畢業(yè)設(shè)計（論文）-1.0t普通座式焊接變位機工裝設(shè)計（全套圖紙）

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

2、南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第頁 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 班 級 材料 2002 級 學生姓名 鄭興平 學 號 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工裝設(shè)計 1、本論文的目的、意義 焊接變位機是將焊件回轉(zhuǎn)、傾斜，以使工件上的焊縫置 于水平和船形位置的裝置，主要用于機架、機座、機殼等非長方形工件的焊接。 座式焊接變位機是應(yīng)用最廣泛的一種焊接變?yōu)闄C械，載重量一般為 1-50t，本 設(shè)計主要進行 1.0t 的通用型座式焊接變位機，該裝備是以電動機-減速器驅(qū)動工作 臺回轉(zhuǎn)并傾斜的焊接變位機械，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、學生應(yīng)完成的任務(wù) （1）完成 A0 當量圖紙大于 3 張。 （2）英文翻譯大于 10000 字符。 （3）論文。 （4）畢業(yè)設(shè)計指導紀要。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第頁 3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 12 周） 第一部分 查閱文獻及調(diào)研 （1 周） 第二部分 設(shè)計方案的確定 (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 指導教師： 年 月 日 審 批 人： 年 月 日 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文

4、） 第 1 頁 摘摘 要要 焊接變位機也已成為制造業(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。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(guān)焊接變位機的基本概念、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)計能載重 1.0t 工件，進行全位置焊接的變位機械。主要內(nèi)容是 關(guān)于焊接時機械的回轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)的控制、電機選擇、減速器的選擇、各個軸和齒輪 軸承的確定以及校核等等。 設(shè)計的具體過程是根據(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 的電機類型，包括：電機的轉(zhuǎn)速、額定功率、電壓電流等，在此基礎(chǔ)上計算軸 的尺寸和相應(yīng)配

5、件的型號，并且對其進行相關(guān)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(guān)的零件圖?？傃b圖繪制 出來。 選用的方法主要是機械設(shè)計的相關(guān)知識，使用到的有材料力學、金屬工藝 學、Autocad 等。 關(guān)鍵詞：焊接變位機；機械設(shè)計 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（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. 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（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)于焊接變位機的幾個定義和基本的要求 .1 1.2 幾種常見的焊接變位機的特點 3 1.3 焊接變位機的變位 .5 1.4 變位機械中的機械傳動機構(gòu)的選擇5 1.5 變位機的額定載荷 .6 1.6 焊接變位機械應(yīng)具備的性能.7 1.7 國際和國內(nèi)焊接變位機的發(fā)展 .8 1.8

11、任務(wù)的提出10 第第 2 章章 焊接變位機的總體方案設(shè)計焊接變位機的總體方案設(shè)計11 2.1 焊接變位機的總體設(shè)計和適用范圍11 2.2 焊接變位機的自由度11 2.3 設(shè)計方案的確定.12 第第 3 章章 設(shè)計與校核設(shè)計與校核.15 3.1 傳動比的假定和確定15 3.2 傳動裝置總效率的確定16 3.3 工作臺阻力矩的計算17 3.4 電動機額定功率的確定18 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 3.5 電動機轉(zhuǎn)速的確定 .19 3.6 電機類型的確定.20 3.7 蝸輪蝸桿的設(shè)計.21 3.8 齒輪的設(shè)計與較核 24 3.9 軸的設(shè)計26 3.1

12、0 軸的強度的校核528 3.11 軸承的選擇和較核 .29 3.12 機架的設(shè)計33 3.13 導電裝置的設(shè)計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 參考文獻參考文獻40 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 第第 1 1 章章 緒論緒論 1.11.1 關(guān)于焊接變位機的幾個定義和基本的要求關(guān)于焊接變位機的幾個定義和基本的要求 1.1.1 焊接變位機的定義焊接變位機的定義 在焊接過程中，我們經(jīng)常會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，焊接變位機也就理所應(yīng)當?shù)某霈F(xiàn)了。它可

13、以通過工作臺的 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，實現(xiàn)焊接 的自動化，機械化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。但是，因為焊接變位機在我國 的出現(xiàn)時間不長，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)一的標準，概括來講，焊接變位機就是移動工件，使之待焊部位處 以合適易焊接的位置的焊接輔助設(shè)備，焊接變位機使被焊件任意一個焊縫變位 船角焊，平焊合平角焊的理想焊接位置。 1.1.21.1.2 焊接變位機的類型和基本原理焊接變位機的類型和基本原理 它的類型很多，可以分為焊件變位機械，焊機變位機械和焊工變位機械， 按照結(jié)構(gòu)特點又可以分為若干類： 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 焊件變位機械的構(gòu)件組成焊件變位機械的構(gòu)件組成 焊件變?yōu)闄C械的主要功能是實現(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： 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 A 翻轉(zhuǎn)機， B 回轉(zhuǎn)臺， C 滾輪架， D 變位器。 1.1.41.1.4 焊機變位機械的類型：焊機變位機械的類型： 按照結(jié)構(gòu)形式分為 A 平臺式 B 懸臂式 C 門橋式 1.1.51.1.5 焊件變位機械的類型焊件變位機械的類型 按照動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，回轉(zhuǎn)機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，機座，電子控制裝置，焊接導電裝置等部分 組成。 1.1.61.1.6 近年來焊接變位機有許多新的發(fā)展近年來焊接變位機有許多新的發(fā)展 上海交通大學焊接研究所研制成功集中新的變位機械： A 上車架總成同步空間定軌跡翻轉(zhuǎn)機 CAT 系列履帶式挖掘機的上車架總成，工件尺寸龐大，并且需要正反面加 工，如用普通翻轉(zhuǎn)機，裝夾很不安全，而且占地空間非常龐大。該機設(shè)計采用 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)動同步控制，有效保證空間變位時運動的平穩(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)，可對運行誤差進行實時控制，使操作的 安全性大大增加。與普通翻轉(zhuǎn)機相比，具有操作高度低，安全系數(shù)大，占地空 間小等特點。同時，采用了普通電機非相關(guān)驅(qū)動同步控制技術(shù)，其制造成本遠 小于伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)。 B 下車架總成雙立柱升降式空間變位機 該機用于 CAT 系列履帶式挖掘機下車架總成結(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，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。采用全空間變位設(shè) 計：工作臺可作 360 度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時可作 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)。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 C 挖斗總成三軸空間焊接變位機 由于挖斗的焊縫較分散，一次裝夾焊接時焊縫的高低落差很大，操作不方 便，針對該情況，上海交通大學焊接工程研究所設(shè)計的變位機工作臺具有升降 、傾翻、旋轉(zhuǎn) 3 種運動方式，特別適合具有復雜焊縫的大型工件的全方位變位 焊接。 圖圖 12 座式變位機簡圖座式變位機簡圖 圖圖 1-3 雙座式焊接變位機雙座式焊接變位機 1.21.2 幾種常見的焊接變位機的特點幾種常見的焊接變位機的特點 1.2.11.2.1 座式通用變位機：座式通

18、用變位機： 座式焊接變位機工作臺有一個整體翻轉(zhuǎn)的自由度?？梢詫⒐ぷ鞣D(zhuǎn)到理想 的焊接位置進行焊接。另外工作臺還有一個旋轉(zhuǎn)的自由度。該種變位機已經(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 這種焊接變位機的焊接空間很大，工件可以被旋轉(zhuǎn)到需要的位置，設(shè)計先 進，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)焊接變位機型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機 該變位機有兩個方面的自由度，兩個方向都可以進行 360 度的任意回轉(zhuǎn)。開 徜性好，容易操作，焊接效果不錯，很受使用者的歡迎。 隨著工

19、程機械制造廠商對結(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)備變位機的要求同樣在提高。結(jié)構(gòu)件采用變位機焊 接，對變位機提出的要求是: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，要求各焊道能達到船焊位置，以保證焊縫質(zhì)量;第下， 要求裝卸工件時操作簡便、安全可靠;第四，要求焊接時操作高度最低，便于施 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 焊。一般變位機可以滿足前幾項要求，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， 此運動是由升降裝置完成的。現(xiàn)己開發(fā)出基本型、加強型等一系列機型。通過 配置不同的工裝夾具，可以適應(yīng)多種工程機械結(jié)構(gòu)件的焊接，己成功應(yīng)用于履 帶式挖掘機的動臂、上車架、下車架、履帶架等一些結(jié)構(gòu)件上。 L 形雙回轉(zhuǎn)升降式焊接變位機由：底座、升降機構(gòu)、大回轉(zhuǎn)機構(gòu)、小回轉(zhuǎn) 機構(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)，是變位機的基礎(chǔ)部分，兩條向前仲出 的 H 形支腿起到平衡變位機重心的作用，支腿具有足夠的強度和剛度，以保證 變位機工作時的穩(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、成變位機的直線運動自由度，其主體是用槽鋼焊接而成的框 架結(jié)構(gòu)，有足夠的強度和剛度，用以支承大、小回轉(zhuǎn)部分。其傳動機構(gòu)是由電 機直聯(lián)型擺線針輪減速機，通過聯(lián)軸器驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠帶動螺母上下運動， 使與之相連的滑座上下移動，滑座固定在直線導軌上，滑座帶動與其相連的大、 小回轉(zhuǎn)部分上下運動。上下限位由行程開關(guān)控制，同時設(shè)有機械限位擋塊，確 保機構(gòu)安全。 （3）大回轉(zhuǎn)機構(gòu) 大回轉(zhuǎn)機構(gòu)傳動鏈為:制動電機-蝸輪蝸桿減速機-小齒輪-回轉(zhuǎn)支承，可以 全回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)支承作為動力輸出元件與小回轉(zhuǎn)機構(gòu)箱形梁連接，帶動小 360 回轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)士 3600 全回轉(zhuǎn)。大回轉(zhuǎn)機構(gòu)整體通過導軌座和滑座與升降結(jié)構(gòu)相 連。 （4

22、）小回轉(zhuǎn)機構(gòu) 小回轉(zhuǎn)機構(gòu)屬于末級傳動，與大回轉(zhuǎn)機構(gòu)的傳動結(jié)構(gòu)類似，也可以實現(xiàn)士 3600 全回轉(zhuǎn)。小回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過箱形梁與大回轉(zhuǎn)機構(gòu)連接，箱形梁起到承載和連 接作用，在箱形梁與大回轉(zhuǎn)機構(gòu)連接處安裝有下相導電滑環(huán)為小回轉(zhuǎn)電機供電。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（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自的電控箱中，面板上裝有各機構(gòu)動作按鈕和指示燈， 為便于現(xiàn)場遠距離操作，電控系統(tǒng)配有手控盒，手控盒上裝有各動作按鈕和急 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、大小回轉(zhuǎn)電機的控制以及安全防護裝置。在本設(shè)計中沒有過多 的提到。 總電源開關(guān)采用帶漏電保護裝置的斷路器，不僅有效地進行過流短路保護， 還對電氣設(shè)備、器件絕緣使用的降低和操作人員觸電進行有效的漏電保護。 操作面板和手控盒上都裝有急停開關(guān)按鈕，當出現(xiàn)可能危及人身或設(shè)備安 全的緊急情況時，只要按下此按鈕，整機電源立即斷開，從而保證人員與設(shè)備 的安全。 工程機械中有很多較大的結(jié)構(gòu)件，采用普通的變位機時，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)復雜的結(jié)構(gòu)件，更顯示出其獨特的優(yōu)越性可以變換不同的 方位進行

24、手工焊接。其特點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)越的機型。 1.2.41.2.4 C C 型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機 該種變位機適合焊接裝載機的鏟斗、挖斗等部件。 1.31.3 焊接變位機的變位焊接變位機的變位 在設(shè)計變位機的時候，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 于位置復雜的構(gòu)件必須有不同的自由度。 為了解決這個問題，出現(xiàn)了使用不同的變位機聯(lián)合使用，增加焊接的自由 度。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計

25、（論文） 第 6 頁 1.41.4 變位機械中的機械傳動機構(gòu)的選擇變位機械中的機械傳動機構(gòu)的選擇 設(shè)計電力驅(qū)動的變位機方案時，需要選擇從電機到工作臺之間的機械傳動 方式和相應(yīng)的傳動機構(gòu)。在選擇之前必須根據(jù)裝配和焊接工藝過程的特點明確 下列要求： A 對變位機械的功能要求 指變位機械應(yīng)該能實現(xiàn)什么動作，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)運動，是 連續(xù)回轉(zhuǎn)還是間歇翻轉(zhuǎn)等。 B 對運動速度的要求 必須明確是快速還是慢速，是恒速還是變速，是級變 速還是無級變速。 C 對傳動平穩(wěn)性和精度的要求 例如，用于自動焊接的變位機，就要求傳動 具有較高的精度，這時就可以選擇蝸

26、桿傳動和齒輪傳動。 D 對自鎖、過載的保護，吸振等能力的要求 一般升降用的或翻轉(zhuǎn)用的以及 有傾覆危險的傳動，為了安全，傳動機構(gòu)必須有自鎖能力。傳動方式和其相 應(yīng)的傳動機構(gòu)可能有多個，這時就要從它們之間的傳動功率大小、尺寸緊湊 程度，傳動效率高低和制造成本來綜合考慮后擇優(yōu)選定了。 1.51.5 變位機的額定載荷變位機的額定載荷 焊接變位機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；我國的焊接變位機行業(yè)標準，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。最大負荷 kg、最大負荷 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） 、 最大有效負荷（Max. payload）等等。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（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，各有個的道理。但是，無 論是從行業(yè)管理的角度考慮，還是從科學計算的角度考慮，都應(yīng)統(tǒng)一。一般認 為量綱的確定，在于一個概念，如果衡量焊接變位機的能力，選擇負荷單位， 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。 焊接變位機是涉及人身安全的產(chǎn)品。對用戶選擇產(chǎn)品負荷等級，應(yīng)該是明 確的。諸如上述的最大負荷（kg、N）或許用載荷（kg、N） ，都不能說準確的 表達了這個量。現(xiàn)在給定一個公式：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 為動荷系數(shù)； n 為安全系數(shù)。稱 F 為額定承載能力或額定負荷。動荷系數(shù) kd、安全系數(shù) n， 應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計時確定。在樣本或使用說明書中給用戶提供選擇方法。 1.61.6 焊接變位機械應(yīng)具備的性能焊接變位機械應(yīng)具備的性能 通用的焊接變位機械應(yīng)具備的性能是1： （1）焊接變位機械和焊機變位機械要有較寬的調(diào)速范圍焊接運行速度，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）在傳動鏈中，應(yīng)具有一級反行程自鎖傳動，以免動力源突然切斷時，焊件 因重力作用而發(fā)生事故。 （4）與焊接機器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊件變位機械，視焊件大小和工 藝方法的不同，其到位精

30、度(點位控制)和運行軌跡精度(輪廓控制)應(yīng)控制在 0.12mm 之間，最高精度應(yīng)可達 0.01mm。 （5）回程速度要快，但應(yīng)避免產(chǎn)生沖擊和振動。 （6）有良好的接電、接水、接氣設(shè)施，以及導熱和通風性能。 （7）整個結(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）焊接變位機械要有聯(lián)動控制接口和相應(yīng)的自保護功能集中控制和相互協(xié)調(diào) 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 動作。 （9）工作臺面上應(yīng)刻有安裝基線，裝各種定位工件和夾緊機構(gòu)。 （10）兼作裝配用的焊件變位機械抗沖擊性能。并設(shè)有安裝槽孔，能方便地按 其工作臺

31、面要有較高的強度和抗沖擊性能。 （11）用于電子束焊、等離子弧焊、激光焊和釬焊的焊件變位機械，應(yīng)滿足導 電、隔磁、絕緣等方面的特殊要求。 1.71.7 國際和國內(nèi)焊接變位機的發(fā)展國際和國內(nèi)焊接變位機的發(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、操作機、滾輪架等，可 稱世界之最。這個公司生產(chǎn)的焊接變位機，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 手動雙回式。C 系列，型號 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 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）無級升降式，GE 系列，傾翻角度 135，型號 （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 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（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)焊接機器 人、焊機等產(chǎn)品。也生產(chǎn)作為焊接機器人外部軸的焊接變位機。在我

34、國，除可 見到與焊接機器人系統(tǒng)配套進口的 L 型雙回轉(zhuǎn)式、傾翻-回轉(zhuǎn)式和單回轉(zhuǎn)式變位 機外，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 器人配套的變位機，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器人制造公司。這個公司生產(chǎn)的機器人外部設(shè)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(chǎn)品系列。按軸數(shù)和結(jié)構(gòu)型式分類。1 軸變位機 3 個系列，即：立 式單回轉(zhuǎn)、臥式單座單回轉(zhuǎn)、雙座單回轉(zhuǎn)式；2 軸變位機有 5 個系列，即： C、L、H、準 L 型雙回轉(zhuǎn)式及 2臥式單座單回轉(zhuǎn)式；3 軸變位機有 3 個系列， 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 軸變位機有 1 個系列，立式多工位 2L 型雙回轉(zhuǎn)式。最大有效負荷 （Max. payloa

36、d）200kg、500kg、1000kg。 1.7.41.7.4 國內(nèi)變位機的產(chǎn)品簡介國內(nèi)變位機的產(chǎn)品簡介 現(xiàn)在我國生產(chǎn)焊接變位機的廠家已經(jīng)不少，大都不成規(guī)模。以變位機為主 導產(chǎn)品發(fā)展起來的企業(yè)，尚未形成。天津鼎盛公司工程機械有限公司、無錫市 陽通機械設(shè)備有限公司、長沙海普公司、威達自動化焊接設(shè)備公司等單位生產(chǎn) 的變位機在國內(nèi)占有較大市場。到 2000 年，國內(nèi)已開發(fā)的變位機產(chǎn)品約 70 余 品種規(guī)格。以下簡述這些變位機的基本型式。 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（BZ2C-系列） 。 西

37、南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（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、微機控制）和機器人配套型產(chǎn)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

38、回轉(zhuǎn)式雙工 位和傾翻回轉(zhuǎn)式雙工位變位機等；與機器人配套焊接變位機（機器人外部軸） ， 如，傾翻-回轉(zhuǎn)伺服傳動式、雙座單回轉(zhuǎn)伺服傳動式、多軸單回轉(zhuǎn)伺服傳動式等。 1.81.8 任務(wù)的提出任務(wù)的提出 焊接變位機尚屬新興行業(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的設(shè)計方面，有許多發(fā)展的空間，在總結(jié)國內(nèi)外關(guān)于 焊接變位機的設(shè)計研制和使用方面的經(jīng)驗和存在的問題的前提下，本論文主要 設(shè)計一個普通座式焊接變位機。 1.8.11.8.1 設(shè)計要求：設(shè)計要求： （1）變位機具有兩個主自由度：回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)； （2）變位機的最大載重量為 1.0t； （3）變位機的動力來源于兩個電動機； （

39、4）本設(shè)計的機械傳動部分包含圓柱齒輪傳動，蝸輪蝸桿傳動，v 型帶傳動 （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)計內(nèi)容：主要的設(shè)計內(nèi)容： （1） 方案的優(yōu)化設(shè)計； （2） 傳動比和傳動效率的計算； （3） 回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)力矩的計算； （4） 傳動部分各部件尺寸的計算和強度的校核； （5） 機架和導電機構(gòu)的設(shè)計； 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 （6） 傳動部件的潤滑條件分析。 第第 2 2 章章 焊接變位機的總體方案設(shè)計焊接變位機的總體方案設(shè)計 2.12.1 焊接變位機的總體設(shè)計和適用范圍焊接變位機的總體設(shè)計和適用

40、范圍 焊接變位機設(shè)計是為了滿足焊接生產(chǎn)的功能，分析設(shè)計時要從該變位機在 整個生產(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動到合適的焊接位置； 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)采用標準件，方便制造。 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(diào)整到合適的焊接位置。特點是操作簡單，安全，成本較低。 表表 2-1 設(shè)計的基本數(shù)據(jù)設(shè)計的基本數(shù)據(jù) 基本承載能力（噸）1.0 工作臺直徑（mm）1000

41、翻轉(zhuǎn)角速度(r/min)0.5r/min 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 翻轉(zhuǎn)角度（度）0120 工作臺的回轉(zhuǎn)角度0360 工作臺回轉(zhuǎn)角速度0.10.6r/min 2.22.2 焊接變位機的自由度焊接變位機的自由度 本焊接變位機的主自由度為回轉(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，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)需要而將兩臺或者更多的焊接變位機組合起來，形成 多組合自由度的變位機產(chǎn)品。 （1）用主自由度設(shè)計變位機，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)角為一個為360n，另一個為 180360n；傾翻-回轉(zhuǎn)式，其轉(zhuǎn)角一個為360n，另一個為 （090、135）。 （2）多自由度產(chǎn)品設(shè)計，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，把兩種或兩種已上基本型產(chǎn)品組合設(shè)計而成。 2.32.3 設(shè)計方案的確定設(shè)計方案的確定 本焊接變位機由工作平臺、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、機座、控制裝置和焊接 導電裝置組成。 2.3.12.3.1 工作臺工作臺 它用于工件的停放和固定。在臺面上開溝槽，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)機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu) 用于實現(xiàn)工作臺上工件的回

43、轉(zhuǎn)。其中有很多傳動部分的設(shè)計。 傳動機構(gòu)設(shè)計的一般原則： A. 小功率傳動 選擇結(jié)構(gòu)簡單、標準化較高的類型。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 B.大功率傳動 首要考慮因素是傳動的效率，減低功率的損耗。 C.易出現(xiàn)過載和載荷變化較大的傳動 選擇有過載保護和能起緩沖作用的傳 動機構(gòu)。常見的如帶傳動。 D. 工作環(huán)境較差 選擇封閉的齒輪和鏈傳動。 E.傳動精度要求較高 選擇蝸桿或者加工精度高的齒輪傳動。 在設(shè)計中，一般采用兩個或者兩個以上的傳動機構(gòu)，如兩級蝸桿傳動。這 種情況下要考慮傳動機構(gòu)的布置，因為這對整個傳動機構(gòu)的平穩(wěn)和效率都有影 響，并且還影響

44、機械的外形和尺寸。 傳動機構(gòu)布置的原則： 帶傳動 承載能力小，在傳動相同功率時，效率相比齒輪和蝸輪蝸桿要低， 但是它的傳動穩(wěn)定性較好，并且緩沖好，故一般將其布置在傳動的高速級。 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。 鏈傳動 傳動不均勻，布置在低速級，在這次設(shè)計中并沒有使用到鏈傳動。 蝸桿傳動 承載能力比齒輪低，一般布置在高速級。 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(gòu)的最后一級。 2.3.32.3.3 工作機需要電動機輸入功率才能工作工作機需要電動機輸入功率才能工作 一般原動機

45、與工作機不直接相連，而是通過在兩者之間設(shè)置一個中間裝置， 稱這個中間裝置為傳動裝置簡稱傳動；在機械中，傳動裝置的功用是根據(jù)工作 機的工作提要求實現(xiàn)某種減速、增速、變速、或改變運動形式的功能。工程實 踐表明，傳動裝置是機械中重要的組成部分，在整機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的技術(shù)性能和運轉(zhuǎn)費用。因此，正確設(shè)計傳 動裝置對保證整機的技術(shù)性能和質(zhì)量指標都具有相當重要的意義。根據(jù)工作原 理的不同，傳動分為兩類：機械傳動和電傳動。 2.3.42.3.4 選擇傳動形式時，應(yīng)當考慮的主要指標選擇傳動形式時，應(yīng)當考慮的主要指標 功率、效率、運動性能、外型尺寸、重量、生產(chǎn)率和成本等?，F(xiàn)

46、分別闡述如 下： 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 （1） 功率 每種傳動所傳遞的功率大小與該傳動的工作原理、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，嚙合傳動傳遞的功率高于摩擦 傳動，但是嚙合傳動中的蝸桿傳動則因齒面相對滑動速度較大，導致發(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 效率是評定傳動質(zhì)量指標的一個重要參數(shù)。高的效率意味著節(jié)約動力。傳 動效率低，一般不宜傳遞大的功率。通常嚙合傳動的效率高于摩擦傳動，但普 通圓柱蝸桿的傳動可能低于摩擦傳動。 （3） 速度 速度

47、是傳動裝置的一個主要運動特性。提高傳動的速度是機械的主要發(fā)展 方向之一。影響速度的因素有動載荷和制造精度等。在常規(guī)傳動中，除螺旋傳 動和鏈傳動外嚙合傳動的容許速度一般高于摩擦傳動。 （4） 傳動比 傳動比是傳動裝置的又一運動特性。每種傳動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比值。此外，還應(yīng)考慮傳動比值的精確性 問題。對于要求精確傳動比的機械，不用摩擦傳動而采用嚙合傳動。 （5） 外廓尺寸、重量及成本 傳動裝置的外廓尺寸和重量與傳動零件材料的機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，單級傳動的外廓尺寸和重量主要 取決于傳動形式。一般來說嚙合傳動比摩擦

48、傳動輕巧，但成本高。嚙合傳動中， 蝸桿傳動和一些內(nèi)嚙合行星傳動的尺寸和重量通常最小。 2.3.52.3.5 設(shè)計中傳動方式的確定設(shè)計中傳動方式的確定 采用哪一種傳動形式，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，同時還要考慮經(jīng)濟成本，對提出的各種方案應(yīng)在綜合比較它們的技術(shù) 經(jīng)濟指標后才可做出決策，在這次設(shè)計中，考慮了上述因素，我選擇的傳動形 式有下面幾種： 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 （1）回轉(zhuǎn)機構(gòu) 在回轉(zhuǎn)機構(gòu)中，有三級傳動：V 型帶傳動、第一級蝸輪蝸桿傳動、第二級 蝸輪蝸桿傳動。 V 型帶傳動：將電動機輸出的動力傳遞到變位機的機械部

49、分。 蝸輪蝸桿傳動：電動機的功率經(jīng)過帶傳遞以后，還需要進行轉(zhuǎn)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。 （2）翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 在翻轉(zhuǎn)機構(gòu)中，也有三級傳動，都是圓柱齒輪傳動。 第第 3 3 章章 設(shè)計與校核設(shè)計與校核 焊接變位機由工作平臺，回轉(zhuǎn)機構(gòu)，傾斜機構(gòu)，基座，電氣控制機構(gòu)和焊 接導電裝置等組成。 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 工作臺回轉(zhuǎn)角速度0.10.6r/min 3.13.1 傳動比的假定和確定傳動比的假定

50、和確定 工作臺回轉(zhuǎn)機構(gòu) 預(yù)設(shè)電動機的轉(zhuǎn)速為 1000r/min，預(yù)先設(shè)定的工作臺回轉(zhuǎn)速度為 0.10.6r/min。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 根據(jù) i=電機轉(zhuǎn)速/工作臺轉(zhuǎn)速=1000/0.10.6=166010000 選 2000 工作臺翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 預(yù)設(shè)電機轉(zhuǎn)速為 1500r/min。工作臺翻轉(zhuǎn)速度為 0.5r/min 根據(jù) i=電機轉(zhuǎn)速/工作臺轉(zhuǎn)速=1000/0. 5=3000，選 i=3000 3.1.13.1.1 回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu) 采用兩級蝸桿減速器作為第一級減速機構(gòu)，該減速器的減速比在 200900 之間。 圖圖 3-1 擺線針輪減

51、速器型號示意擺線針輪減速器型號示意 選用傳動比為：500 電機外的第一級傳動采用 V 帶傳動，傳動比為：4 3.1.23.1.2 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 在翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計中，選用擺線針狀減速器作為第一級減速機構(gòu)，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：BWED130-473- 0.75，B-B 系列擺線針輪減速 W-臥式安裝；D-普通型動力源；130-機型號； 473-傳動比；0.75-電機功率。傳動比：473，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)有三個齒輪傳動，傳動比 為 i=6 3.23.2 傳動裝置總效率的確定傳動裝置總效率的確定 3.2.13.2.1 蝸桿傳動的效率蝸桿傳動的效率 A 第一級蝸

52、桿的效率。 第一級蝸桿是圓弧面油潤滑，它的傳動效率在 0.850.95 之間，取 0.95；并 且蝸桿的兩端有一對滾動軸承，潤滑正常，傳動效率取 0.97；所以得到，第一 級蝸輪傳動的總效率為 0.92 B 第二級蝸桿的傳動效率。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 第二級蝸桿也是圓弧面油潤滑，傳動效率也取 0.95；兩端采用一對潤滑良 好的滑動軸承，其傳動效率為 0.97；在蝸桿上，還有一個滑動軸承，潤滑正常， 傳動效率為 0.97；所以，第二級蝸桿傳動的效率為 0.89 C 第三級傳動是 V 帶傳動。 平帶傳動的精度低，但是平穩(wěn)性好 ，并且不會產(chǎn)

53、生自鎖現(xiàn)象，還能起到過 載保護作用。從參考文獻1得到傳動效率取 0.98； 所以，回轉(zhuǎn)機構(gòu)總的傳動效率為 0.81 3.2.23.2.2 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的傳動總效率翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的傳動總效率 擺線針狀減速器的傳動效率在 0.900.97 之間，選 0.952； 在減速器外連接的三個圓柱齒輪的傳動效率在 0.960.99 之間，為計算方便，都 取 0.98； 在連接中還有兩個滑動軸承，傳動效率取 0.96； 綜合得到，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的總傳動效率為 0.86。 3.33.3 工作臺阻力矩的計算工作臺阻力矩的計算 3.3.13.3.1 回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu) 回轉(zhuǎn)機構(gòu)主要由一級帶傳動和兩級蝸輪蝸桿傳動構(gòu)成，傳動比較大，傳動

54、 效率也不低。 圖圖 3-2 回轉(zhuǎn)機構(gòu)力矩計算示意回轉(zhuǎn)機構(gòu)力矩計算示意 注：e綜合重心到軸心的距離；fc滾動摩擦系數(shù)；fc=0.01；f軸頸處的滾動摩擦系數(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 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（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)機構(gòu)翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 圖圖 3-3 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)力矩計算示意翻轉(zhuǎn)機構(gòu)力矩計算示意 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的力矩由公式 T=G 0.01 （3- 2 d 3） 式中： d 軸徑， 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 d=90mm 從而得到： =12045=5400（N.mm）T 3.4

56、3.4 電動機額定功率的確定電動機額定功率的確定 3.4.13.4.1 電機容量的確定電機容量的確定 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(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機械要求電機輸出的功率 Pd =Pw/電機至工作機械之間的傳動裝置總效率 機械所需的輸入功率 Pw 由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得： 當直線運動時 Pw= （3- w FVw 1000 4） 當回轉(zhuǎn)運動時 Pw= （3- w Tnw 9550 5） 式中： F工作機的阻力（N） Vw工作機的線速度（m/s） T工作機的阻力矩（N.m） 工作機的效率w nw工作機的轉(zhuǎn)

57、速（r/min） 工作機效率選取 0.8 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 3.4.23.4.2 回轉(zhuǎn)機構(gòu)電機額定功率的確定，回轉(zhuǎn)機構(gòu)電機額定功率的確定， 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)機構(gòu)電機額定功率的確定翻轉(zhuǎn)機構(gòu)電機額定功率的確定 P 額定=（11.3）Pd Pd =Pw/w 得到 P 額定=0.49KW 3.53.5 電動機轉(zhuǎn)速的確定電動機轉(zhuǎn)速的確定 P 額定相同的電動機有不同的轉(zhuǎn)速。我所選擇的 Z2 系列直流電動機有以 下幾種轉(zhuǎn)速供選擇

58、：3000r/min600r/min。電機的轉(zhuǎn)速高，傳動結(jié)構(gòu)的尺寸也增 大，成本高，所以應(yīng)當綜合考慮選用合適的電機轉(zhuǎn)速。 具體的轉(zhuǎn)速由下面的公式確定： （3-nniiianidn).2 1 ( 8） 式中： nd電動機可選轉(zhuǎn)速范圍（r/min） ； 傳動裝置總傳動比的合理范圍；ai i1in各級傳動比的范圍； n工作機的轉(zhuǎn)速。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 根據(jù)公式得到： A 回轉(zhuǎn)機構(gòu)電機的額定轉(zhuǎn)速范圍 nd=Ia n=2000（0.10.6）=2001200 B 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)電機的額定轉(zhuǎn)速的范圍 nd=Ia n=2800 0.5=1420 由此，

59、確定電機的轉(zhuǎn)速為 1500r/min。 3.63.6 電機類型的確定電機類型的確定 3.6.13.6.1 回轉(zhuǎn)部分回轉(zhuǎn)部分 考慮到理論計算與實際的差距，經(jīng)濟性，可靠性等，選用額定功率為 0.6KW 的 Z222 電動機，具體參數(shù)見下表： 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。 Z2 系列電機根據(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。 型號含義：Z 表示“直”流，2 表示第二次全國定型設(shè)計，橫線后數(shù)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

60、1 代表短鐵心， 而 Z2-112 中 11 代表 11 號機座，2 代表長鐵心。 3.6.23.6.2 翻轉(zhuǎn)電機翻轉(zhuǎn)電機 考慮到理論計算與實際的差距，經(jīng)濟性，可靠性等，選用 BWDE130-473- 2-0.75 的擺線針輪減速器所帶的電機符合要求。 3.73.7 蝸輪蝸桿的設(shè)計蝸輪蝸桿的設(shè)計 3.7.13.7.1 蝸桿傳動的特點：蝸桿傳動的特點： A 單級傳動比大，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） ，在動力驅(qū)動中，一般單級取傳動比為 1080；當功率很小并且主要用來傳遞運動時，傳動比甚至可達到 1000。

61、 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 表表 3-2 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的的 Z2 直流電機基本參數(shù)直流電機基本參數(shù) 額定 功率 額定 電壓 額定 電流 削弱磁場 時最大轉(zhuǎn) 速 效率 飛輪 力矩 重量 型 號 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 傳動平穩(wěn)，噪音小 和螺旋傳動一樣，由于蝸桿與蝸輪嚙合過程是連續(xù)的，因此其傳動比齒輪 平穩(wěn)，噪音小。 C 可以實現(xiàn)自鎖 與螺旋傳動相同，當蝸桿導程角小于其齒面間的當量摩擦角時，將形 成自鎖，即只能是蝸桿驅(qū)動蝸

63、輪，反過來就不行。 D 傳動效率低 由于蝸桿蝸輪的齒面間存在較大的相對滑動，所以摩擦大，熱損耗大，傳 動效率低。通常在 0.70.8 之間。自鎖蝸桿傳動的嚙合效率低于 0.5。因而需 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（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（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 蝸輪蝸桿傳動示意圖蝸輪蝸桿傳動示意圖 蝸輪蝸桿在設(shè)計時，蝸桿模數(shù)、分度圓直徑和 m d 值幾個值是關(guān)鍵，關(guān) 2 系到其尺寸，傳動精度等，具體標準參考表 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)的選擇和傳動比、效率、制造有關(guān)。若要取得較大的傳動比，可 以選擇 z1=1，但是傳動效率會比較低。當傳動效率比較大的時候，為提高傳動 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；動力蝸桿傳動， 一般 z2=2780