【正文】 差 Ф ㎜ ；行程： X 方向： ≥ 2800 ㎜ ； Y方向：≥ 600 ㎜； Z 方向：≥ 350 ㎜；自轉： 360176。 主要內(nèi)容：完成自動進給工作臺的結構設計，強度校核。 畢業(yè)設計（論文） 3 第 2 章 車載平臺的總體設計 焊接過程 半筒的焊接過程十分復雜，上半筒有 571 個焊點，下半筒有 394 個焊點，由于焊極的結構限制，半筒的焊接不可能一次裝卡完成。一次焊接 完成一側的 2 6 個點后，必須將工件翻轉 180176。當完成加強框的初固定后，開始剩余點的焊接。才能完成加強框與蒙皮的焊接。剩余的焊點靠完全的直 線進給還不能達到理想的位置，因此需要在焊接過程中有小角度的轉動，這進一步的加大了焊接的難度。在設計時考慮將卡具與工作臺轉配、調整好后，完成一批工件該工 序的焊接后，再更換下一工序的卡具，這樣每次只將半筒裝上即可。由于存在多種制造誤差，因此要保證半筒上每個焊點處的法線與焊極的軸線重合的難度是非常大的。在橫向（ X 軸）、縱向（ Z 軸）兩個方向上實現(xiàn) 2 個平動，采用電機加滾珠絲杠的傳動方式，實現(xiàn)半筒的平動；繞 Z 軸的偏轉運動采用雙滑塊機構來實現(xiàn)這樣可以保證半筒上任意一點都能到達焊極處。車載平臺由導軌、一層工作臺、二層工作臺、一層輔助工作臺等主要部分組成。一層工作平臺的運動是整個工作臺在 X 軸反向的主驅動。 一層輔助工作臺通過連接桿與一層工作臺連接，一層工作臺帶動一層輔 助工作臺移動。 各部分結構作用設計 導軌 機床導軌為 4 根 22kg∕ m 組成， 4 根為一組安裝在基礎的一側。 一層運動平臺 一層運動平臺為焊接結構，在其上方安裝之下導軌，用于二層運動平臺的進給。 二層運動平臺 二層運動平臺為焊接件結構，在其上方安裝有直線導軌，用于左側立柱的進給運動，在其下方安裝有直線導軌的滑塊，用于二層運動平臺在一層運動平臺上的移動。一層運動平臺與一層輔助平臺通過連接桿連接，一層運動平臺帶動一層輔助運動平臺移動。工廠氣源來氣，通過氣動三聯(lián)件，經(jīng)過三通分別去一層運動平臺與一層輔助運動平臺，通過平臺上的換向閥作用在氣缸里，推動活塞來實現(xiàn)運動平臺的夾緊與松開。 (2) 轉速：高轉速性能好，一般額定轉速能夠達到 2021~3000 轉。 (4) 穩(wěn)定：低速運動平穩(wěn)，低速運行時不會產(chǎn)生類似于步進電機的步進運行現(xiàn)象，適用于高速響應要求的場合。 舒適性：發(fā)熱和噪聲明顯較低。 應用領域很多，只要是要動力源的，而且對精度有要求的一般都可能涉及到伺服電機。 本章小結 這一章對車載平臺進行了總體的設計，采用兩端固定的軸承支撐方式，并用交流私服電機驅動所有框架。 畢業(yè)設計（論文） 7 第 3 章 車載平臺各器件的選取和校核 車載平臺整體計算設計 由于車載平臺承載著包括工件在內(nèi)的所有點焊機工作臺的質量，所以各部分重量見表 31 表 31 車載工作臺各部分質量 工作臺各部分 重量（㎏） 焊接工裝卡具 50 半筒自重 20 一層工作臺 1100 一層輔助工作臺 640 左右立柱 2*650 二層工作臺 2*540 配重體 2*35 可以經(jīng)過以上數(shù)據(jù)對工作臺、伺服電機、滾珠絲杠、軸承的選擇進行估算和校核，最終確定尺寸和型號。然后對絲杠、減速器的的型號進行確定，最終進行校核，看是否滿足要求（功率、壽命），然后進行結構輔助設計。 由于軍工產(chǎn)品滿足 Lh=2160h。nmax （ 31） 式中 Ph滾珠絲杠 導程 m； Vmax工作臺最高移動速度 m/min nmax電機最高轉速 r/min i傳動比 因為電機與減速器相連，所以 i=1:3 已知 Vmax=10 m/min nmax=3000 r/min 帶入得 Ph=10mm 現(xiàn)取 Ph=10mm 確定當量轉速與當量載荷 （ 1） 各種切削方式下，絲杠轉速 n1=V1Ph (32) 式中 n1絲杠轉速 r/min； V1進給速度 m/min。 可得一直只有一種狀態(tài)，有 t1=100 帶入得 nm=1000 r/min （ 4）當量載荷 Fm=√F13 n1t1nm100+F23 n2t2nm100+Λ+F33 n3t3nm100+Fn3 nntnnm1003 (34) 式中 Fm當量載荷 N。 按表得：可靠度系數(shù) fc=1044 按表得： Cam預期額定動載荷 N 按表得：精度系數(shù) fa=1。 帶入得 畢業(yè)設計（論文） 10 Cam= 取以上兩種結果的最大值 Cam= 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。 L≈（ ~）行程 +（ 10~14Ph） 動靜摩擦系數(shù)不同取 μ0 = 。 Ph=10 Ca=66300Cam= d2=d2m= 畢業(yè)設計（論文） 11 確定滾珠絲杠的預緊力 Fp=13Fmax (39) 其 中 Fmax=F0（靜摩擦力） Fp≈ 行程補償值與拉伸力 （ 1）行程補償值 C=?tLu103 （ 310） 式中 Lu=行程 +（ 8~10） Ph=1500 ㎜ ?t溫差取 ℃ C≈ （ 2）預拉伸力 Ft=?td22 (311) (3)帶入得 Ft≈ 確定滾珠絲杠支撐用的軸承代號、規(guī)格 （ 1）軸承所承受的最大軸向載荷 FBmax=Ft+Fmax （ 312） 帶入得 FBmax= （ 2）軸承類型 兩端固定的支撐形式，選背對背 600角接觸推力球軸承 （ 3）軸承內(nèi)徑 d 略小于 d2= ㎜， FBP=13FBmax （ 313） 取 d=30 ㎜ 帶入得 畢業(yè)設計（論文） 12 FBmax=3165N （ 4）軸承預緊力 預加負荷 ≥FBP （ 5）按樣本選擇軸承型號規(guī)格 當 d=30 ㎜，預加載和為 3500N 所以選擇 7206C 軸承 預加載和為 3500FBP=3165N 滾珠絲杠工作圖設計 （ 1）絲杠螺紋長度 Ls=1984㎜ （ 2）兩固定支撐距離 L1 按樣本查出螺母安裝連接尺寸 絲杠全長 L （ 3）行程起點離固定支撐距離 L0 由工作圖得 L1=1980 ㎜ L=2225 ㎜ L0=290 ㎜ 電機選擇 有由之前選取 3000 r/min，運行功率為 Pm=FV=3761 1060= 考慮傳遞過程中有能量損失，所以有 η=η1η22η3η4 （ 314） η1為減速器， η2為軸承， η3為絲杠， η4為聯(lián)軸器 經(jīng)查表得 η1=， η2=， η3=， η4=。 代入得 ??????????=ⅱ .絲杠最大抗壓剛度 Ksmax= d22L14L0（ L1L0） 102 （ 317） 式中 Ksmax最大抗壓剛度 N/μm； Ksmax=（ 2）支撐軸承組合剛度 ⅰ .一對預緊軸承的組合剛度 KBO=2√dQZ2FamaxSin5β3 （ 318） 式中 KBO對預緊軸承的組合剛度 N/μm； dQ滾珠絲杠直徑 ㎜； Z滾珠數(shù)； Famax最大軸向工作載荷 N； β軸承接觸角。 經(jīng)查得 dQ=， Z=17， β=600 畢業(yè)設計（論文） 14 Famax=11283N KBO =ⅱ .絲杠最大抗壓剛度 由表 查得 兩端固定支撐 Kb=2KBO （ 319） Kb= N/μm 式中 Kb支撐軸承組合剛度 N/μm。 ( a)13 (320) 式中 Kc滾珠和滾道的接觸剛度 N/μm； Kc39。 由樣本查得 Kc39。 已知反向差值或定位精度為 200 Kmin= 滿足條件 （ 3）傳動系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差 δK=F0（ 1Kmin 1Kmax） （ 324） δK= （ 4）確定精度 V300P：任意 300 ㎜內(nèi)的行程變動量對半封閉系統(tǒng)而言， V300P≤定位精度 δK （ 325） 定位精度為 200μm/300 V300P≤ 查表 查得 絲杠精度為 7 級 V300P=52μm 確定滾珠絲杠的規(guī)格代號 已確定的型號： FFZD 公稱直徑： 40 導程： 10 螺紋長度： 1984 絲杠全長： 2225 P 類 7 級精度 FFZD40103P7/22251984 驗算臨界壓縮載荷 Fc： N 絲杠所受最大軸向載荷 Fmax小于絲杠預拉伸力， F 不用驗算。 由表 查 得 f=； 由樣本得 d2=。 DDW≈㎜ nmax=1000r/min 4140070000 電機轉矩驗證 可知電機功率 P=1KW 絲杠正常轉動為 nm=1000r/min可知正常運轉轉矩M。 L=（ CaFmfω）3106 (329) 式中 L回轉壽命（以回轉次數(shù)為單位）； Fm平均載荷（ N） 。 取 fω= 已知 Ca=18300N， Fm=37N 帶入得 L=1013 時間壽命（以小時為單位） 時間壽命 在額定動載荷及平均轉速下運轉，其中 90%達到 106（ 100 萬次回轉 ） 情況下不產(chǎn)生材料的疲勞破壞的滾珠絲杠所需時間的 壽命。 不同的可靠度，可由下列公式修正。滾動軸承標準中規(guī)定，軸承工作溫度在 100℃以下。Cfp n軸承轉速 r/min； fT溫度系數(shù)； fp載荷系數(shù)； C基本額定動載荷 N； ?壽命指數(shù) 查表表 33 取 fT=， fp=fω=， C=15200N， n=1000r/min， ε=3。 對二層工作臺計算分析 F=（ 540+35+50） +（ 540+35+50） =1243N 確定滾珠絲杠的導程 初取伺服電機 3000r/min，減速比 1:3 Ph= Vmaxi 水平最大速度為 5 m/min 帶入得 n1=1000010 =1000r/min （ 2）絲杠軸向載 由于進給狀態(tài)不變所以有 F1=1243N （ 3）當量轉速 nm=n1 t1100+n12 t2100+Λ +nn tn100 （ 33） 式中 nm當量轉速 r/min； t1， t2， Λ ， tn工作時百分比 。 帶入得 Fm=1243N 預期額定動載荷 （ 1）按預期工作時間估算 Cam=√60nmLh3 Fmfw100fafc (35) 式中 Cam預期額定動載荷 N； fa精度系數(shù)； fc可靠度系數(shù)； fw載荷性質系數(shù)。 已知： Lh=2160h 代入得 Cam= （ 2）擬采用預緊滾珠絲杠，按最大負載 Fmax計算： Cam=feFmax （ 36） 式中 fe預加載荷系數(shù) 按表查得：預加載荷系數(shù) fe=。 已知定位精度 ㎜（雙軸） δm=20μm 取兩種結果的最小值 δm=20μm （ 2）估算最小螺紋底徑 絲杠要求預拉伸，取兩端固定的支撐形式 d2m=10√10F0LπδmE=√F0Lδm (38) 式中 d2m最小螺紋底徑 ㎜。由于行程較大可分兩段，每段 1400 ㎜得 L=550 ㎜ F0=370N d2m= ㎜ 確定滾珠絲杠的規(guī)格代號 選擇內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭，直筒雙螺母型墊片預緊形式，由計算出的 Ph、Cam、 d2m在樣本中取規(guī)格的滾珠絲杠 FFZD202