焊接變位機的設(shè)計（全套圖紙）

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1、摘 要 本次設(shè)計是以焊接變位機作為主要的商量對象。在焊接變位機中接受全液壓系統(tǒng)，使之重量減輕，自動化程度增強，變位機中的傳動部分是由一個油泵機組分別驅(qū)動油馬達(dá)和三組油缸帶動工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)和傾斜，并使主，副臂產(chǎn)生俯仰動作調(diào)節(jié)工作臺的凹凸。本次設(shè)計對焊接變位機的傳動機構(gòu)的特點和組成都做了簡略的介紹，對機構(gòu)中的主要零部件做了簡略的設(shè)計。本次設(shè)計實行了獨特的設(shè)計，使得產(chǎn)品更為先進(jìn)、有用，設(shè)計后制造出來的焊接變位機主要應(yīng)用在焊接行業(yè)上，這樣可以縮短焊接幫助時間，提高工人的勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度，改善焊接質(zhì)量，并充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。 在焊接生產(chǎn)中，常常會遇到焊接變位以及選擇合適的焊接位

2、置的情況，針對這一實際需要，我們設(shè)計的焊接變位機，它可通過工作臺的回轉(zhuǎn)和傾斜，使焊縫處于易焊位置。焊接變位機與焊接操作機協(xié)作使用，可實現(xiàn)焊接的機械化、自動化，提高了焊接的效率和焊接質(zhì)量。焊接變位機可應(yīng)用于化工、鍋爐、壓力容器、電機電器、鐵路交通、冶金等工業(yè)部門的自動焊接系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 焊接變位機；液壓系統(tǒng) ；回轉(zhuǎn)； 傾斜； Abstract The design is subject to weld change site equipment .The weld change site equipment，which the hydraulic system been use

3、d to lighten its weight and achieve highly automatically. The transmission part of the equipment is powered by one group of oil pump，several hydraulic motor and three hydrocylinder drive the work table to achieve rotation, incline and vice-arm to adjust work table height. The detailed system feature

4、 and components have been introduced in this design to emphasis the cutting edge and reality feature, which been enhanced by the specialty design of its major component. Weld change site equipment is mainly for welding industry to reduce the welds the assistance period, enhance work efficiency, redu

5、ce utility of labour and improve quality of welding. Most importantly, weld change site equipment could enhance the effect of almost every sort of welding。 In the welding production, it can meet the welding frequently to transition and to choose the appropriate welding position the situation, in vi

6、ew of this actual demand. This design the Weld change site Equipment. It has been possible through the work table rotation and incline. It causes the welded joint to be in easily to weld the position. The weld change site equipment and the welding operation machine coordination use, can realize the

7、welding mechanization, the automation, enhanced the welding efficiency and the welding quality. Weld change site equipment can be applied in the industrial section of the chemical engineering, boiler, pressure container, electrical engineering electric appliances, rail communication, metallurgy to w

8、eld system automatically. Keywords： weld change site equipment；hydraulic system；rotation；incline 目 錄 引言……………………………………………………………………………………………3 1焊接變位機的總體設(shè)計…………………………………………………………………5 1.1焊接變位機的類型………………………………………………………………………5 1.2焊接變位機械應(yīng)具有的性能……………………………………………………………5 1.3焊件變位機械的功能……………………………………………

9、………………………6 2焊接變位機工作臺運動方案的擬定和選擇…………………………………………8 2.1工作臺回轉(zhuǎn)運動方案的擬定和選擇……………………………………………………8 2.2工作臺傾斜運動方案的擬定和選擇……………………………………………………9 3回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計與計算…………………………………………………………………10 3.1減速器的選擇……………………………………………………………………………10 3.2液壓馬達(dá)的選擇……………………………………………………

10、………………………………10 3.3齒輪的設(shè)計與計算………………………………………………………………………12 3.4軟件校核齒輪的強度……………………………………………………………………16 3.5 回轉(zhuǎn)軸的強度計算……………………………………………………

11、…………………18 3.6 聯(lián)軸器的選取和校核……………………………………………………………………22 3.7軸承的選取和校核………………………………………………………………………23 3.8鍵的選取和校核…………………………………………………………………………23

12、 3.9 導(dǎo)電與導(dǎo)氣裝置…………………………………………………………………………24 4傾斜機構(gòu)的設(shè)計與計算…………………………………………………………………25 4.1 液壓缸的設(shè)計計算………………………………………………………………………25 4.2活塞桿穩(wěn)定性校核………………………………………………

13、………………………26 4.3選用的回路………………………………………………………………………………27 5結(jié)論…………………………………………………………………………………………28 致謝…………………………………………………………………………………………

14、…29 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………30 引 言 進(jìn)入21世紀(jì)，我國的大部分企業(yè)還處在沒有進(jìn)入自動化焊接階段，從調(diào)查資料中的115家各類企業(yè)的情況來看，總共只有焊接變位機750臺，84%是國產(chǎn)的。可見，變位機在我國企業(yè)中應(yīng)用還不普遍，但是，在調(diào)查的企業(yè)中也發(fā)現(xiàn)了一些應(yīng)用變位機好的典型，如廈門的林德叉車廠，每個焊接工都配備一臺變位機，一臺小電葫蘆吊車和一臺CO2氣體保護(hù)焊機，這樣

15、就充分利用了我國勞動力成本低的優(yōu)勢，同時用比較低廉的設(shè)備解決了生產(chǎn)效率，焊接質(zhì)量和勞動強度的問題。所以應(yīng)該在國內(nèi)廣泛的推廣焊接變位機，這也是本課題設(shè)計的必要所在[1]。 在國際上，變位機的進(jìn)展是特別全面的，包括各種功能的產(chǎn)品在內(nèi)的有百余種系列，在技術(shù)上有一般型的，有無隙傳動伺服掌握型的，產(chǎn)品的額定負(fù)荷范圍達(dá)到0.1KN~18000KN。德國的Severt公司，美國Aroson公司，和我國的天津鼎盛工程機械有限公司是比較典型的生產(chǎn)焊接變位機的企業(yè)?？梢哉f我國焊接變位機進(jìn)展的水平和國外進(jìn)展水平相比較還是有差距的。 我國焊接行業(yè)的進(jìn)展前景是特別好的，隨著產(chǎn)品進(jìn)入、資本進(jìn)入、服務(wù)進(jìn)入，將極大地增加

16、我國的焊接行業(yè)的效益，擴大焊接市場，乃至機械行業(yè)。目前，我國的焊接技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)領(lǐng)域，我國的焊接行業(yè)已經(jīng)并且正在發(fā)生著日新月異的變化，而且多方面領(lǐng)先與其他國家，擁有著先進(jìn)的焊接技術(shù)，擁有著世界上最大和最具潛力的市場。無論是國外的廠家，還是國內(nèi)的企業(yè)．進(jìn)入中國的市場都要有更先進(jìn)的焊接技術(shù)，因此研制新的全自動焊接機已成為焊接行業(yè)不行缺少的高新技術(shù)，如：德國、日本、美國等國正在進(jìn)一步加大全自動焊接機的投入，不斷的提高焊接技術(shù)。21年來我國焊接業(yè)的年平均增長速度為37%。由于總額的基數(shù)加大，增長速度會放緩，但可以肯定的是中國的焊接行業(yè)在近千年之內(nèi)會以兩位數(shù)的百分比持續(xù)增長。焊接行業(yè)是我國的古老行業(yè)

17、，其規(guī)模和水平是有限的。焊接公司是焊接行業(yè)的主體。2002年我國共有焊接公司很多家，焊接產(chǎn)品的比重日益加大，其增長速度都是可觀的，但是與外國焊接權(quán)威機構(gòu)披露的外國大型焊接企業(yè)的年產(chǎn)品的數(shù)字相比，差距是極為巨大的。我國焊接產(chǎn)品的年數(shù)量尚不及世界排名在前的外國廠家，還有肯定的差距。 全自動焊接機的研制，以及技術(shù)的更新，取得了很明顯的成果，焊接業(yè)進(jìn)展的勢頭不斷向前，并且趨向更合理和更符合長遠(yuǎn)進(jìn)展要求，我國焊接業(yè)進(jìn)入了正常的、高速的進(jìn)展軌道，形成了不行限量的、持續(xù)進(jìn)展的勢頭。多種形式的焊接機促進(jìn)了焊接行業(yè)的不斷進(jìn)展，焊接行業(yè)得到蓬勃進(jìn)展，全面制造歷史最好水平。 焊接業(yè)的進(jìn)展，不僅表現(xiàn)在焊接機的創(chuàng)新

18、研制和焊接技術(shù)的提高，而且表現(xiàn)在焊接行業(yè)已成為一個國家機械行業(yè)的先進(jìn)與否的標(biāo)志。創(chuàng)新、設(shè)計、制作等方面的質(zhì)的進(jìn)展，都有了新突破，設(shè)計創(chuàng)新八仙過海，各顯其能。焊接公司開頭樹立起以市場為導(dǎo)向、設(shè)計為中心、效率第一、創(chuàng)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品為目標(biāo)。 焊接理論商量日益活躍，呈現(xiàn)出“百家爭鳴”氣象。焊接的技術(shù)人員和從業(yè)人員紛紛從不同角度，借鑒國外及學(xué)科外其他理論來充實焊接理論，探究中國焊接行業(yè)的進(jìn)展之路。焊接市場風(fēng)風(fēng)火火，競爭日趨于激烈，然而企業(yè)家由投標(biāo)時的狂熱到后期的冷靜，反映了中國焊接行業(yè)走向成熟與理智。 1 焊接變位機的總體設(shè)計方案 1.1 焊接變位機的類型 焊接變位機是轉(zhuǎn)變焊件、焊機或焊工的空間

19、位置來完成機械化，自動化焊接的各種機械設(shè)備。 焊接變位機的分類和各類所屬的設(shè)備如圖1所示： 焊接變位機械 焊件變位機械 焊接變位機械 焊工變位機械 焊接變位機 焊接滾輪袈 焊接回轉(zhuǎn)臺 焊接翻轉(zhuǎn)機 焊接操作機 電渣焊立袈 焊工升降臺 圖1 焊接變位機的分類 各種焊接變位機械都可以單獨使用，但在多數(shù)的場合是相互協(xié)作使用的，它們不僅用于焊接作業(yè)，也可用于裝配、切割、檢驗、打磨、噴漆等作業(yè)。 1.2焊接變位機械應(yīng)具有的性能 一般，通用的焊接變位機應(yīng)具備的性能是： 1. 焊件變位機械和焊機變位機械

20、要有較寬的調(diào)速范圍，穩(wěn)定的焊接運行速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。 2. 對尺寸和外形各異的焊件，要有肯定的適用性。 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，焊件因自身重力作用而發(fā)生事故。 4. 與焊接機器人和精密焊接作業(yè)協(xié)作使用的焊件變位機械，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度和運行軌跡精度應(yīng)掌握在0.1～2mm之間，最高精度可達(dá)到0.01mm。 5. 回程速度要快，但應(yīng)避開產(chǎn)生沖擊和振動。 6. 有良好的接電，接水，接氣設(shè)施，以免導(dǎo)熱和通風(fēng)的性能。 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，藥皮等臟物，應(yīng)易被清除。 8.

21、 焊接變位機械要有聯(lián)動掌握接口和相應(yīng)的自保護(hù)功能，以便集中掌握和相互協(xié)調(diào)工作。 9. 工作臺面上刻有安裝基線，并設(shè)有安裝槽孔，能便利地安裝各種定位器件和夾緊機構(gòu)。 10. 兼作裝配用地焊接變位機械，其工作臺面要有較高地強度和抗沖擊性能。 11. 用于電子束焊，等離子弧焊，激光焊，和釬焊的焊接變位機械，應(yīng)滿足導(dǎo)電，隔磁，絕緣等方面的特別要求。 1.3焊件變位機械的功能 焊件變位機械是在焊接過程中轉(zhuǎn)變焊件空間位置，使其有利于焊接作業(yè)的各種機械設(shè)備。 焊件變位機按功能的不同，分為焊接變位機，焊接滾輪架，焊接回轉(zhuǎn)臺，焊接翻轉(zhuǎn)機四類。 在手工焊作業(yè)中，常常使用各種焊件變位機

22、械，但在多數(shù)場合，焊件變位機械是與焊機變位機械相互協(xié)作使用的，用來完成縱縫，橫縫，環(huán)縫，空間曲線焊縫的重要組成部分。在以弧焊機器人為中心的柔性加工單元(FMC)和加工系統(tǒng)(FMS)中，焊件變位機也是組成的設(shè)備之一。在簡單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，空間曲面的帶極堆焊等，都需要焊件變位機械的協(xié)作，才能完成其作業(yè)。焊接變位機主要用于機架、機座、機殼、法蘭、封頭等非長形焊件的翻轉(zhuǎn)變位。焊接變位機按結(jié)構(gòu)類型可分為三種： ⑴伸臂式焊接變位機： 其回轉(zhuǎn)工作臺繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并安裝在伸臂的一端，伸臂一般相對于某一轉(zhuǎn)軸成角度回轉(zhuǎn)，而此軸的位置多是固定的，但有的也可一在小于100

23、°的范圍內(nèi)上下傾斜。這兩種運動都轉(zhuǎn)變了工作臺回轉(zhuǎn)軸的位置，從而使該機變位范圍變大，作業(yè)適應(yīng)性好。 ⑵座式焊接變位機 ： 其工作臺連同回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過傾斜軸支承在機座上，工作臺以焊速回轉(zhuǎn)，傾斜軸通過扇形齒輪或液壓缸，多在110°～140°的范圍內(nèi)恒速或變速傾斜。該機穩(wěn)定性好，一般不用固定在地基上，搬移便利，使用于0.5～50t焊件的翻轉(zhuǎn)變位。是目前產(chǎn)量最大，規(guī)格最全，應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)形式。常與伸縮臂式焊接操作機或弧焊機器人協(xié)作使用。 ⑶雙座式焊接變位機 ： 該機穩(wěn)定性好，重型焊機變位機多接受這種結(jié)構(gòu)。雙座式焊接變位機適用于50t以上大尺寸焊件的翻轉(zhuǎn)變位。在焊接作業(yè)中，常與大型門式焊接操作機

24、或伸縮臂式焊接操作機協(xié)作使用。 本次設(shè)計的是第一種：伸臂式焊接變位機。2 焊接變位機工作臺運動方案的確定 2.1工作臺回轉(zhuǎn)運動方案的擬定 通過對現(xiàn)有的焊接變位機的觀察和商量，在調(diào)查了大量的資料的前提下。現(xiàn)對焊接變位機的回轉(zhuǎn)部分分析如下： 焊接變位機工作臺的回轉(zhuǎn)運動是利用回轉(zhuǎn)軸帶動工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動的，其驅(qū)動方式可以用兩種方案來實施。 方案一：接受直流電動機驅(qū)動，無級變速，如圖2所示，當(dāng)電動機工作時，發(fā)出的轉(zhuǎn)速經(jīng)帶輪傳遞給蝸桿，然后蝸桿通過與蝸輪嚙合，將轉(zhuǎn)速傳遞給蝸輪，經(jīng)蝸輪轉(zhuǎn)向并使回轉(zhuǎn)軸開頭轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到使工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動的目的。 圖2 電機驅(qū)動簡圖 方案二

25、：接受液壓驅(qū)動工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動，如圖3所示，液壓馬達(dá)首先通過減速器，再通過齒輪傳動帶動工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動。 圖3 液壓驅(qū)動簡圖 由于其次種方案接受液壓傳動，使得傳動系統(tǒng)的重量減輕，結(jié)構(gòu)也更為緊湊，慣性小，調(diào)速范圍寬，并且運動平穩(wěn)，所以本次設(shè)計回轉(zhuǎn)部分接受其次種方案。 2.2工作臺傾斜運動方案的擬定 焊接變位機的傾斜機構(gòu)也有兩種驅(qū)動方案， 方案一：電動機經(jīng)過減速器減速后，通過扇形齒輪帶動工作臺傾斜，或通過螺旋副使工作臺傾斜。 方案二：接受液壓缸直接推動工作臺傾斜。 由于其回轉(zhuǎn)機構(gòu)以確定為液壓驅(qū)動，為了使整機的驅(qū)動方式更加合理，牢靠，其傾斜機構(gòu)接受方案二，即接受液壓缸

26、直接推動工作臺進(jìn)行傾斜，如圖4所示。 圖4 傾斜機構(gòu)簡圖 本次設(shè)計的簡略參數(shù)： 最大的工作載1000N;工作臺的回轉(zhuǎn)速度為0.2r/min;回轉(zhuǎn)角度為360°；工作臺傾斜速度為0.5r/min，傾斜角度為120°。工作臺回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩為200N·m。 3回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計與計算 3.1減速器的選擇 依據(jù)工作臺的驅(qū)動阻力矩，并考慮到功率，選取FGM系列行星齒輪減速機，其傳動比為i=500. 3.2 液壓馬達(dá)的選擇 3.2.1選定系統(tǒng)壓力 依據(jù)液壓馬達(dá)輸出軸的最大扭矩并綜合考慮系統(tǒng)性，牢靠性，

27、平安性等條件，初步選定液壓系統(tǒng)最高工作壓力為10MPa。 3.2.2馬達(dá)的選取及功率，扭矩校核 由減速機的選取可知 0.2×500×5＝500r/min （3-1） 由于T=200 N·m，所以P= ， N·m 由公式 （3-2）

28、式中： 是馬達(dá)最大的輸出轉(zhuǎn)速，單位：r/min 是馬達(dá)的最大輸出扭矩，單位：N·m 是馬達(dá)的最大排量, 單位：ml/r 是馬達(dá)的進(jìn)出口壓差，即所選的系統(tǒng)壓力 單位：MPa 是馬達(dá)的機械效率, =0.9 =6.28×0.105／0.9×10=0.073ml/r 依據(jù)以上計算的數(shù)據(jù)，可以選取1QJM001-0.08液壓馬達(dá)，排量為0.083ml/r，最高轉(zhuǎn)速為500r/min。 馬達(dá)的功率校核：

29、 （3-3） 式中 Q為輸入流量，單位為: L/min 為馬達(dá)壓降, 單位為: MPa Nt為總效率 Nt=0.9 ＝（0.083×500×100×0.9）／600＝6.15w 馬達(dá)的扭矩校核： N·m 確定系統(tǒng)實際工作壓力： 由公式得△p=8.35MPa 3.2.3傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計算如下： 0軸（液壓馬達(dá)軸） =5.51w =500r/min

30、 1軸（減速器高速軸） =5.51×0.99=5.45w 2軸（減速器低速軸） 3軸（回轉(zhuǎn)軸） 3.3齒輪的設(shè)計與計算 齒輪機構(gòu)可以用于傳遞兩軸間的運動和動力，其特點是：傳動精確牢靠；效率高；可傳遞較高的扭矩。故齒輪成為機械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機構(gòu)。 選擇常用的材料以及熱處理。小齒輪，45鋼，調(diào)質(zhì)，=235；大齒輪，45鋼，正火，=190，=235190=45合適。

31、 選出齒輪精度等級為8級精度，GB10095—88。 初選小齒輪齒數(shù)為=20，大齒輪齒數(shù)為=4.859×20=97.18，圓整齒數(shù)取=100，實際齒數(shù)比 （1）按齒面接觸疲憊強度設(shè)計 （3-4） ①確定計算參數(shù) 按齒數(shù)=20, =80得 =0.735，=0.946，則==0.735+0.946=1.681 因是直齒輪，=0，故=1.681 =1.16 由于載荷平衡， =1 不對稱布置，取齒數(shù)寬系數(shù)=0.5 查得=1.08 查試選=0.9 節(jié)點區(qū)域系數(shù)

32、 （3-5） 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，=20°，=2.5 查得=189.8 查得： =570Mpa =460Mpa 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 次 次 =1，=1.05，（允許肯定量的點蝕） 取=1，=1 許用接觸應(yīng)力 ==570 （3-6） ==480 取最小值代入 查得=0.87。 式中 ②計算

33、 （3-7） =67.19mm 圓周速度 ==1.758 （3-8） ==0.35 查得=0.81，與假設(shè)=0.9相符合，不需要修正，=67.19 模數(shù) ==3.359mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 =4 =4×20=80 =4×100=400

34、 =0.5×80=40 圓整取，=40，=45 （2）校核齒根彎曲疲憊強度 （3-9） 取=2.80，=2.18 取=1.55，=1.79 （3-10） m＜6取=1，=1 取=430，=370 取=1.0，=1.0， =430，=370 ==0.010093

35、 ==0.01054 比較 ∴大齒輪弱，應(yīng)按大齒輪校核彎曲疲憊強度，查文獻(xiàn)[3]圖7-25得，=0.69 =53.602＜=370 ∴彎曲疲憊強度足夠 （4）主要設(shè)計結(jié)果 中心距：=240 模數(shù)：=4 齒數(shù)：=20 =100 分度圓直徑：=80 =400 齒頂圓直徑：=80+2×4=88 =400+2×4=408 齒根圓直徑：=802.5×4=70

36、 =400－2.5×4=390 齒寬： =40 =45 3.4使用計算機軟件驗算齒輪的強度校核： 計算圓柱齒輪傳動裝置 (帶有直齒和螺旋齒) 的尺寸。包括基于已轉(zhuǎn)換的輸出功率的模塊設(shè)計。允許使用各種類型的更正，包括位移補償更正。由于可以計算從動齒輪，所以將得到精確的軸距?？梢詧?zhí)行強度檢查。 圖 5 選擇齒輪的類型 圖6 選擇制作級別 圖7 輸入選擇齒輪的傳動類型 圖8 輸入齒輪傳動裝置尺寸

37、 圖9 輸入材料類別 圖10 外部系數(shù)對齒輪的影響 圖11 輸入齒輪設(shè)計參數(shù) 圖12 輸入校核信息 圖13 校核合格 3.5 回轉(zhuǎn)軸的強度計算 3.5.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)在回轉(zhuǎn)軸上的功率為，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)矩為。參考3.2.3的數(shù)據(jù)得 （3-11） (2)求作用在齒輪上的力： 已知大齒輪的

38、分度圓直徑為 =400 圓周力： 徑向力： 法向力： （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 擬定軸的零件的裝配方案見圖14,由于回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速太小，并不適用最小軸徑的計算公式，所以依照閱歷，和與同類設(shè)計的參數(shù)為依據(jù)，定最小軸徑為65mm。 圖14 回轉(zhuǎn)軸 依據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 軸的總長L=353mm 3.5.2 回轉(zhuǎn)軸的強度校核 變位機的回轉(zhuǎn)軸的受力狀態(tài)如圖7所示，其中a)圖是回轉(zhuǎn)軸傾斜角為α?xí)r，b)回轉(zhuǎn)軸傾斜角為αmin時，c)回轉(zhuǎn)軸傾斜角為90°時。在焊件和夾具的綜合重量作用下，回轉(zhuǎn)軸的危險斷面在軸承A處，在A點垂直回轉(zhuǎn)軸軸線的截面上受有

39、彎曲力矩Mw和扭矩Mn。而Mw是繞x軸和y軸的兩個彎矩Mx和My合成的。 圖15 焊接變位機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的受力狀態(tài) 考慮到，，則A點所受的彎矩為： 式中 G：綜合重量 h：綜合重心高，即離回轉(zhuǎn)支承點A截面的距離 α：回轉(zhuǎn)軸傾斜角，即相對于機座中垂線的夾角。 e：綜合重心的偏心矩，即偏離工作臺回轉(zhuǎn)中心的距離。 β：回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角。 A點截面受的扭矩為：

40、 （3-13） 按第三強度理論折算的當(dāng)量彎矩為： (3-13) 由式(3-13)得知，當(dāng)量彎矩Mxd是α，β的二次函數(shù)，其值是變化的，Mxd的最大值是式(3-13)導(dǎo)數(shù)為零所求的極值，若令N等于式(3-13)根號中的內(nèi)容，即 (3-14) 對式(3-14)求偏導(dǎo)數(shù)并令其結(jié)果為零得： 計算分析后得到，當(dāng)α與β滿足

41、 ( 3-15) 當(dāng)量彎矩消失最大值Mxdmax=，由式(3-15)得知，當(dāng)β在0～360°范圍內(nèi)變化時，對于任意指定的焊接變位機， 為定值，故α隨β變化的曲線即可作出。焊接變位機的h=1.108m，e=0.36m，則在=0.33情況下α隨β變化的曲線，只要α和β滿足該曲線，就會消失最大當(dāng)量彎矩。當(dāng)α=75°時，則 圖16 α隨β變化的曲線 在β=54°和β=126°時消失最大當(dāng)量彎矩值。由式得知，當(dāng)sinβ=±1時，α有一對極值消失，αmin=acr

42、cot ，αmax=acrcot(-)，其關(guān)系為αmax=180-αmin，顯然，當(dāng)回轉(zhuǎn)軸傾斜角在αmin～αmax范圍內(nèi)才會消失最大當(dāng)量彎矩，在此范圍之外，不會消失當(dāng)量彎矩的最大值。因而其受力狀態(tài)是平安的。 3.6 聯(lián)軸器的選取和校核 聯(lián)軸器是機械傳動中的常用部件，主要用來聯(lián)接軸和軸，以傳遞運動和扭矩，有時也可以作為平安裝置。依據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的凹凸，被安裝兩部件的精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器的類型。 1、類型的選擇 由于兩軸對中性要求很高，要求沒有位移發(fā)生，并且要求構(gòu)造簡潔，成本低，可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，為此選用凸緣聯(lián)軸器。 2、載荷計算 公

43、稱轉(zhuǎn)矩 由表查得=2.3，所以計算轉(zhuǎn)矩得 3、型號選擇 從GB4323-84中查得GT凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為350Nm，許用最大轉(zhuǎn)速為7000r/min，軸徑為32～40mm之間，故合用。 3.7 軸承的選取和校核 滾動軸承是現(xiàn)代化機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的，選擇滾動軸承的理由是：它起動及運轉(zhuǎn)時摩擦力矩較??；起動靈敏；效率高；潤滑便利；易于互換。按承載較大的滾動軸承選擇其型號。軸承類型選擇為深溝球軸承，預(yù)期壽命 依據(jù)已知條件，選擇深溝球軸承為所選軸承，并初定型號為62

44、18。 求軸承受到的徑向載荷和 （3-16） 其中 ＝1622N =1854N 查表得C和的值 C=94000N, =79000N 計算 =1622/79000=0.021 查表得e的值 e＝0.22 計算比值 0.87>0.22 查表得X,Y的值 X=0.56 Y=2.0 查得 計算當(dāng)量動載荷 =6423N （3-17） 計算軸承壽命

45、 結(jié)論： 選取深溝球軸承6218合適。 3.8鍵的選取和校核 由前計算知：軸的工作轉(zhuǎn)矩 選A型一般平鍵d=70，L=70,初選鍵46×80 GB/T 1096—2003：b=20mm，h=12mm，L=63mm，l=43mm。鍵的許用擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別取為，。 分別驗算鍵的擠壓強度和剪切強度 ＜ ＜ 鍵的擠壓強度和剪切強度滿足要求。 3.9 導(dǎo)電與導(dǎo)氣裝置 焊接變位機作為焊接電源的二次回路的組成部分，必須設(shè)有導(dǎo)電裝置。目前，在焊接變位機上主要接受電刷式的導(dǎo)電裝置，它由電刷，電刷盒，刷袈等組成，結(jié)構(gòu)形式多樣。焊接變位機也可以利用自身導(dǎo)電，但必須實行如下措施：

46、使用帶有石墨成分的潤滑脂，在軸向力的作用下，各傳動副之間，軸承內(nèi)外圈之間須接觸緊密。自身導(dǎo)電雖然省去了專用的導(dǎo)電裝置，但對變位機各傳動副的裝配間隙要求較嚴(yán)，使用中又需常常檢查和調(diào)整。 4 傾斜機構(gòu)的設(shè)計與計算 4.1 液壓缸的設(shè)計計算 圖17 傾斜機構(gòu)液壓原理圖 根據(jù)設(shè)計目的及要求：工作臺的傾斜速度是0.5r/min，傾斜角度是120°，進(jìn)行分析計算確定缸結(jié)構(gòu)尺寸。 4.1.1工作負(fù)載： 4.1.2液壓缸主要參數(shù)的確定 初選工作壓力： 依據(jù)分析此設(shè)備負(fù)載不大，為適應(yīng)今后進(jìn)展改良，擴展使用范圍，故選

47、用工作壓力為16MPa液壓泵。 計算液壓缸的尺寸： 依據(jù)設(shè)計要求，依據(jù)機械設(shè)計手冊選擇范圍選取液壓缸主體外徑 則液壓缸有效面積為： 無桿腔面積： （4-1） 有桿腔面積： （4-2） 所以 ： 4.2活塞桿穩(wěn)定性校核 由于活塞桿總行程為,而活塞桿直徑為，最大起重載荷為，材料為45鋼 ,穩(wěn)定平安系數(shù)。彈性模量，。 4.2.1壓桿的柔度

48、 (4-3) (4-4) 則慣性半徑 (4-5) 該桿為一端固定另一端自由，故。代入柔度計算公式得 由于，故選用 閱歷拋物線公式計算臨界應(yīng)力 4.2.2校核壓桿穩(wěn)定性 由于 ， 所以 壓桿滿足穩(wěn)定性條件 4.2.3求液壓缸的最大流量 4.3應(yīng)用的回路 4.3.1換向回路 如圖17所示，可以接受二位四通或三位四通電磁換向閥，都可以使執(zhí)行元件換向。

49、接受電磁換向閥最為便利，本設(shè)計的液壓系統(tǒng)圖中就接受三位四通電磁換向閥，由于電磁換向閥動作快，換向有沖擊力 。換向回路可以變更供油方始終實現(xiàn)液壓馬達(dá)的換向。 4.3.2緊鎖回路 緊鎖回路的功能是通過切斷執(zhí)行元件的進(jìn)油，出油通道來使它停在任意位置，并防止停止運動后因外界因素而發(fā)生竄動。使液壓缸緊鎖的最簡潔的方法是利用三位換向閥的M型或O型中位機能來封閉液壓缸的兩腔，使活塞在行程范圍內(nèi)任意位置停止。但由于滑閥的的泄漏，不能長時間的保持停止位置不動，鎖緊度不高。最常用的方法是接受液控單向閥做鎖緊元件，在液壓缸的兩側(cè)油路上都串連一液控單向閥，活塞可以在行程位置上長期鎖緊，不會由于外界緣由而竄

50、動，其鎖緊精度只受液壓缸的泄漏和油液壓縮性的影響。為了保證鎖緊迅速，精確，換向閥應(yīng)接受H型或Y型中位機能。 結(jié) 論 通過以上的設(shè)計和計算，比較圓滿的達(dá)到了設(shè)計要求：工作臺的傾斜運動能都達(dá)到運動敏捷自如，工作臺無論高速回轉(zhuǎn)，還是低速回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速都比較平穩(wěn)，均勻。而且，兩主臂液壓缸，兩傾斜液壓缸在工作時能構(gòu)較好的達(dá)到同步。本次設(shè)計的全液壓伸臂式焊接變位機的特點是：機構(gòu)緊湊，重量較輕，傳動剛性好，運行平穩(wěn)，可以實現(xiàn)大范圍無級調(diào)速，并有很好的防過載能力。由于在實際的設(shè)計中遇到了很多困難，同時也消失了一些錯誤，特別是實際閱歷的缺乏，使自己在設(shè)計上走了很多不必要的彎路。本次設(shè)計的焊接變位機的缺陷是它

51、對液壓元件的質(zhì)量要求較高，否則易產(chǎn)生滲漏，污染場地和工件，這對保證焊接質(zhì)量和進(jìn)行平安操作是很不利的。 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計中，自己的實踐動手、分析能力得到熬煉，增強了即將跨入社會去競爭，去制造的自信心；為工作時候的產(chǎn)品開發(fā)、改進(jìn)打下基礎(chǔ)；掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法以及獵取新知識的能力。畢業(yè)設(shè)計培育了嚴(yán)格專心和實事求是的科學(xué)態(tài)度。而且培育了吃苦耐勞的精神以及相對應(yīng)的工程意識，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中體現(xiàn)出來了。 在這半年的畢業(yè)設(shè)計期間，我特別感謝我的指導(dǎo)老師吳潔老師以及其他幫助我的老師，宗振奇老師和王冠五老師，我們的師生之間已經(jīng)建立了深厚的友誼，他們對我的畢業(yè)設(shè)計進(jìn)

52、行嚴(yán)格專心的指導(dǎo)，交給我的不僅僅是科學(xué)文化知識，還有做人的道理和原則，在此我對他們表示忠心的感謝。 參考文獻(xiàn) [1] 王政。 焊接工裝夾具及變位機械[M]。 北京： 機械工業(yè)出版社， 1999。 [2] 機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會。機械工程手冊補充本一[M]。北京：機械工業(yè)出版社， 1996 [3]林尚楊，陳善本，李成桐。 焊接機器人及其應(yīng)用[M]。 北京：機械工業(yè)出版社， 2000 [4] 林三寶，黎明，吳林，劉家發(fā)，劉昆，王玉霞。焊接變位機及其智能化計算機幫助設(shè)計[J]。焊接，1999.12：30-33 [5]唐佳富。 新型焊接變位機的研制[J]。機械工人·熱加工，20

53、07.01：16-20 [6] 葛福華，李祥忠，朱峰。大型構(gòu)件焊接變位機的設(shè)計[J]。電焊機，2003.11：40-45 [7] 任宇飛，于亮，嚴(yán)哲名等。 L型雙回轉(zhuǎn)升降式焊接變位機[J]。機械工程， 2005，3：70-73 [8] [9]吳越，沈立紅。焊接機械設(shè)備中的一種自由度，伺服掌握焊件變位機械設(shè)計[J]。機床與液壓， 2005，10：32-34 [10]盧本，近代焊接設(shè)備與工程應(yīng)用（－）[J]?，F(xiàn)代焊接，2006.2：16-19 畢業(yè)設(shè)計論文排版打印注意事項 1。 頁面設(shè)置：A4，邊距以此模板為準(zhǔn)，左側(cè)裝訂，即： 頁邊距（厘米）：上2。5，下2。6，左2。7，右

54、1。8 距邊界（厘米）：頁眉1。5，頁腳2 2。 正本打印在學(xué)校下發(fā)的專用畢業(yè)設(shè)計論文紙上，不用設(shè)置頁眉和頁腳（使用此模板時只要去掉頁眉和頁腳即可）；副本如果打印在A4紙上時需按此模板設(shè)置頁眉和頁腳。 3。 名目及論文中的數(shù)字及英文字體均用times new roman；正文中文字行距為單倍行距。 4。對于圖（表），應(yīng)先有文字后消失圖（表），一律不用“如下（上、左、右）圖（表）所示”的表達(dá)方式，而應(yīng)當(dāng)使用“如圖（表）5所示?！弊謽?。圖（表）應(yīng)與第一次提到的正文盡量緊密結(jié)合，尤其不要跨節(jié)。 5。摘要部分和結(jié)論部分不能消失引用參考文獻(xiàn)的標(biāo)記[5]，也不能消失在公式的序號上，如不能 （3

55、－9）[5]。 6。在工科類畢業(yè)設(shè)計論文敘述中“用戶”、“讀者”等詞盡量少用，“我們”、“我”，“你們”、“你（您）”一般情況下都不用。 7。 1或2或3等只作為一級標(biāo)題章的標(biāo)號，不能作為節(jié)、目，甚至更低級別的標(biāo)號。各級標(biāo)題的層次寫法示例（共五級）如下 4 軟件設(shè)計(一級標(biāo)題，三號黑體左對齊) 4.1 如何使用(二級標(biāo)題，小三號黑體左對齊) 4.1.1 介紹(三級標(biāo)題，四號黑體左對齊) (1) 回顧(四級標(biāo)題，宋體四號左空2個漢字位置對齊) ①不分標(biāo)題，結(jié)尾帶標(biāo)點符號。(五級，宋體四號左空2個漢字位置對齊) 8．畢業(yè)論文裝訂挨次為：封皮→扉頁→名目→摘要（中文→英文）→引言（緒言）→論文正文→結(jié)論→致謝→參考文獻(xiàn)。 左邊裝訂。 34 / 34