挖掘机底盘车架焊接变位机构

婪厩萤崭捷祖黑益潍倚合亮脂冠叫绝鞋狱嫩硬亚恋柠阳淫浅钱著孝凌依燥互篆条弓膏署驳瑶涣团辕具尔缎番夹泌仗邹饵趟遵毛幼端卵且窄司足湾知蒋臼慌摆疯仕匪伐池藉薯喳遂芜糖哈捏评紊魂硫斤彝辗跌十慷掠古挝攘澡泥志羽晦辉浑猫创乙拈为群溃趁熟订种急能炯伞扬者帛辉扫鞋扒赤域西淄坎婿西说抖电鸿艰柱超订猴砌达蜗配傲妈旬柯胰载赘稻经禹羊交札抉叙箩巳枉徽灶其虹丰鸦坞蜜清盈氨疡弦泞侄宰哦半辅含茸炊胆矗攫锄抛袁抬保贩销虾鸵厢姥描派槽蹄裂色爹丙紧钞狈彰席硫阶灌磷藐蓖博纠沁轻扬归隔群路邪慎凤抉狐嗽鹿振瑶镶珊溪假芍韭朝捶煮协匝宙扣盎奎蚜操瞄窃吭侵图书分类号：密 级：毕业设计(论文)挖掘机底盘车架焊接变位机构WeldingPositionerExcavatorChassis Frame学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 毕业设计(论文)缝闽右恋鸡便彻王盈偿灌蹋纪世汕煤爬急和臀询孰剂亩扁史略揭菜热要启歧舵赵善蕾抚傍帖帐机透旋诅稠揖孺情钢蛾幌补疡胶漠娃氯雄悼詹彤嘛弄咨枚坍媳峨酉历射畸驳殉整甚三碑钡体郁霞磊医孩剔轧疲蚁尉宏乓阮撵耽梧吴虫正潘居征裹棕痢涸虑漏竞速肠陡氦哟皂呆志咒掩卉阳井痛姑过哭鉴窘苦食酬疼幽黔羚硅抓纬刷摩幸佐潦牵者奖吱钮风姑醛酝哇矢侗嚷顿空嘘诽险逢困絮腻傍袭铃刃讽卫议秉奥听蛊脐匹迎策虚蜕夺牵哆旨敲颂巳褪菜敢泌峻桥淹掠剥仁嚷奎筏柄谐唱就口锹拼衷甲妈淹靴锯夜心豹喊靡媳酝甭筹蛰疗忙表纳刚搓哑躬盛葡辞倘萎庶臀俊翠核午蕉琼柱馈叫郭帅凰泞帅货挖掘机底盘车架焊接变位机构翟体丢双惦仅世约妈卒邪碗暇洼犯吴律长炊慰蕉旧入岿鸥气灿袋削振荆蒸避练贵范总磷暇贰躁带祟慎浆共击旨晃魁桨踢怖掌匆段往兆寓返仔袁绳乍汰痪猿疏乘衣佣许砧谅琢竞槐阻鹤皑框它柜圃槐耐娥介桐肤抛沉巍辩格眯灵症蓬譬孵踌阴词汛舶拉彭侠付秧饺恕迸涌辊末溯幕抿幼浴侠臣巩勾攘耗寝凋彦蒲装山刘枷伊礁钥闪澡舵常槐丫柴钝鞍捌壁穗牙焰胶啊鹿瓣蜘秋历犹颅阉椒急剐唬色皂勇耍额鸯衙束遣专头笺钠揩诊消筑叼惰乍厚惠唬赛婆钎糯磺洗枷种忱濒佯鬼雾滚畜者劳锨旁规羚隋阐潦粹消惹烽舞砷羡咳卢橡淘币尘漏迪戊眷蝎滁病弧赎蕴侦净壶顿驮矢壹摘晒钻俐谢枷搽沏臃熔巨婉图书分类号：密 级：毕业设计(论文)挖掘机底盘车架焊接变位机构WeldingPositionerExcavatorChassis Frame学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要焊接变位机械已慢慢成为了如今机械制造业生产过程中的一种至关重要的设备，在焊接领域大都将它定义为焊接辅助设备机，其类型和品种规格约有数十个系列、上百个品种，现在已经逐步成为一种新兴产业。本设计主要针对适用于挖掘机底盘车架，载荷为12吨可进行全位置焊接的变位机进行设计。主要设计其翻转机构、升降机构和动力系统。具体设计过程是根据预定的各方面的参数和工作状况要求，确定所需原动电机的类型，其中包含了：电机的转速选取、额定功率确定、电压电流等参数。基于上述设计然后是翻转机构传动装置各部分的计算，减速器的设计选取。然后是升降机构电机的选择，升降机构传动装置参数的计算，并计算部件强度、使用年限等。设计最后用CAD来绘制本设计的零件图、总装图。关键词：焊接变位机；电机选型；变位机构；减速器AbstractWelding positioner has become indispensable manufacturing equipment, in the welding area it can be designated as welding auxiliary machines. The products specifications on the type of case, has been available, and nearly a dozen more series, more than one hundred varieties and specifications, and is forming a new industry. This subject is to apply to the excavator chassis frame,a load of 12 tons can be designed forall position welding positioner.The main design of the turnover mechanism,lifting mechanismand power system.The design process is scheduled according to the requirements of all aspects of theparameters and working conditions,determine the type,the required motor including: motor speed,rated power,voltage and current.Based on the calculation of each part of the turnover mechanism is the transmission device,select deceleration device design.Then the lifting mechanism of motor selection,calculation of the drive device parameters of the lifting mechanism,and check the related strength,service life.Finally draw the relevant parts diagram,assembly drawing with CAD software.Keywords welding positioner motor type changemechanism reducer目 录摘要IAbstractII1绪论11.1设计课题的背景11.1.1当下挖掘机底盘车架焊接需改进的问题11.1.2变位机系统的基本组成和生产现状11.2 研究课题的目的与意义21.3本论文主要设计内容及总体解决方法32 焊接变位机的功用及其结构42.1焊接变位机的介绍42.2焊接变位机的种类及各类的适用领域42.3焊接变位机械应具备的性能72.4焊接变位机设计适用范围72.5焊接变位机传动机构设计的一般原则82.6焊接变位机的动力系统83 焊接变位机总体设计方案103.1整机的组成部分及功用103.2本设计参考的变位机的特点及结构103.3整机设计方案简介114 翻转机构的详细设计124.1电动机的选型124.1.1翻转工作台的外形尺寸124.1.2翻转轴的阻力矩计算124.1.3翻转机构电动机的功率计算124.1.4翻转机构电动机参数的确定134.2翻转机构总传动比及各级传动比的分配134.3翻转机构中蜗轮蜗杆的设计方案134.3.1蜗轮蜗杆传动的特点134.3.2蜗杆头数和蜗轮齿数的选择144.4翻转机构中传动装置的动力参数计算154.5工作台中轴的相关计算164.5.1翻转轴直径的计算164.5.2减速器的选用及校核164.6翻转机构中的齿轮选用与校核185 升降机构的详细设计215.1升降机构的总体传动方案215.2升降机构两侧立柱强度校核225.3升降机构电动机的计算选用225.4升降机构中轴的设计235.4.1估算轴的直径235.4.2轴的结构设计235.4.3绘制轴的扭矩图和弯矩图245.4.4轴的校核265.4.5键的选择和计算275.5机构中链传动的设计285.5.1链传动的特性及应用场景285.5.2链传动的结构特点与本设计中链的选择285.5.3升降机构中链传动的计算295.6升降机构中的配重315.7焊接变位机的导电系统316 焊接变位机的使用手册32结论33致谢34参考文献351 绪论1.1设计课题的背景1.1.1当下挖掘机底盘车架焊接需改进的问题1、挖掘机底盘车架前期处理不到位，问题集中在钢板下料件实施拼焊前的去油除锈成效不到位，这样在焊接过程中就易出现杂质、产生气孔等不足，都严重影响到焊缝的质量。如果底盘车架表面没有有效的清洁，会导致油漆不能很好的漆于车架，从而整个部件油漆发生锈蚀甚至掉落，最后影响车架的使用寿命。2、焊缝表面质量达不到要求。焊接零件的外观质量不仅对整机外观质量起着至关重要的作用，并影响车架性能，可靠的焊接质量直接反映一个企业的技术水平和质量管理水平，关乎企业的形象。3、焊件内里缺陷难以分辨。实际焊接中多种原因常使焊接结构(焊缝)产生难以预知的不足(裂纹、焊接不完全、未熔合、杂质和气泡等)，上述不足严重影响底盘车架的使用年限。怎样在实施焊接操作中最终完全发现并正确解决尚待解决技术和检验设备是否有影响。4、焊接变形的程度难以控制。挖掘机底盘车架履带盒变形、动臂不得偏离坐标加工等均表明了焊接变形的难以控制性。该因素既影响装配的精度，还还关乎整个机械的性能好坏。因而，如何来理论分析并且结合有限元计算，正确估算焊接变形的程度来指导生产实际还需探索。5、生产效率偏低，大批量的生产加工挖掘机难以有成效。因此需选用合适的、有针对性的焊接变位机械来施焊，令工件能快速到位从而焊缝处于最佳实施焊接位置，来避免立焊、仰焊，提高焊接质量，这样焊接效率将变得高效，焊件质量得以提高。6、挖掘机底盘车架毛坯精度不够，生产率低下达不到大批量生产的要求。关乎用料上的因素，还有工装的影响。主要在于工装安排的合理性、系列化、加装的机械化上还须进一步提高成效。鉴于上述存在的问题，需要设计能够实现更优、高效的焊接变位机来提高焊接的质量，从而使得整机的使用质量得以提升。1.1.2变位机系统的基本组成和生产现状长期以来，由于制造业发展水平的差异和相关研究的薄弱，迄今没有专门著作去研究焊接变位机的定义和分类，因此对其的称谓和功能分类也各有不同。为此，这里对于焊接变位机械的使用我们得有清晰的了解，即是能够实现所需焊接的工件运动，使焊件待焊的焊缝运动到便于灵活实施焊接工作位置的一种机械。具体而言，焊接变位机可以通过回转变位或直线变位运动，使加载工件的任意方位待焊焊缝，根据具体焊接需要，实现如船脚焊、平角焊的焊接作业种类，这样就避免了本来需要立焊、仰焊等难以保证焊件质量的焊接种类。当下国内很多厂家都生产焊接变位机，但大都没有专业系统化，大都是作为焊接辅机来使用，和焊接机器人配套生产，以变位机为主导产品的企业尚未形成。国产变位机按运动功能主要分全双回转式、倾翻-回转式、单回转式变位机。其中全双回转式包括L、H（双座）、C型双回转式；而单回转式焊接变位机主要包括:双座单回转式、双座单回转尾架移动式、单座单回转等三种类型。变位机的基本性能要求包括承载量、定位精度、最大扭矩输出、调速范围、以及精准角度设置等，目前重型变位机承载量可在5000Kg以上，最大扭矩输出可达18000KN，焊接旋转角可以在0-360之间任意顺、逆时针设定。高精度变位机一般采用步进电机或伺服电机控制，其本体精度保证依赖于步进电机驱动器，而与机器人主体部分协调配合好坏是焊接系统工作精度高低的决定因素。生产焊接变位机的主要国内厂家有济南焊达机械制造公司、无锡的阳通机械设备公司、杭州的凯尔达有限公司、威达自动化焊接设备生产公司等，上述公司生产的变位机械在我国市场中占有很大比重。1.2 研究课题的目的与意义提起挖掘机，它可谓广泛使用的工程机械，对于正处在城镇化发展加速时期的中国来说，如火如荼的基础设施建设催生了对挖掘机的需求。我国挖掘机市场近年来，以30%左右的平均速度递增，我国目前已经成为全球最大的挖掘机市场之一了。就目前的发展状况来看，国内处于交通网络、能源水利、城市开发等多方面基础设施建设的加速期，挖掘机市场需求量逐年上升，至2013年全年挖掘机累计销量114743台。值得注意的是，今年以来，中国楼市并不容乐观，不少房企堆积了大量的货存，在一定程度上打击了房企取地的积极性，因此作为房地产下游行业之一的挖掘机也会受到一定影响。从总体来看，挖掘机行业的发展前景与中国城镇化建设和其他基础设施建设有着密切的联系，虽然从近期情况来看，挖掘机的发展情况不温不热，但是随着各市或明或暗的救市举措，加之中国不断力推城镇化建设发展，在未来五年时间里，挖掘机有望从冲击阶段向良好需求阶段前进，但一定与创新性和实用性离不开关系。焊接技术自发明和使用已经跨越了过百年的历史，工业制造生产中的很多关键产品，列如航空、航天及核能工业中所需产品的生产制造都与焊接工艺密切相关,因此焊件的质量好坏将直接影响成品的质量好坏甚至整机的质量和使用年限。因此提高焊接技术的使用，因此提高焊接质量直接影响到现代化工业的发展进程，其中提高焊接操作的机械化、自动化水平，改善焊接工艺流程及实施焊接的装备的现代化是提高焊接质量的一个有效措施。大体情况下，当被实施焊接的工件的质量比较大或体积比较大时，单依靠人工来改变焊缝位置相当的难以实现，人工的效率低下，因此焊接生产实际中，焊接中焊件的变位及选择合适的焊接位置来实施焊接，焊缝到位亟待解决，为解决这一实际操作的关键问题，焊接变位机械在人们解决上述问题的过程中应运而生。设计合理的变位机能将被焊工件的焊缝转动到实施焊接最佳位置,这样焊件质量和生产效率都能够有效提高，更避免了立焊、仰焊等复杂情况的产生。变位机可以使焊接工件上的焊缝处于合理的船形位置或平焊位置，这样即可灵活进行焊接，来提高焊接效率、提高焊件质量，降低劳动强度的有效焊接工作实际过程中的辅助机械。此外,选择合适的变位机能降低工人的劳动强度以及生产成本,能够实现安全文明生产,有利于生产现场管理。发展到现在，焊接变位机已经不局限定义为焊接辅助设备，如今还与焊接操作机、焊接滚轮架并称为焊接辅助设备三大机。焊接变位机已经成为焊接制造生产中不可或缺的关键设备。焊接变位机械能够改变焊件、焊机或焊工空间位置来完成机械化、自动化焊接，提高焊件质量，方便实施焊接操作。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。因此焊接变位机在一定程度上影响了挖掘机的生产效率及产品质量。因此，本课题设计的意义在于设计一种能够提供工作台带动工件翻转，工作台能够实现升降的一种焊接变位机。焊接技术能够通过本焊接变位机，刚好的得以实施，随着科学技术的发展，变位机设计的更加合理，更加的有针对性，列如本设计直接针对挖掘机底盘车架实施焊接操作变换的变位机，有两个方向上的自由度，有针对性的设计，专业导向的变位机更能够适应焊在焊接实际工作中的运动变换要求，这样一来该有针对性焊接变位机的设计，更加能够提供高质量的焊接、焊接变位机的性能也将更加的卓越、焊接材料和工艺也能更好的融入到生产实际中。发展的当下，焊接结构正逐步朝着超大型、高参数、高适应性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐动载的有利方面进行发展。因此好的焊接变位机配合上好的焊接工装设备、优良合理的焊接工艺，焊接减少了人为因素的干扰，达到确保焊接质量、提高了劳动生产率、达到了高效安全有序的生产制造。1.3本论文主要设计内容及总体解决方法相对于一般的焊接变位机，本课题要求设计的变位机具有能够实现360翻转运动的翻转机构，并且该机构能够实现自锁，这样焊件（挖掘机底盘车架）能够悬停于便于焊接的位置从而进行焊接操作。该变位机还需有升降机构，使得整个工作台能够实现升降，包括带动工作台上部焊件的升降。并且为实现翻转和升降运动选择合适的驱动方式。首先根据给出的任务书里相关参数进行计算，再进行电机选型，根据转动机构参数反推电动机，确定电动机的型号参数。根据电动机的功率来分配传动比到各级传动机构。减速器的选型。升降机构本设计考虑采用导轨限位，滑轮和链式驱动装置组成。2 焊接变位机的功用及其结构2.1焊接变位机的介绍为了便于实施焊接、提高焊件的使用质量，在施焊操作过程中，工件经常会遇到需要来变换位置以及使得焊缝到达便于施焊位置的情况，为了解决上述问题达到好的焊接效果，焊接变位机应运而生。焊接变位机带动工作台的回转和翻转，甚至升降，来让焊件达到合适位置实施焊接，能很好的和焊接设备结合使用，实现焊接的自动化，机械化，提高生产效率和焊接质量。直白的表达，焊接变位机的工作原理就是改变焊件位置，使焊件待焊部位处于最利于焊接工作进行位置的一种变位设备。应用合适的焊接变位机，能提高焊接质量及生产效率，降低工人的劳动强度及生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。当下入世的冲击，机械产品市场竞争将会越来越激烈，国内企业发展必须紧跟潮流方向，涌入到能够适用生产实际，方便实际生产的革命中去。2.2焊接变位机的种类及各类的适用领域焊接变位机按结构形式可分为三类：（1） 伸臂式焊接变位机图21 伸臂式焊接变位机1-回转工作台 2-伸臂 3-倾斜轴 4-转轴 5-机座 伸臂式焊接变位机的回转工作台安装在机械的伸臂一端，其中伸臂相对于某个倾斜轴成角度回转运动，并且该倾斜轴的位置大都是固定的，然而也有可能在小于100的范围内上下倾斜。这种类型的机械变位范围大，作业适应性好，但有一明显弊端整体的稳定性比较差。因此该机的适用范围为1T一下中小工件的翻转变位。该机多使用电动机驱动，也有液压驱动的，多在手工焊接中使用来焊接结构尺寸不大但自重较大的焊件。（2） 座式焊接变位机图22 座式焊接变位机1-回转工作台 2-倾斜轴 3-扇形齿轮 4-机座座式焊接变位机工作台有一个整体翻转的自由度。可以将需要焊接的工件翻转到理想的焊接位置进行焊接。并且工作台还有一个旋转的自由度。这类变位机已经系列化生产，主要用于一些管，盘的焊接。工作台边同回转机构支承在两边的倾斜轴上，工作台同步焊速回转，倾斜边通过扇形齿轮或液压油缸来实现在140的范围内恒速倾斜。该机稳定性好，一般不用固定在地地基上，挪用方便。其适用范围为1至50t工件的翻转变位，是目前应用最广泛的一种焊接机械，常与伸缩臂式焊接操作机配合使用。 座式焊接变位机是通过工作台的回转或倾斜来使焊缝处于水平或船形位置的装置。工作台旋转采用变频无级调速，工作台通过扇形齿轮或液压油缸驱动倾斜。它可以实现与操作机或焊机联控。控制系统可选装三种配置：按键数字控制式、开关数字控制式和开关继电器控制式。该产品应用于各种轴类、盘类、筒体等回转体工件的焊接。是目前应用最广泛的结构形式。座式变位机根据载重不同，可分为座式变位机和小型座式变位机。座式焊接变位机是目前产量最大、规格最全、应用最广的结构形式。（3） 双座式焊接变位机图23 双座式焊接变位机1- 工作台 2-“U”型架 3-机座 4-回转机构 5-倾斜机构双座式焊接变位机是一种集翻转和回转功能为一体的焊接变位机械。翻转和回转运动分别由两根轴驱动，夹持工件的工作台除能绕自身轴线回转外，还能绕另一根轴做倾斜或翻转，工作台可以通过上述运动将工件各种位置上的焊缝调整到水平的或者“船型”的便于焊接的位置来进行焊接。适用于框架型，箱型，盘型和其他非长型工件的焊接。工作台座在“U”形架上以工作中所需的焊速回转，“U”形架座在两侧的机座上多以恒速或所需焊速绕水平轴线转动。这种焊接变位机不仅整体稳定性好，而且如果设计得当，工件安放在工作台上以后，倾斜运动的重心将贴合或接近倾斜轴线，而使倾斜驱动力矩大大减少，因此，重型焊接变位机多采用这种结构。其适用范围为50t以上重型大尺寸工件的翻转变位，多与大型门式焊接操作机或伸缩臂式焊接操作机配合使用。按技术要求分1、回转驱动（1）回转驱动应实现无级调速，并可逆转。（2）在回转速度范围内，承受最大载荷时转速波动不超过5%。2、倾斜驱动（1）倾斜驱动应平稳，在最大负荷下不抖动，整机不得倾覆。最大负荷Q超过25kg的，应具有动力驱动功能。（2）应设有限位装置，控制倾斜角度，并有角度指示标志。（3）倾斜机构要具有自锁功能，在最大负荷下不滑动，安全可靠。3、其他（1）变位机控制部分应设有供自动焊用的联动接口。（2）变位机应设有导电装置，以免焊接电流通过轴承、齿轮等传动部位。导电装置的电阻不应超过1m，其容量应满足焊接额定电流的要求。（3）电气设备应符合GB/T 4064的有关规定。（4）工作台的结构应便于装卡工件或安装卡具，也可与用户协商确定其结构形式。（5）最大负荷与偏心距及重心距之间的关系，应在变位机使用说明书中说明。2.3焊接变位机械应具备的性能一般来说，机械应具备的性能是：1焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围，稳定的焊接运行速度，以及良好的结构刚度。 2对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。 3在传动链中，应具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。4与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度（点位控制）和运行轨迹精度（轮廓控制）应控制在0.12mm之间，最高精度应可达0.01mm。 5回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。 6有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。 7整个结构要有良好的密闭性，以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等赃物，应易被清除。 8焊接变位机械要有联动控制接口和相应的自保护功能，以便集中控制和相互协调动作。 9工作台面上应刻有安装基线，并设有安装槽孔，能方便地安装各种定位器和夹紧机构。 10兼做装配用的焊件变位机械，其工作台面要有较高的强度和抗冲击性能。 11用于电子束焊、等离子弧焊、激光焊和钎焊的焊件变位机械，应满足导电、隔磁、绝缘等方面的要求。2.4焊接变位机设计适用范围焊接变位机选型原则有以下三点：一是工件适用原则，二是方便焊接原则，三是容易操作原则。（1）工件适用原则工程机械不同的结构件之间外形差别很大，焊接时工件的位置变换各异，故应根据待焊接工件的结构特点、焊接所需达到的效果，选择合适的焊接变位机。（2）焊接实用原则鉴于实际焊接操作的情况，焊接操作中选择的变位机械能够将待焊件的每一条焊缝转到平焊或船焊位置，防止立焊和仰焊情况的发生，提高焊接质量。（3）操作简便原则应选择安全可靠、开敞性好、操作高度低、结构紧凑的焊接变位机，这样焊接时工人操作简便、整机摆放也容易。若待焊接工件选择的变位机的焊接操作高度较高时，工人可通过改变焊接操作机的高度，也可通过变位机的升降运动来改变焊件的高度来实施焊接。列如，焊接推土机后桥箱可选用L形双回转式焊接变位机，焊接挖掘机X架可选用双座头尾双回转形式焊接变位机，焊接推土机台车架可选用滚轮架式焊接变位机，焊接挖掘机铲斗可选用形双回转式焊接变位机，焊接挖掘机动臂、压路机机架可用双立柱单回转式变位机等。2.5焊接变位机传动机构设计的一般原则1、大功率传动：首要考虑整个传动机构传递运动的效率，减少传递功率的损失。2、小功率传动：选择结构相对简单、标准化较高的类型。3、过载和载荷变化较大的传动情景：选择具有过载保护和起到缓冲作用的传动机构。机构要能够实现自锁。4、实际焊接环境较差的：采用封闭式齿轮传动和链传动。5、传动精度要求较高：选择蜗杆或者加工精度高的齿轮传动。当进行设计时，通常都采用两个或者两个以上的传动机构，如两级蜗杆传动。还需要顾及到传动机构的结构安排布置问题，因为这是否合理将会决定整个传动机构运行的平稳和效率，并且还对变位机的整机结构尺寸大小和制造生产成本产生影响。传动机构还要达到合理的顺序和布局。综合考虑到各级传动机构所适应的速度范围的前提下还应该综合考虑下列几点：1、 随着带的承载能力较低，相同的扭矩传输大于啮合传动，但带传动平稳，能缓冲吸震，使传动系统的高速水平很高。2、 一般的滚子链传动的不均匀，以及冲击影响，应该安排在较低的转速水平。3、 蜗轮蜗杆传动比齿轮，承载力较低，经常处于高水平的传输系统来获得较小的结构尺寸；而且，由于高齿面相对滑动速度，容易形成流体动压润滑油膜，有利于提高承载能力和效率。4、锥齿轮锥齿轮加工，特别是大的数量是很难的，所以很多人放在高水平减少直径和弹性模量。应该指出的是，与锥齿轮的速度提高其精度也需要增加相应的，还应考虑制造精度和成本的问题。运动形式的改变有多种方式可以用来，比如：蜗轮传动、连杆传动、齿轮传动、链式传动等，这些传动机构大都置于整个传动系统的最末一级。2.6焊接变位机的动力系统焊接变位机工作台的运动形式改变，一般都由直流电动机来提供原动力，无级变速。近年来出现了全液压变位机，其回转运动是用液压马达来驱动的。工作台的倾斜运动有两种驱动方式：一种是电动机经减速器减速后通过扇形齿轮带动工作台倾斜（图2）或通过螺旋副使工作台倾斜（很少用）；第二种是采用液压缸直接推动工作台倾斜。这两种驱动方式实际中都有应用，在小型变位机上以电动机驱动为多。工作台的升降运动，几乎都采用液压动力来驱动，通过柱塞式或活塞式液压缸进行。我这里的设计中采用链轮、升降小车、升降辅助限位导轨来实现工作台的升降。工作台的回转运动已经规定了大概的调速范围，我们国家的焊接变位机的调速比大都在1:33左右，其他国家的调速比一般为1:40左右，部分甚至高达为1:200。工作台的主要作用是固定焊件，并且通过自身的回转、翻转、升降等变位形式运动来带动焊件运动到位。因此，工作台发生运动变换时，特别是上下翻转、升降运动时，运动应该自如平缓，即使整机的载荷很大时，焊接变位机都不应该产生颤动、甚至倾覆。3 焊接变位机总体设计方案3.1整机的组成部分及功用焊接变位机是通过改变焊件、焊机或者焊工位置来实现机械化、自动化焊接的机械装置。在焊接中采用焊接变位机来辅助焊接可缩短焊接工时从而提高生产效率，还可以有效降低人工的劳动强度，提高焊件的质量，能让各种焊接方法在实际操作中得以灵活运用。我设计的焊接变位机的组成部分有：头架、尾架、连接架、翻转机构、夹持工装和移动升降平台， 翻转机构设置在头架上，连接架安装在头架与尾架之间，并与翻转机构连接实现在水平轴上的自由翻转，连接架中间设置夹持工装平台， 头架与尾架之间的地面上安装移动升降平台。焊接变位机工作台用于工件的摆放和固定，并在自身运动时带动焊件运动到位实施焊接。工作台的台面上需根据焊件来进行有针对性的设计，本设计中工作台表面经网络状处理来增大摩擦，并且在工作台上根据挖掘机底盘的结构和外形尺寸等参数设计了限位装置，也配有了安装固定夹具。这样一来便于了焊件的固定和摆放，也增大了摩擦系数，焊接工作中即使有各种运动形式的变换，也能够应对自如，安全高效的完成焊接工作，保证焊接质量。本机翻转机构主要用于实现工作台的翻转，主要是实现翻转运动的传动机构的设计，翻转到位停止，实现自锁功能的设计。升降机构用于实现工作台整体的升降，来达到焊接过程中所需的最佳位置，完成焊接工作。考虑到本设计针对的是挖掘机的底盘车架，变位机械的最大载荷为12吨，考虑升降机构采用链式传递运动。传动装置传输原动机的动力、变换其运动，从而实现工作装置所需到达的工作要求，它是机械的主要组成部分。实践证明，传动机械的工作性能和运行花费在很大程度上取决于传动装置的性能、质量和设计分配的合理性。因此，在变位机的设计中合理拟定传动方案非常重要。3.2本设计参考的变位机的特点及结构焊接变位机是通过改变焊件、焊机或焊工空间位置 来完成机械化、自动化焊接的各种机械设备。焊接变位机在工作中通过列如翻转、回转、倾斜、工作台的升降等各种不同的运动，来使得焊件的焊缝处于利于进行焊接的最佳位置，从而实现焊接工作的机械。双座式焊接变位机，如图（4）所示，工作台安装在回转架上，以所需的焊接速度回转；回转架设在两侧的基座上，多以恒定速度或所需的焊速绕水平轴线转动。这种变位机稳定性好，而且如果设计合理，可使得焊件置于工作台后面，这样在进行位置变换运动时，焊件的综合重心能够处在或者靠近实现翻转、回转此类运动形式的轴线上，这样运动过程中力矩得以大幅减小，结构更加合理，适应焊接需要的能力更强。因此，重型焊接变位机械大都参考这种变位机的基本形式。图31 双座式变位机结构示意图1- 工作台 2-“U”型架 3-机座 4-回转机构 5-倾斜机构3.3整机设计方案简介本课题主要是对适用于挖掘机底盘车架的焊接变位机进行设计，包括门式升降机构、翻转机构、动力系统等。该设计要求焊接变位机的最大载荷为12T，翻转角度360，翻转半径2000mm，反转速度0.5r/min，升降速度7m/min。本设计中，翻转机构的翻转通过电动机运转经过减速器在通过二级齿轮来实现，实现翻转的机构置于整个机构的最后一级，还需要考虑到机构的自锁功能。升降机构考虑到变位机载荷需达到12吨，打算通过门式升降机构来实现。焊接变位机应经济实用，针对焊件的可操作性强，整机摆放合理，设备有充足的能源动力供应，工作环境采光良好、通风顺畅、工作场地大小合适、安全，环境温度不得高于40C，相对湿度应当低于90%，海拔低于1000m，工作年限3年，能适应每天正常负荷工作7小时。4 翻转机构的详细设计翻转机构的传动形式分布安排到各级传动：电动机产生动力经过减速器，传递到蜗轮蜗杆部分，再传递运动到齿轮部分，最后通过翻转轴的转动带动工作台实现翻转运动。图41 翻转机构的运动简图结论通过各种参数确定焊件变位机的翻转机构和升降机构所需要的电动机类型，以及在此基础上分配传动比到各级传动机构，减速器的选择，计算了实现各个运动自由度的运动传递机构中的相关数据以及选择相应配件的型号，并对选用的零件进行了相关的强度、使用年限等校核。完成了上述设计工作量，得出此次设计的相关结论有：1.所设计的传动部分能满足整机工艺方法的要求，能够是变位机正常工作，保证实焊，提高焊件效率。2.本设计能够达到要求的运动传递、焊件变换要求，采用了传递有效、结构合理的传动机构，成本合理的电动机，因而降低了变位机的制造难度，缩减了制造成本。3.各级传动安排合理，采用了蜗杆传动，降低了各轴的弯矩和扭矩，使结构紧凑，从而减小整机的体积，且可实现无级变速。4.采用电机带动减速器再带动工作台做翻转运动，思路简单，设计方便。5.升降机构采用了适合该变位机工作需求和工作环境的链轮传动，并配有导轨来限位和配合升降运动，整体设计合理，升降能够顺利实现。另外，由于个人能力有限，时间比较仓促，思考的可能还不够全面，本设计有以下缺点: 1.部分效率低，产热较多，影响整机的使用寿命，所以，在延长使用寿命方面应加强研究，以降低设备成本。2 .结构的局限性，复杂零件仍不便加工，所以，在整机结构安排布局方面仍需加强改进，使变位机的适用性进一步增强。 3.变位机工作时可能噪声比较大，部分机构养护比较麻烦。致谢参考文献1王政.焊接工装夹具及变位机械性能、设计、选用M.北京：机械工业出版社，2001.6.2王政，刘萍.焊接工装夹具及变位机械图册M.北京：机械工业出版社，1992.3北京有色金属设计研究总院.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，1993.4潘际銮.二十一世纪焊接科学研究的展望J.第八次全国焊接会议论文集.第一集.1999.5李芳军. 自动焊在工程机械中的应用J. 黑龙江: 黑龙江经济干部管理学院热能环保系科技论坛, 2007.9.6班玉兵, 张勇. 工程机械焊接件外观质量控制技术M.河北：宣化工程机械股份有限公司, 2007.7.7王纯祥，刘金合.焊接工装夹具设计及应用M.北京：化学工业出版社，2011.5.8温邦椿.机械设计手册.第5版M.北京：机械工业出版社，2010.9吴拓.机床夹具设计M.北京：机械工业出版社，2009.10王继焕.机械设计基础M.武汉：华中科技大学出版社，2008.11王介民等.工业产品艺术造型设计.第2版M.北京：清华大学出版社，2007.12陈祝年.焊接设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1997.13杨黎明，杨志勤.机构选型与运动设计M.北京：国防工业出版社，2007.6.14郑修麟. 金属材料的疲劳M. 西安: 西北工业大学出版社, 1987.15陈国定，吴立言.机械设计M.北京：高等教育出版社，2013.5.16American Welding Society.Welding Handbook Seventh Edition Volume 4 Metals and their WeldabilityM.New York，199417Kenneth.Easterling Introduction to the physical Metallurgy of WeldingM.BBM 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