1t數(shù)控座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘要 在我國(guó)，焊接變位機(jī)也已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備。近十年來，這一產(chǎn)品在我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)，有了較大的發(fā)展，并獲得了廣泛的應(yīng)用。使用焊接變位機(jī)可縮短焊接輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證和改善焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷向智能化發(fā)展，自動(dòng)控制和信息技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，焊接變位機(jī)也朝著智能化、多功能化、大型化、集成化、高精度、高可靠度方向發(fā)展。本文主要論述了焊接變位機(jī)的組成，結(jié)構(gòu)及工作原理。其中它的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的核心部分，直流電動(dòng)機(jī)通過帶輪傳動(dòng)，渦輪蝸桿減速器傳動(dòng)，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)達(dá)到要求回轉(zhuǎn)速度，傾斜

2、機(jī)構(gòu)則通過二級(jí)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)，主要涉及到齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及軸的設(shè)計(jì)與校核等。 關(guān)鍵詞：焊接變位機(jī)械；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；減速器；傾斜機(jī)構(gòu) Abstract In our country, welding positioner has quietly become an indispensable manufacturing equipment. Over the past decade, the product has made significant development and access to a wide range of applicat

3、ions in the field of construction machinery industry in China. The application of welding positioner can reduce the time and raise labor productivity, reduce labor intensity of workers, to assure and improve the welding quality,and give full play to the performance of various welding methods. As com

4、puter technology continues to become intelligent, and a wide range of applications of automatic control and information technology in manufacturing Industry, welding positioner also towards to become intelligent, multi-functional, and large-scale, integrated, high-precision, high reliability . This

5、article focuses on the composition, structure and working principle of the welding positioner.The design of turning gear and the tilting mechanism is the core.DC motor through the belt driving, worm gear reducer to drive rotary table to meet the required speed.The tilted mechanism through the spur g

6、ear reducer to make rotary table to flip, Mainly related to the design of gear and shaft and it’s verification, etc. Key words: welding posioner; turning gear; retarder;tilting mechanism 目錄 摘要 Ⅰ ABSTRACT Ⅱ 目錄 Ⅲ 第1章 緒論 1 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 1 1.2 論文主要研究?jī)?nèi)容 1 第2章

7、 焊接變位機(jī)械概述 2 2.1 焊接變位機(jī)械的分類 2 2.2 焊接變位機(jī)械的組成 4 2.3 焊接變位機(jī)械的工作原理 4 2.4 焊接變位機(jī)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 5 第3章 座式焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì) 9 3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 3.2 傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29 3.3 底座和箱體的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 32 結(jié)論 33 參考文獻(xiàn) 34 致謝 35 附件1 36 附件2 59 III 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第1章 緒論

8、 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 伸臂式、傾翻回轉(zhuǎn)式和雙立柱單回轉(zhuǎn)式等普通焊機(jī)變位機(jī)械在我國(guó)已經(jīng)廣泛 應(yīng)用，國(guó)外大型結(jié)構(gòu)件的焊接一般應(yīng)用機(jī)械手，從國(guó)內(nèi)目前的工藝現(xiàn)狀及設(shè)備投 入情況，全用焊接機(jī)器人代替手工焊接作業(yè)條件還不成熟。但是如果沒有焊接變 位機(jī)，對(duì)于復(fù)雜結(jié)件內(nèi)的一些立焊縫、仰焊縫等單純靠人工調(diào)整至容易焊接的平 焊或船焊位置是不可能的。人無法按焊接工藝執(zhí)行，焊接質(zhì)量也無法保證。因此， 近年來人工焊接變位機(jī)得到國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)的廣泛共識(shí)，都在加大這方面的投 入。而本次論文處于對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行的一次綜合性的梳理及應(yīng)用，對(duì) 學(xué)生的綜合能力進(jìn)行的一次較為實(shí)質(zhì)性的鍛煉。

9、1.2 論文主要研究?jī)?nèi)容 本論文主要對(duì)焊接變位機(jī)械的分類以及應(yīng)用進(jìn)行闡述，并從整體上對(duì)座式焊接變位機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。全文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： （1） 焊接變位機(jī)械分類 （2） 焊接變位機(jī)械的組成 （3） 焊接變位機(jī)械的工作原理 （4） 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中減速器、轉(zhuǎn)軸、軸承等的設(shè)計(jì) （5） 傾斜機(jī)構(gòu)中齒輪、滑動(dòng)軸承等的設(shè)計(jì) 第2章 焊接變位機(jī)械概述 2.1 焊接變位機(jī)械的分類 焊接變位機(jī)械是改變焊件、焊機(jī)或焊接空間位置來完成機(jī)械化、自動(dòng)化

10、焊接的各種機(jī)械設(shè)備。 焊接變位機(jī)械的分類及各類所屬設(shè)備如下： 通常焊接變位機(jī)械可分為變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)、滾輪架、升降機(jī)等四大類： 一、焊接變位機(jī) 　　是通過工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使工件所有焊縫處于最理想的位置進(jìn)行焊接，使焊縫質(zhì)量的提高有了可靠的保證，它是焊接各種軸類、盤類、筒體等回轉(zhuǎn)體零件的理想設(shè)備，同時(shí)也可用來焊接機(jī)架、機(jī)座、機(jī)殼等非長(zhǎng)形工件。 二、焊接翻轉(zhuǎn)機(jī) 　　是將工件繞水平軸翻轉(zhuǎn)，使之處于有利施焊位置的機(jī)械，適用于梁、柱、框架、橢圓容器等長(zhǎng)形工件的裝配焊接。 　　焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)種類繁多，常見的有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式等。 三、滾輪架 　　是借助焊件與主

11、動(dòng)滾輪間的摩擦力帶動(dòng)圓筒形焊件旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置。主要應(yīng)用于回轉(zhuǎn)體工件的裝配與焊接，其載重可從幾十千克到千噸以上。按其結(jié)構(gòu)形式可分為三大類： 1、自調(diào)式滾輪架 2、長(zhǎng)軸式焊接滾輪架。 3、組合式焊接滾輪架。 四、升降機(jī) 是用來將工人及裝備升降到所需的高度的裝置，主要用于高大焊件的手工焊和 自動(dòng)焊及裝配作業(yè)。其主要結(jié)構(gòu)形式有： 1、管結(jié)構(gòu)肘臂式。 2、管筒肘臂式。 3、板結(jié)構(gòu)肘臂式。 4、立柱式。 圖2-1伸臂式焊接變位機(jī) 2.2 焊接變位機(jī)械的組成 本次設(shè)計(jì)的座式焊接變位機(jī)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，傾斜機(jī)構(gòu)及其機(jī)架三大部分組成。其中：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)主軸，二級(jí)蝸輪蝸

12、桿減速器，帶輪，電動(dòng)機(jī)，箱體等組成；傾斜機(jī)構(gòu)由扇形齒輪，傳遞齒輪，小齒輪，帶制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的擺線針輪減速機(jī)等組成。 2.3 焊接變位機(jī)械的工作原理 焊接變位機(jī)械主要為達(dá)到和保持焊接位置的最佳狀態(tài)，本次設(shè)計(jì)的座式焊接變位機(jī)是通過改變焊件的位置達(dá)到相應(yīng)要求，其具體的實(shí)現(xiàn)過程是：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)輸出一定的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過帶輪一次減速后，然后經(jīng)過二級(jí)蝸輪蝸桿減速器兩次減速，最后由回轉(zhuǎn)主軸，經(jīng)過工作臺(tái)輸出焊件所需要的焊接速度，以期達(dá)到所需要的焊縫要求。傾斜機(jī)構(gòu)通過整個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傾斜實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傾斜。 座式焊接變位機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是工作臺(tái)連同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支承在兩邊的傾斜 軸上，工作臺(tái)以

13、焊速回轉(zhuǎn)，傾斜軸通過機(jī)構(gòu)傳動(dòng)或液壓缸多在140范圍內(nèi)恒速傾斜，此種變位機(jī)對(duì)生產(chǎn)的適應(yīng)性較強(qiáng)，承載能力可達(dá)50t，再焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。 2.4 焊接變位機(jī)（Positioner）國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 2.4.1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了焊接變位機(jī)的型號(hào)、參數(shù)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)及驗(yàn)收規(guī)則、包裝及標(biāo)志等方面的內(nèi)容。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于各種類型的焊接變位機(jī)。 2.4.2 引用 標(biāo)準(zhǔn)列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。 GB/T 4064—1983 電氣設(shè)備安全設(shè)計(jì)導(dǎo)則

14、2.4.3 術(shù)語(yǔ) 2.4.3.1 最大負(fù)荷Q 變位機(jī)所允許承載的工件最大重量，kg。 2.4.3.2 偏心距A 工作臺(tái)面處于鉛垂位置時(shí)，最大負(fù)荷（工件）的重心距工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的距離，mm。 2.4.3.3 重心距B 工作臺(tái)面處于鉛垂位置時(shí)，最大負(fù)荷（工件）的重心距工作臺(tái)面的距離，mm。 2.4.3.4 回轉(zhuǎn)速度n1 工作臺(tái)繞其回轉(zhuǎn)軸（圖1 中z 軸）回轉(zhuǎn)的速度，r/min。 2.4.3.5 傾斜速度n2 工作臺(tái)繞其傾斜轉(zhuǎn)軸（圖2-2 中y 軸）傾斜的速度，（°）/min。 2.4.3.6 傾斜角度α 工作臺(tái)可傾斜的角度（見圖1），（°）。 2.4.3.7 臺(tái)面高度H

15、 工作臺(tái)在最低水平位時(shí)，其臺(tái)面距地面的距離（見圖1），mm。 2.4.4 型號(hào)與參數(shù) 2.4.4.1 型號(hào)表示方法 變位機(jī)型號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示： HB × – × HB 焊接變位機(jī)名稱代號(hào)，H 和B 分別為“焊”字和“變”字的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母 × 最大負(fù)荷Q值，kg × 變位機(jī)工作臺(tái)調(diào)高功能代號(hào)，用1 或2 表示。1 表示工作臺(tái)高度固定，2 表示工作臺(tái)高度可調(diào) 標(biāo)記示例：HB500–2 表示最大負(fù)荷為500kg、工作臺(tái)高度可調(diào)的焊接變位機(jī)。 2.4.4.2 參數(shù) 焊接變位機(jī)的型號(hào)及參數(shù)要求如下： 表2-1 焊接變位機(jī)

16、的型號(hào)及參數(shù) 型號(hào) 最大負(fù)荷Q(KG) 偏心距A(MM) 重心距B(MM) 臺(tái)面高度H(MM) 回轉(zhuǎn)速度N1(R/MIN) 焊接額定電流A（MA） 傾斜角度Α(°) HB25 25 40 63 - 0.50~16.00 315 135 HB25 25 50 80 - 0.25~8.00 500 135 HB100 100 63 100 - 0.10~3.15 500 135 HB250 250 160 400 1000 0.05~1.60 630 135 HB500 500 160 400 1000 0

17、.05~1.60 1000 135 HB1000 1000 250 400 1250 0.05~1.60 1000 135 HB2000 2000 250 400 1250 0.03~1.00 1250 135 HB3150 3150 250 400 1600 0.03~1.00 1250 135 HB4000 4000 250 400 1600 0.03~1.00 1250 135 HB5000 5000 250 400 1600 0.025~0.80 1250 135 HB8000 8000 200

18、 400 1600 0.025~0.80 1600 135 HB10000 10000 200 400 2000 0.025~0.80 1600 135 HB16000 16000 200 500 2000 0.016~0.50 1600 120 HB20000 20000 200 630 2500 0.016~0.50 2000 120 HB31500 31500 200 800 2500 0.016~0.50 2000 120 HB40000 40000 160 800 3150 0.010~0.315

19、2000 105 HB50000 50000 160 1000 3150 0.010~0.315 2000 105 HB80000 80000 160 1000 3150 0.010~0.315 2000 105 ? 圖2-2 焊接變位機(jī)示意圖 2.4.5 技術(shù)要求 2.4.5.1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 2.4.5.1.1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，并可逆轉(zhuǎn)。 2.4.5.1.2 在回轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，承受最大載荷時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)不超過5%。 2.4.5.2 傾斜驅(qū)動(dòng) 2.4.5.2.1 傾斜驅(qū)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，在最大負(fù)荷下不抖動(dòng)，整機(jī)不得傾覆。最大負(fù)荷Q超過

20、25kg 的，應(yīng)具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)功能。 2.4.5.2.2 應(yīng)設(shè)有限位裝置，控制傾斜角度，并有角度指示標(biāo)志。 2.4.5.2.3 傾斜機(jī)構(gòu)要具有自鎖功能，在最大負(fù)荷下不滑動(dòng)，安全可靠。 2.4.5.3 其他 2.4.5.3.1 變位機(jī)控制部分應(yīng)設(shè)有供自動(dòng)焊用的聯(lián)動(dòng)接口。 2.4.5.3.2 變位機(jī)應(yīng)設(shè)有導(dǎo)電裝置，以免焊接電流通過軸承、齒輪等傳動(dòng)部位。導(dǎo)電裝置的電阻不應(yīng)超過1mΩ，其容量應(yīng)滿足焊接額定電流的要求。 2.4.5.3.3 電氣設(shè)備應(yīng)符合GB/T 4064 的有關(guān)規(guī)定。 2.4.5.3.4 工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝卡工件或安裝卡具，也可與用戶協(xié)商確定其結(jié)構(gòu)形式。 2.4.5.3

21、.5 最大負(fù)荷與偏心距及重心距之間的關(guān)系，應(yīng)在變位機(jī)使用說明書中說明。 2.4.6 檢驗(yàn)項(xiàng)目及驗(yàn)收規(guī)則 2.4.6.1 檢測(cè)輸出軸（工作臺(tái)）轉(zhuǎn)速，結(jié)果應(yīng)符合表 2-1和2.4.5.1 的要求。 2.4.6.2 首次生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行變位機(jī)的空轉(zhuǎn)及負(fù)荷試驗(yàn)，結(jié)果應(yīng)符合表2-1 及2.4.5.1 和2.4.5.2 的要求。 2.4.6.3 變位機(jī)應(yīng)備有產(chǎn)品合格證書和使用說明書。 2.4.7 標(biāo)志與包裝 2.4.7.1 變位機(jī)應(yīng)涂敷防銹底漆及表層漆。涂層應(yīng)牢固，其中表層涂漆色彩應(yīng)協(xié)調(diào)美觀。 2.4.7.2變位機(jī)應(yīng)在標(biāo)牌上標(biāo)明名稱、型號(hào)、最大負(fù)荷、工作電壓、電機(jī)功率、出廠日期、制造廠家等。

22、 2.4.7.3 變位機(jī)的包裝應(yīng)牢固可靠，符合運(yùn)輸部門的有關(guān)規(guī)定。 第3章 座式焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì) 3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1.1 工作臺(tái)及其工件總質(zhì)量，回轉(zhuǎn)主軸的危險(xiǎn)斷面位于軸承處，所受的彎曲力矩為： 圖3-1 回轉(zhuǎn)主軸受力分析示意圖 （3-1） 其中：——綜和質(zhì)量 ——偏心距 ——臺(tái)面高度。 ——回轉(zhuǎn)軸傾斜角 ——回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角 根據(jù)焊接變位機(jī)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 其中重心距取600 其軸承處的扭矩：

23、 （3-2） 按第三強(qiáng)度理論折算的當(dāng)量彎矩為： （3-3） 該式在滿足條件時(shí)才出現(xiàn)最大值。其值為: （3-4） 對(duì)于指定的變位機(jī)：，該數(shù)據(jù)由文獻(xiàn)[10]表7-11查得。 （3-5） （3-6） 因此回轉(zhuǎn)主軸的強(qiáng)度可選在～的范圍內(nèi)任意位置進(jìn)行計(jì)算。 主軸材料用45號(hào)鋼（調(diào)制處理） []== =61.1 （3-7） d>

24、 （3-8） 取d=120mm，校驗(yàn)主軸： （3-9） 其中 初步確定主軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 圖3-2 主軸的結(jié)構(gòu)與裝配 3.1.2 減速器的設(shè)計(jì) 3.1.2.1 二級(jí)渦輪蝸桿的設(shè)計(jì) 3.1.2.1.1 二級(jí)渦輪蝸桿尺寸的計(jì)算 總傳動(dòng)比：初選電機(jī)為滿載轉(zhuǎn)速1440r/min的直流電動(dòng)機(jī) 工作臺(tái)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為0.1~0.6r/min ==2400 （3-10） 平均傳動(dòng)比：初選帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比1.4， =

25、 （3-11） 取實(shí)際蝸桿頭數(shù)：Z =1， 蝸輪齒數(shù)： Z=Z 41.4 （3-12） 則 Z=41 查文獻(xiàn)[3]表蝸桿渦輪參數(shù)的匹配（GB10085-88） 取Z=41 =10 =90 =0 根據(jù)蝸輪蝸桿工作情況，選取蝸桿特性系數(shù):q=9 蝸桿模數(shù)==10， 則蝸桿尺寸： ==90 （3-12） =+2=90+20=110 （3-13） =-2=90-24=66

26、 （3-14） 蝸輪尺寸： 分度圓直徑 = Z=1041=410 （3-15） 齒頂圓直徑 =d+2=430 （3-16） 齒根圓直徑 d=-21.2=386 （3-17） 渦輪齒寬 =0.75=82.5 （3-18） 3.1.2.1.2 蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 蝸輪蝸桿材料選用： 蝸輪選用鑄造錫青銅：zCuS

27、n10P1; 蝸桿選用20Cr. 蝸輪蝸桿中心矩 =. （3-19） 接觸疲勞強(qiáng)度： =ZZ （3-20） Z——材料的彈性影響系數(shù)。 對(duì)于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對(duì)時(shí)取Z=155 Z——兩材料的接觸系數(shù)，由文獻(xiàn)[1]表11-18查得：Z=2.6 K——工作載荷系數(shù)， =， ——機(jī)械使用系數(shù)， 由文獻(xiàn)[1]表10-2得：=1.15 ：齒面載荷分布系數(shù)， 由文獻(xiàn)[1]表10-4得：＝１ ：動(dòng)載系數(shù)， 由文獻(xiàn)[1]表10-8得：=1 ：齒間載荷分配系數(shù)系數(shù)， 由文獻(xiàn)[1]表10-3得

28、：=1 tan （3-21） 得 6.34 ==12740 （3-22） 滑動(dòng)速度： （3-23） 查表蝸桿傳動(dòng)的當(dāng)量摩擦角 （3-24） （3-25） 其中軸承效率0.99 攪油效率0.98 （3-26） 所以接觸疲勞強(qiáng)度 （3-27） 其中 蝸桿螺旋面硬度 268Mpa 3.1.2.1.3 蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)公式：

29、 （3-28） 其中： Y——蝸輪齒形系數(shù)， 可由蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)Z 及蝸輪變位系數(shù)X決定。 可由文獻(xiàn)[1]圖11-19查得Y=2.4 Y——螺旋角影響系數(shù)， =1-=1-=0.955 （3-29） ∴=()2.40.955=3.59 （3-30） []= []′=1.3756=76.72 （3-31） 其中[]′可由文獻(xiàn)[1]表11-8查得: []′=56 為壽命系數(shù): N為應(yīng)力循環(huán)系數(shù)： N=60jnL=6010.621900=788400

30、 （3-32） J:蝸輪每轉(zhuǎn)一次，每個(gè)輪齒的嚙合次數(shù). 這里取j=1; n:蝸輪轉(zhuǎn)速, =0.6; L:工作壽命, L=365610=21900 （3-33） ∴=1.37 （3-34） <,∴蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足使用條件。 3.1.2.1.4 蝸桿的剛度校核 蝸桿受力后如產(chǎn)生過得變形，就會(huì)造成輪齒上的載荷集中，影響蝸輪與蝸桿的正確嚙合。所以需進(jìn)行蝸桿的剛度校核，其校核剛度條件為： = （3-35） 其中[y]——蝸桿材料許用的最大撓度。

31、 []=== （3-36） 其中d為蝸桿分度圓直徑。 E—— 蝸桿材料的彈性模量。 E=2.07Mpa I—— 蝸桿危險(xiǎn)截面的慣性矩。 （3-37） 其中d為蝸桿的齒根圓直徑。 d= 66mm =5.95810 （3-38） L′—— 蝸桿兩端支撐點(diǎn)間的跨距。 L′0.9=0.9=369 （3-39） —— 蝸桿所受的圓周力。 　　　　

32、　===3384.4 （3-40） —— 蝸桿所受的徑向力。 　　　===tan20=5828.5 （3-41） 　其中為蝸輪齒形角。 　　　　　=20 ∴0.369=0.073 （3-42） ∵y=0.073<0.09=[y]∴蝸桿的剛度滿足使用條件。 3.1.2.1.5 選取蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑方法 根據(jù)蝸輪蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度V=0.02/s， 載荷類型為重型載荷，故可采用油池潤(rùn)滑。 3.1.2.1.6 二級(jí)蝸桿蝸輪傳動(dòng)熱平衡計(jì)算校核及其選用冷卻裝置 =+1000(1-η)/s

33、（3-43） 其中——周圍空氣的溫度，常溫情況下可?。玻啊?。 　　　——蝸桿蝸輪的傳動(dòng)效率。 　　 ＝0.53 ——箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取=(8.15~17.45),w/(m2.℃)， 當(dāng)周圍空氣流動(dòng)良好時(shí)α可取偏大值。這里取α＝ 17 P——輸入功率。 =15741=0.404kw （3-44） ∴t。=20℃+=20℃+53.2℃=73.2℃ （3-45） ∵73.2℃<80℃ 其中80℃為其臨界溫度。 故在通風(fēng)良好的情況下，不需要加散熱裝置。 3.1.2.2 一級(jí)蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 3.1.2.2.1 一級(jí)

34、渦輪蝸桿尺寸的計(jì)算 選取實(shí)際蝸桿頭數(shù)：Z=1，蝸輪齒數(shù)： Z=iZ （3-46） ∴Z=41 查文獻(xiàn)[3]表蝸桿渦輪參數(shù)的匹配（GB10085-88） 選取=5 =10 x=-0.5 則蝸桿尺寸： ==50 （3-47） =+2=50+10=60 （3-48） d=-2=50-12=38 （3-49） 蝸輪尺寸：分度圓直徑 =Z=541=205

35、 （3-50） 齒頂圓直徑 =+2（1+x）=205+2=210 （3-51） 齒根圓直徑 =-2(1.2-x)=205-2=188 （3-52） 渦輪齒寬 =0.75=45 (3-53) 校核蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 蝸輪蝸桿材料選用： 蝸輪選用鑄造錫青銅：zCuSn10P1; 蝸桿選用20Cr. 3.1.2.2.2 蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 首先蝸輪蝸桿材料選用：蝸輪選用鑄造錫

36、青銅：zCuSn10P1; 蝸桿選用20Cr. 蝸輪蝸桿中心矩 a===125 （3-54） 根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度公式： =Z （3-55） Z——材料的彈性影響系數(shù)，單位是Mpa? . 對(duì)于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對(duì)時(shí)取=155 。 ——兩材料的接觸系數(shù)： 由文獻(xiàn)[1]表11-18查得：Z=2.5 ——工作載荷系數(shù)， 　　　　= （3-56） 其中： ——機(jī)械使用系數(shù)， 　　　由文獻(xiàn)[1]表10-2得：=1.15 ——齒面載荷分布系數(shù) 　　　由文獻(xiàn)[1]表10-4得：＝１

37、——?jiǎng)虞d系數(shù)， 　　　由文獻(xiàn)[1]圖10-8得：=1 ——齒間載荷分配系數(shù)， 由文獻(xiàn)[1]表10-3得：=1 tan （3-57） 得：5.71 = （3-58） 滑動(dòng)速度： Vs= （3-59） 查文獻(xiàn)[1]表11-18蝸桿傳動(dòng)的當(dāng)量摩擦角 （3-60） （3-61） 其中軸承效率0.99 攪油效率0.98 （3-62） 所以接觸疲勞強(qiáng)度 155 （3-63） 其中蝸桿螺旋面強(qiáng)度

38、268 []′:鑄造錫青銅蝸輪的基本許用應(yīng)力。由文獻(xiàn)[1]表11-7查得： []′= 268， []=K[]′=0.86268=231.4 （3-64） 其中——蝸輪蝸桿工作壽命系數(shù)， N為應(yīng)力循環(huán)系數(shù)： N=60jnL=6010.64121900=32324400 （3-65） J:蝸輪每轉(zhuǎn)一次，每個(gè)輪齒的嚙合次數(shù). 這里取j=1; n:蝸輪轉(zhuǎn)速, n=24.6; L:工作壽命, =365610=21900h （3-66） ∴=0.86 （3-67） <,蝸輪

39、的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足使用條件。 3.1.2.2.3 蝸輪的齒面彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)公式： = （3-68） 其中： Y——蝸輪齒形系數(shù)， 可由蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)Z 及蝸輪變位系數(shù)X決定。 可由文獻(xiàn)[1]圖11-19查得Y=3.0 Y——螺旋角影響系數(shù)， Y=1-=1-=0.959 （3-69） =()3.00.959=1.55 （3-70） []=[]′=0.8656=48.16 （3-71） 其中[]′可由文獻(xiàn)[1]表11-8查得: []′=56 為壽命系數(shù): <[],蝸輪的

40、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足使用條件。 3.1.2.2.4 蝸桿的剛度校核 蝸桿受力后如產(chǎn)生過得變形，就會(huì)造成輪齒上的載荷集中，影響蝸輪與蝸桿的正確嚙合。所以需進(jìn)行蝸桿的剛度校核，其校核剛度條件為： = （3-72） 其中[y]——蝸桿材料許用的最大撓度。 []===0.05 （3-73） 其中d為蝸桿分度圓直徑。 E—— 蝸桿材料的彈性模量。 E=2.07 I—— 蝸桿危險(xiǎn)截面的慣性矩。 （3-74） 其中d為蝸桿的齒根圓直徑。

41、 d=38mm =1.0210 （3-75） L′—— 蝸桿兩端支撐點(diǎn)間的跨距。 L′0.9d=0.9=184.5 （3-76） —— 蝸桿所受的圓周力。 　　　　===241.6 （3-78） —— 蝸桿所受的徑向力。 　　　===tan20=557.5 （3-79） 其中α為蝸輪齒形角。 　　　　　α=20 ∴184.5=0.00375 （3-80） 0.00375<0.05=[],蝸桿的剛度滿足使用條件。 3.1.2.2.5 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑

42、方法 根據(jù)蝸輪蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度V=0.44， 載荷類型為重型載荷，故可采用油池潤(rùn)滑。 3.1.2.2.6 一級(jí)蝸桿蝸輪傳動(dòng)熱平衡計(jì)算校核及其選用冷卻裝置 =+ （3-81） 其中——周圍空氣的溫度，常溫情況下可取20℃。 ——蝸桿蝸輪的傳動(dòng)效率。 ＝0.634 ——箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取=(8.15~17.45),w/(m2.℃)， 當(dāng)周圍空氣流動(dòng)良好時(shí)可取偏大值。這里取＝17 P——輸入功率。 =6.044141=0.637 （3-82） ∴=20℃+=20℃+43℃=63℃

43、（3-83） 63℃<80℃ 其中80℃為其臨界溫度。 故在通風(fēng)良好的情況下，不需要加散熱裝置。 3.1.2.2.7 一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng)渦輪軸的校核 圖3-3 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 59 228 (a) (b) 826.4N.m 59 228 220.4N.m (c) 59 228 M 107.9N.m 132.6N.m 482.0N.m (d) T 圖3-4 軸的載荷分析圖 3.1.3.2 鍵的選擇

44、與校核 3.1.3.2.1 一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng)： 依據(jù)軸頸查文獻(xiàn)[1]表6-1 取l=2263 校核： ===11.7<[]=120~150（3-101） 符合條件 3.1.3.2.2 二級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng) 依據(jù)軸頸查文獻(xiàn)[1]表6-1 取l=3280 校核 ===95.3<[]=120~150（3-102） 符合條件 3.2 傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.2.1 傾斜軸的設(shè)計(jì) 3.2.1.1 傾斜軸尺寸計(jì)算 估計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總重量=20009.8=19600 其對(duì)傾斜軸的最大傾覆力矩 ==19600=15484 （3-103） 預(yù)估滑動(dòng)軸承處軸

45、頸 120mm則 =1+=1+0.5120/2400=1.0225 （3-104） 主軸在=90 =0時(shí) 支反力= =45092.3 主軸在= =90時(shí) 支反力K = 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴,紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2006. [2] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版3)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004. [3] 朱龍根. 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997. [4] 周壽森. 焊接機(jī)構(gòu)生產(chǎn)及裝備[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999

46、. [5] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì),焊接學(xué)會(huì). 焊接手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992. [6] 焦馥杰. 焊接結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1991. [7] 曾樂. 焊接工程學(xué)[M].北京:新時(shí)代出版社,1986. [8] 沈世瑤. 焊接方法及設(shè)備[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982. [9] 上海船舶工業(yè)設(shè)計(jì)研究院,機(jī)械工業(yè)部第五設(shè)計(jì)研究院,北京船舶工程第五設(shè)計(jì)研究所. 焊接設(shè)備選用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1984. [10] 美國(guó)焊接學(xué)會(huì),韓鴻碩,張桂清. 焊接新技術(shù)[M].北京:宇航出版社,1981. [11] 薛迪目. 焊接概論[M]

47、.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987. [12] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004. [13] 劉鴻文. 材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2006. [14] 張海根. 機(jī)電傳動(dòng)控制[M].北京:高等教育出版社,2001. [15] 陳于萍,周兆元. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007. [16] 李慶芬,朱世范,陳其廉. 機(jī)電工程專業(yè)英語(yǔ)[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2007. 致謝 本次論文是在終結(jié)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的情況下進(jìn)行的，力求對(duì)大學(xué)之所學(xué)能夠來一次集中鞏固及其創(chuàng)新利用。它涵蓋面很廣，

48、涉及了機(jī)械的所有內(nèi)容，是培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才的一次綜合訓(xùn)練。經(jīng)過論文的選材，開題，構(gòu)思，設(shè)計(jì)等一系列的訓(xùn)練，相信自己對(duì)設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在計(jì)算能力，英文文獻(xiàn)閱讀翻譯，查找相關(guān)信息等多種能力得到了一次深刻的鍛煉，在整個(gè)過程中，可以說完成了工程師基本訓(xùn)練和逐步具有從事科學(xué)研究的工作能力，受益匪淺，相信對(duì)以后的學(xué)習(xí)工作會(huì)有很大幫助。 本論文是在劉琨明老師及其院里老師的悉心幫助，指導(dǎo)下完成的，在此表示真誠(chéng)的謝意！ 附件1 外文資料翻譯

49、 外文資料翻譯1 高精度數(shù)控焊接變位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 石 圩 ，樊 丁 ，陳 劍 虹 摘 要：研制弧焊機(jī)器人用數(shù)控焊接變位機(jī)對(duì)弧焊機(jī)器人柔性加工單元( WE MC)的設(shè)計(jì)具有重要的意義。作者以基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 的研華多軸運(yùn)動(dòng)控制卡 P C L-8 3 2卡為設(shè)計(jì)核心 ， 采用基于模糊規(guī)則的智能雙模協(xié)調(diào)控制器，即采用比例積分微分控制器(PID)和模糊控制器的加權(quán)合成算法，控制過程 中模糊控制器和PID控制器同時(shí)輸出控制量，當(dāng)控制誤差較大時(shí)模糊控制器的輸出權(quán)重較大，而當(dāng)控制誤差較小時(shí)PID控制器的輸出權(quán)重較大，有效避免了變結(jié)構(gòu)控制器切換過程中的震蕩，實(shí)現(xiàn)了焊接變位機(jī)的高精度位置控制。作者對(duì)實(shí)時(shí)控制軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)性要求進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，提出了基于DOS(D 28