《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-1.0t普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì)（全套圖紙）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-1.0t普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì)（全套圖紙）（50頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、西西 南南 交交 通通 大大 學(xué)學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1.0t1.0t 普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì)普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì) 全套全套 CAD 圖紙，聯(lián)系圖紙，聯(lián)系 153893706 年 級(jí): 學(xué) 號(hào):2 2 姓 名: 專 業(yè):材料成型與控制 20112011 年年 6 6 月月 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第頁 院 系 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 材料科學(xué)與工程 年 級(jí) 2002 級(jí) 姓 名 題 目 1.0t 普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 評 語 指導(dǎo)教師 (簽章) 評 閱 人 評 語 評 閱 人 (簽章) 成 績 答辯委員會(huì)主任 (簽章) 年 月 西

2、南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 班 級(jí) 材料 2002 級(jí) 學(xué)生姓名 鄭興平 學(xué) 號(hào) 20023182 發(fā)題日期：2006 年 03 月 10 日 完成日期： 月 日 題 目 1.0t 普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì) 1、本論文的目的、意義 焊接變位機(jī)是將焊件回轉(zhuǎn)、傾斜，以使工件上的焊縫置 于水平和船形位置的裝置，主要用于機(jī)架、機(jī)座、機(jī)殼等非長方形工件的焊接。 座式焊接變位機(jī)是應(yīng)用最廣泛的一種焊接變?yōu)闄C(jī)械，載重量一般為 1-50t，本 設(shè)計(jì)主要進(jìn)行 1.0t 的通用型座式焊接變位機(jī)，該裝備是以電動(dòng)機(jī)-減速器驅(qū)動(dòng)工作 臺(tái)回轉(zhuǎn)并傾斜的焊接變位機(jī)械，是

3、為適應(yīng)相關(guān)工件焊接需要而出現(xiàn)的焊接設(shè)備。 2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) （1）完成 A0 當(dāng)量圖紙大于 3 張。 （2）英文翻譯大于 10000 字符。 （3）論文。 （4）畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)紀(jì)要。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第頁 3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 12 周） 第一部分 查閱文獻(xiàn)及調(diào)研 （1 周） 第二部分 設(shè)計(jì)方案的確定 (2 周) 第三部分 繪制設(shè)備結(jié)構(gòu)及零件圖 （8 周) 第四部分 論文書寫 ( 2 周) 第五部分論文修改 (1 周) 評閱及答辯 ( 周) 備 注 指導(dǎo)教師： 年 月 日 審 批 人： 年 月 日 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

4、） 第 1 頁 摘摘 要要 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

5、件的型號(hào)，并且對其進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度、使用壽命等的校核，然 后對一些外購件也進(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) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 AbstractAbstract Welding conjugation plane has become an indispensable manufacturing equipment , which is zoned welding assistant

6、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 technica

7、l 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 dete

8、rmine 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 corres

9、ponding 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 me

10、chanics, metal crafts science, Autocad. 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 Keyword : welding conjugation machines, mechanical design. 目錄目錄 第第 1 章章 緒論緒論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

11、任務(wù)的提出10 第第 2 章章 焊接變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)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 第第 3 章章 設(shè)計(jì)與校核設(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 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 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 3.1

12、0 軸的強(qiáng)度的校核528 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)論結(jié)論.38 致謝致謝.39 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)40 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 第第 1 1 章章 緒論緒論 1.11.1 關(guān)于焊接變位機(jī)的幾個(gè)定義和基本的要求關(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

13、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。 1.1.21.1.2 焊接變位機(jī)的類型和基本原理焊接變位機(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： 圖圖 11 變位器的派

14、生形式示意圖變位器的派生形式示意圖 1.1.31.1.3 焊件變位機(jī)械的構(gòu)件組成焊件變位機(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： 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 A 翻轉(zhuǎn)機(jī)， B 回轉(zhuǎn)臺(tái)， C 滾輪架， D 變位器。 1.1.41.1.4 焊機(jī)變位機(jī)械的類型：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 1.1.51.1.5 焊件變位機(jī)械的類型焊件變位機(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，

15、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。 1.1.61.1.6 近年來焊接變位機(jī)有許多新的發(fā)展近年來焊接變位機(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

16、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

17、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)。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 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。 圖圖 12 座式變位機(jī)簡圖座式變位機(jī)簡圖 圖圖 1-3 雙座式焊接變位機(jī)雙座式焊接變位機(jī) 1.21.2 幾種常見的焊接變位機(jī)的特點(diǎn)幾種常見的焊接變位機(jī)的特點(diǎn) 1.2.11.2.1 座式通用變位機(jī)：座式通

18、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。可以將工作翻轉(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。 1.2.21.2.2 U U 型雙座式頭尾雙回轉(zhuǎn)型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。 1.2.31.2.3 L L 型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)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

19、程機(jī)械制造廠商對結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率的要求小斷提高， 對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 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 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

20、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

21、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)?；剞D(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 360 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

22、）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。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 回轉(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

23、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

24、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。 1.2.41.2.4 C C 型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)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。 1.31.3 焊接變位機(jī)的變位焊接變位機(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 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。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

25、（論文） 第 6 頁 1.41.4 變位機(jī)械中的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇變位機(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

26、桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。 D 對自鎖、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。 1.51.5 變位機(jī)的額定載荷變位機(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

27、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。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 從量綱發(fā)展的歷史分析

28、，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

29、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。 1.61.6 焊接變位機(jī)械應(yīng)具備的性能焊接變位機(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

30、度(點(diǎn)位控制)和運(yùn)行軌跡精度(輪廓控制)應(yīng)控制在 0.12mm 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) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 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)

31、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。 1.71.7 國際和國內(nèi)焊接變位機(jī)的發(fā)展國際和國內(nèi)焊接變位機(jī)的發(fā)展 1.7.11.7.1 美國美國 ArosonAroson 公司公司 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 kg1810 噸。 A 手動(dòng)雙回式。C 系列，型號(hào) C1000、2000、4000。承載能力 25 磅

32、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) （GE25GE3500，承載能力 2500 磅35 萬磅。 F 傾翻-回轉(zhuǎn)式，傾翻角度 90，G 系列，G400G4-MEGA 型，承載能力 4000 磅400 萬磅。 G

33、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 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 載能力為 500 磅24 萬磅。 1.7.21.7.2 德國德國 LCOOSLCOOS 公司公司 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

34、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 2C 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。 1.7.31.7.3 日本松下（日本松下（

35、PanasonicPanasonic）公司）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 2L 型雙回轉(zhuǎn)式。最大有效負(fù)荷 （Max. payloa

36、d）200kg、500kg、1000kg。 1.7.41.7.4 國內(nèi)變位機(jī)的產(chǎn)品簡介國內(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） 。 西

37、南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 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

38、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。 1.81.8 任務(wù)的提出任務(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)。 1.8.11.8.1 設(shè)計(jì)要求：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)； （

39、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。 1.8.21.8.2 主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容：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)； 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 （6） 傳動(dòng)部件的潤滑條件分析。 第第 2 2 章章 焊接變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)焊接變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 2.12.1 焊接變位機(jī)的總體設(shè)計(jì)和適用范圍焊接變位機(jī)的總體設(shè)計(jì)和適用

40、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。 表表 2-1 設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)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

41、翻轉(zhuǎn)角速度(r/min)0.5r/min 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁 翻轉(zhuǎn)角度（度）0120 工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)角度0360 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)角速度0.10.6r/min 2.22.2 焊接變位機(jī)的自由度焊接變位機(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 360n；雙回轉(zhuǎn)式，

42、其轉(zhuǎn)角為一個(gè)為360n，另一個(gè)為 180360n；傾翻-回轉(zhuǎn)式，其轉(zhuǎn)角一個(gè)為360n，另一個(gè)為 （090、135）。 （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。 2.32.3 設(shè)計(jì)方案的確定設(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。 2.3.12.3.1 工作臺(tái)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。 2.3.22.3.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 用于實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)上工件的回

43、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。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁 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

44、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)。 2.3.32.3.3 工作機(jī)需要電動(dòng)機(jī)輸入功率才能工作工作機(jī)需要電動(dòng)機(jī)輸入功率才能工作 一般原動(dòng)機(jī)

45、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)。 2.3.42.3.4 選擇傳動(dòng)形式時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮的主要指標(biāo)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)

46、分別闡述如 下： 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 （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

47、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

48、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。 2.3.52.3.5 設(shè)計(jì)中傳動(dòng)方式的確定設(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： 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 （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

49、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)。 第第 3 3 章章 設(shè)計(jì)與校核設(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。 表表 3-1 設(shè)備的基本數(shù)據(jù)參數(shù)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）0120 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)角速度0.10.6r/min 3.13.1 傳動(dòng)比的假定和確定傳動(dòng)比的假定

50、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 0.10.6r/min。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁 根據(jù) i=電機(jī)轉(zhuǎn)速/工作臺(tái)轉(zhuǎn)速=1000/0.10.6=166010000 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 3.1.13.1.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)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 200900 之間。 圖圖 3-1 擺線針輪減

51、速器型號(hào)示意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 3.1.23.1.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)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 3.23.2 傳動(dòng)裝置總效率的確定傳動(dòng)裝置總效率的確定 3.2.13.2.1 蝸桿傳動(dòng)的效率蝸桿傳動(dòng)的效率 A 第一級(jí)蝸

52、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 0.850.95 之間，取 0.95；并 且蝸桿的兩端有一對滾動(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。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 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)

53、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 3.2.23.2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)總效率翻轉(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 0.900.97 之間，選 0.952； 在減速器外連接的三個(gè)圓柱齒輪的傳動(dòng)效率在 0.960.99 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。 3.33.3 工作臺(tái)阻力矩的計(jì)算工作臺(tái)阻力矩的計(jì)算 3.3.13.3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)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)

54、 效率也不低。 圖圖 3-2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)力矩計(jì)算示意回轉(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= A l Ge B l Ge 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁 Q=G=12000。 C 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 AB 根據(jù)轉(zhuǎn)距計(jì)算公式 （3- BBAA QdQdfT5 . 0 1） 得到：

55、T=0.5 0.01(2727 45+2727 80)=1704（N.mm） 根據(jù)公式： T”=fcdcQc 得到： T”=0.01 40 12000=4800（N.mm） （3-2） 所以，總的阻力矩 T=k(T”+T)=1.24800+1704=7805(N.mm) 3.3.23.3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 圖圖 3-3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)力矩計(jì)算示意翻轉(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=G 0.01 （3- 2 d 3） 式中： d 軸徑， 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 d=90mm 從而得到： =12045=5400（N.mm）T 3.4

56、3.4 電動(dòng)機(jī)額定功率的確定電動(dòng)機(jī)額定功率的確定 3.4.13.4.1 電機(jī)容量的確定電機(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=（11.3）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- w FVw 1000 4） 當(dāng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí) Pw= （3- w Tnw 9550 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w nw工作機(jī)的轉(zhuǎn)

57、速（r/min） 工作機(jī)效率選取 0.8 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 3.4.23.4.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)額定功率的確定，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)額定功率的確定， 由公式 P 額定=（11.3）Pd （3-6） Pd =Pw/ （3-w 7） 得到 P 額定=0.45kw 3.4.33.4.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)額定功率的確定翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)額定功率的確定 P 額定=（11.3）Pd Pd =Pw/w 得到 P 額定=0.49KW 3.53.5 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定電動(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

58、：3000r/min600r/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-nniiianidn).2 1 ( 8） 式中： nd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；ai i1in各級(jí)傳動(dòng)比的范圍； n工作機(jī)的轉(zhuǎn)速。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 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 nd=Ia n=2000（0.10.6）=2001200 B 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的范圍 nd=Ia n=2800 0.5=1420 由此，

59、確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1500r/min。 3.63.6 電機(jī)類型的確定電機(jī)類型的確定 3.6.13.6.1 回轉(zhuǎn)部分回轉(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 Z222 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)

60、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。 3.6.23.6.2 翻轉(zhuǎn)電機(jī)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。 3.73.7 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 3.7.13.7.1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)：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 1080；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。

61、 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 表表 3-2 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的的 Z2 直流電機(jī)基本參數(shù)直流電機(jī)基本參數(shù) 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 型 號(hào) kWVAr/min%kgm2kg 0.41105.51200066 Z2-21 0.42202.755200066 0.04550 0.61107.68200071 Z2-22 0.62203.79200072 0.05555 0.811010200072.5 Z2-31 0.82204.95200073.5 0.08567 1.

62、111013.33200075 Z2-32 1.12206.58200076 0.10579 1.511017.8200076.5 Z2-41 1.52208.9200076.5 0.1585 2.211025.32200079 Z2-42 2.222012.66200079 0.18100 311034.3200079.5 Z2-51 322017.2200079.5 0.35144 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

63、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滑動(dòng)，所以摩擦大，熱損耗大，傳 動(dòng)效率低。通常在 0.70.8 之間。自鎖蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率低于 0.5。因而需 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 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。 圖圖 3-4 蝸輪蝸桿傳動(dòng)示意圖蝸輪蝸桿傳動(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 m d 值幾個(gè)值是關(guān)鍵，關(guān) 2 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： 3.7.23.7.2 蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)和蝸輪齒數(shù)的選擇的選擇 1 2 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=2780