＝0.93×600MPa＝558MPa＝0.97×550MPa＝533.5Mpa3.2.1、計算各主要數據：1）試算小齒輪分度圓直徑d，代入[σ]中較小值==27.8mm2）計算圓周速度==0.5m/s3）計算齒寬b及模數==1.39mmh=2.25=2.25×1.39mm=3.1275mmb/h=27.8/3.1275=11.114)計算載荷系數k已知工作有輕振，所以取K=1.25，根據v=0.5m/s，8級精度由[2]中圖10—8查得動載系數K=1.1；由[2]中表10—4用插值法查得8級精度，小齒輪相對軸承對稱布置時，K=1.346由[2]中圖10—13查得K=1.27直齒輪K=K=1。故載荷系數K=K*K*K*K=1.25×1.1×1×1.346=1.555）按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由[2]中式（10—10a）得=mm=29.5mm6）計算模數m=mm=1.4753.2.5由式(10—5)得彎曲強度的設計公式為m≥1）確定計算參數1）由[2]中圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=620Mpa；大齒輪的彎曲疲勞強度極限=520Mpa；2）由[2]中圖10-18取彎曲疲勞壽命系數=0.856，=0.8923）計算彎曲疲勞許應力取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由[2]中式（10-12）[]=[]=379.09Mpa[]=331.31MPa4）計算載荷系數K=K*K*K*K=1.25×1.1×1×1.27=1.755）查取齒型系數由[2]中表10－5查得Y=2.76；Y=2.1966）查取應力校正系數由[2]中表10－5查得Y=1.56；Y=1.7827）計算大、小齒輪的并加以比較==0.0114==0.0118大齒輪的數值大。2、設計計算m≥=1.26mm對比計算結果，可取由彎曲強度算得的模數1.26并就近圓整為標準值m=1.5按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑=29.3mm，算出小齒輪齒數：Z=d/m=29.3/1.5=19.5取Z=20大齒輪齒數Z=1.7×20=34取Z=343.2.61）計算分度圓直徑2）計算中心距3）計算齒輪寬度取=30mm=34mm3.3減速器的結構及傳動比由上述計算知，減速器的輸出轉速為19.lr/min，而電機轉速為3000r/min。若選擇減速器的傳動比為i=100:1，那么減速器的輸入轉速為1900r/min，所以對電機需進行變頻調速控制，使其工作轉速在1000r/min-2000r/min之間。減速器的傳動比為100:1，又要求其體積較小，可選擇美國貝塞德公司生產的行星輪減速器。電機的輸出力矩為0.16Nm，那么減速器的輸出力矩為:η——減速器傳動效率，選90%i——傳動比M——電機的輸出力矩，M電機=0.16N·m，遠遠大于4.41N·m。3.4送絲機構的機械傳動3.4.1送絲電機的選擇這里選擇送絲機構安裝在焊車上，隨焊車一同相對于管口運動，送絲機構的平穩性直接影響焊接電弧的穩定。送絲轉壓緊轉減速番送絲電機捍絲出口岸絲人口圖3一2送絲機構示意圖焊接的焊絲直徑大小的電流和電壓，目前常用的實心焊絲直徑0.8mm、1.0mm、1.2mm。大絲徑，所需的焊接高壓，焊接電流比較大，熔滴過渡，熔滴過大，熔深，不易控制。導線直徑小，電壓低，電流小，時刻路過渡弧，在繼續發揮電弧，燃燒電弧，電弧滅絕周期，焊接熔池也位于連續熔化和膨脹，交替循環凝固。因此，熔池內不易流動和長絲的自調節作用，要反復燃燒電弧和電弧，焊接操作容易掌握，對所有位置焊。但如果電線太小，線路能量低，就可能沒有局部熔化現象。因此，對焊絲1.0mm直徑的選取更為合適。選用φ1.0mm的焊絲，若焊接電流為220-230A時，則送絲速度約為8m/min。送絲輪直徑若選為d=焊絲在行進過程中，會受到來自于送絲管、導電嘴、送絲盤的摩擦阻力，一般情況下整個阻力之和約為ΣF=12N，考慮到還有其它不可遇見的因素，那么阻力矩M—阻力矩KK—安全系數，K=2ΣF—阻力和d—送絲輪直徑這樣可以計算出，送絲輪的轉速為84.88r/min，轉矩為0.36N·m，從控制的角度出發，同樣選擇松下50W，額定轉速為3000r/mln，額定轉矩0.16N·m的電機。3.4.2減速器因為減速器輸出端與送絲輪相聯，輸入端與電機相聯，那么若要使電機工作在恒轉矩區，通過變頻調速技術，電機的轉速應達到1000r/min。因此上初定減速器的傳動比為i=12.5:l這樣傳動比的減速機既要滿足使用要求又要體積不大，只有自行設計，沒有定型產品可選。選擇二級齒輪傳動，齒輪的模數選o.5mm(滿足強度要求)這樣設計出的減速器傳動比12.5:1。就整個送絲機構而言，要求焊接時避免出現干擾，因此整個系統必須與焊接電源絕緣，這在進行機械結構設計時必須加以重視。3.5焊槍姿態調整機構的機械傳動在焊接過程中，需要不斷地調整焊接相對于垂直和水平位置的焊縫。同時由于焊縫較寬，焊接時需要頻繁的往復擺動，以保證焊縫的寬度。在焊接結束時，焊渣還需要把手電筒的角度，以消除飛濺到引擎蓋的焊渣。因此需要設計焊槍姿態調整機構。3.5.1電機的選擇由于頻繁的往復擺動焊槍擺動的頻率直接影響焊縫成型美觀，傳動機構具有很好的響應速度快，能快速啟動和急停，和驅動機構具有自鎖性能好，而不能由移位引起的外力的作用。因此，對左右水平擺的驅動電機選擇步進電機。步進電機的轉矩和慣性的高頻，高頻，當電源不，它是自由旋轉。當電源沒有運行時，沒有自鎖定位功能，而且響應誤差不累積到下一個傳輸中每一個轉。在動態特性的要求不高，可以直接開環運行，符合要求的位置精度，特別是對五相步進電機，步進角小，起動性能好，更適合頻繁的正反轉。在設計時可選用日本Mycom公司生產的步進電機，其靜力矩為0.83N·m，轉動慣量為0.28kg·cm。由于焊槍的質量較輕，一般約為0.5kg，從后面的傳動機構選用的傳動絲桿在焊接的控制下，焊縫的調節機構的焊接嘴徑向距離，即控制絲桿伸長。焊接過程中，整個焊接過程中的焊量少，不頻繁，但也需要調整機構具有良好的快速啟動和停止性能。基于這一情況，上下調整電機也選擇步進電機，其靜力矩為0.42N·m，轉動慣量為0.11kg·焊槍在焊接過程中角度不需要調整，只須先預置好即可。不需要驅動力，只從結構上滿足要求即可。4.結論管道運輸是一種經濟、安全的運輸方式，用于運輸水、原油、天然氣、成品油，并已損失了大量、長距離、高安全、低成本，在舊的迅速發展。中國一直“加強石油管道建設，管道運輸網絡”的發展戰略，包括在“五個第十一年”的發展計劃。未來10年，中國將建成14個油氣輸送管道，形成“兩縱、橫、四樞紐、吳起圖書館”，總長油氣運輸結構超過萬公里。管道施工區跨度、施工沿線的惡劣環境，再加上管道的高壓、大直徑方向的發展，對管道環焊縫的焊接提出了更高的要求，管道環焊縫焊接成為制約工程質量和施工工期的關鍵因素。現場焊接環境十分惡劣，焊接工人勞動強度大，技術難度高。因此，工程上迫切需要實現管道自動焊接，以提高生產效率，保證焊接質量，降低勞動強度和施工和自動焊接的成本，可以大大降低技術難度，解決焊機的培訓，損失嚴重。本文設計了一種采用模塊化設計，包括焊接小車和運行軌跡的自動管焊機。焊接小車由行走驅動機構和送絲機構組成。軌道由2.5個環組成，固定在焊接管上，通過管道周圍的固定支架，便于安裝和拆卸，以適應不同管徑和不同形狀。焊接小車和軌道采用鏈輪傳動和摩擦輪驅動的組合傳動形式，大大提高了焊接小車在軌道上的穩定性和精度。用二維設計軟件繪制零件圖和裝配圖。本文設計的自動焊接機控制系統是一種單片機控制，方便簡單，易于編程控制。導軌式管道焊接機器人具有合理的機械結構設計、制造成本低、安全可靠、經濟實用的應用。外圓焊接時，焊接質量穩定可靠。參考文獻[1]成大先.機械設計手冊（第五版）（第1卷）[M].北京：化學工業出版社，2008.[2]蔡自興.機器人學基礎[M].北京：機械工業出版社，2009.[3]李曉輝，汪蘇，劉小輝，朱小波.焊接機器人智能化的發展[J].電焊機,2005.[4]唐新華.焊接機器人的現狀及發展趨勢㈠[J].電焊機,2006.[5]孟廣喆.國內外焊接技術發展情況和對我國今后焊接技術發展的設想.第一屆全國焊接會議論文集[J].北京：中國工業出版社，1964.

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