1、公斤手动焊接变位机的设计方案河南农业大学本科生毕业设计V论文)题目300公斤手动焊接变位机的设计学院机电工程学院专业班级 机制07级2班学生姓名王悦茏 指导老师李慧琴撰写日期:2018年5月10日摘要在我国,焊接变位机已成为制造业的一种不可缺少的设备,在焊接领域把他划 为焊接辅 机。近十年来,这一产品在我国工程机械行业,有了较大的发展,并获得了广泛的应用。使 用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间,提高劳动生产率,减轻工人劳动强度,保证和改善焊 接质量,并可充分发挥各种焊接方法的效能。300公斤手动焊接变位机正是当前众多焊接机械产品的一种,它通过一些机械传动机 构,用来实现焊接工件的回转、倾斜,使得
2、焊工操作的更加方便快捷,提高工作效率。在本 次设计中,参照设计数据和相关资料,首先选择机构和传动方式,确泄机构各个部分的传动 功率、转矩和进行强度计算和校核,保证机构的合理性,使得设计出的装备能在给定年限内 正常工作;然后对各个机构进行连接设计,画出结构简图;最后设计细节问题,画出总装 图,保证产品的町生产性,便于规模化生产。本次设计的主要内容是一个倾斜机构,采用了涡轮蜗杆机构,用来减小尺寸和 实现传动 机构的自锁。整个机构简单可靠,操作方便。关键词:手动式焊接变位机;回转机构;倾斜机构;轴;齿轮;涡涡轮蜗杆The Design Of 300 Kilograms Manual Welding
3、Shifts MachineAbstractWelding positioner has become an indispensable device of manufacturing field in our coun try. It is divided into Auxiliary machi nery. This product has gained lots of progress and been access to a wide range of applications in Construetion machinery field last decade. It can no
4、t only reduce auxiliary time in weld in g, lout also improve labor productivity. The welding positioner can assure and improve product quality, and make the most of performs nee of various weldi ng methods.300 kg of manual welding positioner is currently a large number of welding machinery products,
5、 which by some mechanical drive mechanism used to achieve the welding of the workpiece rotation, tilt, making the welding operation faster and more convenien t, improve work efficie ncy.In this desig n, the refere nee desig n data and related information, first select the institutions and the transm
6、ission mode to determine the body parts of the transmission power, torque and the strength calculation and verification to en sure the rati on ality of in stituti ons so that the equipme nt can be desig ned in a give n period of normal worko and then connect the various agencies designed to draw the
7、 strueture diagramo The final design details, to draw the total picture, to ensure product manu facturability, ease of scale product ionThe design of the main content is a tilt mechanism, using the worm body, to reduce the size and achieve self-lock in g tran smissi on. The en tire orga ni zati on i
8、s simple, reliable, easy to operateKeywords: manual type welding displacements machine Rotary organization。 Tilt institutions。 Axiso Gear。 worm gear11.1.1.1.22.2.2.2.2.33.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.44.4.4.引言11开发焊接变位机的意义和目的12焊接变位机目前的发展状况12. 1国内焊接变位机的产品简介12.2国外焊接变位机的的产品简介2手动焊接变位机总体方案设计31设计方案的确定32设计要求、技术要
9、求33回转机构的确定34倾斜机构的确定35机构预期寿命估算3倾斜机构设计41方案确定42倾斜力矩的计算4 2. 1最大倾斜力矩42.2计算传动功率,确定传动比4 2.3传动比分配52.4选材52. 5按齿面接触强度设计52.6计算接触疲劳许用应力52. 7计算圆周速度v62. 8计算载荷系数62. 10计算弯曲疲劳应力72.11几何尺寸计算8涡轮蜗杆机构设计81选择蜗杆传动类型82选择材料83按齿面接触疲劳强度进行设计8T4.3. 1确定作用在涡轮上的转矩:8 432确定载荷系数K94.3. 3确定弹性影响因素Ze 9Z4.3. 4确定接触系数卩94.3. 5确定许用接触应力】代94.3. 6
10、计算中心距94.4 蜗杆和涡轮的主要参数与几何尺寸104.4. 1 蜗杆 104.4.2 涡轮 104.5校核齿根圆弯曲疲劳强度105倾斜轴的设计115.1选取轴的材料115.2初步估算轴的最小直径115.3轴上结构设计115.3. 1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度5.3. 2轴上零件的周向定位125.4求轴上的载荷125.4. 1 V平面内倾斜轴轴受力分析135.4. 2按弯扭合成应力校核轴的强度165.4. 3校核倾斜轴的轴承165.4. 4倾斜轴上键的校核166蜗轮轴的设计176.1选取轴的材料176.2初步估算轴的最小直径186.3.轴上结构设计186.3. 1拟定轴上零件的
11、装配方案186.3. 2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度6.3. 3轴上零件的周向定位18634求轴上的载荷196.3.5按弯扭合成应力校核轴的强度216.3.6校核倾斜轴的轴承216.3.7倾斜轴上键的校核227蜗杆轴的设计237.1蜗杆轴结构设计及各部分尺寸237.1. 1蜗杆轴结构设计如图237.1.2确定蜗杆轴各段轴尺寸247.2蜗杆轴轴承的选择247.3蜗杆轴键的选择247.4蜗杆轴受力分析及校核247.4. 1蜗杆轴受力分析247.4.2蜗杆轴强度校核287.4.3按弯扭合成应力校核轴的强度287.4.4蜗杆轴滑动轴承的选择297.4.5蜗杆轴键的校核308其它重要数据31
12、9结语32参考文献32致谢331引言1.1开发焊接变位机的意义和目的在焊接生产中,经常会遇到焊接变位及选择合适的焊接位置的情况,针对这些实际需要, 我们设计研制了焊接变位机,它可以通过工作台的回转和倾斜,使焊缝处于易焊位置。焊接变 位机与焊接操作机配合使用,对以实现焊接的机械化、自动,提高了焊接的效率和焊接质量。 焊接变位机町以应用于化工、锅炉、压力容器、电机电器、铁路交通、冶金等工业部门的自动 焊接系统。在现在加工和制造过程中,焊接变位机已悄然成为一种不可缺少的设备,其作用越来越突 出。特别是近十年来,这一产品在我国工业机械行业有了很大的发展,获得了广泛的应用。各 种机械产品和机械设备的结构
13、件大多数都很复杂,尤其是各种机械的主要关键部位,其焊接质 量的好坏直接影响整机性能,而选择合适的变位机能提高焊接质量和生产效率,降低工人的劳 动强度和生产成本,加强安全文明生产,有利于现场管理。特别是入世的冲击,机械市场竞争 将会越来越激烈,国内企业必须适应形势,通过焊接变位机等基础设备投入达到生产能力的革 命。因此,近 年来焊接变位机得到国内工程机械行业的广泛共识,对着方面的投入都在加大。 1.2焊接变位机目前的发展状况在我国,焊接变位机也已悄然成为制造业的一种不可缺少的设备,在焊接领域把他划为焊 接辅机。近十年来,这一产品在我国工程机械行业有了较大的发展,获得了广泛的应用。就型 式系列和品
14、种规格而言,已问世的约有十余个系列,百余品种规格,正在形成一个小行业。在 国际上,焊接变位机包括各种功能的产品在内,有百余系列。在技术上有普通型的,有无隙传 动私服控制型的,产品的额定负荷范围,达到0. 1KN-18000KN可以说,焊接变位机是一个品种 多,技术水平不低,中、小、大发展齐全的产品。下面对焊接变位机在国内外的发展状况作简 要介绍:1.2. 1国内焊接变位机的产品简介现在我国生产焊接变位机的的厂家已经不少,大都不成规模。以变位机为主导产品发展起 来的企业尚未形成。天津鼎盛工程机械有限公司、无锡市阳通机械设备有限公司、长沙海普公 司、威达自动化焊接设备公司等单位生产的变位机在国内占
15、有较大市场。到2000年,国内已 开发的变位机产品约70余品种规格,以下简述这些变位机的基本型式,基本型产品发展了 17 个系列,主要为普通型,用于手把焊,此外,还有调速型、联控型PLG微机控制)和机器人 配套型产品。与机器人配套用的变位机,开发了十余个品种。包括工位变换变位机不参与焊 接),如立式双工 位、四工位、八工位变位机,双座单回转式八工位和倾翻回转式双工位变位 机等:与机器人配套焊接变位机机器人外部轴),如倾翻-回转伺服传动式、双座单回转 伺服传动式、多轴单回转伺服传动式等。1.2.2国外焊接变位机的的产品简介一般来说,生产焊接操作机、滚轮架、焊接系统及其他 焊接设备的厂家,大都生产
16、焊接变位机;生产焊接机器人的厂家,大多生产与机器人配套的 焊接变位机。但是,以焊接变位机为主导产品的企业非常少见。德国Severt公司,美国 Aroson公司,我国天津鼎盛工程机械有限公司等,算是比较典型的生产焊接变位机的企业。 德国的CLOO、奥地利的IGM日本松下机器人公司等,都生产伺服控制与机器 人配套的焊接变 位机。以下仅就变位机型式、第一主参数等做些介绍。1)德国Severt公司该公司主要生产8种类型的产品,其中7种是焊接变位机。每种型式的焊接变 位机, 按其功能讲,均包括基本型、调速型、 CNC程控型和机器人配套型等4种产品。2)德国LCOOS公司德国LCOOS公司是国际上生产焊接
17、设备的大型公司之一。生产焊接机器人、焊 机等产 品,也生产作为焊接机器人外部轴的焊接变位机。在我国,除可见到与焊接 机器人系统配套 进口的L型双回转式、倾翻-回转式和单回转式变位机外,还生产卧 式单座单回转WPV立 式单回转RR502以及各种多轴焊接机器人配套的变位机。3)美国Aroson公司美国Aroson公司生产的焊接设备有焊接变位机、操作机、滚轮架等,可称世界之最。这个公司生产的焊接变位机主要类型为倾翻 -回转式、倾翻-回转升降式、双座双回转式、双座单回转式和双座单回转升降式,其承载能力范围为 llKg1810吨。 得r 1 KFN1CTFE1 1.16x500“R仆lcF)l414.2
18、9MPas1.4r 1 KfN 2G FE21. IV:380计算载荷系数KK 二KaKvKF: KF1:=11. 12 11. 42=1. 5904查取齿形系数由表10-5查得YFal :Y二2. 65 ; 236Y 75查取应力校正系数 由表10-5查得Ysai二1.58 ;心 4计算大、小齿轮的Y吟并加以比较YFaiYsai 2. 65 1. 58. 二 0.01011Fh 414.29YFa2Ysa2 2. 263 1. 754 二 0. 01302F 12 301. 29大齿轮的数值大3 2 1. 5904 6. 876 1053 2 0.01302 二 3. 67mm设计计算 1
19、94对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模 数,由于齿轮模数ni的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触 疲劳强 度所决定的承载能力,仅与齿轮直径V即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯 曲强度算得的模数5按接触强度算得的分度圆直径d八127 73mm_ di 127. 73Zl 25m 5Z 25大齿轮齿数2 =2. 5 =62这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。3.2. 11几何尺寸计算计算分度圆直径cP=Z迪=25 5 =125mmd2=Z2m=62 5 二 310mmI So I
20、 3-lrQ“gT丰=2i7.5mm计算中心距 2计算齿轮宽度b = ddi =0. 5 125二62. 5mm取B1 =62. 5mm,母二67. 5mm4涡轮蜗杆机构设计蜗杆转速80r/min,传动比i二32,使用寿命为12000小时4.1选择蜗杆传动类型根据GB/T 10085 -1988的推荐,采用渐开线蜗杆。4.2选择材料考虑到蜗杆传动功率不大,速度很低,故蜗杆用 45钢;因希望效率高写,耐磨性好些。故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硕度为 45-55HRC,涡轮用铸锡磷青铜ZCuS nlOPl,金属模铸造。为了节约贵重有色金属,仅齿圈用青铜铸造,而轮芯用灰 铸铁HT100制造。4.3按齿面接
21、触疲劳强度进行设计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。由式V11T2)传动中心距6 pHT2=9 . 55 1 04 * 6 二9. 55 106I ZeZp432确定载荷系数K因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均匀系数K, 由表11-5选取使用系数qp 05Ka=1o由于转速不高,冲击不大,可取动载系数 Kv 1. ;则K=KaKKv=I 1 1.05=1.054. 3.3确定弹性影响因素Ze因选用的是铸锡磷青铜涡轮和钢蜗杆相配,故z 八 160MPaZ4.3.4确定接触系数卩Zp =2. 94. 35确定许用接触应力7,根据蜗杆材料为铸锡磷青铜
22、ZCuS nlOPl,金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硕度45HRC,可从表11-7中查得涡轮的基本许用应力W=268MPso应力循环次数80N =60jn2Lh=60 1 12000 =1. 8 10632寿命系数则4. 3. 6计算中心距I -Khnl (: rH i-l. 2391 268MPa =332. 07MPa160 2. 9 a_ 31. 05 295668 mm=84. 64mmV I 332. 07 丿a 二 125 m5故取中心距 mm,从表11-2中取模数一mm,蜗杆分度圆直径di 500.4d 50 a 1251= mmo这时 。从图11-18中可查得接触系数264,因为m
23、,因此以上计算结果可用4.4 蜗杆和涡轮的主要参数与几何尺寸4.4. 1蜗杆_15轴向齿距Pa 二.7 5mm;q o直径系数 ;, 2h m 6凶顶圆直彳仝dai =al a mmo一 dn _dl 2h _38凶根圆直径 fl mmo分度圆导程角r =542 38 ;1 sa = jim =7. 85382蜗杆轴向齿厚 mm4. 4. 2涡轮31涡轮齿数= ;d r 31 155涡轮分度圆直径,二mZ,二5 =涡轮喉圆直径d屯心2床155 2 5=165mm;143mm;d _155涡轮齿根圆直径f: - d: 2hf2 2涡轮咽喉圆半径45校核齿根圆弯曲疲劳强度did 2m当量齿数Z2 32 Lcos讥3OS吆坍7根据=0. 5,2 27zS3487,从图11-19中可查得齿形系数Y- = 3.飞 5 71cYb =1 1 0. 9592140 140螺旋角系数1: r F I - F I KFN从表11-8中可查得由ZCuSnlOPl制造的涡轮的基本许用弯曲应力 匕=56MPa。0K9 口 二=0. 937寿命系数 48 10LF -56 0. 937 =52. 472MPa丁,53 1. 05 295668匚 f 3.27 0. 9592 =36. 118MPa50 165 5所以弯曲强度是满足的。5倾斜轴的设计5.1选取轴的材料选45钢调质处理,由表15-1可查
copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有
经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1