自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】,說(shuō)明書(shū)+CAD,自動(dòng),電焊機(jī),機(jī)械,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),CAD LOGO自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 匯匯 報(bào)報(bào) 人：人：學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師：專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)：業(yè)：主要匯報(bào)內(nèi)容主要匯報(bào)內(nèi)容設(shè)計(jì)背景及任務(wù)設(shè)計(jì)背景及任務(wù)1設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案2關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型3總總 裝裝 圖圖4致致 謝謝5一一、設(shè)計(jì)背景及任務(wù)、設(shè)計(jì)背景及任務(wù)設(shè)計(jì)背景設(shè)計(jì)背景電焊機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)展水平的要求要加快自動(dòng)化。一一、設(shè)計(jì)背景及任務(wù)、設(shè)計(jì)背景及任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 新疆大學(xué)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)班 級(jí) ：機(jī)械13-11 姓 名：胡顏真 論文（設(shè)計(jì)）題目：自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求完成的內(nèi)容：1）通過(guò)閱讀文獻(xiàn)及參考資料，了解電焊機(jī)的原理及自動(dòng)送料工作原理，分析其結(jié)構(gòu)和組成2）方案設(shè)計(jì)，根據(jù)查閱的資料提出設(shè)計(jì)方案，并說(shuō)明方案的可行性。3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的計(jì)算，對(duì)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及自動(dòng)送料裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。4）完成設(shè)計(jì)總圖1張，零、部件圖2張5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。二二、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方案整體設(shè)計(jì)方案整體設(shè)計(jì)方案自動(dòng)電焊機(jī)采用梯形絲杠傳動(dòng)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X、Z向的兩向移動(dòng)；x向絲杠通過(guò)螺母副與滑塊相連，滑塊與平臺(tái)相連，平臺(tái)上安裝z向傳動(dòng)絲杠，Z向絲杠螺母副與滑塊相連，滑塊上再安裝焊槍?zhuān)瑢?shí)現(xiàn)焊接。實(shí)現(xiàn)兩向移動(dòng)二二、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方案送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用上下輪之間的摩擦，運(yùn)送焊絲。主動(dòng)輪與電機(jī)相連帶動(dòng)從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，中間安放焊絲。為了使焊絲沿規(guī)定的方向運(yùn)動(dòng)，中開(kāi)V型槽，使焊絲沿槽運(yùn)動(dòng)，上方安放從動(dòng)輪，壓緊焊絲。送絲機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型零部件種類(lèi)零部件種類(lèi)1.梯形絲杠計(jì)算2.軸承選擇3.軸承座4.連軸器選擇5.鍵的選擇6.送絲主動(dòng)輪設(shè)計(jì)7.送絲電機(jī)計(jì)算梯形絲杠計(jì)算梯形絲杠計(jì)算 1三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型參考梯形絲杠參數(shù)，計(jì)算螺桿中徑：F為初期估算所受徑向力，最小中徑應(yīng)大于計(jì)算值。然后選擇與質(zhì)量配的零部件，計(jì)算實(shí)際的力相比較，符合后再計(jì)算絲杠的導(dǎo)程，螺距等各個(gè)參數(shù)，計(jì)算的直徑為32mm,然后校核絲杠的性能。軸承軸承2三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型已知軸直徑d0=16mm，經(jīng)計(jì)算算得軸同時(shí)存在軸向力與徑向力，選擇角接觸球軸承。軸承的各項(xiàng)參數(shù)如下表。軸承座軸承座3三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型 為與上文所敘的角接觸球軸承相配合，同時(shí)考慮到安裝便捷，設(shè)計(jì)了角接觸軸承座。它是一種常用的選型，適用于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和軸與安裝面平行的機(jī)械裝置?？紤]絲杠工作強(qiáng)度，擬采用鑄鋼材料制造。聯(lián)軸器聯(lián)軸器4三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型根據(jù)公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩，選用凸緣式聯(lián)軸器，其具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，可傳遞較大轉(zhuǎn)矩等性能，使用廣泛。鍵鍵5三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型絲杠直徑為16mm,傳動(dòng)平穩(wěn)選擇鍵A型普通平鍵 規(guī)格為 6616mm，用于聯(lián)軸器與絲杠相連。普通平鍵兩個(gè)側(cè)面是它的工作面，其中普通型平鍵對(duì)中性好，定位精度較高，折裝方便。送絲機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪設(shè)計(jì)送絲機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪設(shè)計(jì)6三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型 主動(dòng)輪采用45鋼，直徑100mm，厚20mm，為了使送絲力有所增加，在主動(dòng)輪上開(kāi)一個(gè)V型槽，可以固定焊絲位置，保證焊絲不會(huì)滑動(dòng)，向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。送絲主動(dòng)輪設(shè)計(jì)送絲輪軸設(shè)計(jì)送絲輪軸設(shè)計(jì)7三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型三、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型 根據(jù)計(jì)算軸的最小直徑，考慮到安裝鍵，設(shè)計(jì)最小直徑為20nm，最小軸部分要與減速齒輪相連，然后兩端用活動(dòng)軸承支撐，中間是通過(guò)鍵與主動(dòng)輪相連。最右段是軸的最小部分，外部要與電機(jī)相聯(lián)，還要與軸承配合，軸承選擇深溝球軸承，可承受軸向與徑向載荷。軸的設(shè)計(jì)四四、自動(dòng)電焊機(jī)整體裝配、自動(dòng)電焊機(jī)整體裝配裝配存在的問(wèn)題1.設(shè)計(jì)過(guò)程中零件之間的鏈接與裝配關(guān)系，不明確。2.整體結(jié)構(gòu)不緊湊。四四、自動(dòng)電焊機(jī)整體裝、自動(dòng)電焊機(jī)整體裝配配總結(jié)總結(jié) 通過(guò)對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行科學(xué)選型，認(rèn)真校核，考慮裝配關(guān)系，使自動(dòng)電焊機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)兩向移動(dòng)，并且在焊接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇。具體完成的有：(1)自動(dòng)電焊機(jī)總體裝配設(shè)計(jì)；(2)自動(dòng)電焊機(jī)傳動(dòng)部件絲杠的選型計(jì)算；(3)自動(dòng)電焊機(jī)電機(jī)的選擇；(4)自動(dòng)電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其它部件的選型計(jì)算。五、致五、致 謝謝感謝新疆大學(xué)機(jī)械學(xué)院對(duì)我的教育感謝所有授予我知識(shí)的老師感謝胡老師對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的悉心教導(dǎo)感謝所有幫助、關(guān)心我的老師與同學(xué)附件3： 中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué)院 班級(jí) 指導(dǎo) 教師 論文（設(shè)計(jì)）題目 自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 已 完 成 的 任 務(wù) 1.完成自動(dòng)電焊機(jī)相關(guān)文件檢索。 2.完成自動(dòng)電焊機(jī)工作原理和自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)組成的了解和掌握。 3.完成自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì)和自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 是否符合 任務(wù)書(shū)要 求進(jìn)度 尚 須 完 成 的 任 務(wù) （1） 自動(dòng)電焊機(jī)關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)計(jì)算。 （2） 自動(dòng)電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 （3） 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 （4） 整體裝配圖一張，零件圖兩張。 能否按期完成任務(wù) 存 在 的 問(wèn) 題 和 解 決 辦 法 加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)的了解，完善設(shè)計(jì)方案。 填 表 人 日期 教研室主任簽字： 教學(xué)副院長(zhǎng)（主任）簽字： 附件7 任務(wù)書(shū) 班 級(jí)： 姓 名： 論文（設(shè)計(jì)）題目： 自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專(zhuān) 題： 要求完成的內(nèi)容： 1）通過(guò)閱讀文獻(xiàn)及參考資料，了解電焊機(jī)的原理及自動(dòng)送料工作原理，分析其結(jié)構(gòu)和組成 2）方案設(shè)計(jì)，根據(jù)查閱的資料提出設(shè)計(jì)方案，并說(shuō)明方案的可行性。 3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的計(jì)算，對(duì)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及自動(dòng)送料裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4）完成設(shè)計(jì)總圖1張，零、部件圖2張。 5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 發(fā)題日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日 實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)單位： 地點(diǎn)： 論文頁(yè)數(shù)： 頁(yè)； 圖紙張數(shù)： 指導(dǎo)教師： 教研室主任： 院 長(zhǎng)： 題 目: 自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師: 學(xué)生姓名： 所屬院系： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 完成日期： 聲明 本人鄭重聲明，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文——《自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》系本人在相關(guān)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲、剽竊他人成果，由此造成的一切后果由本人負(fù)責(zé)。 聲明人： 日期：2017.6.1 任務(wù)書(shū) 班 級(jí)：1 姓 名： 論文（設(shè)計(jì)）題目： 自動(dòng)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專(zhuān) 題： 要求完成的內(nèi)容： 1）通過(guò)閱讀文獻(xiàn)及參考資料，了解電焊機(jī)的原理及自動(dòng)送料工作原理，分析其結(jié)構(gòu)和組成。 2）方案設(shè)計(jì)，根據(jù)查閱的資料提出設(shè)計(jì)方案，并說(shuō)明方案的可行性。 3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的計(jì)算，對(duì)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及自動(dòng)送料裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4）完成設(shè)計(jì)總圖1張，零、部件圖2張。 5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 發(fā)題日期：2016年12月30日 完成日期：2017年5月30日 實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)單位： 地點(diǎn)： 論文頁(yè)數(shù)： 頁(yè)； 圖紙張數(shù)： 指導(dǎo)教師： 教研室主任： 院 長(zhǎng)： I 摘 要 隨著電焊機(jī)的應(yīng)用需求，手動(dòng)電焊機(jī)因?yàn)槠鋭趧?dòng)強(qiáng)度大，焊接效率低，工作環(huán)境惡劣，對(duì)人體傷害大等缺點(diǎn)，逐漸被自動(dòng)電焊機(jī)所取代。自動(dòng)電焊機(jī)的主要體現(xiàn)在自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)，焊接工位自動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，工件自動(dòng)裝卡機(jī)構(gòu)，工件焊接自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)集成控制等，其中自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)。 因此，本設(shè)計(jì)針對(duì)自動(dòng)電焊機(jī)的主要傳動(dòng)部件，與送絲機(jī)構(gòu)而進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中完成了自動(dòng)電焊機(jī)絲杠傳動(dòng)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型，以及自動(dòng)電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)各傳動(dòng)零部件的良好運(yùn)行，使其不動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)自鎖功能在焊接過(guò)程中，自動(dòng)電焊機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送絲功能。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)電焊機(jī)；絲杠傳動(dòng)；送絲機(jī)構(gòu) ABSTRACT With the application requirement of electric welding machine, manual arc welding machine for its labor intensity, low welding efficiency, bad work environment, harm to human body big shortcomings, such as, gradually replaced by the automatic welding machine. Automatic welding machine in automatic wire feeding mechanism, welding station automatic conversion mechanism, workpiece automatic card institutions, workpiece welding automation system, control system integration, etc.including automatic wire feed mechanism is an important part of the automation. Therefore, this design for the automatic welding machine's main transmission parts, and wire feeding mechanism design, completed the design of automatic welding machine screw transmission parts design calculation and selection, as well as designing and calculating the automatic welding machine automatic wire feeding mechanism, realize the good running of transmission parts, so that they don't move when realize self-locking function in the process of welding, automatic welding machine automatic wire feeding function. keywords: Automatic welder; Lead screw drive; Wire feeding mechanism 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 電焊機(jī)的發(fā)展背景和特點(diǎn) 1 1.2 電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu) 2 1.2.1 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀與特點(diǎn) 2 1.2.2 設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求與內(nèi)容 2 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1 自動(dòng)電焊機(jī)總體設(shè)計(jì) 3 2.2 自動(dòng)電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 3 第3章 關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì) 5 3.1 絲杠和導(dǎo)軌選型 5 3.1.1 自動(dòng)電焊機(jī)z向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 3.1.2 Z向電機(jī)選擇 8 3.2 X向絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11 3.2.2 絲杠設(shè)計(jì) 11 3.2.3 X向電動(dòng)機(jī)選擇 14 3.2.4 聯(lián)軸器的選擇 15 3.3 電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 3.3.1 自動(dòng)送絲機(jī)結(jié)構(gòu)從動(dòng)輪設(shè)計(jì) 15 3.3.2 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪設(shè)計(jì) 16 3.3.3 送絲電動(dòng)機(jī)選擇 16 3.3.4 主動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì) 17 3.3.5 鍵的選擇與校核 19 3.3.6 軸承的選擇 19 3.3.7 軸與電機(jī)連接 19 3.3.8 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)圖 19 第4章 自動(dòng)電焊機(jī)整體裝配圖 21 4.1 自動(dòng)電焊機(jī)主視圖 21 4.2 自動(dòng)電焊機(jī)左視圖 22 4.3 自動(dòng)電焊機(jī)俯視圖 23 結(jié) 論 24 致 謝 25 參考文獻(xiàn) 26 IV 4 32 第1章 緒 論 1.1 電焊機(jī)的發(fā)展背景和特點(diǎn) 隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電焊機(jī)的應(yīng)用需求也發(fā)生著變化從手動(dòng)電焊機(jī)到半自動(dòng)電焊機(jī)，再到自動(dòng)電焊機(jī)，不斷響著自動(dòng)化方向發(fā)展。 手動(dòng)電焊機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，使用手工電焊機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接環(huán)境差，對(duì)人身體傷害大，焊接焊縫質(zhì)量依靠焊工的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)同時(shí)，手動(dòng)電焊機(jī)的生產(chǎn)效率低，不適合特殊焊接于薄板焊接。逐漸手動(dòng)電焊機(jī)跟不上生產(chǎn)的要求，只是在生活中焊接小零件時(shí)使用較多，在生產(chǎn)中逐漸出現(xiàn)半自動(dòng)電焊機(jī)，將手動(dòng)電焊機(jī)取代。 半自動(dòng)電焊機(jī)是在原有的電焊機(jī)的基礎(chǔ)上在某個(gè)方面，做出改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)電焊機(jī)半自動(dòng)。如原有電焊機(jī)焊接時(shí)焊絲需要焊工手動(dòng)安裝，有自動(dòng)送絲的設(shè)備，焊槍在焊件上工作時(shí)，焊槍的移動(dòng)等都是靠手工完成的常見(jiàn)到的半自動(dòng)焊機(jī)有MIG焊，CO2氣體保護(hù)焊，他們都是在原有電焊機(jī)上加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)，但這些改進(jìn)還是跟不上生產(chǎn)的要求，還是在用人力來(lái)完成，因此自動(dòng)電焊機(jī)就發(fā)展起來(lái)了。 自動(dòng)電焊機(jī)是利用控制技術(shù)，將焊接技術(shù)與其它技術(shù)相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)集中控制，使電焊機(jī)的焊接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。自動(dòng)電焊機(jī)包括自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)，焊接工位自動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，工件自動(dòng)裝卡機(jī)構(gòu)，攻擊焊接工程自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)集成控制等。自動(dòng)電焊機(jī)種類(lèi)不斷變多，用得較多的是氣焊，釬焊，有埋弧焊自動(dòng)電焊機(jī)；氣體保護(hù)自動(dòng)焊機(jī)，電渣焊自動(dòng)焊機(jī)，激光焊接自動(dòng)焊機(jī)，焊接機(jī)器人自動(dòng)焊接機(jī)。 CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊接機(jī)用于焊接低碳鋼、不銹鋼、鋁等材料，而且生產(chǎn)質(zhì)量與焊接質(zhì)量都很高。焊接時(shí)電弧很集中，焊接快；可用多種方式控制，焊機(jī)操作方便。埋弧焊自動(dòng)焊機(jī)，是隨著我國(guó)造船業(yè)、航空航天業(yè)、鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展，逐漸發(fā)展起來(lái)并廣泛應(yīng)用。它被應(yīng)用于碳鋼不銹鋼等，拌腳后、焊縫較長(zhǎng)的焊接中，他可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連接，，故生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，焊縫美觀。埋弧焊在使用時(shí)電弧產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)高，對(duì)薄的焊件不能焊接，而且埋弧焊焊接時(shí)采用顆粒狀旱劑進(jìn)行保護(hù),只適用于平焊和角焊位置的焊接。 現(xiàn)代自動(dòng)電焊機(jī)發(fā)展相當(dāng)迅速，應(yīng)用于越來(lái)越廣泛-是因?yàn)樽詣?dòng)電焊機(jī)的電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好，適應(yīng)焊接環(huán)境能力強(qiáng)，對(duì)特殊焊件的焊接滿足要求。并且現(xiàn)代自動(dòng)電焊機(jī)焊接性能高，材料成本低，焊機(jī)更是向環(huán)保方向靠近。節(jié)約勞動(dòng)力，很大程度上降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使用更廣泛。 總之，電焊機(jī)的發(fā)展已經(jīng)適應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的要求，只要有需要就會(huì)有相應(yīng)的電焊機(jī)誕生。使得我國(guó)的電焊機(jī)總體水平在不斷的上升，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，智能化，將我國(guó)電焊機(jī)發(fā)展到一個(gè)新的階段。 1.2 電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu) 1.2.1 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀與特點(diǎn) 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)的發(fā)展是隨著控制方式的發(fā)展不斷變化的，從最開(kāi)始的模擬電路控制，然后到了單片機(jī)控制，發(fā)展到了現(xiàn)代化的智能控制。目前使用較多的自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)采用的是推絲式、拉絲式、推—拉式。 推絲式送絲機(jī)構(gòu)在氣體保護(hù)焊中應(yīng)用廣泛，送絲輪位于焊接軟管的后半段，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)焊絲，使焊絲在軟管內(nèi)運(yùn)動(dòng)。推絲式送絲機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是焊槍構(gòu)造簡(jiǎn)單，焊槍使用輕便，操作便利，缺點(diǎn)是焊絲在焊絲管中運(yùn)動(dòng)一段距離后才能到達(dá)焊槍位置，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中焊絲受到阻力較大，送絲不穩(wěn)定。 拉絲式送絲系統(tǒng)，送絲機(jī)構(gòu)在焊槍頭中，位于軟管的前端，是利用電機(jī)的扭矩運(yùn)送焊絲。優(yōu)點(diǎn)是焊絲在焊絲管中受到拉力，送絲阻力較小，靈活穩(wěn)定，焊絲卡住的現(xiàn)象極少發(fā)生，在細(xì)直焊絲的焊接中應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是送絲機(jī)構(gòu)在焊槍上，焊槍較重，設(shè)計(jì)要求高。 推—拉式送絲系統(tǒng)是這兩種送絲機(jī)構(gòu)的聯(lián)合應(yīng)用。在靠近焊絲軟管末端安裝一個(gè)推絲式送絲機(jī)構(gòu)，在軟管前段即在焊槍中再安裝一個(gè)拉絲式送絲機(jī)構(gòu)，利用兩個(gè)送絲機(jī)構(gòu)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)焊絲的運(yùn)輸。推—拉式送絲系統(tǒng)中，推式電機(jī)主要提供動(dòng)力使焊絲平穩(wěn)運(yùn)行，拉絲式電機(jī)可以將焊絲管仲焊絲拉直，便于運(yùn)輸，在送絲距離不大于5m時(shí)，它可穩(wěn)定送絲。缺點(diǎn)是這種送絲機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時(shí)焊槍較重，不利于調(diào)整，應(yīng)用于長(zhǎng)距離送絲。 總的來(lái)說(shuō)，送絲機(jī)構(gòu)在不斷地改進(jìn)中，從它的送絲動(dòng)力系統(tǒng)到送絲軟管都有不斷的創(chuàng)新。為不同焊機(jī)設(shè)計(jì)的送絲機(jī)構(gòu)也在廣泛的使用，目前國(guó)內(nèi)的送絲機(jī)構(gòu)還在不斷嘗試新的設(shè)計(jì)。 1.2.2 設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求與內(nèi)容 自動(dòng)電焊機(jī)的使用是為了更快更高效的完成工作，同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，本文自動(dòng)電焊機(jī)設(shè)計(jì)主要是電焊機(jī)傳動(dòng)部分與送絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要求電焊機(jī)能實(shí)現(xiàn)良好的傳動(dòng)效果，具有很好的穩(wěn)定性，同時(shí)在原有送絲機(jī)構(gòu)中進(jìn)行很好的完善，可以使送絲更加平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。 具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下： 1. 通過(guò)閱讀文獻(xiàn)及參考資料，了解電焊機(jī)的原理及自動(dòng)送料工作原理，分析其結(jié)構(gòu)和組成。 2. 方案設(shè)計(jì)，根據(jù)查閱的資料提出設(shè)計(jì)方案，并說(shuō)明方案的可行性。 3. 根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的計(jì)算，對(duì)電焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及自動(dòng)送料裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4. 完成設(shè)計(jì)總圖1張，零、部件圖2張。 5. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 自動(dòng)電焊機(jī)總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的自動(dòng)電焊機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)兩向運(yùn)動(dòng)，分別為X向與Z向，自動(dòng)電焊機(jī)使用滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)絲杠左右運(yùn)動(dòng)。Z向絲杠在X向絲杠上面，豎直放立，也由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。X向絲杠通過(guò)平臺(tái)與Z向絲杠連接實(shí)現(xiàn)兩向運(yùn)動(dòng)。Z向絲杠平臺(tái)上與焊槍連接，平面上有送絲機(jī)構(gòu)，將焊絲送往焊槍嘴部。其中X向絲杠行程360mm，Z向絲杠行程320mm;平臺(tái)厚度為40mm，長(zhǎng)710mm，寬660mm。送絲機(jī)構(gòu)放置于平臺(tái)后半段，方便送絲。 圖2-1 總體設(shè)計(jì)方案 2.2 自動(dòng)電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 送絲機(jī)構(gòu)是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)將焊絲從絲盤(pán)運(yùn)送到送絲嘴焊槍的位置，用電動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，為送絲提供動(dòng)力，利用從動(dòng)輪將焊絲壓入主動(dòng)輪的送絲槽中，增大主動(dòng)輪與焊絲之間的摩擦力，將焊絲平穩(wěn)送出，通過(guò)送絲軟管將焊絲送到送絲嘴，之后用于焊接。其中送絲輪主動(dòng)中國(guó)設(shè)為v型槽，便于放焊絲，防止焊絲滑動(dòng)，如下圖： ①?gòu)膭?dòng)輪 ②主動(dòng)輪 ③送絲軟管 ④焊絲 圖2-2 送絲機(jī)構(gòu)原理圖 ⑤V型槽 圖2-3 主動(dòng)輪剖面圖 第3章 關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì) 3.1 絲杠和導(dǎo)軌選型 絲杠可以將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或者將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是很常見(jiàn)的一種傳動(dòng)元件，其主要功能是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為線性運(yùn)動(dòng)，將扭矩轉(zhuǎn)化成軸向反復(fù)作用力，它具有高精度高效率的特點(diǎn)。絲杠有滑動(dòng)絲杠和滾珠絲杠，但是在自動(dòng)電焊機(jī)的設(shè)計(jì)中要使電焊機(jī)在運(yùn)動(dòng)停止后，能使運(yùn)動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)自鎖，不能繼續(xù)滑動(dòng)，與滾珠絲杠相比，滑動(dòng)絲杠能實(shí)現(xiàn)自鎖，因此設(shè)計(jì)中采用的是滑動(dòng)絲杠。 導(dǎo)軌主要是起到支承與引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件在規(guī)定運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)運(yùn)動(dòng)的部件，形式有多種，大多采用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌，這里選擇導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，剛性度好，抗震能力強(qiáng)，在各種機(jī)床中廣泛應(yīng)用。這里的運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌的截面形狀主要有矩形，三角形，燕尾形和圓柱形，這里選擇雙圓柱形導(dǎo)軌，他制造簡(jiǎn)單，工藝性好，導(dǎo)向性好，但它磨損快，因此要提高導(dǎo)軌的精度，剛度及耐磨性。導(dǎo)軌采用淬火鋼和氮化鋼的鑲鋼長(zhǎng)導(dǎo)軌，采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，減少摩擦你，減少磨損，防止生銹，延長(zhǎng)使用壽命。同時(shí)雙圓柱形導(dǎo)軌與滑塊相連導(dǎo)向性好。 3.1.1 自動(dòng)電焊機(jī)z向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Z向傳動(dòng)采用滑動(dòng)絲桿，使用梯形螺紋，大徑d=20mm,螺距p=4mm,螺桿采用中等精度、經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理的45鋼，螺母采用鑄鐵。 (1)按耐磨性設(shè)計(jì)計(jì)算 采用整體式螺母 φ=1.2～2.5,這里取φ =1.2計(jì)算螺桿中徑： d2≥0.8 FφPp (3-1) =0.820001.2×11 =12.86mm 式中：F-軸向載荷（N） Pp-許用壓力（N.mm-2） 查表3-2可知，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取參數(shù)p=4mm,d=20mm, d2=17.5 mm,螺母高度： H=φd2 （3-2） =21mm 螺紋旋和圈數(shù)： Z= HP （3-3） =5.25 螺紋工作高度：h=0.5p=2mm 表3-1 螺旋副摩擦因數(shù)μ值（定期潤(rùn)滑條件下） 螺桿和螺母材料 μ值 淬火鋼對(duì)青銅 0.06～0.08 銅對(duì)青銅 0.08～0.10 鋼對(duì)耐磨鑄鐵 0.100～0.12 鋼對(duì)灰鑄鐵 0.12～0.15 鋼對(duì)鋼 0.11～0.17 表3-2 滑動(dòng)螺旋副材料的許用比壓pp 牙面滑行速度 螺桿速度 螺母材料 許用比壓 低速.潤(rùn)滑良好 鋼 鋼 青銅 7.5～-13 13～25 <2.4m/s2 <3.0m/s2 鋼 鑄鐵 青銅 13～18 11～18 (2)自鎖導(dǎo)程角： γ=tan-1sd2 (3-4) =4.16° 式中：S-螺紋導(dǎo)程（mm） 當(dāng)量摩擦角： ρv=tan-1vcosσ2 (3-5) =5.91° 式中：μ-摩擦因數(shù)（查表3-1）α-螺紋牙型角 因?yàn)棣?4.16<ρv=5.91.所以滿足自鎖要求。 (3)螺桿強(qiáng)度計(jì)算 設(shè)計(jì)中滑動(dòng)絲杠螺桿材料是45鋼，螺母是鑄鐵,采用梯形螺紋，單線n=1,由表3-2，初按滑行速度Vs<3m/s計(jì)算；許用比壓Pp=18-25 N.mm-2 ，取Pp=15 N.mm-2：45鋼的屈服強(qiáng)度σs= 340 N.mm-2, 螺桿的許用應(yīng)力由表3-3得： σp=σs3~5 (3-6) =68～113.4 N.mm-2 取σp=80N.mm-2 σbp=(1.0～1.2) σp (3-7) =(1.0～1.2)×80 =80～96 N.mm-2 取σbp=88 N.mm-2 τp=0.6σp =0.6×88 =52.8N. mm-2 螺母許用應(yīng)力： σbp=(1.0～1.2) σp =80-92N. mm-2 取σbp=85N. mm-2。 τp=30～40 N. mm-2，取τp=35 N. mm-2。 表3-3 滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力σp、 τp、σbp 螺桿強(qiáng)度 σp=σs3~5 螺牙強(qiáng)度 材料 剪切 τp 彎曲σbp 銅 青銅 鑄鐵 耐磨鑄鐵 0.6σp 30～40 40 40 （1.0～1.2）σp 40～60 45～55 50～60 (4)螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算 螺紋摩擦轉(zhuǎn)矩： T1=0.5×d2×Ftan(λ+ρv) (3-8) =0.5×17.5×2000×tan10.6° =2975.8N.mm σca=(T10.2d23)2+(4Fπd1)2 (3-9) =9.91N.mm-2 因?yàn)棣襝a<σbp 滿足強(qiáng)度要求。 (5)螺桿螺牙強(qiáng)度驗(yàn)算 抗剪強(qiáng)度： τ=Fπbzd1 (3-10) =1.78N. mm-2 抗彎強(qiáng)度： σp=3F(d-d2)πb2zb1 (3-11) =2000π×17.5×3.9×5.25 =1.78N. mm-2 因?yàn)棣?τP,抗剪強(qiáng)度小于材料許用切應(yīng)力，牙根剪切滿足強(qiáng)度要求；σp <σbp，抗彎強(qiáng)度小于材料許用彎曲應(yīng)力，牙根彎曲滿足強(qiáng)度要求，所以螺桿螺牙滿足強(qiáng)度要求。 (6)螺母螺牙強(qiáng)度驗(yàn)算 抗剪強(qiáng)度： τ=Fπbzd1 =3.64N. mm-2 抗彎強(qiáng)度： σp=3F(d-d2)лbzd1 =0.82N. mm-2 因?yàn)棣?τP ,抗剪強(qiáng)度小于材料許用切應(yīng)力，牙根剪切滿足強(qiáng)度要求；σp <σbp，抗彎強(qiáng)度小于材料許用彎曲應(yīng)力，牙根彎曲滿足強(qiáng)度要求。 (7)螺桿受壓穩(wěn)定性計(jì)算 螺桿兩端用滾動(dòng)軸承支持，可視為兩端鉸支，長(zhǎng)度系數(shù)參考表3.4，μ 取1。 慣性半徑： i=d14=7.25mm 螺桿最大工作長(zhǎng)度： i=L=320mm 參數(shù)： μli=82.76mm<85mm 臨界載荷： Fcr>2.5~4 因此，滿足條件。 Z向滑動(dòng)絲杠所有校核都滿足強(qiáng)度要求。 表3-4 系數(shù) μc 螺桿端部結(jié)構(gòu) 系數(shù) μc 一端固定，一端自由 1.875 兩端固定 4.730 一端固定，一端鉸支 3.729 兩端鉸支 3.142 3.1.2 Z向電機(jī)選擇 絲杠所需功率PW由工作阻力和摩擦系數(shù)計(jì)算確定。絲杠最大正壓力為2000N；轉(zhuǎn)速為1500～2000r/min；絲杠直徑為20mm。 絲杠功率： PW=TDnD9550 （3-12） 式中：TD-電機(jī)的計(jì)算扭矩(N.m) nD-絲杠轉(zhuǎn)速（r/min） 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中常見(jiàn)材料摩擦副的動(dòng)摩擦系數(shù)μ在0.014～1.3之間，取常用值μ=0.1。 (1)摩擦力計(jì)算: F=μ×FN (3-13) 式中FN-正壓力（N） F=μ×FN =200N 則加載于電機(jī)上的扭矩最大為： Tf=f×R (3-14) =0.01×200 =2N.mm 估算軸承阻尼對(duì)電機(jī)的扭矩影響,由于Z向滑動(dòng)絲杠為水豎直安裝，軸向載荷為其主要載荷，徑向載荷亦很大，因此選角接觸系列軸承，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：角接觸軸承的摩擦系數(shù)μ在0.0012～0.0020之間，由軸承摩擦力矩近似計(jì)算公式： Mf=μ×d×F2 (3-15) =0.004 所以電機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)矩： TD=Tf+Mf (3-16) =2.04N.m 這里取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min。 (2)電動(dòng)機(jī)所需功率為： PW=TDnD9550 =2000×2.049550=0.42KW 凸緣聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率取0.98 (3)確定電機(jī)的額定功率 則取電機(jī)額定功率： Ped=PWη （3-17） =0.43kw 根據(jù)設(shè)定的滑動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)速為1500-2000r/min，由于聯(lián)軸器不具有調(diào)速作用，故選取轉(zhuǎn)速大于等于2000r/min的可調(diào)速電機(jī)。 參照電動(dòng)機(jī)輸出功率，電機(jī)轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)形式，性能標(biāo)準(zhǔn)，選取Y3-80M12-2型三相異步電機(jī)。它具有設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便的特點(diǎn)，采用F級(jí)絕緣，安全可靠，有良好的啟動(dòng)、運(yùn)行性能，整體性能指標(biāo)高、體積小、噪音低。 表3-5 電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 輸出功率（w） 電壓（v） 轉(zhuǎn)速（r/min） 電流（A） 效率（%） Y3-80M12-2 600 380 2800 1.8 75 (4)軸承選擇與軸承座設(shè)計(jì) 由于電焊機(jī)采用滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)，徑向載荷與軸向載荷同時(shí)存在，用角接觸軸承，它雙向能承受很大的力，經(jīng)計(jì)算采用角接觸軸承，在傳動(dòng)中要是軸承與軸承座緊密結(jié)合，因此采用自己設(shè)計(jì)軸承座。這里設(shè)計(jì)的軸承座是整體式的。 (5)聯(lián)軸器的選擇 在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)和工作中可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，所以按滑動(dòng)絲杠上最大轉(zhuǎn)矩為聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca計(jì)算式如下: Tca=KaT （3-18） 式中：T-公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩N.m Ka-工作情況系數(shù)，見(jiàn)表3-6。 表3-6 聯(lián)軸器的使用工況系數(shù) 工作機(jī) 原動(dòng)機(jī) 工作情況及舉例 電動(dòng)汽輪機(jī) 雙杠內(nèi)燃機(jī) 單杠內(nèi)燃機(jī) 四缸及以上 內(nèi)燃機(jī) 轉(zhuǎn)矩變化很小 1.3 1.5 1.8 2.2 轉(zhuǎn)矩變化很大 1.5 1.7 2.0 2.4 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩： T=9.55×106×pn =9.55×106×0.432000 =41.5425N.m 計(jì)算轉(zhuǎn)矩： Tca=KaT =1.5×41.54 =62.31N.m 考慮到縱向電機(jī)為豎放，不宜過(guò)高，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，因此選擇連軸器型為銷(xiāo)柱聯(lián)軸器。 3.2 X向絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.2.2 絲杠設(shè)計(jì) X向傳動(dòng)也采用滑動(dòng)絲杠，使用梯形螺紋，大徑d=32mm,螺距p=6mm,螺桿材料采用中等精度、經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)處理的45鋼。 (1)按耐磨性設(shè)計(jì)計(jì)算 軸向派生力： F= 0.68Fr 式中：－軸所受徑向力（N） 計(jì)算得：F=2732N 采用整體式螺母φ=1.2～2.5，這里取φ=1.2計(jì)算螺桿中徑： d2≥0.8 FφPp =0.827321.2×11 =12.5mm 式中F－軸向載荷（N） Pp－許用壓力（N.mm-2） 查表3-2可知按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取參數(shù)P=6mm，d=32mm，=29mm，螺母高度： H=1.2×14=43.8mm 螺紋旋合圈數(shù)： Z=HP=2mm (2)自鎖性驗(yàn)算 導(dǎo)程角： γ=tan-1sd2 =5.19° 式中S-螺紋導(dǎo)程（mm） 當(dāng)量摩擦角： ρv=tan-1vcosσ2 =5.91° 式中μ－摩擦因數(shù)（查表3－1） α－螺紋牙型角（°） 因?yàn)閷?dǎo)程角γ小于當(dāng)量摩擦角ρv，所以滿足自鎖要求。 (3)螺桿許用應(yīng)力計(jì)算 由于螺桿材料45鋼，采用梯形螺紋單線n=1，由表3-2，初按滑行速度V<3m/s計(jì)算：許用比壓Pp =18～25 N.mm-2，取Pp=11 N.mm-2 螺桿的許用應(yīng)力： 45鋼的屈服強(qiáng)度=340 N.mm-2，查表3-3， σp=σs3~5 =68～113.4 N.mm-2 取σp=80N.mm-2 σbp=(1.0～1.2) σp =(1.0～1.2)×80 =80～96 N.mm-2 取σbp=88 N.mm-2 τp=0.6σp =0.6×88 =52.8N. mm-2 螺母許用應(yīng)力： σbp=(1.0～1.2) σp =80～92N. mm-2 取σbp=85N. mm-2 τp=30～40 N. mm-2，取τp=35 N. mm-2 (4)螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算 螺紋摩擦轉(zhuǎn)矩： T1=0.5×d2×Ftan(λ+ρv) =0.5×17.5×2732×tan12° =317.33N.mm σca=(T10.2d23)2+(4Fπd1)2 =30.51N.mm-2 因?yàn)棣襝a<σbp ,所以滿足強(qiáng)度要求。 (5)螺桿螺牙強(qiáng)度驗(yàn)算 抗剪強(qiáng)度： τ=Fπbzd1 =6.6N. mm-2 抗彎強(qiáng)度： σp=3F(d-d2)πb2zb1 =2732π×29×3.9×7.25 =15.31N. mm-2 因?yàn)棣?τP ,抗剪強(qiáng)度小于材料許用切應(yīng)力，牙根剪切滿足強(qiáng)度要求；σp <σbp，抗彎強(qiáng)度小于材料許用彎曲應(yīng)力，牙根彎曲滿足強(qiáng)度要求，所以螺桿螺牙滿足強(qiáng)度要求。 (6)螺母螺牙強(qiáng)度驗(yàn)算 抗剪強(qiáng)度： τ=Fπbzd1 =3.64N. mm-2 抗彎強(qiáng)度： σp=3F(d-d2)лbzd1 =0.82N. mm-2 因?yàn)棣?τP ,抗剪強(qiáng)度小于材料許用切應(yīng)力，牙根剪切滿足強(qiáng)度要求；σp <σbp，抗彎強(qiáng)度小于材料許用彎曲應(yīng)力，牙根彎曲滿足強(qiáng)度要求。 (7)螺桿受壓穩(wěn)定性計(jì)算 螺桿兩端用滾動(dòng)軸承支持，可視為兩端鉸支，長(zhǎng)度系數(shù)參考表3-4，μ 取1。 慣性半徑： i=d14=3mm 螺桿最大工作長(zhǎng)度： i=L=360mm 參數(shù)： μli=84.3mm<85mm 臨界載荷： Fcr>2.5~4 因此滿足載荷條件。 3.2.3 X向電動(dòng)機(jī)選擇 絲桿所需功率由工作阻力和摩擦系數(shù)計(jì)算確定。絲桿最大正壓力為4000N；轉(zhuǎn)速為1500～2000r/min;絲桿最大直徑為20mm。 (1)絲桿功率： PW=TDnD9550 式中－TD電機(jī)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（N.m） 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中常見(jiàn)材料摩擦副μ在0.014～1.3之間，取常用值μ=0.1 (2)摩擦力計(jì)算公式： f=μ×N 式中:N-正壓力（N） f=μ×N =0.1×4000 =400N 則加載于電機(jī)上的扭矩最大值為： Tf=f×R =400×0.02 =8N.m 因此可以估算軸承阻尼對(duì)電機(jī)的扭矩的影響，由于X向滑動(dòng)絲杠為水平安裝，軸向載荷與徑向載荷同時(shí)存在，選用角接觸球軸承，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，角接觸軸承的摩擦系數(shù)μ在0.0012～0.0020之間。由軸承摩擦力矩近似計(jì)算公式： Mf=μ×d×F2 =0.005×0.016×2000 =0.048 所以電機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)矩： TD=Tf+Mf =8.048N?m 這里取電機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min。 電動(dòng)機(jī)所需功率為： PW=TDnD9550 =1.69KW 凸緣聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率取0.98。 (3)確定電機(jī)的額定功率Ped 取電機(jī)額定功率： Ped=PWη =1.690.98 =1.72kw 根據(jù)設(shè)定的滑動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)速為1500～2000r/min，由于聯(lián)軸器不具有調(diào)速作用，故選取轉(zhuǎn)速大于等于2000r/min的可調(diào)速電機(jī)。 根據(jù)電機(jī)輸出功率，電機(jī)轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)形式，性能指標(biāo)，選取Y3-80M2-2型三相異步電機(jī)。雅的外形新穎，整體結(jié)構(gòu)緊湊，維修方便的特點(diǎn)，采用F級(jí)絕緣，安全可靠，有良好的啟動(dòng)/運(yùn)行性能，性能指標(biāo)高/體積小噪音低。參數(shù)如下： 表3-7 電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 輸出功（w） 電壓（v） 轉(zhuǎn)速（r/min） 電流（A） 效率（%） Y3-80M2-2 1700 380 2800 1.8 75 3.2.4 聯(lián)軸器的選擇 因?yàn)閱?dòng)時(shí)和工作中可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，所以按軸上的最大轉(zhuǎn)矩為聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca計(jì)算式如下： Tca=kAT (3-19) 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩： T=9.55×106Pn =82.13 N?m 計(jì)算轉(zhuǎn)矩： Tca =kAT =1.5×8132 =123.195 N?m 因此按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇聯(lián)軸器型號(hào)為GY2。 3.3 電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1 自動(dòng)送絲機(jī)結(jié)構(gòu)從動(dòng)輪設(shè)計(jì) 送絲結(jié)構(gòu)從動(dòng)輪主要是依靠自身的重量來(lái)給焊絲一個(gè)壓力，使焊絲壓緊在主動(dòng)輪上，設(shè)計(jì)中從動(dòng)輪材料是45鋼，直徑為60mm，厚度為20mm，45鋼密度為7.85g╱cm2，計(jì)算的質(zhì)量為1.03Kg，加上輪的重量，為1.98 Kg。焊絲與輪之間的摩擦因數(shù)μ＝0.1，因此摩擦力約為1.98N。從動(dòng)輪設(shè)計(jì)中直接使軸和輪作為一個(gè)整體。 3.3.2 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪設(shè)計(jì) 送絲機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪是與電機(jī)相連的，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪為焊絲提供動(dòng)力，帶動(dòng)焊絲前進(jìn)。主動(dòng)輪的送絲力是依靠與從動(dòng)輪、焊絲之間的摩擦產(chǎn)生的摩擦力，來(lái)實(shí)現(xiàn)焊絲的運(yùn)送，要想使焊絲運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)就要使焊絲在主動(dòng)輪上被壓緊，但力不能太大，不然會(huì)壓壞焊絲，使它在焊絲管內(nèi)的阻力變大。 主動(dòng)輪也采用45鋼，直徑100mm，厚20mm，為了使送絲力有所增加，在主動(dòng)輪上開(kāi)一個(gè)V型槽，可以固定焊絲位置，保證焊絲不會(huì)滑動(dòng)，向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，如圖： 圖3-1主動(dòng)輪設(shè)計(jì)截面圖 3.3.3 送絲電動(dòng)機(jī)選擇 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)焊絲的運(yùn)輸，設(shè)定送絲速度v＝0.4m/s，通過(guò)角速度可得到電機(jī)轉(zhuǎn)速： n=30vrπ (3-20) =30×0.40.05×π =43.5r/min 扭矩： T=F×R =150N.mm P=F×V (3-21) =3×0.4 =1.2w 通過(guò)選擇，送絲機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)選擇的是直流電機(jī)，為J－SZ(ZYT)－PX系列直流減速電機(jī)，數(shù)據(jù)如下表: 表3-8 直減速電動(dòng)機(jī) 輸出轉(zhuǎn)速(r/min) 輸出轉(zhuǎn)矩(N/m) 型號(hào) 額定功率(w) 額定轉(zhuǎn)速(r/min) 減速比 47 2.5 55sz 29 3000 64 3.3.4 主動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì) (1)軸尺寸的確定 根據(jù)計(jì)算軸的最小直徑，考慮到安裝鍵，設(shè)計(jì)最小直徑為20mm，最小軸部分要與電動(dòng)機(jī)相連，然后兩端用滾動(dòng)軸承支撐, 設(shè)計(jì)為直徑25mm，中間是通過(guò)鍵與主動(dòng)輪相連，設(shè)計(jì)直徑為40mm，左端直徑與右邊設(shè)計(jì)一樣。 最右段是軸的最小部分，外部要與電機(jī)相聯(lián)，還要與軸承配合，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度53mm；軸承選擇深溝球軸承，可承受軸向與徑向載荷，尺寸d×D×b＝30×55×13mm，長(zhǎng)度為37mm；中間安裝輪子長(zhǎng)度為20mm；往左安裝另一個(gè)軸承，寬度為37mm；最左端使用深溝球軸承支撐，寬度為16mm,總長(zhǎng)為164mm。如圖： 圖3-2 軸的設(shè)計(jì) (2)軸的校核 軸材料是45鋼，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度τ=twr=44.51600=0.027 N. mm-2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸的許用扭剪應(yīng)力，所以按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力： σca=σ2+4τ2 (3-22) 考慮到彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，引入折合系數(shù)δ，公式為： σca=σ2+4(αt)2 (3-23) 彎曲應(yīng)力: σ=MW (3-24) 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： τ=T2W (3-25) 對(duì)于圓柱抗彎系數(shù)w=0.1d2=6400；Wt =0.2d3=12800 σca=(WM)2+4(T2W)2≤[σ-1] (3-26) 式中：M-軸所受彎矩（N.m） T-軸所受扭矩 計(jì)算得: σca=48016002+4(44.53200)2 =0.31Mpa [σ-1]=140Mpa,所以彎曲應(yīng)力滿足要求。 (3)按疲勞強(qiáng)度校核 危險(xiǎn)截面安全系數(shù)s的校核公式： S=SσSτSσ2+Sτ2≥[s] (3-27) 式中：Sσ-只考慮彎矩作用時(shí)的完全系數(shù) Sτ-只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù) Sσ=σ-1Kσεσσαβ+ψσψm (3-28) Sτ=τ-1Kτετταβ+ψτψm (3-29) 式中：σ-1–材料彎曲疲勞強(qiáng)度(MPa)查表3-9 τ-1–材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限(MPa)查表3-9 Kσ、Kτ-彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù) β-表面質(zhì)量系數(shù) εσ、ετ–彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的尺寸影響系數(shù) ψτ、ψσ-材料拉伸和扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力折算系數(shù) 表3-9 軸的常用材料及主要力學(xué)性能 材料 直徑 抗拉強(qiáng)度極限 屈服疲勞極限 彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限 許用曲應(yīng)力 Q235A <100 400-420 225 170 105 40 查表3-9σ-1取240Mpa, τ-1取140Mpa；剩下參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》取的值，Kσ取1.76，Kτ取1.46，β取3，εσ 取0.73， ετ取 0.72，ψτ取0.34，ψσ取0.21。 經(jīng)計(jì)算危險(xiǎn)截面安全系數(shù)S=2.6，[S]取1.5-2.5。 因?yàn)橛?jì)算S>[S],所以滿足要求。 3.3.5 鍵的選擇與校核 軸的直徑為20mm,鍵連接軸與送絲輪，使軸的轉(zhuǎn)矩傳給送絲輪，根據(jù)情況，鍵主要是兩個(gè)側(cè)面受到力，主要失效形式是工作面被壓潰，平鍵對(duì)中性好，因此選擇A型普通平鍵。材料為45鋼，選擇鍵尺寸b×h×L=8×8×16mm 擠壓強(qiáng)度： σP=2×T×1000KLd≤[σP] (3-30) 計(jì)算得σP=0.315Mpa， [σP]=110Mpa，所以滿足強(qiáng)度要求。 3.3.6 軸承的選擇 軸既有軸向力，又有徑向力，選擇軸承能承受的軸向力和徑向力，要考慮到軸承必須耐用，摩擦小，所以選擇深溝球軸承，尺寸大小如下表： 表3-10 角接觸軸承尺寸 軸承代號(hào) d/mm D/mm B/mm Da(max)mm Da(min)mm 7004AC 20 42 10 37 25 3.3.7 軸與電機(jī)連接 傳動(dòng)軸的直徑為20mm,設(shè)計(jì)中直接在傳動(dòng)軸內(nèi)部打孔，加工出鍵槽來(lái)，與電機(jī)軸直接連接。鍵采用8×8×16mm平鍵，鍵強(qiáng)度滿足要求，電機(jī)使用直流減速電機(jī)。 3.3.8 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)圖 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)是自動(dòng)電焊機(jī)關(guān)鍵的一部分，它有電動(dòng)機(jī)、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、軸主要零件，鍵、軸承、端蓋等相關(guān)零件組成。裝配關(guān)系如下圖： 圖3-3 自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)裝配圖 第4章 自動(dòng)電焊機(jī)整體裝配圖 4.1 自動(dòng)電焊機(jī)主視圖 下圖是自動(dòng)電焊機(jī)主視圖，圖中水平方向，電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器相連，聯(lián)軸器與絲桿相連，兩端使用角接觸軸承與軸承座配合，再通過(guò)螺栓與底座相連。豎直方向，滑動(dòng)螺母與滑塊通過(guò)螺栓連接，再與平臺(tái)相連。平臺(tái)上安裝兩導(dǎo)軌與滑動(dòng)絲杠，豎直滑塊也是通過(guò)螺栓與絲杠螺母相連，實(shí)現(xiàn)豎直上下運(yùn)動(dòng)。上面是采用銷(xiāo)柱聯(lián)軸器將電機(jī)與絲杠連接在一起。 圖4-1 自動(dòng)電焊機(jī)主視圖 4.2 自動(dòng)電焊機(jī)左視圖 下圖是自動(dòng)電焊機(jī)左視圖，圖中豎直方向滑塊上連接的是焊槍?zhuān)袃蓚€(gè)孔，用于安放焊絲與送氣管。右邊是自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)，電機(jī)連接主動(dòng)輪軸，軸通過(guò)鍵與主動(dòng)輪相連接，兩端用深溝球軸承支撐與底座相連。主動(dòng)輪上開(kāi)有V型槽，槽中安放焊絲，上面是從動(dòng)輪，壓緊焊絲。 圖4-2 自動(dòng)電焊機(jī)左視圖 4.3 自動(dòng)電焊機(jī)俯視圖 圖4-3 自動(dòng)電焊機(jī)俯視圖 結(jié) 論 本文是以自動(dòng)電焊機(jī)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過(guò)對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行科學(xué)選型，認(rèn)真校核，考慮裝配關(guān)系，使自動(dòng)電焊機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)兩向移動(dòng)，并且在焊接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇。具體完成的有： (1)自動(dòng)電焊機(jī)總體裝配設(shè)計(jì)； (2)自動(dòng)電焊機(jī)傳動(dòng)部件絲杠的選型計(jì)算； (3)自動(dòng)電焊機(jī)電機(jī)的選擇； (4)自動(dòng)電焊機(jī)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其它部件的選型計(jì)算。 通過(guò)了這么多零件的裝配組合，我將各個(gè)部件的裝配關(guān)系調(diào)整好后，完成了要求的大圖制作，實(shí)現(xiàn)了兩向移動(dòng)的要求，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)送絲。 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)從定題到完成，經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間，我遇到了很多困難，但在老師和同學(xué)的幫助下，我都解決了，非常感謝我的老師和同學(xué)。 首先我要感謝的是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師胡國(guó)玉老師，從我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的方案選擇、結(jié)構(gòu)整體構(gòu)思、零部件的計(jì)算、CAD畫(huà)圖，老師都對(duì)我進(jìn)行一步一步耐心的知道。在我不會(huì)的時(shí)候給我講解，給我鼓勵(lì)，在我心浮氣躁的時(shí)候，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)、批評(píng)、教育，讓我好好反省自己，認(rèn)真做畢業(yè)設(shè)計(jì)。 對(duì)于我的設(shè)計(jì)，老師一遍又一遍的和我一起推敲，胡老師交給我的不僅僅是如何處理和解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，而是通過(guò)設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題教會(huì)了我如何去解決我們以后生活中遇到問(wèn)題解決的辦法，在這期間我所學(xué)到的只有自己做，才會(huì)有收獲，空談和妄想是什么也得不到的，畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我真正的認(rèn)識(shí)了自己只有踏踏實(shí)實(shí)做事，每天才能更加充實(shí)。在此，謹(jǐn)向胡國(guó)玉老師致以深深的敬意和衷心的感謝，感謝您的指導(dǎo)。 同時(shí)，也要感謝在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我?guī)椭耐瑢W(xué)，在我做設(shè)計(jì)時(shí)為我提供思路，給我提建議，為我做畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了便利。我也從他們的畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多東西，感謝他們，陪我度過(guò)大學(xué)生活的最后一段時(shí)光。 最后，感謝評(píng)審老師們對(duì)本設(shè)計(jì)的耐心審閱。 參考文獻(xiàn) [1] 汪甜田.FDM送絲機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)[D].華中科技大學(xué),2007. 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