1t數(shù)控座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)【3張CAD圖紙和畢業(yè)論文】

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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)翻譯) 第 7 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)翻譯 院（系）名稱 工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 馬飛 指導(dǎo)教師 牛月蘭 學(xué)號(hào) 080105626 2012年 03 月 05 日  AT89C51單片機(jī)在線編程 本應(yīng)用指南說(shuō)明了Atmel AT89C51是可在線編程的微控制器。它為電路編程提出了相應(yīng)的例子，程序的修改需要在線編程的支持。這類顯示方法在應(yīng)用程序中的AT89C51單片機(jī)可通過(guò)電話線遠(yuǎn)程控制。該應(yīng)用指南所描述的電路只支持5v電壓下編程，需要使用一個(gè)AT89C51-XX-5。標(biāo)準(zhǔn)AT89C51單片機(jī)編程要12V電壓。此應(yīng)用軟件可以到Atmel進(jìn)行下載。 總論 當(dāng)不在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，在電為低電平才能正常運(yùn)行。路設(shè)計(jì)中的AT89C51設(shè)計(jì)將變得透明化。 在編程期間必須重視EA/VPP這一腳。在不使用外部程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用程序中，這腳可能會(huì)永久接到VCC。應(yīng)用程序使用的外部程序存儲(chǔ)器要求這一腳 RST在編程期間必須為高電平。應(yīng)該提供一種方法使得電路通入電源以后，使RST代替主要的復(fù)位電路起到復(fù)位的作用 。 在編程過(guò)程中，PSEN必須保持低電平，在正常運(yùn)行期間絕不能使用。 ALE/ PROG在編程過(guò)程中輸出低電平，在正常運(yùn)行期間絕不能使用。 在編程過(guò)程中，AT89C51的I / O端口是用于選擇地址和數(shù)據(jù)模式應(yīng)用程序，可能需要該控制器與應(yīng)用電路隔離。如何做到這一點(diǎn)取決于應(yīng)用程序。 輸入端口 在編程過(guò)程中，控制器必須與信號(hào)源隔離。具有三個(gè)輸出狀態(tài)的緩沖區(qū)會(huì)在應(yīng)用程電路和控制器之間，同時(shí)在編程時(shí)具有三態(tài)輸出緩沖且在編程時(shí)啟用。一個(gè)多路電路可用于信號(hào)源之間進(jìn)行選擇，適用于任何一方的應(yīng)用電路或編程控制器電路的信號(hào)。 輸出端口 如果應(yīng)用的電路可以允許端口在編程過(guò)程中的狀態(tài)變化，則不需要改變電路。如果應(yīng)用電路的狀態(tài)，必須事先在編程過(guò)程中的保持不變，可能在控制器和應(yīng)用電路中插入鎖存。該鎖存器能在編程期間保持應(yīng)用電路的狀態(tài)。 應(yīng)用實(shí)例 應(yīng)用是該AT89C51完成一個(gè)移動(dòng)顯示。此應(yīng)用程序有在電路重新編程時(shí)將結(jié)果以圖表的形式顯示的簡(jiǎn)單能力。文本顯示被設(shè)計(jì)作為其硬件的一部分，不能在無(wú)改編情況下變化。 顯示的文本可在4位DIP開(kāi)關(guān)選擇兩種模式之一中進(jìn)行。在第一種模式的時(shí)候，進(jìn)入一個(gè)字符從右邊顯示和快速移動(dòng)，通過(guò)每個(gè)元素顯示其在最后的裝配位置的左側(cè)。在第二個(gè)模式，信息在信息窗口中右到左移動(dòng)顯示。這種模式與常常在股票價(jià)格的顯示器所使用的方法類似。 輸出包括四個(gè)DL1414T，4位17段的積分解碼器和驅(qū)動(dòng)程序的字母數(shù)字顯示器。這就產(chǎn)生了16名顯示元素，每個(gè)數(shù)字有0-9的顯示能力，是大寫(xiě)字母，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和一些字符?？娠@示字符的ASCII 碼，范圍為20H-5FH。上電復(fù)位電路和一個(gè)6 MHz的晶體振蕩器完成應(yīng)用軟件程序。無(wú)論外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都時(shí)可用的。 支持應(yīng)用程序的修改 據(jù)推測(cè)，編程器在休眠時(shí)，既不會(huì)驅(qū)動(dòng)，也不會(huì)加載應(yīng)用程序。由于應(yīng)用程序不使用外部程序存儲(chǔ)器，EA/VPP腳接VCC電源。復(fù)位電路被兩種轉(zhuǎn)換器改變狀態(tài)，此轉(zhuǎn)換器允許編程時(shí)RST接高電平。在基本應(yīng)用時(shí)未使用的PSEN和ALE/ PROG，是被程序員直接控制的。 編程器的編程需要獲得所有數(shù)據(jù)表中記錄的AT89C51的I / O端口。編程器是與那些應(yīng)用程序未使用的控制器的引腳相連的，而這些應(yīng)用程序的引腳需要最低有效位的四所產(chǎn)生的地址是可獲得的，如下段所述。 由編程器生成的最小的四位地址是與DIP轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在控制器的端口多路復(fù)用的 請(qǐng)注意，加在開(kāi)關(guān)上的四個(gè)電阻在基本應(yīng)用中并不是必須的，因?yàn)锳T89C51的端口上提供一個(gè)內(nèi)部上拉電阻。 在應(yīng)用程序的正常運(yùn)作時(shí)，控制器端口0，1個(gè)分別在顯示器上提供數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。在編程和程序驗(yàn)證時(shí)，編程受端口0和端口2的一部分控制。程序設(shè)計(jì)器連接端口0和1，沒(méi)有緩沖，因?yàn)?，在不活?dòng)時(shí)，它的存在不影響應(yīng)用程序的正常運(yùn)作。 透明鎖存器被加在了控制器的兩個(gè)端口之間做輸入控制。鎖存持有的顯示控制信號(hào)在編程過(guò)程中不反應(yīng)，從而消除端口0和2由于程序控制器的活動(dòng)造成操作失誤。顯示數(shù)據(jù)輸入是不能被孤立的，因?yàn)閿?shù)據(jù)應(yīng)用到輸入被忽略時(shí)，控制信號(hào)無(wú)效。 AT89C51單片機(jī)復(fù)位電路，輸入多路復(fù)用器和輸出鎖存器是由程序控制器生成一個(gè)單一的信號(hào)來(lái)控制的。在編程過(guò)程中，復(fù)位鍵生效，多路開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入，以及凍結(jié)顯示鎖存控制線。 為確?？刂凭€顯示在已知的狀態(tài)前鎖定，AT89C51的外部中斷是用來(lái)允許程序控制器在復(fù)位之前向應(yīng)用程序發(fā)出信號(hào)。應(yīng)用程序固件響應(yīng)中斷顯示一條消息，關(guān)閉顯示控制線。 編程后，當(dāng)復(fù)位生效，當(dāng)鎖存可視控制器端口輸出高電平。由于顯示控制輸入不為高電平，直到新的程序?qū)懭腼@示器內(nèi)部不被打亂。雖然這個(gè)應(yīng)用程序是沒(méi)有必要的，它可能在某些應(yīng)用中必須指出，在編程過(guò)程中不會(huì)擾亂外圍電路的狀態(tài) 程序控制器 程序控制器生成的地址，數(shù)據(jù)和控制信號(hào)，對(duì)嵌入到程序中的AT89C51有重要作用。 程序控制器電路由一個(gè)AT89C51和一個(gè)RS - 232電平轉(zhuǎn)換器組成。該控制器運(yùn)行在11.0592兆HZ，此頻率允許串口運(yùn)行在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波特率下。一個(gè)MAXIM MAX232線路驅(qū)動(dòng)器/接收器產(chǎn)生RS - 232水平，而只需要5伏的電源系統(tǒng)。 程序控制器所產(chǎn)生的信號(hào)許多只需直接連接到AT89C51，無(wú)需緩沖。這些信號(hào)，在不活動(dòng)時(shí)，不再是三種狀態(tài)，但被接高電平。AT89C51的端口1，2，3內(nèi)部有大約3000歐姆的上拉電阻，因?yàn)槎丝?沒(méi)有內(nèi)部上拉電阻，所以外部10千歐姆的上拉電阻已經(jīng)加上允許適當(dāng)?shù)某绦蛘J(rèn)證模式操作。示例應(yīng)用程序在這種環(huán)境下可正常運(yùn)行。如果有需要的應(yīng)用程序兼容性，程序發(fā)出的信號(hào)可能在類似74xx125三態(tài)緩沖緩沖區(qū)內(nèi)緩沖。 AT89C51的程序不使用外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這需要犧牲所需要的I / O引腳。這就要求程序代碼和I / O緩沖區(qū)保持足夠小以適合片上存儲(chǔ)器。 商業(yè)電話線遠(yuǎn)程編程 編程器和前面描述的顯示應(yīng)用是與通過(guò)調(diào)制解調(diào)器連接在遠(yuǎn)程站點(diǎn)電話線相連的。使用鏈接調(diào)制解調(diào)器的個(gè)人電腦，用戶可以上傳包含一個(gè)新的消息的程序，這個(gè)信息被變成進(jìn)了嵌入到應(yīng)用程序的AT89C51中。當(dāng)編程完成后，應(yīng)用程序執(zhí)行新的程序，它顯示新信息。 本地配置 測(cè)試配置的本地配置包括一臺(tái)IBM個(gè)人電腦級(jí)的計(jì)算機(jī)連接到與Hayes兼容的，普羅米修斯1200波特的調(diào)制解調(diào)器。選擇此調(diào)制解調(diào)器，因?yàn)樗橇畠r(jià)可得。更快的調(diào)制解調(diào)器如果需要的話可使用更快速的調(diào)制解調(diào)器，盡管一旦該文件的傳輸時(shí)間低于1分鐘，進(jìn)一步削減的傳輸時(shí)間不會(huì)進(jìn)一步降低連接時(shí)間費(fèi)用。更高的傳輸速度的可能優(yōu)勢(shì)是在某些高速調(diào)制解調(diào)器內(nèi)的自動(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正。 Procomm Plus版本2.01，是一個(gè)商業(yè)數(shù)據(jù)通信軟件包，用于配置調(diào)制解調(diào)器，建立通訊設(shè)置參數(shù)，并建立與遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器的鏈接。 Procomm Plus包括所謂的宏語(yǔ)言方面，它允許用戶編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)自定義的文件傳輸協(xié)議的腳本。一個(gè)簡(jiǎn)單的腳本編寫(xiě)用來(lái)讀取一個(gè)程序文件的內(nèi)容，并上傳到遠(yuǎn)程編程器 。 文件傳輸協(xié)議（FTP）的實(shí)施，是一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)送和等待的，數(shù)據(jù)包導(dǎo)向的協(xié)議。FTP模式發(fā)送和接收的是用數(shù)字4和5，如流程圖所示。不在流程控制下發(fā)射器發(fā)送每個(gè)數(shù)據(jù)包，并等待響應(yīng)。 在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)那個(gè)程序控制器（接收器）讀取并剖析了數(shù)據(jù)包。如果計(jì)算出的校驗(yàn)和是有效的，程序員通過(guò)發(fā)送一個(gè)ACK承認(rèn)此數(shù)據(jù)包。如果校驗(yàn)和錯(cuò)誤，程序員通過(guò)發(fā)送一個(gè)NAK來(lái)否定。當(dāng)接收一個(gè)ACK后，發(fā)射器發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包。如果傳送者接收到NAK，它重新發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包。以這種方式傳輸，直到整個(gè)文件已被移交。 程序控制器可能通過(guò)發(fā)送一個(gè)CAN來(lái)響應(yīng)數(shù)據(jù)包，CAN表明一個(gè)不可恢復(fù)的錯(cuò)誤發(fā)生，而發(fā)射機(jī)應(yīng)立即中止文件傳輸。如果程序員沒(méi)有在有限的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)到一個(gè)數(shù)據(jù)包，發(fā)送器將重新發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包。 發(fā)射器將繼續(xù)重發(fā)，直到接收到一個(gè)有效的反應(yīng)，或者，超出文件傳輸被中止的時(shí)間。每個(gè)數(shù)據(jù)包接收和通過(guò)程序員驗(yàn)證后，數(shù)據(jù)包中包含的數(shù)據(jù)被加載到的AT89C51單片機(jī)控制器編程。 編程后，數(shù)據(jù)從控制器讀回并對(duì)接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行驗(yàn)證。成功的審查表明，成功的程序設(shè)計(jì)，使程序員發(fā)送ACK給傳送者。如果編程失敗，程序員發(fā)送CAN向傳送者發(fā)送信號(hào)中止文件傳輸。 簡(jiǎn)單的FTP減少了AT89C51的程序在編程時(shí)使用的內(nèi)存量。由于AT89C51的編程和擦除時(shí)間可以很容易地吸收，F(xiàn)TP發(fā)送和等待的性質(zhì)允許跨包延遲。對(duì)程序驗(yàn)證的支持是透明的，不需要明確的命令或結(jié)果代碼，或轉(zhuǎn)讓的其他數(shù)據(jù)。 上傳到程序控制器的文件是用英特爾MCS- 51軟件開(kāi)發(fā)包來(lái)創(chuàng)建的。在包中包括了MCS - 51宏匯編，MCS - 51單片機(jī)Relocator和連接器，以及一個(gè)有用的工具，OH。OH將8051絕對(duì)目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換為為等效的ASCII十六進(jìn)制目標(biāo)文件。 遠(yuǎn)程配置 在測(cè)試配置中的遠(yuǎn)程配置包括顯示應(yīng)用程序和程序員電路，如前所述，連接到一個(gè)與Hayes兼容的普羅米修斯1200波特調(diào)制解調(diào)器。在正常操作時(shí)，應(yīng)用程序執(zhí)行其內(nèi)部程序，而調(diào)制解調(diào)器和程序員監(jiān)測(cè)來(lái)電電話線。 通話被檢測(cè)到并連接建立后，程序器強(qiáng)迫暫停其程序的執(zhí)行。新的程序就被下載并嵌入到應(yīng)用程序中的AT89C51的編程。當(dāng)編程完成后，應(yīng)用軟件程序獲準(zhǔn)開(kāi)始其新的程序執(zhí)行，而程序控制器返回監(jiān)督下一個(gè)通話的電話線。 程序控制輸出無(wú)效時(shí)程序控制器上電，允許應(yīng)用程序正常運(yùn)行。在配置調(diào)制解調(diào)器接聽(tīng)來(lái)電后，程序控制器停止工作。是程序控制器不會(huì)影響到程序直到一個(gè)新的程序應(yīng)用程序被下載。 程序員通過(guò)發(fā)送控制在串行接口上的ASCII命令字符串來(lái)控制調(diào)制解調(diào)器，對(duì)此調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)海斯式調(diào)制解調(diào)器的ASCII數(shù)字代碼。該軟件是專為與海斯兼容使用的調(diào)制解調(diào)器，其中包括這里使用的1200普羅米修斯ProModem。 串行接口，程序員通過(guò)它連接到調(diào)制解調(diào)器，它支持兩個(gè)握手信號(hào)，DTR和DSR。上電時(shí)，程序控制器判定DTR，斷定為DTR后調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)。如果調(diào)制解調(diào)器不響應(yīng)任何命令，包括命令掛斷，程序控制器抬高DTR點(diǎn)位，強(qiáng)制調(diào)制解調(diào)器下降。 當(dāng)程序控制器停止工作后，監(jiān)測(cè)調(diào)制解監(jiān)聽(tīng)電話線，等待來(lái)電呼叫。當(dāng)檢測(cè)到輸入，調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)并試圖與輸入建立通信。如果建立了連接，調(diào)制解調(diào)器發(fā)送一個(gè)代碼，喚醒程序控制器。程序控制器驗(yàn)證連接的代碼，并開(kāi)始審查有效的數(shù)據(jù)包報(bào)頭。 傳入數(shù)據(jù)包必須在少于30秒內(nèi)到達(dá)，否則調(diào)制解調(diào)器掛斷和程序控制器繼續(xù)停止工作，等待下一次呼叫。如果來(lái)電掛斷，在得到下一次呼叫之前，三十秒時(shí)間必須終止。在復(fù)位延遲時(shí)間傳入是被忽略的。 如果復(fù)位延遲時(shí)間結(jié)束之前收到一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包報(bào)頭，程序控制器將嘗試讀取和驗(yàn)證傳入的數(shù)據(jù)包。在數(shù)據(jù)包的接收過(guò)程中的任何時(shí)間，無(wú)效字符，奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤或超時(shí)的時(shí)間內(nèi)接待字符將導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)包被宣布無(wú)效，并丟棄。 兩個(gè)數(shù)據(jù)包類型定義：數(shù)據(jù)和最終文件。數(shù)據(jù)包包含五個(gè)領(lǐng)域，除了包報(bào)頭，是一個(gè)可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)字段。數(shù)據(jù)字段包含程序的數(shù)據(jù)在應(yīng)用程序中被寫(xiě)入在AT89C51的控制器。負(fù)載地址字段中包含數(shù)據(jù)寫(xiě)入的地址。末端文件包中包含與數(shù)據(jù)包相同的領(lǐng)域的文件，但該數(shù)據(jù)字段是空的。這包類型對(duì)程序控制器具有特殊的意義，如下所述。 任何包含有效文種的數(shù)據(jù)包，記錄長(zhǎng)度或校驗(yàn)和無(wú)效。程序數(shù)據(jù)在一個(gè)無(wú)效的數(shù)據(jù)包被丟棄的處理過(guò)程中被積累。編程器給傳送者發(fā)送一個(gè)NAK作為信號(hào)數(shù)據(jù)包的接收和恢復(fù)為一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包報(bào)頭審查的警示信號(hào)。 第一個(gè)有效數(shù)據(jù)的接收引起編程器中斷應(yīng)用程序控制器。該控制器的中斷響應(yīng)放棄其正在運(yùn)行的程序，并顯示一條消息，表明程序已經(jīng)被替代。如果這是由于接收了末端文件或者是電源觸發(fā)從而接收的第一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包，運(yùn)用必要的控制信號(hào)清除在應(yīng)用控制器內(nèi)的記憶程序。然后編程器在程序模式中放置控制器。 當(dāng)接收到第一個(gè)和其后的有效數(shù)據(jù)程序包時(shí)，將它們分開(kāi)，它們包含的數(shù)據(jù)被編程到程序包負(fù)載地址域中的地址中的應(yīng)用控制器內(nèi)。編程后，從控制器內(nèi)將數(shù)據(jù)讀回并與接收到的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。成功的核查表明，方案是成功的，導(dǎo)致編程器向傳送者發(fā)送ACK信號(hào)。由于30秒的復(fù)位延遲，編程器重新對(duì)有效的數(shù)據(jù)包報(bào)頭進(jìn)行測(cè)試。 如果編程失敗，編程器向傳送者發(fā)送信號(hào)CAN中止文件傳輸。調(diào)制解調(diào)器掉線，程序器繼續(xù)休眠等待下一次呼叫。應(yīng)用控制在程序模式中被保留，用以阻止它包含的不完整的或無(wú)效的程序。 重要的是要注意，無(wú)效的數(shù)據(jù)包永遠(yuǎn)不會(huì)規(guī)劃到應(yīng)用程序控制器。這樣做將要求錯(cuò)誤被糾正之前，編程器中的記憶程序被徹底抹掉，造成先前所有數(shù)據(jù)的不可恢復(fù)。 根據(jù)末端文件的接收，編程器向閑置的狀態(tài)電源返回其控制輸出，允許應(yīng)用程序控制器，開(kāi)始執(zhí)行新的程序。然后編程器在三十秒延遲之下重新開(kāi)始對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)包報(bào)進(jìn)行審查。 如果一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包在30秒延遲之前接收，另一個(gè)只能被接受一個(gè)有效的末端文件而終止的程序循環(huán)開(kāi)始執(zhí)行。 如果復(fù)位在收有效末端文件之前終止，那么調(diào)制解調(diào)器會(huì)掉線，編程器停止工作，等待下一次傳入。在這種情況下應(yīng)用控制器被保留在程序設(shè)計(jì)模式，以防止它執(zhí)行這個(gè)程序。要返回應(yīng)用程序的正常運(yùn)行，另一個(gè)傳入必須被接收，一個(gè)有效的程序文件被上傳，由末端文件包終止。 青島理工大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目 1t座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 082 班 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書(shū) 專業(yè) 班級(jí) 機(jī)械 姓名 下發(fā)日期 題目 1t 座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 專題 1t 座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 主 要 內(nèi) 容 及 要 求 主要內(nèi)容 完成 1t 座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 繪制裝配圖及部分 零件圖 要求 必須以負(fù)責(zé)的態(tài)度對(duì)待自己所做的技術(shù)決定 數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果 在教師指導(dǎo)下 獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù) 培養(yǎng)較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)能力 獲得機(jī)械 工程師的基本訓(xùn)練 整個(gè)設(shè)計(jì)在技術(shù)上是先進(jìn)的 在經(jīng)濟(jì)上是合理的 在生產(chǎn)上是可 行的 計(jì)算步驟清晰 計(jì)算結(jié)果正確 圖面整潔 視圖齊全 布局合理 線條 文字 及尺寸標(biāo)注符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì) 計(jì)算和繪圖 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求內(nèi)容完整 文字通順 語(yǔ)言簡(jiǎn)練 圖示清晰 重要計(jì)算公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明出處 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于 2 萬(wàn)字 查閱文獻(xiàn) 15 篇以上 翻譯與課題有關(guān)的英文資料 2 篇 譯文字?jǐn)?shù)不少于 5 千漢字 繪制圖紙折合總量不少于 5 張 A1 主要技 術(shù)參數(shù) 載重量 1000kg 最大回轉(zhuǎn)力矩 1500Nm 最大傾斜力矩 1500Nm 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)速 度 0 1 0 6 r min 工作臺(tái)傾斜速度 0 5 r min 工作臺(tái)傾斜角度 0 120 進(jìn) 度 及 完 成 日 期 3 月 23 日 4 月 12 日 3 周 課題調(diào)研 理解熟悉設(shè)計(jì)任務(wù) 借閱資料 翻譯 英文文獻(xiàn) 制訂設(shè)計(jì)計(jì)劃 4 月 13 日 4 月 26 日 2 周 方案設(shè)計(jì) 選擇確定機(jī)器總體方案及部件方案 4 月 27 日 5 月 31 日 5 周 技術(shù)設(shè)計(jì) 在草圖的基礎(chǔ)上完成裝配圖和零件圖 的繪制 6 月 1 日 6 月 14 日 2 周 技術(shù)文件編制 編寫(xiě)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 打印圖 紙 上交說(shuō)明書(shū)和圖紙 6 月 15 日 6 月 21 日 1 周 教師審閱畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生準(zhǔn)備答辯 教學(xué)院長(zhǎng)簽字 日 期 教研室主任簽字 日 期 指導(dǎo)教師簽字 日 期 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ) 指導(dǎo)教師 年 月 日 指 定 論 文 評(píng) 閱 人 評(píng) 語(yǔ) 評(píng)閱人 年 月 日 答 辯 委 員 會(huì) 評(píng) 語(yǔ) 指導(dǎo)教師給定 成績(jī) 30 評(píng)閱人給定 成績(jī) 30 答辯成績(jī) 40 總 評(píng) 答辯委員會(huì)主席 簽字 評(píng) 定 成 績(jī) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) V 摘要 在我國(guó) 焊接變位機(jī)也已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備 近十年來(lái) 這 一產(chǎn)品在我國(guó)工程機(jī)械行業(yè) 有了較大的發(fā)展 并獲得了廣泛的應(yīng)用 使用焊接變位 機(jī)可縮短焊接輔助時(shí)間 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度 保證和改善焊接質(zhì)量 并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷向智能化發(fā)展 自動(dòng)控制和 信息技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用 焊接變位機(jī)也朝著智能化 多功能化 大型化 集 成化 高精度 高可靠度方向發(fā)展 本文主要論述了焊接變位機(jī)的組成 結(jié)構(gòu)及工作 原理 其中它的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的核心部分 直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪傳 動(dòng) 渦輪蝸桿減速器傳動(dòng) 使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)達(dá)到要求回轉(zhuǎn)速度 傾斜機(jī)構(gòu)則通過(guò)二級(jí)齒 輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn) 主要涉及到齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及軸的設(shè)計(jì)與校核等 關(guān)鍵詞 焊接變位機(jī)械 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 減速器 傾斜機(jī)構(gòu) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) VI Abstract In our country welding positioner has quietly become an indispensable manufacturing equipment Over the past decade the product has made significant development and access to a wide range of applications in the field of construction machinery industry in China The application of welding positioner can reduce the time and raise labor productivity reduce labor intensity of workers to assure and improve the welding quality and give full play to the performance of various welding methods As computer technology continues to become intelligent and a wide range of applications of automatic control and information technology in manufacturing Industry welding positioner also towards to become intelligent multi functional and large scale integrated high precision high reliability This article focuses on the composition structure and working principle of the welding positioner The design of turning gear and the tilting mechanism is the core DC motor through the belt driving worm gear reducer to drive rotary table to meet the required speed The tilted mechanism through the spur gear reducer to make rotary table to flip Mainly related to the design of gear and shaft and it s verification etc Key words welding posioner turning gear retarder tilting mechanism 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) VII 目錄 摘要 Abstract 目錄 第 1 章 緒論 1 1 1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 1 1 2 論文主要研究?jī)?nèi)容 1 第 2 章 焊接變位機(jī)械概述 2 2 1 焊接變位機(jī)械的分類 2 2 2 焊接變位機(jī)械的組成 4 2 3 焊接變位機(jī)械的工作原理 4 2 4 焊接變位機(jī)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 5 第 3 章 座式焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì) 9 3 1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 3 2 傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29 3 3 底座和箱體的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 32 結(jié)論 33 參考文獻(xiàn) 34 致謝 35 附件 1 36 附件 2 59 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 1 第1章 緒論 1 1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 伸臂式 傾翻回轉(zhuǎn)式和雙立柱單回轉(zhuǎn)式等普通焊機(jī)變位機(jī)械在我國(guó)已經(jīng)廣泛 應(yīng)用 國(guó)外大型結(jié)構(gòu)件的焊接一般應(yīng)用機(jī)械手 從國(guó)內(nèi)目前的工藝現(xiàn)狀及設(shè)備投 入情況 全用焊接機(jī)器人代替手工焊接作業(yè)條件還不成熟 但是如果沒(méi)有焊接變 位機(jī) 對(duì)于復(fù)雜結(jié)件內(nèi)的一些立焊縫 仰焊縫等單純靠人工調(diào)整至容易焊接的平 焊或船焊位置是不可能的 人無(wú)法按焊接工藝執(zhí)行 焊接質(zhì)量也無(wú)法保證 因此 近年來(lái)人工焊接變位機(jī)得到國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)的廣泛共識(shí) 都在加大這方面的投 入 而本次論文處于對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行的一次綜合性的梳理及應(yīng)用 對(duì) 學(xué)生的綜合能力進(jìn)行的一次較為實(shí)質(zhì)性的鍛煉 1 2 論文主要研究?jī)?nèi)容 本論文主要對(duì)焊接變位機(jī)械的分類以及應(yīng)用進(jìn)行闡述 并從整體上對(duì)座式焊接變 位機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì) 全文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面 1 焊接變位機(jī)械分類 2 焊接變位機(jī)械的組成 3 焊接變位機(jī)械的工作原理 4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中減速器 轉(zhuǎn)軸 軸承等的設(shè)計(jì) 5 傾斜機(jī)構(gòu)中齒輪 滑動(dòng)軸承等的設(shè)計(jì) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 2 第2章 焊接變位機(jī)械概述 2 1 焊接變位機(jī)械的分類 焊接變位機(jī)械是改變焊件 焊機(jī)或焊接空間位置來(lái)完成機(jī)械化 自動(dòng)化焊接的各 種機(jī)械設(shè)備 焊接變位機(jī)械的分類及各類所屬設(shè)備如下 通常焊接變位機(jī)械可分為變位機(jī) 翻轉(zhuǎn)機(jī) 滾輪架 升降機(jī)等四大類 一 焊接變位機(jī) 是通過(guò)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 使工件所有焊縫處于最理想的位置進(jìn)行焊接 使焊縫質(zhì)量的提高有了可靠的保證 它是焊接各種軸類 盤類 筒體等回轉(zhuǎn)體零件的 理想設(shè)備 同時(shí)也可用來(lái)焊接機(jī)架 機(jī)座 機(jī)殼等非長(zhǎng)形工件 二 焊接翻轉(zhuǎn)機(jī) 是將工件繞水平軸翻轉(zhuǎn) 使之處于有利施焊位置的機(jī)械 適用于梁 柱 框架 橢圓容器等長(zhǎng)形工件的裝配焊接 焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)種類繁多 常見(jiàn)的有框架式 頭尾架式 鏈?zhǔn)?環(huán)式等 三 滾輪架 是借助焊件與主動(dòng)滾輪間的摩擦力帶動(dòng)圓筒形焊件旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置 主要應(yīng)用于 回轉(zhuǎn)體工件的裝配與焊接 其載重可從幾十千克到千噸以上 按其結(jié)構(gòu)形式可分為三 大類 1 自調(diào)式滾輪架 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 3 2 長(zhǎng)軸式焊接滾輪架 3 組合式焊接滾輪架 四 升降機(jī) 是用來(lái)將工人及裝備升降到所需的高度的裝置 主要用于高大焊件的手工焊和 自動(dòng)焊及裝配作業(yè) 其主要結(jié)構(gòu)形式有 1 管結(jié)構(gòu)肘臂式 2 管筒肘臂式 3 板結(jié)構(gòu)肘臂式 4 立柱式 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 4 圖 2 1 伸臂式焊接變位機(jī) 2 2 焊接變位機(jī)械的組成 本次設(shè)計(jì)的座式焊接變位機(jī)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 傾斜機(jī)構(gòu)及其機(jī)架三大部分組成 其中 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由工作臺(tái) 回轉(zhuǎn)主軸 二級(jí)蝸輪蝸桿減速器 帶輪 電動(dòng)機(jī) 箱體等組成 傾斜機(jī)構(gòu)由扇形齒輪 傳遞齒輪 小齒輪 帶制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的擺線針輪減速機(jī)等組成 2 3 焊接變位機(jī)械的工作原理 焊接變位機(jī)械主要為達(dá)到和保持焊接位置的最佳狀態(tài) 本次設(shè)計(jì)的座式焊接變位 機(jī)是通過(guò)改變焊件的位置達(dá)到相應(yīng)要求 其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)拖 動(dòng) 電動(dòng)機(jī)輸出一定的轉(zhuǎn)速 經(jīng)過(guò)帶輪一次減速后 然后經(jīng)過(guò)二級(jí)蝸輪蝸桿減速器兩 次減速 最后由回轉(zhuǎn)主軸 經(jīng)過(guò)工作臺(tái)輸出焊件所需要的焊接速度 以期達(dá)到所需要 的焊縫要求 傾斜機(jī)構(gòu)通過(guò)整個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傾斜實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傾斜 座式焊接變位機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是工作臺(tái)連同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支承在兩邊的傾斜 軸上 工作臺(tái)以焊速回轉(zhuǎn) 傾斜軸通過(guò)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)或液壓缸多在 140 范圍內(nèi)恒速傾斜 此種變位機(jī)對(duì)生產(chǎn)的適應(yīng)性較強(qiáng) 承載能力可達(dá) 50t 再焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 5 泛 2 4 焊接變位機(jī) Positioner 國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 2 4 1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了焊接變位機(jī)的型號(hào) 參數(shù) 技術(shù)要求 檢驗(yàn)及驗(yàn)收規(guī)則 包裝及標(biāo) 志等方面的內(nèi)容 本標(biāo)準(zhǔn)適用于各種類型的焊接變位機(jī) 2 4 2 引用 標(biāo)準(zhǔn)列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文 通過(guò)在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文 本標(biāo)準(zhǔn) 出版時(shí) 所示版本均為有效 所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂 使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下 列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性 GB T 4064 1983 電氣設(shè)備安全設(shè)計(jì)導(dǎo)則 2 4 3 術(shù)語(yǔ) 2 4 3 1 最大負(fù)荷 Q 變位機(jī)所允許承載的工件最大重量 kg 2 4 3 2 偏心距 A 工作臺(tái)面處于鉛垂位置時(shí) 最大負(fù)荷 工件 的重心距工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的距離 mm 2 4 3 3 重心距 B 工作臺(tái)面處于鉛垂位置時(shí) 最大負(fù)荷 工件 的重心距工作臺(tái)面的距離 mm 2 4 3 4 回轉(zhuǎn)速度 n1 工作臺(tái)繞其回轉(zhuǎn)軸 圖 1 中 z 軸 回轉(zhuǎn)的速度 r min 2 4 3 5 傾斜速度 n2 工作臺(tái)繞其傾斜轉(zhuǎn)軸 圖 2 2 中 y 軸 傾斜的速度 min 2 4 3 6 傾斜角度 工作臺(tái)可傾斜的角度 見(jiàn)圖 1 2 4 3 7 臺(tái)面高度 H 工作臺(tái)在最低水平位時(shí) 其臺(tái)面距地面的距離 見(jiàn)圖 1 mm 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 6 2 4 4 型號(hào)與參數(shù) 2 4 4 1 型號(hào)表示方法 變位機(jī)型號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示 HB HB 焊接變位機(jī)名稱代號(hào) H 和 B 分別為 焊 字和 變 字的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母 最大負(fù)荷 Q 值 kg 變位機(jī)工作臺(tái)調(diào)高功能代號(hào) 用 1 或 2 表示 1 表示工作臺(tái)高度固定 2 表示工 作臺(tái)高度可調(diào) 標(biāo)記示例 HB500 2 表示最大負(fù)荷為 500kg 工作臺(tái)高度可調(diào)的焊接變位機(jī) 2 4 4 2 參數(shù) 焊接變位機(jī)的型號(hào)及參數(shù)要求如下 表 2 1 焊接變位機(jī)的型號(hào)及參數(shù) 型號(hào) 最大負(fù) 荷 Q KG 偏心距 A MM 重心距 B MM 臺(tái)面高 度 H MM 回轉(zhuǎn)速度 N1 R MIN 焊接額 定電流 A MA 傾斜角 度 HB25 25 40 63 0 50 16 00 315 135 HB25 25 50 80 0 25 8 00 500 135 HB100 100 63 100 0 10 3 15 500 135 HB250 250 160 400 1000 0 05 1 60 630 135 HB500 500 160 400 1000 0 05 1 60 1000 135 HB1000 1000 250 400 1250 0 05 1 60 1000 135 HB2000 2000 250 400 1250 0 03 1 00 1250 135 HB3150 3150 250 400 1600 0 03 1 00 1250 135 HB4000 4000 250 400 1600 0 03 1 00 1250 135 HB5000 5000 250 400 1600 0 025 0 80 1250 135 HB8000 8000 200 400 1600 0 025 0 80 1600 135 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 7 HB1000 0 10000 200 400 2000 0 025 0 80 1600 135 HB1600 0 16000 200 500 2000 0 016 0 50 1600 120 HB2000 0 20000 200 630 2500 0 016 0 50 2000 120 HB3150 0 31500 200 800 2500 0 016 0 50 2000 120 HB4000 0 40000 160 800 3150 0 010 0 315 2000 105 HB5000 0 50000 160 1000 3150 0 010 0 315 2000 105 HB8000 0 80000 160 1000 3150 0 010 0 315 2000 105 圖 2 2 焊接變位機(jī)示意圖 2 4 5 技術(shù)要求 2 4 5 1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 2 4 5 1 1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 并可逆轉(zhuǎn) 2 4 5 1 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(guò) 5 2 4 5 2 傾斜驅(qū)動(dòng) 2 4 5 2 1 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(guò) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 8 25kg 的 應(yīng)具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)功能 2 4 5 2 2 應(yīng)設(shè)有限位裝置 控制傾斜角度 并有角度指示標(biāo)志 2 4 5 2 3 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 2 4 5 3 其他 2 4 5 3 1 變位機(jī)控制部分應(yīng)設(shè)有供自動(dòng)焊用的聯(lián)動(dòng)接口 2 4 5 3 2 變位機(jī)應(yīng)設(shè)有導(dǎo)電裝置 以免焊接電流通過(guò)軸承 齒輪等傳動(dòng)部位 導(dǎo)電 裝置的電阻不應(yīng)超過(guò) 1m 其容量應(yīng)滿足焊接額定電流的要求 2 4 5 3 3 電氣設(shè)備應(yīng)符合 GB T 4064 的有關(guān)規(guī)定 2 4 5 3 4 工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝卡工件或安裝卡具 也可與用戶協(xié)商確定其結(jié)構(gòu)形 式 2 4 5 3 5 最大負(fù)荷與偏心距及重心距之間的關(guān)系 應(yīng)在變位機(jī)使用說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明 2 4 6 檢驗(yàn)項(xiàng)目及驗(yàn)收規(guī)則 2 4 6 1 檢測(cè)輸出軸 工作臺(tái) 轉(zhuǎn)速 結(jié)果應(yīng)符合表 2 1 和 2 4 5 1 的要求 2 4 6 2 首次生產(chǎn)時(shí) 應(yīng)進(jìn)行變位機(jī)的空轉(zhuǎn)及負(fù)荷試驗(yàn) 結(jié)果應(yīng)符合表 2 1 及 2 4 5 1 和 2 4 5 2 的要求 2 4 6 3 變位機(jī)應(yīng)備有產(chǎn)品合格證書(shū)和使用說(shuō)明書(shū) 2 4 7 標(biāo)志與包裝 2 4 7 1 變位機(jī)應(yīng)涂敷防銹底漆及表層漆 涂層應(yīng)牢固 其中表層涂漆色彩應(yīng)協(xié)調(diào)美 觀 2 4 7 2 變位機(jī)應(yīng)在標(biāo)牌上標(biāo)明名稱 型號(hào) 最大負(fù)荷 工作電壓 電機(jī)功率 出廠日 期 制造廠家等 2 4 7 3 變位機(jī)的包裝應(yīng)牢固可靠 符合運(yùn)輸部門的有關(guān)規(guī)定 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 9 第 3 章 座式焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì) 3 1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 1 1 工作臺(tái)及其工件總質(zhì)量 回轉(zhuǎn)主軸的危險(xiǎn)斷面位于軸承處 所受的Kgm130 彎曲力矩為 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 10 圖 3 1 回轉(zhuǎn)主軸受力分析示意圖 3 1 sincosi2cosin22hGehMw 其中 綜和質(zhì)量 偏心距e 臺(tái)面高度 h 回轉(zhuǎn)軸傾斜角 回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角 根據(jù)焊接變位機(jī)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) me250 h7 其中重心距取 600 其軸承處的扭矩 3 2 cosin eGMn 按第三強(qiáng)度理論折算的當(dāng)量彎矩為 3 3 2nwxd 22sincosi eh 該式在滿足 條件時(shí)才出現(xiàn)最大值 其值為 sinhectg 3 4 Gxd2ma 對(duì)于指定的變位機(jī) 該數(shù)據(jù)由文獻(xiàn) 10 表 7 11 查得 3 0 e 3 5 74 1in hectg 3 6 62min1max t 因此回轉(zhuǎn)主軸的強(qiáng)度可選在 的范圍內(nèi)任意位置進(jìn)行計(jì)算 inax 主軸材料用 45 號(hào)鋼 調(diào)制處理 61 1 3 7 Kn1 5 270 Mpa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 11 d 3 8 m1 810 625 72410ehG103632 取 d 120mm 校驗(yàn)主軸 3 9 MpaehdGeh62232 583 10 其中 Mpa 6 初步確定主軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 圖 3 2 主軸的結(jié)構(gòu)與裝配 3 1 2 減速器的設(shè)計(jì) 3 1 2 1 二級(jí)渦輪蝸桿的設(shè)計(jì) 3 1 2 1 1 二級(jí)渦輪蝸桿尺寸的計(jì)算 總傳動(dòng)比 初選電機(jī)為滿載轉(zhuǎn)速 1440r min 的直流電動(dòng)機(jī) 工作臺(tái)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 0 1 0 6r min 2400 3 10 nim 總 6 014 平均傳動(dòng)比 初選帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 1 4 帶i 3 11 平 均i4 1 2 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 12 取實(shí)際蝸桿頭數(shù) Z 1 1 蝸輪齒數(shù) Z Z 41 4 3 12 21 平 均i 則 Z 412 查文獻(xiàn) 3 表蝸桿渦輪參數(shù)的匹配 GB10085 88 取 Z 41 10 90 022m1d2x 根據(jù)蝸輪蝸桿工作情況 選取蝸桿特性系數(shù) q 9 蝸桿模數(shù) 10 12 則蝸桿尺寸 90 3 12 1dqm 2 90 20 110 3 13 aah 2 90 24 66 3 14 1f1f 蝸輪尺寸 分度圓直徑 Z 10 41 410 3 15 2dm 2m 齒頂圓直徑 d 2 430 3 16 2a 齒根圓直徑 d 2 1 2 386 3 17 2fm 渦輪齒寬 0 75 82 5 3 18 B1a 3 1 2 1 2 蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 蝸輪蝸桿材料選用 蝸輪選用鑄造錫青銅 zCuSn10P1 蝸桿選用 20Cr 蝸輪蝸桿中心矩 3 19 2qZma m2509410 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 13 接觸疲勞強(qiáng)度 Z Z 3 20 H E 32aTK Z 材料的彈性影響系數(shù) E 對(duì)于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對(duì)時(shí)取 Z 155EMpa21 Z 兩材料的接觸系數(shù) 由文獻(xiàn) 1 表 11 18 查得 Z 2 6 K 工作載荷系數(shù) A VK 機(jī)械使用系數(shù) A 由文獻(xiàn) 1 表 10 2 得 1 15A 齒面載荷分布系數(shù) K 由文獻(xiàn) 1 表 10 4 得 K 動(dòng)載系數(shù) V 由文獻(xiàn) 1 表 10 8 得 1V 齒間載荷分配系數(shù)系數(shù) K 由文獻(xiàn) 1 表 10 3 得 1 K tan 3 21 91 qZ 得 6 34 12740 3 22 2TGemN 31852 0 滑動(dòng)速度 3 23 sndVs 02 34 6cos10694 cos106co21 查表蝸桿傳動(dòng)的當(dāng)量摩擦角 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 14 6 5v 3 24 53 0 6 34 tan 91 tan v 3 25 8056 總 其中軸承效率 0 99 攪油效率 0 98 3 26 NiT3 152 04321 總 所以接觸疲勞強(qiáng)度 3 27 MpaH 2681 9525 0 8 3 6 21053 其中 蝸桿螺旋面硬度 268Mpa 3 1 2 1 3 蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)公式 3 28 FFaFYmdKT 2153 其中 Y 蝸輪齒形系數(shù) 2Fa 可由蝸輪的當(dāng)量齒數(shù) Z 及蝸輪變位系數(shù) X 決定 2V2 可由文獻(xiàn) 1 圖 11 19 查得 Y 2 4Fa Y 螺旋角影響系數(shù) 1 1 0 955 3 29 140 3 6 2 4 0 955 3 59 3 30 F 099 8355 1 410Mpa 1 37 56 76 72 3 31 FNKH 其中 可由文獻(xiàn) 1 表 11 8 查得 56H pa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 15 為壽命系數(shù) FNK N 為應(yīng)力循環(huán)系數(shù) N 60 j n L 60 1 0 6 21900 788400 3 32 2h J 蝸輪每轉(zhuǎn)一次 每個(gè)輪齒的嚙合次數(shù) 這里取 j 1 n 蝸輪轉(zhuǎn)速 0 6 22nmi r L 工作壽命 h L 365 6 10 21900 3 33 h h 1 37 3 34 FNK 8710 蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足使用條件 F 3 1 2 1 4 蝸桿的剛度校核 蝸桿受力后如產(chǎn)生過(guò)得變形 就會(huì)造成輪齒上的載荷集中 影響蝸輪與蝸桿的正確嚙 合 所以需進(jìn)行蝸桿的剛度校核 其校核剛度條件為 3 35 y yLEIFrt 2148 其中 y 蝸桿材料許用的最大撓度 3 36 y10d9m0 其中 d 為蝸桿分度圓直徑 1 E 蝸桿材料的彈性模量 E 2 07 Mpa50 I 蝸桿危險(xiǎn)截面的慣性矩 3 37 I641fd 其中 d 為蝸桿的齒根圓直徑 1f 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 16 d 66mm1f 5 958 10 3 38 I64 7 L 蝸桿兩端支撐點(diǎn)間的跨距 L 0 9 0 9 369 3 39 2d10m 蝸桿所受的圓周力 1tF 3384 4 3 40 1tFdT09 35 N 蝸桿所受的徑向力 1rF tan20 5828 5 3 41 1r2tF ant2dT41 09835 N 其中 為蝸輪齒形角 20 0 369 0 073 3 42 64 01307 2485825 y 3 y 0 073 0 09 y 蝸桿的剛度滿足使用條件 3 1 2 1 5 選取蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑方法 根據(jù)蝸輪蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度 V 0 02 s s 載荷類型為重型載荷 故可采用油池潤(rùn)滑 3 1 2 1 6 二級(jí)蝸桿蝸輪傳動(dòng)熱平衡計(jì)算校核及其選用冷卻裝置 1000 1 s 3 43 0ta P d 其中 周圍空氣的溫度 常溫情況下可取 at 蝸桿蝸輪的傳動(dòng)效率 0 53 箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可取 8 15 17 45 w m d d 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 17 當(dāng)周圍空氣流動(dòng)良好時(shí) 可取偏大值 這里取 17d d P 輸入功率 157 41 0 404kw 3 44 PwT 2602 t 20 20 53 2 73 2 3 45 350174 73 2 80 其中 80 為其臨界溫度 故在通風(fēng)良好的情況下 不需要加散熱裝置 3 1 2 2 一級(jí)蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 3 1 2 2 1 一級(jí)渦輪蝸桿尺寸的計(jì)算 選取實(shí)際蝸桿頭數(shù) Z 1 蝸輪齒數(shù) 1 Z i Z 3 46 2 1 Z 412 查文獻(xiàn) 3 表蝸桿渦輪參數(shù)的匹配 GB10085 88 選取 5 10 x 0 5mq2 則蝸桿尺寸 50 3 47 1dqm 2 50 10 60 3 48 aah d 2 50 12 38 3 49 1f1f 蝸輪尺寸 分度圓直徑 Z 5 41 205 3 50 2m 2m 齒頂圓直徑 2 1 x 205 2 210 3 512ad 5 01 齒根圓直徑 2 1 2 x 205 2 188 3 52 2fhdm 5 021 m 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 18 渦輪齒寬 0 75 45 3 53 B 1adm 校核蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度 蝸輪蝸桿材料選用 蝸輪選用鑄造錫青銅 zCuSn10P1 蝸桿選用 20Cr 3 1 2 2 2 蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 首先蝸輪蝸桿材料選用 蝸輪選用鑄造錫青銅 zCuSn10P1 蝸桿選用 20Cr 蝸輪蝸桿中心矩 a 125 3 54 21xmd 25 050 m 根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度公式 Z 3 55 H E 32aTK Z 材料的彈性影響系數(shù) 單位是 Mpa E 對(duì)于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對(duì)時(shí)取 155 EZMpa21 兩材料的接觸系數(shù) 由文獻(xiàn) 1 表 11 18 查得 Z 2 5 工作載荷系數(shù) K 3 56 KA V K 其中 機(jī)械使用系數(shù) A 由文獻(xiàn) 1 表 10 2 得 1 15AK 齒面載荷分布系數(shù) K 由文獻(xiàn) 1 表 10 4 得 動(dòng)載系數(shù) V 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 19 由文獻(xiàn) 1 圖 10 8 得 1VK 齒間載荷分配系數(shù) K 由文獻(xiàn) 1 表 10 3 得 1 tan 3 57 10 qZ 得 5 71 3 58 2T579 803 mN 滑動(dòng)速度 Vs 3 59 sndV 4 071 5cos1064 cos16cos1 查文獻(xiàn) 1 表 11 18 蝸桿傳動(dòng)的當(dāng)量摩擦角 25 3v 3 60 634 0 25 71tan tan v 3 61 98 0634 總 其中軸承效率 0 99 攪油效率 0 98 3 62 1TNi04 63 41572 總 所以接觸疲勞強(qiáng)度 155 3 63 H Mpa8 1725 015 21033 其中蝸桿螺旋面強(qiáng)度 268Mpa 鑄造錫青銅蝸輪的基本許用應(yīng)力 由文獻(xiàn) 1 表 11 7 查得 H 268 pa K 0 86 268 231 4 3 64 H FN HMpa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 20 其中 蝸輪蝸桿工作壽命系數(shù) FNK N 為應(yīng)力循環(huán)系數(shù) N 60 j n L 60 1 0 6 41 21900 32324400 3 65 2h J 蝸輪每轉(zhuǎn)一次 每個(gè)輪齒的嚙合次數(shù) 這里取 j 1 n 蝸輪轉(zhuǎn)速 n 24 6 22min r L 工作壽命 h 365 6 10 21900h 3 66 hL 0 86 3 67 FNK 8710 蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足使用條件 F 3 1 2 2 3 蝸輪的齒面彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)公式 3 68 F FFaYmdKT 2153 其中 Y 蝸輪齒形系數(shù) 2Fa 可由蝸輪的當(dāng)量齒數(shù) Z 及蝸輪變位系數(shù) X 決定 2V2 可由文獻(xiàn) 1 圖 11 19 查得 Y 3 0Fa Y 螺旋角影響系數(shù) Y 1 1 0 959 3 69 140 7 5 3 0 0 959 1 55 3 70 F 25 03 1 410 Mpa 0 86 56 48 16 3 71 FNKH 其中 可由文獻(xiàn) 1 表 11 8 查得 56H pa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 21 為壽命系數(shù) FNK 蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足使用條件 3 1 2 2 4 蝸桿的剛度校核 蝸桿受力后如產(chǎn)生過(guò)得變形 就會(huì)造成輪齒上的載荷集中 影響蝸輪與蝸桿的正確嚙 合 所以需進(jìn)行蝸桿的剛度校核 其校核剛度條件為 3 72 y yLEIFrt 2148 其中 y 蝸桿材料許用的最大撓度 0 05 3 73 y10d5m 其中 d 為蝸桿分度圓直徑 1 E 蝸桿材料的彈性模量 E 2 07 50 Mpa I 蝸桿危險(xiǎn)截面的慣性矩 3 74 I641fd 其中 d 為蝸桿的齒根圓直徑 1f d 38mmf 1 02 10 3 75 I6438 5 L 蝸桿兩端支撐點(diǎn)間的跨距 L 0 9d 0 9 184 5 3 76 205m 蝸桿所受的圓周力 1tF 241 6 3 78 1tFdT05 46 N 蝸桿所受的徑向力 1rF 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 22 tan20 557 5 3 79 1rF2t ant2dT05 17 N 其中 為蝸輪齒形角 20 184 5 0 00375 3 80 64381 07 2485 2 y 3 0 00375 0 05 蝸桿的剛度滿足使用條件 y 3 1 2 2 5 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑方法 根據(jù)蝸輪蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度 V 0 44 ssm 載荷類型為重型載荷 故可采用油池潤(rùn)滑 3 1 2 2 6 一級(jí)蝸桿蝸輪傳動(dòng)熱平衡計(jì)算校核及其選用冷卻裝置 3 81 0ta sPd 1 其中 周圍空氣的溫度 常溫情況下可取 20 at 蝸桿蝸輪的傳動(dòng)效率 0 634 箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可取 8 15 17 45 w m d d 當(dāng)周圍空氣流動(dòng)良好時(shí) 可取偏大值 這里取 17d d P 輸入功率 6 04 41 41 0 637 3 82 PwT 2 602 kw 20 20 43 63 3 83 0t 3501746 63 80 其中 80 為其臨界溫度 故在通風(fēng)良好的情況下 不需要加散熱裝置 3 1 2 2 7 一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng)渦輪軸的校核 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 23 圖 3 3 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 1T2tF2a1rFt1a 59 2281 R 2R a 2tF1rF 59 2281 R 2R 220 4N m HM 59 2281 R 2R1tF M 2r r 826 4N m b c 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 24 132 6N m 482 0N m VM T 圖 3 4 軸的載荷分析圖 其中 3384 4 5828 5 1531 71tFN1rF1a2tFN 1531 7 3 84 2t dT 557 5 3 85 2rt an 956 7 3 86 1M 248 6 mN 131 1ca 224 WTM T22 32901 1057795 14 取 Z 20 Z 1 4 20 28 則 9 525mi12 bPm 3 1 2 3 計(jì)算帶輪節(jié)圓直徑 60 67 3 89 11Zdb 205 9 84 94 3 90 22Pb8 m 3 1 2 4 計(jì)算帶長(zhǎng) L 2 a cos 3 91 p0 21d 18012d 要求 0 7 3 92 21d 0a 21d 即 102m0a 2 91m 取 a 2000 arcsin 3 48 3 93 ad21 則 L 2 3 14 2 3 14 180 p98 02 94 867 0 67 094 8 3 629 3m inv 3 14 14 92 3 94 12Zb 2086 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 26 5 86 實(shí)際中心距 198 8 3 95 cos210ZPab m 3 1 2 5 帶輪傳動(dòng)額定功率 3 96 ZK0W 1 1 3 97 14 0 sb b 25 4mm b 估計(jì)為 25 4mm0ss 3 1 2 6 輪寬 b 25 4 24 42 98 s 0 14 0 PKZd 14 5 m 所以 可取為 25 4 sbm 3 1 3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中標(biāo)準(zhǔn)件的校核 3 1 3 1 軸承校核 3 1 3 1 1 一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng)蝸桿軸軸承校核 選取 7009AC 角接觸球軸承正裝 241 6 557 5 1531 71tFN1r1aFN 1rF1tF1a 圖 3 5 軸承受力圖 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 27 求的軸承處支反力 303 81R2 225 76 41 N 軸向力 F 1531 7aeN 派生軸向力 0 68 206 61d 1R 0 68 206 622 F 1dFad 所以軸承 1 放松 軸承 2 壓緊 軸向力 206 6adN F 1738 32F1ae 0 68 0 71Ra8 306 則當(dāng)量動(dòng)載荷 206 61rPRN 2RFa7 083 則當(dāng)量動(dòng)載荷 0 41 0 85 0 41 1602 282rP 22aF5 1738 083 N 所以 2dFae1 所以軸承 1 壓緊 軸承 2 放松 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 29 軸向力 F 1290 1 2853 3 4143 41a2dae N 2853 3 N 0 966 0 7總1RFa8 453 則當(dāng)量動(dòng)載荷 0 41 0 85 5185 41rP 1R1aFN 總2RFa 7 068 493 則當(dāng)量動(dòng)載荷 4196 12rP總 N 所以 校核軸承 11r2 3 9 3 100 nL60 PC36 04 4 5180233510 h 符合要求 3 1 3 2 鍵的選擇與校核 3 1 3 2 1 一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng) 依據(jù)軸頸查文獻(xiàn) 1 表 6 1 取 l 22 63b h14m 校核 11 7 120 150 3 101 p kldT3210 8526345 07 Mpa Mpa 符合條件 3 1 3 2 2 二級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng) 依據(jù)軸頸查文獻(xiàn) 1 表 6 1 取 l 32 80b h18m 校核 95 3 120 150 3 102 p kldT3210 128085 23 Mpa Mpa 符合條件 3 2 傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 30 3 2 1 傾斜軸的設(shè)計(jì) 3 2 1 1 傾斜軸尺寸計(jì)算 估計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總重量 2000 9 8 19600GKg N 其對(duì)傾斜軸的最大傾覆力矩 19600 15484 3 103 TM2eh 225 07 m 預(yù)估滑動(dòng)軸承處軸頸 120mm 則 1 1 0 5 120 2 400 1 0225 3 104 fKRd2 主軸在 90 0 時(shí) 支反力 1C3 4096 9 0 5 031 2 45092 3 N 主軸在 90 時(shí) K 支反力 K 21C1RG 2eh f 019 4 0962 33305 9 N C 取大值1 所以實(shí)心軸頸 76 7 3 105 d 315 lC 36102 459 m 取 120mm 符合條件d 3 2 1 2 傾斜軸的強(qiáng)度校核 傾斜軸強(qiáng)度校核 37 1 21234tFehWLG 4960 223201 4 591 Mpa 3 106 傾斜軸選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) 60 Mpa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 31 3 2 2 齒輪設(shè)計(jì) 扇形大齒輪選取 8 101mZ 傳遞齒輪選取 8 67 小齒輪選取 8 17 傾斜機(jī)構(gòu)齒輪為開(kāi)式傳動(dòng) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 傾斜機(jī)構(gòu)的齒輪為開(kāi)式傳動(dòng) 校核其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 公式為 3 107 F bmYKSat F 扇形大齒輪 38326 7tFdT 280 154N 1 0 1 518KVA 38 1 2 18FaY 1 79S 70bm 8 則 405 4F 6108779 2 35 1 Mpa 489 2 3 108 F SKNlim3 1502 pa 符合要求 F 傳遞齒輪 38326 7tdT 280 154N 1 0 1 529KVA 39 1 2 25FaY 1 74S 87bm 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 32 8m 則 329 6F 6108774 25 3529 1 Mpa 486 9 SKNlim 符合要求 F 小齒輪 38326 7tdT 2136 02N 1 0 2 244KA V K04 21 2 97FaY 1 52S b 110m m 8 則 441 2F 610852 97 324 Mpa 530 8 SKNlim 符合要求 F 3 2 底座和箱體的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 底座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度 其次是強(qiáng)度和抗振性能 當(dāng)同時(shí) 用作滑道時(shí) 滑道部分還應(yīng)具有足夠的耐磨性 此外 對(duì)具體的機(jī)械 還應(yīng)滿足特殊 的要求 并力求具有良好的工藝性 底座和箱體的結(jié)構(gòu)尺寸和大小 決定于安裝在它的內(nèi)部或外部的零件和部件的形狀和 尺寸及其相互配置 受力與運(yùn)動(dòng)情況等 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆與操 作 底座和箱體的一些結(jié)構(gòu)和尺寸 如壁厚 凸緣寬度 肋板厚度等 對(duì)機(jī)座和箱體的工 作能力 材料消耗 質(zhì)量和成本 均有重大的影響 但是由于這些部位的形狀不規(guī)則 和應(yīng)力的分布復(fù)雜性 基本上按照經(jīng)驗(yàn)公式 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 或比照現(xiàn)用的類似機(jī)件進(jìn)行 設(shè)計(jì) 而略去強(qiáng)度和剛度等的分析與校核 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 33 此次論文設(shè)計(jì)采用的機(jī)座和箱體的設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)公式和比照的方法進(jìn)行設(shè)計(jì) 結(jié)論 本論文結(jié)合 1t 座式焊接變位機(jī)的基本要求和特點(diǎn) 對(duì)焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡 述以及計(jì)算 所做的工作主要有以下幾個(gè)方面 1 焊接變位機(jī)械的分類 2 座式焊接變位機(jī)的組成 3 座式焊接變位機(jī)的工作原理 4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中減速器 轉(zhuǎn)軸 軸承等的設(shè)計(jì) 5 傾斜機(jī)構(gòu)中齒輪 滑動(dòng)軸承等的設(shè)計(jì) 6 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配圖的繪制 7 座式焊接變位機(jī)裝配圖的繪制 8 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)箱體零件的繪制 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 34 參考文獻(xiàn) 1 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 新版 3 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 3 朱龍根 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 4 周壽森 焊接機(jī)構(gòu)生產(chǎn)及裝備 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 5 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì) 焊接學(xué)會(huì) 焊接手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 6 焦馥杰 焊接結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ) M 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 1991 7 曾樂(lè) 焊接工程學(xué) M 北京 新時(shí)代出版社 1986 8 沈世瑤 焊接方法及設(shè)備 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1982 9 上海船舶工業(yè)設(shè)計(jì)研究院 機(jī)械工業(yè)部第五設(shè)計(jì)研究院 北京船舶工程第五設(shè)計(jì) 研究所 焊接設(shè)備選用手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1984 10 美國(guó)焊接學(xué)會(huì) 韓鴻碩 張桂清 焊接新技術(shù) M 北京 宇航出版社 1981 11 薛迪目 焊接概論 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1987 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 35 12 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 13 劉鴻文 材料力學(xué) M 北京 高等教育出版社 2006 14 張海根 機(jī)電傳動(dòng)控制 M 北京 高等教育出版社 2001 15 陳于萍 周兆元 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 16 李慶芬 朱世范 陳其廉 機(jī)電工程專業(yè)英語(yǔ) M 哈爾濱 哈爾濱工程大學(xué)出版社 2007 致謝 本次論文是在終結(jié)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的情況下進(jìn)行的 力求對(duì)大學(xué)之所學(xué)能夠來(lái)一次 集中鞏固及其創(chuàng)新利用 它涵蓋面很廣 涉及了機(jī)械的所有內(nèi)容 是培養(yǎng)高級(jí)工程技 術(shù)人才的一次綜合訓(xùn)練 經(jīng)過(guò)論文的選材 開(kāi)題 構(gòu)思 設(shè)計(jì)等一系列的訓(xùn)練 相信 自己對(duì)設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí) 在計(jì)算能力 英文文獻(xiàn)閱讀翻譯 查找相關(guān)信息等多 種能力得到了一次深刻的鍛煉 在整個(gè)過(guò)程中 可以說(shuō)完成了工程師基本訓(xùn)練和逐步 具有從事科學(xué)研究的工作能力 受益匪淺 相信對(duì)以后的學(xué)習(xí)工作會(huì)有很大幫助 本論文是在劉琨明老師及其院里老師的悉心幫助 指導(dǎo)下完成的 在此表示真誠(chéng) 的謝意 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 36 附件 1 外文資料翻譯 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 37 外文資料翻譯 1 高精度數(shù)控焊接變位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 石 圩 樊 丁 陳 劍 虹 摘 要 研制弧焊機(jī)器人用數(shù)控焊接變位機(jī)對(duì)弧焊機(jī)器人柔性加工單元 WE MC 的設(shè) 計(jì)具有重要的意義 作者以基于數(shù)字信號(hào)處理器 DSP 的研華多軸運(yùn)動(dòng)控制卡 P C L 8 3 2卡為設(shè)計(jì)核心 采用基于模糊規(guī)則的智能雙模協(xié)調(diào)控制器 即采用比例積分微 分控制器 PID 和模糊控制器的加權(quán)合成算法 控制過(guò)程 中模糊控制器和PID控制器同 時(shí)輸出控制量 當(dāng)控制誤差較大時(shí)模糊控制器的輸出權(quán)重較大 而當(dāng)控制誤差較小時(shí) PID控制器的輸出權(quán)重較大 有效避免了變結(jié)構(gòu)控制器切換過(guò)程中的震蕩 實(shí)現(xiàn)了焊接 變位機(jī)的高精度位置控制 作者對(duì)實(shí)時(shí)控制軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)性要求進(jìn)行了詳細(xì) 的理論分析 提出了基于DOS Disk operation system 系統(tǒng)下的高精度數(shù)控焊接變位 機(jī)多任務(wù)實(shí)時(shí)控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法 進(jìn)行了多種工件的焊接試驗(yàn) 試驗(yàn)表明該 控制系統(tǒng)工作可靠 效果良好 關(guān)鍵詞 數(shù)控焊接變位機(jī) 智能雙?？刂破?實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng) 弧焊機(jī)器人 0 序言 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 38 近年來(lái) 為了適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求 生產(chǎn)商頻繁地更換產(chǎn)品的品種和批量 這就對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度和柔性化程度提出了很高要求 弧焊機(jī)器人柔性加工單 元正是一種具有柔性化特點(diǎn)的高度自動(dòng)化焊接設(shè)備 它不僅能提高焊接生產(chǎn)率 產(chǎn)品 的焊接質(zhì)量和可靠性 加工柔性和制造精度 而且還能改善工人的勞動(dòng)環(huán)境 降低勞 動(dòng)強(qiáng)度 提高經(jīng)濟(jì)效益 目前 我國(guó)研制的焊接機(jī)器人尚未產(chǎn)業(yè)化 焊接柔性加工單元技術(shù)尚處于探索階 段 國(guó)內(nèi)生產(chǎn) 應(yīng)用主要靠全套引進(jìn) 弧焊機(jī)器人在國(guó)外已經(jīng)批量化 價(jià)格相對(duì)較低 而與機(jī)器人相配套的數(shù)控變位系統(tǒng) 卻因加工對(duì)象而異 多屬單件生產(chǎn) 因此價(jià)格往往 是機(jī)器人本身價(jià)格的3 7倍 作者的研究目的是在進(jìn)口弧焊機(jī)器人的基礎(chǔ)上 再根據(jù) 特定產(chǎn)品 自行研制焊接變位機(jī)等機(jī)器人 的外 圍設(shè) 備及控制系統(tǒng) 可以節(jié)約大量外 匯 實(shí)現(xiàn)低成本焊接自動(dòng)化 高精度數(shù)控焊接變位機(jī)控制系統(tǒng)必須具有合理的體系結(jié) 構(gòu) 較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力 良好的信息融合控制功能 以及開(kāi)放的軟硬件接口 1 系統(tǒng)的硬件組成 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 變位機(jī)載重500kg 能在兩旋轉(zhuǎn)軸所確定的空間旋轉(zhuǎn)并可在任意位 置定位 且要保持速度均勻 這就要求對(duì)電機(jī)實(shí)行速度和位置控制 作者選用了交流 伺服控制系統(tǒng) 并采用工業(yè)控制計(jì) 算機(jī)作為核心 應(yīng)用全閉環(huán)控制方案 保證在惡劣條件下系統(tǒng)的控制精度與工作可靠 性 圖1為控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 39 2 控制結(jié)構(gòu)及算法 2 1 控制結(jié)構(gòu) 按伺服系統(tǒng) 的反饋控制方式來(lái)分 可分為開(kāi)環(huán)控制 半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制三 種方式 由于全閉環(huán)結(jié)構(gòu)的位置檢測(cè)元件安裝于主軸上 理論上可以消除機(jī)械傳動(dòng)誤 差如齒輪間隙等引起的控制誤 差 可以獲得很高的到位精度 因此數(shù)控焊接變位機(jī)控制系統(tǒng)采用全閉環(huán)控制方案 2 2 智能雙?？刂扑惴?在數(shù)控焊接變位機(jī)的位置控制中 由于系統(tǒng)傳動(dòng)鏈中有的運(yùn)動(dòng)副如齒輪等存在間隙 或失動(dòng)量 使得變位機(jī)的位移與指令之間出現(xiàn)非線性關(guān)系 同時(shí)當(dāng)變位機(jī)工作臺(tái)傾斜運(yùn) 動(dòng)時(shí) 由于工件及工作臺(tái)的重心高及偏心矩不斷變化 造成電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不斷改變 而且焊接工件的形狀及重量多變 使得變位機(jī)的控制存在嚴(yán)重的非線性 再加上交流電 機(jī)是一個(gè)高階次 強(qiáng)耦合 參數(shù)時(shí)變的非線性控制對(duì)象 尤其是調(diào)速方式更增加了其 動(dòng)態(tài)過(guò)程的復(fù)雜性 因此 被控的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有很復(fù)雜的多重非線性關(guān)系 難 以建立起準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型 傳統(tǒng)的比例積分微分控制器 PID 智能化程度不高 其參數(shù)整定后就不再改變 自 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 40 適應(yīng)能力差 對(duì)于高度非線性 時(shí)變的系統(tǒng)不能滿足控制要求 但PID控制器在小偏差 范圍內(nèi)有較高的控制精度 模糊控制是一種模仿人類思維方式的智能控制算法 它不 需要被控對(duì)象的精確模型 對(duì)非線性系統(tǒng)有很好的適應(yīng)能力 但是由于缺少積分環(huán)節(jié) 穩(wěn)態(tài)靜差難以消除 結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn) 作者采用了加權(quán)合成算法的智能雙模模糊 PID控 制器 控制過(guò)程中 采用 Fuzzy PID型的變結(jié)構(gòu)控制 或者采用其它類型的多控制器變 結(jié)構(gòu)控制時(shí) 對(duì)確定的系統(tǒng) 適當(dāng)選取切換點(diǎn)可以解決變結(jié)構(gòu)控制問(wèn)題 但切換點(diǎn)的 選取有時(shí)并不準(zhǔn)確 而且不同控制器之間的切換 容易導(dǎo)致控制量的突變 常規(guī)的變 結(jié)構(gòu)控制是一個(gè)非 0即1的精確選擇 但實(shí)際上 不同控制器在不同誤差域都是有 定 效果的 差別僅在于控制性能的好壞而已 因此絕對(duì)地選擇控制器將會(huì)丟失有用的控 制信息 針對(duì)上述缺點(diǎn) 采用基于模糊規(guī)則的多控制器協(xié)調(diào)控制 控制器結(jié)構(gòu)如圖2所 示 把PID控制器稱為A 模糊控制器稱為B 把誤差大小依次分成七個(gè)等級(jí) E 6 5 4 3 2 1 0 采用如下控制規(guī)則 當(dāng)誤差很大時(shí) 完全由B控制 當(dāng)誤差很小 時(shí) 完全由A控制 誤差較大時(shí) B控制作用強(qiáng) A作用弱 誤差較小時(shí) A控制作用強(qiáng) B作用弱 把總的控制作用最后通過(guò)對(duì)兩個(gè)控制器的加權(quán)合成來(lái)得到 用正態(tài)型模糊變量來(lái)描述模糊概念 因純正態(tài)函數(shù)是凸型函數(shù) 不滿足單調(diào)遞升 或單調(diào)遞減的需要 采取由正態(tài)函數(shù)變化而來(lái)的S型函數(shù) 其表達(dá)式如下 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 41 將所確定的隸屬函數(shù)在誤差論域點(diǎn)離散化 取 0 4 則不同誤差域控制器的作用 強(qiáng)度如表1所示 這樣 系統(tǒng)控制作用就由PID控制器U k 和模糊控制器U k 共同決定 即 AB 2 3 速度控制 在每一個(gè)控制循環(huán)中 電腦輸出脈沖給每一根軸 對(duì)于每一個(gè)脈沖輸出 伺服電 機(jī)驅(qū)動(dòng)器比伺服電動(dòng)機(jī)快一步 一個(gè)脈沖代表一個(gè)位置命令 脈沖頻率代表軸的移動(dòng) 速度 脈沖數(shù)量代表位移量 在控制過(guò)程中 有兩個(gè)主要的影響位移速度的因素 第 一個(gè)是控制循環(huán)的時(shí)間間隔 第二個(gè)是每一個(gè)控制循環(huán)中的脈沖數(shù)量 根據(jù)控制精度 的要求 控制循環(huán)的時(shí)間間隔定為 5ms 所以 在系統(tǒng)中 影響位移速度的因素是在 每一個(gè)控制循環(huán)中的脈沖數(shù)量 脈沖循環(huán)的周期是非常短的 毫秒級(jí) 甚至在每一個(gè) 控制循環(huán)中 移動(dòng)速度隨偏差不同 但是在顯微鏡中的執(zhí)行結(jié)果是平穩(wěn)的移動(dòng)速度 3 控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 數(shù)控變位機(jī)的軟件是在面向?qū)ο蟓h(huán)境中編程的 整個(gè)系統(tǒng)有初始化模塊 通信模 塊 誤差處理模塊 I O 控制模塊 顯示模塊 技術(shù)模塊 編輯和文本處理模塊 插補(bǔ) 計(jì)算和伺服電動(dòng)機(jī)械控制模塊等等 這些不同的模塊有不同的任務(wù) 他們能劃分成兩 類 實(shí)時(shí)任務(wù)模塊和非實(shí)時(shí)任務(wù)模塊 實(shí)時(shí)任務(wù)模塊根據(jù)重要程度被劃分成不同的優(yōu) 先程度 圖 3 定義了模塊類型 在傳統(tǒng)的單任務(wù)控制系統(tǒng)機(jī)制中 單循環(huán)是主要的結(jié)構(gòu) 所有的模塊整體運(yùn)作 但實(shí)際上每一個(gè)模塊有不同的執(zhí)行頻率 在這樣的結(jié)構(gòu)中去滿足復(fù)雜的時(shí)間協(xié)調(diào)要求 是非常困難的 考慮到數(shù)控變位機(jī)的控制系統(tǒng)必須劃分成多個(gè)模塊 他可以定義為子任務(wù) 多任 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 42 務(wù)機(jī)制應(yīng)該用來(lái)執(zhí)行這些任務(wù) 在多任務(wù)控制系統(tǒng)中 每一個(gè)模塊在執(zhí)行完成后反饋 給系統(tǒng)安排 任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果是可變的 他可以在執(zhí)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)的改變 每一個(gè)子 任務(wù)的優(yōu)先權(quán)決定他的執(zhí)行頻率 有高優(yōu)先權(quán)的的任務(wù)有高的執(zhí)行頻率 每一個(gè)任務(wù) 在他各自的時(shí)間中運(yùn)行 控制系統(tǒng)中復(fù)雜的實(shí)時(shí)要求應(yīng)該通過(guò)設(shè)定合理的時(shí)間和每一 個(gè)任務(wù)的優(yōu)先權(quán)實(shí)現(xiàn) 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 4 1 雙?？刂破鞣抡婵刂平Y(jié)果 為了檢驗(yàn)雙?？刂破鞯目刂菩?對(duì)其進(jìn)行了仿真試驗(yàn) 作為對(duì)照 把經(jīng)典 PID 控制 模糊控制和雙模協(xié)調(diào)控制都集中在一起 便于比較 圖 4 是系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的仿真結(jié) 果 從圖 4 中可以看出 P I D 控制有幾次超調(diào) 隨著輸入頻率的增大 超調(diào)量也增大 且過(guò)渡時(shí)間較長(zhǎng) 導(dǎo)致指令在稍有變化后 響應(yīng)不能及時(shí)跟蹤指令的變化 控制精度 低 模糊控制響應(yīng)快 但穩(wěn)態(tài)精度低 只有雙模協(xié)調(diào)控制既超調(diào)很小 又達(dá)到很高的 穩(wěn)態(tài)精度 控制效果好 從計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)論來(lái)看 文中提出的方法能有效地協(xié)調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài) 特性 之 間的矛盾 滿足了系統(tǒng)對(duì)位置控制的要求 4 2 位置控制的試驗(yàn)結(jié)果 圖 5 為位置誤差測(cè)試曲線 誤差通過(guò)檢測(cè)光電編碼器位置反饋與給定量的差值得 到 光電編碼器選用 2500 個(gè)脈沖 轉(zhuǎn) 經(jīng) 4 倍頻后達(dá) 100 000 個(gè)脈沖 轉(zhuǎn) 從三條誤 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 43 差曲線可看出 其共同趨勢(shì)是 在指令突變時(shí) 誤差曲線也變化劇烈 容易產(chǎn)生振 蕩 不同的是 模糊控制誤差曲線突變大 但能很