1、小型臺式焊接變位機設計摘 要焊接變位機是將焊接工件的焊縫位置轉動到平焊位置。便于提高焊接質量，焊接變位機對焊接生產的有利作用是多方面的，能保證焊接質量，提高焊接生產率，改善人工作業條件，實現機械化、自動化焊接生產過程。這也是我們設計焊接變位機的目的。此次設計的主要內容是：設計小型臺式焊接變位機,可實現焊接工件的回轉、傾斜，以便使工件上的所有焊縫通過回轉和傾斜后都能處于水平和船形焊位置，以便于焊工操作進行焊接。 小型臺式焊接變位機正是當前眾多焊接機械產品的一種，在本次設計中，參照設計數據和相關資料，首先選擇機構和傳動方式，確定機構各個部分的傳動功率、轉矩和進行強度計算和校核，保證機構的合理性，使

2、得設計出的裝備能在給定年限內正常工作；然后對各個機構進行連接設計，畫出結構簡圖；最后設計細節問題，畫出總裝圖，保證了產品的可生產性，便于規模化生產。 本次設計的主要內容是一個回轉機構和一個傾斜機構，整個機構簡單可靠，操作方便。關 鍵 詞：焊接變位機，機座，回轉機構，傾斜機構，變位原理the design of smallwelding deflection-mechanismabstractwelding displacement mechanism turn the welded joint of the welding work piece to the position of equil

3、ibrium to improve the welding quantity .the benefit that welding displacement mechanism provide to the welding is various. can guarantee the weld quantity, improve welding rate of production and human workplace condition, realize mechanization and automation of the welding production line. this is t

4、he purpose that we design the welding displacement mechanism.the main content of this design is: the design of small welding deflection-mechanism, can realize turning and incline to the welding work piece, so as all the welded joint of work piece can on a horizontal position through turning and rota

5、ting, then the worker can weld. the small welding deflection-mechanism is a sort of the numerous welding mechanical products. the design choosing machine and its transmission made in reference of data and interrelated datum and ascertained the power of different parts and torsion. this ensures ratio

6、nality of the machine and makes the design of equipment in the given normal life. then the connection of machines was designed and the frame chart was draw. at last details were designed and the assemblage chart was draw which ensures the manufacturing. the major content of the design were rotating

7、body and an inclining machine .the entire institution is simple, reliable, and easy to operate.key words : welding displacement mechanism, the base of machine, turning gear organization, tilting mechanism，displacement principle符號說明圓周速度 當量彎矩 應力循環次數 傳動效率， 應力修正系數齒輪許用接觸應力齒輪許用彎曲應力壽命系數轉矩模數載荷系數傳遞功率圓周率齒數齒形系

8、數目 錄前 言1第1章 焊接變位機的認識與設計51.1 關于焊接變位機幾個基本定義的討論51.1.1 焊接變位機的定義51.1.2 主自由度及全功能焊接變位機51.1.3 焊接變位機的變位自由度51.1.4 變位機的第一主參數-額定負荷61.2 焊接變位機型式及功能設計61.2.1 型式設計（自由度設計）61.2.2 結構設計61.2.3 功能設計71.3 焊接變位機的分類和型號編制辦法71.3.1 分類方法71.3.2 型號編制的基本要求71.3.3 產品代號設計71.3.4 焊接變位機基本系列與類組劃分81.4 畢業設計的目的、內容、步驟及注意問題的概述81.4.1 畢業設計的目的81.4

9、.2 畢業設計的內容81.4.3 畢業設計的步驟91.4.4 畢業設計中應該注意的問題9第2章 總體方案設計10第3章 小型臺式焊接變位機設計與計算123.1 回轉機構驅動功率計算及電機選擇123.1.1 回轉機構驅動功率計算123.1.2 電機的選擇133.1.3 電機傳動動力路線133.2 設計回轉減速機構133.2.1 計算總傳動比及分配各級傳動比143.2.2 計算傳動裝置的運動的動力參數143.3 同步帶傳動的設計計算143.4 直齒圓錐齒輪的設計計算163.5 軸的設計計算183.5.1 輸入軸的設計與校核183.5.2 回轉軸的強度計算及設計校核233.6 滾動軸承的選擇及計算2

10、63.7 鍵連接的選擇及校核計算283.8 設計傾斜方案293.8.1 方案確定293.8.2 傾斜小軸的強度校核303.9 升降絲杠圓錐滾子軸承的選用與校核31第4章輔助部件的設計選用324.1 手輪、手柄的設計選用324.2 導電裝置的確定32結 論33參考文獻34致謝35前 言焊接變位機是焊接變位機械中焊件變位機械中的一種。在我國，焊接變位機也已悄然成為制造業的一種不可缺少的設備，在焊接領域把它劃為焊接輔機。近十年來，這一產品在我國工程機械行業，有了較大的發展，獲得了廣泛的應用。就型式系列和品種規格而言，已問世的，約有十余個系列，百余品種規格，正在形成一個小行業。人們希望這一產品能健康、

11、有序、迅速的發展；企業能在一個平等的技術上競爭。在我國，乃至國際范圍內，有關焊接變位機的基本概念、型式與分類、主要技術參數等，存在不統一的問題，甚至存在某些量綱混淆問題，隨著我國已制定了焊接變位機行業標準一些問題漸漸有一個統一的認識。在人們的眼里，可能認為焊接變位機是一個無足輕重的產品。然而，在國際上，包括各種功能的產品在內，有百余系列。在技術上有普通型的；有無隙傳動伺服控制型的；產品的額定負荷范圍，達到。可以說，焊接變位機是一個品種多，技術水平不低，小、中、大發展齊全的產品，焊接變位機已成為焊接生產中不可缺少的裝備之一，從而獲得了廣泛的應用。1 國內外焊接變位機發展簡介一般說來，生產焊接操作

12、機、滾輪架、焊接系統及其他焊接設備的廠家，大都生產焊接變位機；生產焊接機器人的廠家，大都生產機器人配套的焊接變位機。但是，以焊接變位機為主導產品的企業，非常少見。德國公司，美國公司，我國天津鼎盛工程機械有限公司等，算是比較典型的生產焊接變位機的企業。德國的、奧地利、日本松下機器人公司等，都生產伺服控制與機器人配套的焊接變位機。以下僅就變位機型式、第一主參數等做些介紹。1) 德國公司該公司主要生產種類型的產品，其中種是焊接變位機。每種型式的焊接變位機，按其功能講，均包括基本型、調速型、程控型和機器人配套型等種產品。(1)型，包括型等個產品系列。即：型雙回轉式、型雙回轉升降式；型雙回轉-傾翻式、型

13、雙回轉-傾翻升降式；型雙回轉式、型雙回轉升降式；型雙回轉-傾翻式、型雙回轉-傾翻升降式。(2)型，包括型個產品系列。即：單座單回轉式、單座單回轉升降式；型雙回轉式。(3)型，包括型個產品系列。即：立式單回轉；立式單回轉雙工位。(4)型，包括等個產品系列。即：雙座單回轉分體式；雙座首尾單回轉式；型雙座雙回轉式；雙座首尾單回轉尾架移動式；雙座首尾傾翻尾架移動式；雙座軸單回轉式；單座滾圈單回轉式、雙座滾圈單回轉尾架移動式。(5)型：包括型，個多軸（自由度）產品系列。即：立式軸單回轉雙工位式；立式單回轉雙工位傾翻-回轉式（軸）；立式單回轉多工位型雙回轉式（軸）；立式單回轉雙工位型雙回轉傾翻式（軸）；立

14、式單回轉雙工位雙座單回轉式（軸）；立式單回轉雙工位型雙回轉式（軸）；立式單回轉雙工位臥式單座單回轉（軸）。(6)型：包括型個產品系列。即：傾翻-回轉式；傾翻-回轉式。(7)型：包括型個產品系列。即：立式多工位式軸（自由度）單回轉；立式多工位傾翻-回轉式（自由度）；立式工位立式軸單回轉。以上共個產品型式，每種型式都包括上述四種功能的產品，相當于個產品系列。額定負荷為。2） 美國公司美國公司生產的焊接設備有焊接變位機、操作機、滾輪架等，可稱世界之最。這個公司生產的焊接變位機，主要類型為傾翻回轉式、傾翻回轉升降式、雙座雙回轉式，雙座單回轉式和雙座單回轉升降式。其承載能力范圍為噸。(1)手動雙回式。系

15、列，型號。承載能力磅磅。(2)小型傾翻-回轉式。系列，型號，承載能力分別為磅、磅、磅。(3)傾翻-回轉式，傾翻角度。系列，承載能力磅萬磅(4)傾翻-回轉（換銷）定位升降式，傾翻角度。系列，承載能力磅萬磅。(5)傾翻-回轉（齒輪齒條）無級升降式，系列，傾翻角度，型號，承載能力磅萬磅。(6)傾翻-回轉式，傾翻角度，系列，型，承載能力磅萬磅。(7)雙座雙回轉式，系列，最大產品承載能力為噸。(8)單回轉式系列，承載能力為磅萬磅。(9)單回轉（齒輪齒條）升降式，系列，承載能力為磅萬磅。3） 德國公司德國公司是國際上生產焊接設備的大型公司之一。生產焊接機器人、焊機等產品。也生產作為焊接機器人外部軸的焊接變

16、位機。在我國，除可見到與焊接機器人系統配套進口的型雙回轉式、傾翻-回轉式和單回轉式變位機外，還生產臥式單坐單回轉、立式單回轉以及各種多軸焊接機器人配套的變位機，如立式多工位臥式單回轉型（軸）、立式多工位型雙回轉式（自由度）、立式多工位傾翻-回轉（軸）、立式多工位傾翻-回轉單回移動轉式（軸）等。這些產品的主參數，最大允許承載能力用表示。4） 日本松下公司日本松下公司也是機器人制造公司。這個公司生產的機器人外部設備焊接變位機有個系列。他們把傳動裝置、機座、夾具體等作成了標準模塊，集合而成這些產品系列。按軸數和結構型式分類。軸變位個系列，即：立式單回轉、臥式單座單回轉、雙座單回轉式；軸變位機有個系列

17、，即：型雙回轉式及臥式單座單回轉式；軸變位機有個系列，即：立式多工位立式單回轉、臥式多工位雙座單回轉式、臥式單座單回轉式；軸變位機有個系列，立式多工位型雙回轉式。最大有效負荷 。5） 國內變位機的產品簡介現在我國生產焊接變位機的廠家已經不少，大都不成規模。以變位機為主導產品發展起來的企業，尚未形成。天津鼎盛公司工程機械有限公司、無錫市陽通機械設備有限公司、長沙海普公司、威達自動化焊接設備公司等單位生產的變位機在國內占有較大市場。到年，國內已開發的變位機產品約余品種規格。以下簡述這些變位機的基本型式。(1)全雙回轉式。包括、型雙回轉式。(2)傾翻-回轉式焊接變位機。(3)單回轉式焊接變位。包括三

18、種型式：雙座單回轉式、雙座單回轉尾架移動式、單座單回轉。 以上基本型產品發展了個系列，主要為普通型，用于手把焊。此外，還有調速型、聯控型（、微機控制）和機器人配套型產品。 與焊接機器人配套用的變位機，開發了十余個品種。包括：工位變換變位機（不參與焊接），如，立式雙工位、四工位、八工位變位機，雙座單回轉式八工位和傾翻回轉式雙工位變位機等；與機器人配套焊接變位機（機器人外部軸），如，傾翻-回轉伺服傳動式、雙座單回轉伺服傳動式、多軸單回轉伺服傳動式等。結束語(1)從行業管理上考慮，任何一個產品產業，都應有完整的類組劃分。在焊接領域，如果把焊接工藝裝備，與焊機等并列為一大類產品，那么，焊接變位機可以作

19、為焊接工藝裝備的一個子類產品。與主機“焊機”相比，輔機-“變位機”比主機精、重、貴。把他劃為焊接工藝裝備的一個子類，更為確切。(2)德國一個小公司，生產的焊接變位機達余系列。本文給出的型式及功能設計，也有幾十個產品系列，并且在我國工程機械行業，得到了發展。與其不相適應的是我國標準。實施的焊接變位機行業標準，所說的焊接變位機，只有傾翻-回轉式一個系列，在年標準修改中，稍有些改變。(3)涉及到焊接變位機的基本概念，定義、量綱等本文作了闡述。加上其他技術參數，不求國際一致，但求國內統一。使企業之間，能在同一技術標準下發展、競爭。(4)關于焊接變位機型號編制方法，由于企業之間的競爭，很多企業對產品的法

20、定代號給淡漠了。把企業名稱代號冠以產品代號上，強化了商標意識。盡管如此，本文認為，起碼第一主參數和量綱應該得到統一。(5)我國焊接變位機的發展和應用，近十年來，工程機械行業帶了一個頭。首先是大型企業和外資企業應用，外資企業達到了不落地焊接。目前，在股份制企業的技術改造中，逐漸向外資企業看齊，展望未來，我國焊接變位機會得到健康的發展 (其中有些內容摘自耀華焊接有限公司的耀華焊接的一篇文章) 。2 本課題的設計在本次設計中，主要參考焊接變位機的特點和功能進行綜合設計。在設計中，采用的是類比設計方法，同時參考強度和剛性的計算。設計內容主要是焊接變位機的設計方案選擇與計算、回轉軸設計、齒輪的選用與校核

21、、旋轉機構、傾斜機構、頂針機構等的主要零件、機構的受力分析和強度校核、經濟技術分析等。第1章 焊接變位機的認識與設計1.1 關于焊接變位機幾個基本定義的討論1.1.1 焊接變位機的定義 在我國，焊接變位機是一個年青的產品。由于制造業之間發展水平的差異，很多企業的焊接工位，還沒有裝備焊接變位機；同時，相關的研究也比較薄弱。迄今為止，沒有專門著作去研究它的定義和分類。對它的稱呼也就不可能規范化了。同一種設備，不同的企業和不同的人可能有不同的稱呼。如：轉胎、轉臺、翻轉架、變位器、變位機等。為此，我們需要賦予它一個定義。我們稱：用來拖動待焊工件，使其待焊焊縫運動至理想位置進行施焊作業的設備，稱焊接變位

22、機。也就是說，把工件裝夾在一個設備上，進行施焊作業。焊件待焊焊縫的初始位置，可能處于空間任一方位。通過回轉變位運動后，使任一方位的待焊焊縫，變為船角焊、平焊或平角焊施焊作業。完成這個功能的設備稱焊接變位機。它改變了可能需要立焊、仰焊等難以保證焊接質量的施焊操作。從而，保證了焊接質量，提高了焊接生產率和生產過程的安全性。1.1.2 主自由度及全功能焊接變位機 可以肯定的講，如果一臺變位機拖動焊件，僅做直線運動，哪怕是三維的，也不可能改變焊縫的姿態，滿足施焊要求。也就是說，變位運動是回轉運動，稱此回轉運動為變位機的主自由度。還可以做這樣一個假設：在直角坐標系下，設有一空間直線焊縫，繞軸可在范圍內回

23、轉，且這個軸連同這一焊縫又可繞（或）軸在范圍內回轉，那么，經此變位的焊縫，便可變到船角焊位置進行施焊作業。換言之，一個焊口由兩個面的共線和夾角組成，在上述兩個回轉范圍內，經恰當的回轉，便可使其共線與水平面平行，且這兩個面與水平面的夾角相等，各為，即變為船角焊位置。這個假設是說，任何復雜焊件，只要裝在主自由度為一個全回轉和一個半回轉的焊接變位機上，即可實現船焊要求。我們稱這種雙回轉式焊接變位機為全功能變位機7。1.1.3 焊接變位機的變位自由度涉及到用戶對設備裝備的理念，以及考慮用于手把焊和自動焊的不同用途，選擇和設計焊接變位機時，除主變位自由度外，還要考慮增加輔助變位自由度。如大件焊接，可增加

24、升降運動自由度，如上述美國、德國這種產品很多。另外，某些焊件，由于焊縫分布簡單，用一個回轉自由度就可以解決焊件中大部分和重要焊縫的船焊要求，其余少量非重要焊縫，雖然，不能實施船角焊，但可以實施平角焊。這樣，為簡化設備造價，工藝上便考慮采用單自由度或功能退化的焊接變位機，即單回轉式變位機。根據使用要求，同樣也可以增加輔助自由度。例如，升降式和尾架移動式等等。還有一些工位變位機，為適用于焊接工位的工藝要求，這種焊接變位機的某些自由度，與施焊無關。還有從工位設計和穩定性考慮，兩臺或多臺焊接變位機合并設計，這樣就出現了多種工位變換和組合式多自由度焊接變位機產品。1.1.4 變位機的第一主參數-額定負荷

25、本文把最能描述焊接變位機工作能力的參數，稱第一主參數。焊接變位機不同于其他加工設備，它的基本負荷就是焊件的“重量”。各國的焊接變位機，都是由此給定第一主參數的。在國際上，第一主參數的量綱沒有統一。對這一問題，需要做些討論。在歐洲，如德國公司、公司，瑞典公司等，用重力單位表示；美國公司用英美制質量單位（磅）表示；日本某些公司用國際質量單位表示；我國的焊接變位機行業標準，采用了國際質量單位，但鼎盛公司采用了重力單位。如此可見，在我國乃至國際上，焊接變位機第一主參數的量綱還沒有統一。其次，對這一主參數的稱呼也不統一。最大負荷、最大負荷、基本承載能力、承重能力、許用載荷（許容荷載）、最大有效負荷等等。

26、從量綱發展的歷史分析，用力和質量兩種單位，各有個的道理。但是，無論是從行業管理的角度考慮，還是從科學計算的角度考慮，都應統一。筆者認為量綱的確定，在于一個概念，如果衡量焊接變位機的能力，選擇負荷單位，即第一主參數用重力表示，那么，他的量綱應該用。與此相關的回轉技術參數力矩，應該用表示，這樣，與國際單位制就統一了。這是本文推薦的辦法。焊接變位機是涉及人身安全的產品。對用戶選擇產品負荷等級，應該是明確的。諸如上述的最大負荷或許用載荷，都不能說準確的表達了這個量。現在給定一個公式：式中：為焊件質量；為重力加速度，即為重力；為動荷系數；為安全系數。稱為額定承載能力或額定負荷。動荷系數、安全系數，應在產

27、品設計時確定。在樣本或使用說明書中給用戶提供選擇方法。關于額定負荷的參數系列，以及回轉或傾翻力矩兩種參量，不再討論1.2 焊接變位機型式及功能設計1.2.1 型式設計（自由度設計）(1)用主自由度設計變位機，可有三種基本型式。 單回轉式，其轉角為； 雙回轉式，其轉角為一個為，另一個為；傾翻-回轉式，其轉角一個為，另一個為。(2)多自由度產品設計，在上述基本型產品上，增加輔助自由度。(3)多自由度組合結構設計，把兩種或兩種已上基本型產品組合設計而成。1.2.2 結構設計(1)單回轉式，為了適應不同工件裝夾需要，還有三種基本型式，立式、臥式和雙座式。雙座還分尾架固定和尾架移動兩種型式。還有首尾分體

28、、聯體式等。(2)雙回轉式，為了適應不同工件裝夾需要和考慮結構受力合理，也設計有三種基本型式，型、型、型（雙座雙回轉式）。(3)傾翻-回轉式也有不同的結構設計，如一個回轉的轉角為，另一個為：；等，這三種具有不同的結構型式。1.2.3 功能設計(1)普通型，回轉運動為定速傳動。(2)調速型，至少有一個回轉運動設計為變速傳動。(3)聯控型，除具有調速功能外，采用和微機控制，使多機和多自由度聯動工作。(4)機器人配套型，作為機器人外部軸使用或參加焊接；或僅做工位變換，不參加焊接。1.3 焊接變位機的分類和型號編制辦法1.3.1 分類方法從變位機小行業發展考慮，必須有一個分類辦法。使每一種產品問世，都

29、可賦予它一個法定代號。這對一個變位機生產企業來說，無論是軟件還是硬件管理，都是至關重要的。所謂的分類方法，就是根據上述型式設計，按產品的自由度、結構和功能等三種特征，把它們排成一個型譜。以便于給它們一個代號，以茲互相區別，這就是分類方法。1.3.2 型號編制的基本要求分類和型號編制都是對同一事件的。分類方法是把一種焊接變位機放在型譜上，并賦予一個名稱。型號編制辦法，則是把已命名的焊接變位機，用一組具有一定特征的字符串來表示。這個字符串代表了產品的自由度、結構和功能特征、產品參數特征和換代特征等。1.3.3 產品代號設計焊接變位機的代號，是用一個字符串來表示的，如圖1所示。第一段為焊接變位機產品

30、代碼，可用漢語拼音字頭或表示；第二段為焊接變位機自由度分類代碼，用漢語拼音字頭表示，分別代表回轉、位移自由度，代表自由度數，單自由度可以缺省；第三段為焊接變位機結構特征代碼，用漢語拼音字頭和形狀混合表示；第四段為焊接變位機功能代碼，用漢語拼音字頭分別表示調速型、伺服傳動型、聯控型和機器人配套型，普通型缺省；第五段為焊接變位機第一主參數-額定負荷代碼，用阿拉伯數字表示，單位；第六段為焊接變位機產品換代代碼，按開發順序，用英文字母.表示，第一代產品缺省。 產品換代代碼，按開發順序用英文字母a、b、c表示，首代缺省 額定負荷代碼，用阿拉伯數字表示，單位kn 功能特征代碼，用漢語拼音字頭t、s、k、r

31、表示，普通型缺省 結構特征代碼，用漢語拼音字頭w、l、q和形狀l、c、h混合表示 自由度代碼，用漢語拼音字頭z、y分別代表回轉、位移，阿拉伯數字代表自由度數 焊接變位機代碼，用漢語拼音字頭 hb或b 表示圖1-17 焊接變位機產品代號說明1.3.4 焊接變位機基本系列與類組劃分變位機的基本系列與類組劃分，如圖1-27所示。 l型雙回轉式（固定式、升降式） 雙回轉式 h型雙座雙回轉式（固定式、升降式） c型雙回轉式（固定式、升降式） 單座立式 bzl-焊接變位機 單回轉式 臥式（固定式、升降式） 雙座-尾架固定（固定式、升降式） 尾架移動（固定式、升降式） - 0135（固定式、升降式） 傾翻回

32、轉式- 090（固定式、升降式） 4545 圖1-2 焊接變位機基本型類組劃分1.4 畢業設計的目的、內容、步驟及注意問題的概述1.4.1 畢業設計的目的畢業設計是對大學專業課學習的綜合性以及實踐性的一次訓練，畢業設計的目的是：(1)綜合運用機械設計制造課程和其它選修課程的知識，分析和解決機械 設計問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學知識。(2) 通過設計實踐，逐步樹立正確的設計思想，增強創新意識和競爭意識,熟練掌握機械設計的一般規律，培養分析問題和解決問題的能力。(3) 通過設計計算、繪圖以及運用技術標準、規范、設計手冊等有關的設計資料，進行全面的設計基本技能的訓練。1.4.2 畢業設計的內容(

33、1)設計小型臺式焊接變位機，可實現焊接工件的回轉、傾斜，以便工件上的所有焊縫通過回轉和傾斜后都能處于水平和船形焊位置，以便于焊工操作進行焊接。主要包括：(2)小型臺式焊接變位機的底座、回轉機構、傾斜機構等的機械結構設計、裝配圖設計；(3)對變位原理、調整方式、傳動方式等可采用不同的設計方案;(4)整個機械系統應簡單可靠，操作方便；(5)編寫相應的設計說明書。 畢業設計中完成以下工作：1)小型臺式焊接變位機總裝配圖一張（圖紙）； 2) 升降機構總裝配圖一張（圖紙）；3)旋轉機構總裝配圖一張（圖紙）；4)頂針機構總裝配圖一張（圖紙）；5)直齒錐齒輪零件圖一張（圖紙）；6)設計說明書一份；7)英文原

34、文及翻譯一份。1.4.3 畢業設計的步驟設計的一般進程和步驟如下：(1)閱讀設計任務書，明確設計任務；首先要進行調查研究，同時需要查閱大量的文獻資料；現場參觀，了解過國內外的動態。(2)擬訂初步傳動方案，比較所選的方案，選擇最優秀的方案，計算有關的運動和動力參數；然后對其校核。(3)初畫結構簡圖草圖，對其各類零件進行計算、校核，最后完成裝配圖和工作圖。(4)繪制指定的裝配圖和結構圖。(5)整理和編寫設計說明書。(6)進行畢業設計的答辯準備。(7)畢業設計答辯。1.4.4 畢業設計中應該注意的問題(1)獨立分析思考問題，完成大學里面最后一次設計任務。(2)各個階段是相互聯系的。設計時，零、部件的

35、結構尺寸不是完全由計算確定的，還要考慮結構、工藝性、經濟性以及標準化、系列化等要求。由于影響零、部件的結構尺寸的因素很多，隨著設計的進展，考慮的問題會更全面、合理，故后期階段設計要對前階段的設計中的不合理結構尺寸進行必要的修改。所以設計要邊計算、邊繪圖，反復修改，設計計算、繪圖與修改交替進行。(3)學習和善于利用長期積累的資料，不可盲目的照抄，要真正理解運用所學知識來解決設計中的問題。(4)設計中貫徹標準化、系列化于通用化可以保證互換性、降低成本、縮短設計周期，是機械設計應遵循的原則之一，也是設計質量的一項評價指標。設計中應盡量減少材料的品種和標準件的規格。(5) 有不懂的地方要及時向老師及單

36、位同事請教，以免出現重大失誤。第2章 總體方案設計焊接變位機械是改變焊件、焊機或焊工空間位置來完成機械化、自動化焊接的各種機械設備。焊接變位機械分為焊件變位機械、焊機變位機械、焊工變位機械；其中焊件變位機械分為焊接變位機、焊接滾輪架、焊接回轉臺、焊接翻轉機；本次設計任務是設計小型臺式焊接變位機。焊接變位機，是在焊接作業中將焊件回轉并傾斜，使焊件上的焊縫置于有利施焊位置的焊件變位機械。座式焊接變位機，其工作臺連同回轉機構通過傾斜軸支承在機座上，工作臺以焊速回轉，傾斜軸多在090的范圍內恒速或變速傾斜。該機穩定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，適用于0.510kg焊件的翻轉變位。焊接變位機械是

37、改變焊件、焊機或焊工空間位置來完成機械化、自動化焊接的各種機械設備。使用焊接變位機械可縮短焊接輔助時間，提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度，保證和改善焊接質量，并可充分發揮各種焊接方法的效能1。焊接變位機械的分類及各種所屬設備如下： 焊接變位機械焊接變位機械 焊機變位機械 焊工變位機械焊工升降臺電渣焊立架焊接操作機 焊接翻轉機焊接回轉臺焊接滾輪架 焊接變位機 表2-1 焊接變位機分類 各種焊接變位機械都可單獨使用，但在多數場合是相互配合使用的，它們不僅用于焊接作業，也用于裝配、切割、檢驗、打磨、噴漆等作業。焊接機械裝備對焊接生產的有利作用是多方面的。能保證焊接質量，提高焊接生產率，改善人工作業

38、條件，實現機械化、自動化焊接生產過程四個方面。因此，焊接機械裝備已成為焊接生產中不可缺少的裝備之一，從而獲得了廣泛的應用。從使用范圍來分焊接機械裝備分為通用和專用兩大類：通用焊接機械裝備通用性強、適用性廣，整臺機械能適應產品結構的變化重復使用。它們可以組合在一起使用，也可以組裝在焊接生產線上，成為焊接生產線的一個組成部分。由于這種裝備通用性強，所以機械化、自動化水平不是很高，主要滿足多品種、小批量焊接生產的需要1。專用焊接機械裝備是為了適應單品種、大批量焊接生產的需要專門設計制造的。這種裝備專業性強、生產率高、控制系統先進，能很好地滿足產品結構、裝焊工藝、生產批量的要求1。小型臺式焊接變位機電

39、動機輸出功率經一對帶傳遞給一對錐齒輪，然后再帶動回轉軸轉動，從而使變位機的工作臺轉動。工作臺的傾斜是通過工作臺的手搖傾斜機構來實現的。技術參數：1，額定載重量 2，電動機驅動力矩 3，工作臺回轉速度 4，工作臺傾斜角度（手動） 5，允許工件最大尺寸 設備工作條件：室內工作，連續單向運轉，載荷平穩，兩班制，每班小時，全年個工作日，工作年。第3章 小型臺式焊接變位機設計與計算3.1 回轉機構驅動功率計算及電機選擇3.1.1 回轉機構驅動功率計算由焊接工裝夾具及變位機械中的分析可知，在主軸呈水平位置時，即，時，扭轉力矩最大，且 ,用該值計算回轉軸的驅動功率： 式中 -回轉軸的驅動功率-回轉軸的最大轉

40、速 -回轉軸系統的傳動效率-軸承處的摩擦力矩且 式中 -軸承的摩擦系數-處的軸徑 -，時處合成支反力。 見焊接工裝夾具及變位機械表由設計可得， ，代入上式、得：摩擦系數 選取見機械設計課程設計表代入得：又因 同步帶傳動效率圓錐齒輪效率滾動軸承代入得：3.1.2 電機的選擇按工作要求和工作條件，一般對于小型臺式焊接變位機選擇直流電動機就可以了，系列電機為一般工業用直流電機，是我國年代研制開發的中小型直流電動機，具有性能可靠、價格便宜的優點，目前仍然廣泛應用。其電動機適用于恒功率調速范圍不大于，過載能力不大于倍額定轉矩的電力拖動，系列電機的基本結構形式，是自通風防滴式，能防止水滴、鐵屑或其他物件，

41、從與垂直方向成角以內的任何方向掉入電機內部。本系列電動機采用稀土永磁體釹鐵硼或稀土材料制成，具有快速響應、低轉速、大力矩、特性線性度好、力矩波動小等特點；而且結構簡單、緊湊，是一種高精度伺服系統功率元件。根據用戶要求，電機可配低測速發電機或光電編碼器組成合單元，并可結合伺服驅動器，形成高精度寬調速或位置伺服系統。圖3-1 syl-5系列直流電動機根據本變位機設計要求和一些技術參數及特點，選擇，額定功率，額定電壓，額定轉速，最高轉速。3.1.3 電機傳動動力路線電機轉軸小帶輪大帶輪旋轉機構減速箱轉軸嚙合錐齒輪回轉軸與輔助夾具一起帶動工件旋轉（工件被夾緊在旋轉機構的彈簧夾頭與頂針機構的頂針之間，由

42、旋轉機構驅動所需的焊接旋轉速度。）3.2 設計回轉減速機構3.2.1 計算總傳動比及分配各級傳動比回轉軸轉速為，則取回轉速度為總傳動比為 同步帶傳動比 圓錐齒輪傳動比 3.2.2 計算傳動裝置的運動的動力參數圖3-2 傳動方案簡圖1 傳動軸各軸轉速電動機軸為軸，其它軸的標號見傳動方案簡圖3-2， 注：可以根據焊接要求改變電機轉速，從而實現焊接旋轉速度的改變。2 各軸功率注：直流電機輸出功率一定，不隨軸轉動速度的改變而改變。3 各軸轉矩3.3 同步帶傳動的設計計算1 設計功率由表10-39查得2 選定帶型和節距 根據和，由圖10-18確定為型帶，3 小帶輪齒數根據帶型和小帶輪轉速，由表10-40

43、查得小帶輪的最小齒數，此處取4 小帶輪節圓直徑5 大帶輪齒數 6 大帶輪節圓直徑7 帶速 由于帶型為型，所以 ,故，帶速合適。8 初定中心距令 故，此處取9 帶長及其齒數 由表10-36選用帶長代號為240的型同步帶，其節線長，節線長上的齒數10 實際軸間距此結構軸間距可調整 11 小帶輪嚙合齒數 12 工作能力驗算基本額定功率： 由表10-41查得，將上值帶入式得: 即額定功率大于設計功率，故帶傳動能力足夠。13 所需帶寬 由表10-41查得型帶，帶入式中得，由表10-37選取標準帶寬 14 作用于軸上之力15 帶輪結構和尺寸按表10-44選用雙邊擋圈，按表10-46取擋圈厚度 傳動選用的同

44、步帶為； 小帶輪：， 大帶輪：， 帶輪材料可按規定選用。3.4 直齒圓錐齒輪的設計計算1 選擇齒輪材料及精度等級 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用鋼調質，齒面硬度為。大齒輪選用鋼，正火，齒面硬度；根據表10-8,圖10-22，選級精度。齒面粗糙度2按齒面接觸疲勞強度設計由 由式確定有關參數如下：傳動比，取小齒輪齒數。則大齒輪齒數： 取3轉矩 4計算齒輪的圓周速度 5 載荷系數 載荷系數:其中，由表10-2，查的；由圖10-8低一級精度查得；可取為1；所以6許用接觸應力 由圖10-21查得： 計算應力循環次數由圖10-19查得接觸疲勞的壽命系數： 通用齒輪和一般工業齒輪，按

45、一般可靠度要求選取安全系數故得： 得模數：取標準模數：7校核齒根彎曲疲勞強度 根據式 確定有關參數和系數分度圓直徑： 齒寬： 8齒形系數和應力修正系數根據齒數 , , , 由表10-5查得：齒形系數： 應力修正系數： 9許用彎曲應力式： 由圖10-20查得： 由圖查得： 按一般可靠度選取彎曲疲勞安全系數： 計算兩輪的許用彎曲應力將求得的各參數代入式：故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。3.5 軸的設計計算3.5.1 輸入軸的設計與校核1確定軸的材料輸入軸材料選定為鋼，鍛件，調質2求作用在齒輪上的力根據輸入軸運動和動力參數，計算作用在此軸齒輪上的力：功率 轉速 轉矩 圓周力： 徑向力： 軸向力： 同步帶

46、輪作用在軸上的力： 其水平分力：垂直分力： 3初步確定軸的最小直徑，選取軸的材料為鋼，調質處理，由表取 由于同步帶輪通過鍵與軸聯接，所以軸徑增加5%，初步設計軸的結構如下圖所示：圖3-3 輸入軸的尺寸圖 對于選取的單向角接觸球軸承，其尺寸為的，所以軸承間，且，；由最小軸徑確定軸的直徑取為，至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度。4求軸上的載荷 首先根據結構圖作出軸的受力簡圖如下圖：f1 圖3-4 軸的受力分析 對處取矩，有：水平面的支反力圖： 圖3-5 軸的水平面的受力分析 對處取矩，有：垂直面的支反力圖： 圖3-6 軸的垂直面的受力分析 水平面的彎矩圖： 圖3-7 軸的彎矩圖 垂直面的彎矩圖：

47、圖3-8 軸的彎矩圖 合成彎矩圖： 圖3-9 軸的合成彎矩圖 扭矩圖：0.293 圖3-10 軸的扭矩圖5按彎曲扭轉合成應力校核軸的強度根據 前已選軸材料為鋼，調質處理。查表得 此軸合理安全6精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面截面為危險截面截面抗彎系數 抗扭系數 截面的彎矩為 截面上的扭矩為 截面上的彎曲應力截面上的扭轉應力 軸的材料為鋼。調質處理。由表查得： 由附 附圖 附圖 綜合系數為： 碳鋼的特性系數 取 取安全系數 所以它是安全的。3.5.2 回轉軸的強度計算及設計校核1 當量彎矩的計算如下圖3-10，三軸方向設定為主軸方向，垂直主軸方向沿紙面向上，軸垂直主軸紙面向外。主軸受力有彎矩和扭矩。設為繞軸，為繞軸。在焊件和夾具等綜合作用下，回轉軸的危險截面在軸承處，點截面處的彎矩為： ，且， 整理得：