焊缝自动跟踪系统-焊接小车设计

目录

摘要 (2)

Abstract (3)

概述 (4)

第1章机械传动装置总体设计 (5)

1.1 拟订传动方案 (5)

1.2 丝杠螺母的选择 (5)

1.3电动机选择 (7)

第2章机械减速器设计 (10)

2.2 轴的设计 (12)

2.3 键的选择与校核 (15)

2.5箱体结构尺寸选择 (17)

第3章焊接专用夹具的设计（略） (19)

第4章直流调速系统设计 (20)

4.1直流电动机调速原理 (20)

4.2 直流调速系统结构框图设计 (21)

4.3直流调速系统各组成电路设计 (21)

4.4 晶闸管直流调速系统原理电路图 (25)

第5章 PLC程序设计设计 (28)

5.1电气控制系统概述 (28)

5.2 可编程控制器的特点 (28)

第6章设计小结 (34)

第7章参考资料 (35)

摘要

在设计中焊接机是最为典型且应用最广泛的机动式焊接机械装备，他主要包括电气控制部分和机械部分，本设计重点介绍了自动焊机的机械部分和自动控制。机械部分是驱动焊体的移动部分，包括电动机，联轴器，轴承和减速器等。自动控制部分主要是PLC自动控制。

Abstract

The seam welding ,design is the most modern and versatice machine motive welding mechanical untis .It is composed of electronic cotr oling and mechaniacal units ，introduced the structure of its mechanism and the automatic controlling . the structure of its mechanism is which the welding piece was drivened in cluding motor copling piece was drivened . bearing rotation ----wheel .degradation ---conveyor and so on . the automatic controlling main is PLC automatic controlling

概述

自动控制气体保护焊接是一种高效焊接方法，由于它具有气体保护，所以用它能进行高质量焊接，又由于采用了PLC自动控制，因而焊缝均匀。该方法自问世以来!就一直受到人们的重视(1969年美国 DEC公司研制出第一台 PLC用于GM公司生产线上并获得成功。进入 20 世纪 80年代!随着计算机技术和微电子技术的迅猛发展!极大地推动了PLC的发展。目前PLC已广泛应用于冶金、矿产、机械、轻工等领域!为工业自动化提供了有力的工具!加速了机电一体化的实现。在自动控制焊机中选择PLC作为控制核心的原因有：a、可靠性高b、控制功能强c、编程方便d、适用于恶劣的工业环境!抗干扰能力强e、具有各种接口!与外部设备连接非常方便f、维修方便等。正因为如此，用PLC控制的气体保护自动焊机在我国被广泛的应用。

第1章机械传动装置总体设计

1.1 拟订传动方案

根据设备技术要求及各种传动机构的性能制定传动方案如图(1)

传动系统设计方案（1）

传动方案分析：该设备用于管类零件的直缝焊接，焊接的速度比较低，焊接的质量取决与焊接的速度快慢与稳定性。减速器采用单级圆柱直齿圆柱齿轮，大齿轮输出轴作为减速器的低速轴，可以使输出轴的转速稳定。整个系统传动不太大，电机须频繁启动，对系统的调速性能要求高，为了实现较好的无级调速，选择直流电动机，利用直流电路调速系统实现无级调速。减速器采用单级圆柱直齿圆柱齿轮减速器可以得到一定的传动比，利用二者联合调速可以得到较好的调速性能。

1.2 丝杠螺母的选择

1、丝杠螺母传动的特点及应用

（1）用较小的扭矩转动丝杠（或螺母）可使螺母（或丝杠）获得较大的牵引力。

（2）可达到较高的降速传动比，使降速机构大为简化，传动链得以缩短。（3）能达到较高的传动精度，用于进给机构还可用作测量元件，通过刻度盘读出直线位移的尺寸，最小读数值可达0.001mm。

（4）传动平稳，无噪声。

（5）在一定条件下能自锁，即丝杠螺母不能进行逆传动，此特点特别适用于作部件升降传动，可防止部件因自重而自动降落。

鉴于以上优点，有参考文献②丝杠螺母的传动方式及其应用见表5.7-1的丝杠螺母传动简图（2）：

图（2）丝杠螺母传动简图

2、丝杠螺母副的选择

由参考文献②表5.7-6初选丝杠螺母副丝杠螺母副的基本参数如

表（1）：

表（1）丝杠螺母副丝杠螺母副的基本参数

丝杠的传动效率：

由参考文献②查得η=0.7

丝杠螺母强度的校核计算：

由参考文献②式5.7-19的

ζ=

P A

[]2

σ≤ 其中P —为丝杠所要的最大轴向力N 。 A —丝杠内经的截面积2mm 由上表知

2

14

d A π=

=221.8910mm ⨯

1d —丝杠的内径mm η—丝杠的传动效率

[]σ—许用拉应力由于螺纹所引起的应力集中系数不能精确确定,因此取[]σ=3

3.5s

σ，s σ为材料的屈服点(2N mm ).

ζ=P A

2

=2=3.962N mm <[]σ

1.3 电动机选择

1、 确定驱动负载所需的外力和转矩

焊枪的移动速度v

由设计要求可知焊枪移动速度范围v=0.5m/min —1.5m/min 丝杠的转速n

丝杠的螺距为4mm ，由参考文献②式 当v=0.5m/min 时v 为

1000v n S =

=10000.5

4⨯=125r/min 当v=1.5m/min 时v 为

1000v n S =

=1000 1.5

4

⨯=375r/min 所以丝杠的转动速度范围为125r/min —375r/min

2、电动机类型和结构形式选择

因本设备运转速度低，调速范围广，周期性运行，切运转要平稳可

靠，为了得到较好的调速性能，选用Z2系列直流电动机，利用调速电路实现系统的无级调速。安装形式选择卧式。 3、电动机容量确定