承重500kg球閥臥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>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　承重500kg球閥臥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、主要技術參數等，存在不統(tǒng)一的問題。</p><p>　　本題目是設計能載重500kg工件，進行全位置焊接的變位機械。主要內容是關于焊接時機械的雙回轉的控制、電機選擇、減速器的選擇、各個軸和齒輪軸承的確定

4、以及校核等等。</p><p>　　設計的具體過程是根據預定的載荷和要求的焊接速度從而確定設備所需要的電機類型，包括：電機的轉速、額定功率、電壓電流等，在此基礎上計算軸的尺寸和相應配件的型號，并且對其進行相關的強度、使用壽命等的校核，然后對一些外購件也進行選擇。最后使用CAD軟件將相關的零件圖?？傃b圖繪制出來。</p><p>　　焊接變位機有利于實現(xiàn)最佳位置的焊接過程。提高工作效率，降低

5、疲勞強度并達到良好的焊縫成型。</p><p>　　關鍵詞：焊接變位機，變位機，回轉。</p><p>　　The design for ball valve horizontal welding positioner of bearing 500kg</p><p>　　Abstract </p><p>　　Welding conj

6、ugation plane has become an indispensable manufacturing equipment , which is zoned welding assistant engine in the welding area. Patterns and varieties of specifications on the series, has been developed, some over 10 se

7、ries, more than 100 varieties of specifications, a newly emerging industries. However, the welding machine conjugation basic concepts, patterns and classification, the main technical parameters, there are not uniform.

8、</p><p>　　This topic is designed to load 500kg working, welding locations throughout the conjugation machinery. Mainly on the subject of welding, mechanical rotation turnover of control, the electrical optio

9、ns, reducer selection, various axle and the wheel bearings and determine accuracy, and so on. </p><p>　　The design process is based on specific target load and speed requirements of welding equipment to det

10、ermine the type of electrical needs, including : the rotational speed electrical, rated power, voltage, current and on the basis of the calculation of axle size and corresponding accessories models, and their associated

11、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. </p><p>　　Stretching arm-welding dislodgement

12、 machine is advantageous to the realization the best position welding process,improves the working efficiency,reduces the fatigue strength and achieves the good welded joint shape.</p><p>　　Keyword : welding

13、 positioner，Positioner ，Rotation.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p>

14、<p>　　1.1焊接變位機及球閥的來源1</p><p>　　1.2焊接變位機的意義1</p><p>　　1.3焊接變位機的國內外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2 國內的發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4課題研究的主要內容3<

15、;/p><p>　　2焊接變位機設計與總體設計4</p><p>　　2.1焊接變位機的方案設計4</p><p><b>　　2.2方案評價4</b></p><p>　　2.3 焊接變位機的總體設計4</p><p>　　2.3.1 工作臺5</p><p>　　

16、2.3.2 回轉機構5</p><p>　　2.3.3 設計中傳動方式的確定6</p><p>　　3設計計算和校核7</p><p>　　3.1傳動比的假定和確定7</p><p>　　3.1.1 回轉機構17</p><p>　　3.1.2 回轉機構28</p><p>　　3.

17、2 傳動裝置總效率的確定8</p><p>　　3.2.1 回轉機構1傳動的總效率8</p><p>　　3.2.2 回轉機構2傳動的總效率9</p><p>　　3.3工作臺阻力矩的計算9</p><p>　　3.3.1 回轉機構19</p><p>　　3.3.2 回轉機構210</p>

18、<p>　　3.4電動機功率的確定10</p><p>　　3.4.1 電機容量的確定10</p><p>　　3.4.2 回轉機構1電機功率的確定11</p><p>　　3.4.3 回轉機構2電機功率的確定11</p><p>　　3.5電機轉速的確定12</p><p>　　3.6電機類型的確

19、定12</p><p>　　3.6.1 回轉電機112</p><p>　　3.6.2 回轉電機213</p><p>　　3.7齒輪的設計和校核13</p><p>　　3.7.1 工作臺回轉機構1中齒輪的設計和校核13</p><p>　　3.3.2 工作臺回轉機構2中齒輪的設計和校核15</p&

20、gt;<p>　　3.8軸的設計校核17</p><p>　　3.8.1 初步設計17</p><p>　　3.8.2 軸1的設計17</p><p>　　3.8.3 軸2的設計18</p><p>　　3.8.4 軸3的設計18</p><p>　　3.8.5 軸4的設計18</p&g

21、t;<p>　　3.9軸強度的校核19</p><p>　　3.9.1 軸2強度校核19</p><p>　　3.10軸承的選擇與校核21</p><p>　　3.11鍵連接的選擇與強度校核25</p><p>　　3.12機架的設計26</p><p>　　3.12.1本設計中的具體要求26

22、</p><p>　　3.13其它外購件的選擇26</p><p><b>　　結論28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　附錄31&l

23、t;/b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1焊接變位機及球閥的來源</p><p>　　1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本中最早使用機器人一詞，劇中機器人“Robot”這個詞的本意是苦力，即劇作家筆下的一個具有人的外表，特征和功能的機器，是一種人造的勞力。它是最早的工業(yè)機器人設想。2

24、0世紀40年代中后期，機器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關心與關注。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。1959年第一臺工業(yè)機器人在美國誕生，開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀元。隨著機器人的發(fā)展，變位機這種輔助機器生產的設備也隨之誕生。</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，生產工藝及產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

25、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

26、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>　　1.2焊接變位機的意義<

27、/p><p>　　在現(xiàn)代加工和制造過程中，焊接變位機已悄然成為的一種不可缺少的設備，其作用越來越突出。特別是近十年來，這一產品在我國工程機械行業(yè)有了很大的發(fā)展，獲得了廣泛地應用。各種機械產品和機械設備的結構件大多數都很復雜，尤其是各種機械的主要關鍵部件，其焊接質量的好壞直接影響整機性能。使用焊接變位機械可縮短焊接輔助時間，提高勞動生產率，減輕工人勞動強度，保證和改善焊接質量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。</

28、p><p>　　1.3焊接變位機的國內外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1國外的發(fā)展狀況</p><p>　　德國Severt 公司，美國Aroson 公司，算是比較典型的生產焊接變位機的企業(yè)。德國的CLOOS、奧地利igm、日本松下機器人公司等，都生產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8 種類型的產品，其中7 種是焊接變位機。每種

29、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 種產品。共有33 個產品型式，每種型式都包括上述四種功能的產品相當于132 個產品系列。額定負荷為100dN～10kdN。</p><p>　　美國 Aronson 公司生產的焊接設備有焊接變位機、操作機、滾輪架等，可稱世界之最。這個公司生產的焊接變位機，主要類型為傾翻—回轉式、傾翻—回轉升降式、雙座雙回轉式，雙座單回轉式和雙座

30、單回轉升降式。其承載能力范圍為11kg～1810 噸。美國pride 公司生產的變位機， 美國MBC 公司生產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—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—回轉式，傾翻角度

31、135 度，D、HD 系列，承載能力314 磅～7 萬磅；傾翻—回轉(換銷)定位升降式，傾翻角度135 度，承載能力4300 磅～12 萬磅。此外還有傾翻—回轉式，傾翻角度90 度，G 系列；雙座回轉式，DCG 系列；單回轉式HTS 系列；單回轉(齒輪齒條)升降式。</p><p>　　德國 LCOOS 公司是國際上生產焊接設備的大型公司之一。生產焊接機器人、焊機等產品。也生產作為焊接機器人外部軸的焊接變位機。&

32、lt;/p><p>　　日本松下(Panasonic)公司也是機器人制造公司。這個公司生產的機器人外部設備—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，集合而成這些產品系列。按軸數和結構型式分類：1 軸變?yōu)闄C分3 個系列，即立式單回轉、臥式單座單回轉、雙座單回轉式；2 軸變?yōu)闄C有5 個系列，即：C、H、L、準L 型雙回轉式；3 軸變位機包括3 個系列；5 軸變位機有1 個系列。</p&

33、gt;<p>　　1.3.2國內的發(fā)展狀況</p><p>　　現(xiàn)在我國生產焊接變位機的廠家已經不少，大都不成規(guī)模。以變位機為主導產品發(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)的變位機產品約70余品種規(guī)格。以下簡述這些變位機的基本型式。 </p>

34、<p>　　⑴全雙回轉式。包括L、H(雙座)、C型雙回轉式(BZ2-、BZ2A-、BZ2B-、BZ2D-系列)。 </p><p>　?、苾A翻-回轉式焊接變位機（BZ2C-系列）。 </p><p>　?、菃位剞D式焊接變位。包括三種型式：雙座單回轉式（BZ-、BZ1--、BZA--、BZA1--系列）、雙座單回轉尾架移動式（BZY--、BZAY-、BZA1Y-系列）、單座單回轉（

35、立式BZAL-、BZL-，臥式BZW-、BZAW-斜式BZAX-系列）。 </p><p>　　以上基本型產品發(fā)展了17個系列，主要為普通型，用于手把焊。此外，還有調速型、聯(lián)控型（PLC、微機控制）和機器人配套型產品。與焊接機器人配套用的變位機，開發(fā)了十余個品種。包括：工位變換變位機（不參與焊接），如，立式雙工位、四工位、八工位變位機，雙座單回轉式八工位和傾翻回轉式雙工位變位機等；與機器人配套焊接變位機（機器人外

36、部軸），如，傾翻-回轉伺服傳動式、雙座單回轉伺服傳動式、多軸單回轉伺服傳動式等。[1]</p><p>　　1.4課題研究的主要內容</p><p>　　本設計總結國內外關于焊接變位機的設計研制和使用方面的經驗和存在的問題的前提下，本論文主要設計一個普通500kg臥式焊接變位機。</p><p><b>　　方案的優(yōu)化設計；</b></p

37、><p>　　齒輪傳動比及傳動效率的計算；</p><p><b>　　雙回轉力矩的計算；</b></p><p>　　傳動部分各部件尺寸的計算和強度的校核；</p><p><b>　　標準件的選用。</b></p><p>　　2設備方案設計與總體設計</p>

38、<p>　　2.1焊接變位機的方案設計</p><p>　　焊接變位機設計是為了滿足焊接生產的功能，分析設計時要從該變位機在整個生產系統(tǒng)中的功能來考慮：</p><p>　　對待焊接部件的裝夾和固定；</p><p>　　在設計參數許可的范圍內對不同外形部件的焊接；</p><p>　　使焊接工件能夠沿著一定的軌跡運動到合適的焊接位

39、置；</p><p>　　對常見的工作環(huán)境能夠適應。</p><p>　　能適應尺寸要求下的不同形狀的工件焊接；</p><p>　　結構簡潔，外形尺寸小，成本低；</p><p>　　多數采用標準件，方便制造。</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。

40、特點是操作簡單，安全，成本較低。</p><p>　　表2-1設計的基本數據</p><p><b>　　2.2方案評價</b></p><p>　　本設計方案簡單明了，由于多數采用標準件，所以方便加工。</p><p>　　2.3焊接變位機的總體設計</p><p>　　（1）總體設計的內容&l

41、t;/p><p>　　本焊接變位機由工作平臺、雙回轉機構、機座組成。結構簡圖如下：</p><p>　　圖2-1 變位機工作原理示意圖</p><p>　　本次設計的變位機，設想的運動方式是，由回轉機構1電機帶動軸與齒輪，通過齒輪帶動回轉2機架回轉運動，另一個回轉機構2是通過回轉架上的另一個電機，通過軸與齒輪傳動，帶動三爪卡盤360度轉動。這樣就能實現(xiàn)在兩個自由度下的轉

42、動。</p><p><b>　　2.3.1 工作臺</b></p><p>　　它用于工件的固定。采用三爪卡盤，方便固定工件。</p><p>　　2.3.2 回轉機構</p><p>　　用于實現(xiàn)工作臺上工件的回轉。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：<

43、;/p><p>　　小功率傳動 選擇結構簡單、標準化較高的類型。</p><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 選擇有過載保護和能起緩沖作用的傳動機構。常見的如帶傳動。</p><p>　　工作環(huán)境較差 選擇封閉的齒輪和鏈傳動。</p>&

44、lt;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>　　傳動機構布置的原則：</p><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>　　蝸桿傳動 承載能力比齒輪低，一般布置在高速級。</p><p>　

45、　改變運動形式的傳動，如：連桿傳動、凸輪傳動、螺旋傳動等，一般布置在傳動機構的最后一級。</p><p>　　2.3.3 設計中傳動方式的確定</p><p>　　采用哪一種傳動形式，應根據具體情況具體分析，不僅考慮到技術性能指標，同時還要考慮經濟成本，對提出的各種方案應在綜合比較它們的技術——經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&

46、gt;<p><b>　?。?）回轉機構1</b></p><p>　　在回轉機構中，有兩級傳動：第一級蝸輪蝸桿傳動、齒輪傳動。</p><p>　　蝸輪蝸桿傳動：電動機的功率經過帶傳遞以后，還需要進行轉速的降低，蝸輪蝸桿傳動的特點就是減速比很大，并且傳動過程中，能量損失很小，傳動效率高。</p><p><b>　　回

47、轉機構2</b></p><p>　　在回轉機構2中，也有兩級傳動，都是圓柱齒輪傳動。</p><p><b>　　3設計計算和校核</b></p><p>　　焊接變位機由工作平臺，回轉機構，傾斜機構，基座，電氣控制機構和焊接導電裝置等組成。設備的基本參數如表3-1。</p><p>　　表3-1設備的基本

48、參數</p><p>　　3.1 傳動比的假定和確定</p><p>　　工作臺回轉機構1： </p><p>　　預設電動機的轉速為1000r/min，預先設定的工作臺回轉速度為0.1~1r/min。</p><p>　　根據i1=電機轉速/工作臺轉速=1000/0.1~1=1000~10000，選i1=2000。工作臺回轉速度為0.5r/

49、min。</p><p><b>　　工作臺回轉機構2：</b></p><p>　　預設電機轉速為1500r/min。工作臺回轉速度為0.1~0.8r/min。</p><p>　　根據i2=電機轉速/工作臺轉速=1000/0. 1~0.8=1875~15000，選i2=3000。工作臺回轉速度為0.5r/min。</p>&l

50、t;p>　　3.1.1 回轉機構1</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。</p><p>　　表3-2 CCWU100-CCWU500型低速級蝸桿在蝸輪之下的裝配型式與主要尺寸</p><p>　　選用傳動比為：500，ZC1型雙級蝸桿減速器CCWU100（相關參數見表3-2）。</p>

51、;<p>　　電機外的一級采用齒輪傳動，傳動比為：3。</p><p>　　3.1.2 回轉機構2</p><p>　　圖3-1 擺線針輪減速器型號示意</p><p>　　在回轉機構2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：BWED130-505-0.75，B-B系列擺線針輪減速

52、W-臥式安裝；D-普通型動力源；130-機型號；505-傳動比；0.75-電機功率。傳動比：505，回轉機構2有兩個齒輪傳動，傳動比為i=2.97。</p><p>　　3.2傳動裝置總效率的確定</p><p>　　3.2.1 回轉機構傳動的總效率</p><p>　　A 第一級蝸桿的效率。</p><p>　　第一級蝸桿它的傳動效率在0.

53、85~0.95之間，取0.92</p><p>　　B 第二級圓柱齒輪的傳動效率。</p><p>　　第二級圓柱齒輪的傳動效率在0.96~0.99之間，取傳動的效率為0.98</p><p>　　所以，回轉機構1總的傳動效率為=0.92×0.98=0.9</p><p>　　3.2.2 回轉機構2的傳動總效率</p>

54、<p>　　擺線針狀減速器的傳動效率在0.90~0.97 之間，選0.95；</p><p>　　在減速器外連接的圓柱齒輪的傳動效率在0.96~0.99之間，為計算方便，取0.98；</p><p>　　在連接中還有兩個滑動軸承，傳動效率取0.96；</p><p>　　綜合得到，回轉機構2的總傳動效率為0.86。</p><p>

55、;　　3.3 工作臺阻力矩的計算</p><p>　　3.3.1 回轉機構1</p><p>　　回轉機構1主要由一級蝸輪蝸桿傳動和齒輪傳動構成，傳動比較大，傳動效率也不低。</p><p>　　圖3-2 回轉機構1傳動示意圖</p><p><b>　　根據轉距計算公式</b></p><p>

56、<b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　得到：</b></p><p>　　T’=0.50.01×(272745+272780)=1.704（N.m）</p><p><b>　　根據公式：</b></p><p>　　T”=

57、 （3-2）</p><p><b>　　得到：</b></p><p>　　T”=0.4012000=4.8（N.m） </p><p><b>　　所以，總的阻力矩</b></p><p>　　T=k(T”+T’)=1.2

58、×[4800+1704]=7.805(N.m)</p><p>　　3.3.2 回轉機構2</p><p>　　回轉機構2的示意圖如圖3-3：</p><p>　　圖3-3 回轉機構傳動示意圖</p><p>　　回轉機構2的力矩公式</p><p>　　T=G0.01×

59、 （3-3）</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　d —軸徑，</b></p><p><b>　　d=50mm</b></p><p><b>　　從而得到：</b></p><

60、;p>　　=7025=1.75（N.m）</p><p>　　3.4 電動機額定功率的確定</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>　　P額定=（1~1.3）Pd </p><

61、p>　　Pd—機械要求電機輸出的功率</p><p>　　Pd =Pw/電機至工作機械之間的傳動裝置總效率</p><p>　　機械所需的輸入功率Pw由機器工作阻力和運動參數計算得：</p><p><b>　　當直線運動時</b></p><p>　　Pw=

62、 （3-4）</p><p><b>　　當回轉運動時</b></p><p>　　Pw= （3-5）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　F——工作機的阻力（N）</p><p>　　

63、Vw——工作機的線速度（m/s）</p><p>　　T——工作機的阻力矩（N.m）</p><p><b>　　——工作機的效率</b></p><p>　　nw——工作機的轉速（r/min）</p><p>　　工作機效率選取0.8</p><p>　　3.4.2 回轉機構1電機額定功率的確定

64、</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　P額定=（1~1.3）×Pd （3-6） </p><p>　　Pd =Pw/ （3-7） </p><p><b>　　得到&

65、lt;/b></p><p><b>　　Pw=</b></p><p>　　P額定=0.56~0.73kw </p><p><b>　　取p=0.6kw</b></p><p>　　3.4.3 回轉機構2電機額定功率的確定</p><p><b>　　由&

66、lt;/b></p><p>　　P額定=（1~1.3）×Pd</p><p><b>　　Pw=</b></p><p>　　Pd =Pw/=0.12/0.8=0.15kw</p><p><b>　　得到</b></p><p>　　P額定=0.15~0.

67、195kw</p><p>　　取P額定=0.18kw</p><p>　　3.5 電動機轉速的確定</p><p>　　P額定相同的電動機有不同的轉速。我所選擇的Z2系列直流電動機有以下幾種轉速供選擇：600r/min~3000r/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>　　

68、具體的轉速由下面的公式確定：</p><p><b>　　（3-8）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　n'd——電動機可選轉速范圍（r/min）；</p><p>　　——傳動裝置總傳動比的合理范圍；</p><p>　　i&#

69、39;1…i'n——各級傳動比的范圍；</p><p>　　n——工作機的轉速。</p><p><b>　　根據公式得到：</b></p><p>　　A 回轉機構1電機的額定轉速范圍</p><p>　　n’d=I’a n=2000（0.1~1）=200~2000</p><p>　　

70、B 回轉機構2電機的額定轉速的范圍</p><p>　　n’d=I’a n=3000（0.1~0.8）=300~2400</p><p>　　由此，確定電機的轉速為 1500r/min。</p><p>　　3.6 電機類型的確定</p><p>　　3.6.1 回轉部分1</p><p>　　考慮到理論計算與實際的差

71、距，經濟性，可靠性等，選用額定功率為0.6KW的Z2－22電動機，具體參數見表3-3：</p><p>　　Z2系列小型直流電機為中華人民共和國機械工業(yè)部JB1104-68部頒標準所規(guī)定的標準系列小型直流電機。</p><p>　　Z2系列電機根據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。</p><p>　　型號含義：Z表示

72、直流，2表示第二次全國定型設計，橫線后數字表示機座號與鐵心長短，例如Z2-11前一個1代表1號機座，后一個1代表短鐵心，而Z2-112中11代表11號機座，2代表長鐵心。選定的電機基本參數見表3-3：</p><p>　　表3-3 轉速為1500r/min的Z2直流電機基本參數</p><p>　　3.6.2 回轉電機2</p><p>　　考慮到理論計算與實際的

73、差距，經濟性，可靠性等，選用BWDE130-505-2-0.18（見表3-8）的擺線針輪減速器所帶的電機符合要求。</p><p>　　3.7 齒輪的設計與校核</p><p>　　3.7.1 工作臺回轉機構1中齒輪的設計</p><p><b>　　A 材料的選擇</b></p><p>　　考慮到減小體積，傳動中的小

74、齒輪選用硬齒面圓柱直齒齒輪。從參考資料[5]，在回轉機構中連接減速器的小齒輪選用40Cr鋼，調質處理，齒面硬度240~285HBS。</p><p><b>　　B確定齒數，模數</b></p><p>　　小齒輪Z=24；傳動齒輪Z=72；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，載荷綜合系數選擇K=1.2；采用硬齒面，故齒寬系數=0.6<

75、/p><p>　　分度圓直徑由下面的公式3-8得：</p><p><b>　　（3-9）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　T——齒輪轉距，N.m；</p><p>　　b——輪齒接觸寬度，mm；</p><p>　

76、　K——載荷綜合系數，取K=1.2；</p><p>　　——齒輪的許用接觸應力；</p><p>　　u——齒輪的齒數比；</p><p><b>　　——齒寬系數</b></p><p><b>　　從參考文獻[2]得</b></p><p>　　=750N/mm，u=3

77、得到</p><p>　　d==201.2mm,取d1=205mm</p><p>　　模數m=d1/Z1=8.5mm 分度圓直徑d=248.5=205mm d=728.5=612mm</p><p><b>　　取d2=615mm</b></p><p>　　齒輪寬度b=0.6205=123mm</p>

78、<p><b>　　校核齒輪彎曲強度</b></p><p><b>　　公式：</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——復合齒輪系數；&

79、lt;/b></p><p><b>　　m——模數；</b></p><p><b>　　T——齒輪轉矩；</b></p><p>　　b——出論接觸系數；</p><p>　　K——載荷綜合系數；</p><p><b>　　Z——齒數；</b>

80、;</p><p>　　[]——齒輪的彎曲許用應力</p><p>　　查《機械設計》表10-5，得=2.65，=1.58, =2.23，=1.76，=580N/mm，=300N/mm，=1。</p><p><b>　　由公式：</b></p><p>　　[]=

81、 （3-11）</p><p><b>　　得到：</b></p><p>　　[]=580N/mm2 []=300N/mm2</p><p>　　又因為K=1.2，m=8.5mm ，b=123mm</p><p><b>　　得到：</b></p><p>　　=18

82、0N/mm[]=580N/mm=.==142 N/mm[]=300N/mm2 </p><p>　　所以，設計的回轉1齒輪符合使用要求。</p><p>　　3.7.2 工作臺回轉機構2中齒輪的設計</p><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

83、齒輪。從參考資料[5]，在回轉機構2中連接擺線針輪減速器的小齒輪選用40Cr鋼，調質處理，齒面硬度240~285HBS。</p><p><b>　　B確定齒數，模數</b></p><p>　　小齒輪Z=20；傳動齒輪Z=60；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，載荷綜合系數選擇K=1.2；采用硬齒面，故齒寬系數=0.6，u=2.97<

84、;/p><p><b>　　==134.5mm</b></p><p><b>　　取=135mm,</b></p><p>　　模數m=d3/Z3=7mm 分度圓直徑d3=207=140mm </p><p>　　d4=727=504mm，取d4=505mm</p><p>

85、;　　齒輪寬度b=0.6135=81mm</p><p><b>　　校核齒輪彎曲強度：</b></p><p><b>　　由公式：</b></p><p>　　查《機械設計》表10-5，得=2.80，=1.55, =2.29，=1.73，=580N/mm，=300N/mm，=1。</p><p>

86、;　　由 []= 得到： （3-12）</p><p>　　[]=580N/mm []=300N/mm 又因為K=1.2，m=7mm ，b=81mm</p><p><b>　　得到：</b></p><p>　　=152.2N/mm[]=580N

87、/mm</p><p>　　=.==115 N/mm[]=300N/mm </p><p>　　所以，設計的回轉2齒輪符合使用要求。</p><p>　　幾何尺寸計算結果列于下表3-4：（取，） </p><p>　　表3-4 圓柱齒輪的參數（單位mm）</p><p><b>　　3.8 軸的設計&l

88、t;/b></p><p>　　3.8.1 初步估計</p><p>　　根據所受載荷的不同，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（回轉1）的設計</p><p&g

89、t;　　A 材料的選擇，通常用45#鋼正火處理。</p><p><b>　　B 軸徑的設計</b></p><p><b>　　根據公式 </b></p><p>　?。╩m） （3-13）</p><p><b>　　式中：<

90、/b></p><p>　　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（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>

91、;<p>　　根據材料的性質，C取100。得到 ==71.7mm 所以取d=75mm</p><p>　　3.8.3 軸2（回轉1）的設計</p><p>　　A 材料的選擇，此軸受力比較大，用合金鋼高溫淬火處理。</p><p><b>　　B 軸徑的選擇</b></p><p>　　根據公式：（m

92、m） d==103mm 取d=105mm</p><p>　　3.8.4 軸3（回轉2）的設計</p><p>　　A 材料的選擇 通常用45#鋼正火處理。</p><p><b>　　B 軸徑的選擇</b></p><p>　　根據公式：（mm） d==47mm 取d=50mm</p>

93、;<p>　　3.8.5 軸4（回轉2）的設計</p><p>　　A 材料的選擇 通常用45#鋼正火處理。</p><p><b>　　B 軸徑的選擇</b></p><p>　　根據公式：（mm）, d==66.3mm </p><p>　　取d=70mm； </p><p

94、>　　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 軸的強度的校核[3]</p><p>　　3.9.1（回轉1）軸2的強度校核</p><p>　　設為圓周力，為徑向力，。查閱工具書得</p><p>　　=

95、 （3-16） </p><p>　　= （3-17）</p><p>　　所以 =</p><p><b>　　=</b></p><p>　　軸2受力如圖3

96、-4：</p><p>　　圖3-4回轉機構1軸2 的受力圖</p><p>　　單獨考慮如圖3-5：</p><p>　　圖3-5 單獨考慮軸2 的受力圖</p><p>　　對B點： </p><p>　　對A點： </p><p>&l

97、t;b>　　彎矩圖</b></p><p>　　圖3-6回轉機構1軸2 的彎矩圖</p><p>　　單獨考慮M作用如圖3-7：</p><p>　　圖3-7 軸2單獨考慮M時的彎矩圖</p><p><b>　　彎矩圖如圖3-8：</b></p><p>　　圖3-8回轉機構1

98、軸2 的彎矩圖</p><p>　　由以上可知，危險面處得最大彎矩：</p><p>　　又因為 </p><p>　　根據第四強度理論得 </p><p><b>　?。?-18） </b></p><p><b>　　（3-19） </b><

99、;/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>　　所以軸的強度和尺寸符合設計要求。</p><p>　　3.10 軸承的選擇和校核</p><p>　　軸承主要分為滾動軸承和

100、滑動軸承兩種。在設計時，應考慮選擇已經標準化生產的滾動軸承。</p><p>　　滾動軸承又分為球軸承和滾子軸承。在同樣的外形尺寸下，滾子軸承的滾動體與滾道成線接觸，它比成電接觸的球軸承承載能力大、抗沖擊能力強，但是球軸承的制造方便、價格低廉，并且運轉靈活。</p><p>　　在這次設計中，從承載能力，電機轉速等各個方面考慮，我選擇角接觸球軸承。</p><p>

101、　　從參考文獻[4]表8-158得：</p><p>　　軸1（回轉1）選擇角接觸球軸承GB/T292-7019C；</p><p>　　軸2（回轉1）選擇角接觸球軸承GB/T292-7016C；</p><p>　　軸3（回轉2）選擇角接觸球軸承GB/T292-7012C；</p><p>　　軸4（回轉2）選擇角接觸球軸承GB/T292-

102、7018C；</p><p>　　軸5（回轉2）選擇角接觸球軸承GB/T292-7018C；</p><p>　　擺線針輪減速器外的傳遞齒輪軸選擇深溝球軸承GB/T292-7012C。</p><p><b>　　軸承的校核：</b></p><p>　　計算靜強度：主軸的軸承為角接觸球軸承7016C。</p>

103、;<p><b>　　根據公式：</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——基本額定靜載荷 </p><p>　　——靜載荷安全系數（可在表3-6中查） </p>&

104、lt;p><b>　　——當量靜載荷</b></p><p>　　當量靜載荷和當量動載荷P的概念類似[5]，是一個換算的靜載荷，在這個載荷的作用下，受力最大的滾動體與滾道接觸處的應力值與實際徑向載荷R，軸向載荷A復合作用下產生的應力值相等，其計算公式為：，R和A分別為軸承所承受的徑向和軸向載荷。</p><p>　　分別是計算當量靜載荷時的徑向載荷系數和軸向載荷

105、系數。從參考文獻[7]表8-158得：軸承7016C的額定動載荷C=58.5KN，額定靜載荷C=55.8KN。</p><p>　　由前面計算可知，軸承的徑向載荷分別為R=26.5KN，軸向載荷為A=0N。由參考文獻[2]得：=1 =0 =1 </p><p><b>　　計算當量動載荷</b></p><p><b>　　公式<

106、;/b></p><p>　　P=K（XP+YA） （3-17）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　K——動載荷系數 查表的K=1.1</p><p><b>　　P——當量動載荷</b></p>&

107、lt;p><b>　　R——軸承徑向載荷</b></p><p><b>　　A——軸承軸向載荷</b></p><p>　　X——計算當量動載荷時的徑向系數（在表3-7中查）</p><p>　　Y——計算當量動載荷時的軸向系數</p><p>　　從參考文獻[4]表8-158得：</

108、p><p>　　軸承7016C的額定動載荷C=58.5KN，額定靜載荷C=55.8KN。</p><p>　　工作溫度系數K=1，計算得到C=48700N。</p><p>　　由表3-7中得A/C=0，e=0，A/R=0，X=1，Y=0，所以</p><p>　　P=（XR+YA）=1.1×（26500+0）=29150N。</

109、p><p>　　表3-6 靜載荷安全系數</p><p>　　表3-7幾種滾動軸承計算當量靜載荷的系數</p><p><b>　　計算所需額定動載荷</b></p><p><b>　?。?-18）</b></p><p><b>　　式中：</b><

110、;/p><p>　　P——當量動載荷 </p><p><b>　　n——轉速 </b></p><p>　　L——軸承預期設計壽命，根據工作情況取25000</p><p>　　得到 =29150NC=48700N</p><p>　　所以，回轉機構2，軸選用深溝球軸承7016C是合理的。&

111、lt;/p><p><b>　　計算軸承壽命</b></p><p><b>　　公式3-19：</b></p><p><b>　?。?-19）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　是壽命指數，因為

112、選用球軸承，所以取3；</p><p>　　得到=77718h25000h</p><p>　　所以，軸承的使用壽命達到了要求。</p><p>　　3.11 鍵聯(lián)接的選擇和強度校核</p><p>　　3.11.1 中間軸與齒輪用鍵聯(lián)接的選擇和強度校核</p><p>　?。?）圓柱齒輪與軸的鍵聯(lián)接</p&g

113、t;<p>　?、?選用普通平鍵（A型）</p><p>　　按中間軸裝齒輪處的軸徑=75，以及輪轂長=100，</p><p>　　查表，選用鍵20×12。</p><p><b>　?、?強度校核</b></p><p>　　鍵材料選用45鋼，查表知，鍵的工作長度，，按公式的擠壓應力</

114、p><p><b>　　＜</b></p><p>　　所以鍵的聯(lián)接的強度是足夠的，選用本鍵合適。</p><p>　?。?） 低速軸和高速軸上的鍵效核方法同上，材料同樣選用45鋼。</p><p><b>　　經校核，合格。</b></p><p>　　3.12 機架的設計&l

115、t;/p><p>　　機架是焊接變位機的支撐部件，不僅對焊接工作臺及轉動機構起支撐作用還要保證整個機床在焊接加工時的穩(wěn)定性。對機架的設計要求是：</p><p>　　良好的工藝性，制造簡單，成本低；</p><p><b>　　剛性和抗震性要好；</b></p><p>　　受力均勻，變形和熱應力要小，強度有保證；</

116、p><p><b>　　安裝和運輸方便。</b></p><p>　　在工業(yè)生產中，在保證產品質量、提高生產效率，降低工人的勞動強度也是必須考慮的因素。</p><p>　　3.12.1 在本設計中的具體要求</p><p><b>　　A 機架的尺寸</b></p><p>　

117、　本焊接變位機需要人站立著操作，所以，我們把機架的高度設計為1700mm，工作臺高度為1200mm。</p><p>　　B 機架的制造材料和加工方法</p><p>　　機架受力采用槽鋼，槽鋼的性能穩(wěn)定，質量比較容易控制。機架正面與側面采用鑄鋼ZG25[5]焊接成型夠，焊接機架使用鋼材，彈性模量比較高，在保證剛度相同的情況下，鋼材的機架比鑄鐵的重量要輕許多。機架的背面用5mm鐵皮包裹。&

118、lt;/p><p>　　3.13 其他外購件的選擇</p><p>　　3.13.1 帶制動電機的擺線針輪減速器</p><p>　　設計時經過市場調查，可以選用上海諾為傳動機械有限公司生產的擺線針輪減速器BWED130-505-0.75型，具體參數見下表3-8：</p><p>　　表3-8 X B系列擺針減速器型號選擇表</p>

119、<p>　　擺線針輪減速器的特點： （1）減速比大和效率高 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，所以經久耐用。（2）結構緊湊、體積小

120、 設計合理、維修方便，容易分解安裝，最少零件個數以及簡單的潤滑，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>&

121、lt;b>　　結論</b></p><p>　　本設計主要設計一種普通臥式焊接變位機，通過設計和校核，得出以下結論：</p><p>　　1、本焊接變位機有兩個自由度，能夠實現(xiàn)工作臺的雙回轉運動，進行全位置焊接。</p><p>　　2、本焊接變位機能夠適應不同形狀和尺寸的焊件。</p><p>　　3、本變位機結構簡潔。&

122、lt;/p><p>　　4、本設計能夠保證焊接操作方便、省力、安全，具有良好的工藝性，便于制造、維修和保養(yǎng)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］鄭永強.焊接變位機型式與系列的論述[J].天津工程機械研究院.2005.32（1）：3-15.</p><p>　?。?］陳秀寧.機械設計基礎[

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