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
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
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
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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。
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·
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 ；

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

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 来自百度文库 i23 i01 i12 i23
nw
n3 nm i3w i01 i12 i23 i3w
传动装置的设计
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
r/min
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：
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。
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
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 ：
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

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
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
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