【正文】 ............................... 26 驗(yàn)算 .......................................... 27 電機(jī)轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證 .................................. 27 滾珠絲杠壽命校核 .............................. 27 軸承壽命校核 .................................. 28 車載平臺運(yùn)載電機(jī)的計(jì)算分析 ........................... 29 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 水平摩擦力 ..................................... 29 選擇電機(jī)及減速器傳動比 ......................... 29 功率校核 ....................................... 29 轉(zhuǎn)矩校核 ....................................... 30 本章小結(jié) ............................................. 30 第 4 章 優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)分析 ................................. 31 車載平臺的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ................................... 31 車載平臺的經(jīng)濟(jì)型分析 ................................. 31 本章總結(jié) ............................................. 32 總 結(jié) .................................................... 33 致 謝 .................................................... 34 參考文獻(xiàn) ................................................. 35 附 錄 1 .................................................. 36 附錄 2 ................................................... 40 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒 論 課題來源及研究的目的和意義 某導(dǎo)彈的發(fā)射筒的點(diǎn)焊過程中，工件的進(jìn)給目前仍采用人工來完成，工作時(shí)需要 5 個(gè)人同時(shí)進(jìn)行，焊接效率低，焊點(diǎn)的質(zhì)量難于控制。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 本文介紹了電焊機(jī)自動進(jìn)給工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，開發(fā)一套實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)給的焊接工作臺已是當(dāng)務(wù)之急。 中國在 1987年自行研制成第一臺電焊機(jī)器人 —— 華宇 Ⅰ 型點(diǎn)焊機(jī)器人。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 功能 要求和主要研究內(nèi)容 技術(shù)要求 :： （ 1） 實(shí)現(xiàn)沿 X、 Y、 Z 軸 3 個(gè)方向的平動，繞工件軸線的轉(zhuǎn) 動 。 為了更好地完成本設(shè)計(jì)，要掌握工作臺的設(shè)計(jì)方法，車載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌滑道的選擇與加工，伺服系統(tǒng)的應(yīng)用等。當(dāng)這些點(diǎn)全部焊完以后，將半筒拆下來，安裝大側(cè)板、小側(cè)板等，然后再完成剩余點(diǎn)的焊接。實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)的定位 ；焊點(diǎn)的“姿態(tài)”控制是關(guān)鍵，焊點(diǎn)的最佳“姿態(tài)”是當(dāng)上、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 下的軸線同時(shí)通過焊點(diǎn)處的法線時(shí)所處的位置。在導(dǎo)軌的一側(cè)安裝有楔形塊，限制導(dǎo)軌的左右自由度，在調(diào)整導(dǎo)軌精度時(shí)，可以進(jìn)行微調(diào)。 車載平臺電機(jī)的選擇 伺服電機(jī)和其他電機(jī)相比的特點(diǎn) (1) 精度：實(shí)現(xiàn) 了位置、速度和力矩的閉環(huán)控制，克服步進(jìn)電機(jī)失步的問題?？紤]在半筒點(diǎn)焊平臺的作用和相關(guān)技術(shù)要求，選擇私服電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)，具體型號由具體情況而定。直線滾珠導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為 ~，μ 1=，直線導(dǎo)軌取μ 2= 得軸向面阻力為 F=（ 650+540+70） +（ 640+540+650+70） =3761N 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 初取伺服電機(jī) 3000r/min，減速比 1:3 Ph= Vmaxi 已知定位精度 ㎜ δm=40μm 取兩種結(jié)果的最小值 δm=20μm （ 2）估算最小螺紋底徑 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支撐形式 d2m=10√10F0LπδmE=√F0Lδm (38) 式中 d2m最小螺紋底徑 ㎜。 ⅲ .滾珠絲杠滾珠和滾道的接觸強(qiáng)度 Kc=Kc39。 由工作圖得 Lc2=L1L0=1690 nc=2630nmax=1000 驗(yàn)算 Dn=DDWnmax 式中 DDW滾珠絲杠的節(jié)圓直徑㎜； nmax滾珠絲杠最高轉(zhuǎn)速 r/min。 Lm=Lfr （ 331） Lhm=Lhfr （ 332） 取可靠度 fr = Lhm=13229h 軸承壽命校核 軸承的基本額定壽命 L 與所受載荷有關(guān)。nmax (31) 式中 Ph滾珠絲杠 導(dǎo)程 ㎜； Vmax工作臺最高移動速度 m/min 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 nmax電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 r/min i傳動比 因?yàn)殡姍C(jī)與減速器相連，所以 i=1:3 已知 Vmax=5m/min nmax=3000 r/min 帶入得 Ph=5mm 現(xiàn)取 Ph=5mm 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 （ 1） 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速 n1=V1Ph (32) 式中 n1絲杠轉(zhuǎn)速 r/min； V1進(jìn)給速度 m/min。 L≈（ ~）行程 +（ 10~14Ph） 動靜摩擦系數(shù)不同取 μ0 = 。 ⅲ .滾珠絲杠滾珠和滾道的接觸強(qiáng)度 Kc=Kc39。 由工作圖得 Lc2=L1L0=910 nc=4469nmax=1000 驗(yàn)算 Dn=DDWnmax （ 327） 式中 DDW滾珠絲杠的節(jié)圓直徑㎜； nmax滾珠絲杠最高轉(zhuǎn)速 r/min。 Lm=Lfr （ 331） Lhm=Lhfr （ 332） 取可靠度 fr = Lhm=13229h 軸承壽命校核 軸承的基本額定壽命 L 與所受載荷有關(guān)。計(jì)算了系統(tǒng)的剛度、電機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩。例如在設(shè)計(jì)車載平臺運(yùn)載結(jié)構(gòu)時(shí)，就考慮了是用帶傳動還是鏈傳動。本文主要針對其機(jī)械部分設(shè)計(jì)做出了詳細(xì)的論述。它的優(yōu)點(diǎn)在于 ，以空氣作為工作介質(zhì)不存在介質(zhì)變質(zhì)的問題，用后可直接排到大氣中，沒有污染，處理方便 ；動作迅速、反應(yīng)快、維修方便；工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵、強(qiáng)磁、強(qiáng)震、潮濕、有輻射和溫度變化大的惡劣環(huán)境中工作時(shí)，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣機(jī)構(gòu)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. 11 孫大涌主編 ． 先進(jìn)制造技術(shù) [M]．北京： 機(jī)械工業(yè) 出版社， 2021. 12 畫法幾何及工程制圖，中國紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室等編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1984 13 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 (第二版 )/中冊，東北工學(xué)院《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》編寫組編，冶金工業(yè)出版社， 1982 14 機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)，郭奇亮等主編，貴州人民出版社， 15 機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 /第二卷，汪愷主編，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 16 礦山提升機(jī)械設(shè)計(jì)，潘英編，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 17 機(jī)械設(shè)計(jì) (第七版 )，濮良貴、紀(jì)名剛主編，北京：高等教育出版社， 2021 18 極限配合與測量技術(shù)基礎(chǔ)，孔慶華、劉傳紹主編，上海：同濟(jì)大學(xué)出版 社， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 附 錄 1 自動焊接工作臺，是用于飛行器上的大型壁板類零件焊接的工作臺，支撐和壓緊零件用；解決已往焊接工作臺，手工升降，操作者勞動強(qiáng)度大，升降和移動效率低、精度低，準(zhǔn)備時(shí)間長，工作臺工作效率低等不足。該變壓器在 2V 空載電壓時(shí)能產(chǎn)生 200A 電流輸出。金屬棒（焊條）和工件之間形成的電弧會熔化金屬棒和工件的表面，形成焊接熔池。 不足之處是生產(chǎn)效率低勞動強(qiáng)度大。目前， 鈑金加工 在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)有以下幾個(gè)方面 : 焊接技術(shù)的應(yīng)用 2. 數(shù)控切割技術(shù)應(yīng)用 焊接技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用 宇航技術(shù)中所用的各類火箭、衛(wèi)星、飛船、星球車、空間站以及太陽能電站等，它們的結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機(jī)，以及所用的各種儀器等都有一些共同特點(diǎn)，不僅要求零部件質(zhì)量極為可靠，能經(jīng)受各種惡劣環(huán)境，如強(qiáng)力振動，因日照變化引起的高低溫度交替沖擊，失重，宇宙線幅射，超高真空環(huán)境中運(yùn)作；而且要求零件尺寸小，重量輕，氣密性好。 總體來看，中國 2021 年的焊接材料生產(chǎn)總量達(dá)到 210 萬噸，比美國、日本、德國三國焊接材料產(chǎn)量的總和還多，但是其中手工焊接用的焊條產(chǎn)量占 75％，各種機(jī)械化、自動化焊接用焊絲占 25％，焊接的機(jī)械化 自動化率為35％，達(dá)到歷年來的最高比例。一些高等院校和研究所也制造少量的工業(yè)機(jī)器人，但數(shù)量有限，在價(jià)格、性能、可靠性等方面難以和進(jìn)口機(jī)器人競爭，在焊接領(lǐng)域已經(jīng)逐步被邊緣化。但總的說來，產(chǎn)品品種較少、研發(fā)能力弱、研究開發(fā)速度慢，大多數(shù)為中低端產(chǎn)品，難以抵擋國外中高端焊接材料產(chǎn)品的不斷涌入。這些先進(jìn)的焊機(jī)附加值極高，一臺全數(shù)字化逆變焊機(jī)價(jià)格高達(dá)人民幣 12～ 15萬元，而一般同等功率的普通晶閘管整流焊機(jī)價(jià)格僅為 2～ 4 萬元。具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的電焊機(jī)主要是晶閘管整流焊機(jī)和簡單功能的逆變焊機(jī)。工程機(jī)械用的高強(qiáng)度鋼（ 900 ～ 1100 ＭＰａ）的氣體保護(hù)焊焊絲也主要依靠畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 進(jìn)口。但是目前全國焊接用的關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人 90％以上是進(jìn)口的，基本上囊括了世界各國工業(yè)機(jī)器人的品種。甚至目前在國際上比較熱門的攪拌摩擦焊技術(shù)，也已經(jīng)應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)上。 二、焊接技術(shù)的應(yīng)用 焊接技術(shù) 在機(jī)床行業(yè) 的應(yīng)用 機(jī)床行業(yè)的焊接技術(shù)的應(yīng)用是隨著國外引進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展起來的。 操作靈活方便。值得注意的是，由于成本較高，剛開始人們不怎么使用藥皮焊條。第1 臺電阻焊機(jī)用于對接焊。 此外，我還要向幫助過我的同學(xué)表示感謝?；谶@種工作原理，伺服電機(jī)當(dāng)接收到信號時(shí)就可以快速反應(yīng)，沒有普通電機(jī)那種滯后性和步進(jìn)電機(jī)失步的現(xiàn)象。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 本章總結(jié) 本章 對車載平臺在使用過程中的細(xì)節(jié)精度問題進(jìn)行了具體的優(yōu)化闡述，而且對車載平臺制造的經(jīng)濟(jì)效益上進(jìn)行了分析。或者當(dāng)工作臺進(jìn)給過程中，超過了指定位置，通過傳 感器的信息反饋，可以讓控制中心下發(fā)指令，使私服電機(jī)反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)工作臺的位置，讓工件到達(dá)指定的焊接位置。 由于徑向力很小，不用考慮，只需要考慮軸向力 Fa = 3761N P=XFr+YFa=0+1243= 帶入得 Lh=10122h2160h故滿足條件。 Lh= Lnm60 (330) 式中 Lh時(shí)間壽命（以小時(shí)為單位）； L回轉(zhuǎn)壽命（以回轉(zhuǎn)次數(shù)為單位）； nm平均轉(zhuǎn)速。 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 nc= fd2LC22107 (326) 式中 nc臨界轉(zhuǎn)速 r/min； f與支撐形式有關(guān)的系數(shù)； d2絲杠底徑； Lc2臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度㎜。 可得軸承 Famax是正常平動工作載荷的 3 倍。 帶入得 Cam= 取以上兩種結(jié)果的最大值 Cam= 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 確定允許的最小螺紋底徑 （ 1）估算絲杠允許的最大軸向變形量 δm≤（ 14~15） 定位精度 (37) 式中 δm最大軸向變形量 μm。 由于徑向力很小，不用考慮，只需要考慮軸向力 Fa = 3761N P=XFr+YFa=0+3671= 帶入得 Lh=2160h故滿足條件。 Lh= Lnm60 (330) 式中 Lh時(shí)間壽命（以小時(shí)為單位）； L回轉(zhuǎn)壽命（以回轉(zhuǎn)次數(shù)為單位）； nm平均轉(zhuǎn)速。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 nc= fd2LC22107 (326) 式中 nc臨界轉(zhuǎn)速 r/min； f與支撐形式有關(guān)的系數(shù)；