普通座式焊接变位机设计[2自由度]PPT答辩稿(33页)

传动装置的设计
由上面的受力分析和计算公式可计算得回转 机构的转矩和驱动功率：
T=98.56N· m
Tn P 0.111kW 回 9550
图4 焊接变位机倾斜机构的受力状态
传动装置的设计
同样倾斜机构中的最大力矩和驱动功率计算 如下：
M T max G h e
2 1
2
m） M Tmax ——倾斜轴的最大阻力矩（N·
回转机构电动机额定功率：
P额定＝1.3P回 0.144kW
倾斜机构电动机功率：
P额定＝1.3P倾 0.104kW
传动装置的设计
传动比的分配确定 工作台回转系统 : 取 i带轮＝2 i蜗杆1=36 i蜗杆2=40 回转机构总传动比 i=2880
传动装置的设计
工作台倾斜系统传动比分配： 取 i电机＝16 i谐波减速＝80 i齿＝4 倾斜机构总传动比i=5120
按齿面接触强度设计：
式中 T1—齿轮转矩，N· mm； b—轮齿接触宽度，mm K—载荷综合系数 [hH]—轮齿的许用接触应力，N/mm2 u—大齿轮和小齿轮的齿数比 ψd—齿宽系数
d 1≥（ 3
671 2 u 1 KT 1 ）· · σ H u ψ d
；
传动装置的设计
齿轮的设计与校核
校核齿轮弯曲强度 ：
传动装置的运动和动力参数 2.各轴输入功率可由下式计算：

P P 01 P d 1 0 0
P2 P 12 P d w r 1 0
rБайду номын сангаасmin
P P 23 P d w r 3 2 0
2
2
传动装置的设计
传动装置的运动和动力参数 3.各轴输入转矩可由下式计算：
传动装置的设计
蜗杆传动的强度计算 接触强度计算 ：
m

3
3.25Z E q KT2 mm Z2 H
3
2


式中 ZE ——材料系数，。对于钢制蜗杆与锡青铜蜗轮， ZE =160；对于钢制蜗杆与铸铁蜗轮， ZE =162； T2——蜗轮轴转矩，N· mm ——蜗轮轮齿许用接触应力，MPa Z2——蜗轮齿数。 K——载荷系数，一般取K=1.1~1.4

式中 YFS—复合齿形系数； m—模数，mm； T—齿轮转矩，N· mm； b—轮齿接触宽度，mm； K—载荷综合系数； Z1—齿数；
2 KTYFS σ F= ≤σ 2 bm Z 1
F
N / mm2
[σH]—轮齿的许用弯曲应力，N/mm2
传动装置的设计
轴的设计与校核
2轴（二级蜗 杆轴）
3轴（二级蜗轮
轴）
0.58 0.133 2189.91 4 0.95
转速n(r/min) 功率P(kW) 转矩T(N· m) 传动比i 效率
2.34 0.140 571.36 80 0.96
传动装置的设计
蜗轮、蜗杆的选择： 蜗轮齿数Z2=iZ1。为了避免蜗轮轮齿发生根 切，Z2不应少于26；动力蜗杆传动，一般Z2 ＝27~80 。 蜗杆头数和蜗轮齿数 ： 第一级蜗杆蜗轮 Z1＝1 ；Z2＝36 第一级蜗杆蜗轮 Z1＝1 ；Z2＝40
传动装置的设计

工作机阻力矩驱动功率的确定
Fa Ge Ge , Fb l l
M f 0.5 f ( Fa da Fb db )
T Ge M f
(Ge M f ) Tn P 9550 9550
传动机构设计
式中 P——回转轴的驱动功率（kW）； Mf——轴承处的摩擦力矩（N· m）； f——轴径处滑动摩擦系数； Fa、Fb——分别为A、B处的支反力（N）； dA、dB——分别为A、B处轴径(mm)； l——主轴AB段长度（mm） G——工作台的总重量（N）； e——综合重心偏心距，即偏离工作台回转中心的距 离； T——回转轴最大阻力矩（N· m）； n——回转轴的的最大转速（r/min）； ——回转系统的传动效率；、 h——最大重心高度（mm）
H
传动装置的设计
蜗杆传动的强度计算
弯曲强度计算：
KT2YF 2 cos m q 1.17 3 mm Z 2 F
3
式中 YF 2 ——蜗轮当量齿轮的齿形系数； ——蜗轮轮齿许用弯曲应力，MPa； ——蜗杆螺旋升角，Deg； 其它同前。
F
传动装置的设计
齿轮的设计与校核

传动装置的设计
1.
传动装置的运动和动力参数 各轴转速可由下式计算
n1 nm i01
r/min
n2
n3
n n1 m i12 i01 i12
nm n2 i23 i01 i12 i23
nw
n3 nm i3w i01 i12 i23 i3w
传动装置的设计
P倾 0.08kW
传动装置的设计


电动机的选择 根据本焊接变位机的功率较小，而且需要高精 度自动化控制，所以选用直流伺服电机来作为动 力源 。 电动机功率的确定
P额定＝(1~ 1.3) Pd

式中 P额定——电动机的额定功率（kW）； Pd——机械要求电动机输出的功率（kW）
传动装置的设计
变位器工装设计——
0.1t普通座式焊接变位机
学 号:20023237 姓 名:贺有旭 专 业:材料加工工程 指导老师:周友龙
主要内容



1.本设计的目的、意义 2.变位机简要介绍 3.设计方案的确定 4.传动装置的设计及校核 5.结论
本设计的目的、意义
在焊接生产中，就会遇到焊接变位及选择 合适的焊接位置的情况，针对这一实际需要， 人们就设计研制了焊接变位机，选择合适的 变位机能将被焊工件的各类焊缝转动到最佳 位置,从而避免立焊、仰焊,提高焊接质量及 生产效率。

P T1 9550 1 n1
P2 T2 9550 n2
N· m
P3 T3 9550 n3
传动装置的设计
表1 回转机构运动和动力参数
轴名 参数 转速n(r/min) 功率P(kW) 转矩T(N· m) 传动比i 效率
电动机轴
1轴（一级蜗杆 轴）
2轴（二级蜗 杆轴） 20.83 0.141
3轴（二级蜗 轮轴） 0.52 0.111
1500 0.185
750 0.178
1.17
2 0.96
2.27
36 0.792
64.64
2038.55
40 0.792
传动装置的设计
表2 倾斜机构运动和动力参数
轴名
参数
电动机轴
1轴（一级蜗杆
轴）
3000 0.150 0.478 16 0.98 187.5 0.147 7.49
按转矩估算轴的最小直径
P d C n
3

式中P——轴所传递的功率(kw)； n——轴的转速r/min)； C——由轴的许用切应力所确定的系数
传动装置的设计

轴的强度校核 轴承的选择与校核
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结论
1.
2.
3.
本焊接变位机为两个自由度的焊件变位机，能够实现工作台的回转 和倾斜运动，能有效的将焊缝变化到平焊位置或者“船形”位置； 工作台回转的角度为0～360°，工作台回转角速度V回＝ 0.5~3.15r/min； 工作台倾斜角度为0°～135°，工作台倾斜角速度V倾＝0.3~1r/min ；
4.
5.
6.
7.
回转机构中采用一级带轮传动，可以吸收振动，而且可以防止传动 轴咔住等意外情况发生时造成电机烧坏 ； 本焊接变位机能够适应各种不同尺寸形式的0.1吨重量范围内焊件的 焊接； 本焊接变位机结构形式简单，尺寸大小适于人操作； 本焊接变位机尽量采用标准件，便于加工制造，降低成本。
谢 谢！
本设计的变位机外形 结构与该座式变位机 很相似。

图１座式焊接变位机
市场上的一些产品示例

焊接滚轮架，主要用 于对焊接工件的拖动
图２ 焊接滚轮架
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设计方案的确定


本焊接变位机由工作平台、回转机构、倾 斜机构、机座、控制装置、焊接导电装置 等部分组成。 本论文主要完成了传动机构的设计
本焊接变位机传动系统的确定
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国内外焊接变位机发展简介
国外主要生产厂家： 德国Severt公司； 德国LCOOS公司； 美国Aroson公司；奥地利Igm； 日本松下公司等 国内主要生产厂家： 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
市场上的一些产品示例

座式焊接变位机，可 以实现工作台的旋转 和倾斜。
工作台回转系统如下：
直流电动机——带轮传动——第一级蜗杆蜗 轮传动——第二级蜗杆蜗轮传动——工作 台（具体机构布置详见设计图纸）
本焊接变位机传动系统的确定
工作台倾斜系统 如下：
直流减速电机——谐波齿轮减速器——一 级直齿轮减速——工作台倾斜轴（详见设 计图纸）
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图3焊接变位机回转机构的受力状态