1、 設(shè)計(jì)題目：頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)計(jì)專 業(yè)： 姓 名班 級： 指 導(dǎo) 教 師 ：目錄緒論第1章 翻轉(zhuǎn)機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)1.1翻轉(zhuǎn)設(shè)備1.2翻轉(zhuǎn)機(jī)的性能及對焊接產(chǎn)生的作用第2章 方案設(shè)計(jì)2.1焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)總體設(shè)計(jì)和適用范圍2.2設(shè)計(jì)方案的確定第3章 電機(jī)和傳動裝置動力參數(shù)計(jì)算3.1電動機(jī)的選擇3.2傳動裝置及其分配3.3傳動裝置及其動力分配和參數(shù)第4章 零部件的設(shè)計(jì)校核與選用4.1針輪減速機(jī)的作用4.2機(jī)架的設(shè)計(jì)4.3低速級軸的設(shè)計(jì)4.4渦輪軸的設(shè)計(jì)4.5走輪軸的設(shè)計(jì)4.6鍵的作用4.7齒輪的設(shè)計(jì)結(jié)論參考文獻(xiàn)摘 要架式翻轉(zhuǎn)機(jī)就是在焊接設(shè)備在生產(chǎn)中與焊接工序相應(yīng)合，方便于焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動化，有利于提高

2、裝配焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進(jìn)行的各種輔助裝置和設(shè)備。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)是焊接變位機(jī)械的一種，是將工件繞水平軸轉(zhuǎn)動或傾斜，從而使之處于有利于裝焊位置的焊件變位機(jī)械，主要用于梁、柱、框架等結(jié)構(gòu)的焊接。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)的種類較多，常見的有頭尾架式、框架式、轉(zhuǎn)環(huán)式、鏈條式、推拉式等。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，工作效率高、工作質(zhì)量好，可實(shí)現(xiàn)360度回轉(zhuǎn)。因此，焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)廣泛應(yīng)用于化工、鐵路交通、冶金等工業(yè)部門的自動焊接系統(tǒng)。頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，結(jié)構(gòu)形式與車床類似，其頭架為驅(qū)動端，可單獨(dú)使用，利用安裝在頭架卡盤上的夾具，可為短小的工件翻轉(zhuǎn)變位。翻轉(zhuǎn)機(jī)尾架可在軌道上行走，便于根據(jù)工件的長度來調(diào)節(jié)與頭架的距離。設(shè)計(jì)

3、的主要內(nèi)容包括：翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架的機(jī)座、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作臺等的機(jī)械設(shè)計(jì)、裝配圖和零件圖設(shè)計(jì)，針輪擺線減速機(jī)和電機(jī)的選型等。該翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)。關(guān) 鍵 詞：架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，頭架，尾架Abstract Frame turnover machine is a kind of auxiliary device and equipment that is suitable for welding production in production and welding process, and is convenient for welding production to realize

4、 mechanization and automation, improve welding quality and speed up welding production process. The welding turnover machine is a kind of welding positioner. It is to rotate or tilt the workpiece around the horizontal axis, so that it can be placed in the welding positioner which is advantageous for

5、 the welding position. It is mainly used for welding of beams, columns and frames. There are many kinds of welding tilter, a common end frame, frame type, ring type, chain type, push-pull type etc. The welding rollover is simple in structure, convenient in operation, high in work efficiency and good

6、 in work quality, and can achieve 360 degrees of rotation. Therefore, the welding rollover is widely used in the automatic welding system of industrial departments, such as chemical, railway transportation, metallurgy and so on. The head and tail type flip machine, structure and frame for the simila

7、r lathe, driving end, can be used alone, the fixture is installed in the headstock chuck, for short workpiece turnover displacement. The tail flip frame can walk on the track, and easy to adjust the frame distance according to the length of the workpiece. The main contents of the design include: mec

8、hanical design, assembly drawing and part drawing design, the pin wheel cycloid reducer and motor selection, etc. The overturn machine is simple in structure, convenient in operation and strong in adaptability to welding parts. Key words: type flip machine, headstock, tailstock緒論翻轉(zhuǎn)機(jī)是應(yīng)用于焊接方面的一種方便技術(shù)。是

9、工業(yè)化的需求，也是適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要。直接服務(wù)于機(jī)械制造工業(yè)。焊接技術(shù)自發(fā)明至今已有百余年的歷史，焊接技術(shù)的發(fā)展與制造工業(yè)的需要緊密相關(guān)，工業(yè)生產(chǎn)中的一切重要產(chǎn)品，如航空、航天及核能工業(yè)中產(chǎn)品的生產(chǎn)制造都離不開焊接技術(shù)。一般工業(yè)先進(jìn)國家，鋼產(chǎn)量的50%左右需采用焊接工藝才能形成產(chǎn)品，在石油化工、礦山冶金、金屬結(jié)構(gòu)、起重運(yùn)輸、水陸交通、航天航空、橋梁建筑、電力能源等機(jī)械設(shè)備制造部門，焊接都有著廣泛的應(yīng)用。焊接質(zhì)量的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，直接影響整機(jī)性能1?，F(xiàn)在，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，焊接結(jié)構(gòu)正朝著超大型，高容量，高參數(shù)，耐磨，耐低溫，耐動載的方向發(fā)展，這就不僅需要為焊接生

10、產(chǎn)提供質(zhì)量更高，性能更好的各種焊機(jī)，焊接材料和焊接工藝，而且要求提供各種性能優(yōu)異的焊接工裝設(shè)備，使焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，減少人為因素干擾，達(dá)到保證和穩(wěn)定焊接質(zhì)量，改善焊工勞動條件，提高生產(chǎn)率，促進(jìn)文明生產(chǎn)的目的。 近年來，我國焊接裝備制造行業(yè)的技術(shù)水平有了長足的進(jìn)步。焊接裝備的成套性、自動化程度、制造精度和質(zhì)量明顯提高，應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大，尤其是國家制定了拉動內(nèi)需的政策，進(jìn)一步促進(jìn)了焊接裝備制造行業(yè)的發(fā)展。隨著科技的迅速發(fā)展，現(xiàn)代加工和制造業(yè)機(jī)械化化自動化水平的提高，焊接變位機(jī)械在我國的工程機(jī)械行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用，滿足了一定的加工需求。許多機(jī)械產(chǎn)品和設(shè)備的結(jié)構(gòu)件非常復(fù)雜，必須保證其焊接

11、質(zhì)量的品質(zhì)，焊接變位設(shè)備也就是翻轉(zhuǎn)設(shè)備將工件改變位置，以最有利的位置實(shí)施焊接，不僅能縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度，改善焊接質(zhì)量，提高焊接效率，而且能降低工人的勞動強(qiáng)度以及生產(chǎn)成本,加強(qiáng)安全文明生產(chǎn)，有利于現(xiàn)場管理。 在社會企業(yè)轉(zhuǎn)型升級中，尤其是制造業(yè)發(fā)展中，焊接技術(shù)是一種不可缺少加工手段。焊接職業(yè)在國外的發(fā)展?fàn)顩r是專業(yè)程度提高，而操作日趨簡便化、自動化、一體化，這是與國外焊接技術(shù)發(fā)展相對應(yīng)的。國外普遍采用自動電焊設(shè)備，其自動程度和電焊精度高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。焊接變位機(jī)械已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把它劃為焊接輔機(jī)。翻轉(zhuǎn)機(jī)這一產(chǎn)品在我國工程機(jī)械行業(yè)，有了較大的發(fā)展

12、，獲得了廣泛的應(yīng)用。就型式系列和品種規(guī)格而言，到2010年，國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)的變位機(jī)械約有十余個系列，130余種規(guī)格，正在形成一個小行業(yè)。然而，在國際上，包括各種功能的產(chǎn)品在內(nèi)，有百余系列。在技術(shù)上有普通型的，有無隙傳動伺服控制型的，產(chǎn)品的額定負(fù)荷范圍，達(dá)到0.1kN18000kN。 焊接變位機(jī)械的研究還處于一個相對比較低級的階段。現(xiàn)在我國生產(chǎn)焊接變位機(jī)械的廠家已經(jīng)不少，大都不成規(guī)模。一般來說，生產(chǎn)焊接操作機(jī)、滾輪架、焊接系統(tǒng)及其他焊接設(shè)備的廠家，大都生產(chǎn)焊接變位機(jī)；生產(chǎn)焊接滾輪架的廠家，大都生產(chǎn)機(jī)器人配套的焊接變位機(jī)。天津鼎盛公司工程機(jī)械有限公司、無錫市陽通機(jī)械設(shè)備有限公司、長沙海普公司、威達(dá)自

13、動化設(shè)備有限公司等單位生產(chǎn)的變位機(jī)械在國內(nèi)占有較大市場。國外生產(chǎn)焊接變位機(jī)械的廠家比較多，且規(guī)模較大，如德國Severt公司，該公司主要生產(chǎn)8種類型的產(chǎn)品，其中7種是焊接變位機(jī)。美國Aroson公司，該公司生產(chǎn)的焊接設(shè)備有焊接變位機(jī)、操作機(jī)、滾輪架等，可稱世界之最。德國的CLOOS、奧地利igm、日本松下機(jī)器人公司等都生產(chǎn)焊接變位機(jī)械。 隨著科技的日新月異，焊接設(shè)備和焊接方法也得到了長足的發(fā)展。目前，國外焊接設(shè)備的顯著特點(diǎn)是高精度、高質(zhì)量、高可靠度，數(shù)字化、智能化控制、大型化、集成化以及多功能化。而國內(nèi)無論從產(chǎn)量構(gòu)成還是技術(shù)發(fā)展方向上看，正在向高效、自動化、智能化、節(jié)能、環(huán)保型的焊接方向上發(fā)展

14、。6。 本論文主要是針對頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，了解其工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，運(yùn)用所學(xué)知識，設(shè)計(jì)出實(shí)際可用的產(chǎn)品。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)是將工件繞水平軸轉(zhuǎn)動，使之處于有利裝焊位置的變位機(jī)械，主要用于梁、柱、框架、橢圓容器等長方形工件的裝配與焊接。第1章 翻轉(zhuǎn)機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)1.1 翻轉(zhuǎn)設(shè)備 焊接變位機(jī)械是改變焊件、焊機(jī)或焊工位置來完成機(jī)械化、自動化焊接的各種機(jī)械裝置。焊接變位機(jī)械可分為三大類：（1）焊件變位機(jī)械：焊接變位機(jī)、焊接滾輪架、焊接回轉(zhuǎn)臺和焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)。（2）焊機(jī)變位機(jī)械：焊接操作機(jī)和電渣焊立架。（3）焊工變位機(jī)械：焊工升降機(jī)等4。 焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜，使工件上的焊縫置于有利施焊位置的焊

15、件變位機(jī)械。它主要用于機(jī)架、機(jī)座、法蘭、封頭等非長形工件的翻轉(zhuǎn)變位和焊接，也可用于裝配、切割、檢驗(yàn)等。 焊接滾輪架是借助主動滾輪與工件之間的摩擦力帶動筒形工件旋轉(zhuǎn)的焊件變位機(jī)械。它主要用于筒形工件的裝配與焊接，是鍋爐容器生產(chǎn)中的常用工藝裝備。 焊接回轉(zhuǎn)臺是一種簡化的變位機(jī)，它將工件繞垂直軸回轉(zhuǎn)或固定某一角度傾斜回轉(zhuǎn)，主要用于回轉(zhuǎn)體工件的焊接、堆焊與切割。 焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)是將工件繞水平軸轉(zhuǎn)動或傾斜，使之處于有利裝焊位置的焊件變位機(jī)。它主要適用于梁柱、框架、橢圓容器等的焊接。 焊接操作機(jī)的作用是將焊機(jī)機(jī)頭準(zhǔn)確地送到并保持在待焊位置，或以選定的焊接速度沿規(guī)定的軌跡移動焊機(jī)機(jī)頭。焊接操作機(jī)與變位機(jī)、滾輪架

16、等配合使用，可完成縱縫、環(huán)縫、螺旋縫的焊接，還可以用于自動堆焊、切割、探傷、打磨、噴漆等作業(yè)。1.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)的性能及對焊接生產(chǎn)的作用 一般，通用的焊接變位機(jī)械應(yīng)具備的性能是： 1、焊件變位機(jī)械和焊機(jī)變位機(jī)械要有較寬的調(diào)速范圍，穩(wěn)定的焊接運(yùn)行速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。 2、對尺寸和形狀各異的焊件，要有一定的適用性。 3、在傳動鏈中，應(yīng)具有一級反行程自鎖傳動，以免動力源突然切斷時，焊件因重力作用而發(fā)生事故。 4、與焊接機(jī)器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊件變位機(jī)械，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度（點(diǎn)位控制）和運(yùn)行軌跡精度（輪廓控制）應(yīng)控制在0.12mm之間，最高精度應(yīng)可達(dá)0.01mm。 5、回

17、程速度要快，但應(yīng)避免產(chǎn)生沖擊和振動。 6、有良好的接電、接水、接氣設(shè)施，以及導(dǎo)熱和通風(fēng)性能。 7、整個結(jié)構(gòu)要有良好的密閉性，以免焊接飛濺物的損傷，對散落在其上的焊渣、藥皮等贓物，應(yīng)易被清除。 8、焊接變位機(jī)械要有聯(lián)動控制接口和相應(yīng)的自保護(hù)功能，以便集中控制和相互協(xié)調(diào)動作。 9、工作臺面上應(yīng)刻有安裝基線，并設(shè)有安裝槽孔，能方便地安裝各種定位器和夾緊機(jī)構(gòu)。 10、兼做裝配用的焊件變位機(jī)械，其工作臺面要有較高的強(qiáng)度和抗沖擊性能。 11、用于電子束焊、等離子弧焊、激光焊和釬焊的焊件變位機(jī)械，應(yīng)滿足導(dǎo)電、隔磁、絕緣等方面的要求。焊接機(jī)械裝備對焊接生產(chǎn)的有利作用有以下幾個方面：1）采用焊接工裝夾具，零件由

18、定位器定位，不用劃線，不用測量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，從而保證裝配精度加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。此外焊接工裝夾具上大多都采用磁力、液壓、氣動夾具，即使采用手動夾具，也都有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，因此可減輕工人的體力勞動，提高裝配效率9。2）由于焊接在夾具中可強(qiáng)行夾固或預(yù)先給于反變形，所以可以控制或消除反變形。3）采用焊接工裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，所以可提高焊件互換性能；焊接上的配合孔配合槽可由原來的先焊接后加工改為加工后焊接從而避免了大型焊接焊后加工的困難，有利于縮短焊件生產(chǎn)周期。4）采用焊接變位機(jī)械，可縮短裝配施焊過程中焊接翻轉(zhuǎn)變位的時間，減少輔助工時提高焊機(jī)利用率和焊接生產(chǎn)力。5）采用

19、焊接變位機(jī)械可使焊件處于最有利的施焊位置水平及船型位置上進(jìn)行焊接，有利于操作，保證焊接質(zhì)量，而且可加大焊接工藝規(guī)程，充分發(fā)揮焊接方法的效能。6）采用焊接變位機(jī)械可擴(kuò)大焊機(jī)的焊接范圍。例如，埋弧焊機(jī)配合相應(yīng)的焊接設(shè)備后可完成內(nèi)外環(huán)縫、空間曲線焊縫的焊接和空間曲面的堆焊。7）采用焊接機(jī)械裝備后，可使手工操作變?yōu)闄C(jī)械操作。人處于控制機(jī)械的地位，減少人為因素對焊接質(zhì)量的影響，也可降低對焊工操作技術(shù)水平的要求。8）采用焊接機(jī)械裝備后，可使裝配和焊接集中在一個工位上完成。減少工序數(shù)量，節(jié)約車間使用面積。9）只有與焊接機(jī)械裝配相配合，才能在條件困難、環(huán)境危險(xiǎn)、不宜由人工直接操作的場合實(shí)現(xiàn)焊接作業(yè)。例如在高溫

20、、深水、劇毒、有放射性的環(huán)境進(jìn)行焊接作業(yè)?？傊?，焊接機(jī)械設(shè)備對焊接生產(chǎn)的有利作用是多方面的。不但保證了焊接質(zhì)量，提高了焊接生產(chǎn)率，改善工人工作條件，還使焊接實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，自動化提高了生產(chǎn)精度。因此，無論在焊接車間或是施工現(xiàn)場，焊接機(jī)械裝備已成為焊接生產(chǎn)中不可缺少的機(jī)械裝備之一，從而獲得廣泛的應(yīng)用6。圖1-1 頭架單獨(dú)使用和尾架移動式的翻轉(zhuǎn)機(jī) a)頭架單獨(dú)使用的翻轉(zhuǎn)機(jī) b)尾架移動式的翻轉(zhuǎn)機(jī) 1工作臺 2工件 1.3 焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)功能及結(jié)構(gòu)形式 焊接變位翻轉(zhuǎn)機(jī)是一種可以實(shí)現(xiàn)大型回轉(zhuǎn)零件在焊接時變位、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)位置，以便獲得更佳焊接位置的焊接輔助設(shè)備，可配用熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)(CO2/MAG焊機(jī))。

21、主要用于梁、柱、框架、橢圓容器等長方形工件的裝配與焊接。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)的種類較多，常見的有頭尾架式、框架式、鏈條式、圓環(huán)式、推拉式等。（1） 頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)：結(jié)構(gòu)形式與車床類似，其頭架為驅(qū)動端，可單獨(dú)使用，利用安裝在頭架卡盤上的夾具，可為短小的工件翻轉(zhuǎn)變位。為適應(yīng)不同長度的系列產(chǎn)品生產(chǎn)需要，尾架可模仿車床上的尾座，做成可移動式如圖。（2）框架式焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)（3）鏈條式翻轉(zhuǎn)機(jī)：鏈條式翻轉(zhuǎn)機(jī)是利用電動機(jī)驅(qū)動鏈輪帶動環(huán)形鏈條翻轉(zhuǎn)焊件的一種變位機(jī)械，如圖所示。圖1-2 一種專用于梁柱構(gòu)件自動焊接的鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)1鏈輪2鏈條3工字梁 4軸承座 5驅(qū)動機(jī)構(gòu) 6制動輪 （4）圓環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)：形狀較特殊的型鋼及桁架結(jié)構(gòu)采

22、用上述鏈條式翻轉(zhuǎn)機(jī)翻轉(zhuǎn)變位比較困難，這些構(gòu)件可以采用圓環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)，如圖所示。 圖1-3 圓環(huán)形翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)外形圖 1下環(huán) 2上環(huán) 3夾緊器 4頂緊螺栓 5焊件（5）推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī) 推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)是利用液壓缸和杠桿機(jī)構(gòu)，將焊件翻轉(zhuǎn)到預(yù)定位置的一種變位機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、動作快捷和操作方便的特點(diǎn)。經(jīng)常用于梁柱焊接生產(chǎn)線中配合自動焊接裝置，將焊件翻轉(zhuǎn)到船形位置施焊。下圖示出推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)與懸臂式自動焊裝置組合使用的示意圖。 圖1-4 推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)與懸臂式自動焊裝置的組合使用第2章 方案設(shè)計(jì)2.1 焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)總體設(shè)計(jì)及適用范圍焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)是改變焊件位置來完成機(jī)械化、自動化焊接的機(jī)械裝置。使用焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)可縮短輔

23、助焊接時間，提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強(qiáng)度，改善焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是滿足系統(tǒng)的功能,從變位機(jī)械在該生產(chǎn)線中的功能入手分析，要保證焊件的停放，要能適應(yīng)不同尺寸和形狀的罕見的焊接，最后，能夠?qū)⒋更c(diǎn)沿著一定的運(yùn)動軌跡移動到最佳焊接位置。因此根據(jù)焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)使用要求以及市場需求，本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)要求如下：（1） 本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)由頭架和尾架構(gòu)成；（2） 其最大負(fù)載為（1-4.5）10；（3） 工作臺直徑為；（4） 工作臺面中心高1000；（5） 工作臺回轉(zhuǎn)速度1r/min。 本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)主要用于梁、柱、框架、橢圓容器等長方形工件的焊接。結(jié)構(gòu)形式與車床

24、類似，其頭架為驅(qū)動端，可單獨(dú)使用，利用安裝在頭架卡盤上的夾具，可為短小的工件翻轉(zhuǎn)變位。翻轉(zhuǎn)機(jī)尾架可在軌道上行走，便于根據(jù)工件的長度來調(diào)節(jié)與頭架的距離。2.2 設(shè)計(jì)方案的確定在確定焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)總體方案時，我們首先應(yīng)該考慮其合理性和經(jīng)濟(jì)性。選擇的夾具結(jié)構(gòu)要能保證焊接工藝的實(shí)施，確定夾具定位方法、定位基準(zhǔn)和夾緊機(jī)構(gòu)方案，應(yīng)當(dāng)考慮焊件結(jié)構(gòu)尺寸以及組成焊件坯料的制作工藝和制造精度14。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上的因素，使夾具的制造、使用費(fèi)用最低而取得的經(jīng)濟(jì)效益最大。確定夾具方案時要綜合考慮多方面的因素，才能制定出最佳的設(shè)計(jì)方案。本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架和尾架構(gòu)成，頭架為驅(qū)動端，可以單獨(dú)使用，主要用于工件的夾緊定位和

25、翻轉(zhuǎn)，尾架可以在導(dǎo)軌上行走，能夠調(diào)節(jié)與頭架的距離，輔助工件的夾緊和翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架由工作臺、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置等組成。工作平臺主要用于工件的停放。由于頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)可以用于多種工件的焊接，工件的形狀尺寸不盡相同，完成工件翻轉(zhuǎn)和焊接的夾具也不相同，因此在工作臺表面開溝槽，用于固定工件的夾具的移動及固定，同時工作臺面表面經(jīng)網(wǎng)格狀處理后增大了摩擦，便于工件在變位時位置的固定。此舉達(dá)到了一機(jī)多用的效果，使焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)能夠得到最大的利用。焊接時，強(qiáng)大的焊接電流通過工件和工作臺回轉(zhuǎn)軸，經(jīng)導(dǎo)電裝置傳至工作臺，再由焊機(jī)機(jī)構(gòu)返回到焊機(jī)負(fù)極，導(dǎo)電裝置提供了一個暢通的電流回路，有效地防止了焊接電流

26、直接通過齒輪副和軸承。既保證足夠的焊接電流，又使上述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)免遭電流損壞。焊接裝置由工作臺回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)和傾斜控制系統(tǒng)組成。 工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)工作臺面上工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)，該部分主要是傳動部分的設(shè)計(jì)。傳動簡圖如下圖所示： 圖2-1 傳動方案總體圖 頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架為驅(qū)動端，由電動機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)將動力通過針輪擺線減速機(jī)傳至小齒輪，小齒輪通過與大齒輪嚙合將動力傳至大齒輪，大齒輪與工作臺通過螺釘固聯(lián)，帶動工作臺轉(zhuǎn)動。使工件能夠翻轉(zhuǎn)完成焊接。 翻轉(zhuǎn)機(jī)尾架由導(dǎo)軌、滾輪、支撐環(huán)等構(gòu)成。主要是輔助工件的夾緊和翻轉(zhuǎn)，沒有動力驅(qū)動。導(dǎo)軌的長度可以由實(shí)際需要確定。 第3章 電機(jī)和傳動裝置動力參數(shù)計(jì)算3.1

27、 電動機(jī)的選擇工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應(yīng)選三相交流異步電動機(jī)。最常用的電動機(jī)是Y系列籠型三相異步交流電動機(jī)。其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、價格低，適用于不易燃，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合3。由于啟動性能較好，也適用于某些要求較高啟動轉(zhuǎn)矩的機(jī)械。電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，按安裝位置不同，有臥式和立式兩類；按防護(hù)方式不同有開啟式、防護(hù)式（防滴式）、封閉式及防爆式等。可根據(jù)安裝需要和防護(hù)要求選擇電動機(jī)結(jié)構(gòu)型式。常用結(jié)構(gòu)型式為臥式封閉型電動機(jī)。 電動機(jī)所需的輸出功率為：其中：為工作機(jī)要求的輸入功率（kW），為由電動機(jī)至工作機(jī)的總效率。根據(jù)要求，工作臺回轉(zhuǎn)速度為1/min，最大回轉(zhuǎn)

28、力矩為2000Nm由公式得： （3-1）由電動機(jī)至工作機(jī)的總效率按照下式計(jì)算： 其中：針輪擺線減速機(jī)的效率，二級針輪擺線減速機(jī)一般取0.88。軸承的效率，一般為0.980.995，取0.98圓柱齒輪的效率，一般為0.960.98,取0.97所以： （3-2）則： （3-3）選用帶制動電動機(jī)的擺線針輪減速機(jī)，該減速機(jī)為外購件，型號為BWED 141-493-0.75，符合要求。電動機(jī)選擇如下：表3-1 電動機(jī)參數(shù)電動機(jī)型號額定功率（kw）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）同步轉(zhuǎn)速（r/min）等級堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩重量（Kg）額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y80M240.75148015004級2.32.3183.2 傳動

29、裝置的總傳動比及其分配 工作機(jī)需由原動機(jī)輸入動力才能工作。一般來說，原動機(jī)與工作機(jī)直接相聯(lián)的情況極為少見，通常是在二者之間設(shè)置一中間裝置，此中間裝置稱為傳動裝置，簡稱傳動；在機(jī)械中，傳動裝置的功用是根據(jù)工作機(jī)的工作要求實(shí)現(xiàn)某種減速、增速、變速或改變運(yùn)動形式得功能7。工程實(shí)踐表明，傳動裝置常是機(jī)械中的重要組成部分，在整機(jī)的成本和重量中占有很大的比重，并在很大程度上決定整機(jī)的技術(shù)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。因此，正確設(shè)計(jì)傳動裝置對保證整機(jī)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)具有相當(dāng)重要的意義。本機(jī)的傳動裝置由針輪擺線減速機(jī)和一對嚙合齒輪組成。結(jié)構(gòu)簡單，傳動鏈較短，能夠有效地減少動力在傳動鏈中的損失。由電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 和工作

30、機(jī)主動軸的轉(zhuǎn)速 可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比 （3-4） 傳動裝置總傳動比是各級傳動比的連乘積，即 針輪擺線減速機(jī)選用BWED 141-493，=2917=493。齒輪傳動=11238=2.95。一般傳動裝置的傳動比允差可按考慮。 符合要求 （3-5）3.3 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)，主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩。他們是進(jìn)行傳動設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。各軸的轉(zhuǎn)速為： 電動機(jī)軸為軸，針輪擺線減速機(jī)輸出軸為軸，工作臺回轉(zhuǎn)軸并不轉(zhuǎn)動，大齒輪與工作臺固聯(lián)回轉(zhuǎn)，我們把它當(dāng)作軸。 r/min （3-6） 各軸的功率和轉(zhuǎn)矩： 各軸的功率： kW kW （3-7） 各軸的轉(zhuǎn)矩：

31、（3-8） 各軸的動力參數(shù)如下表：表3-2 各軸的動力參數(shù)參數(shù)軸名稱電動機(jī)軸2軸工作臺轉(zhuǎn)速/r/min14803.0021.018功率/kw0.750.660.627轉(zhuǎn)矩/Nm4.842099.605881.97傳動比4932.95效率0.880.95第4章 零部件的設(shè)計(jì)校核與選用4.1 針輪擺線減速機(jī)的選用4.1.1針輪擺線減速機(jī)的特點(diǎn)（1） 高速比和高效率。 單級傳動就能達(dá)到1：87的減速比，效率在90%以上，如果采用多級傳動，減速比更大。一級傳動減速比為987，雙級傳動減速比為 1215133，多級組合可達(dá)數(shù)萬，且針齒嚙合系套式滾動摩擦， 嚙合表面無相對滑動，故一級減速效率達(dá)94%。（2

32、） 結(jié)構(gòu)緊湊體積小。 由于采用了行星傳動原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，使其機(jī)型獲得盡可能小的尺寸。與同功率的其它減速機(jī)相比，重量體積 小1/3以上，由于是行星傳動，輸入軸和輸出軸在同一軸線上，以獲得盡可能小的尺寸。（3） 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低。 在運(yùn)轉(zhuǎn)中同時接觸的齒對數(shù)多，重合度大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，過載能力強(qiáng)，振動和噪音低，各種規(guī)格的機(jī)型噪音小。（4） 使用可靠、壽命長。 因主要零件是采用軸承鋼淬火處理 （HRC58-62），再精磨而成，且擺線齒與針齒套嚙合傳遞至針齒形成滾動磨擦付，磨擦系數(shù)小，使嚙合區(qū)無相對滑動，磨損 極小，所以經(jīng)久耐用。（5） 設(shè)計(jì)合理，維修方便。針輪擺線減速機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，容易

33、分解安裝，零件個數(shù)較少以及潤滑簡單，使擺線針輪減速機(jī)深受用戶的信賴。4.1.2針輪擺線減速機(jī)的選用（一）使用須知: 1、本機(jī)使用于連續(xù)工作制，允許正反向運(yùn)轉(zhuǎn)。 2、單級減速機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)向與輸入軸轉(zhuǎn)向相反，雙級減速機(jī)的輸出軸與輸入軸轉(zhuǎn)向相同。 3、本減速機(jī)的輸出軸不能承受軸向力。 4、輸出軸及輸入軸與其他零配件時，不允許直接錘擊，以防損壞。 5、輸出軸及輸入軸軸伸上的鍵按普通平鍵型式尺寸（GB1096-79）規(guī)定選用，立式減速機(jī)輸出端機(jī)座止口直徑D4的配合公差值符合極限與配合（GB1801-99）h9的規(guī)定。 6、使用聯(lián)軸器時工作機(jī)械與電動機(jī)聯(lián)接時應(yīng)使軸線同心，減速機(jī)的安裝誤差不應(yīng)大于所有聯(lián)軸器的

34、允許誤差值。 7、減速機(jī)安裝后用手轉(zhuǎn)動靈活。 8、臥式雙軸型減速機(jī)一般輸出軸軸心線處于水平位置工作；必須傾斜使用時軸心線仰角不應(yīng)超過15度（輸出軸軸伸端向下）。 9、立式減速機(jī)應(yīng)輸出軸軸伸端垂直向下使用。 10、安裝后的減速機(jī)，正式使用錢必須進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，在空轉(zhuǎn)正常的情況下，再逐漸加載運(yùn)轉(zhuǎn)。 11、載荷較大，起動頻繁時機(jī)座與基礎(chǔ)自配定位銷釘或選用液力偶合器。 （二）裝配 轉(zhuǎn)配時請注意以下各項(xiàng)： 1、裝配錢將全部零件清洗干凈； 2、對滾動及滑動表面涂潤滑油，以形成初步水潤滑條件； 3、兩片擺線輪的標(biāo)記、字頭必須180度對稱，并字頭向上。 4、注意調(diào)整橡膠油封中彈簧的松緊，并涂抹油脂； 5、裝配結(jié)束

35、后諸如潤滑油或潤滑脂，臥式油位達(dá)到高度，立式油位達(dá)到油標(biāo)中線。 6、用手轉(zhuǎn)動高速軸，經(jīng)檢查無故障即可開空車運(yùn)轉(zhuǎn)。對立式減速機(jī)應(yīng)檢查油泵工作情況是否良好 ，若均正常方可使用。由于本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)要求傳動比大，而針輪擺線減速機(jī)是一種應(yīng)用行星式傳動原理，采用擺線針齒嚙合的新穎傳動裝置。具有傳動比大、傳動效率高、重量輕、體積小、壽命長、噪音小、容易維修等優(yōu)點(diǎn)，因此選用針輪擺線減速機(jī)作為一級減速器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用型號為BWED 141-493-0.75的針輪擺線減速機(jī)。減速機(jī)和電機(jī)一般是由聯(lián)軸器聯(lián)接，針輪擺線減速機(jī)是外購件，而生產(chǎn)針輪擺線減速機(jī)的廠家一般都會生產(chǎn)配套的電動機(jī)，所以為了計(jì)算方便將電機(jī)和減速

36、器當(dāng)做一個整體，傳動效率為0.88。4.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架是焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)的支撐部件，不僅對針輪擺線減速機(jī)和工作臺起支撐作用，而且要同時保證翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架在焊接加工的穩(wěn)定性。翻轉(zhuǎn)機(jī)尾架重心低，比較穩(wěn)定，在此，主要是翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架的設(shè)計(jì)。對于本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)基本要求是：工藝性要好，易于制造，使用材料較少，而且成本較低；要有足夠的剛性和抗震性能；受力要均勻，機(jī)架材料的熱變形和熱應(yīng)力應(yīng)盡量小，屈服強(qiáng)度要有所保證；要便于安裝及搬運(yùn)。翻轉(zhuǎn)機(jī)工作臺中心高1000mm，由于機(jī)架上裝載著針輪擺線減速機(jī)，所以我們把焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)架高度設(shè)計(jì)成490mm，在設(shè)計(jì)機(jī)架時，要結(jié)合電機(jī)、減速器和傳動件的尺寸，設(shè)計(jì)機(jī)架的結(jié)構(gòu)外形

37、和相關(guān)尺寸。由于針輪擺線減速機(jī)是外購件，不同的廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸略有差異，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)機(jī)架的具體高度，以滿足翻轉(zhuǎn)機(jī)的工作臺中心高度設(shè)計(jì)要求。此機(jī)架尺寸較大，若采用鑄造結(jié)構(gòu)，必然使得整個機(jī)架重量增加，同時加工復(fù)雜。為了減輕機(jī)架的重量，節(jié)約成本，再由于本焊接變位機(jī)3t頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，所以我們在設(shè)計(jì)機(jī)架時采用焊接結(jié)構(gòu)，根據(jù)使用情況，我們選用鋼板作為焊接材料。機(jī)架的焊接在其它零部件裝配完成后進(jìn)行，而鋼板也易于焊接連接，故采用焊接結(jié)構(gòu)機(jī)架。機(jī)架應(yīng)用焊接結(jié)構(gòu)存在的主要問題有：（1）經(jīng)濟(jì)問題：與批量生產(chǎn)有關(guān)，在單件和小批量生產(chǎn)時，采用焊接機(jī)架很有利。（2）剛度問題：制造焊接機(jī)架應(yīng)用鋼材，鋼的彈性模量

38、比鑄鐵高，在保證相同的剛度情況下，焊接的鋼質(zhì)機(jī)架比鑄鐵機(jī)架輕。（3）減震性能問題：鑄鐵的減震性能比鋼好，采用焊接的鋼質(zhì)機(jī)架代替鑄鐵機(jī)架，減震問需要通過其它辦法解決。（4）焊接機(jī)架的尺寸穩(wěn)定性問題：焊接機(jī)架的焊接殘余應(yīng)力對其尺寸的穩(wěn)定性有影響，對于配合部分，要求尺寸穩(wěn)定性很高，所以焊接機(jī)架必須消除殘余應(yīng)力及變形。焊接結(jié)構(gòu)必然引起焊接變形的產(chǎn)生，因此，在設(shè)計(jì)時，我們必須采用合理的設(shè)計(jì)措施。合理選擇焊縫的尺寸和形式；合理分布焊縫的位置；盡可能減少不必要的焊縫。4.3 低速級軸的設(shè)計(jì)由于針輪擺線減速機(jī)是外購件，電動機(jī)與減速機(jī)的連接軸，減速機(jī)的輸出軸都是減速機(jī)自帶，在此不予設(shè)計(jì)校核。那么，在翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架，

39、我們就只設(shè)計(jì)和校核低速級軸。經(jīng)過分析，低速級軸有以下幾種設(shè)計(jì)方案：（1） 低速級軸通過鍵與大齒輪連接，減速機(jī)輸出軸經(jīng)過齒輪嚙合將動力傳給低速級軸，工作臺與低速級軸通過鍵連接轉(zhuǎn)動，或者工作臺固聯(lián)在低速級軸上轉(zhuǎn)動。（2） 工作臺直接與大齒輪固聯(lián)，減速機(jī)輸出軸經(jīng)過齒輪嚙合將動力傳給大齒輪，即工作臺，此時，低速級軸不轉(zhuǎn)動。 在第一種方案中，由于工作臺寬度較小，無法直接與低速機(jī)軸通過鍵連接，需要增加套筒，即使如此，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；若是工作臺固聯(lián)在低速機(jī)軸上轉(zhuǎn)動，此方案可行，但工作臺直徑為1000mm，與軸固聯(lián)，軸的直徑較大，不僅浪費(fèi)材料，而且軸承、鍵等的選用成本較高。方案二將工作臺直接與大齒輪固聯(lián)，大齒

40、輪帶動工作臺轉(zhuǎn)動，此方案可行。由于此軸沒有特殊要求，選用45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其強(qiáng)度極限=650MPa，。低速級軸如下圖，滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差為k63,13。對于軸徑從安裝齒輪端取：軸的彎矩圖和扭矩圖如下8：圖4-1 低速級軸的受力分析和彎矩圖低速級軸并不轉(zhuǎn)動，主要是工件的重力及套筒的作用力，工件的重力由頭架和尾架共同承擔(dān)。所以 （4-1） （4-2） （4-3）彎矩分析如圖，危險(xiǎn)面為F1所在截面： （4-4）符合要求。 4.4 滾輪軸的設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)尾架起到輔助夾緊翻轉(zhuǎn)的作用，在翻轉(zhuǎn)機(jī)尾架下安裝兩組滾輪，使得尾架能夠翻轉(zhuǎn)。兩組滾輪皆為從動輪，沒有動力驅(qū)動，借助摩擦力帶動滾

41、輪轉(zhuǎn)動。滾輪受力分析如圖： 圖4-2 尾架滾輪受力分析假設(shè)尾架逆時針轉(zhuǎn)動，焊件的偏心距為零，設(shè)焊件的重力為G，尾架借助摩擦力使得兩組滾輪能夠轉(zhuǎn)動，尾架及焊件對滾輪的壓力為。兩滾輪的中心角為58.7，滾輪軸的尺寸設(shè)計(jì)為： 受力分析1為： 滾輪軸的受力分析及彎、扭矩圖如下：圖4-3 滾輪軸的受力分析和彎矩、扭矩圖受力分析如下8： （4-5） （4-6） （4-7）根據(jù)上圖對危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核，危險(xiǎn)截面為軸中心處截面，軸雙向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，=1。在軸的此處，有一個A型鍵，t=7.0。 （4-8）選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查的，因此，符合要求。4.5 走輪軸的設(shè)計(jì) 走輪軸上安裝走輪，便于根據(jù)工件的的長度來調(diào)節(jié)尾架與頭架的距離。尾架上一共安裝了四個走輪，走輪在工件裝夾時轉(zhuǎn)動，在焊接期間走輪不轉(zhuǎn)動，走輪軸上安裝軸承，走輪軸始終不轉(zhuǎn)動。走輪軸尺寸為。軸沒有特殊要求，選用45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其強(qiáng)度極限=650MPa，。走輪軸的受力分析和彎矩圖如下： 圖4-4 走輪軸的受力分析和彎矩圖軸的受力分析和校核8（ （4-9） （4-10），符合要求。4.6 鍵的選用針輪擺線減速機(jī)輸出