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I座式焊接变位机回转机构设计摘要焊接变位机已经成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把它划为焊接辅助机，其型式系列和品种规格约有十余个系列、百余个品种，正在形成一个新兴行业。本题目是设计能载重1.0吨工件，可进行全位置焊接的座式变位机械。主要内容是关于焊接时工作台与工件回转倾斜的控制、电机选择、减速器的选择、各个轴和轴承的确定以及校核等等。设计的具体过程是根据预定的载荷和要求的焊接速度确定设备所需要的电动机类型，包括：电动机的转速、额定功率、电压电流等，在此基础上计算第一级蜗杆传动轴的相关数据、第二级蜗杆传动轴的相关数据以及选择相应配件的型号，并且对其进行相关的强度、使用寿命等的校核。最后使用CAD软件绘制相关的零件图、总装图。关键词：焊接变位机，减速器，电机类型，机械设计IIBLOCK-TYPEWELDINGPOSITIONERROTARYMECHANISMDESIGNABSTRACTWeldingpositionerhasbecomeindispensablemanufacturingequipment,intheweldingareaitdesignatedasweldingauxiliarymachines.Seriesandproductsspecificationsonthetypeofcase,hasbeenavailable,andnearlyadozenmoreseries,morethanonehundredvarietiesandspecifications,isforminganewindustry.Thissubjectisdesignedtoload1.0tparts,forallpositionweldingofBlockVariable-bitmachines.Mainlyontheweldingmachineoftherotaryturningthecontrol,motorselection,thechoiceofreducer,wormshaftandbearingallthedeterminationandchecking,andsoon.Thespecificprocessdesignisbasedonpre-loadandrequiredweldingspeedtodeterminetheequipmentneededtomotortypes,including:motorspeed,ratedpower,voltageandcurrent,calculatedonthebasisofthisaxisandthecorrespondingpartsofthemodelsize,anditsassociatedstrength,servicelifecanbechecked.FragmentusingCADsoftware,therelevantpartsdiagram,assemblydrawingout.KEYWORDS:weldingpositioner,reducer,motortype,mechanicaldesignIII目录摘要……………………………………………………………ⅠABSTRACT……………………………………………………………Ⅱ目录……………………………………………………………Ⅲ前言……………………………………………………………1第一章焊接变位机械性能及结构……………………………………3§1.1焊接变位机械………………………………………………3§1.2焊接变位机械应具备的性能………………………………3§1.3焊接变位机的功能及结构形式……………………………4§1.4主自由度及全功能焊接变位机……………………………5第二章焊接变位机方案设计……………………………………6§2.1焊接变位机整体方案设计…………………………………6§2.1.1座式焊接变位机的用途及结构形式………………………6§2.1.2焊接变位机的驱动系统……………………………………7§2.1.3设计方案简介………………………………………………7§2.2回转机构的设计………………………………………………7§2.2.1回转机构传动简图…………………………………………7§2.2.2原始数据……………………………………………………8§2.2.3工作条件……………………………………………………8§2.2.4电动机的选择………………………………………………8第三章回转机构减速器的设计………………………………………9§3.1总传动比………………………………………………………9§3.2总传动比的分配……………………………………………9§3.3传动装置的运动和动力参数设计…………………………9§3.3.1各轴的转速……………………………………………9§3.3.2各轴的功率……………………………………………9§3.3.3各轴的转矩……………………………………………10§3.3.4各数据汇总……………………………………………10§3.4传动零件的设计……………………………………………10§3.4.1同步带传动的设计……………………………………10IV§3.4.2第一级蜗杆传动的设计………………………………12§3.4.3第二级蜗杆传动的设计……………………………16§3.4.4一级蜗杆轴的设计…………………………………19§3.4.5二级蜗杆轴的设计…………………………………20§3.4.6二级蜗轮轴的设计…………………………………21§3.4.7轴的校核……………………………………………22§3.4.8键的选择……………………………………………24结论…………………………………………………………………25致谢…………………………………………………………………26参考文献……………………………………………………………27外文资料翻译………………………………………………………281前言在我国，乃至世界范围内，有关焊接变位机的基本概念、型式与分类、主要技术参数等存在不统一的问题，甚至存在某些量纲混淆问题。在人们的眼里，可能认为焊接变位机是一个无足轻重的产品。然而，在国际上，包括各种功能的产品在内，有百余系列。在技术上有普通型的，有无隙传动伺服控制型的，产品的额定负荷范围，达到0.1kN～18000kN。可以说，焊接变位机是一个品种多，技术水平高，小、中、大发展齐全的产品。关于焊接变位机型号编制方法，由于企业之间的竞争，很多企业对产品的法定代号给淡漠了。把企业名称代号冠以产品代号上，强化了商标意识。一般来说，生产焊接操作机、滚轮架、焊接系统及其他焊接设备的厂家，大都生产焊接变位机；生产焊接滚轮架的厂家，大都生产机器人配套的焊接变位机。但是，易焊接变位机为主导产品的企业，非常少见。德国Severt公司，美国Aroson公司，我国天津鼎盛工程机械有限公司等，算是比较典型的生产焊接滚轮架的企业。德国的CLOOS、奥地利的IGM、日本松下机器人公司等，都生产伺服控制和机器人配套的焊接变位机。现在我国生产焊接变位机的厂家已经不少，大都不成规模。以焊接滚轮架为主导产品发展起来的企业，尚未形成。天津鼎盛公司工程机械有限公司、无锡市阳通机械设备有限公司、长沙海普公司、威达自动化焊接滚轮架设备公司等单位生产的变位机在国内占有较大市场。我国焊接变位机的发展和应用，近十年来，工程机械行业带了一个头。首先是大型企业和外资企业应用，外资企业达到了不落地焊接。目前，在股份制企业的技术改造中，逐渐向外资企业看齐，展望未来，我国焊接变位机会得到健康的发展。本课题主要是针对1.0吨座式焊接变位机机构进行设计计算，了解其工作原理及内部结构，运用所学知识，设计出实际可用的产品。焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项基础工艺和生产尺寸精确的制成品的生产手段。同时焊接件的设计越来越大，对生产效率的要求也越来越高。传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、效率要求。因此，2保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。通过焊接变位机工作台的回转和倾斜，使焊缝处于易焊位置。焊接变位与焊接操作机配合使用，实现焊接的机械化、自动化，提高焊接的效率和焊接质量。而设计焊接变位机正是相对于此产生的。3第一章焊接变位机械的性能及结构§1.1焊接变位机械焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装置。焊接变位机械可分为三大类：（1）焊件变位机械：包括焊接变位机、焊接滚轮架、焊接回转台和焊接翻转机。（2）焊机变位机械：包括焊接操作机和电渣焊立架。（3）焊工变位机械：包括焊工升降机等。焊接变位机（positioner）是将工件回转、倾斜，使工件上的焊缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。它主要用于机架、机座、法兰、封头等非长形工件的翻转变位和焊接，也可用于装配、切割、检验等。焊接滚轮架（turningrolls）是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。它主要用于筒形工件的装配与焊接，是锅炉容器生产中的常用工艺装备。焊接回转台（weldingturntable）是一种简化的变位机，它将工件绕垂直轴回转或者固定某一角度倾斜回转，主要用于回转体工件的焊接、堆焊与切割。焊接翻转机（weldingtilter）是将工件绕水平轴转动或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位机。它主要适用于梁柱、框架、椭圆容器等的焊接。焊接操作机（manipulator）的作用是将焊机机头准确地送到并保持在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊机机头。焊接操作机与变位机、滚轮架等配合使用，可完成纵缝、环缝、螺旋缝的焊接，还可以用于自动堆焊、切割、探伤、打磨、喷漆等作业。§1.2焊接变位机械应具备的性能一般，通用的焊接变位机械应具备的性能是：1焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围，稳定的焊接运行速度，以及良好的结构刚度。2对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。3在传动链中，应具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件4因重力作用而发生事故。4与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度（点位控制）和运行轨迹精度（轮廓控制）应控制在0.1~2mm之间，最高精度应可达0.01mm。5回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。6有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。7整个结构要有良好的密闭性，以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等赃物，应易被清除。8焊接变位机械要有联动控制接口和相应的自保护功能，以便集中控制和相互协调动作。9工作台面上应刻有安装基线，并设有安装槽孔，能方便地安装各种定位器和夹紧机构。10兼做装配用的焊件变位机械，其工作台面要有较高的强度和抗冲击性能。11用于电子束焊、等离子弧焊、激光焊和钎焊的焊件变位机械，应满足导电、隔磁、绝缘等方面的要求。§1.3焊接变位机功能及结构形式焊接变位机按结构形式可分为三种：1.伸臂式焊接变位机，如图1-1所示，其回转工作台绕回转轴旋转并安装在伸臂的一端，伸臂一般相对于某一转轴成角度回转，此转轴的位置多是固定的，但有的也可在小于100°的范围内上下倾斜。这两种运动都改变了工作台面回转轴的位置，从而使该机变位范围大，作业适应性好，但这种形式的变位机，整体稳定性较差。伸臂式的焊接变位机在手工焊中应用较多。2.座式焊接变位机，如图1-2所示，其工作台连同回转机构通过倾斜轴支撑在机座上，工作台以焊速做回转运动，倾斜轴通过扇形齿轮或液压缸，大都在110°~140°的范围内恒速或变速倾斜。该机稳定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，适用于0.5~50t焊件的翻转变位。是目前产量最大、规格最全、应用最广的结构形式。常与