【正文】 V目 錄 V1 緒論 1 立題依據(jù) 1 焊接輔機的作用和分類 1 焊接變位機的功能及結構形式 2 設計的基本參數(shù) 4 變位機的總體方案設計 4 驅動系統(tǒng)方案 4 工作臺回轉方案 4 工作臺翻轉方案 4 導電裝置方案 53 回轉機構設計 6 工作臺回轉機構 6 回轉支承的選擇 6 6 計算回轉支承的最大傾覆力矩 7 齒輪1的參數(shù)（即與回轉支承嚙合的小齒輪） 8 選擇工作臺的回轉電機 10 減速器的選擇 114 工作臺傾斜機構設計 12 傾斜機構 12 選擇傾斜機構的電機 12 蝸桿減速器 13 蝸桿和蝸輪的設計 14 蝸桿軸和蝸輪軸的初步設計 16 16 傾斜機構中軸的設計 19 傾斜軸的最小直徑 19 翻轉小齒輪軸的最小直徑 24 聯(lián)軸器的選用計算 27 減速器與減速器之間的聯(lián)軸器 27 軸承的選用和校核 275 安裝調試與操作使用 29 安裝 29 調試與檢測 29 操作與使用 296 結論與展望 30 30 30致謝 31參考文獻 32 60噸焊接變位機設計1 緒論 立題依據(jù)目前機械行業(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，為適應自動焊接，管和板要自轉，同時要傾斜45176。設計的具體過程是根據(jù)預定的載荷和要求的焊接速度從而確定設備所需要的電機類型，包括:電機的轉速、額定功率、電壓電流等，在此基礎上計算軸的尺寸和相應配件的型號，并且對其進行相關的強度、使用壽命等的校核，然后對一些外購件也進行選擇。焊接變位機作為一種焊接配套設備，用于管子橫向對接焊接，管子與法蘭內外環(huán)縫焊接，管子對管子全位置焊接。從提高我國焊接生產(chǎn)機械化與自動化水平的角度出發(fā)，必須加大科研投入，研制高性能的焊接機器人與配套變位設備，力求在自動化焊接領域在國際上占有一席之地。 我國引進的焊機器人柔性加工單元中的變位機，也是針對特定產(chǎn)品研制的，因此價格較昂貴，而技術培訓及售后服務卻不理想。編號無錫太湖學院畢業(yè)設計（論文）題目： 60噸焊接變位機設計 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)學 號：學生姓名：指導教師： 2013年5月25日XVI無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）誠 信 承 諾 書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 60噸焊接變位機設計是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。在技術方面，我國許多工廠引進的弧焊機器人系統(tǒng)己具有機器人與變位機協(xié)調運動的功能。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求：① 分析并了解焊接變位機的基本結構，熟悉焊接變位機的具體工作 原理； ② 完成整機的具體方案設計； ③ 完成各個零部件的結構設計，并繪制相應的三維模型及二維圖紙； ④ 將三維模型進行裝配，并繪制相應的二維裝配圖。焊接變位機可水平翻轉角度，通過工作臺的回轉及翻轉運動使工件上焊縫處于最理想的位置進行焊接，從而大大提高焊縫質量，減輕焊工勞動強度，尤其是適合焊接各種軸類、盤類、筒體等回轉工件的理想設備。選用的方法主要是機械設計的相關知識，使用到的有材料力學，CAD等。滿足船形焊接。但無論品種規(guī)格還是性能質量，與國外相比仍有很大差距，尤其是大噸位焊接變位機在速度平穩(wěn)性、變位精度、驅動功率指標、與焊接操作機的聯(lián)機動作等方面，存在較大差距。焊接變位機械指是在焊接過程中改變焊件、焊機及焊工空間位置來完成機械化，使其有利于減少焊接時間，提高勞動效率，減輕工人勞動強度，提高焊件質量，并能充分發(fā)揮各種焊接方法的機械設備。在多數(shù)場合下，焊件變位機械和焊機變位機械相互配合使用，用來完成縱縫、橫縫、環(huán)縫、空間曲線焊縫的焊接以及堆焊作業(yè)。本論文主要是設計了60噸焊接變位機的整體機構和主要零件。工作臺有一個整體翻轉的自由度，可以將工作翻轉至理想的焊接位置進行焊接，另外工作臺還有一個回轉的自由度。360176。其主要特點是立柱一端電機驅動工作裝置沿一個回 轉方向運轉，另一端隨主動端從動。(4)Ｕ型雙座式頭尾雙回轉型式。(5) Ｃ型雙回轉焊接變位機。（2）在動力傳動行程中要有自鎖傳動，以免動力源切斷時，焊件因重力作用而發(fā)生事故。（6）工作臺面上應設有安裝槽孔，能方便地安裝各種定位器件和夾緊機構?！?0176。該機為座式焊接變位機，穩(wěn)定性好，一般不用固定在地上，搬移方便。 工作臺翻轉方案工作臺的傾斜速度恒定，運動要自如平穩(wěn)并有多重自鎖功能。 導電裝置方案焊接變位機作為焊接電源二次回路的組成部分，必須設有導電裝置。第二種方案：采用自身導電。—180176。回轉支承外圍上的大齒輪與減速器輸出軸小齒輪嚙合，通過與減速器輸入軸連接的電機的驅動，形成工作臺的回轉運動。是由兩個座圈組成，結構緊湊、重量輕，鋼球與圓弧軌道四點接觸，能同時承受軸向力、徑向力、顛覆力矩。查《機械設計手冊》P7—453表7—2—112，其主要的參數(shù)如下[4]：回轉中心直徑為2000mm 滾子直徑為60mm總高h承=144 mm 參考重量為 M=1100kg外齒輪模數(shù)m=18 mm 齒數(shù)Z=123外齒輪De= mm 外齒輪b=120mm 偏心距和重心距示意圖h件—工件的高度 假設工件為圓柱形，材料為鋼，103 kg/m3，直徑為3000 mm?！剞D軸轉角α=0176。令： N= h 2sinα+ e2cos2α+2hesinαcosαsinβ () 對上式進行求偏導并令其為零,求出N的最大值，即可求出彎矩Mω的最大值。180176。這里只校核其強度。20=分度圓直徑d1=m z1=1820=360mmd1=360mmd2=m z2=18123=2214mmd2=2214mm齒寬b1= 130 mm小齒輪的校核 小齒輪用20 Cr，滲碳淬火，硬度56HRC—62HRC。103 b=+［1+（130/360）2］（130/360）2+103120=KHβ= 載荷系數(shù)K= KA KV KHαKHβ==K=彈性系數(shù)ZE= Mpa1/2節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH= 續(xù)表32接觸最小安全系數(shù)SHmin= 應力循環(huán)次數(shù)，估計106 NL 108接觸壽命系數(shù)ZN1=許用接觸應力[σH1]=σHlim1 ZN1 / SHlim=1200 /=1782Mpa[σH1] =1782Mpa驗算σH= ZE ZH Zε[ 2K T1 / bd12 選擇工作臺的回轉電機 電機的驅動功率N 已知條件：焊接點最大線速度 Vmax=2500mm/min Vmin=250mm/min回轉最大轉速 nmax=2500247。3000 = η=—回轉系統(tǒng)的傳動效率（，）由《焊接工裝夾具與變位機械》P127式（24）[1]功率計算公式 N=mmax nmax/9550η = G Emax nmax/9550η () =103 /( 9550) = KW 當對工件實行自動焊接時，焊接線速度是一定的。就目前來說，能實現(xiàn)恒扭矩無級調速的電機有三種：① Y系列普通異步交流電機。③ 交流變頻電機。我選YVP系列變頻調速三相異步電動機，該類電機與變頻器裝置組成機電一體化系統(tǒng)，5—50HZ為恒轉矩運行區(qū)，50—100為恒功率運行區(qū)，調速比為1：20。該減速器要求傳動效率高，承載能力大，傳動精度高，滿足安裝要求。 在傳動比和體積上滿足要求，但其傳動效率低，特別是在輸入軸轉速很低（ r/min）的情況下更低。減速器中的齒輪由弧齒錐齒和行星齒輪傳動組成，具有以下特點：（1）體積小、重量輕，在相同條件下，比普通漸開線圓柱齒輪減速器的重量輕1/2以上，體積縮小1/2—1/3。其傳動路線大致為：驅動電機——減速機構——翻轉齒輪——翻轉軸——工作臺。 傾斜機構傳動簡圖在該傳動鏈中，翻轉齒輪傳動采用雙邊傳動，保證了傾斜過程中整機的穩(wěn)定性。m ()電機傾斜機構的驅動功率計算如下：假設傾斜機構的最大轉速 nmax = r/min回轉系統(tǒng)的傳動效率 η== 傾斜力矩圖（，, ）由《變位機械與工裝夾具》P127式（24）[1]P = MTmax n / 9550η= 530103 / (9550) = KW ()我選功率為30 KW 的電動機，選用擺線針輪減速器，其減速器和電機直聯(lián)，總體尺寸小且滿足要求。采用蝸桿減速器，體積小且傳動比較大，能實行自鎖，只是效率較低。設計如下: 表42蝸桿蝸輪的設計 計算項目計算內容計算結果初選[d1/a]值當量摩擦系數(shù)設vs =— m/①取uv =ρv =176。8 + 1)－1/8=（60247。247。蝸輪寬度b2=2m［+( d1/m+1)1/2］=216［+(140/16+1) 1/2］=取b2=120mm蝸桿圓周速度v1=∏d1n1/(601000)= ∏14060247。[σH]=最大應力σH=ZE Zρ(KAT2/a3) 1/2 =164(106247。480σF = Mpa合格蝸桿軸撓度驗算軸慣性矩I=∏d14/64=∏1404/64I =107㎜4允許蝸桿撓度［δ］= m = 16［δ］=蝸桿軸撓度δ= 2T2 l（tan2α+tan2(γ+ρv)）1/2/d2/48/EI=2106910（tan220176。輸出數(shù)據(jù)n2 =60/30=2r/min p2 =pη=30= 蝸桿軸和蝸輪軸的初步設計蝸桿軸的最小直徑 材料為40Cr按許用切應力計算,由《機械設計》P314式（）得[3]：d≥C(P/n)1/3=102(30/60)1/3= ()已知P=30Kw ， n=60 r/minC—與材料有關的系數(shù)，C=102取d=95 mm蝸輪軸的最小直徑 材料為40Cr按許用切應力計算,由《機械設計》P314 式（）得[