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焊接变位机设计论文
焊接变位机设计
L型焊接变位机
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L型焊接变位机设计（二维+论文）,焊接变位机设计论文,焊接变位机设计,L型焊接变位机
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摘 要焊接定位器运动系统的设计是焊接定位器方案设计的核心内容，确定焊接定位器的自由度是其前提。焊接定位器的关键是定位器最佳位置焊接所需的自由度的设计，如平移或旋转设计。L型焊接定位器旋转和转动工件。在水平和船体位置上焊接工件的机械装置。L型焊接定位器是应用最广泛的焊接定位器，承载能力一般不超过1吨。L型焊接定位器的主要部件是翻转机构、回转机构和底座。本设计主要是设计翻转机构的减速装置和旋转机构的减速器。以及零部件参数的选择。焊接变流器采用直流电机减速器驱动工作台转动和倾斜，具有精度高、惯性小、制动性好、稳定性好等优点。可实现无级调速，易于实现正反转。大规模生产可以获得更高的经济效益。焊接定位器有助于实现焊接过程的最佳位置。提高工作效率，降低疲劳强度，实现良好的焊缝成形。关键词：L型焊接变位机；回转机构；减速器AbstractThe design of movement system of welding positioner is the core content of the scheme design of welding positioner, and the determination of the degree of freedom of welding positioner is its precondition. The key of welding positioner is the design of the degree of freedom required for the best position welding of positioner, such as translational or rotational design.The L type welding positioner revolving and turning the workpiece. A mechanical device for placing the weld on the workpiece in a horizontal and ship position. The L type welding positioner is the most widely used welding positioner, and its carrying capacity is generally not more than 1 tons. The main part of the L welding positioner is the turnover mechanism, the slewing mechanism and the base. This design is mainly designed to design the reduction device of the turnover mechanism and the retarder of the rotary mechanism. And the selection of the parameters of the parts and parts.The welding converter uses DC motor - reducer to drive the worktable to turn and tilt, and has the advantages of high precision, small inertia, good braking and stability. It can realize stepless speed regulation and easy to realize positive and reverse. Mass production can achieve higher economic benefits.Welding positioner is conducive to achieving the best position of the welding process. Improve work efficiency, reduce fatigue strength and achieve good weld formation.Key Words：L type welding positioner; rotary mechanism; reducer目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论51.1 设计焊接变位机的意义51.2 焊接变位机简介51.2.1 焊接变位机定义51.2.2 L型焊接变位机特点61.3 L型焊接变位机简介71.4 选题的背景及意义71.5 论文研究的主要内容72 L型焊接变位机总体方案设计92.1 设计要求：92.2 L型焊接变位机原理分析102.2.1 伸臂翻转减速机构的工作原理112.2.2 工作台回转机构的工作原理112.3 总体方案确定112.3.1 工作平台112.3.2 工作台回转机构112.3.3 传动机构类型选择的一般原则122.3.4 常用传动机构的一般布置原则：123 L型焊接变位机翻转机构的设计153.1 伸臂翻转旋转减速器的传动方案简图（如图3.1）153.2 选择电动机153.3 确定传动比163.4 计算传动装置的运动和动力参数163.5 V带轮的设计计算183.6 高速级蜗轮蜗杆设计203.6.1 材料选择203.6.2确定在涡轮上的转矩213.7 低速级蜗轮蜗杆设计244 工作台回转机构的设计284.1 总体传动方案简图如下图4.1284.2 选择电动机284.3 计算传动装置的运动和动力参数294.4 V带轮的设计计算304.5 高速级蜗轮蜗杆设计324.6 低速级蜗轮蜗杆设计345 结论37参考文献38致 谢40451 绪论1.1 设计焊接变位机的意义由于焊接技术的发明已经超过100年，工业生产中的所有重要产品，如航空、航天和核工业中的产品的生产和制造，都离不开焊接技术。焊接质量直接影响产品的质量，直接影响整个机器的性能。因此，改进焊接工艺，提高焊接质量对工业的现代化起着重要的作用。提高焊接机械化水平和自动化水平，实现焊接技术和设备的现代化是一个重要方面。一般来说，焊接质量较重，通过手工更换不易改变焊缝位置。效率很低。这样，在焊接生产中，会遇到焊接变化位置和合适的焊接位置的选择。鉴于实际需要，人们设计并开发了焊接定位器。适当的更换功能将使焊缝的各种焊缝达到最佳位置，从而避免了焊接和焊接，提高了焊接质量和焊接质量。生产效率。是提高焊接效率和焊接质量、降低劳动强度的有效廉价工具。另外，选择合适的变位机能降低工人的劳动强度及生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理1。在我国，焊接定位器也已成为制造业不可缺少的设备。在焊接领域，它被分为焊接辅助机。它被称为焊接辅助机中的三大机器，它与焊接机和滚轮架焊接。在过去的十年中，该产品已在中国工程机械行业的长足发展，已被广泛应用。在型号和规格方面，有十多个系列，数百个品种和规格正在形成一个小产业。1.2 焊接变位机简介1.2.1 焊接变位机定义在中国，焊接变位机是一个年轻的产品。由于制造业发展水平的差异，许多企业没有配备焊接站的焊接定位器，相关研究相对薄弱。到目前为止，还没有专门的工作来研究它的定义和分类。它的名称是不可能归一化的。相同的设备，不同的企业和不同的人可能有不同的头衔。如：轮胎、转台、翻转架、定位器、定位器等。为此，我们需要给它一个定义。我们把用来焊接工件的焊接定位器称为焊接，使焊缝移动到焊接操作所需的位置。也就是说，工件被夹紧在一个设备上用于焊接。待焊接的焊缝的初始位置可以在空间的任意方向上。焊接后，任何方向的焊缝都会变成角焊、平焊或角焊。完成此功能的设备称为焊接定位器。它变了。为了保证焊接质量，必须进行垂直焊接和底焊。从而保证了焊接质量，提高了焊接生产率和生产过程的安全性。一般来说，焊接定位器是移动工件的焊接辅助装置，以便将焊缝放置在合适的可焊接位置。有利于提高焊接和生产质量，降低工人劳动强度和生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。尤其是加入WTO后，工程机械市场的竞争将越来越激烈。国内企业必须通过适应定位器等基础设备的焊接，适应形势，进入生产能力的革命。1.2.2 L型焊接变位机特点焊接定位器是实现环缝焊接的通用高效焊接设备。可配置氩弧焊机、气体保护电弧焊机、等离子焊机等焊接电源，并可与其它机械结合形成自动焊接系统。该产品主要由旋转头、位移机构和控制器组成。旋转头的转速可调，具有独立的调速回路，拨号开关直接预置焊缝长度。倾斜角可根据需要进行调整。焊枪可以随空气向上和向下移动。如图1.1，L型焊接变位机结构特点与性能 回转工作台安装在伸臂一端，伸臂一般相对于某倾斜轴成角度回转，而此倾斜轴的位置多是固定的，但有的也可小于100的范围内上下倾斜。该机变位范围大，作业适应性好，但整体稳定性差。其适用范围为1t以下中小工件的翻转变位。在手工焊中应用较多。多为电动机驱动，承载能力在0.5t以下，适用于小型罕见的翻转变位。也有液压驱动的，承载能力多，适用于结构尺寸不大，但自重较大的焊件。1-回转工作台 2-伸臂 3-倾斜轴 4-转轴 5-底座图1.1 L型焊接变位机1.3 L型焊接变位机简介L型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，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2。1.4 选题的背景及意义在焊接生产中，经常遇到焊接定位器，选择合适的焊接位置。针对这些实际需要，设计开发了一种焊接台，通过工作台的旋转和倾斜，可以方便地进行焊接。焊接定位器与焊接机械手的结合可以实现焊接的机械化和自动化，提高焊接效率和焊接质量。该焊接定位器可应用于化工、锅炉、压力容器、电机、电器、铁路运输、冶金等工业部门的自动焊接系统。在现代加工制造过程中，焊接定位器已悄然成为不可缺少的设备，其作用越来越突出。特别是在过去的十年中，该产品已在中国的工程机械行业取得了很大的进展，已经得到了广泛的应用。大多数机械和机械设备的结构部件都非常复杂，特别是各种机器的关键部件。焊接质量直接受机器性能的影响。有利于提高焊接和生产质量，降低工人劳动强度和生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。特别是加入WTO后，我国机械市场的竞争将越来越激烈，国内企业必须适应这种形势，通过焊接转炉等基础设备实现生产能力的革命。1.5 论文研究的主要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和翻转机构进行了详细的设计描述：包括电动机的选择，二级蜗轮蜗杆减速器的设计，带轮及其传动带的设计计算。2 L型焊接变位机总体方案设计2.1 设计要求：焊接变位机设计的出发点是满足系统的功能，从变位机械在该生产线中的功能入手分析，它主要包括以下几个方面的功能4：2.1.1 对焊件的停放2.1.2 能适应不同尺寸形状的焊件的焊接2.1.3 能够将待焊点沿着一定的运动轨迹移动到最佳焊接位置焊接定位器是旋转和倾斜焊接工件的机械装置，使得工件上的焊缝被放置在水平和船体位置。当焊接机工作在稳定的焊接速度时，工作台的旋转轴可以倾斜和旋转，以获得良好的空间焊缝成形。该设备具有以下几项要求（如表2.1）：表2.1 0.5T焊接变位机的基本参数要求最大承载及驱动重量500 kg额定载荷时最大偏心距250 mm工作台直径800 mm翻转角度范围0120翻转速度0.75 r/min回转速度0.11 r/min回转调速方式变频无级调速额定载荷时最大重心距250 mm翻转电机功率0.75 kW本焊接变位机适用于小焊件的焊接，一般是那种手工不易搬动或者搬起来比较费力的焊件，对手工焊和自动焊都适用，主要是用来把焊缝变到易于施焊的位置，比如平焊和“船型”焊接位置。2.2 L型焊接变位机原理分析 图2.1 L型焊接变位机该L型焊接变位机（如图2.1）可以实现工作台的回转、工作台的翻转和小幅度升降。图2.2 L型翻转减速机L型翻转减速机和工作台转台采用蜗轮传动，获得自锁能力，保证安全稳定运行。在L臂翻转减速机构和作用旋转机构的第一级传动中使用皮带传动。当工作台未装载在工作台上时，变压器的整体结构布置在倾斜轴线的侧面上。在搬运工件后，整个重心将进入或移动到斜轴的另一侧。这使得整个重力器的整个重力器的倾斜力矩变化不大，无论在负载或无负载的情况下。因此，可以减少驱动功率，并且可以确保整个机构的安全性和稳定性。2.2.1 伸臂翻转减速机构的工作原理电机启动后，通过第一级滑轮传动，将速度传递给两级蜗轮减速器，经过两次减速后，获得稳定的低速，第二蜗轮的最终轴为臂旋转减速机构的最终输出轴。NISM。翻转臂由蜗轮蜗轮减速，具有自锁功能，保证工作状态稳定安全。2.2.2 工作台回转机构的工作原理电动机转动，通过一级皮带传动，带动第一对蜗轮蜗杆传动，达到一次减速。再经过第二对蜗轮蜗杆减速，最后由第二组蜗轮蜗杆带动所连接的回转平台的输出轴，从而实现工作台的回转运动。2.3 总体方案确定在对焊接变位结构机械设计时，其设计依据是焊接工件及焊缝的形状特征信息，在设计过程中还需综合考虑多方面的因素，如工件的焊接方法及其工艺规范等。本焊接变位机由工作平台、回转机构、翻转机构、机座、控制装置、焊接导电装置等部分组成。2.3.1 工作平台它用于工件的停放。由于焊接变位机一般情况下需配合夹具工作，完成工件的翻转及焊接。因此在工作台表面开沟槽，用于固定工件的夹具的移动及固定。同时工作台面表面经网格状处理后增大了摩擦，便于工件在变位时位置的固定。2.3.2 工作台回转机构图2.3 工作台回转机构工作台回转机构（如图2.2），用于实现工作台面上被焊接件回转运动的实现。该部分主要是传动部分的设计。包括传递动力、改变运动方向、改变运动速度。0.5TL型焊接变位机主要由以下几部分组成：底座、电动机、皮带传动机构、伸臂翻转减速器、翻转伸臂、工作台、工作台回转机构。其中底座、翻转伸臂、工作台采用焊件。而电动机是外购件。所以主要研究皮带传动机构、伸臂翻转减速器、工作台回转机构。2.3.3 传动机构类型选择的一般原则 （1）小功率传动，宜选用结构简单、价格便宜、标准化程度高的传动机构，以降低制造成本。 （2）大功率传动，应优先选用传动效率高的传动机构，如齿轮传动，以降低能耗。 （3）工作中可能出现过载的工作机，应选用具有过载保护作用的传动机构，如带传动。但在易爆、易燃场合，不能选用摩擦传动，以防止静电引起火灾。 （4）载荷变化较大，换向频繁的工作机，应选用具有缓冲吸振能力的传动机构，如带传动。 （5）工作温度较高、潮湿、多粉尘、易爆、易燃场合，宜选用链、闭式齿轮或蜗杆传动。 （6）要求两轴保持准确的传动比时，应选用齿轮或蜗杆传动。由于各种传动的单级传动比均有相应的容许极限值，故对传动比很大或较大的机械需用二级或二级以上的多级传动。多级传动可全由啮合传动组成，或全由摩擦传动组成，也可用摩擦传动和啮合传动组成，还可由常规的普通传动和非常规的行星传动组成。在多级传动中，各类传动机构的布置顺序不仅影响传动的平稳性和传动效率，而且对整个传动装置的结构尺寸也有很大影响。因此，应根据各类传动机构的特点合理布置，使各类传动机构得以充分发挥其优点。2.3.4 常用传动机构的一般布置原则： （1）摩擦传动（如皮带传动）的承载能力一般较低，在传递相同转矩时，其结构尺寸大于啮合功率。因此，在多级变速器中，它应置于高速水平，也因为它具有良好的工作稳定性，所以它还可以在高速水平上发挥减震和缓冲作用。 （2）啮合传动中的蜗杆传动大多用于大传动比和中小功率场合，其承载能力普遍低于齿轮传动。为了获得更小的结构尺寸，应将其置于高速水平。此时，虽然齿面相对滑动速度相对较高，但有利于流体润滑膜的建立，有利于提高轴承的承载能力和效率。 （3）考虑到大尺寸、大模数锥齿轮难以加工，在多级传动时，应将其置于高速水平，但圆周速度较大，应提高制造精度，增加成本。 （4）如果在机器中存在制动装置，则不应使用摩擦驱动。顺便说一下，机械中的制动装置通常是高速放置的。此外，在设计多级变速器时，运动链越短越好。运动链越短，机构和部件的数量越少，能耗越低，制造、装配、使用、维护和维护的成本越低，这将有助于提高整机的效率和操作精度。因此，根据上述设计准则和设计要求，工作台的旋转机构设计如下：工作台的旋转机构由电机驱动，通过第一级皮带轮传动，然后通过蜗杆减速器和最后一级。蜗杆轴输出到工作台。传动路线为：直流电机一级带轮传动二级蜗轮蜗杆减速器三级蜗轮蜗杆减速器，从而实现工作台的回转。此机构的优点在于传动比大而结构尺寸较小，易于吸收振动，当传动部分被卡住时，不会烧坏电机，同时造价比较低。工作台翻转机构设计如下所示：同样根据设计准则以及设计要求，用电机驱动，通过带传动减速器，二级蜗轮蜗杆，三级蜗轮蜗杆的多级减速，以获得连续稳定的工作台倾斜速度。传动路线为：直流带减速电机二级蜗轮蜗杆减速器三级蜗轮蜗杆器，从而实现工作台的翻转。蜗杆蜗杆减速器除了具有蜗杆蜗杆减速器传动比大、结构尺寸小的特点外，还采用蜗轮蜗杆减速器的自锁功能，同时采用齿轮副锁紧，并采用T形齿轮副。通过控制操作，可以使旋转机构准确稳定地保持在指定位置，安全可靠。在设计过程中，主要的内容是确定滑轮的参数和蜗轮蜗杆的参数以及电机的选择。通过总体方案的确定可知，要完成L型焊接变位机的设计我们主要需要解决两个问题：1、L型翻转机构的设计。2、工作台回转机构的设计。下面针对这两个问题分别进行详细叙述。3 L型焊接变位机翻转机构的设计3.1 伸臂翻转旋转减速器的传动方案简图（如图3.1）图3.1 伸臂翻转旋转减速器的传动方案简图3.2 选择电动机在电机的选择过程中，主要考虑电机的容量。电机的容量是否合适，影响电机的工作和经济性。如果容量小于要求，机器将不能正常工作或电机损坏过早。容量大，电机价格高，不能充分利用能力。由于经常不在满载下运行，效率和功率因数都很低，造成很大浪费5。电机的容量主要由加热条件决定。额定功率是电动机在连续运行时不超过允许温度的最大功率。满载速度是指当负载等于额定功率时的电机速度。同一类型的电动机根据额定功率和转速有一系列模型。根据电动机功率选择电动机的容量，我们所选电动机型号如表3.1所示：表3.1 所选电动机型号电动机型号额定功率（kw）满载转速（r/min）额定转速（r/min）额定电流（A）额定电压（V）重量（Kg）Y802-40.75139014402220183.3 确定传动比其中为电动机的满载转速，为工作台的翻转速度。 我们面临的下一个问题是如何分配各级输电比。传动比的合理分配是传动装置设计中的一个重要问题。它将直接影响减速器的外轮廓、重量、润滑和中心距。分配传动比主要考虑以下几点： 1）各级的传动比应在推荐范围内选择，不应超过最大允许值。 2）要充分发挥各级传动比的承载能力，注意各级传动部件的尺寸协调、结构的均匀结构和干扰和安装的不便。零件。 3）应考虑传动比的大小对整体结构的影响。如果传动比过大，则大皮带轮的大直径与减速器的整体尺寸不一致，甚至与底座干涉。 4）应使传动装置的外廓尺寸尽可能紧凑。 5）传动比还要考虑载荷性质。综合考虑以上各因素，选带传动的传动比为2。对于两级蜗杆减速器，为了使结构紧凑，应使i2=2i1，所以取第一级蜗轮蜗杆的传动比为22，第二级蜗轮蜗杆的传动比为44。传动装置的实际传动比受多种因素的影响，因此往往需要一定的传动比。一般来说，工作机器的实际速度与所需速度之间的相对误差应该在5%的范围内。设带传动的传动比为i1，第一级（高速级）蜗轮蜗杆的传动比为i2， 第二级（低速级）蜗轮蜗杆的传动比为i3。则工作机的实际转速： （3.1）而所以此传动比选择合适。3.4 计算传动装置的运动和动力参数传动装置的运动和动力参数，主要是指各轴的转速、输入功率和输出转矩。它们是进行传动设计的重要依据。3.4.1 传动系统中各轴的转速n(r/min) (3.2) (3.3) (3.4) 3.4.2各轴输入功率P（kW）： (3.5) (3.6) (3.7) 其中：带传动的效率。 轴承的效率。 第一级蜗轮蜗杆传动的效率。 第二级蜗轮蜗杆传动的效率。3.4.3 各轴转矩T(Nm): (3.8) (3.9) (3.10)3.5 V带轮的设计计算3.5.1 确定设计功率 ， 其中【3】 (3.11) 3.5.2 选择V带型号对结构尺寸无严格要求，可选普通V带。根据和，查工具书选择A型 V带。 3.5.3 选择带轮直径和由工具书查的V带最小直径，应使，考虑小带轮转速不是很高，结构尺寸又没有特别限制，取。验算带速 (3.12)所以，符合工具书推荐的基准直径，故：带轮选择合适。 3.5.4确定中心距a和带长Ld设计条件中没有限制中心距，故可初选中心距。由式得到 (3.13)初选，则带长：查工具书圆整于是中心距 (3.14)A的调整范围：3.5.5验算小带轮包角 (3.15)所以中心距选择合适。3.5.6确定V带根数z 查机械设计课程设计手册得： (3.16)查机械设计课程设计手册得： 0.3kW， (3.17) 查机械设计课程设计手册得：0.03kW。 (3.18) 查机械设计课程设计手册得：0.96， 1.11， (3.19) 带入计算公式得：，选z2， 符合推荐轮槽数。 3.5.7确定初拉力 查机械设计课程设计手册得： (3.20) 查机械设计课程设计手册得：q0.06kg/m，带入公式得：安装时，应保证初拉力大于上述数值，但也不应过大。3.5.8作用于轴上的压力查机械设计课程设计手册得：。 (3.21)3.5.9带轮结构设计根据选择V带的类型（A型）查机械设计课程设计手册得以下参数：（如表3.2）表3.2 A型V带参数槽型bdhaminhfmine minA112.758.7150.3以大带轮设计为例，带轮的设计如图3.2所示：图3.2 带轮设计图3.6 高速级蜗轮蜗杆设计3.6.1 材料选择 由于是伸臂旋转减速机构较为重要，选蜗杆（如图3.3）材料20Cr.表面淬火，硬度4550HRC；选蜗轮（如图3.4）材料ZCuSn10P1，金属模铸造。图3.3 蜗杆图3.4 蜗轮3.6.2确定在涡轮上的转矩 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，传动中心距 （3.22）确定作用在涡轮上的转矩 根据要求可知，蜗杆头数一般选择1、2、4、6，在此，我们选择，那么蜗轮的齿数。查工具书可知， 。则 （3.23）（1）确定载荷系数因工作载荷较稳定，故取载荷分布系数，查机械设计手册选取，由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数所以载荷系数 (3.24)（2）确定弹性影响系数查机械设计手册，可知 (3.25) （3）确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值为0.35，查机械设计手册可知（4）确定许用接触应力 查表3.3 铸锡青铜涡轮的基本许用接触应力表3.3 铸锡青铜涡轮的基本许用接触应力涡轮材料铸造方法蜗杆螺旋面的硬度45HRC45HRC铸锡磷青铜ZCuSn10P1砂模铸造150180金属模铸造220268铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造113135金属模铸造128140根据所选材料，确定许用接触应力:。 应力循环次数: (3.26)其中为工作寿命: 寿命系数: (3.27)则 则中心距为: (3.28) 取，因，查机械设计手册取模数，蜗杆分度圆直径 。这时，从机械设计手册查得接触系数，因为，因此以上计算结果可用。3.6.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 （1）蜗杆轴向齿距：，直径系数， (3.29) 齿顶圆直径：， (3.30)齿根圆直径：， (3.31)分度圆导程角：。 (3.32) （2）蜗轮蜗轮齿数，变位系数。 (3.33)传动比，这时传动比误差为，是允许的。蜗轮分度圆直径： (3.34) 蜗轮喉圆直径： (3.35)蜗轮齿根圆直径： (3.36)蜗轮咽喉母圆半径： (3.37) （3）校核齿根弯曲疲劳强度查机械设计手册可知： (3.38) 式中，蜗轮齿根弯曲应力，单位为 蜗轮齿形系数，可由蜗轮的当量齿数和蜗轮的变 位系数得出。 蜗轮的许用弯曲应力，单位为当量齿数 (3.39) 根据，由机械设计手册可知许用弯曲应力 从机械设计手册可知， (3.40)寿命系数 (3.41) 弯曲强度是满足的。3.7 低速级蜗轮蜗杆设计3.7.1 材料选择： 由于是伸臂旋转减速机构较为重要，选蜗杆材料20Cr.表面淬火，硬度4550HRC；选蜗轮材料ZCuSn10P1，金属模铸造。3.7.2 确定涡轮上的转矩： 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，校核齿根弯曲疲劳强度，传动中心距 (3.42) 确定作用在涡轮上的转矩根据要求可知，蜗杆头数一般选择1、2、4、6，在此，我们选择，蜗轮的齿数。查表得。则 (3.43) （1）确定载荷系数:因工作载荷较稳定，故取载荷分布系数，查机械设计手册选取，由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数所以载荷系数 （2）确定弹性影响系数：查机械设计手册，可知 (3.44) （3） 确定接触系数：先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值为0.35，查机械设计手册可知 （4） 确定许用接触应力： 查表3.4 铸锡青铜涡轮的基本许用接触应力表3.4 铸锡青铜涡轮的基本许用接触应力涡轮材料铸造方法蜗杆螺旋面的硬度45HRC45HRC铸锡磷青铜ZCuSn10P1砂模铸造150180金属模铸造220268铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造113135金属模铸造128140根据所选材料，确定许用接触应力:。 应力循环次数: (3.45)其中为工作寿命: 寿命系数: (3.46)则 则中心距为: (3.47) 取，因，查机械设计手册取模数，蜗杆分度圆直径。这时，从机械设计手册查得接触系数。因为，因此以上计算结果可用。3.7.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸： （1）蜗杆轴向齿距：， (3.48) 直径系数：， (3.49) 齿顶圆直径：， (3.50)齿根圆直径：， (3.51)分度圆导程角：。 (3.52) （2）蜗轮蜗轮齿数，变位系数。 (3.53）传动比，这时传动比误差为，是允许的。蜗轮分度圆直径： （3.54）蜗轮喉圆直径： （3.55）蜗轮咽喉母圆半径： （3）校核齿根弯曲疲劳强度查机械设计手册可知： （3.56）式中，蜗轮齿根弯曲应力，单位为 蜗轮齿形系数，可由蜗轮的当量齿数和蜗轮的变位系数得出。蜗轮的许用弯曲应力，单位为当量齿数 （3.57）根据，由机械设计手册可知螺旋角系数许用弯曲应力 （3.58）从机械设计手册可知，寿命系数 （3.59） （3.60） （3.61）弯曲强度是满足的。至此，L型焊接变位机翻转机构设计完成。4 工作台回转机构的设计4.1 总体传动方案简图如下图4.1图4.1 总体传动方案简图4.2 选择电动机由要求的额定功率查机械设计手册第五册，我们选电动机，其额定功率，额定转速1500r/min，满载转速1380r/min。确定传动比根据电动机满载转速和工作机转速即可确定传动装置的总传动比： （4.1）接下来我们面临的问题就是如何合理的分配各级传动比。综合考虑前面介绍的五点内容选带传动的传动比。对于两级蜗杆减速器，为了使结构紧凑，应使。所以取第一级蜗轮蜗杆的传动比为18，第二级蜗轮蜗杆的传动比为40。传动装置的实际传动比由于受到各种因素的影响，因而与要求的传动比常有一定的误差，一般情况下，所选用的传动比应使工作机的实际转速与要求的转速的相对误差在范围内即可。设带传动的传动比为，第一级蜗轮蜗杆的传动比为，第二级蜗轮蜗杆的传动比为。则工作机的实际转速 （4.2） 而：所以该传动比选择合适。4.3 计算传动装置的运动和动力参数传动装置的运动和动力参数，主要是指各轴的转速、输入功率和输入转矩。它们是进行传动设计的重要依据。4.3.1 传动系统中各轴转速n（r/min） （4.3） （4.4） （4.5） 4.3.2 各轴输入功率P（kW） （4.6） （4.7） （4.8）4.3.3各轴转矩T（N）： ； （4.9） （4.10） （4.11）4.4 V带轮的设计计算4.4.1 确定设计功率 查工具书可知，则 （4.12）4.4.2 选择V带型号：对结构尺寸无严格要求，可选普通V带。根据和，查工具书选择Z型V带。4.4.3 选择带轮直径由工具书查得Z型V带最小直径，应使，考虑小带 轮转速不是很高，结构尺寸又没有特别限制，取。验算带速 （4.13）带轮择合适。 所以：4.4.4 确定中心距和带长L 设计条件中没有限制中心距，故可初选中心距。由式 得 （4.14） 初选300mm，则带长： （4.15）查工具书圆整于是中心距a+ （4.16）A的调整范围： （4.17）4.4.5 验算小带轮包角 （4.18）所以中心距选择合适。4.4.6 确定V带根数z 查工具书得： （4.19）查工具书得：0.3kW， （4.20）查工具书得：0.173410，1.1373， （4.21）则：0.03kW。 （4.22）查工具书得：0.96， 1.11， （4.23） 带入计算公式得：， （4.24）选z2， 符合推荐轮槽数。4.4.7确定初拉力 查工具书得： （4.25）查工具书得：q0.06kg/m， (4.26)带入公式得： （4.27）4.4.8 作用于轴上的压力查工具书得：。 (4.28)4.4.9 带轮结构设计根据选择V带的类型（Z型）查工具书的以下参数（如表4.1）：表4.1 Z型V带参数槽型bdhaminhfminefminZ8.52.007.0120.37以小带轮为例设计如下图4.2：图4.2 小带轮设计简图4.5 高速级蜗轮蜗杆设计4.5.1 材料选择 由于是伸臂旋转减速机构较为重要，选蜗杆材料20Cr，表面淬火，硬度4550HRC；选蜗轮材料ZCuSn10Pb1，金属模铸造。4.5.2 确定许用应力应力循环次数：， （4.29）查工具书得，则 （4.30） 4.5.3 选择齿数 ：根据传动比参考工具书2，则。4.5.4 按齿面接触疲劳强度设计查工具书得： （4.31）查工具书得：载荷系数K （4.32）查工具书得：。 （4.33）由于 较低，估计取 （4.34） 由于载荷平稳，通过跑合可以改善偏载程度，所以取所以载荷系数K， （4.35）而，查得 ，则 （4.36）按照接触强度要求： （4.37） 查工具书可选出m3.15mm，35.5mm， （4.38） 。q=11.7，x=-0.1349 （4.39） 则 中心距。 (4.40)4.5.5 验算处设参数 （4.41） 原估计，选合适。4.5.6 验算齿根弯曲疲劳强度查工具书得： （4.42） 蜗轮当量齿数， (4.43)于是查得齿形系数2.6，而，带入计算式可得 (4.44)满足弯曲疲劳强度的要求，所以传动件选择合适。4.5.7 蜗轮蜗杆几何尺寸的计算 蜗杆齿顶圆直径： (4.45) 蜗杆齿根圆直径： (4.46) 蜗杆齿宽： （4.47） 蜗轮吼圆直径： （4.48） 蜗轮齿根圆直径： （4.49） 蜗轮咽喉母圆半径： ， （4.50）4.6 低速级蜗轮蜗杆设计4.6.1 材料选择 由于是伸臂旋转减速机构较为重要，选蜗杆材料20Cr，表面淬火，硬度4550HRC；选蜗轮材料ZCuSn10Pb1，金属模铸造。4.6.2 确定许用应力应力循环次数：， （4.51）查工具书得，则 （4.52）4.6.3 选择齿数 根据传动比参考工具书1，则。取，实际传动比4.6.4 按齿面接触疲劳强度设计：查工具书得： （4.53）查工具书得：载荷系数K （4.54）查工具书得：。 (4.55)由于 较低，估计取 由于载荷平稳，通过跑合可以改善偏载程度，所以取所以载荷系数K， (4.56)而，查得 ，则按照接触强度要求： (4.57) 查工具书可选出m4mm，40mm，q10.66， 。 。 (4.58)4.6.5 验算处设参数 (4.59)原估计，选合适。4.6.6 验算齿根弯曲疲劳强度 查工具书得： （4.60）蜗轮当量齿数，变位系数x=-0.500查表得： 齿形系数2.88，而，带入计算式可得 （4.61） 满足弯曲疲劳强度的要求，所以传动件选择合适。4.6.7 蜗轮蜗杆几何尺寸的计算： 蜗杆齿顶圆直径： (4.62) 蜗杆齿根圆直径： (4.63) 蜗杆齿宽： (4.64) 蜗轮吼圆直径： (4.65) 蜗轮齿根圆直径： (4.66) 蜗轮咽喉母圆半径： (4.67) 至此，工作台回转机构的减速器设计完成。5 结论本文的主要研究对象是L型焊接变位机。L型焊接变位机包括回转机构，倾斜机构及底座等几部分，其中回转机构和倾斜机构的减速器均采用二级蜗轮蜗杆减速器，从而得到了较低而又平稳的工作转速7。5.1本文所做的主要工作以如下 （1）L型焊接变位的总体设计 （2）L型焊接变位机翻转机构的设计 （3）L型焊接变位机回转工作台的设计5.2L型焊接变位机主要实现的功能如下 （1）工作台可任意角度回转或以焊接速度回转，回转速度为0.11。 （2）伸臂旋转时，其空间轨迹为圆锥，与回转台配合可将工件调整到水平或船形焊的位置。参考文献1 王斌武. 应用于采煤机滚筒制造的数控焊接变位机的设计与计算J. 煤械，2009，(7).2 王斌武. 数控焊接变位机在截割头制造中的设计与应用J. 煤炭技术，2009，(11)3 杨超，刘红旗，南光熙. 基于平行四边形机构的同步式变位焊接机分析J. 机电产品开发与创新，2008，(4).4 何立. 焊接与切割设备的使用和维修(七十八)烘干箱、变位机、操作机的使用与维修J. 电焊机，2008，(8).5 何立. 焊接与切割设备的使用和维修(七十九)烘干
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