伸臂式焊接变位机设计总体设计和旋转减速器设计毕业设计0520483.doc
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1、本科毕业设计(论文)说明书伸臂式焊接变位机设计-总体设计和旋转减速器设计摘要焊接变位机运动系统的设计是焊接变位机方案设计的核心内容,而焊接变位机运动自由度的确定是其前提条件。焊接变位机的关键是对变位机进行最佳位置焊接所需要的运动自由度的设计,如平动或转动的设计。伸臂式焊接变位机是将工件回转,翻转,以便使工件上的焊缝置于水平和船形位置的机械装置。伸臂式焊接变位机是应用最广泛的一种焊接变位机,载重量一般不超过1吨。伸臂式焊接变位机的主体部分是翻转机构、回转机构、底座。本设计主要论述了焊接变位机械的组成,工作原理,重点讲述了其中的旋转减速机构的设计,旋转减速机构通过电机驱动,经过带传动,二级蜗杆蜗轮
2、减速器的传动,起到减速和工作台的旋转运动的效果。包括了电机的选择,键的选择,轴承的选择等,还有带轮传动的计算,蜗轮蜗杆传动的计算,蜗杆轴的校核,轴承的校核等一系列设计计算。焊接变位机有利于实现最佳位置的焊接过程、提高工作效率、降低疲劳强度并达到良好的焊缝成型。关键词:焊接变位机械;带传动;蜗轮蜗杆传动;减速器AbstractThe design of the moving system of the welding positioner is the core content of the scheme design,but the system depends on the moving f
3、reedoms certainty.The key part of the design of the welding positioner is the design of the moving freedom, according to the best welding position.The main parts of the welding positioner include overturning machinery, circumgyrating machinery and the base.The arm-extending welding posioner is used
4、most widely ,the load is less than one ton.The arm-extending welding positioner is the machine which makes the workpiece circumgyrate and overturn to make the welding line on the workpiece park the level direction and cymbate position. The welding positioners makeup and operating principle make up o
5、f the paper ,which disserates the design of the turning gear of the machine .The belt driving and two stage worm wheel retarder make the turning gear realize the mans anticipating speed.The use of the techogenerator which will feed back the instant speed to the generator and then the controller will
6、 adjust the speed makes sure of the high welding line quality.Welding positioner is in favor of the welding process to achieve the best possible position,improving efficiency,reducing the fatigue strength,and forming a good weld. Key words:welding posioner,belt drive,worm drive,reducer目录摘要IABSTRACTI
7、I目录III前言1第1章 绪论21.1课题研究现状及意义21.2焊接变位机械概述21.3 论文主要研究内容4第2章 带传动的设计62.1.电动机的选择62.2.带传动的设计计算6第3章 旋转减速器设计103.1传动比的分配103.2二级蜗杆传动设计103.3蜗杆轴的设计计算及校核183.4轴承的选择及校核233.5键的选择及校核28第4章 焊接变位机的总体设计314.1 伸臂梁的设计计算:314.2底座和箱体的简单设计32结论33参考文献34致谢35附件136附件24646前言随着现代工业的发展和焊接技术的不断进步,焊接作为一种金属连接的工艺方法。在金属结构生产中已基本取代了铆接连接工艺。许多
8、传统的铸锻制品也有焊接制品或铸-焊,锻-焊制品所代替。焊接结构广泛用于是由于化工工业重型与矿山机械,起重与运输设备,汽车与船舶制造,航空航天技术,建筑结构与国防工业等领域中。许多产品,例如大型的超高压容器,除采用焊接工艺外,难以设想有更好的方法。在先进的工业国中,焊接产品的用钢量已达到总用钢量的43%以上,为了制造如此庞大的焊接结构产品,需建立大量专门制造焊接结构的工厂,而其中焊接变位机则是满足其焊接工艺的重要基础。本次论文主要介绍0.5t 伸臂式旋转焊接变位机的总体设计及其装配,重点介绍其中的回转机构的设计及其组装,由于作者水平有限,时间仓促,错误再所难免,还请读者朋友们批评指正。 第1章
9、绪论1.1课题研究现状及意义国外大型结构件的焊接一般应用机械手,从国内目前的工艺现状及设备投入情况,完全用焊接机器人代替手工焊接作业条件还不成熟。但是如果没有焊接变位机,对于复杂结构件内的一些立焊缝、仰焊缝等单纯靠人工调整至容易焊接的平焊或船焊位置是不可能的。工人无法按焊接工艺执行,焊接质量也无法保证。再者,工程机械大部分结构件很不规则,如装载机的前车架、挖掘机的大臂等类工件,焊缝复杂,外形大且重量较重,靠行车或其它吊装设备人工翻转,不仅频繁占用吊装设备,焊接效率低,而且现场操作不规范,存在一定的安全隐患。因此,近年来人工焊接变位机得到国内工程机械行业的广泛共识,都在加大这方面的投入。 本次论
10、文处于对大学四年所学的知识进行的一次综合性的梳理及应用,对学生的综合能力进行的一次较为实质性的锻炼。1.2焊接变位机械概述随着焊接产品在国防工业,船舶运输,机械化工中的广泛使用,对焊接产品的质量要求也越来越高,传统的手工定位已不能够满足其精度要求,焊接变位机械便应运产生使用,近几年并随着控制理论的成熟发展,将其运用到其机械当中,发挥了越来越大的作用。1.2.1 焊接变位机械的结构及使用特点通常焊接变位机械可分为变位机、翻转机、滚轮架、升降机等四大类:一、变位机是通过工作台的旋转和翻转运动,使工件所有焊缝处于最理想的位置进行焊接,使焊缝质量的提高有了可靠的保证,它是焊接各种轴类、盘类、筒体等回转
11、体零件的理想设备,同时也可用来焊接机架、机座、机壳等非长形工件。选用变位机时应注意以下几点:(1)应根据工件的质量、固定在工作台上的工件重心至台面的重心高度、重心偏心距来选用适当吨位的变位机。(2)要在变位机上焊接圆形焊缝时,应根据工件直径与焊接速度计算出工作台的回转速度;如变位机仅用于工件的变位,工作台的回转速度及倾翻速度应根据工件的几何尺寸及重量选择,对大型、重型工件速度应慢些。(3)工作台的倾翻速度一般是不能调节的,如在倾翻时要进行焊接工作,应对变位机提出特殊要求。(4)工作台应有联接焊接地线的位置,且不受工作台回转的影响。不允许将焊接地线接在变位机机架上,从而使焊接电流通过轴承的转动零
12、件。(5)批量生产定型工件时,可选用具有程序控制性能的变位机。(6)变位机只能使工件回转、翻动,要使焊接过程自动化、机械化,还应考虑用相应的焊接操作机械。二、翻转机是将工件绕水平轴翻转,使之处于有利施焊位置的机械,适用于梁、柱、框架、椭圆容器等长形工件的装配焊接。焊接翻转机种类繁多,常见的有头架式、头尾架式、框架式、转环式、链条式及油压千斤顶式。(1)头尾架式翻转机 这种翻转机由主动的头架及从动的尾架组成,它们之间的距离可根据所支撑的工件长度调节。当工作较重时应考虑将头尾架固定在基础上,防止倾倒。头尾架式翻转机的缺点是工件由两端支承,翻转时头架端要施加扭转力,因而不适用于刚性小,易挠曲的工件;
13、另外,当设备安装不当,头尾架的两根枢轴不在同一轴线上时,工件会受到过大的扭转力矩使翻转困难,甚至造成工件扭坏或枢轴因发生超负荷而扭断。对于短工件可以不考虑两端支撑,可仅将工件固定在头架上进行反转,而不用尾架。(2)框架式翻转机 用一根横梁连接在头尾架的枢轴上或工作台上,可构成框架式翻转机。工作时工件固定在横梁上有横梁带动工件一起翻转。为减小驱动力矩,应使横梁工件合成的纵向重心线尽可能与枢轴的轴线相重合。(3)转环式翻转机 这类翻转机使用于长度和重量均较大,截面又多变化的工件翻转。(4)液压千斤顶式翻转机 液压千斤顶式翻转机结构简单,载重量大,通常用于将工件作的翻转。三、滚轮架是借助焊件与主动滚
14、轮间的摩擦力带动圆筒形焊件旋转的机械装置。主要应用于回转体工件的装配与焊接,其载重可从几十千克到千吨以上。按其结构形式可分为三大类: 1、自调式滚轮架 2、长轴式焊接滚轮架。 3、组合式焊接滚轮架。四、升降机是用来将工人及装备升降到所需的高度的装置,主要用于高大焊件的手工焊和半自动焊及装配作业。其主要结构形式有: 1、管结构肘臂式。 2、管筒肘臂式。 3、板结构肘臂式。 4、立柱式。1.2.2 焊接变位机械的工作原理焊接变位机械主要为焊接工艺提供合适的工作焊点,其具体的实现过程是:回转机构由电动机拖动,电动机输出一定的转速,经过带轮一次减速后,然后经过二级蜗轮蜗杆减速器两次减速,最后由回转主轴
15、,经过工作台输出焊件所需要的焊接速度,以期达到所需要的焊缝要求;倾斜机构主要实现工件在空间上的倾斜,本次论文所要研究的是倾斜机构空间四十五度范围内的倾斜,其具体的实现过程:整个倾斜机构由电动机拖动,电动机输出一定的转速,经过带轮一次减速后,然后经过二级蜗轮蜗杆减速器两次减速,最后其输出轴与锥角四十五度的伸臂梁相连接,伸臂梁与回转机构相连从而实现工作台在空间上的四十五度倾斜。底座在整个机械工作过程中起到抗振,平衡的作用。1.3 论文主要研究内容本次论文从整体上对焊接变位机械进行设计,它包括焊接机械当中的倾斜机构,回转机构,以及底座的总体设计,同时对机械当中的旋转减速机构进行了详细的设计描述:包括
16、电动机的选择,二级蜗轮蜗杆减速器的设计,带轮及其传动带的设计计算,箱体的设计等。第2章 带传动的设计2.1.电动机的选择根据设计需要,选择三相电动机Y8014,其相关数据如下:额定转速额定功率2.2.带传动的设计计算 此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣:九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载!该论文已经通过答辩 验算带速根据资料1式8-13计算带的速度 (2-3)带速不宜过高或过低, (2-4)故带速合适。 计算大带轮的基准直径由可得 (2-5)其中为大小带轮之间的传动比。故取带轮直径。(4)确定中心距,并选择带的基准长度 结合资料1式,初定中
17、心距。 计算相应的带长 (2-6)带的基准长度,根据由资料1表8-2选取,可得。 计算中心距及其变动范围:传动的实际中心距近似为 (2-7)考虑到带轮的制造误差,带长误差,带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要,常给出中心距的变动范围。(5)验算小带轮上的包角 (2-8)故满足小带轮的包角条件。(6)确定带的根数Z.带的根数 (2-9)式中:当包角不等于180度时的修正系数,参见资料1表8-2;当带长不等于试验所规定的特定带长时的修正系数参见资料1表8-2。 (7)计算单根V带的初拉力的最小值()由资料1表8-3得Z型带的单位长度质量,所以 (2-10)应使带的实际初拉力。(8)计算压轴
18、力压轴力的最小值为 (2-11)(9)带轮选材大带轮的材料为,小带轮的材料为Q235-A。基准直径,由于安装带轮的轴径为20mm。故带轮可采用腹板式(图2-1)。图2-1 腹板式带轮第3章 旋转减速器设计3.1传动比的分配由电动机经带轮传动后,输出功率为0.55Kw,输出速度,故总传动比,初分高低速级传动比分配为,确定高速级传动比,低速级传动比。3.2二级蜗杆传动设计3.2.1高速级蜗杆传动设计电动机输入功率为,电机转速,传动比为,输出转速设使用寿命为四年每年工作300d,每天工作8h,JC=40%。(1)选择传动的类型,精度等级和材料考虑到传递的功率不大,转速较低,选用ZA蜗杆传动,精度8C
19、GB100891988,其示意图见图3-1。图3-1 高速级蜗杆传动示意图蜗杆用35CrMo,表面淬火,硬度为4550HRC;表面粗糙度1.6。蜗轮选用20Cr。(2)选用蜗杆蜗轮的齿数传动比参考资料2表16.5-5,取,(3)确定许用应力 (3-1)由资料2表16.5-14查得=220N/,按图16.5-2查得,由图16.5-3,采用浸油润滑,得。轮齿应力循环次数 (3-2)查资料2图16.5-4得,。 (3-3) (3-4)(4)接触强度设计 (3-5)式中:载荷系数K=1.2。蜗轮轴的转矩 (3-6)(式中暂取)。代入上式=945 (3-7)查资料2表16.5-4,接近于=945的是10
20、00,相应m=5mm,=50mm。查表16.5-6,按i=30,m=5mm,=50mm,其a=100mm,蜗轮分度圆直径,导程角。(5)求蜗轮的圆周速度,并校核效率实际传动比蜗轮的圆周速度 (3-8)滑动速度 (3-9)求传动的效率,按式中:由资料2表16.5-16查得;取。则 (3-10)与暂取值0.75接近。(6)校核蜗轮齿面的接触强度按资料2表16.5-10,齿面接触强度验算公式为 (3-11)式中:查资料2表16.5-11得=155;按表16.5-12取=0.9(间歇工作);取=1.1;取=1.1。蜗轮传递的实际转矩 (3-12)当时,查资料2图16.5-4得。 (3-13)将上述诸值
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