资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共32页)
编号：1280346
类型：共享资源
大小：3.09MB
格式：ZIP
上传时间：2017-06-19
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
自动
电焊机
机械
结构设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
附件 3： 本科生毕业论文（设计）中期检查表 学生姓名 论文（设计）题目 自动电焊机机械结构设计 已 完 成 的 任 务 是否符合 任务书要 求进度 尚 须 完 成 的 任 务 （ 1） 自动电焊机关键零部件设计计算。 （ 2） 自动电焊机自动送丝机构的设计计算。 （ 3） 撰写毕业设计说明书。 （ 4） 整体装配图一张，零件图两张。 能否按期完成任务 存 在 的 问 题 和 解 决 办 法 加强对自动送丝机构的了解，完善设计方案。 填 表 人 日期 教研室主任签字： 教学副院长（主任）签字： 附件 7 毕业论文（设计）任务书 班 级： 姓 名： 论文（设计）题目： 自动电焊机机械结构设计 专 题： 要求完成的内容： 1）通过阅读文献及参考资料，了解电焊机的原理及 自动送料 工作原理，分析其结构和组成 2）方案设计，根据查阅的资料提出设计方案，并说明方案的可行性。 3）根据设计方案进行必要的计算，对电焊机 机械结构及 自动送料装置进行设计。 4） 完成设计总图 1 张，零、部件图 2 张。 5） 编写设计说明书一份。 发题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日 实习实训单位： 地点： 论文页数： 页； 图纸张数： 指导教师 ： 教研室主任 ： 院 长 ： 新疆大学本科论文（设计） 题 目 : 自动电焊机机械结构设计 指导老师 : 胡国玉 学生姓名： 胡颜真 所属院系： 机械工程学院 专 业： 机械工程 班 级 ： 机械工程 2013 完成日期 ： 新疆大学本科论文（设计） 声明 本人郑重声明，毕业设计论文 自动电焊机机械结构设计系本人在相关教师指导下独立完成，没有抄袭、剽窃他 人成果，由此造成的一切后果由本人负责 。 声明人： 日期： 疆大学本科论文（设计） 新 疆 大 学 毕业论文（设计）任务书 班 级： 机械 13 姓 名： 胡颜真 论文（设计）题目： 自动电焊机机械结构设计 专 题： 要求完成的内容： 1）通过阅读文献及参考资料，了解电焊机的原理及自动送料工 作原理，分析其结构和组成。 2）方案设计，根据查阅的资料提出设计方案，并说明方案的可行性。 3）根据设计方案进行必要的计算，对电焊机机械结构及自动送料装置进行设计。 4）完成设计总图 1 张，零、部件图 2 张。 5）编写设计说明书一份。 发题日期： 2016 年 12 月 30 日 完成日期： 2017 年 5 月 30 日 实习实训单位： 地点： 论文页数： 页； 图纸张数： 指导教师 ： 胡国玉 教研室主任 ： 伊力哈木 院 长 ： 孙文磊 新疆大学本科论文（设计） I 新疆大学本科论文（设计） 2 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 I 摘 要 随着电焊机的应用需求，手动电焊机因为其劳动强度大，焊接效率低，工作环境恶劣，对人体伤害大等缺点，逐渐被自动电焊机所取代。自动电焊机的主要体现在自动送丝机构，焊接工位自动转换机构，工件自动装卡机构，工件焊接自动化系统，系统集成控制等，其中自动送丝机构是实现自动化的重要环节。 因此，本设计针对自动电焊机的主要传动部件，与送丝机构而进行设计，设计中完成了自动电焊机丝杠传动零部件的设计计算与选型，以及自动电焊机自动送丝机构的设计计算，实现各传动零部件的良好运行，使其不动时实现自锁功能在焊接过程中，自动电 焊机实现自动送丝功能。 关键词： 自动电焊机；丝杠传动；送丝机构购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 of to by in is an of s of as as of so t in of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 录 第 1章 绪 论 . 1 焊机的发展背景和特点 . 1 焊机自动送丝机构 . 2 动送丝机构的现状与特点 . 2 计的目标要求与内容 . 2 第 2章 总体方案设计 . 6 动电焊机总体设计 . 6 动电焊机自动送丝机构方案设计 . 6 第 3章 关键零部件的设计 . 8 杠和导轨选型 . 8 动电焊机 . 8 向电机选择 . 13 向丝杠传动设计 . 15 杠设计 . 15 向电动机选择 . 19 轴器的选择 . 21 焊机自动送丝机构设计 . 21 动送丝机结构从动轮设计 . 21 动送丝机构主动轮设计 . 21 丝电动机选择 . 22 动轮轴的设计 . 23 的选择与校核 . 25 承的选择 . 25 与电机连接 . 26 动送丝机构图 . 26 第 4章 自动电焊机整体装配图 . 27 动电焊机主视图 . 27 动电焊机左视图 . 28 动电焊机俯视图 . 29 结 论 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 32 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 第 1 章 绪 论 焊机的发展背景和特点 随着社会和科学技术的发展，电焊机的应用需求也发生着变化从手动电焊机到半自动电焊机，再到自动电焊机，不断响着自动化方向发展。 手动电焊机设备简单，价格便宜，使用手工电焊机劳动强度大，焊接环境差，对人身体伤害大，焊接焊缝质量依靠焊工的技术与经验同时，手动电焊机的 生 产效率低，不适合特殊焊接于薄板焊接。逐渐手动电焊机跟不上生产的要求，只是在生活中焊接小零件时使用较多，在生产中逐渐出现半自动电焊机，将手动电焊机取代。 半自动电焊机是在原有的电焊机的基础上在某个方面，做出改进，实现电焊机半自动。如原有电焊机焊接 时焊丝需要焊工手动安装，有自动送丝的设备，焊枪在焊件上工作时，焊枪的移动等都是靠手工完成的常见到的半自动焊机有 体保护 焊，他们都是在原有电焊机上加以改进，实现半自动，但这些改进还是跟不上生产的要求，还是在用人力来完成，因此自动电焊机就发展起来了。 自动电焊机是利用控制技术，将焊接技术与其它技术相关联，实现集中控制，使电焊机的焊接实现自动化。自动电焊机包括自动送丝机构，焊接工位自动转换机构，工件自动装卡机构，攻击焊接工程自动化系统，系统集成控制等。自动电焊机种类不断变多，用得较多的是气焊，钎焊 ，有埋弧焊自动电焊机；气体保护自动焊机，电渣焊自动焊机，激光焊接自动焊机，焊接机器人自动焊接机。 体保护自动焊接机用于焊接低碳钢、不锈钢、铝等材料，而且生产质量与焊接质量都很高。焊接时电弧很集中，焊接快；可用多种方式控制，焊机操作方便。埋弧焊自动焊机，是随着我国造船业、航空航天业、钢结构行业的发展，逐渐发展起来并广泛应用。它被应用于碳钢不锈钢等，拌脚后、焊缝较长的焊接中，他可以实现自动连接，故生产效率高，质量好，焊缝美观。埋弧焊在使用时电弧产生的场强高，对薄的焊件不能焊接，而且埋弧焊焊接时采用颗粒 状旱剂进行保护 ,只适用于平焊和角焊位置的焊接。 现代自动电焊机发展相当迅速，应用于越来越广泛 接质量好，适应焊接环境能力强，对特殊焊件的焊接满足要求。并且购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 现代自动电焊机焊接性能高，材料成本低，焊机更是向环保方向靠近。节约劳动力，很大程度上降低劳动强度，使用更广泛。 总之，电焊机的发展已经适应了时代发展的要求，只要有需要就会有相应的电焊机诞生。使得我国的电焊机总体水平在不断的上升，实现机械化，自动化，智能化，将我国电焊机发展到一个新的阶段。 焊机自动送丝机构 动送丝机构的现状与特点 自动送丝机构的发展是随着控制方式的发展不断变化的，从最开始的模拟电路控制，然后到了单片机控制，发展到了现代化的智能控制。目前使用较多的自动送丝机构采用的是推丝式、拉丝式、推 拉式。 推丝式送丝机构在气体保护焊中应用广泛，送丝轮位于焊接软管的后半段，通过电动机带动来驱动焊丝，使焊丝在软管内运动。推丝式送丝机构的优点是焊枪构造简单，焊枪使用轻便，操作便利，缺点是焊丝在焊丝管中运动一段距离后才能到达焊枪位置，运动过程中焊丝受到阻力较大，送丝不稳定。 拉丝式送丝系统，送丝机构在焊枪头中， 位于软管的前端，是利用电机的扭矩运送焊丝。优点是焊丝在焊丝管中受到拉力，送丝阻力较小，灵活稳定，焊丝卡住的现象极少发生，在细直焊丝的焊接中应用广泛。缺点是送丝机构在焊枪上，焊枪较重，设计要求高。 推 拉式送丝系统是这两种送丝机构的联合应用。在靠近焊丝软管末端安装一个推丝式送丝机构，在软管前段即在焊枪中再安装一个拉丝式送丝机构，利用两个送丝机构的电机运动实现焊丝的运输。推 拉式送丝系统中，推式电机主要提供动力使焊丝平稳运行，拉丝式电机可以将焊丝管仲焊丝拉直，便于运输，在送丝距离不大于 5m 时，它可稳定送丝。缺点 是这种送丝机构结构较为复杂，同时焊枪较重，不利于调整，应用于长距离送丝。 总的来说，送丝机构在不断地改进中，从它的送丝动力系统到送丝软管都有不断的创新。为不同焊机设计的送丝机构也在广泛的使用，目前国内的送丝机构还在不断尝试新的设计。 计的目标要求与内容 自动电焊机的使用是为了更快更高效的完成工作，同时降低劳动强度，本文自动电焊机设计主要是电焊机传动部分与送丝机构的设计，要求电焊机能实现良好的传动效果，具有很好的稳定性，同时在原有送丝机构中进行很好的完善，可以使送丝更加平稳，不会出现打滑现象。 具体设计内容如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 1. 通过阅读文献及参考资料，了解电焊机的原理及自动送料工作原理，分析其结构和组成。 2. 方案设计，根据查阅的资料提出设计方案，并说明方案的可行性。 3. 根据设计方案进行必要的计算，对电焊机机械结构及自动送料装置进行设计。 4. 完成设计总图 1 张，零、部件图 2张。 5. 编写设计说明书一份。 6. 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 第 2 章 总体方案设计 动电焊机总体设计 设计的自动电焊机能够实现两向运动，分别为 向，自动电焊机使用滑动丝杠传动，通过电机带动丝杠左右运动。 向丝杠上面，竖直放立，也由电动机带动丝 杠进行上下运动。 X 向丝杠通过平台与 面上有送丝机构，将焊丝送往焊枪嘴部。其中 6020台厚度为 40710 660丝机构放置于平台后半段，方便送丝。 图 2体设计方案 动电焊机自动送丝机构方案设计 送丝机构是通过电机驱动将焊丝从丝盘运送到送丝嘴焊枪的位置，用电动带动主动轮旋转，为送丝提供动力，利用从动轮将焊丝压入主动轮的送丝槽中，增大主动轮与焊丝之间的摩擦力，将焊丝平稳送出 ，通过送丝软管将焊丝送到送丝嘴，之后用于焊接。其中送丝轮主动中国设为 于放焊丝，防止焊丝滑动，如下图： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 从动轮 主动轮 送丝软管 焊丝 图 2丝机构原理图 图 2动轮剖面图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 第 3 章 关键零部件的设计 杠和导轨选型 丝杠可以将回转运动转化为直线运动，或者将直线运动转化为回转运动 ，它是很常见的一种传动元件，其主要功能是将回转运动转化为线性运动，将扭矩转化成轴向反复作用力，它具有高精度高效率的特点。丝杠有滑动丝杠和滚珠丝杠，但是在自动电焊机的设计中要使电焊机在运动停止后，能使运动部件实现自锁，不能继续滑动，与滚珠丝杠相比，滑动丝杠能实现自锁，因此设计中采用的是滑动丝杠。 导轨主要是起到支承与引导运动部件在规定运动轨迹内运动的部件，形式有多种，大多采用的是滑动导轨，滚动导轨和静压导轨，这里选择导轨为滑动导轨，它结构简单，易于制造，刚性度好，抗震能力强，在各种机床中广泛应用。这里的运动是 直线运动，导轨的截面形状主要有矩形，三角形，燕尾形和圆柱形，这里选择双圆柱形导轨，他制造简单，工艺性好，导向性好，但它磨损快，因此要提高导轨的精度，刚度及耐磨性。导轨采用淬火钢和氮化钢的镶钢长导轨，采用润滑油润滑，减少摩擦你，减少磨损，防止生锈，延长使用寿命。同时双圆柱形导轨与滑块相连导向性好。 动电焊机 z 向结构设计 用梯形螺纹，大径 d=20距 p=4杆采用中等精度、经过调质处理的 45钢，螺母采用铸铁。 (1)按耐磨性设计计算 采用整体式螺母 =里取 =算螺杆中径： (3中： N） N. ） 查表 3国家标准选取参数 p=4mm,d=20=17.5 母高度： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 H （ 3 21纹旋和圈数： Z= （ 3 =纹工作高度： h= 3旋副摩擦因数 值（定期润滑条件下） 螺杆和 螺母材料 值 淬火钢对青铜 对青铜 对耐磨铸铁 对灰铸铁 对钢 3动螺旋副材料的许用比压 牙面滑行速度 螺杆速度 螺母材料 许用比压 低速 钢 钢 青铜 3 25 m/钢 铸铁 青铜 13 18 11 18 (2)自锁导程角： (3= 当量摩擦角： = (3购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 =式中： 表 3因为 = (3)螺杆强度计算 设计中滑动丝杠螺杆材料是 45 钢，螺母是铸铁 ,采用梯形螺纹，单线 n=1,由表 3按滑行速度 m/用比压 8. ，取 5 N. ： 45钢的屈服强度 = 340 N. , 螺杆的许用应力由表 3 = (3=68 . 取 =80N. =( (3=(80 =80 96 N. 取 =88 N. =8 = =( 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 =80 取 =85N. 。 =30 40 N. ， 取 =35 N. 。 表 3动螺旋副材料的许用应力 、 、 螺杆强度 = 螺牙强度 材料 剪切 弯曲 铜 青铜 铸铁 耐磨铸铁 30 40 40 40 （ 40 60 45 55 50 60 (4)螺杆强度验算 螺纹摩擦转矩： = (3= (3= 因为 满足 强度要求。 (5)螺杆螺牙强度验算 抗剪强度： = (3购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 = = (3=抗剪强度小于材料许用切应力，牙根剪切满足强度要求；，抗弯强度小于材料许用弯曲应力，牙根弯曲满足强度要求，所以螺杆螺牙满足强度要求。 (6)螺母螺牙强度验算 抗剪强度： = = 抗弯强度： = = 因为 ,抗剪强度小于材料许用切应力，牙根剪切满足强度要求； ，抗弯强度小于材料许用弯曲应力，牙根弯曲满足强度要求。 (7)螺杆受压稳定性计算 螺杆两端用滚动轴承支持，可视为两端铰支，长度系数参考表 取 1。 惯性半径： i= =杆最大工作长度： i=L=320数： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 =5界载荷： 因此，满足条件。 表 3数 螺杆端部结构 系数 c 一端固定，一端自由 端固定 端固定，一端铰支 端铰支 Z 向电机选择 丝杠所需功率 由工作阻力和摩擦系数计算确定。丝杠最大正压力为2000N；转速为 1500 2000r/杠直径为 20 丝杠功率： （ 3 式中： ( 丝 杠 转速 （ r/ 参考机械设计手册中常见材料摩擦副的动摩擦系数 在 常用值 。 (1)摩擦力计算 : (3式中 N） =200N 则加载于电机上的扭矩最大为： (3=买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 估算轴承阻尼对电机的扭矩影响 ,由于 Z 向滑动丝杠为水竖直安装，轴向载荷为其主要载荷，径向载荷亦很大，因此选角接触系列轴承，参考机械设计手册得：角接触轴承的摩擦系数 在 间，由轴承摩擦力矩近似计算公式： (3=以电机计算转矩： (3=里取电动机转速为 2000r/ (2)电动机所需功率为： = =缘联轴器的传动效率取 3)确定电机的额定功率 则取电机额定功率： （ 3 =据设定的滑动丝杠转速为 1500 于联轴器不具有调速作用，故选取 转速大于等于 2000r/可调速电机。 参照电动机输出功率，电机转速，结构形式，性能标准，选取 具有设计新颖、结构紧凑、维修方便的特点，采用 全可靠，有良好的启动、运行性能，整体性能指标高、体积小、噪音低。 表 3机参数 型号 输出功率（ w） 电压（ v） 转速（ r/ 电流 （ A） 效率（ %） 00 380 2800 5 (4)轴承选择与轴承座设计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 由于电焊机采用滑动丝杠传动，径向载荷与轴向载荷同时存在，用角 接触轴承，它双向能承受很大的力，经计算采用角接触轴承，在传动中要是轴承与轴承座紧密结合，因此采用自己设计轴承座。这里设计的轴承座是整体式的。 (5)联轴器的选择 在电机启动时和工作中可能会出现过载现象，所以按滑动丝杠上最大转矩为联轴器的计算转矩 计算式如下 : （ 3 式中： 表 3 表 3轴器的使用工况系数 工作机 原动机 工作情况及举例 电动汽轮机 双杠内燃机 单杠内燃机 四缸及以上 内燃机 转矩变化很小 矩变化很大 称转矩： T=算转矩： = =虑到纵向电机为竖放，不宜过高，根据设计 要求，因此选择连轴器型为销柱联轴器。 向丝杠传动设计 杠设计 用梯形螺纹，大径 d=32距 p=6杆材料采用中等精度、经热处理调质处理的 45 钢 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 (1)按耐磨性设计计算 轴向派 生力 ： F= 式中：轴所受径向力（ N） 计算得： F=2732N 采用整体式螺母 =里取 = =中 F 轴向载荷（ N） 许用压力（ N. ） 查表 3=6d=32d=29母高度： H=4=纹旋合圈数： Z= =22)自锁性验算 导程角： = =式中 当量摩擦角： = =式中 摩擦因数（查表 3 1） 螺纹牙型角（ ） 因为 导程角 ， 所以满足自锁要求。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 (3)螺杆许用应力计算 由于螺杆材料 45钢 ， 采用梯形螺纹单线 n=1， 由表 3按滑行速度VS,所以满足要求。 的选择与校核 轴的直径为 20连接轴与送丝轮，使轴的转矩传给送丝轮，根据情况，键主要是两个侧面受到力，主要失效形式是工作面被压溃，平键对中性好，因此选择 料为 45钢，选择键尺寸b h L=8 16压强度： = (3计算得 = =110 以满足强度要求。 承的选择 轴既有轴向力，又有径向力，选择轴承能承受的轴向力和径向力，要考虑到轴承必须耐用，摩擦小，所以选择深沟球轴承，尺寸大小如下表： 表 3接触轴承尺寸 轴承代号 d/(a(0040 42 10 37 25 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 26 与电机连接 传动轴的直径为 20计中直接在传动轴内部打孔，加工出键槽来，与电机轴直接连接。键采用 8 8 键，键强度满 足要求，电机使用直流减速电机。 动送丝机构图 自动送丝机构是自动电焊机关键的一部分，它有电动机、主动轮、从动轮、轴主要零件，键、轴承、端盖等相关零件组成。装配关系如下图： 图 3动送丝机构装配图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 27 第 4 章 自动电焊机整体装配图 动电焊机主视图 下图是自动电焊机主视图，图中水平方向，电动机与联轴器相连，联轴器与丝杆相连，两端使用角接触轴承与轴承座配合，再通过螺栓与底座相连。竖直方向，滑动螺母与滑块通过螺栓连接，再与平台相连。平台上安装两导轨与滑动丝杠，竖直滑块也是通过螺 栓与丝杠螺母相连，实现竖直上下运动。上面是采用销柱联轴器将电机与丝杠连接在一起。 图 4动电焊机主视图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 28 动电焊机左视图 下图是自动电焊机左视图，图中竖直方向滑块上连接的是焊枪，他有两个孔，用于安放焊丝与送气管。右边是自动送丝机构，电机连接主动轮轴，轴通过键与主动轮相连接，两端用深沟球轴承支撑与底座相连。主动轮上开有 中安放焊丝，上面是从动轮，压紧焊丝 。 图 4动电焊机左视图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 29 动电焊机俯视图 图 4动电焊 机俯视图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 30 结 论 本文是以自动电焊机为设计目标，通过对各个零部件进行科学选型，认真校核，考虑装配关系，使自动电焊机能够实现两向移动，并且在焊接过程中实现自动选择。具体完成的有： (1)自动电焊机总体装配设计； (2)自动电焊机传动部件丝杠的选型计算； (3)自动电焊机电机的选择； (4)自动电焊机自动送丝机构设计及其它部件的选型计算。 通过了这么多零件的装配组合，我将各个部件的装配关系调整好后，完成了要求的大图制作，实现了两向移动的要求，并能够实现自动送丝。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 31 致 谢 毕业设计从定题到完成，经历了很长时间，我遇到了很多困难，但在老师和同学的帮助下，我都解决了，非常感谢我的老师和同学。 首先我要感谢的是我的毕业设计指导老师胡国玉老师，从我的毕业设计的方案选择、结构整体构思、零部件的计算、 图，老师都对我进行一步一步耐心的知道。在我不会的时候给我讲解，给我鼓励，在我心浮气躁的时候，及时的发现、批评、教育，让我好好反省自己，认真做毕业设计。 对于我的设计，老师一遍又一遍的和我一起推敲，胡老师交给我的不仅仅是如何处理和解决设计中的问题 ，而是通过设计中的一些问题教会了我如何去解决我们以后生活中遇到问题解决的办法，在这期间我所学到的只有自己做，才会有收获，空谈和妄想是什么也得不到的，毕业设计让我真正的认识了自己只有踏踏实实做事，每天才能更加充实。在此，谨向胡国玉老师致以深深的敬意和衷心的感谢，感谢您的指导。 同时，也要感谢在做毕业设计期间给予我帮助的同学，在我做设计时为我提供思路，给我提建议，为我做毕业设计提供了便利。我也从他们的毕业设计中学到了很多东西，感谢他们，陪我度过大学生活的最后一段时光。 最后，感谢评审老师们对本设计的耐心审阅。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 32 参考文献 1 汪甜田 D2007. 2 陈庚砚，艾雍宜 J1982. 3 杨帅 D2009. 4 周伯英 M机械工业出版社 ,1995. 5 吴林 ,张广军 ,高洪明 M械工业出版社 ,2005. 6 吴宗泽 M械工业出版社 ,2002. 7 工业自动点焊机图册 M机械工业出版社 ,2005. 8 郑相锋 ,胡小建 ,弧焊自动点焊机焊接区视觉信息传感与控制技术 J2005. 9 孔宇 ,戴明 ,吴林 J1997. 10 章向明等 ,工程力学教程 M科学出版社 ,2007. 11 濮良贵等 M高等教育出版社 ,2007. 12 孙恒，陈作模等 M高等教育出版社 ,2007. 13 周孟龙等 J成都电焊研究所 ,2001. 14 尹显华等 J成都电焊研究所 ,2012. 动电焊机机械结构设计 2017年 6月 4日 本科毕业论文答辩 汇 报 人： 学 号： 指导老师： 专 业： 主要汇报内容 设计背景及任务 1 设计方案 2 关键零部件的设计与选型 3 总 装 图 4 致 谢 5 一 、设计背景及任务 设计背景 电焊机劳动强度大，工作效率低。 现代工业发展水平的要求要加快自动化。 一 、设计背景及任务 设计任务 新疆大学毕业论文设计任务书 班 级 ： 机械 13 姓 名： 胡颜真 论文（设计）题目： 自动电焊机机械结构设计 要求完成的内容： 1）通过阅读文献及参考资料，了解电焊机的原理及自动送料工作原理，分析其结构和组成 2）方案设计，根据查阅的资料提出设计方案，并说明方案的可行性。 3）根据设计方案进行必要的计算，对电焊机机械结构及自动送料装置进行设计。 4）完成设计总图 1张，零、部件图 2张 5）编写设计说明书一份。 二 、设计方案 整体设计方案 自动电焊机采用梯形丝杠传动，通过电机带动，实现 X、 块与平台相连，平台上安装 向丝杠螺母副与滑块相连，滑块上再安装焊枪，实现焊接。 实现两向移动 二 、设计方案 送丝机构设计 采用上下轮之间的摩擦，运送焊丝。主动轮与电机相连带动从动轮运动，中间安放焊丝。为了使焊丝沿规定的方向运动，中开 焊丝沿槽运动，上方安放从动轮，压紧焊丝。 送丝机构简图 三、关键零部件的设计与选型 零部件种类 梯形丝杠计算 1 三、关键零部件的设计与选型 参考梯形丝杠参数，计算螺杆中径： 小中径应大于计算值。然后选择与质量配的零部件，计算实际的力相比较，符合后再计算丝杠的导程，螺距等各个参数，计算的直径为32后校核丝杠的性能。 d 轴承 2 三、关键零部件的设计与选型 已知轴直径 6经计算算得轴同时存在轴向力与径向力，选择角接触球轴承。轴承的各项参数如下表。 轴承座 3 三、关键零部件的设计与选型 为与上文所叙的角接触球轴承相配合，同时考虑到安装便捷，设计了角接触轴承座。 它是一种常用的选型，适用于转动装置和轴与安装面平行的机械装置。考虑丝杠工作强度，拟采用铸钢材料制造。 联轴器 4 三、关键零部件的设计与选型 根据公称转矩，选用 凸缘式联轴器 ，其具有构造简单，成本低，可传递较大转矩等性能，使用广泛。 键 5 三、关键零部件的设计与选型 丝杠直径为 16动平稳 选择键 规格为 6 6 16于联轴器与丝杠相连。 普通平键两个侧面是它的工作面，其中普通型平键对中性好，定位精度较高，折装方便。 送丝机构主动轮设计 6 三、关键零部件的设计与选型 主动轮采用 45钢，直径100 20了使送丝力有所增加，在主动轮上开一个 以固定焊丝位置，保证焊丝不会滑动，向一个方向运动。 送丝主动轮设计 送丝轮轴设计 7 三、关键零部件的设计与选型 根据计算轴的最小直径，考虑到安装键，设计最小直径为 20小轴部分要与减速齿轮相连，然后两端用活动轴承支撑，中间是通过键与主动轮相连。最右段是轴的最小部分，外部要与电机相联，还要与轴承配合，轴承选择深沟球轴承，可承受轴向与径向载荷。 轴的设计 四 、自动电焊机整体装配 装配存在的问题 明确。 四 、自动电焊机整体装配 总结 通过对各个零部件进行科学选型，认真校核，考虑装配关系，使自动电焊机能够实现两向移动，并且在焊接过程中实现自动选择。具体完成的有： (1)自动电焊机总体装配设计； (2)自动电焊机传动部件丝杠的选型计算； (3)自动电焊机电机的选择； (4)自动电焊机自动送丝机构设计及其它部件的选型计算。 五、致 谢 感谢新疆大学机械学院对我的教育 感谢所有授予我知识的老师 感谢胡老师对我毕业设计的悉心教导 感谢所有帮助、关心我的老师与同学 I 摘 要 随着电焊机的应用需求，手动电焊机因为其劳动强度大，焊接效率低，工作环境恶劣，对人体伤害大等缺点，逐渐被自动电焊机所取代。自动电焊机的主要体现在自动送丝机构，焊接工位自动转换机构，工件自动装卡机构，工件焊接自动化系统，系统集成控制等，其中自动送丝机构是实现自动化的重要环节。 因此，本设计针对自动电焊机的主要传动部件，与送丝机构而进行设计，设计中完成了自动电焊机丝杠传动零部件的设计计算与选型，以及自动电焊机自动送丝机构的设计计算，实现各传动零部件的良好运行，使其不动时实现自锁功能在焊接过程中，自动电 焊机实现自动送丝功能。 关键词： 自动电焊机；丝杠传动；送丝机构of to by in is an of s of as as of so t in of 录 第 1章 绪 论 . 1 焊机的发展背景和特点 . 1 焊机自动送丝机构 . 2 动送丝机构的现状与特点 . 2 计的目标要求与内容 . 2 第 2章 总体方案设计 . 3 动电焊机总体设计 . 3 动电焊机自动送丝机构方案设计 . 3 第 3章 关键零部件的设计 . 5 杠和导轨选型 . 5 动电焊机 . 5 向电机选择 . 10 向丝杠传动设计 . 12 杠设计 . 12 向电动机选择 . 16 轴器的选择 . 18 焊机自动送丝机构设计 . 18 动送丝机结构从动轮设计 . 18 动送丝机构主动轮设计 . 18 丝电动机选择 . 19 动轮轴的设计 . 20 的选择与校核 . 22 承的选择 . 22 与电机连接 . 23 动送丝机构图 . 23 第 4章 自动电焊机整体装配图 . 24 动电焊机主视图 . 24 动电焊机左视图 . 25 动电焊机俯视图 . 26 结 论 . 27 致 谢 . 28 参考文献 . 29 1 第 1 章 绪 论 焊机的发展背景和特点 随着 社会和科学技术的发展，电焊机的应用需求也发生着变化从手动电焊机到半自动电焊机，再到自动电焊机，不断响着自动化方向发展。 手动电焊机设备简单，价格便宜，使用手工电焊机劳动强度大，焊接环境差，对人身体伤害大，焊接焊缝质量依靠焊工的技术与经验同时，手动电焊机的 生 产效率低，不适合特殊焊接于薄板焊接。逐渐手动电焊机跟不上生产的要求，只是在生活中焊接小零件时使用较多，在生产中逐渐出现半自动电焊机，将手动电焊机取代。 半自动电焊机是在原有的电焊机的基础上在某个方面，做出改进，实现电焊机半自动。如原有电焊机焊接时焊丝需要 焊工手动安装，有自动送丝的设备，焊枪在焊件上工作时，焊枪的移动等都是靠手工完成的常见到的半自动焊机有 体保护 焊，他们都是在原有电焊机上加以改进，实现半自动，但这些改进还是跟不上生产的要求，还是在用人力来完成，因此自动电焊机就发展起来了。 自动电焊机是利用控制技术，将焊接技术与其它技术相关联，实现集中控制，使电焊机的焊接实现自动化。自动电焊机包括自动送丝机构，焊接工位自动转换机构，工件自动装卡机构，攻击焊接工程自动化系统，系统集成控制等。自动电焊机种类不断变多，用得较多的是气焊，钎焊，有埋弧焊 自动电焊机；气体保护自动焊机，电渣焊自动焊机，激光焊接自动焊机，焊接机器人自动焊接机。 体保护自动焊接机用于焊接低碳钢、不锈钢、铝等材料，而且生产质量与焊接质量都很高。焊接时电弧很集中，焊接快；可用多种方式控制，焊机操作方便。埋弧焊自动焊机，是随着我国造船业、航空航天业、钢结构行业的发展，逐渐发展起来并广泛应用。它被应用于碳钢不锈钢等，拌脚后、焊缝较长的焊接中，他可以实现自动连接，故生产效率高，质量好，焊缝美观。埋弧焊在使用时电弧产生的场强高，对薄的焊件不能焊接，而且埋弧焊焊接时采用颗粒状旱剂进行 保护 ,只适用于平焊和角焊位置的焊接。 现代自动电焊机发展相当迅速，应用于越来越广泛 接质量好，适应焊接环境能力强，对特殊焊件的焊接满足要求。并且现代自动电焊机焊接性能高，材料成本低，焊机更是向环保方向靠近。节约劳动力，很大程度上降低劳动强度，使用更广泛。 总之，电焊机的发展已经适应了时代发展的要求，只要有需要就会有相应的电焊机诞生。使得我国的电焊机总体水平在不断的上升，实现机械化，自动化，智能化，将我国电焊机发展到一个新的阶段。 2 焊机自动送丝机构 动送丝 机构的现状与特点 自动送丝机构的发展是随着控制方式的发展不断变化的，从最开始的模拟电路控制，然后到了单片机控制，发展到了现代化的智能控制。目前使用较多的自动送丝机构采用的是推丝式、拉丝式、推 拉式。 推丝式送丝机构在气体保护焊中应用广泛，送丝轮位于焊接软管的后半段，通过电动机带动来驱动焊丝，使焊丝在软管内运动。推丝式送丝机构的优点是焊枪构造简单，焊枪使用轻便，操作便利，缺点是焊丝在焊丝管中运动一段距离后才能到达焊枪位置，运动过程中焊丝受到阻力较大，送丝不稳定。 拉丝式送丝系统，送丝机构在焊枪头中，位于软管的 前端，是利用电机的扭矩运送焊丝。优点是焊丝在焊丝管中受到拉力，送丝阻力较小，灵活稳定，焊丝卡住的现象极少发生，在细直焊丝的焊接中应用广泛。缺点是送丝机构在焊枪上，焊枪较重，设计要求高。 推 拉式送丝系统是这两种送丝机构的联合应用。在靠近焊丝软管末端安装一个推丝式送丝机构，在软管前段即在焊枪中再安装一个拉丝式送丝机构，利用两个送丝机构的电机运动实现焊丝的运输。推 拉式送丝系统中，推式电机主要提供动力使焊丝平稳运行，拉丝式电机可以将焊丝管仲焊丝拉直，便于运输，在送丝距离不大于 5m 时，它可稳定送丝。缺点是这种送丝 机构结构较为复杂，同时焊枪较重，不利于调整，应用于长距离送丝。 总的来说，送丝机构在不断地改进中，从它的送丝动力系统到送丝软管都有不断的创新。为不同焊机设计的送丝机构也在广泛的使用，目前国内的送丝机构还在不断尝试新的设计。 计的目标要求与内容 自动电焊机的使用是为了更快更高效的完成工作，同时降低劳动强度，本文自动电焊机设计主要是电焊机传动部分与送丝机构的设计，要求电焊机能实现良好的传动效果，具有很好的稳定性，同时在原有送丝机构中进行很好的完善，可以使送丝更加平稳，不会出现打滑现象。 具体设计内 容如下： 1. 通过阅读文献及参考资料，了解电焊机的原理及自动送料工作原理，分析其结构和组成。 2. 方案设计，根据查阅的资料提出设计方案，并说明方案的可行性。 3. 根据设计方案进行必要的计算，对电焊机机械结构及自动送料装置进行设计。 4. 完成设计总图 1 张，零、部件图 2张。 5. 编写设计说明书一份。3 第 2 章 总体方案设计 动电焊机总体设计 设计的自动电焊机能够实现两向运动，分别为 向，自动电焊机使用滑动丝杠传动，通过电机带动丝杠左右运动。 向丝杠上面，竖直放立，也由电动机带动丝杠进行上下运动。 X 向丝杠通 过平台与 面上有送丝机构，将焊丝送往焊枪嘴部。其中 6020台厚度为 40710 660丝机构放置于平台后半段，方便送丝。 图 2体设计方案 动电焊机自动送丝机构方案设计 送丝机构是通过电机驱动将焊丝从丝盘运送到送丝嘴焊枪的位置，用电动带动主动轮旋转，为送丝提供动力，利用从动轮将焊丝压入主动轮的送丝槽中，增大主动轮与焊丝之间的摩擦力，将焊丝平稳送出，通过送丝软管将焊丝送到送 丝嘴，之后用于焊接。其中送丝轮主动中国设为 于放焊丝，防止焊丝滑动，如下图： 4 从动轮 主动轮 送丝软管 焊丝 图 2丝机构原理图 图 2动轮剖面图 5 第 3 章 关键零部件的设计 杠和导轨选型 丝杠可以将回转运动转化为直线运动，或者将直线运动转化为回转运动，它是很常见的一种传动元件 ，其主要功能是将回转运动转化为线性运动，将扭矩转化成轴向反复作用力，它具有高精度高效率的特点。丝杠有滑动丝杠和滚珠丝杠，但是在自动电焊机的设计中要使电焊机在运动停止后，能使运动部件实现自锁，不能继续滑动，与滚珠丝杠相比，滑动丝杠能实现自锁，因此设计中采用的是滑动丝杠。 导轨主要是起到支承与引导运动部件在规定运动轨迹内运动的部件，形式有多种，大多采用的是滑动导轨，滚动导轨和静压导轨，这里选择导轨为滑动导轨，它结构简单，易于制造，刚性度好，抗震能力强，在各种机床中广泛应用。这里的运动是直线运动，导轨的截面形状主 要有矩形，三角形，燕尾形和圆柱形，这里选择双圆柱形导轨，他制造简单，工艺性好，导向性好，但它磨损快，因此要提高导轨的精度，刚度及耐磨性。导轨采用淬火钢和氮化钢的镶钢长导轨，采用润滑油润滑，减少摩擦你，减少磨损，防止生锈，延长使用寿命。同时双圆柱形导轨与滑块相连导向性好。 动电焊机 z 向结构设计 用梯形螺纹，大径 d=20距 p=4杆采用中等精度、经过调质处理的 45钢，螺母采用铸铁。 (1)按耐磨性设计计算 采用整体式螺母 =里取 =算螺杆中径： (3中： N） N. ） 查表 3国家标准选取参数 p=4mm,d=20=17.5 母高度： 6 H （ 3 21纹旋和圈数： Z= （ 3 =纹工作高度： h= 3旋副摩擦因数 值（定期润滑条件下） 螺杆和螺母材料 值 淬火钢对 青铜 对青铜 对耐磨铸铁 对灰铸铁 对钢 3动螺旋副材料的许用比压 牙面滑行速度 螺杆速度 螺母材料 许用比压 低速 钢 钢 青铜 3 25 m/钢 铸铁 青铜 13 18 11 18 (2)自锁导程角： (3= 当量摩擦角： = (37 =式中： 表 3因为 = (3)螺杆强度计算 设计中滑动丝杠螺杆材料是 45 钢，螺母是铸铁 ,采用梯形螺纹，单线 n=1,由表 3按滑行速度 m/用比压 8. ，取 5 N. ： 45钢的屈服强度 = 340 N. , 螺杆的许用应力由表 3 = (3=68 . 取 =80N. =( (3=(80 =80 96 N. 取 =88 N. =8 = =( 8 =80 取 =85N. 。 =30 40 N. ， 取 =35 N. 。 表 3动螺旋副材料的许用应力 、 、 螺杆强度 = 螺牙强度 材料 剪切 弯曲 铜 青铜 铸铁 耐磨铸铁 30 40 40 40 （ 40 60 45 55 50 60 (4)螺杆强度验算 螺纹摩擦转矩： = (3= (3= 因为 满足强度要求。 (5)螺杆螺牙 强度验算 抗剪强度： = (39 = = (3=抗剪强度小于材料许用切应力，牙根剪切满足强度要求；，抗弯强度小于材料许用弯曲应力，牙根弯曲满足强度要求，所以螺杆螺牙满足强度要求。 (6)螺母螺牙强度验算 抗剪强度： = = 抗弯强度： = = 因为 ,抗剪强度小于材料许用切应力，牙根剪切满足强度要求； ，抗弯强度小于材料许用弯曲应力，牙根弯曲满足强度要求。 (7)螺杆受压稳定性计算 螺杆两端用滚动轴承支持，可视为两端铰支，长度系数参考表 取 1。 惯性半径： i= =杆最大工作长度： i=L=320数： 10 =5界载荷： 因此，满足条件。 表 3数 螺杆端部结构 系数 c 一端固定，一端自由 端固定 端 固定，一端铰支 端铰支 Z 向电机选择 丝杠所需功率 由工作阻力和摩擦系数计算确定。丝杠最大正压力为2000N；转速为 1500 2000r/杠直径为 20 丝杠功率： （ 3 式中： ( 丝 杠 转速 （ r/ 参考机械设计手册中常见材料摩擦副的动摩擦系数 在 常用值 。 (1)摩擦力计算 : (3式中 N） =200N 则加载于电机上的扭矩最大为： (3=1 估算轴承阻尼对电机的扭矩影响 ,由于 Z 向滑动丝杠为水竖直安装，轴向载荷为其主要载荷，径向载荷亦很大，因此选角接触系列轴承，参考机械设计手册得：角接触轴承的摩擦系数 在 间，由轴承摩擦力矩近似计算公式： (3=以电机计算转矩 ： (3=里取电动机转速为 2000r/ (2)电动机所需功率为： = =缘联轴器的传动效率取 3)确定电机的额定功率 则取电机额定功率： （ 3 =据设定的滑动丝杠转速为 1500 于联轴器不具有调速作用，故选取转速大于等于 2000r/可调速电机。 参照电动机输出功率，电机转速，结构形式，性能标准，选取 具有设计新颖、结构紧凑、维修方便的特点，采用 全可靠，有良好的启动、运行性能，整体性能指标高、体积小、噪音低。 表 3机参数 型号 输出功率（ w） 电压（ v） 转速（ r/ 电流 （ A） 效率（ %） 00 380 2800 5 (4)轴承选择与轴承座设计 12 由于电焊机采用滑动丝杠传动，径向载荷与轴向载荷同时存在，用角接触轴承，它双向能承 受很大的力，经计算采用角接触轴承，在传动中要是轴承与轴承座紧密结合，因此采用自己设计轴承座。这里设计的轴承座是整体式的。 (5)联轴器的选择 在电机启动时和工作中可能会出现过载现象，所以按滑动丝杠上最大转矩为联轴器的计算转矩 计算式如下 : （ 3 式中： 表 3 表 3轴器的使用工况系数 工作机 原动机 工作情况及举例 电动汽轮机 双杠内燃机 单杠内燃机 四缸及以上 内燃机 转矩变化很小 矩变化很大 称转矩： T=算转矩： = =虑到纵向电机为竖放，不宜过高，根据设计 要求，因此选择连轴器型为销柱联轴器。 向丝杠传动设计 杠设计 用梯形螺纹，大径 d=32距 p=6杆材料采用中等精度、经热处理调质处理的 45 钢 。 13 (1)按耐磨性设计计算 轴向派 生力 ： F= 式中：轴所受径向力（ N） 计算得： F=2732N 采用整体式螺母 =里取 = =中 F 轴向载荷（ N） 许用压力（ N. ） 查表 3=6d=32d=29母高度： H=4=纹旋合圈数： Z= =22)自锁性验算 导程角： = =式中 当量摩擦角： = =式中 摩擦因数（查表 3 1） 螺纹牙型角（ ） 因为 导程角 ， 所以满足自锁要求。 14 (3)螺杆许用应力计算 由于螺杆材料 45钢 ， 采用梯形螺纹单线
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号