【正文】 ，焊接產(chǎn)品的用鋼量已達(dá)到總用鋼量的 43%以上，為了制造如此龐大的焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，需建立大量專(zhuān)門(mén)制造焊接結(jié)構(gòu)的工廠(chǎng)，而其中焊接變位機(jī)則是滿(mǎn)足其焊接工藝的重要基礎(chǔ)。在金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中已基本取代了鉚接連接工藝。本設(shè)計(jì)主要 論述了焊接變位機(jī)械的組成，工作原理，重點(diǎn)講述了其中的 旋轉(zhuǎn)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)減速機(jī)構(gòu)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)，二級(jí)蝸桿蝸輪減速器的傳動(dòng)，起到減速和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的效果。焊接變位機(jī)的關(guān)鍵是對(duì)變位機(jī)進(jìn)行最佳位置焊接所需要的運(yùn)動(dòng)自由度的設(shè)計(jì)，如平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)。 伸臂式焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，以便使工件上的焊縫置于水平和船形位置的機(jī)械裝置。包括了電機(jī)的選擇，鍵的選擇，軸承的選擇等，還有帶輪傳動(dòng)的計(jì)算，蝸輪蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算，蝸桿軸的校核，軸承的校核等一系列設(shè)計(jì)計(jì)算。許多傳統(tǒng)的鑄鍛制品也有焊接制品或鑄 焊，鍛 焊制品所代替。 本次論文主要介紹 伸臂式旋轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)的總體設(shè)計(jì)及其裝配，重點(diǎn)介紹其中的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其組裝，由于作者水平有限，時(shí)間倉(cāng)促，錯(cuò)誤再所難免，還請(qǐng)讀者朋友們批評(píng)指正。 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(chē)架、挖掘機(jī)的大臂等類(lèi)工件，焊縫復(fù)雜，外形大且重量較重，靠行車(chē)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，而且現(xiàn)場(chǎng)操作 不規(guī)范 ，存在一定的安全隱患。 焊接變位機(jī)械的結(jié)構(gòu)及使用特點(diǎn) 通常焊接變位機(jī)械可分為變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)、滾輪架、升降機(jī)等四大類(lèi)： 一、變位機(jī) 是通過(guò)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)，使工件所有焊縫處于最理想的位置進(jìn)行焊接，使焊縫質(zhì)量的提高有了可靠的保證，它是焊接各種軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)、筒體等回轉(zhuǎn)體零件的理想設(shè)備，同時(shí)也可用來(lái)焊接機(jī)架、機(jī)座、機(jī)殼等非長(zhǎng)形工件。 （ 4）工作臺(tái)應(yīng)有聯(lián)接焊接地線(xiàn)的位置，且不受工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的影響。 二、翻轉(zhuǎn)機(jī) 是將工件繞水平軸翻轉(zhuǎn)，使之處于有利施焊位置的機(jī)械，適用于梁、柱、框架、橢圓容器等長(zhǎng)形工件的裝配焊接。 頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)的缺點(diǎn)是工件由兩端支承，翻轉(zhuǎn)時(shí)頭架端要施加扭轉(zhuǎn)力，因而不適用于剛性小，易撓曲的工件；另外，當(dāng)設(shè)備安裝不當(dāng)，頭尾架的兩根樞軸不在同一軸線(xiàn)上時(shí)，工件會(huì)受到過(guò)大的扭轉(zhuǎn)力矩使翻轉(zhuǎn)困難，甚至造成工件扭壞或樞軸因發(fā)生超負(fù)荷而扭斷。為減小驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)使橫梁 — 工件合成的縱向重心線(xiàn)盡可能與樞軸的軸線(xiàn)相重合。主要應(yīng)用于回轉(zhuǎn)體工件的裝配與焊接，其載重可從幾十千克到千噸以上。其主要結(jié)構(gòu)形式有： 管結(jié)構(gòu)肘臂式。 焊接變位機(jī)械的工作原理 焊接變位機(jī)械主要為焊接工藝提供合適的工作焊點(diǎn)，其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電 動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)輸出一定的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)帶輪一次減速后，然后經(jīng)過(guò)二級(jí)蝸輪蝸桿減速器兩次減速，最后由回轉(zhuǎn)主軸，經(jīng)過(guò)工作臺(tái)輸出焊件所需要的焊接速度，以期達(dá)到所需要的焊縫要求； 傾斜機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)工件在空間上的傾斜，本次論文所要研究的是傾斜機(jī)構(gòu)空間四十五度范圍內(nèi)的傾斜，其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：整個(gè)傾斜機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)輸出一定的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)帶輪一次減速后，然后經(jīng)過(guò)二級(jí)蝸輪蝸桿減速器兩次減速，最后其輸出軸與錐角四十五度的伸臂梁相連接，伸臂梁與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在空間上的四十五度傾斜。如需要完整說(shuō)明書(shū)和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 ② 驗(yàn)算帶速 v 根據(jù)資料 [1]式 813 計(jì)算帶的速度 smsmnDv /?? ????? ?? （ 23） 帶速不宜過(guò)高或過(guò)低， smvsm /30/5 ?? （ 24） 故帶速合適 。 ② 計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng) 0dL ? ? ? ?02212100 422 a ddddaL ddddd ?????? ? ? ? ? ?4004 901801809024002 2???????? ? mm1229? （ 26） 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL ，根據(jù) 0dL 由資料 [1]表 82 選取，可得 mmLd 1250? 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 （ 7）計(jì)算單根 V 帶的初拉力的最小值 ( 0F )min 由資料 [1]表 83 得 Z 型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 mKgq /? ，所以 2m in0 )(50 0)( qvzvK PKF ca ????? NN] )(500[ 2????? ???? （ 210） 應(yīng)使帶的實(shí)際 初拉力 min00 )(FF ? 。 圖 21 腹板式帶輪 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 第 3 章 旋轉(zhuǎn)減速器設(shè)計(jì) 傳動(dòng)比的分配 由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪傳動(dòng)后，輸出功率為 ，輸出速度 m in/69021 rDDnn ?? 額 ， 故總傳動(dòng)比 958 ??? 出nni，初分高低速級(jí)傳動(dòng)比分配為 319 5 821 ???? iii ， 確定高速級(jí)傳動(dòng)比 301?i ，低速級(jí)傳動(dòng)比 322?i 。蝸輪選用 20Cr。 /70 mmNFP ?? ，按圖 查得smvs /? ，由圖 ，采用浸油潤(rùn)滑，得 ?vsZ 。 蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩 mNnPT ????? 1 7123 55 09 55 0 212 ? （ 36） （式中暫取 ?? ）。則 ????? ???? （ 310） 與暫取值 接近。 （ 9）高速 級(jí)蝸桿蝸輪傳動(dòng)熱平衡計(jì)算校核及其選用冷卻裝置 SPtt d ?????? ??? /)1(1 0 0 00 （ 317） 式中 : ?t —— 周?chē)諝獾臏囟?，常溫情況下可取 20? C； ?—— 蝸桿蝸輪的傳動(dòng)效率 , ?? ； d? —— 箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取 d? =(~) Cmw ??2 ，當(dāng)周?chē)諝饬鲃?dòng)良好時(shí) d? 可取偏大值。 ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ? mmmmmzbmmmmmddmmmmmddfa6052502211111????????????????????? 取 1b =50mm。蝸輪選用 HT200 鑄造。? =220N/ 2mm ， 239。 /70170 mmNY NFPFP ???? ?? （ 321） （ 4）接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 22212 1 5 0 0 0 KTzdmHP ????????? ? （ 322） 式中：載荷系數(shù) K=。 （ 5）求蝸輪的圓周速度，并校核效率 蝸輪的圓周速度 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 16 smndv / 122 ????? ?? （ 325） 滑動(dòng)速度 smndv s / s6 0 0 0 0 s6 0 0 0 0 11 ?? ???? ???? （ 326） 求傳動(dòng)的效率，按 321 ????? 式中： ? ? ? ? a n a nt a n t a n1 ????? ?? ?v?? ?? v? 由表 查得 ??v? ； 取 , 32 ?? ?? 。 9 4 2 2 01 ????? ?????Y 2/70 mmNFP ?? 將上述諸值，代入公式 22 /70/9 1090 97 16 66mmNmmN FPF??????? ??????? （ 333） （ 8） 選取蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑方法 根據(jù)蝸輪蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度 smVs ? ，載荷類(lèi)型為重型載荷，故可采用油池潤(rùn)滑。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 18 ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ? mmmmmzbmmmmmddmmmmmddfa110102902211111????????????????????? 取 1b =100mm。 ③ 因軸段 cd 為蝸桿輪齒部分，其分度圓直徑為 50mm，全齒寬 為 50mm，考慮與其配合的蝸輪外圓直徑為 170mm，取軸 be 的軸徑為 36mm，長(zhǎng)度為 210mm。 5）求軸上的載荷 ① 做出軸的簡(jiǎn)圖，在確定軸的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從 資料 [2]中查取軸承壓力中心偏本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 20 離值 mma ? ，因此，作為簡(jiǎn)支梁的支撐跨距為 317mm。 軸承的選擇及校核 對(duì)低速級(jí)蝸桿軸軸承進(jìn)行選擇校核 由 資料 [2]選單列圓錐滾子軸承的型號(hào) 33110 可知： 基本額定動(dòng)載荷為 KNCr ? ； 基本額定靜載荷為 KNC r 1250 ? ； 內(nèi)徑為 mmd 50? ； 外徑為 mmD 85? ； 計(jì)算系數(shù)為??Ye。 對(duì)于軸承 B： , 11 ?? YX ； 對(duì)于軸承 E： 0,1 22 ?? YX 。 將受力其簡(jiǎn)化為力學(xué)模型見(jiàn)圖 37。 對(duì)于軸承 B： 0,1 11 ?? YX ； 對(duì)于軸承 A： , 22 ?? YX 。 ????c? ? ? M p aM p a ca ??? ? 故其擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 54580/9620xx ????c? ? ? M p aM p a ca ??? ? （ 362） 故其擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 由工作情況可知，臂梁所承受的最大彎矩發(fā)生在當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處于水平位置時(shí)，整個(gè)臂梁可視作懸臂梁，其力學(xué)模型簡(jiǎn)化如下圖 41： 圖 41 伸臂梁力學(xué)模型 則計(jì)算其相關(guān)力有： NFF yx 1 0 0 0 0,0 ?? ， LGM ??max （ 41） 323dW ?? （ 42） ? ???? （ 43） gmG e? （ 44） 63m a x 1010 032 ???? dm glWM ?? （ 45） 3 ? ???? ? ld （ 46） 當(dāng) mml 850? 時(shí)， mml 5 3 ?? ??? ? mmd 93? 這里取 mmd 108? 。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆與操作。 結(jié)論 本論文全面介紹了伸臂式焊接變位機(jī)械的綜合設(shè)計(jì)，包括回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，傾斜機(jī)構(gòu)及本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 33 底座等幾部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，其中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)的減速器均采用二級(jí)蝸輪蝸桿減速器，從而得到了較低而又平穩(wěn)的工作轉(zhuǎn)速，在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中測(cè)速發(fā)電機(jī)的使用將其工作臺(tái)的速度及時(shí)反饋到電動(dòng)機(jī)的控制裝置，進(jìn)而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以適應(yīng)工作臺(tái)的速度，將其穩(wěn)定在某個(gè)范圍內(nèi)，保證其焊縫質(zhì)量。它涵蓋面很廣，涉及了機(jī)械的所有內(nèi)容，是培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才的一次綜合訓(xùn)練。 空間鼠標(biāo)，全景攝像頭和圖形仿真系統(tǒng)還融入了焊接遙 控操作 的人機(jī)界面 ． 最后，焊縫跟蹤和焊接實(shí)驗(yàn)的馬蹄形 焊縫 都是由這些模式分別控制 ， 結(jié)果表明，該系統(tǒng) 在 人機(jī)交互和復(fù)雜環(huán)境的焊接 時(shí) 具有更好的性能 。 Zaatri 提出的概念，多式聯(lián)運(yùn)執(zhí)行 者界面 ，早期的遙控焊接研究在遠(yuǎn)端環(huán)境信息反饋上停留在宏觀(guān)的二維視覺(jué)反饋上。 一般來(lái)說(shuō)，在機(jī)器人遙操作領(lǐng)域發(fā)展了視覺(jué)臨場(chǎng)感技術(shù)，其核心是立體視覺(jué)顯示技術(shù)，通過(guò)兩幅不同角度的圖像進(jìn)行交替顯示的方法來(lái)獲得遠(yuǎn)端環(huán)境的深度感覺(jué)，立體視覺(jué)顯示技術(shù)在焊縫跟蹤中具有重要作用。 本文在焊接機(jī)器人柔性加工單元的基礎(chǔ)上進(jìn)行深層次改造，采用我們自行開(kāi)發(fā)的基于頁(yè)面交換模式的桌面式立體視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)端的焊接環(huán)境進(jìn)行顯示，空間鼠標(biāo)作為手控器直接對(duì)遠(yuǎn)端的焊接機(jī)器人進(jìn)行控制，提高了手動(dòng)跟蹤焊縫的精度，對(duì)于角焊縫、對(duì)接焊縫和空間曲線(xiàn)焊縫都能夠滿(mǎn)足手動(dòng)調(diào)整和跟蹤 的要求。具有該功能的攝像機(jī)每次采集一幀圖像時(shí)，都需要外部同步電平信號(hào)的觸發(fā)，否則處于等待 狀態(tài)。這樣，每當(dāng)左攝像機(jī)采集一幀圖像，就觸發(fā)右攝像機(jī)同時(shí)采集，從而保證左右攝像機(jī)采集到的圖像是同時(shí)刻采集的。 圖 1 中顯示主要界面， 其中包括三個(gè)觀(guān)點(diǎn)：查看 任務(wù)、 控制期和視頻顯示 ， 理想的控制模式和命令都可以通過(guò)鼠標(biāo) 選擇。 當(dāng)它 作用時(shí)， 用戶(hù)操作空間鼠標(biāo)遙 控 鼠標(biāo)的圖形 環(huán)境。通信連接裝置 是基于 TCP/IP 協(xié)議和客戶(hù)端 /服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)模型 。激光視覺(jué)傳感不能用于自主 控制。 最后 ， 整個(gè)焊接路徑是下載到遠(yuǎn)程控制器 控制 共同控制意味著機(jī)器人自由度的自主控制系統(tǒng) ， 在該系統(tǒng)中，視覺(jué)傳感器的工程作為自主路徑規(guī)劃參加的焊槍位置與空間鼠標(biāo) 。因此 ，驅(qū)動(dòng)器載體的空間鼠標(biāo) Vm 和驅(qū)動(dòng)器載體 Ds 是相 同的 位置 和焊槍 的樣式。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 41 圖 2虛擬環(huán)境的計(jì)劃和控制