機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-60噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、編編 號(hào)號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題目：題目： 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng)誠(chéng) 信信 承承 諾諾 書(shū)書(shū) 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 60 噸焊接變 位機(jī)設(shè)計(jì)是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果， 其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致 謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何

2、其他個(gè)人、集體 已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 95 學(xué) 號(hào)： 0923237 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 II I 無(wú)無(wú)錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動(dòng)動(dòng)化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書(shū)書(shū) 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù)二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 本課題來(lái)自無(wú)錫華聯(lián)精工機(jī)械有限公司的生產(chǎn)實(shí)際。目前機(jī)械行 業(yè)，特別是鍋爐行業(yè)有大量的管和板的焊接，管子和板的接合處為環(huán) 縫焊接，為適應(yīng)自動(dòng)焊接，管與板要自轉(zhuǎn)，同時(shí)要傾斜 45 度，滿足船 形焊

3、接，要求設(shè)計(jì)該焊接變位機(jī)。 我國(guó)引進(jìn)的焊機(jī)器人柔性加工單元中的變位機(jī)，也是針對(duì)特定產(chǎn) 品研制的，因此價(jià)格較昂貴，而技術(shù)培訓(xùn)及售后服務(wù)卻不理想。在技 術(shù)方面，我國(guó)許多工廠引進(jìn)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)己具有機(jī)器人與變位 機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的功能。這對(duì)一些空間曲線或較復(fù)雜的焊縫可以始終保 持在最佳位置下進(jìn)行焊接，以提高焊接質(zhì)量，并能一次起弧就焊完整 條焊縫，以提高效率。但是有關(guān)技術(shù)卻往往為外方廠家所壟斷，我們 并不掌握。從提高我國(guó)焊接生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化水平的角度出發(fā)，必 須加大科研投入，研制高性能的焊接機(jī)器人與配套變位設(shè)備，力求在 自動(dòng)化焊接領(lǐng)域在國(guó)際上占有一席之地。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)

4、計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 分析并了解焊接變位機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，熟悉焊接變位機(jī)的具體工作 原理； 完成整機(jī)的具體方案設(shè)計(jì)； 完成各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制相應(yīng)的三維模型及二維圖紙； 將三維模型進(jìn)行裝配，并繪制相應(yīng)的二維裝配圖。 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 95 班班 姓名姓名 五、開(kāi)始及完成日期：五、開(kāi)始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所

5、 長(zhǎng)長(zhǎng) 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 焊接變位機(jī)是一種焊接輔助設(shè)備，它與焊接操作機(jī)、焊接滾輪架并稱為焊接輔助設(shè) 備中三大機(jī)。焊接變位機(jī)是應(yīng)焊接行業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化發(fā)展需要而產(chǎn)生的。焊接變位 機(jī)作為一種焊接配套設(shè)備，用于管子橫向?qū)雍附?，管子與法蘭內(nèi)外環(huán)縫焊接，管子對(duì) 管子全位置焊接。焊接變位機(jī)可水平翻轉(zhuǎn)角度，通過(guò)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)及翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使工件上 焊縫處于最理想的位置進(jìn)行焊接，從而大大提高焊縫質(zhì)量，減輕焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，尤其是 適合焊接各種軸類、盤類、筒體等回轉(zhuǎn)工件的理想設(shè)備。 本設(shè)計(jì)分析了解國(guó)內(nèi)外焊接變位機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r、以及焊接變位機(jī)在焊

6、接機(jī)器人中的 應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一種 60 噸座式焊接變位機(jī)。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)的選擇、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(guò)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)配件的 型號(hào)，并且對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度、使用壽命等的校核，然后對(duì)一些外購(gòu)件也進(jìn)行選擇。 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)，CAD 等。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 焊接變位機(jī)； 機(jī)械設(shè)計(jì)； 焊接輔機(jī) Abstract Welding positioner is a kind of

7、welding auxiliary equipment, it was known as the three planes in welding auxiliary equipment with welding manipulator, welding roller bed. Welding positioner was designed with the development of welding industry mechanization, and automation. As a welding auxiliary machine, welding positioner was us

8、ed in pipes landscape orientation welding, pipe and flanges inside and outside central linking welding, pipe welding in all location. Though the gyration and retroflexion of the workbench, the welding positioner can make the welding line to an ideal position, which can improve the quality of the wel

9、ded joint, reduce welders workload. It is ideal equipment especially fit to weld the kinds of workpiece, just like the shaft, tray, canister, and so on. By understanding the welding positioner s development in domestic and overseas, and the positioner used in welding robot is described in the paper.

10、 A block 60 ton s of welding positioner is designed.Mainly on the subject of welding ,mechanical rotation turnover of control, the electrical options, reducer selection, various axle and the wheel bearings and determine accuracy ,and so on. The design process is based on specific target load and spe

11、ed 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 corresponding accessories models, and their associated intensity, and the useful life of accu

12、racy, then for some purchases were also chosen. The method chosen mainly mechanical design relevant knowledge, the use of the material mechanics, CAD. Key words: welding conjugation mechanical; mechanical design; welding auxiliary machine. V 目目 錄錄 摘 要 .III ABSTRACT IV 目 錄.V 1 緒論 .1 1.1 立題依據(jù).1 1.2 焊接

13、輔機(jī)的作用和分類.1 1.3 焊接變位機(jī)的功能及結(jié)構(gòu)形式.2 2.1 設(shè)計(jì)的基本參數(shù).4 2.2 變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì).4 2.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案.4 2.3.1 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)方案 4 2.3.2 工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)方案 4 2.4 導(dǎo)電裝置方案.5 3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .6 3.1 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu).6 3.2 回轉(zhuǎn)支承的選擇.6 3.2.1 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)承載的總重量 .6 3.2.2 計(jì)算回轉(zhuǎn)支承的最大傾覆力矩 7 3.2.3 齒輪 1 的參數(shù)（即與回轉(zhuǎn)支承嚙合的小齒輪） 8 3.3 選擇工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)電機(jī).10 3.4 減速器的選擇.11 4 工作臺(tái)傾斜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .12 4.1 傾斜機(jī)構(gòu).12 4.2 選擇傾

14、斜機(jī)構(gòu)的電機(jī).12 4.3 蝸桿減速器.13 4.3.1 蝸桿和蝸輪的設(shè)計(jì) 14 4.3.2 蝸桿軸和蝸輪軸的初步設(shè)計(jì) 16 4.4 扇形齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)16 4.5 傾斜機(jī)構(gòu)中軸的設(shè)計(jì).19 4.5.1 傾斜軸的最小直徑 19 4.5.2 翻轉(zhuǎn)小齒輪軸的最小直徑 24 4.6 聯(lián)軸器的選用計(jì)算.27 4.6.1 減速器與減速器之間的聯(lián)軸器 27 4.7 軸承的選用和校核.27 5 安裝調(diào)試與操作使用 .29 5.1 安裝.29 5.2 調(diào)試與檢測(cè).29 5.3 操作與使用.29 6 結(jié)論與展望 .30 6.1 結(jié)論30 6.2 不足之處及未來(lái)展望30 致謝 .31 參考文獻(xiàn) .32 60 噸焊接

15、變位機(jī)設(shè)計(jì) 1 1 緒論緒論 1.1 立題依據(jù)立題依據(jù) 目前機(jī)械行業(yè)，特別是鍋爐行業(yè)有大量的管和板的焊接，管子和板的接合處為環(huán)縫 焊接，為適應(yīng)自動(dòng)焊接，管和板要自轉(zhuǎn)，同時(shí)要傾斜 45，滿足船形焊接。 鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,推動(dòng)了工程結(jié)構(gòu)體系的不斷進(jìn)步。在橋梁、電站、高層鋼結(jié) 構(gòu)建筑、大型造船等行業(yè)日益繁榮的今天，要求焊接自動(dòng)化的增多，焊接輔機(jī)也越來(lái)越 受到重視。 我國(guó)目前中小噸位焊接變位機(jī)，基本能滿足要求。但無(wú)論品種規(guī)格還是性能質(zhì)量， 與國(guó)外相比仍有很大差距，尤其是大噸位焊接變位機(jī)在速度平穩(wěn)性、變位精度、驅(qū)動(dòng)功 率指標(biāo)、與焊接操作機(jī)的聯(lián)機(jī)動(dòng)作等方面，存在較大差距。 1.2 焊接輔機(jī)的作用和分類

16、焊接輔機(jī)的作用和分類 焊接輔機(jī)指所有同焊接相關(guān)的周邊輔助設(shè)備，具體定義是指焊接結(jié)構(gòu)裝配和焊接過(guò) 程中起配合和輔助作用的的工夾具變位機(jī)械、焊劑輸送裝置等的總稱。如：各類焊接夾 具、船舶焊接專機(jī)、汽車底板焊接生產(chǎn)線、各類龍門焊接機(jī)、焊接機(jī)器人及周邊設(shè)施等。 其中最常見(jiàn)的通用配置有操作機(jī)、滾輪架、變位機(jī)等焊接變位機(jī)械。如圖 1.1 焊接變位機(jī)械指是在焊接過(guò)程中改變焊件、焊機(jī)及焊工空間位置來(lái)完成機(jī)械化，使 其有利于減少焊接時(shí)間，提高勞動(dòng)效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高焊件質(zhì)量，并能充分 發(fā)揮各種焊接方法的機(jī)械設(shè)備。 焊接變位機(jī)械可分為焊件變位機(jī)械、焊機(jī)變位機(jī)械和焊工變位機(jī)械。焊件變位機(jī)械 是在焊接過(guò)程中改

17、變焊件空間位置，使其有利于焊接作業(yè)的各種機(jī)械設(shè)備。其中滾輪架、 變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)、回轉(zhuǎn)臺(tái)就是焊接變位機(jī)械。 在多數(shù)場(chǎng)合下，焊件變位機(jī)械和焊機(jī)變位機(jī)械相互配合使用，用來(lái)完成縱縫、橫縫、 環(huán)縫、空間曲線焊縫的焊接以及堆焊作業(yè)。在以弧焊機(jī)器人為中心的柔性加工單元 （FMC）和加工系統(tǒng)（FMS）中，焊件變位機(jī)械也是組成設(shè)備之一。在復(fù)雜焊件焊接和 要求施焊位置精度較高的焊接作業(yè)中，例如窄間隙焊接、空間曲面的帶極焊接等，都需 要焊接變位機(jī)械的配合，才能完成作業(yè)。其中焊件變位機(jī)械最多也最常用。本論文主要 是設(shè)計(jì)了 60 噸焊接變位機(jī)的整體機(jī)構(gòu)和主要零件。 (a)焊接滾輪架 (b)焊接變位機(jī) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)

18、位論文 (c)焊接翻轉(zhuǎn)機(jī) (d)焊接操作機(jī) 圖 1.1 焊接變位機(jī)械 1.3 焊接變位機(jī)的功能及結(jié)構(gòu)形式焊接變位機(jī)的功能及結(jié)構(gòu)形式 焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜使焊件上的焊縫置于有利于施焊位置的焊接變位機(jī) 械。 焊接變位機(jī)的幾種常見(jiàn)形式7：（如圖 1.2）： (1)座式焊接變位機(jī)。是應(yīng)用最廣泛的一種焊接變位機(jī),其穩(wěn)定性比伸臂式焊接變位機(jī)要高。 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)至理想的焊接位置進(jìn)行焊接，另外工 作臺(tái)還有一個(gè)回轉(zhuǎn)的自由度。其適合工程機(jī)械的小型焊接件及一些管類、軸類、盤類等 中小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接。 (2)型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)。其工作裝置型，有兩個(gè)方面的回轉(zhuǎn)自由度，且兩個(gè)方

19、向都可以360任意回轉(zhuǎn)。此變位機(jī)與其它類型變位機(jī)相比，開(kāi)敞性好，容易操作。 (3)雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)。其主要特點(diǎn)是立柱一端電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作裝置沿一個(gè)回 轉(zhuǎn)方向運(yùn)轉(zhuǎn)，另一端隨主動(dòng)端從動(dòng)。兩側(cè)立柱可設(shè)計(jì)成可升降式，以適應(yīng)不同規(guī)格產(chǎn)品。 該種變位機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適合裝載機(jī)的后車架、壓路機(jī)機(jī)架等工程機(jī)械長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)件的焊接。 這種型式變位機(jī)的缺點(diǎn)只能在一個(gè)圓周方向回轉(zhuǎn)，選擇時(shí)要注意焊縫形式是否適合。 (4)型雙座式頭尾雙回轉(zhuǎn)型式。在單回轉(zhuǎn)變位機(jī)的基礎(chǔ)上被焊結(jié)構(gòu)件在另外一個(gè)空 間又增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。這種型式的變位機(jī)焊接空間大，工件可被旋轉(zhuǎn)到需要的位置。 有較高的穩(wěn)定性,適用于大型和重型工件的翻轉(zhuǎn)變位,能較好地滿

20、足焊接質(zhì)量的要求。 (5) 型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)。型回轉(zhuǎn)形式與型機(jī)相同，只是為了方便夾具體的設(shè) 計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)件的外形，變位機(jī)的工作裝置稍作變動(dòng)。該種型式焊接變位機(jī)，適合裝載 機(jī)的鏟斗、挖掘機(jī)的挖斗等焊接。 焊接變位機(jī)要具備的性能有： 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 3 （1）焊接變位機(jī)械要有較寬的調(diào)速范圍，穩(wěn)定的電流和功率。 （2）在動(dòng)力傳動(dòng)行程中要有自鎖傳動(dòng)，以免動(dòng)力源切斷時(shí)，焊件因重力作用而發(fā)生 事故。 （3）與焊接機(jī)器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊接變位機(jī)，視焊件大小和工藝方法 的不同，其到位精度（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。 （

21、4）有良好的接電、接水、接氣設(shè)施，以及導(dǎo)熱和通風(fēng)性能。 （5）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(duì)散落在其上的焊渣、 藥皮等臟物，應(yīng)易被清除。 （6）工作臺(tái)面上應(yīng)設(shè)有安裝槽孔，能方便地安裝各種定位器件和夾緊機(jī)構(gòu)。 (a)座式焊接變位機(jī) (b)型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī) (c)雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī) (d)型雙座式頭尾雙回轉(zhuǎn)型式 圖1.2 變位機(jī)種類 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 5 2 方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)的基本參數(shù)設(shè)計(jì)的基本參數(shù) 基本承載能力 60 噸 工作臺(tái)直徑 3000mm 工件偏心距 500 mm 回轉(zhuǎn)角度 0180 翻轉(zhuǎn)角度 090 焊接速度 250

22、mm/min2500mm/min 2.2 變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)變位機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 圖 2.1 變位機(jī)的總體圖 采用座式焊接變位機(jī)，工作臺(tái)連同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過(guò)傾斜軸支承在機(jī)座上，工作臺(tái)以焊 速回轉(zhuǎn)，傾斜軸在 090的范圍內(nèi)恒速傾斜。該機(jī)為座式焊接變位機(jī)，穩(wěn)定性好，一 般不用固定在地上，搬移方便。 2.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案 2.3.1 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)方案工作臺(tái)回轉(zhuǎn)方案 工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)有較寬的調(diào)速范圍，從 0.027r/min0.27r/min 調(diào)速平穩(wěn)均勻，要 有雙向回轉(zhuǎn)功能和自鎖功能。 第一種方案：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò)減速器減速后通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，要求 無(wú)級(jí)變速。 第二種方案：在全液

23、壓變位機(jī)，采用液壓馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)及控制工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的速度和角 度。 2.3.2 工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)方案工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)方案 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 工作臺(tái)的傾斜速度恒定，運(yùn)動(dòng)要自如平穩(wěn)并有多重自鎖功能。 第一種方案：電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器減速后通過(guò)扇形齒輪帶動(dòng)工作臺(tái)傾斜，該方案目前 應(yīng)用很廣。 第二種方案：在全液壓變位機(jī)中采用液壓缸直接推動(dòng)工作臺(tái)傾斜，對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)方面 的要求較高。 第三種方案：電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器減速后通過(guò)螺旋副使工作臺(tái)傾斜，該方案應(yīng)用很少。 2.4 導(dǎo)電裝置方案導(dǎo)電裝置方案 焊接變位機(jī)作為焊接電源二次回路的組成部分，必須設(shè)有導(dǎo)電裝置。焊接時(shí)，強(qiáng)大 的焊接電流通過(guò)工件和工作臺(tái)經(jīng)導(dǎo)電裝置傳至工作臺(tái)傾斜軸，再

24、由位于傾斜軸返回到焊 機(jī)的負(fù)極。導(dǎo)電裝置提供了一個(gè)順暢的電流回路，有效地防止了焊接電流直接通過(guò)齒輪 副和軸承，既保證足夠的焊接電流，又使機(jī)構(gòu)免遭電流損壞。 第一種方案：采用外接導(dǎo)電裝置，主要是采用電刷式的，它由電刷、電刷盒、刷架 組成，結(jié)構(gòu)形式多樣，在焊接變位機(jī)中應(yīng)用最廣。 第二種方案：采用自身導(dǎo)電。必須采用以下措施：使用帶有石墨成分的潤(rùn)在軸 向力的作用下，各傳動(dòng)副之間、軸承內(nèi)外圈之間要接觸緊密。自身導(dǎo)電然省去了專用的 導(dǎo)電裝置，但對(duì)變位機(jī)各傳動(dòng)副的裝配間隙要求較嚴(yán)，使用中又需經(jīng)常檢查和調(diào)整，比 較麻煩，采用不多。 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 7 3 3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 工作臺(tái)回

25、轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 工作臺(tái)帶動(dòng) 60 噸工件以焊速 250mm/min2500mm/min 在 0180內(nèi)回轉(zhuǎn)。其回 轉(zhuǎn)系統(tǒng)的如圖 3.1 所示。其傳動(dòng)路線大致為：驅(qū)動(dòng)電機(jī)回轉(zhuǎn)減速機(jī)回轉(zhuǎn)支承 工作臺(tái)。 工作臺(tái)固定于回轉(zhuǎn)支承上，回轉(zhuǎn)支承固定在支承梁上?；剞D(zhuǎn)支承外圍上的大齒輪與 減速器輸出軸小齒輪嚙合，通過(guò)與減速器輸入軸連接的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，形成工作臺(tái)的回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)。電機(jī)和減速器輸出軸直聯(lián)，利用電機(jī)的失電制動(dòng)器來(lái)對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)和自鎖。 圖 3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 3.2 回轉(zhuǎn)支承的選擇回轉(zhuǎn)支承的選擇 在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，工作臺(tái)是固定在回轉(zhuǎn)支承上，通過(guò)回轉(zhuǎn)支承將工作臺(tái)與支承梁連接， 這樣不僅提高了工作臺(tái)

26、的回轉(zhuǎn)精度，也提高了工作臺(tái)的剛性。 參照相關(guān)樣品的選型計(jì)算，我選擇單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，JB230084 標(biāo)準(zhǔn)中 的單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)中心大，支承面積大。是由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊 湊、重量輕，鋼球與圓弧軌道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向力、徑向力、顛覆力矩。外圈 為齒輪，外圈與工作臺(tái)用螺栓固聯(lián)，內(nèi)圈與鋼梁聯(lián)接。動(dòng)力從齒輪副傳入，帶動(dòng)工作臺(tái) 旋轉(zhuǎn)。我選取的回轉(zhuǎn)支承型號(hào)為 012. 60. 2000。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P7453 表 72112，其主要的參數(shù)如下4： 回轉(zhuǎn)中心直徑為 2000mm 滾子直徑為 60mm 總高 h 承=144 mm 參考重量為 M=1100kg 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)

27、士學(xué)位論文 外齒輪模數(shù) m=18 mm 齒數(shù) Z=123 外齒輪 De=2264.4 mm 外齒輪 b=120mm 3.2.1 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)承載的總重量回轉(zhuǎn)系統(tǒng)承載的總重量 圖 3.2 偏心距和重心距示意圖 h 件工件的高度 假設(shè)工件為圓柱形，材料為鋼，則密度為 7.8103 kg/m3，直徑為 3000 mm。 V = 60103 / 7.8103= 7.6923 m3 h 件 = 7.6923 / ( 1.52 ) = 1.088m = 1088 mm h 臺(tái)工作臺(tái)高度 假設(shè)工作臺(tái)高度為 80mm h綜合重心高 h =（ h 件h 臺(tái)h 承）/2（1088100144）/2666mm m 臺(tái)工

28、作臺(tái)的重量 工作臺(tái)材料為 Q235A，密度為 7.8103 kg/m3 （采用肋板增加強(qiáng)度減少重量） 。 m 臺(tái) = 7.81031.51.50.084.4103kg G綜合重量 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 9 G =（ 4.4103601031.1103）9.8641.9103 N 3.2.2 計(jì)算回轉(zhuǎn)支承的最大傾覆力矩計(jì)算回轉(zhuǎn)支承的最大傾覆力矩 已知條件: G=5.88105N工件重量（60t） Emax = 500mm允許最大偏心距 =0180回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角 =090回轉(zhuǎn)傾斜角 變位機(jī)的回轉(zhuǎn)支承受力狀態(tài)如圖 3.2 所示，在焊件和夾具的綜合重量作用下，回轉(zhuǎn)支 承的傾覆力矩 M是由繞 X 軸和 Y

29、 軸的彎矩 Mx，My合成， Mx=G1h+G2 e sin (3.1) My=G2 e cos (3.2) 考慮到 G1=Gsin G2=Gcos 向 圖 3.3 回轉(zhuǎn)支承傾覆力矩圖 則 A 點(diǎn)截面所受的彎矩為： M=（Mx2+ My2）1/2 (3.3) = G（h 2sin+ e2cos2+2hesincossin）1/2 由式(3.1)和(3.2) 知，彎矩 M 是 ， 的二元函數(shù)，其值是變化的?，F(xiàn)需要 求出最大值，以便校核。令： N= h 2sin+ e2cos2+2hesincossin (3.4) 對(duì)上式進(jìn)行求偏導(dǎo)并令其為零,求出 N 的最大值，即可求出彎矩 M 的最大值。 N=

30、 h 2 cos-e2 sin2+2he cos2sin=0 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 N=hesin2cos=0 因?yàn)樯鲜绞顷P(guān)于三角函數(shù)的代數(shù)式，由于它的周期性，所以上式結(jié)果為多個(gè)解。 結(jié)合已知條件，解如下： (=90 =0，180 ) 最大值出現(xiàn)在=90時(shí)， 代入求 M得：Mmax = G h = 4.3105 Nm 3.2.3 齒輪齒輪 1 的參數(shù)（即與回轉(zhuǎn)支承嚙合的小齒輪）的參數(shù)（即與回轉(zhuǎn)支承嚙合的小齒輪） 該齒輪是和回轉(zhuǎn)支承上的外齒輪嚙合，其模數(shù)是確定的。這里只校核其強(qiáng)度。 經(jīng)過(guò)減速器減速后，回轉(zhuǎn)支承之間的傳動(dòng)比： i2=2778450=6.2 表 3-1 齒輪的參數(shù) 計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)

31、容計(jì)算結(jié)果 確定主要尺寸 齒數(shù) z1=1236.2=19.8 取 z1=20 傳動(dòng)比 i=12320=6.15 分度圓直徑 d1=m z1=1820=360mm d1=360mm d2=m z2=18123=2214mm d2=2214mm 齒寬b1= 130 mm 小齒輪的校核 小齒輪用 20 Cr，滲碳淬火，硬度 56HRC62HRC。 表 3-2 小齒輪的校核 計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果 轉(zhuǎn)矩 T1 =9.55106P/n=9.551069.9/1.7 =55.615106 Nmm T1=55.615106 Nmm 接觸疲勞極限查 P224，圖 12.17（e） Hlim1=1200Mpa

32、 圓周速度 v=d1n1 /(601000) = 3601.7/60/1000=0.032m/s 精度等級(jí)由 P207 表 12.6選 9 級(jí)精度 使用系數(shù)由 P215 表 12.9KA=1.0 動(dòng)載系數(shù)由圖 12.9KV=1.01 齒間載荷分配 系數(shù) 由表 12.10，先求 Ft=2 T1 / d1 =255.615106 /360 =3.09105N KA Ft /b=1.03.09105/130 =2377N/mm 100N/mm 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 11 =1.883.2(1/z1+1/z2)cos =1.883.2(1/20+1/123)=1.6940 Z=(4)/3 =(41.

33、6940)/3=0.7687 KH=1/ Z2=1/0.76872=1.6925 齒向載荷分布 系數(shù) 由 P218 表 12.11 KH=A+B1+6.7(b/ d1)2(b/ d1)2+C10-3 b=1.09+0.161+6.7（130/360）2 （130/360）2+0.3110-3120=1.3037 KH=1.3037 載荷系數(shù) K= KA KV KHKH =1.01.011.69251.3037=2.228 K=2.228 彈性系數(shù)由 P221 表 12.12ZE=188.9 Mpa1/2 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)由圖 12.16ZH=2.5 續(xù)表 3-2 接觸最小安全 系數(shù) 由表 12.1

34、4SHmin=1.01 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由表 12.15，估計(jì) 106 1.5 S 4.5.2 翻轉(zhuǎn)小齒輪軸的最小直徑翻轉(zhuǎn)小齒輪軸的最小直徑 忽略聯(lián)軸器的效率，最小直徑取為和蝸輪軸直徑的最小值一致。d=220 mm 小齒輪的分度圓直徑 d1=360 mm 80000 h 靜載荷計(jì)算靜載荷計(jì)算 當(dāng)量靜載荷 P0r= X Fr1+Y Fa1 =1337750284437.5 P0r =5.1105N 安全系數(shù)正常使用滾子軸承。查表 18.14 S0 =1 .2 計(jì)算額定靜載 荷 C0r=S0 P0r =1.25.1105=6.12105C0r C0r 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 5 安裝調(diào)試與操作使用安

35、裝調(diào)試與操作使用 5.1 安裝安裝 該焊接變位機(jī)的工作臺(tái)連同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一起通過(guò)一傾斜軸支承在機(jī)座上，傾斜軸通過(guò) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)而在一定角度范圍內(nèi)翻轉(zhuǎn)，故其穩(wěn)定性好，一般不用固定在地基上，搬移 方便。但應(yīng)注意須將該機(jī)放置于平坦堅(jiān)實(shí)的地面上，且機(jī)器放置于地面的不水平度不得 大于 5mm。 5.2 調(diào)試與檢測(cè)調(diào)試與檢測(cè) （1）整機(jī)外觀檢測(cè)：外觀油漆無(wú)嚴(yán)重剝落，機(jī)體無(wú)變形。 （2）特性檢測(cè)： a、空載運(yùn)行檢測(cè)： 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，無(wú)異聲及抖動(dòng)現(xiàn)象； 翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，無(wú)異聲及卡阻現(xiàn)象； 電氣系統(tǒng)工作正常，指示準(zhǔn)確，電機(jī)無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象； b、裝載運(yùn)行檢測(cè)： 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)異聲，無(wú)抖動(dòng)，調(diào)速性能可

36、靠； 翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)異聲，無(wú)抖動(dòng)，翻轉(zhuǎn)角度達(dá)到設(shè) 計(jì)要求； 電氣系統(tǒng)工作正常，指示準(zhǔn)確，電機(jī)無(wú)過(guò)熱，無(wú)異響。 5.3 操作與使用操作與使用 1、使用前，操作者需仔細(xì)閱讀本章前 5.1 和 5.2 節(jié)內(nèi)容，了解機(jī)器的工作性能和使 用注意事項(xiàng)； 2、將機(jī)器擺放到所需工作的位置，注意應(yīng)擺放平穩(wěn)，以免機(jī)器翻倒而造成一些不必 要的損失； 3、清理機(jī)器周圍空間，機(jī)器周圍 500mm 內(nèi)無(wú)雜物； 4、開(kāi)機(jī)前需檢查各電氣線路接線是否正確，工作臺(tái)面接地導(dǎo)電性能是否滿足使用要 求； 5、檢查減速箱內(nèi)潤(rùn)滑油位，保證潤(rùn)滑質(zhì)量； 6、將工件放置于工作臺(tái)上，并牢固夾緊，但應(yīng)注意工件的規(guī)格必須在機(jī)器的允許使

37、 用范圍之內(nèi)，以免損壞機(jī)器，造成不必要的損失； 7、啟動(dòng)機(jī)器時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)電源，打開(kāi)翻轉(zhuǎn)操作開(kāi)關(guān)，將工件翻轉(zhuǎn)到所需要的工作角 度上； 8、打開(kāi)回轉(zhuǎn)操作開(kāi)關(guān)，先以最低速啟動(dòng)，然后操作控制開(kāi)關(guān)，將轉(zhuǎn)速慢慢的調(diào)節(jié)到 所需要的工作轉(zhuǎn)速狀態(tài)，最后再進(jìn)行相應(yīng)的焊接操作； 9、焊接操作完畢后，將工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)到水平位置上，關(guān)閉各操作開(kāi)關(guān)及電源，取下工 件，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次的裝夾和焊接工作； 10、每班結(jié)束后，須將機(jī)器擦拭干凈，并將機(jī)器周圍空間打掃干凈。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 結(jié)論結(jié)論與展望與展望 6.1 結(jié)論結(jié)論 先進(jìn)制造技術(shù)和焊接生產(chǎn)機(jī)械化自動(dòng)化的發(fā)展，大型結(jié)構(gòu)件的焊接一般都要應(yīng)用機(jī) 械手和焊接輔機(jī)。而焊

38、接變位機(jī)在生產(chǎn)中的作用是其他焊接機(jī)械不可替代的。對(duì)于復(fù)雜 結(jié)構(gòu)件內(nèi)的一些立焊縫、仰焊縫等都要調(diào)整至容易焊接的平焊或船焊位置。再者，工程 機(jī)械大部分結(jié)構(gòu)件很不規(guī)則，如裝載機(jī)的前車架、挖掘機(jī)的大臂等類工件，焊縫復(fù)雜， 外形大且重量較重，靠行車或其它吊裝設(shè)備人工翻轉(zhuǎn)，不僅頻繁占用吊裝設(shè)備，焊接效 率低。所以焊接變位機(jī)能較好的提高焊接效率。 6.2 不足之處及未來(lái)展望不足之處及未來(lái)展望 本焊接變位機(jī)在焊接過(guò)程中對(duì) 60 噸不同形狀工件的翻轉(zhuǎn)，有一個(gè)整體翻轉(zhuǎn)的自由度 和工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的自由度，滿足了立焊縫、仰焊縫等的平焊或船焊位置。在傾斜機(jī)構(gòu)中必 須確保安全，用了多重自鎖。其中一個(gè)是蝸桿減速器，大大降低了傳

39、動(dòng)效率，使整個(gè)的 傳動(dòng)功率增大，整機(jī)重量增加。不足之處是沒(méi)有電子方面的自鎖，提高了成本而且還不 能減少傳動(dòng)功率和重量，使其不能大批量生產(chǎn)。 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 致謝致謝 幾個(gè)月的設(shè)計(jì)總算收尾了，在此期間我遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在老師和同學(xué) 的幫助下克服了，所以在這里，我要對(duì)幫助我的人表示感謝。 首先，我要對(duì)我的指導(dǎo)老師尤麗華導(dǎo)師百事由衷的感謝，她對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的 指導(dǎo)和幫助，提出了很多寶貴的建議，并不厭其煩的幫助我進(jìn)行設(shè)計(jì)的修改和改進(jìn)，極 大改進(jìn)和完善了我的設(shè)計(jì)成果。 再者，我要感謝在大學(xué)里教導(dǎo)過(guò)我，關(guān)心過(guò)我的老師們，是他們給了我知識(shí)，給了 我力量，讓我有基礎(chǔ)去完成設(shè)計(jì)。 最后，我要感

40、謝幫助過(guò)我的同學(xué)和朋友，在我心情煩躁的時(shí)候，是他們陪我度過(guò)， 當(dāng)我在設(shè)計(jì)上碰到困難的時(shí)候，也是他們幫助我度過(guò)的。 同時(shí)也感謝學(xué)校和指導(dǎo)老師對(duì)我們的孜孜不倦的教導(dǎo)。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 王政焊接工裝夾具及變位機(jī)械性能、設(shè)計(jì)、選用M 機(jī)械工業(yè)出版社，2002: 127- 128. 2 王政焊接工裝夾具及變位機(jī)械圖冊(cè)M 甘肅工業(yè)大學(xué)出版社，2000: 67-76. 3 邱宣環(huán),郭可謙等機(jī)械設(shè)計(jì)，第四版M高等教育出版社，1996: 215-270, 314-315. 4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版M機(jī)械工業(yè)出版社, 16-22, 453-456. 5 吳宗澤，羅圣國(guó)

41、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M高等教育出版社，1998: 56-67. 6 易純生，王俊，付云貴30 噸焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)J 機(jī)械2000 年第 27 卷增刊, 23-26. 7 鄭永強(qiáng)焊接變位機(jī)型式與系列的論述M中國(guó)焊接協(xié)會(huì)網(wǎng)站，2004: 56-58. 8 吳林等我國(guó)焊接行業(yè)的應(yīng)用狀況和發(fā)展趨勢(shì)M第八界全國(guó)焊接年會(huì)論文集，1997（1）: 7-8. 9 鄭永強(qiáng)，嚴(yán)哲明BZ2800 雙回轉(zhuǎn)式焊接變位機(jī)M機(jī)械部天津工程機(jī)械研究所: 23-30. 10 王舟如，展英等大型焊接件移位翻轉(zhuǎn)機(jī)械M天津工程機(jī)械研究所: 89-102. 11 Hindhede I, Uffe. Machine Design Fund

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