承重500公斤球閥立式焊接變位機的設計【畢業(yè)設計+開題報告+文獻綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　承重500公斤球閥立式焊接變位機的設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及自動化 </p

2、><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、　　焊接變位機是一種用來支撐并帶動工件改變位置的工藝裝備。它的應用可以使得加工變得簡單，使得勞動強度明顯降低。</p><p>　　焊接變位機也已成為制造業(yè)的一種不可缺少的設備，在焊接領域把它劃為焊接輔助機。就型式系列和品種規(guī)格而言，已問世的，約有十余個系列，百余個品種規(guī)格，正在形成一個新興行業(yè)。但是，有關焊接變位機的基本概念、型式與分類、主要技術參數(shù)等，存在不統(tǒng)一的問題。</p><p>

4、;　　本文設計的立式焊接變位機是將工作件水平回轉，垂直回轉，以便使工件上的焊縫置于水平位置的機械裝置。立式焊接變位機的主體部分垂直回轉機構，水平回轉機構，機架。本設計主要是對垂直回轉機構、水平回轉機構、機架的設計；垂直回轉機構和水平回轉機構電機、減速裝置的選取；各個部分的零件的選擇。</p><p>　　關鍵詞：焊接變位機，垂直回轉機構，水平回轉機構，機架</p><p>　　The de

5、sign for ball valve vertical welding positioner of bearing 500kg </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Welding positioner ,which is used for bearing and driving workpiece to change it

6、s position,is one kind of technical equip. Its application can make the manufacturing process easier, also can reduce labor intensity.</p><p>　　Welding conjugation plane has become an indispensable manufactu

7、ring 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

8、newly emerging industries. However, the welding machine conjugation basic concepts, patterns and classification, the main technical parameters, there are not uniform. </p><p>　　This design researches one

9、kind of vertical welding welding positioner, which is roating and tuning over the specimens,in order to set the welded joint to the horizontal.The main part of vertical welding welding positioner is the turning over orga

10、nization,rotating organization and rack organization.This design is mainly the design of the turning over organization,rotating organization and rack organization;Selecting the motor and speed reducer of turning over org

11、anization and rotating organizat</p><p>　　Keywords: welding positioner，turning over organization , rotating organization,rack organization</p><p><b>　　目錄</b></p><p><

12、b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1關于變位機的幾個定義和幾個要求1</p><p>　　1.1.1 焊接變位機的定義1</p><p>　　1.1.2 焊接變位

13、機的類型和基本原理1</p><p>　　1.1.3 焊接變位機構件組成1</p><p>　　1.2我國常用的幾種變位機結構2</p><p>　　1.3焊接變?yōu)闄C械應具備的性能4</p><p>　　1.4焊接變位機國內外發(fā)展狀況5</p><p>　　1.5球閥的介紹6</p><

14、p>　　1.6任務的提出7</p><p>　　1.6.1 設計要求7</p><p>　　1.6.2 主要設計內容7</p><p>　　2設計方案的確定8</p><p>　　2.1焊接變位機的總體設計和適用范圍8</p><p>　　2.2焊接變位機的自由度8</p><p&

15、gt;　　2.3設計方案的確定9</p><p>　　2.3.1 工作臺（垂直回轉機構）9</p><p>　　2.3.2 水平回轉機構10</p><p>　　2.3.3 主要考慮指標10</p><p>　　2.3.4 設計中傳動方式的確定11</p><p><b>　　3設計與校核12&l

16、t;/b></p><p>　　3.1傳動比的假定和確定12</p><p>　　3.1.1 水平回轉機構10</p><p>　　3.1.2 垂直回轉機構13</p><p>　　3.2 傳動裝置總效率的確定14 </p><p>　　3.2.1 蝸桿傳動的效率14 </p><p

17、>　　3.2.2 垂直回轉機構傳動總效率14</p><p>　　3.3工作臺阻力矩的計算15</p><p>　　3.3.1 水平回轉機構15</p><p>　　3.3.2 垂直回轉機構16</p><p>　　3.4電動機額定功率的確定17</p><p>　　3.4.1 電機容量的確定17&l

18、t;/p><p>　　3.4.2 水平回轉機構電機額定功率的確定17</p><p>　　3.4.3 垂直回轉機構電機額定功率的確定18</p><p>　　3.5電機轉速的確定18</p><p>　　3.6電機型號的選定19</p><p>　　3.6.1 水平回轉部分19</p><p&

19、gt;　　3.6.2 垂直回轉部分19</p><p>　　3.7齒輪的設計與校核19</p><p>　　3.7.1 水平回轉齒輪的設計與校核20</p><p>　　3.7.2 垂直回轉齒輪的設計與校核21</p><p>　　3.8軸的設計23</p><p>　　3.8.1 初步估計23</p

20、><p>　　3.8.2 軸1（水平回轉）的計算23</p><p>　　3.8.3 軸2（水平回轉）的計算24</p><p>　　3.8.4 軸3（垂直回轉）的計算24</p><p>　　3.8.5 軸4（垂直回轉）的計算25</p><p>　　3.9軸的強度校核25</p><p&g

21、t;　　3.9.1 軸2（水平回轉）的校核25</p><p>　　3.9.2 軸4（垂直回轉）的校核27</p><p>　　3.10軸承的選擇和校核 29</p><p>　　3.11鍵的確定和校核32</p><p>　　3.11.1 鍵的確定32</p><p>　　3.11.2 鍵的校核33<

22、;/p><p>　　3.12聯(lián)軸器的確定33</p><p>　　3.13機架的設計34</p><p>　　3.13.1 設計中的具體要求34</p><p>　　3.14總裝圖及工作原理35</p><p><b>　　結論36</b></p><p><b

23、>　　參考文獻37</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄39</b></p><p>　　附錄圖1 垂直回轉輸出齒輪39</p><p>　　附錄圖2 垂直回轉輸出軸39</p><p>　　附錄圖3 垂直回轉輸出軸端蓋

24、39</p><p>　　附錄圖4 垂直回轉輸出軸承蓋39</p><p>　　附錄圖5 垂直回轉輸入齒輪39</p><p>　　附錄圖6 垂直回轉輸入軸38</p><p>　　附錄圖7 垂直回轉輸入軸透蓋39</p><p>　　附錄圖8 水平回轉輸出軸承蓋39</p><p>

25、　　附錄圖9 垂直回轉輸出軸39</p><p>　　附錄圖10 水平回轉輸出軸承蓋39</p><p>　　附錄圖11 水平回轉輸入軸承蓋39</p><p>　　附錄圖12 水平回轉輸出軸端蓋39</p><p>　　附錄圖13 水平回轉輸入齒輪39</p><p>　　附錄圖14 水平回轉輸入軸軸39

26、</p><p>　　附錄圖15 水平回轉輸入軸透蓋39</p><p>　　附錄圖16 承重板39</p><p>　　附錄圖17 水平回轉架39</p><p>　　附錄圖18 垂直回轉機構39</p><p>　　附錄圖19 水平回轉機構40</p><p>　　附錄圖20 機架

27、機構40</p><p>　　附錄圖21 裝配圖40</p><p>　　附錄圖22 機腳40</p><p>　　附錄圖23 支座板40</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1關于焊接變位機的幾個定義和基本要求</p><p>　

28、　1.1.1 焊接變位機的定義</p><p>　　我們經(jīng)常會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，焊接變位機也就理所應當?shù)某霈F(xiàn)了。</p><p>　　焊接變位機是一種通用、高效的以實現(xiàn)環(huán)縫焊接為主的焊接設備。可配用氬弧焊機(填絲或不填絲)、熔化極氣體保護焊機 (C02/MAG/MIG焊機)、等離子焊機等焊機電源并可與其它機組成自動焊接系統(tǒng)。該產(chǎn)品主要由旋轉機頭、變

29、位機構以及控制器組成。旋轉機頭轉速可調，具有獨立調速電路，撥碼開關直接預置焊縫長度。傾斜角度可根據(jù)需要調節(jié)。焊槍可氣動升降。</p><p>　　我們稱：用來拖動待焊工件，使其待焊焊縫運動至理想位置進行施焊作業(yè)的設備，稱焊接變位機。</p><p>　　1.1.2 焊接變位機的類型和基本原理</p><p>　　焊接變位機將焊件水平回轉，傾斜，使焊件上的焊縫置于有利

30、的施焊位置的焊件變位設備，焊接變位機主要用于機架、機座、法蘭、封頭等非長形焊件的垂直回轉變位，按焊接變位機的基本結構形式分類，有伸臂式、座式、雙座式三種。見下圖1-1。</p><p>　　圖1-1變位器的派生形式示意圖</p><p>　　1.1.3 焊接變位機的構件組成</p><p>　　焊件變?yōu)闄C械的主要功能是實現(xiàn)焊件的水平回轉，垂直回轉，或者既能垂直回轉又

31、能水平回轉，使工件處于最便于裝配和焊接的位置。包括：垂直回轉機，水平回轉臺，滾輪架，變位器。</p><p>　　1.2我國常用的幾種變位機結構</p><p>　?、匐p立柱單水平回轉式變位機：該種變位機適合裝載機的后車架、壓路機機架等工程機械長方形結構件的焊接，形式如圖示1-2兩種樣式，其主要特點是立柱一端電機驅動工作裝置沿一個水平回轉方向運轉，另一端隨主動端從動。兩側立柱可設計成可升降

32、式，以適應不同規(guī)格產(chǎn)品。這種型式變位機的缺點只能在一個圓周方向水平回轉，選擇時要注意焊縫形式是否適合。</p><p>　　圖1-2 雙立柱單水平回轉式變位機</p><p>　　②U型雙座式頭尾雙水平回轉型式：與第一種變位機型式相比，即在圖1-2第二種的基礎上被焊結構件在另外一個空間又增加一個旋轉自由度。如圖1-3這種型式的變位機焊接空間大，工件可被旋轉到需要的位置，設計先進，目前已在

33、工程機械許多廠家成功使用。該變位機可根據(jù)各廠的工藝情況在裝載機、挖掘機、壓路機等結構件焊接時應用。</p><p>　　圖1-3 U 型雙座式頭尾雙水平回轉變位機</p><p>　?、跮型雙水平回轉焊接變位機：該種變位機如圖1-4所示，其工作裝置L型，有兩個方面的水平回轉自由度，且兩個方向都可以±360°任意水平回轉。此變位機與其它類型變位機相比，開敞性好，容易操作

34、。Ｌ型變位機已在裝載機前車架焊接中成功的使用，而且使用效果很好，深受現(xiàn)場操作工的歡迎。</p><p>　　圖1-4 L型雙水平回轉變位機</p><p>　?、蹸型雙水平回轉焊接變位機：如圖示1-5，C型水平回轉形式與L型機相同，只是為了方便夾具體的設計，根據(jù)結構件的外形，變位機的工作裝置稍作變動。該種型式焊接變位機，適合裝載機的鏟斗、挖掘機的挖斗等焊接。</p><

35、;p>　　圖1-5 C型雙回轉變位機</p><p>　?、葑酵ㄓ米兾粰C：如圖1-6座式焊接變位機工作臺有一個整體垂直回轉的自由度，可以將工作垂直回轉至理想的焊接位置進行焊接。另外工作臺還有一個旋轉的自由度。該種變位機已被多個廠家系列化生產(chǎn)，其適合工程機械的小型焊接件及一些管類、軸類、盤類等中小型復雜結構的焊接。</p><p>　　圖1-6 座式通用變位機</p>

36、<p>　　1.3焊接變位機械應具備的性能</p><p>　　通用的焊接變位機械應具備的性能是：</p><p>　　（1）焊接變位機械和焊機變位機械要有較寬的調速范圍焊接運行速度，以及良好的結構剛度。</p><p>　　（2）對尺寸和形狀各異的焊件，要有一定的適用性。</p><p>　?。?）在傳動鏈中，應具有一級反行程

37、自鎖傳動，以免動力源突然切斷時，焊件因重力作用而發(fā)生事故。</p><p>　　（4）與焊接機器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊件變位機械，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度(點位控制)和運行軌跡精度(輪廓控制)應控制在0.1—2mm之間，最高精度應可達0.01mm。</p><p>　　（5）回程速度要快，但應避免產(chǎn)生沖擊和振動。</p><p>　?。?）有良好

38、的接電、接水、接氣設施，以及導熱和通風性能。</p><p>　　（7）整個結構要有良好的密閉性．以免焊接飛濺物的損傷，對散落在其上的焊渣、藥皮等物．應易被清除。</p><p>　　（8）焊接變位機械要有聯(lián)動控制接口和相應的自保護功能集中控制和相互協(xié)調動作。</p><p>　?。?）工作臺面上應刻有安裝基線，裝各種定位工件和夾緊機構。</p>&l

39、t;p>　?。?0）兼作裝配用的焊件變位機械抗沖擊性能。并設有安裝槽孔，能方便地按其工作臺面要有較高的強度和抗沖擊性能。</p><p>　?。?1）用于電子束焊、等離子弧焊、激光焊和釬焊的焊件變位機械，應滿足導電、隔磁、絕緣等方面的特殊要求。</p><p>　　1.4焊接變位機國內外發(fā)展狀況</p><p>　　a.國外變位機產(chǎn)品簡介 </p&

40、gt;<p>　　德國Severt 公司，美國Aroson 公司，算是比較典型的生產(chǎn)焊接變位機的企業(yè)。德國的CLOOS、奧地利igm、日本松下機器人公司等[3,6,7,8]，都生產(chǎn)伺服控制與機器人配套的焊接變位機。德國 Severt 公司主要生產(chǎn)8 種類型的產(chǎn)品，其中7 種是焊接變位機。每種型式的焊接變位機，按其功能講，均包括基本型、調速型、CNC 程控型和機器人配套型等4 種產(chǎn)品。共有33 個產(chǎn)品型式，每種型式都包括上述

41、四種功能的產(chǎn)品相當于132 個產(chǎn)品系列。額定負荷為100dN～10kdN。</p><p>　　美國 Aronson 公司生產(chǎn)的焊接設備有焊接變位機、操作機、滾輪架等，可稱世界之最。這個公司生產(chǎn)的焊接變位機，主要類型為傾翻—水平回轉式、傾翻—水平回轉升降式、雙座雙水平回轉式，雙座單水平回轉式和雙座單水平回轉升降式。其承載能力范圍為11kg～1810 噸。圖1.3 為美國pride 公司生產(chǎn)的變位機，圖1.4 美國

42、MBC 公司生產(chǎn)的用于管道和小零件焊接的變位機。詳細來講，美國Aronson 公司生產(chǎn)的焊接變位機主要包括：手動雙回式，即C 系列，包括型號C1000、2000、4000，承載能力25 磅～4000 磅；小型傾翻—水平回轉式，即LD 系列，型號LD 60N、150N、300N，承載能力分別為132 磅、330 磅、660 磅；傾翻—水平回轉式，傾翻角度135 度，D、HD 系列，承載能力314 磅～7 萬磅；傾翻—水平回轉(換銷)定位升

43、降式，傾翻角度135 度，承載能力4300 磅～12 萬磅。此外還有傾翻—水平回轉式，傾翻角度90 度，G 系列；雙座水平回轉式，DCG 系列；單水平回轉式HTS 系列；單水平回轉(齒輪齒條)升降式。</p><p>　　德國 LCOOS 公司是國際上生產(chǎn)焊接設備的大型公司之一。生產(chǎn)焊接機器人、焊機等產(chǎn)品。也生產(chǎn)作為焊接機器人外部軸的焊接變位機。</p><p>　　日本松下(Panaso

44、nic)公司也是機器人制造公司。這個公司生產(chǎn)的機器人外部設備—焊接變位機有12個系列。他們把傳動裝置、機座、夾具體等做成了標準模塊，集合而成這些產(chǎn)品系列。按軸數(shù)和結構型式分類：1 軸變?yōu)闄C分3 個系列，即立式單水平回轉、臥式單座單水平回轉、雙座單水平回轉式；2 軸變?yōu)闄C有5 個系列，即：C、H、L、準L 型雙水平回轉式；3 軸變位機包括3 個系列；5 軸變位機有1 個系列。</p><p>　　b.國內變位機的產(chǎn)

45、品簡介 </p><p>　　現(xiàn)在我國生產(chǎn)焊接變位機的廠家已經(jīng)不少，大都不成規(guī)模。以變位機為主導產(chǎn)品發(fā)展起來的企業(yè)，尚未形成。天津鼎盛公司工程機械有限公司、無錫市陽通機械設備有限公司、長沙海普公司、威達自動化焊接設備公司等單位生產(chǎn)的變位機在國內占有較大市場。到2000年，國內已開發(fā)的變位機產(chǎn)品約70余品種規(guī)格。以下簡述這些變位機的基本型式。 </p><p>　?、湃p水平回轉式。包括L、

46、H(雙座)、C型雙水平回轉式(BZ2-、BZ2A-、BZ2B-、BZ2D-系列)。 </p><p>　?、苾A翻-水平回轉式焊接變位機（BZ2C-系列）。 </p><p>　　⑶單水平回轉式焊接變位。包括三種型式：雙座單水平回轉式（BZ-、BZ1--、BZA--、BZA1--系列）、雙座單水平回轉尾架移動式（BZY--、BZAY-、BZA1Y-系列）、單座單水平回轉（立式BZAL-、BZ

47、L-，臥式BZW-、BZAW-斜式BZAX-系列）。</p><p><b>　　1.5球閥的介紹</b></p><p>　　球閥問世于20世紀50年代，隨著科學技術的飛速發(fā)展，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品結構的的不斷改進，在短短的40年時間里，已迅速發(fā)展成為一種主要的閥類。在西方國家工業(yè)發(fā)達的國家，球閥的使用正在逐年不斷的上升。球閥它具有旋轉90度的動作，旋塞體為球體，有圓形通

48、孔或通道通過其軸線。球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質的流動方向，它只需要用旋轉90度的操作和很小的轉動力矩就能關閉嚴密。球閥最適宜做開關、切斷閥使用，但近來的發(fā)展已將球閥設計成使它具有節(jié)流和控制流量之用，如V型球閥。 </p><p>　　球閥的主要特點是本身結構緊湊，密封可靠，結構簡單，維修方便，密封面與球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質沖蝕，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質，而且還

49、適用于工作條件惡劣的介質，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等，在各行業(yè)得到廣泛的應用。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。焊接球閥是目前國外使用廣泛的一類閥門。焊接球閥內部采用普通碳鋼，外面焊接耐腐蝕的不銹鋼，其既滿足各項性能只能，又可以大量節(jié)省貴重金屬，節(jié)約成本。 </p><p><b>　　1.6任務的提出</b></p><p>　　焊接變位機尚屬新興行業(yè)，很

50、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的設計方面，有許多發(fā)展的空間，在總結國內外關于焊接變位機的設計研制和使用方面的經(jīng)驗和存在的問題的前提下，本論文主要設計一個普通立式焊接變位機。</p><p>　　1.6.1 設計要求</p><p>　?。?）變位機具有兩個主自由度：水平回轉和垂直回轉；</p><p>　?。?）變位機的最大載重量為50

51、0kg；</p><p>　?。?）變位機的動力來源于兩個電動機；</p><p>　　（4）本設計的機械傳動部分為圓柱齒輪傳動；</p><p>　?。?）要求結構簡單，操作方便，還應該節(jié)省材料。</p><p>　　1.6.2 主要設計內容</p><p><b>　　方案的優(yōu)化設計；</b>

52、</p><p>　　傳動比和傳動效率的計算；</p><p>　　水平回轉和垂直回轉力矩的計算；</p><p>　　傳動部分各部件尺寸的計算和強度的校核；</p><p><b>　　機架設計；</b></p><p>　　2焊接變位機的總體方案設計</p><p>　

53、　2.1焊接變位機的總體設計和適用范圍</p><p>　　焊接變位機設計是為了滿足焊接生產(chǎn)的功能，分析設計時要從該變位機在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中的功能來考慮：

54、 </p><p>　?。?）根據(jù)焊接結構件的結構特點選擇合適的焊接變位機。如：裝載機后車架。</p><p>　　壓路機機架可用雙立柱單水平回轉模式，裝載機的前車架可選Ｌ型雙水平回轉式，裝載機 鏟斗焊接變位機可設計成Ｃ型雙水平回轉式，挖掘機車架、大臂等可用雙座式頭尾雙水平回轉型式，對于一

55、些小總成焊接件可選取目前市場上已系列化生產(chǎn)的座式通用變位機。</p><p>　　（2）根據(jù)手工焊接作業(yè)的情況，所選的焊接變位機能把被焊工件的任意一條焊縫轉到平焊或船焊位置，避免立焊和仰焊，保證焊接質量。</p><p>　?。?）選擇開敞性好，容易操作，結構緊湊占地面積小的焊接變位機，工人操作高度盡量低，安全可靠。工裝設計要考慮工件裝卡簡單方便。</p><p>

56、　?。?）工程機械大型的焊接結構件變位機的焊接操作高度很高，工人可通過墊高的方式進行焊接。焊接登高梯的選取直接影響焊接變位機的使用，視高度情況可用小型固定式登高梯、三維或兩維機械電控自動移動式焊接升降臺。</p><p>　　本焊接變位機適用與中小工件的手工焊接，自動焊接等。能有效的將工件調整到合適的焊接位置。特點是操作簡單，安全，成本較低。</p><p>　　2.2焊接變位機的自由度&

57、lt;/p><p>　　涉及到用戶對設備裝備的理念，以及考慮用于手把焊和自動焊的不同用途，選擇和設計焊接變位機時，除主變位自由度外，還要考慮增加輔助變位自由度。如大件焊接，可增加升降運動自由度，如上述美國、德國這種產(chǎn)品很多。</p><p>　　另外，某些焊件，由于焊縫分布簡單，用一個水平回轉自由度就可以解決焊件中大部分和重要焊縫的船焊要求，其余少量非重要焊縫，雖然，不能實施船角焊，但可以實施

58、平角焊。這樣，為簡化設備造價，工藝上便考慮采用單自由度或功能退化的焊接變位機，即單水平回轉式變位機。根據(jù)使用要求，同樣也可以增加輔助自由度。例如，升降式和尾架移動式等等。</p><p>　　還有一些工位變位機，為適用于焊接工位的工藝要求，這種焊接變位機的某些自由度，與施焊無關。還有從工位設計和穩(wěn)定性考慮，兩臺或多臺焊接變位機合并設計，這樣就出現(xiàn)了多種工位變換和組合式多自由度焊接變位機產(chǎn)品。 </p>

59、<p>　　2.3設計方案的確定</p><p>　　本焊接變位機由工作平臺、水平回轉機構、垂直回轉機構、機座、控制裝置和焊接導電裝置組成。焊接變位機機構運動原理圖如下圖2-1。</p><p>　　圖2-1 焊接變位機運動原理圖</p><p>　　2.3.1 工作臺（垂直回轉機構）</p><p>　　焊接生產(chǎn)中將沉重的工

60、件垂直回轉到最佳施焊位置是困難的，使用車間現(xiàn)有的起重設備不僅費時，增加勞動強度，還可能出現(xiàn)意外事故。采用垂直回轉機工作可以提高生產(chǎn)效率，改善結構焊接質量。焊接垂直回轉主要使用于梁、柱、框架及橢圓容器等長形工件的裝配和焊接。</p><p>　　工作臺用于工件的停放和固定。在臺面上開溝槽，表面經(jīng)網(wǎng)絡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。通過工作臺的升降、垂直回轉和水平回轉使固定在工作

61、臺上的工件達到所需的焊接、裝配角度，工作臺水平回轉為變頻無級調速，可以得到滿意的焊接速度。</p><p>　　2.3.2 水平回轉機構</p><p>　　用于實現(xiàn)工作臺上工件的水平回轉。其中有很多傳動部分的設計。</p><p>　　傳動機構設計的一般原則：</p><p>　　小功率傳動 選擇結構簡單、標準化較高的類型。</p

62、><p>　　大功率傳動 首要考慮因素是傳動的效率，減低功率的損耗。</p><p>　　易出現(xiàn)過載和載荷變化較大的傳動，通常選擇有過載保護和能起緩沖作用的傳動機構。</p><p>　　工作環(huán)境較差 選擇封閉的齒輪和鏈傳動。</p><p>　　傳動精度要求較高 選擇蝸桿或者加工精度高的齒輪傳動。</p><p>

63、;　　在設計中，一般采用兩個或者兩個以上的傳動機構，如兩級蝸桿傳動。這種情況下要考慮傳動機構的布置，因為這對整個傳動機構的平穩(wěn)和效率都有影響，并且還影響機械的外形和尺寸。</p><p>　　傳動機構布置的原則：</p><p>　　帶傳動 承載能力小，在傳動相同功率時，效率相比齒輪和蝸輪蝸桿要低，但是它的傳動穩(wěn)定性較好，并且緩沖好，故一般將其布置在傳動的高速級。</p>

64、<p>　　齒輪傳動 傳動效率高，又分為斜齒輪、圓柱齒輪、圓錐齒輪等，傳動平穩(wěn)性和均勻性逐個升高，故布置時也有低速級到高速級。</p><p>　　鏈傳動 傳動不均勻，布置在低速級，在這次設計中并沒有使用到鏈傳動。</p><p>　　蝸桿傳動 承載能力比齒輪低，一般布置在高速級。</p><p>　　改變運動形式的傳動，如：連桿傳動、凸輪傳動、螺旋

65、傳動等，一般布置在傳動機構的最后一級。</p><p>　　2.3.3 主要考慮的指標</p><p>　　效率、外廓尺寸、質量、運動性能及生產(chǎn)條件等都是應當考慮的主要指標。</p><p>　　這里主要考慮的因素有：</p><p>　　功率的大小，效率的高低</p><p><b>　　速度的大小<

66、/b></p><p><b>　　傳動比的大小</b></p><p><b>　　外廓尺寸</b></p><p>　　（5）傳動質量成本的要求</p><p>　　2.3.4設計中傳動方式的確定</p><p>　　采用哪一種傳動形式，應根據(jù)具體情況具體分析，不僅

67、考慮到技術性能指標，同時還要考慮經(jīng)濟成本，對提出的各種方案應在綜合比較它們的技術——經(jīng)濟指標后才可做出決策，在這次設計中，考慮了上述因素，我選擇的傳動形式有下面幾種：</p><p><b>　?。?）水平回轉機構</b></p><p>　　在水平回轉機構中，有兩級級傳動：第一級蝸輪蝸桿傳動、第二級齒輪傳動。</p><p><b>

68、;　　（2）垂直回轉機構</b></p><p>　　在垂直回轉機構中，也有兩級級傳動：第一級蝸輪蝸桿傳動、第二級齒輪傳動。</p><p><b>　　3設計與校核</b></p><p>　　3.1傳動比的假定和確定</p><p>　　工作臺水平回轉機構 </p><p>　　預

69、設電動機的轉速為2000r/min，預先設定的工作臺水平回轉速度為1r/min。根據(jù)i=電機轉速/工作臺轉速=2000/1=2000，選i=2000。</p><p><b>　　工作臺垂直回轉機構</b></p><p>　　預設電機轉速為2000r/min。工作臺垂直回轉速度為0.4~0.7r/min。根據(jù)i=電機轉速/工作臺轉速=2000/0. 4~0.7=28

70、57~4000，選i=3000。</p><p>　　3.1.1 水平回轉機構</p><p>　　采用兩級蝸桿減速器作為第一級減速機構，該減速器的減速比在200~900之間。經(jīng)查閱有關資料，我選用ZC1型雙級蝸桿減速器CCWU100，其傳動比為500。相關參數(shù)見表3-1。.</p><p>　　表3-1 CCWU100-CCWU500型低速級蝸桿在蝸輪之下的裝配

71、型式與主要尺寸</p><p>　　蝸輪及蝸桿機構的特點： 　　</p><p>　　可以得到很大的傳動比，比交錯軸斜齒輪機構緊湊。 兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯軸斜齒輪機構。 蝸桿傳動相當于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、噪音很小。具有自鎖性。當蝸桿的導程角小于嚙合輪齒間的當量摩擦角時，機構具有自鎖性，可實現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。如

72、在其重機械中使用的自鎖蝸桿機構，其反向自鎖性可起安全保護作用。</p><p>　　傳動效率較低，磨損較嚴重。蝸輪蝸桿嚙合傳動時，嚙合輪齒間的相對滑動速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動速度大使齒面磨損嚴重、發(fā)熱嚴重，為了散熱和減小磨損，常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高。 蝸桿軸向力較大。</p><p>　　減速器外的第二級傳動采用圓

73、柱齒輪傳動，傳動比為：i=4。</p><p>　　3.1.2 垂直回轉機構</p><p>　　設計時經(jīng)過市場調查，可以選用上海諾為傳動機械有限公司生產(chǎn)的擺線針輪減速器BWED130-731，具體參數(shù)見下表3-2：</p><p>　　表3-2 X B系列擺針減速器型號選擇表</p><p>　　擺線針輪減速器的特點： （1）減速比大和效

74、率高 單機減速時速比就能達1：87，若采用多級減速比，減速比則更大，效率在90%以上。運行平穩(wěn)，噪聲低，擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，具有機械平衡的原理，使振動和噪聲限制在最小程度。使用可靠，壽命長。</p><p>　　因主要零件是高碳鋼經(jīng)淬火處理（HRC58-62），且運轉接觸采用滾動摩擦，基本上無磨損，所以經(jīng)久耐用。（2）結構緊湊、體積小 設計合理、維修方便，容易分解安裝，最少零件個數(shù)以及簡單的潤

75、滑，使擺線針輪減速機深受用戶的信賴。</p><p>　　擺線針輪減速器的用途：</p><p>　　擺線針輪行星減速器采用擺齒輪與針齒嚙合的行星傳動機構的減速器，速比范圍大，使用效率高，廣泛應用于各種傳動機構中。如化纖、印染、紡織、化工、起重、運輸、礦山、冶煉、石油及食品工業(yè)。</p><p>　　圖3-1 擺線針輪減速器型號示意</p><p

76、>　　在垂直回轉機構設計中，選用擺線針狀減速器作為第一級減速機構，該減速器屬于外購件，各個字母所代表的含義見圖3-1。從圖中得知：BWED130-731-0.55，B-B系列擺線針輪減速W-臥式安裝；D-普通型動力源；130-機型號；731-傳動比；0.55-電機功率。傳動比：731。</p><p>　　減速器外的第二級傳動采用圓柱齒輪傳動，傳動比為：i=4.1。</p><p>

77、　　3.2 傳動裝置總效率的確定</p><p>　　3.2.1 蝸桿傳動的效率</p><p>　　A 第一級蝸桿減速器的效率。</p><p>　　查閱得CCWU100型兩級蝸桿減速器效率在0.82~0.92之間。??；</p><p>　　B 第二級圓柱齒輪的傳動效率。</p><p>　　圓柱齒輪的傳動效率在0.

78、96~0.99之間。??；</p><p>　　所以，水平回轉機構總的傳動效率為。</p><p>　　3.2.2垂直回轉機構的傳動總效率</p><p>　　擺線針狀減速器的傳動效率在0.90~0.97 之間，選；[2]</p><p>　　在減速器外連接的兩個圓柱齒輪的傳動效率在0.96~0.99之間，為計算方便，都取；</p>

79、<p>　　在連接中還有兩個滑動軸承，傳動效率取；</p><p>　　綜合得到，垂直回轉機構的總傳動效率為。</p><p>　　3.3 工作臺阻力矩的計算</p><p>　　3.3.1 水平回轉機構</p><p>　　水平回轉機構主要由一級帶傳動和兩級蝸輪蝸桿傳動構成，傳動比較大，傳動效率也不低。下圖3-2為水平回轉機構

80、示意圖。</p><p>　　經(jīng)查閱有關資料，得到三爪卡盤，垂直回轉電機及其余零件總重約為200kg，在這里我們取200kg。</p><p>　　圖3-2 水平回轉機構示意圖</p><p>　　注：e—綜合重心到軸心的距離；fc—滾動摩擦系數(shù)；fc=0.01；f—軸頸處的滾動摩擦系數(shù)，取0.01。</p><p>　　從圖譜中得：l=20

81、0mm D=80mm D=100mm D=30mm </p><p><b>　　。</b></p><p>　　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 =25mm，得到：</p><p><b>　　根據(jù)轉距計算公式</b></p><p><b>　

82、?。?-1）</b></p><p><b>　　得到：</b></p><p><b>　　根據(jù)公式：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　得到：</b></p><p>

83、;　　所以，由 （3-3）</p><p><b>　　得：總阻力矩為</b></p><p>　　3.3.2垂直回轉機構</p><p>　　垂直回轉機構主要由擺線針輪減速器和圓柱直齒輪傳動構成，傳動比較大，傳動效率也不低。下圖3-3為垂直回轉

84、機構示意圖。</p><p>　　圖3-3 垂直回轉機構示意圖</p><p>　　垂直回轉機構的力矩由公式</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：d —軸徑，d=70mm</p><p><b>　　從而得到：</b></p>

85、<p>　　3.4 電機額定功率的確定</p><p>　　3.4.1電機容量的確定</p><p>　　標準電動機的容量用額定功率表示 ，所選電動機的額定功率應該等于或稍大于工作要求的功率，也就是：</p><p>　　—機械要求電機輸出的功率</p><p>　　機械所需的輸入功率P由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得：</

86、p><p><b>　　當直線運動時</b></p><p><b>　　（3-5）</b></p><p><b>　　當水平回轉運動時</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中： F——工作機

87、的阻力（N）</p><p>　　——工作機的線速度（m/s）</p><p>　　T——工作機的阻力矩（）</p><p><b>　　——工作機的效率</b></p><p>　　——工作機的轉速（r/min）</p><p>　　工作機效率選取0.8。</p><p>

88、;　　3.4.2水平回轉機構電機額定功率的確定</p><p>　　由公式 （3-7）得到 </p><p><b>　　（3-7）</b></p><p><b>　?。?-8） </b></p><p><b>　　得到</b></

89、p><p>　　3.4.3垂直回轉機構電機額定功率的確定</p><p>　　由公式（3-6）、（3-7）、（3-8）</p><p>　　得到 </p><p>　　得到 </p><p>　　3.5 電機轉速的確定</p><p>　

90、　P額定相同的電動機有不同的轉速。我所選擇的110系列伺服電動機有以下幾種轉速供選擇：3000r/min~600r/min。電機的轉速高，傳動結構的尺寸也增大，成本高，所以應當綜合考慮選用合適的電機轉速。</p><p>　　具體的轉速由下面的公式確定：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中：——電動機可選轉

91、速范圍（r/min）；</p><p>　　——傳動裝置總傳動比的合理范圍；</p><p>　　——各級傳動比的范圍；</p><p>　　n——工作機的轉速。</p><p><b>　　根據(jù)公式得到：</b></p><p>　　A 水平回轉機構電機的額定轉速范圍</p>&l

92、t;p>　　電機轉速取2000r/min；</p><p>　　B 垂直回轉機構電機的額定轉速的范圍</p><p>　　由此，確定電機的轉速為 2000r/min。</p><p>　　3.6 電機類型的選定</p><p>　　3.6.1水平回轉部分</p><p>　　考慮到理論計算與實際的差距，經(jīng)濟性，可

93、靠性等，選用額定功率為1.2KW的110系列電動機，具體參數(shù)見表3-3：</p><p>　　表3-3 110系列伺服電機參數(shù)表</p><p>　　3.6.2垂直回轉部分</p><p>　　考慮到理論計算與實際的差距，經(jīng)濟性，可靠性等，選額定功率為0.8KW的110系列電動機。</p><p>　　3.7 齒輪的設計與校核</p&

94、gt;<p><b>　　A 材料的選擇</b></p><p>　　考慮到減小體積，傳動中的小齒輪選用硬齒面圓柱直齒齒輪。從參考資料[5]，在垂直回轉機構中連接擺線針輪減速器的小齒輪選用40Cr鋼，經(jīng)過調質處理，齒面硬度為240~285HBS。</p><p>　　傳動齒輪選用ZG45。齒面硬度為140~200HBS；大齒輪選用ZG45，齒面硬度為14

95、0~200HBS。</p><p><b>　　B確定齒數(shù)，模數(shù)</b></p><p>　　分度圓直徑由下面的公式3-9得：</p><p>　　（3-10） 式中： ——齒輪轉距，Nmm；</p><p>　　b——輪齒接觸寬度，mm；</p><p>　　K——

96、載荷綜合系數(shù)，取K=1.2；</p><p>　　——齒輪的許用接觸應力；</p><p>　　u——齒輪的齒數(shù)比；</p><p><b>　　——齒寬系數(shù)</b></p><p>　　從參考文獻[2]得 =750N/mm, u=4，</p><p>　　3.7.1水平回轉齒輪的設計與校

97、核</p><p>　　小齒輪Z=24；傳動齒輪Z=96；轉速不大，功率較小，選擇齒輪的精度為8級；載荷平穩(wěn)，對稱分布，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。</p><p>　　所以得 </p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　取d=

98、144mm</b></p><p><b>　　模數(shù) </b></p><p>　　分度圓直徑d=144mm d=966=576mm</p><p>　　較核齒輪彎曲強度 </p><p>　　由公式 </p><p>　?。?-11）

99、 式中： ——復合齒輪系數(shù)；</p><p><b>　　m——模數(shù)；</b></p><p><b>　　T——齒輪轉矩；</b></p><p>　　b——出論接觸系數(shù)；</p><p>　　K——載荷綜合系數(shù)；</p><p>　　[]——齒

100、輪的彎曲許用應力</p><p>　　=4.187，=3.9022，=580N/mm，=300N/mm，=1。</p><p>　　由 []= （3-12）</p><p>　　得到： []=580N/mm []=300N/mm ， </p>

101、;<p>　　又因為K=1.2，m=6mm ，b=87mm</p><p>　　得到 191 N/mm[]=580N/mm</p><p>　　=.=178 N/mm[]=300N/mm </p><p>　　所以，設計的齒輪符合使用要求。</p><p>　　齒頂圓 D=（

102、Z+2）m =156mm （=1）</p><p>　　D=（Z+2）m =588mm</p><p>　　齒根圓 D=（Z-2ha）m=132mm</p><p>　　D=（Z-2ha）m=564mm</p><p>　　3.7.2垂直回轉齒輪的設計與校核</p><p>　　小

103、齒輪Z=30；傳動齒輪Z=123；轉速不大，功率較小，選擇齒輪的精度為8級；載荷平穩(wěn)，對稱分布，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從參考文獻[6]得 =750N/mm, u=4.1， </p><p>　　所以得 =8.65 </p><p><b>　　，</b></p><p>&

104、lt;b>　　取d=120mm</b></p><p><b>　　b=mm</b></p><p><b>　　模數(shù)m=mm </b></p><p>　　分度圓直徑d=120mm d=1234=492mm</p><p><b>　　較核齒輪彎曲強度</b&

105、gt;</p><p>　　由公式： (3-13）</p><p>　　式中：——復合齒輪系數(shù)； </p><p>　　m——模數(shù)； </p><p><b>　　T——齒輪轉矩；</b></p><p>　　b——出論

106、接觸系數(shù)；</p><p>　　K——載荷綜合系數(shù)；</p><p><b>　　Z——齒數(shù)；</b></p><p>　　[]——齒輪的彎曲許用應力</p><p>　　=4.187，=3.9022，=580N/mm，=300N/mm，=1。</p><p>　　由

107、 []= （3-14）</p><p><b>　　得到：</b></p><p>　　[]=580N/mm []=300N/mm ， 又因為K=1.2，m=6mm ，b=72mm</p><p><b>　　得到：</b></p>

108、;<p>　　111 N/mm[]=580N/mm</p><p>　　=.=104 N/mm[]=300N/mm </p><p>　　所以，設計的齒輪符合使用要求。</p><p>　　齒頂圓 D=（Z+2）m =128mm （=1）</p><p>　　D=（Z+2）m =500m

109、m</p><p>　　齒根圓 D=（Z-2ha）m=112mm</p><p>　　D=（Z-2ha）m=484mm </p><p>　　下表3-4為齒輪參數(shù)統(tǒng)計表。 </p><p>　　表3-4 齒輪參數(shù)統(tǒng)計表 </p><p><b>　　3.8 軸的設計</b&

110、gt;</p><p><b>　　3.8.1初步估計</b></p><p>　　根據(jù)所受載荷的不同，軸分為心軸、傳動軸、轉軸三種。</p><p>　　設計直徑是軸上受扭矩處的最小直徑。在軸上會有鍵槽對軸的強度削弱，一個鍵槽，直徑應當增大3%~5%。</p><p>　　3.8.2軸1（水平回轉）的設計</p&

111、gt;<p>　　A 材料的選擇，通常用40Cr鋼調制處理。</p><p><b>　　B 軸徑的設計</b></p><p><b>　　根據(jù)公式 </b></p><p>　?。╩m） （3-15）</p><p>　　

112、式中：p——軸傳遞的功率；</p><p><b>　　n——軸的轉速；</b></p><p>　　C——由軸的許用應力確定的系數(shù)（在表3-5中查）</p><p>　　d——軸的最小直徑 mm</p><p>　　表3-5 軸的常用材料的C值</p><p>　　根據(jù)材料的性質，C取100。

113、=0.58kw,。</p><p>　　得到 =51.7mm 所以取=55mm</p><p>　　3.8.3軸2（水平回轉）的設計</p><p>　　A 材料的選擇，通常用40Cr鋼調制處理。</p><p><b>　　B 軸徑的選擇</b></p><p>　　根據(jù)

114、公式： （mm）</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=80.6mm 取=85mm</p><p>　　3.8.4軸3（垂直回轉）的設計</p><p>　　A 材料的選擇 通常用40Cr鋼調制處理。</p><p><b>　　B 軸徑的

115、選擇</b></p><p>　　根據(jù)公式： （mm） </p><p>　　=42.7mm 取=45mm</p><p>　　3.8.5軸4（垂直回轉）的設計</p><p>　　A 材料的選擇 通常用40Cr鋼調制處理。</p><p><b>　　B 軸徑的選擇<

116、;/b></p><p>　　根據(jù)公式： （mm）</p><p>　　=67.9mm 取=70 </p><p>　　注意：在上面的計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，直徑應該根據(jù)設計相應的變化，如在有鍵槽的地方直徑增大3%~5%。</p><p>　　3.9 軸的強度校核</p&g

117、t;<p>　　3.9.1軸2（水平回轉）的強度校核</p><p>　　設為圓周力，為徑向力，。查閱工具書得</p><p>　　= （3-16） </p><p>　　= （3-17）

118、</p><p>　　所以 =</p><p><b>　　=</b></p><p>　　軸2受力如下圖3-4：</p><p>　　圖3-4 軸2受力圖</p><p>　　單獨考慮受力分析如下圖3-5：</p><p>　　圖3-5 作用下

119、軸2受力分析圖</p><p>　　對B點： </p><p>　　對A點： </p><p>　　彎矩圖如下圖3-6：</p><p>　　圖3-6 軸2彎矩圖</p><p>　　單獨考慮M作用，軸2受力分析如下圖3-7：</p><p&g

120、t;　　圖3-7 M作用下的軸2受力分析圖</p><p>　　軸2彎矩圖如下圖3-8：</p><p>　　圖3-8 軸2彎矩圖 </p><p>　　由以上可知，危險面處得最大彎矩：</p><p>　　又因為 </p><p>　　根據(jù)第四強度理論得 </p><

121、p><b>　　（3-18） </b></p><p><b>　?。?-19） </b></p><p>　　又從參考文獻得軸的彎曲許用應力為</p><p>　　軸的直徑 （3-20）</p><p