變位設(shè)備，力求在自動(dòng)化焊接領(lǐng)域在國際上占有一席之地。 研究內(nèi)容 本焊接變位機(jī)由工作平臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。 ㈠工作臺(tái) 它用于工件的停放和固定。在臺(tái)面上開溝槽，表面經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀處理后增大了摩擦，一方面配合夾具固定工件，一方面也增大了表面的摩擦。 ⑴工作盤為直徑Φ3000的圓盤 ⑵用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，在受力部位作了加強(qiáng)處理；退火處理，消除應(yīng)力后加工。 ⑶工作盤固定在專業(yè)回轉(zhuǎn)體上，保證穩(wěn)定地承載和回轉(zhuǎn)。 ㈡回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ⑴工作臺(tái)固定在大型回轉(zhuǎn)支承上，保證額定載荷下的承載及回轉(zhuǎn)平衡；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，便于焊頭對(duì)工件進(jìn)行環(huán)形焊接。 ⑵工作臺(tái)底部采用型材焊接成形，在受力部位作加強(qiáng)處理，工作臺(tái)焊后進(jìn)行去應(yīng)力處理，變形小。 ⑶工作臺(tái)固定在回轉(zhuǎn)支承上，從而保證穩(wěn)定回轉(zhuǎn)。采用回轉(zhuǎn)支承承載，固有承載能力大，回轉(zhuǎn)精度高的特點(diǎn)。 ⑷轉(zhuǎn)支承采用“單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承”（型號(hào)為012. 60. 2000 . ）由專業(yè)廠家生產(chǎn)。具有結(jié)構(gòu)合理、剛性好、自重輕、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 ⑸工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)由交流電機(jī)通過雙級(jí)擺線針輪減速器驅(qū)動(dòng)，減速器輸出小齒輪與回轉(zhuǎn)嚙合，從而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。 ⑹驅(qū)動(dòng)小齒輪采用40Cr材質(zhì)，并經(jīng)調(diào)質(zhì)，齒面淬火處理，從而滿足高強(qiáng)度的傳遞使用。 ⑺驅(qū)動(dòng)采用交流變頻無極調(diào)速，范圍廣，以保證在較寬調(diào)速范圍內(nèi)的恒扭矩輸出。 ⑻整個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在箱型結(jié)構(gòu)的橫梁翻轉(zhuǎn)框上，橫梁對(duì)工件進(jìn)行支撐承載，并將工件的重量通過橫梁傳遞到兩邊立柱支架上，能承受大的沖擊載荷和扭曲力。采用箱型機(jī)構(gòu)可以有效承載和抗扭能力。 ㈢翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ㈠翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可使工件產(chǎn)生俯仰運(yùn)動(dòng)，改變工件的位置便于焊接； ⑵采用圓弧硬齒面蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大，看沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但成本是普通蝸輪蝸桿減速器的2-3倍。 ⑶翻轉(zhuǎn)工作原理：電磁制動(dòng)電機(jī)-減速器-齒輪-大齒盤-工件，由大直徑和大模數(shù)的雙齒盤才實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)，平穩(wěn)可靠、承載效果好。 ⑷翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的小齒輪與傘齒嚙合，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)； ㈣底座 ⑴機(jī)架采用型材焊接而成結(jié)構(gòu)牢固可靠，是整個(gè)設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu) ⑵為了保證強(qiáng)度，我們將底座聯(lián)接為整體，內(nèi)部行腔根據(jù)受力的情況焊接加強(qiáng)筋； ⑶底座的延伸支架腿長度應(yīng)該達(dá)到超過其最大重心距的要求 ㈤工作機(jī)需要電動(dòng)機(jī)輸入功率才能工作 一般原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)不直接相連，而是通過在兩者之間設(shè)置一個(gè)中間裝置，稱這個(gè)中間裝置為傳動(dòng)裝置簡稱傳動(dòng)；在機(jī)械中，傳動(dòng)裝置的功用是根據(jù)工作機(jī)的工作提要實(shí)現(xiàn)某種減速、增速、變速、或改變運(yùn)動(dòng)形式的功能。工程實(shí)踐表明，傳動(dòng)裝置是機(jī)械中重要的組成部分，在整機(jī)的成本和重量中占有很大的比重，并在很大程度上決定整機(jī)的技術(shù)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。因此，正確設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置對(duì)保證整機(jī)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)都具有相當(dāng)重要的意義。根據(jù)工作原理的不同，傳動(dòng)分為兩類：機(jī)械傳動(dòng)和電傳動(dòng)。 ㈥選擇傳動(dòng)形式時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮的主要指標(biāo) 功率、效率、運(yùn)動(dòng)性能、外形尺寸、重量、生產(chǎn)率和成本等?，F(xiàn)分別闡述如下： ⑴功率 每種傳動(dòng)所傳遞的功率大小與該傳動(dòng)的工作原理、承載能力 、工作速度、效率 、材料和制造精度等因素有關(guān)。一般來說，嚙合傳動(dòng)傳遞的功率高于摩擦傳動(dòng)傳遞的功率，但是嚙合傳動(dòng)中蝸桿傳動(dòng)則因材料關(guān)系也不能傳遞大的功率。 ⑵效率 效率是評(píng)定傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)的一個(gè)重要參數(shù)。高的效率意味著節(jié)約動(dòng)力。傳動(dòng)效率低，一般不宜傳遞大的功率。通常嚙合傳動(dòng)的效率高于摩擦傳動(dòng)，但普通圓柱蝸桿的傳動(dòng)可能低于摩擦傳動(dòng)。 ⑶速度 速度是傳動(dòng)裝置的一個(gè)主要運(yùn)動(dòng)特性。提高傳動(dòng)的速度是機(jī)械的主要發(fā)展方向之一。影響速度的因素有動(dòng)載荷和制造精度等。 ⑷傳動(dòng)比 傳動(dòng)比是傳動(dòng)裝置的又一種運(yùn)動(dòng)特性。每種傳動(dòng)因受外形尺寸或承載能力的影響限制，均有各自適用的最大傳動(dòng)比值。此外，還應(yīng)考慮傳動(dòng)比值的準(zhǔn)確性問題。對(duì)于要求精確傳動(dòng)比的機(jī)械，不用摩擦傳動(dòng)而采用嚙合傳動(dòng)。 ⑸外廓尺寸、重量及成本 傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和重量與傳動(dòng)零件材料的機(jī)械性和容許傳遞速度、容許傳遞功率密切相關(guān)。在上述條件確定下，單極傳動(dòng)的外廓尺寸和重量主要取決于傳動(dòng)形式。一般來說嚙合傳動(dòng)比摩擦傳動(dòng)輕巧，但成本高。嚙合傳動(dòng)中，蝸桿程度和一些內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)的尺寸和重量通常小。 ⑹機(jī)構(gòu)預(yù)期壽命 機(jī)構(gòu)預(yù)期使用壽命為10年，每天兩班制，全年工作300個(gè)工作日記則其使用壽命為10*300*2*8=4800小時(shí)。 總之，綜合考慮各種情況，得出一個(gè)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)一個(gè)符合實(shí)際情況的焊接變位機(jī)。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析 通過對(duì)輸煤系統(tǒng)的實(shí)地考察，總結(jié)得出輸60噸焊接變位機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，工作方式與原理。然后根據(jù)考察的結(jié)果，再查閱相關(guān)書籍，確定基本的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行初步的三維建模。交由指導(dǎo)老師檢查，修改。完成后，再對(duì)主要載荷部件進(jìn)行校核。最后出主要零件的零件圖，編寫設(shè)計(jì)說明書。 可行性分析：《我國焊接輔助設(shè)備與器具制造行業(yè)前景分析》我國焊接工藝裝備制造行業(yè)起步較晚，直到二十世紀(jì)70年代初才在上海、成都、長春等地陸續(xù)建成一批專門生產(chǎn)焊接工藝設(shè)備的制造廠。進(jìn)入80年代，隨著國內(nèi)焊接工藝裝備需用量的日益增長，各地又相繼成立多家中小型焊接裝備生產(chǎn)廠。近期又新建成或改建具有一定規(guī)模的焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)。迄今，我國已有24加焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)量2000萬元以上的已有10多家。有些企業(yè)發(fā)展速度較快，并已具有較大的規(guī)模，有些焊接設(shè)備已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。 研究計(jì)劃及預(yù)期成果 本焊接變位機(jī)由工作平臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。此焊接變位機(jī)可解決鍋爐行業(yè)有大量的管和板的焊接，管子和板的焊接問題，主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面： ⑴穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性 焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度等對(duì)焊接結(jié)果起決定行作用。采用焊接變位機(jī)焊接時(shí)對(duì)于每條焊接的焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊接質(zhì)量受人的因素影響較小，降低了工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。 ⑵改善了工人的勞動(dòng)條件 采用焊接變位機(jī)焊接工人只是用來裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對(duì)于點(diǎn)焊來說工人不再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，使工人從大強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解脫出來。 ⑶提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 焊接變位機(jī)沒有疲勞，一天可24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用焊接變位機(jī)焊接，效率提高的更加明顯。 今年來我國對(duì)于焊接技術(shù)有很大的提高，有效提高生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。焊接變位機(jī)件大量應(yīng)用于焊接生產(chǎn)中。 特色或創(chuàng)新之處 近年來我國焊接變位機(jī)行業(yè)占整個(gè)行業(yè)的40%以上，與焊接這個(gè)特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段。 焊接變位機(jī)應(yīng)具有以下技術(shù)要求：①回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，并可逆轉(zhuǎn)。②在回轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，承受最大載荷時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)不超過5%。③傾斜驅(qū)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，在最大負(fù)荷下不抖動(dòng)，整機(jī)不得傾覆。最大負(fù)荷Q超過25kg的，應(yīng)具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)功能。④應(yīng)設(shè)有限位裝置，控制傾斜角度，并有角度指示標(biāo)志。⑤傾斜機(jī)構(gòu)要具有自鎖功能，在最大負(fù)荷下不滑動(dòng)，安全可靠。⑥變位機(jī)控制部分應(yīng)設(shè)有供自動(dòng)焊接的聯(lián)動(dòng)接口。 我設(shè)計(jì)的焊接變位機(jī)也會(huì)按照以上要求設(shè)計(jì)，即注重實(shí)用性和安全性；同時(shí)性價(jià)比高，成本低。 已具備的條件和尚需解決的問題 已具備的條件：設(shè)計(jì)過程中所需要的各種軟硬件資源和相關(guān)產(chǎn)品實(shí)物照片。 尚需解決的問題：相關(guān)文獻(xiàn)資料的缺乏，對(duì)一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的具體設(shè)計(jì)指導(dǎo)，以及三維軟件的高級(jí)運(yùn)用技巧。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師（簽名）：　 　 年 月 日 教研室（學(xué)科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日 系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日 摘 要 焊接變位機(jī)也已成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把它劃為焊接輔助機(jī)。就型式系列和品種規(guī)格而言，已問世的，約有十余個(gè)系列，百余個(gè)品種規(guī)格，正在形成一個(gè)新興行業(yè)。但是，有關(guān)焊接變位機(jī)的基本概念、型式與分類、主要技術(shù)參數(shù)等，存在不統(tǒng)一的問題。 本題目是設(shè)計(jì)能載重1.0t工件，進(jìn)行全位置焊接的變位機(jī)械。主要內(nèi)容是關(guān)于焊接時(shí)機(jī)械的回轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)的控制、電機(jī)選擇、減速器的選擇、各個(gè)軸和齒輪軸承的確定以及校核等等。 設(shè)計(jì)的具體過程是根據(jù)預(yù)定的載荷和要求的焊接速度從而確定設(shè)備所需要的電機(jī)類型，包括：電機(jī)的轉(zhuǎn)速、額定功率、電壓電流等，在此基礎(chǔ)上計(jì)算軸的尺寸和相應(yīng)配件的型號(hào)，并且對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度、使用壽命等的校核，然后對(duì)一些外購件也進(jìn)行選擇。最后使用CAD軟件將相關(guān)的零件圖?？傃b圖繪制出來。 選用的方法主要是機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，使用到的有材料力學(xué)、金屬工藝學(xué)、Autocad等。 關(guān)鍵詞：焊接變位機(jī)；機(jī)械設(shè)計(jì) Abstract Welding conjugation plane has become an indispensable manufacturing equipment , which is zoned welding assistant engine in the welding area. Patterns and varieties of specifications on the series, has been developed, some over 10 series, more than 100 varieties of specifications, a newly emerging industries. However, the welding machine conjugation basic concepts, patterns and classification, the main technical parameters, there are not uniform. This topic is designed to load 1.0t working, welding locations throughout the conjugation machinery. Mainly on the subject of welding, mechanical rotation turnover of control, the electrical options, reducer selection, various axle and the wheel bearings and determine accuracy, and so on. The design process is based on specific target load and speed requirements of welding equipment to determine the type of electrical needs, including : the rotational speed electrical, rated power, voltage, current and on the basis of the calculation of axle size and corresponding accessories models, and their associated intensity, and the useful life of accuracy, then for some purchases were also chosen. Finally related to the use of CAD software components map. GAD mapping out. The method chosen mainly mechanical design relevant knowledge, the use of the material mechanics, metal crafts science, Autocad. Keyword : welding conjugation machines, mechanical design. 目錄 第1章 緒論 1 1.1關(guān)于焊接變位機(jī)的幾個(gè)定義和基本的要求 1 1.2 幾種常見的焊接變位機(jī)的特點(diǎn) 3 1.3焊接變位機(jī)的變位 5 1.4變位機(jī)械中的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 5 1.5變位機(jī)的額定載荷 6 1.6焊接變位機(jī)械應(yīng)具備的性能 7 1.7國際和國內(nèi)焊接變位機(jī)的發(fā)展 8 1.8任務(wù)的提出 10 第2章 焊接變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 11 2.1焊接變位機(jī)的總體設(shè)計(jì)和適用范圍 11 2.2焊接變位機(jī)的自由度 11 2.3設(shè)計(jì)方案的確定 12 第3章 設(shè)計(jì)與校核 15 3.1傳動(dòng)比的假定和確定 15 3.2傳動(dòng)裝置總效率的確定 16 3.3工作臺(tái)阻力矩的計(jì)算 17 3.4電動(dòng)機(jī)額定功率的確定 18 3.5電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 19 3.6電機(jī)類型的確定 20 3.7蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 21 3.8 齒輪的設(shè)計(jì)與較核 24 3.9軸的設(shè)計(jì) 26 3.10軸的強(qiáng)度的校核[5] 28 3.11軸承的選擇和較核 29 3.12機(jī)架的設(shè)計(jì) 33 3.13 導(dǎo)電裝置的設(shè)計(jì) 34 3.14 減速器箱體 34 3.15其他外購件的選擇 36 結(jié)論 38 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 第1章 緒論 1.1 關(guān)于焊接變位機(jī)的幾個(gè)定義和基本的要求 1.1.1 焊接變位機(jī)的定義 在焊接過程中，我們經(jīng)常會(huì)遇到焊接變位以及選擇合適的焊接位置的情況，為了解決這一問題，焊接變位機(jī)也就理所應(yīng)當(dāng)?shù)某霈F(xiàn)了。它可以通過工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，使待焊處置于合適位置，很好的和焊接設(shè)備結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)焊接的自動(dòng)化，機(jī)械化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。但是，因?yàn)楹附幼兾粰C(jī)在我國的出現(xiàn)時(shí)間不長，相關(guān)的專門技術(shù)人員比較少，在工藝參數(shù)，尺寸規(guī)格，名稱上都沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，概括來講，焊接變位機(jī)就是移動(dòng)工件，使之待焊部位處以合適易焊接的位置的焊接輔助設(shè)備，焊接變位機(jī)使被焊件任意一個(gè)焊縫變位船角焊，平焊合平角焊的理想焊接位置。 1.1.2 焊接變位機(jī)的類型和基本原理 它的類型很多，可以分為焊件變位機(jī)械，焊機(jī)變位機(jī)械和焊工變位機(jī)械，按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可以分為若干類： 圖1—1變位器的派生形式示意圖 1.1.3 焊件變位機(jī)械的構(gòu)件組成 焊件變?yōu)闄C(jī)械的主要功能是實(shí)現(xiàn)焊件的回轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，或者既能翻轉(zhuǎn)又能回轉(zhuǎn)，使工件處于最便于裝配和焊接的位置。 包括： A翻轉(zhuǎn)機(jī)， B回轉(zhuǎn)臺(tái)， C滾輪架， D變位器。 1.1.4 焊機(jī)變位機(jī)械的類型： 按照結(jié)構(gòu)形式分為A平臺(tái)式B懸臂式C門橋式 1.1.5 焊件變位機(jī)械的類型 按照動(dòng)作可分為平移和升降兩種，又以升降者為多。 總之，盡管有很多類型，但是它們的基本結(jié)構(gòu)和工作原理都是相通的，由工作平臺(tái)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，機(jī)座，電子控制裝置，焊接導(dǎo)電裝置等部分組成。 1.1.6 近年來焊接變位機(jī)有許多新的發(fā)展 上海交通大學(xué)焊接研究所研制成功集中新的變位機(jī)械： A 上車架總成同步空間定軌跡翻轉(zhuǎn)機(jī) CAT系列履帶式挖掘機(jī)的上車架總成，工件尺寸龐大，并且需要正反面加工，如用普通翻轉(zhuǎn)機(jī)，裝夾很不安全，而且占地空間非常龐大。該機(jī)設(shè)計(jì)采用空間定軌跡變位技術(shù)，使工件在原地翻轉(zhuǎn)，最大限度地節(jié)省了占地空間。箱型變位結(jié)構(gòu)采用雙驅(qū)動(dòng)同步控制，有效保證空間變位時(shí)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。而翻轉(zhuǎn)過程中工件的重心先被提升，再下降，從而使工件原始的裝夾位置較低，并采用由PLC控制的傳感器測控同步系統(tǒng)，可對(duì)運(yùn)行誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使操作的安全性大大增加。與普通翻轉(zhuǎn)機(jī)相比，具有操作高度低，安全系數(shù)大，占地空間小等特點(diǎn)。同時(shí)，采用了普通電機(jī)非相關(guān)驅(qū)動(dòng)同步控制技術(shù)，其制造成本遠(yuǎn)小于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 B 下車架總成雙立柱升降式空間變位機(jī) 該機(jī)用于CAT系列履帶式挖掘機(jī)下車架總成結(jié)構(gòu)件的焊接。下車架總成呈扁狀型箱式結(jié)構(gòu)，焊接要求全空間變位，由于結(jié)構(gòu)龐大，在空間變位時(shí)，不僅場地受限制，安全也存在問題。按以上要求研制的變位機(jī)。采用全空間變位設(shè)計(jì)：工作臺(tái)可作360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)可作360度空間翻轉(zhuǎn)。保證了焊接位置的最優(yōu)化變位。不僅方便了焊接生產(chǎn)，也大大提高了安全系數(shù)。 C 挖斗總成三軸空間焊接變位機(jī) 由于挖斗的焊縫較分散，一次裝夾焊接時(shí)焊縫的高低落差很大，操作不方便，針對(duì)該情況，上海交通大學(xué)焊接工程研究所設(shè)計(jì)的變位機(jī)工作臺(tái)具有升降、傾翻、旋轉(zhuǎn)3種運(yùn)動(dòng)方式，特別適合具有復(fù)雜焊縫的大型工件的全方位變位焊接。 圖1—2 座式變位機(jī)簡圖 圖1-3雙座式焊接變位機(jī) 1.2 幾種常見的焊接變位機(jī)的特點(diǎn) 1.2.1 座式通用變位機(jī)： 座式焊接變位機(jī)工作臺(tái)有一個(gè)整體翻轉(zhuǎn)的自由度?？梢詫⒐ぷ鞣D(zhuǎn)到理想的焊接位置進(jìn)行焊接。另外工作臺(tái)還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的自由度。該種變位機(jī)已經(jīng)系列化生產(chǎn)，主要用于一些管，盤的焊接 。具體形式見圖1-2。 1.2.2 U型雙座式頭尾雙回轉(zhuǎn)型 這種焊接變位機(jī)的焊接空間很大，工件可以被旋轉(zhuǎn)到需要的位置，設(shè)計(jì)先進(jìn)，已經(jīng)在很多地方成功使用。具體形式見圖1-3。 1.2.3 L型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī) 該變位機(jī)有兩個(gè)方面的自由度，兩個(gè)方向都可以進(jìn)行360度的任意回轉(zhuǎn)。開徜性好，容易操作，焊接效果不錯(cuò)，很受使用者的歡迎。 隨著工程機(jī)械制造廠商對(duì)結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率的要求小斷提高，對(duì)焊接工作的重要輔助設(shè)備—變位機(jī)的要求同樣在提高。結(jié)構(gòu)件采用變位機(jī)焊接，對(duì)變位機(jī)提出的要求是:第一，要求組焊件上的焊道盡量避免遮擋，一次裝夾完成全部焊接工作;第一，要求各焊道能達(dá)到船焊位置，以保證焊縫質(zhì)量;第下，要求裝卸工件時(shí)操作簡便、安全可靠;第四，要求焊接時(shí)操作高度最低，便于施焊。一般變位機(jī)可以滿足前幾項(xiàng)要求，但要求操作高度最低有一定限制，尤其對(duì)那些重量小大，但尺寸較大的結(jié)構(gòu)件，降低焊接操作高度更為困難。L形雙回轉(zhuǎn)升降式變位機(jī)較好地解決這一難題，即在高位下變位，在低位置上焊接，此運(yùn)動(dòng)是由升降裝置完成的?，F(xiàn)己開發(fā)出基本型、加強(qiáng)型等一系列機(jī)型。通過配置不同的工裝夾具，可以適應(yīng)多種工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的焊接，己成功應(yīng)用于履帶式挖掘機(jī)的動(dòng)臂、上車架、下車架、履帶架等一些結(jié)構(gòu)件上。 L形雙回轉(zhuǎn)升降式焊接變位機(jī)由：底座、升降機(jī)構(gòu)、大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、，以及電氣控制部分組成。 （1）底座 底座是由槽鋼焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，是變位機(jī)的基礎(chǔ)部分，兩條向前仲出的H形支腿起到平衡變位機(jī)重心的作用，支腿具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證變位機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性。底座用預(yù)理地腳螺栓或膨脹螺栓與地面緊連接在一起。 （2）升降和L構(gòu) 升降和L構(gòu)形成變位機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)自由度，其主體是用槽鋼焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，有足夠的強(qiáng)度和剛度，用以支承大、小回轉(zhuǎn)部分。其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由電機(jī)直聯(lián)型擺線針輪減速機(jī)，通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠帶動(dòng)螺母上下運(yùn)動(dòng)，使與之相連的滑座上下移動(dòng)，滑座固定在直線導(dǎo)軌上，滑座帶動(dòng)與其相連的大、小回轉(zhuǎn)部分上下運(yùn)動(dòng)。上下限位由行程開關(guān)控制，同時(shí)設(shè)有機(jī)械限位擋塊，確保機(jī)構(gòu)安全。 （3）大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈為:制動(dòng)電機(jī)--蝸輪蝸桿減速機(jī)--小齒輪--回轉(zhuǎn)支承，可以全回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)支承作為動(dòng)力輸出元件與小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)箱形梁連接，帶動(dòng)小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)士3600全回轉(zhuǎn)。大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體通過導(dǎo)軌座和滑座與升降結(jié)構(gòu)相連。 （4）小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)屬于末級(jí)傳動(dòng)，與大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)類似，也可以實(shí)現(xiàn)士3600全回轉(zhuǎn)。小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過箱形梁與大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，箱形梁起到承載和連接作用，在箱形梁與大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接處安裝有下相導(dǎo)電滑環(huán)為小回轉(zhuǎn)電機(jī)供電?；剞D(zhuǎn)支承輸出端連接工作盤，工件通過夾具安裝在工作盤上。 （5）電氣控制部分 電氣控制部分裝在獨(dú)自的電控箱中，面板上裝有各機(jī)構(gòu)動(dòng)作按鈕和指示燈，為便于現(xiàn)場遠(yuǎn)距離操作，電控系統(tǒng)配有手控盒，手控盒上裝有各動(dòng)作按鈕和急停開關(guān)，控制按鈕線控并聯(lián)控制(與電控箱中各按鈕并聯(lián))。電控系統(tǒng)基本配置包括升降電機(jī)、大小回轉(zhuǎn)電機(jī)的控制以及安全防護(hù)裝置。在本設(shè)計(jì)中沒有過多的提到。 總電源開關(guān)采用帶漏電保護(hù)裝置的斷路器，不僅有效地進(jìn)行過流短路保護(hù)，還對(duì)電氣設(shè)備、器件絕緣使用的降低和操作人員觸電進(jìn)行有效的漏電保護(hù)。 操作面板和手控盒上都裝有急停開關(guān)按鈕，當(dāng)出現(xiàn)可能危及人身或設(shè)備安全的緊急情況時(shí)，只要按下此按鈕，整機(jī)電源立即斷開，從而保證人員與設(shè)備的安全。 工程機(jī)械中有很多較大的結(jié)構(gòu)件，采用普通的變位機(jī)時(shí)，需要中心高較大才能轉(zhuǎn)過去，變位后工件位置過高焊接操作方便;采用本變位機(jī)可以旋轉(zhuǎn)到位后將工件高度降下來，操作方便安全。 對(duì)于中小型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性可以變換不同的方位進(jìn)行手工焊接。其特點(diǎn)是具有更大的開敞空間、多種變換位置、較小的占地面積，是一種性能優(yōu)越的機(jī)型。 1.2.4 C型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī) 該種變位機(jī)適合焊接裝載機(jī)的鏟斗、挖斗等部件。 1.3 焊接變位機(jī)的變位 在設(shè)計(jì)變位機(jī)的時(shí)候，除了主自由度外，還應(yīng)該考慮輔助的變位自由度，回轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)是主自由度，可以添加上升等自由度。 對(duì)于一些焊接位置簡單的焊件，用簡單的回轉(zhuǎn)自由度就可以解決，但是對(duì)于位置復(fù)雜的構(gòu)件必須有不同的自由度。 為了解決這個(gè)問題，出現(xiàn)了使用不同的變位機(jī)聯(lián)合使用，增加焊接的自由度。 1.4 變位機(jī)械中的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 設(shè)計(jì)電力驅(qū)動(dòng)的變位機(jī)方案時(shí)，需要選擇從電機(jī)到工作臺(tái)之間的機(jī)械傳動(dòng)方式和相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在選擇之前必須根據(jù)裝配和焊接工藝過程的特點(diǎn)明確下列要求： A 對(duì)變位機(jī)械的功能要求 指變位機(jī)械應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)什么動(dòng)作，如平移、升降或者回轉(zhuǎn)等。去國是平移，是直線平移還是曲線平移；去國是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是連續(xù)回轉(zhuǎn)還是間歇翻轉(zhuǎn)等。 B 對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的要求 必須明確是快速還是慢速，是恒速還是變速，是級(jí)變速還是無級(jí)變速。 C 對(duì)傳動(dòng)平穩(wěn)性和精度的要求 例如，用于自動(dòng)焊接的變位機(jī)，就要求傳動(dòng)具有較高的精度，這時(shí)就可以選擇蝸桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。 D 對(duì)自鎖、過載的保護(hù)，吸振等能力的要求 一般升降用的或翻轉(zhuǎn)用的以及有傾覆危險(xiǎn)的傳動(dòng)，為了安全，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須有自鎖能力。傳動(dòng)方式和其相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可能有多個(gè)，這時(shí)就要從它們之間的傳動(dòng)功率大小、尺寸緊湊程度，傳動(dòng)效率高低和制造成本來綜合考慮后擇優(yōu)選定了。 1.5 變位機(jī)的額定載荷 焊接變位機(jī)的基本載荷就是焊件的重量。 在國際上，第一主參數(shù)的量綱沒有統(tǒng)一。對(duì)這一問題，需要做些討論。在歐洲，如德國Severt公司、CLOOS公司，瑞典ESAB公司等，用重力單位N表示；美國Aroson公司用英美制質(zhì)量單位Lbs（磅）表示；日本某些公司用國際質(zhì)量單位kg表示；我國的焊接變位機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用了國際質(zhì)量單位kg，但鼎盛公司采用了重力單位kN。如此可見，在我國乃至國際上，焊接變位機(jī)第一主參數(shù)的量綱還沒有統(tǒng)一。其次，對(duì)這一主參數(shù)的稱呼也不統(tǒng)一。最大負(fù)荷kg、最大負(fù)荷N（Max load N）、基本承載能力Lbs（Base load capacity in pounds）、承重能力Lbs（Weight capacity Lbs）、許用載荷kg（許容荷載）、最大有效負(fù)荷（Max. payload）等等。 從量綱發(fā)展的歷史分析，用力和質(zhì)量兩種單位，各有個(gè)的道理。但是，無論是從行業(yè)管理的角度考慮，還是從科學(xué)計(jì)算的角度考慮，都應(yīng)統(tǒng)一。一般認(rèn)為量綱的確定，在于一個(gè)概念，如果衡量焊接變位機(jī)的能力，選擇負(fù)荷單位，即第一主參數(shù)用重力表示，那么，他的量綱應(yīng)該用N、kN。與此相關(guān)的回轉(zhuǎn)技術(shù)參數(shù)力矩，應(yīng)該用Nm、kNm表示，這樣，與國際單位制就統(tǒng)一了。 焊接變位機(jī)是涉及人身安全的產(chǎn)品。對(duì)用戶選擇產(chǎn)品負(fù)荷等級(jí)，應(yīng)該是明確的。諸如上述的最大負(fù)荷（kg、N）或許用載荷（kg、N），都不能說準(zhǔn)確的表達(dá)了這個(gè)量?，F(xiàn)在給定一個(gè)公式：F == kd m g n （ 1-1） 式中：m為焊件質(zhì)量；g為重力加速度，即mg為重力；kd為動(dòng)荷系數(shù)；n為安全系數(shù)。稱F為額定承載能力或額定負(fù)荷。動(dòng)荷系數(shù)kd、安全系數(shù)n，應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)確定。在樣本或使用說明書中給用戶提供選擇方法。 1.6 焊接變位機(jī)械應(yīng)具備的性能 通用的焊接變位機(jī)械應(yīng)具備的性能是[1]： （1）焊接變位機(jī)械和焊機(jī)變位機(jī)械要有較寬的調(diào)速范圍焊接運(yùn)行速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。 （2）對(duì)尺寸和形狀各異的焊件，要有一定的適用性。 （3）在傳動(dòng)鏈中，應(yīng)具有一級(jí)反行程自鎖傳動(dòng)，以免動(dòng)力源突然切斷時(shí)，焊件因重力作用而發(fā)生事故。 （4）與焊接機(jī)器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊件變位機(jī)械，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度(點(diǎn)位控制)和運(yùn)行軌跡精度(輪廓控制)應(yīng)控制在0.1—2mm之間，最高精度應(yīng)可達(dá)0.01mm。 （5）回程速度要快，但應(yīng)避免產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。 （6）有良好的接電、接水、接氣設(shè)施，以及導(dǎo)熱和通風(fēng)性能。 （7）整個(gè)結(jié)構(gòu)要有良好的密閉性．以免焊接飛濺物的損傷，對(duì)散落在其上的焊渣、藥皮等物．應(yīng)易被清除。 （8）焊接變位機(jī)械要有聯(lián)動(dòng)控制接口和相應(yīng)的自保護(hù)功能集中控制和相互協(xié)調(diào)動(dòng)作。 （9）工作臺(tái)面上應(yīng)刻有安裝基線，裝各種定位工件和夾緊機(jī)構(gòu)。 （10）兼作裝配用的焊件變位機(jī)械抗沖擊性能。并設(shè)有安裝槽孔，能方便地按其工作臺(tái)面要有較高的強(qiáng)度和抗沖擊性能。 （11）用于電子束焊、等離子弧焊、激光焊和釬焊的焊件變位機(jī)械，應(yīng)滿足導(dǎo)電、隔磁、絕緣等方面的特殊要求。 1.7 國際和國內(nèi)焊接變位機(jī)的發(fā)展 1.7.1 美國Aroson公司 美國Aroson公司生產(chǎn)的焊接設(shè)備有焊接變位機(jī)、操作機(jī)、滾輪架等，可稱世界之最。這個(gè)公司生產(chǎn)的焊接變位機(jī)，主要類型為傾翻—回轉(zhuǎn)式、傾翻—回轉(zhuǎn)升降式、雙座雙回轉(zhuǎn)式，雙座單回轉(zhuǎn)式和雙座單回轉(zhuǎn)升降式。其承載能力范圍為11 kg～1810噸。 A 手動(dòng)雙回式。C 系列，型號(hào)C1000、2000、4000。承載能力25磅～4000磅。 B 小型傾翻-回轉(zhuǎn)式。LD系列，型號(hào)LD 60N、150N、300N，承載能力分別為132磅、330磅、660磅。 C 傾翻-回轉(zhuǎn)式，傾翻角度135°。D、HD系列，承載能力314磅～7萬磅 D 傾翻-回轉(zhuǎn)（換銷）定位升降式，傾翻角度135°。AB系列（30～ AB1200），承載能力4300磅～12萬磅。 E 傾翻-回轉(zhuǎn)（齒輪齒條）無級(jí)升降式，GE系列，傾翻角度135°，型號(hào)（GE25～GE3500，承載能力2500磅～35萬磅。 F 傾翻-回轉(zhuǎn)式，傾翻角度90°，G系列，G400～G4-MEGA型，承載能力4000磅～400萬磅。 G 雙座雙回轉(zhuǎn)式，DCG系列，最大產(chǎn)品承載能力為500噸。 H 單回轉(zhuǎn)式HTS 系列，HTS5、9、12、20、32、40、50、60、90、160、240，承載能力為500磅～24萬磅。 I 單回轉(zhuǎn)（齒輪齒條）升降式，HTS- GE系列，HTS5 GE、HTS 240GE，承載能力為500磅～24萬磅。 1.7.2 德國LCOOS公司 德國LCOOS公司是國際上生產(chǎn)焊接設(shè)備的大型公司之一。生產(chǎn)焊接機(jī)器人、焊機(jī)等產(chǎn)品。也生產(chǎn)作為焊接機(jī)器人外部軸的焊接變位機(jī)。在我國，除可見到與焊接機(jī)器人系統(tǒng)配套進(jìn)口的L型雙回轉(zhuǎn)式、傾翻-回轉(zhuǎn)式和單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)外，還生產(chǎn)臥式單座單回轉(zhuǎn)WPV、立式單回轉(zhuǎn)RR502以及各種多軸焊接機(jī)器人配套的變位機(jī)，如立式多工位2×臥式單回轉(zhuǎn)R-WPV 2型（3軸）、立式多工位2×C型雙回轉(zhuǎn)式R- WPV2-CD（5自由度）、立式多工位2×傾翻-回轉(zhuǎn)GR-WPK 2（5軸）、立式多工位2×傾翻-回轉(zhuǎn)×單回移動(dòng)轉(zhuǎn)式GR-WPK 2-CD（9軸）等。這些產(chǎn)品的主參數(shù)，最大允許承載能力（max. admissible load capacity）用N表示。 1.7.3 日本松下（Panasonic）公司 日本松下公司也是機(jī)器人制造公司。這個(gè)公司生產(chǎn)的機(jī)器人外部設(shè)備—焊接變位機(jī)有12個(gè)系列。他們把傳動(dòng)裝置、機(jī)座、夾具體等做成了標(biāo)準(zhǔn)模塊，集合而成這些產(chǎn)品系列。按軸數(shù)和結(jié)構(gòu)型式分類。1軸變位機(jī)3個(gè)系列，即：立式單回轉(zhuǎn)、臥式單座單回轉(zhuǎn)、雙座單回轉(zhuǎn)式；2軸變位機(jī)有5個(gè)系列，即：C、L、H、準(zhǔn)L型雙回轉(zhuǎn)式及2×臥式單座單回轉(zhuǎn)式；3軸變位機(jī)有3個(gè)系列，即：立式多工位2×立式單回轉(zhuǎn)、臥式多工位2×雙座單回轉(zhuǎn)式、2×臥式單座單回轉(zhuǎn)式；5軸變位機(jī)有1個(gè)系列，立式多工位2×L型雙回轉(zhuǎn)式。最大有效負(fù)荷（Max. payload）200kg、500kg、1000kg。 1.7.4 國內(nèi)變位機(jī)的產(chǎn)品簡介 現(xiàn)在我國生產(chǎn)焊接變位機(jī)的廠家已經(jīng)不少，大都不成規(guī)模。以變位機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展起來的企業(yè)，尚未形成。天津鼎盛公司工程機(jī)械有限公司、無錫市陽通機(jī)械設(shè)備有限公司、長沙海普公司、威達(dá)自動(dòng)化焊接設(shè)備公司等單位生產(chǎn)的變位機(jī)在國內(nèi)占有較大市場。到2000年，國內(nèi)已開發(fā)的變位機(jī)產(chǎn)品約70余品種規(guī)格。以下簡述這些變位機(jī)的基本型式。 A 全雙回轉(zhuǎn)式。包括L、H(雙座)、C型雙回轉(zhuǎn)式(BZ2-、BZ2A-、BZ2B-、BZ2D-系列)。 B 傾翻-回轉(zhuǎn)式焊接變位機(jī)（BZ2C-系列）。 C 單回轉(zhuǎn)式焊接變位。 包括三種型式：雙座單回轉(zhuǎn)式（BZ-、BZ1--、BZA--、BZA1--系列）、雙座單回轉(zhuǎn)尾架移動(dòng)式（BZY--、BZAY-、BZA1Y-系列）、單座單回轉(zhuǎn)（立式BZAL-、BZL-，臥式BZW-、BZAW-斜式BZAX-系列）。 以上基本型產(chǎn)品發(fā)展了17個(gè)系列，主要為普通型，用于手把焊。此外，還有調(diào)速型、聯(lián)控型（PLC、微機(jī)控制）和機(jī)器人配套型產(chǎn)品。 與焊接機(jī)器人配套用的變位機(jī)，開發(fā)了十余個(gè)品種。包括：工位變換變位機(jī)（不參與焊接），如，立式雙工位、四工位、八工位變位機(jī)，雙座單回轉(zhuǎn)式雙工位和傾翻回轉(zhuǎn)式雙工位變位機(jī)等；與機(jī)器人配套焊接變位機(jī)（機(jī)器人外部軸），如，傾翻-回轉(zhuǎn)伺服傳動(dòng)式、雙座單回轉(zhuǎn)伺服傳動(dòng)式、多軸單回轉(zhuǎn)伺服傳動(dòng)式等。 1.8 任務(wù)的提出 焊接變位機(jī)尚屬新興行業(yè)，很多都屬于廠家自己制定規(guī)格，自主研制，特別是在大噸位焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)方面，有許多發(fā)展的空間，在總結(jié)國內(nèi)外關(guān)于焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)研制和使用方面的經(jīng)驗(yàn)和存在的問題的前提下，本論文主要設(shè)計(jì)一個(gè)普通座式焊接變位機(jī)。 1.8.1 設(shè)計(jì)要求： （1）變位機(jī)具有兩個(gè)主自由度：回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)； （2）變位機(jī)的最大載重量為1.0t； （3）變位機(jī)的動(dòng)力來源于兩個(gè)電動(dòng)機(jī)； （4）本設(shè)計(jì)的機(jī)械傳動(dòng)部分包含圓柱齒輪傳動(dòng)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)，v型帶傳動(dòng) （5）要求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，還應(yīng)該節(jié)省材料。 1.8.2 主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1） 方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)； （2） 傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率的計(jì)算； （3） 回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算； （4） 傳動(dòng)部分各部件尺寸的計(jì)算和強(qiáng)度的校核； （5） 機(jī)架和導(dǎo)電機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； （6） 傳動(dòng)部件的潤滑條件分析。 第2章 焊接變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 2.1 焊接變位機(jī)的總體設(shè)計(jì)和適用范圍 焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)是為了滿足焊接生產(chǎn)的功能，分析設(shè)計(jì)時(shí)要從該變位機(jī)在整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的功能來考慮： 對(duì)待焊接部件的裝夾和固定； 1、 在設(shè)計(jì)參數(shù)許可的范圍內(nèi)對(duì)不同外形部件的焊接； 2、 使焊接工件能夠沿著一定的軌跡運(yùn)動(dòng)到合適的焊接位置； 3、 對(duì)常見的工作環(huán)境能夠適應(yīng)。 4、 能適應(yīng)尺寸要求下的不同形狀的工件焊接； 5、 結(jié)構(gòu)簡潔，外形尺寸小，成本低； 6、 多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)件，方便制造。 本焊接變位機(jī)適用與中小工件的手工焊接，自動(dòng)焊接等。能有效的將工件調(diào)整到合適的焊接位置。特點(diǎn)是操作簡單，安全，成本較低。 表2-1設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù) 基本承載能力（噸） 1.0 工作臺(tái)直徑（mm） 1000 翻轉(zhuǎn)角速度(r/min) 0.5r/min 翻轉(zhuǎn)角度（度） 0~120 工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)角度 0~360 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)角速度 0.1~0.6r/min 2.2 焊接變位機(jī)的自由度 本焊接變位機(jī)的主自由度為回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，此外，還有其他一些輔助的自由度，像升降自由度。 另外，還有一些變位機(jī)，為了適應(yīng)焊接工位的要求，添加一些與施焊無關(guān)的自由度，并且可以根據(jù)需要而將兩臺(tái)或者更多的焊接變位機(jī)組合起來，形成多組合自由度的變位機(jī)產(chǎn)品。 （1）用主自由度設(shè)計(jì)變位機(jī)，可有三種基本型式。單回轉(zhuǎn)式，其轉(zhuǎn)角為±360o·n；雙回轉(zhuǎn)式，其轉(zhuǎn)角為一個(gè)為±360o·n，另一個(gè)為±180o～±360o·n；傾翻-回轉(zhuǎn)式，其轉(zhuǎn)角一個(gè)為±360o·n，另一個(gè)為±（0o～90、135o）。 （2）多自由度產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在上述基本型產(chǎn)品上，增加輔助自由度。 （3）多自由度組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把兩種或兩種已上基本型產(chǎn)品組合設(shè)計(jì)而成。 2.3 設(shè)計(jì)方案的確定 本焊接變位機(jī)由工作平臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。 2.3.1 工作臺(tái) 它用于工件的停放和固定。在臺(tái)面上開溝槽，表面經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀處理后增大了摩擦，一方面配合夾具固定工件，一方面也增大了表面的摩擦。 2.3.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 用于實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)上工件的回轉(zhuǎn)。其中有很多傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則： A. 小功率傳動(dòng) 選擇結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化較高的類型。 B. 大功率傳動(dòng) 首要考慮因素是傳動(dòng)的效率，減低功率的損耗。 C. 易出現(xiàn)過載和載荷變化較大的傳動(dòng) 選擇有過載保護(hù)和能起緩沖作用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。常見的如帶傳動(dòng)。 D. 工作環(huán)境較差 選擇封閉的齒輪和鏈傳動(dòng)。 E. 傳動(dòng)精度要求較高 選擇蝸桿或者加工精度高的齒輪傳動(dòng)。 在設(shè)計(jì)中，一般采用兩個(gè)或者兩個(gè)以上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如兩級(jí)蝸桿傳動(dòng)。這種情況下要考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置，因?yàn)檫@對(duì)整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)和效率都有影響，并且還影響機(jī)械的外形和尺寸。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置的原則： 帶傳動(dòng) 承載能力小，在傳動(dòng)相同功率時(shí)，效率相比齒輪和蝸輪蝸桿要低，但是它的傳動(dòng)穩(wěn)定性較好，并且緩沖好，故一般將其布置在傳動(dòng)的高速級(jí)。 齒輪傳動(dòng) 傳動(dòng)效率高，又分為斜齒輪、圓柱齒輪、圓錐齒輪等，傳動(dòng)平穩(wěn)性和均勻性逐個(gè)升高，故布置時(shí)也有低速級(jí)到高速級(jí)。 鏈傳動(dòng) 傳動(dòng)不均勻，布置在低速級(jí)，在這次設(shè)計(jì)中并沒有使用到鏈傳動(dòng)。 蝸桿傳動(dòng) 承載能力比齒輪低，一般布置在高速級(jí)。 改變運(yùn)動(dòng)形式的傳動(dòng)，如：連桿傳動(dòng)、凸輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)等，一般布置在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的最后一級(jí)。 2.3.3 工作機(jī)需要電動(dòng)機(jī)輸入功率才能工作 一般原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)不直接相連，而是通過在兩者之間設(shè)置一個(gè)中間裝置，稱這個(gè)中間裝置為傳動(dòng)裝置簡稱傳動(dòng)；在機(jī)械中，傳動(dòng)裝置的功用是根據(jù)工作機(jī)的工作提要求實(shí)現(xiàn)某種減速、增速、變速、或改變運(yùn)動(dòng)形式的功能。工程實(shí)踐表明，傳動(dòng)裝置是機(jī)械中重要的組成部分，在整機(jī)的成本和重量中占有很大的比重，并在很大程度上決定整機(jī)的技術(shù)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。因此，正確設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置對(duì)保證整機(jī)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)都具有相當(dāng)重要的意義。根據(jù)工作原理的不同，傳動(dòng)分為兩類：機(jī)械傳動(dòng)和電傳動(dòng)。 2.3.4 選擇傳動(dòng)形式時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮的主要指標(biāo) 功率、效率、運(yùn)動(dòng)性能、外型尺寸、重量、生產(chǎn)率和成本等?，F(xiàn)分別闡述如下： （1） 功率 每種傳動(dòng)所傳遞的功率大小與該傳動(dòng)的工作原理、承載能力、工作速度、效率、材料和制造精度等因素有關(guān)。一般來說，嚙合傳動(dòng)傳遞的功率高于摩擦傳動(dòng)，但是嚙合傳動(dòng)中的蝸桿傳動(dòng)則因齒面相對(duì)滑動(dòng)速度較大，導(dǎo)致發(fā)熱大而效率較低而不宜傳遞大的功率，同步齒形帶傳動(dòng)則因材料關(guān)系也不能傳遞大的功率。 （2） 效率 效率是評(píng)定傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)的一個(gè)重要參數(shù)。高的效率意味著節(jié)約動(dòng)力。傳動(dòng)效率低，一般不宜傳遞大的功率。通常嚙合傳動(dòng)的效率高于摩擦傳動(dòng)，但普通圓柱蝸桿的傳動(dòng)可能低于摩擦傳動(dòng)。 （3） 速度 速度是傳動(dòng)裝置的一個(gè)主要運(yùn)動(dòng)特性。提高傳動(dòng)的速度是機(jī)械的主要發(fā)展方向之一。影響速度的因素有動(dòng)載荷和制造精度等。在常規(guī)傳動(dòng)中，除螺旋傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)外嚙合傳動(dòng)的容許速度一般高于摩擦傳動(dòng)。 （4） 傳動(dòng)比 傳動(dòng)比是傳動(dòng)裝置的又一運(yùn)動(dòng)特性。每種傳動(dòng)因受外形尺寸或承載能力的影響限制，均有各自適用的最大傳動(dòng)比值。此外，還應(yīng)考慮傳動(dòng)比值的精確性問題。對(duì)于要求精確傳動(dòng)比的機(jī)械，不用摩擦傳動(dòng)而采用嚙合傳動(dòng)。 （5） 外廓尺寸、重量及成本 傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和重量與傳動(dòng)零件材料的機(jī)械性能和容許傳遞速度、容許傳遞功率密切相關(guān)。在上述條件確定下，單級(jí)傳動(dòng)的外廓尺寸和重量主要取決于傳動(dòng)形式。一般來說嚙合傳動(dòng)比摩擦傳動(dòng)輕巧，但成本高。嚙合傳動(dòng)中，蝸桿傳動(dòng)和一些內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)的尺寸和重量通常最小。 2.3.5 設(shè)計(jì)中傳動(dòng)方式的確定 采用哪一種傳動(dòng)形式，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析，不僅考慮到技術(shù)性能指標(biāo)，同時(shí)還要考慮經(jīng)濟(jì)成本，對(duì)提出的各種方案應(yīng)在綜合比較它們的技術(shù)——經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后才可做出決策，在這次設(shè)計(jì)中，考慮了上述因素，我選擇的傳動(dòng)形式有下面幾種： （1）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，有三級(jí)傳動(dòng)：V型帶傳動(dòng)、第一級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)、第二級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)。 V型帶傳動(dòng)：將電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞到變位機(jī)的機(jī)械部分。 蝸輪蝸桿傳動(dòng)：電動(dòng)機(jī)的功率經(jīng)過帶傳遞以后，還需要進(jìn)行轉(zhuǎn)速的降低，蝸輪蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)就是減速比很大，并且傳動(dòng)過程中，能量損失很小，傳動(dòng)效率高。 （2）翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，也有三級(jí)傳動(dòng)，都是圓柱齒輪傳動(dòng)。 第3章 設(shè)計(jì)與校核 焊接變位機(jī)由工作平臺(tái)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，傾斜機(jī)構(gòu)，基座，電氣控制機(jī)構(gòu)和焊接導(dǎo)電裝置等組成。 表3-1設(shè)備的基本數(shù)據(jù)參數(shù) 基本承載能力（噸） 1.0 工作臺(tái)直徑（mm） 1000 翻轉(zhuǎn)角速度(r/min) 0.5r/min 旋轉(zhuǎn)角度（度） 0~120 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)角速度 0.1~0.6r/min 3.1 傳動(dòng)比的假定和確定 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 預(yù)設(shè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000r/min，預(yù)先設(shè)定的工作臺(tái)回轉(zhuǎn)速度為0.1~0.6r/min。 根據(jù)i=電機(jī)轉(zhuǎn)速/工作臺(tái)轉(zhuǎn)速=1000/0.1~0.6=1660~10000 選2000 工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 預(yù)設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min。工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)速度為0.5r/min 根據(jù)i=電機(jī)轉(zhuǎn)速/工作臺(tái)轉(zhuǎn)速=1000/0. 5=3000，選i=3000 3.1.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 采用兩級(jí)蝸桿減速器作為第一級(jí)減速機(jī)構(gòu)，該減速器的減速比在200~900之間。 圖3-1 擺線針輪減速器型號(hào)示意 選用傳動(dòng)比為：500 電機(jī)外的第一級(jí)傳動(dòng)采用V帶傳動(dòng)，傳動(dòng)比為：4 3.1.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選用擺線針狀減速器作為第一級(jí)減速機(jī)構(gòu)，該減速器屬于外購件，各個(gè)字母所代表的含義見圖3-1。從圖中得知：BWED130-473-0.75，B-B系列擺線針輪減速W-臥式安裝；D-普通型動(dòng)力源；130-機(jī)型號(hào)；473-傳動(dòng)比；0.75-電機(jī)功率。傳動(dòng)比：473，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有三個(gè)齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為i=6 3.2傳動(dòng)裝置總效率的確定 3.2.1 蝸桿傳動(dòng)的效率 A 第一級(jí)蝸桿的效率。 第一級(jí)蝸桿是圓弧面油潤滑，它的傳動(dòng)效率在0.85~0.95之間，取0.95；并且蝸桿的兩端有一對(duì)滾動(dòng)軸承，潤滑正常，傳動(dòng)效率取0.97；所以得到，第一級(jí)蝸輪傳動(dòng)的總效率為0.92 B 第二級(jí)蝸桿的傳動(dòng)效率。 第二級(jí)蝸桿也是圓弧面油潤滑，傳動(dòng)效率也取0.95；兩端采用一對(duì)潤滑良好的滑動(dòng)軸承，其傳動(dòng)效率為0.97；在蝸桿上，還有一個(gè)滑動(dòng)軸承，潤滑正常，傳動(dòng)效率為0.97；所以，第二級(jí)蝸桿傳動(dòng)的效率為0.89 C 第三級(jí)傳動(dòng)是V帶傳動(dòng)。 平帶傳動(dòng)的精度低，但是平穩(wěn)性好 ，并且不會(huì)產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，還能起到過載保護(hù)作用。從參考文獻(xiàn)[1]得到傳動(dòng)效率取0.98； 所以，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總的傳動(dòng)效率為0.81 3.2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)總效率 擺線針狀減速器的傳動(dòng)效率在0.90~0.97 之間，選0.95[2]； 在減速器外連接的三個(gè)圓柱齒輪的傳動(dòng)效率在0.96~0.99之間，為計(jì)算方便，都取0.98； 在連接中還有兩個(gè)滑動(dòng)軸承，傳動(dòng)效率取0.96； 綜合得到，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)效率為0.86。 3.3 工作臺(tái)阻力矩的計(jì)算 3.3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由一級(jí)帶傳動(dòng)和兩級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)構(gòu)成，傳動(dòng)比較大，傳動(dòng)效率也不低。 圖3-2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)力矩計(jì)算示意 注：e—綜合重心到軸心的距離；fc—滾動(dòng)摩擦系數(shù)；fc=0.01；f—軸頸處的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.01。 從圖譜中得：l=440mm Da=45mm Db=80mm dc=40mm Q= =Q= Q=G=12000。 由于焊接件是規(guī)則的幾何形狀，并且考慮到安裝偏差等因素，按照極限情況考慮取e =100mm，得到： Q=Q=2727N 根據(jù)轉(zhuǎn)距計(jì)算公式 （3-1） 得到： T’=0.50.01(272745+272780)=1704（N.mm） 根據(jù)公式： T”=fcdcQc 得到： T”=0.014012000=4800（N.mm） （3-2） 所以，總的阻力矩 T=k(T”+T’)=1.2[4800+1704=7805(N.mm) 3.3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 圖3-3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)力矩計(jì)算示意 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的力矩由公式 T=G0.01 （3-3） 式中： d —軸徑， d=90mm 從而得到： =12045=5400（N.mm） 3.4 電動(dòng)機(jī)額定功率的確定 3.4.1 電機(jī)容量的確定 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量用額定功率表示 ，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率，也就是： P額定=（1~1.3）Pd Pd—機(jī)械要求電機(jī)輸出的功率 Pd =Pw/電機(jī)至工作機(jī)械之間的傳動(dòng)裝置總效率 機(jī)械所需的輸入功率Pw由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算得： 當(dāng)直線運(yùn)動(dòng)時(shí) Pw= （3-4） 當(dāng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí) Pw= （3-5） 式中： F——工作機(jī)的阻力（N） Vw——工作機(jī)的線速度（m/s） T——工作機(jī)的阻力矩（N.m） ——工作機(jī)的效率 nw——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min） 工作機(jī)效率選取0.8 3.4.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)額定功率的確定， 由公式 P額定=（1~1.3）Pd （3-6） Pd =Pw/ （3-7） 得到 P額定=0.45kw 3.4.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)額定功率的確定 P額定=（1~1.3）Pd Pd =Pw/ 得到 P額定=0.49KW 3.5 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 P額定相同的電動(dòng)機(jī)有不同的轉(zhuǎn)速。我所選擇的Z2系列直流電動(dòng)機(jī)有以下幾種轉(zhuǎn)速供選擇：3000r/min~600r/min。電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的尺寸也增大，成本高，所以應(yīng)當(dāng)綜合考慮選用合適的電機(jī)轉(zhuǎn)速。 具體的轉(zhuǎn)速由下面的公式確定： （3-8） 式中： n’d——電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍（r/min）； ——傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理范圍； i’1…i’n——各級(jí)傳動(dòng)比的范圍； n——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速。 根據(jù)公式得到： A 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速范圍 n’d=I’a n=2000（0.1~0.6）=200~1200 B 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的范圍 n’d=I’a n=28000.5=1420 由此，確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1500r/min。 3.6 電機(jī)類型的確定 3.6.1 回轉(zhuǎn)部分 考慮到理論計(jì)算與實(shí)際的差距，經(jīng)濟(jì)性，可靠性等，選用額定功率為0.6KW的Z2－22電動(dòng)機(jī)，具體參數(shù)見下表： Z2系列小型直流電機(jī)為中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部JB1104-68部頒標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)系列小型直流電機(jī)。 Z2系列電機(jī)根據(jù)使用要求可制成濕熱地區(qū)使用的具有防潮、防霉、防鹽霧性能的濕熱帶型（TH）直流電機(jī)。 型號(hào)含義：Z表示“直”流，2表示第二次全國定型設(shè)計(jì)，橫線后數(shù)字表示機(jī)座號(hào)與鐵心長短，例如Z2-11前一個(gè)1代表1號(hào)機(jī)座，后一個(gè)1代表短鐵心，而Z2-112中11代表11號(hào)機(jī)座，2代表長鐵心。 3.6.2 翻轉(zhuǎn)電機(jī) 考慮到理論計(jì)算與實(shí)際的差距，經(jīng)濟(jì)性，可靠性等，選用BWDE130-473-2-0.75的擺線針輪減速器所帶的電機(jī)符合要求。 3.7 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 3.7.1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)： A 單級(jí)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊 蝸桿和螺旋一樣，也有單線、雙線和多線之分，螺紋的線數(shù)就是蝸桿的頭數(shù)Z1，通常Z1較小（常取單頭或雙頭），在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)中，一般單級(jí)取傳動(dòng)比為10~80；當(dāng)功率很小并且主要用來傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比甚至可達(dá)到1000。 表3-2 轉(zhuǎn)速為1500r/min的Z2直流電機(jī)基本參數(shù) 型?號(hào) 額定 功率 額定 電壓 額定 電流 削弱磁場時(shí)最大轉(zhuǎn)速 效率 飛輪 力矩 重量 kW V A r/min % kg·m2 kg Z2-21 0.4 110 5.51 2000 66 0.045 50 0.4 220 2.755 2000 66 Z2-22 0.6 110 7.68 2000 71 0.055 55 0.6 220 3.79 2000 72 Z2-31 0.8 110 10 2000 72.5 0.085 67 0.8 220 4.95 2000 73.5 Z2-32 1.1 110 13.33 2000 75 0.105 79 1.1 220 6.58 2000 76 Z2-41 1.5 110 17.8 2000 76.5 0.15 85 1.5 220 8.9 2000 76.5 Z2-42 2.2 110 25.32 2000 79 0.18 100 2.2 220 12.66 2000 79 Z2-51 3 110 34.3 2000 79.5 0.35 144 3 220 17.2 2000 79.5 B 傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小 和螺旋傳動(dòng)一樣，由于蝸桿與蝸輪嚙合過程是連續(xù)的，因此其傳動(dòng)比齒輪平穩(wěn)，噪音小。 C 可以實(shí)現(xiàn)自鎖 與螺旋傳動(dòng)相同，當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于其齒面間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，將形成自鎖，即只能是蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪，反過來就不行。 D 傳動(dòng)效率低 由于蝸桿蝸輪的齒面間存在較大的相對(duì)滑動(dòng)，所以摩擦大，熱損耗大，傳動(dòng)效率低。通常在0.7~0.8之間。自鎖蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率低于0.5。因而需要良好的潤滑和散熱條件，并且不適合大功率傳動(dòng)（小于50kw）。 E 為減摩耐磨，蝸輪齒圈通常采用青銅制造，成本較高。 圖3-4蝸輪蝸桿傳動(dòng)示意圖 蝸輪蝸桿在設(shè)計(jì)時(shí)，蝸桿模數(shù)、分度圓直徑和md值幾個(gè)值是關(guān)鍵，關(guān)系到其尺寸，傳動(dòng)精度等，具體標(biāo)準(zhǔn)參考表3-3和表3-4： 3.7.2 蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)的選擇 蝸桿頭數(shù)的選擇和傳動(dòng)比、效率、制造有關(guān)。若要取得較大的傳動(dòng)比，可以選擇z1=1，但是傳動(dòng)效率會(huì)比較低。當(dāng)傳動(dòng)效率比較大的時(shí)候，為提高傳動(dòng)效率可以采用多頭蝸桿，取z1=2或者4。頭數(shù)過多，加工精度不易保證。蝸輪齒數(shù)z2=iz1，為了避免蝸輪輪齒發(fā)生根切，z2應(yīng)該不小于26；動(dòng)力蝸桿傳動(dòng)，一般z2=27~80。若過多，會(huì)使結(jié)構(gòu)尺寸過大，蝸桿長度也回增長，導(dǎo)致蝸桿的剛 度下降，影響嚙合精度。 根據(jù)推薦值以及蝸輪蝸桿傳動(dòng)比的要求，確定： 第一級(jí)蝸輪蝸桿 Z＝1 Z=42 q=12； 第二級(jí)蝸輪蝸桿 Z=1 Z=40 q=12。 表3-3 蝸桿模數(shù)、分度圓直徑和md值[2] m(mm) 1 1.25 1.6 2 d1(mm) 18 20 22.4 20 28 (18) 22.4 35.5 m2d1(mm) 18 31.5 35 51.2 71.68 72 89.6 112 142 m(mm) 22.5 3.15 4 d1(mm) (22.4) 28 (35.5) 45 (28) 35.5 (45) 56 (31.5 )40 (50) 71 m2d1(mm) 140 175 221.9 281 277.8 352.2 446.5 555.6 504 640 800 1136 m(mm) 5 6.3 8 d1(mm) 40 50 63 90 50 63 80 112 62 80 100 140 m2d1(mm) 1000 1250 1575 2250 1985 2500 3175 4445 4032 5376 6400 8960 m(mm) 10 12.5 16 d1(mm) 71 90 112 160 90 112 140 200 112 140 180 250 m2d1(mm) 7100 9000 11200 16000 14062 17500 21875 31250 28672 35840 46080 64000 表3-4 ZZ的推薦值 傳動(dòng)比 5 7~13 14~27 28~40 >40 蝸桿頭數(shù) 4 3,4 2,3 1,2 1 蝸輪齒數(shù) 29~31 28~52 28~81 28~80 >40 由于設(shè)計(jì)要求，蝸輪蝸桿必須有自鎖功能，也就是蝸桿的螺旋升角小于其齒面見的當(dāng)量摩擦角，蝸桿的螺旋升角λ計(jì)算由參考文獻(xiàn)[2]得 第一級(jí)蝸桿螺旋升角 Tan （3-9） 式中： Z—蝸桿頭數(shù) q—蝸桿直徑系數(shù) =456’ 第一級(jí)蝸輪材料是，屬于錫青銅，它的當(dāng)量摩擦角>，所以，第一級(jí)蝸桿能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。 同理 第二級(jí) Tan =456’ 第二級(jí)蝸輪材料是，屬于錫青銅，它的當(dāng)量摩擦角>，所以，第二級(jí)蝸桿能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。 3.8 齒輪的設(shè)計(jì)與較核 3.8.1 工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中齒輪的設(shè)計(jì) A 材料的選擇 考慮到減小體積，傳動(dòng)中的小齒輪選用硬齒面圓柱直齒齒輪。從參考資料[5]，在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中連接擺線針輪減速器的小齒輪選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度240~285HBS 傳動(dòng)齒輪選用ZG45。齒面硬度140~200HBS；扇形大齒輪選用ZG45，齒面硬度140~200HBS。 B確定齒數(shù)，模數(shù) 小齒輪Z=17；傳動(dòng)齒輪Z=67；轉(zhuǎn)速不大，功率較小，選擇齒輪的精度為8級(jí)；載荷平穩(wěn)，對(duì)稱分布，載荷綜合系數(shù)選擇K=1.2；采用硬齒面，故齒寬系數(shù)=0.6 分度圓直徑由下面的公式3-8得： （3-10） 式中： T——齒輪轉(zhuǎn)距，N.mm； b——輪齒接觸寬度，mm； K——載荷綜合系數(shù)，取K=1.2； ——齒輪的許用接觸應(yīng)力； u——齒輪的齒數(shù)比； ——齒寬系數(shù) 從參考文獻(xiàn)[2]得 =750N/mm，u=5得到d=136mm 模數(shù)m=8mm 分度圓直徑d=178=136mm d=678=536mm 齒輪寬度b=0.6136=81mm 較核齒輪彎曲強(qiáng)度 由公式： （3-11） 式中： ——復(fù)合齒輪系數(shù)； m——模數(shù)； T——齒輪轉(zhuǎn)矩； b——出論接觸系數(shù)； K——載荷綜合系數(shù)； Z——齒數(shù)； []——齒輪的彎曲許用應(yīng)力 =4.51，=4.02，=3.95，=580N/mm，=300N/mm，=1。 由[]= 得到： （3-12） []=580N/mm []=300N/mm []=300 N/mm 又因?yàn)镵=1.2，m=8mm ，b=81mm 得到： 275 N/mm[]=580N/mm =.=290 N/mm[]=300N/mm =.=284 N/mm[]=300 N/mm 所以，設(shè)計(jì)的齒輪符合使用要求。 3.9 軸的設(shè)計(jì) 3.9.1 初步估計(jì) 根據(jù)所受載荷的不同，軸分為心軸、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸三種。 設(shè)計(jì)直徑是軸上受扭矩處的最小直徑。在軸上會(huì)有鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱，一個(gè)鍵槽，直徑應(yīng)當(dāng)增大3%~5%。 3.9.2 軸1（翻轉(zhuǎn)）的設(shè)計(jì) A 材料的選擇，通常用45#鋼正火處理。 B 軸徑的設(shè)計(jì) 根據(jù)公式 （mm） （3-13） 式中： p——軸傳遞的功率； n——軸的轉(zhuǎn)速； C——由軸的許用應(yīng)力確定的系數(shù)（在表3-5中查） d——軸的最小直徑 mm 表3-5 軸的常用材料的C值 軸的材料 Q235 35，Q275 45 40Cr，35SiMn [] 12~20 20~30 30~40 40~52 C 160~135 135~118 118~107 107~98 根據(jù)材料的性質(zhì)，C取100。得到 d=114.6mm 所以取d=120mm 3.9.3 軸2（回轉(zhuǎn)）的設(shè)計(jì) A 材料的選擇，通常用45#鋼正火處理。 B 軸徑的選擇 根據(jù)公式：（mm） d=14.8mm 取d=20mm 3.9.4 軸3（回轉(zhuǎn)） 的設(shè)計(jì) A 材料的選擇 通常用45#鋼正火處理。 B 軸徑的選擇 根據(jù)公式：（mm） d=100mm 取d=100mm 3.9.5 軸4（回轉(zhuǎn)）的設(shè)計(jì) A 材料的選擇 通常用45#鋼正火處理。 B 軸徑的選擇 根據(jù)公式：（mm） d=72mm 取d=75mm 3.9.6 軸5（回轉(zhuǎn)）的設(shè)計(jì) A 材料的選擇 通常用45#鋼正火處理。 B 軸徑的選擇 根據(jù)公式：（mm） d=70.9mm 取d=70mm 注意：在上面的計(jì)算中得到的軸的直徑都是指該軸受扭處的最小直徑，在軸的其它段，直徑應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的變化，如在有鍵槽的地方直徑增大3%~5%。 3.10 軸的強(qiáng)度的校核[5] 3.10.1 軸1的強(qiáng)度較核 軸在工作臺(tái)處于水平位置的時(shí)候，只承受工件和工作臺(tái)的自重帶來的彎矩，并沒有受到扭矩的作用。如圖3-5所示： 總重量為12000N ，在軸的兩端各承受6000N的力，也就是兩端的支反力R=R=6000N。 A 計(jì)算彎矩，由公式得： l=1054mm M（x）=Rx- （ 3-14） 最大彎矩M=ql/8=1138Nmm 圖3-5 主軸的外形和彎矩示意圖 B 計(jì)算扭矩 在軸轉(zhuǎn)過90的時(shí)候，軸只受扭矩的作用，假設(shè)偏心矩最大為440mm最大扭矩M=5.28N.mm C 計(jì)算相當(dāng)彎矩，由公式得： M==4.86 N.mm （3-15） 又從參考文獻(xiàn)[2]得到軸的彎曲許用應(yīng)力[]=55N/mm，軸的直徑d=97mm，所以，軸的強(qiáng)度和尺寸已經(jīng)符合設(shè)計(jì)要求。 3.11 軸承的選擇和較核 軸承主要分