汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計（全套含CAD圖紙）

（ 全 套 含 CAD 圖 紙 ） 購 買 后 包 含 有 CAD 圖 紙 和 說 明 書 ,咨 詢 Q 197216396汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計Design Of Straight Seam Welding Machine On The Axle學(xué) 院：專 業(yè) 班 級：學(xué) 號：學(xué) 生 姓 名：指 導(dǎo) 教 師：年 月（ 全 套 含 CAD 圖 紙 ） 購 買 后 包 含 有 CAD 圖 紙 和 說 明 書 ,咨 詢 Q 197216396I摘 要中國汽車工業(yè)經(jīng)過 60 年的發(fā)展，經(jīng)過數(shù)代人的努力從無到有并逐步走向國際化。2009 年我國汽車產(chǎn)量突破 1379.10 萬輛，超過第二名日本和第三名美國產(chǎn)量之和。（日本為 793 萬輛，美國為 570 萬輛）。中國已經(jīng)成為了全球汽車生產(chǎn)第一大國。作為汽車制造之中最有代表性的 3 大工藝(焊裝、油漆、總裝)之一的焊接工藝也得到了長足發(fā)展，逐步達(dá)到國際先進(jìn)水平。在專業(yè)性強(qiáng)、而且有規(guī)則焊道的零件中使用焊接專機(jī)不僅能達(dá)到焊接工藝的要求，而且經(jīng)濟(jì)。為了滿足國內(nèi)外需求，我國汽車制造業(yè)需要大量自動化裝備來提高生產(chǎn)效率減輕工人工作量。本設(shè)計為汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計，設(shè)備包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。焊接汽車后橋的方法是二氧化碳保護(hù)焊法，焊接長度為 270mm，焊接速度可達(dá)到 300一 500mm/min。本焊接專機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計包括有焊接小車、床身、絲杠傳動機(jī)構(gòu)、工件支架、氣缸支架、頂尖等部分。內(nèi)容涉及到氣缸、電動機(jī)、減速機(jī)、滾珠螺桿等。其中焊接小車是本次設(shè)計的重點，小車帶動焊搶作直線運(yùn)動來完成直焊縫的焊接任務(wù)，而小車是由電機(jī)通過一系列傳動驅(qū)動的。出于對工藝要求和工作效率等多方面因素的考慮，設(shè)計出了雙焊槍運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使之在一次操作可以同時完成兩道直焊縫的焊接任務(wù)。關(guān)鍵詞:汽車后橋；焊接專機(jī)；焊接小車；絲杠傳動（ 全 套 含 CAD 圖 紙 ） 購 買 后 包 含 有 CAD 圖 紙 和 說 明 書 ,咨 詢 Q 197216396IIAbstractAfter 60 years development， Chinas automobile industry has gone from scratch and gradually to the internationalization. In 2009 China has produced more than 13.791 million vehicles. Production more than the sum of Japan and the United States. China has become the worlds largest auto production. As the the most representative three process in car manufacturing industry (welding， painting， assembly).The welding technology has also been rapid development， and gradually reached the international advanced level. In professional， and there are regular weld bead parts used in special welding machine not only can meet the requirements of welding process， but also economy. In order to meet the needs of domestic and international， Chinas auto manufacturing industry needs a lot of automation equipment to improve production efficiency and reduce the workload of workers.The design of the automobile rear axle straight seam welding machine， including mechanical structure design. Welding vehicle rear axle method is the carbon dioxide welding method， welding speed can reach 0.3 0.5m/min. This welding machine mechanical parts of the design including welding carriage， bed， lead screw transmission mechanism， fixture and other parts. The contents relate to the cylinder， the top， motor， reducer， ball screw， etc. The welding tractor is the focus of this design， considering the various factors of the technological requirements and the efficiency design double gun movement mechanism， make in one operation can be completed at the same time， two straight seam welding tasks. Motor output speed through the reducer to drive the screw rotation， the screw on the screw nut to drive the car to reach the welding task.Keywords: automobile rear axle; welding machine; welding car;screw drive（ 全 套 含 CAD 圖 紙 ） 購 買 后 包 含 有 CAD 圖 紙 和 說 明 書 ,咨 詢 Q 197216396III目錄摘 要 .IAbstract .II第 1 章 緒論 .11.1 課題研究的目的和意義 .11.2 焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀 .11.2.1 國內(nèi)焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 .21.2.2 國外焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 .31.3 課題研究內(nèi)容及目標(biāo) .4第 2 章 汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)整體設(shè)計方案 .52.1 汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)工作原理 .52.2 焊接小車的工作原理及設(shè)計 .62.2.1 工作原理 .62.2.2 焊槍卡緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計 .72.2.3 焊槍垂直運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計 .72.2.4 弓形滑板的設(shè)計 .82.2.5 小車尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .92.2.6 送絲機(jī)構(gòu)支架的設(shè)計 .102.3 電動機(jī)與減速機(jī)的確定 .112.4 滾珠螺桿滾珠螺母選擇 .132.5 防塵罩設(shè)計 .132.6 工件支架的設(shè)計 .142.7 托盤的設(shè)計 .142.8 頂尖的選取 .152.9 汽缸及其尾座的設(shè)計 .152.10 床身的設(shè)計 .16第 3 章 關(guān)鍵零件校核 .173.1 滾珠螺桿強(qiáng)度與剛度校核 .173.1.1 滾珠螺桿強(qiáng)度校核 .173.1.2 滾珠螺桿剛度校核 .18（ 全 套 含 CAD 圖 紙 ） 購 買 后 包 含 有 CAD 圖 紙 和 說 明 書 ,咨 詢 Q 197216396IV3.2 聯(lián)軸器的選擇與校核 .193.3 減速器的校核 .203.4 鍵的選擇與校核 .203.5 軸承的選擇與校核 .21第 4 章 結(jié)論 .23參考文獻(xiàn) .24致謝 .25（ 全 套 含 CAD 圖 紙 ） 購 買 后 包 含 有 CAD 圖 紙 和 說 明 書 ,咨 詢 Q 197216396V（ 全 套 含 CAD 圖 紙 ） 購 買 后 包 含 有 CAD 圖 紙 和 說 明 書 ,咨 詢 Q 197216396VI（ 全 套 含 CAD 圖 紙 ） 購 買 后 包 含 有 CAD 圖 紙 和 說 明 書 ,咨 詢 Q 197216396VII1第 1 章 緒論1.1 課題研究的目的和意義中國汽車工業(yè)經(jīng)過 60 年的發(fā)展，經(jīng)過數(shù)代人的努力從無到有并逐步走向國際化。2009 年我國汽車產(chǎn)量突破 1379.10 萬輛，超過第二名日本和第三名美國產(chǎn)量之和。（日本為 793 萬輛，美國為 570 萬輛）。中國已經(jīng)成為了全球汽車生產(chǎn)第一大國 1。在這飛速發(fā)展的 60 年中，中國汽車生產(chǎn)技術(shù)也得到了長足發(fā)展。特別是汽車制造技術(shù)中最有代表性的 3 大工藝(焊裝、油漆、總裝)之一的焊接技術(shù)。汽車焊接技術(shù)也從原先落后的手工焊接經(jīng)過自主開發(fā)、技術(shù)引進(jìn)、整線引進(jìn)逐步接近國際先進(jìn)水平達(dá)到了自動焊接的水平。在專業(yè)性強(qiáng)、而且有規(guī)則焊道的零件中采用焊接專機(jī)不僅能達(dá)到焊接工藝的要求，而且經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。為了滿足國內(nèi)外需求，我國汽車制造業(yè)需要大量自動化焊接裝備來提高生產(chǎn)效率減輕工人工作量。1.2 焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀21 世紀(jì)以來，焊接設(shè)備技術(shù)有了長足的進(jìn)步。焊接裝備的成套性、自動化程度、制造精度與質(zhì)量有了大幅度提高，應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)大。特別是我國在國家制定的拉動內(nèi)需政策下，焊接設(shè)備制造行業(yè)得到了大規(guī)模發(fā)展。這使得我國傳統(tǒng)制造業(yè)自動化程度大大提高。實現(xiàn)上，中國龐大的市場需求對焊接裝備提出了越來越高的要求。迫切需要各種高精度、高性能、高度自動化的焊接裝備來中國滿足市場。隨著中國汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，對汽車焊接設(shè)備提出了新的要求，其主要特點為：(l)規(guī)模越來越大，帶來對汽車裝焊設(shè)備的需求量將大幅增加，國內(nèi)現(xiàn)有的汽車焊接裝備和焊接設(shè)備行業(yè)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足；(2)生產(chǎn)綱領(lǐng)高(生產(chǎn)節(jié)拍短) ，要求汽車裝焊設(shè)備向高度自動化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的手工操作將逐步被機(jī)器人所替代；(3)車身品種多、換代快，要求汽車焊接裝備更新快，并能盡量實現(xiàn)柔性化2生產(chǎn)，機(jī)器人焊接、涂膠、搬運(yùn)等組成柔性生產(chǎn)系統(tǒng)；(4)焊接質(zhì)量高，由于車身鍍層板比例越來越大，則要求焊接設(shè)備，向智能化控制焊接過程及參數(shù)方向發(fā)展，提高焊接質(zhì)量；(5)隨著汽車向中高檔發(fā)展，整車 2mm 工程的推廣，要求對車身幾何尺寸控制精度更嚴(yán)，隨之而來各汽車制造公司花大量的人力和資金建立“車身幾何尺寸控制系統(tǒng)”，對裝焊設(shè)備的設(shè)計制造以及調(diào)試驗收，如何控制車身部件的幾何尺寸精度，提出了更高的要求 2?？v觀整個汽車工業(yè)的焊接現(xiàn)狀，不難分析出汽車工業(yè)的焊接發(fā)展趨勢為:發(fā)展自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 3。1.2.1 國內(nèi)焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀我國焊接裝備制技術(shù)起步相比國外起步要晚，五六十年代我國重點企業(yè)的焊接裝備大多需要從前蘇聯(lián)引進(jìn)，只有少部分由工廠自行設(shè)計制造。直到 70年代，與蘇聯(lián)斷交后，才加強(qiáng)了對焊接技術(shù)的重視，我國陸續(xù)建立一批專門生產(chǎn)焊接設(shè)備的制造廠，成套焊接設(shè)備制造工廠在上海和成都相繼建立完成?！傲濉币?guī)劃期間，原機(jī)械工業(yè)部撥?？畎验L春第二機(jī)床廠改建成我國第一家具備批量生產(chǎn)能力，專門制造摩擦焊機(jī)和焊接裝備的工廠并改名為長春焊機(jī)制造廠。進(jìn)入 80 年代，隨著國內(nèi)焊接設(shè)備需求量的增長，各地相繼建立了許多成套焊接裝備生產(chǎn)廠。直到現(xiàn)在，我國已有 10 多家焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)，某些企業(yè)已具有大規(guī)模生產(chǎn)焊接設(shè)備的能力。如無錫陽通機(jī)械設(shè)備有限公司，在2001 年的銷售總額達(dá)到了 1.2 億元，創(chuàng)了歷史最高記錄，列同行業(yè)前茅，2002年該企業(yè)預(yù)計銷售額能達(dá)到 1.8 億。 在發(fā)展初期，我國生產(chǎn)的焊接裝備多為較簡單的焊接操作機(jī)如滾輪架、變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)與回轉(zhuǎn)平臺等，成套性比較差，自動化程度也低。焊接操作機(jī)與配套設(shè)備基本不能聯(lián)動控制，必須由用戶自行改造。進(jìn)入 80 年代后，由于改革開放我國引進(jìn)外國先進(jìn)的成套焊接設(shè)備，使國產(chǎn)的焊接裝備無論在自動化程度和成套性，還是制造質(zhì)量和制造精度方面都有大程度的提高。目前已能生產(chǎn)許多大型焊接設(shè)備。同時我國采用大量新技術(shù)如 PLC 控制技術(shù)、交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)、伺服驅(qū)動及數(shù)控系統(tǒng)等，焊接裝備的自動化程度也有了大幅度提高，某些操作機(jī)還配備了工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)和焊縫自動跟蹤系統(tǒng)。但從整體水平來3說，我國焊接設(shè)備與先進(jìn)國家的同行業(yè)相比尚有很大的差距。如最近瑞典的Esab 公司向我國某用戶供應(yīng)了一臺 1.25m10m 的超大型焊接設(shè)備和它的配套設(shè)施用于焊接潛艇橢圓形的外殼，而我國最多只能生產(chǎn) 8m8m 的同類型設(shè)備。特別是在自動控制系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等方面我國和英國、美國、日本等過還有很大差距。1.2.2 國外焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢近 10 年來，在世界工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，焊接設(shè)備以驚人的速度發(fā)展，在美、日、英、德、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家均有大規(guī)模、開發(fā)能力強(qiáng)的焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。2001 年在第十五屆世界焊接與切割博覽會上近百家焊接裝備廠商參展，所展示的自動化焊接設(shè)備的精度和制造質(zhì)量已經(jīng)接近了現(xiàn)代金屬切削機(jī)床。最值得注意的是，大多數(shù)焊接裝備采用了最先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。廣泛采用焊接機(jī)器人作為操作單元，組成焊接中心、焊接生產(chǎn)線、柔性制造系統(tǒng)和集成制造系統(tǒng) 4。 國外的焊接設(shè)備已向大型化和精密化方向發(fā)展?？v觀當(dāng)今世界焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢，可以概括為以下幾點：（1）高精度、高質(zhì)量、高可靠性。如與焊接機(jī)器人配套的焊接變位機(jī)，最高的重復(fù)定位精度為0.05mm，機(jī)器人和焊接操作機(jī)行走機(jī)構(gòu)的定位精度為0.01mm，移動速度的控制精度為0.1%。（2）數(shù)字化、集成化和智能化控制。焊接過程的數(shù)字化控制比傳統(tǒng)的金屬切削加工要復(fù)雜得多，它必須考慮焊件幾何形狀的偏差和接縫裝配間隙誤差以及焊件焊接過程中的熱變形，必須采用各種高級別傳感技術(shù)，開發(fā)先進(jìn)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)才能實現(xiàn)焊接過程的全自動化。某些形狀復(fù)雜和質(zhì)量要求高的焊件，還必須采用智能化的計算機(jī)軟件控制。（3）大型化和組體化。如中重型厚壁容器焊接中心、集裝箱外殼整體組裝焊接中心、汽輪機(jī)導(dǎo)流隔板柔性制造系統(tǒng)、箱型梁焊接生產(chǎn)線、機(jī)車車箱總裝組焊中心等。某些大型焊接中心和生產(chǎn)線占地面積可達(dá)整個車間。焊接操作機(jī)、配套焊件變位機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)械和傳輸輥道組合聯(lián)動，形成制造系統(tǒng)或焊接生產(chǎn)線。（4）多功能化。為發(fā)揮大型自動化焊接裝備的效率，通常設(shè)計成適用于4多種焊接方法和焊接工藝，如單絲、多絲埋弧焊，單絲雙絲窄間隙焊，MIG/MAG 焊和帶極堆焊等。（5）管控一體化。即通過企業(yè)的局域網(wǎng)，利用 CAD/CAM 等計算機(jī)軟件，將生產(chǎn)管理與制造系統(tǒng)實行集成全自動化控制，實現(xiàn)脫機(jī)編程，遠(yuǎn)程監(jiān)控，診斷和檢修 5。1.3 課題研究內(nèi)容及目標(biāo)設(shè)計汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)，完成如工件（圖 1-1）焊縫的焊接。直焊縫左右各長 270mm 焊接速度為 0.3-0.5m/min。完成汽車后橋焊接專機(jī)的零部件的機(jī)械設(shè)計，即氣缸支架、工件支架、絲杠、防塵罩等零部件的設(shè)計，電動機(jī)、減速機(jī)、頂尖、氣缸、滾珠螺桿等標(biāo)準(zhǔn)件的選取，以及它們的定位設(shè)計，以確保焊機(jī)能夠正常工作并得到質(zhì)量合格的工件。熟練掌握 CAD 三維繪圖軟件，能夠應(yīng)用該軟件完成零件及裝配圖。設(shè)計完成后，很有可能焊機(jī)并不能正常工作，或是焊機(jī)雖能正常運(yùn)行，卻得不到質(zhì)量合格的工件。這些都是對焊機(jī)工作原理掌握不熟練和對機(jī)械設(shè)計相關(guān)知識的欠缺造成的。為了解決這些問題，必須先掌握焊機(jī)的工作原理，再進(jìn)行設(shè)計工作，在設(shè)計過程中必須大量查閱機(jī)械設(shè)計手冊，熟悉機(jī)械設(shè)計的步驟以及在設(shè)計中可能遇到的困難，以避免和解決在設(shè)計中可能遇到的種種困難。圖1-1 上下殼體焊接示意圖5第 2 章 汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)整體設(shè)計方案2.1 汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)工作原理汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。其工作原理如下：工作時，工人將工件放在支架上，氣缸推進(jìn)頂尖把工件卡緊。托盤下的氣缸將托盤托起，使工件保持水平狀態(tài)，焊槍下降，同時托盤也下降，工人調(diào)整使焊槍對準(zhǔn)焊縫。完成對準(zhǔn)之后，焊接小車通過電機(jī)的控制，做直線運(yùn)動，完成焊接任務(wù)，焊接結(jié)束后，通過氣缸的作用，焊槍升起頂尖縮回翻轉(zhuǎn)工件，重復(fù)上述過程，完成焊接。1-焊接小車；2-頂尖；3-頂尖座；4-床身；5-后橋工件；6-托盤；7-電機(jī)；8-減速機(jī)；9-頂尖；10-氣缸尾座；11-氣缸；12-支架圖 2-1 直焊縫焊接專機(jī)結(jié)構(gòu)62.2 焊接小車的工作原理及設(shè)計2.2.1 工作原理焊接小車在汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)中起到了非常重要的作用，如果想要快速完成質(zhì)量好且美觀的直焊縫，小車的合理設(shè)計起到了非常重要的作用。焊接小車工作原理如圖 2-2 所示，小車通過滾珠螺桿與減速器相連，這樣減速器起到了減速作用，可以很好地控制滾珠螺桿的轉(zhuǎn)速，同時也就可以控制焊接小車的運(yùn)動速度做到控制焊接速度，因為電機(jī)和減速器相連，可以通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可以控制小車前進(jìn)后退。螺桿采用了大導(dǎo)程轉(zhuǎn)動滾珠螺桿，因為它效率高，它的驅(qū)動扭矩僅為滑動螺桿的 1/3，因此不僅可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，而且可以把直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運(yùn)動。這樣轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的摩擦力就不至于過大，和螺紋傳動相比較不但可以節(jié)省驅(qū)動了又可以增加焊接專機(jī)的使用壽命 6。1-氣缸；2-送絲機(jī)支架；3-焊接小車；4-滑塊；5-焊槍支架；6-焊槍；7-滑動導(dǎo)軌；8-滑板；9-軸承座；10-微調(diào)旋鈕；11-防塵罩；12-送絲機(jī)圖 2-2 焊接小車結(jié)構(gòu)圖72.2.2 焊槍卡緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計合適的焊槍卡緊機(jī)構(gòu)能使焊槍能夠靈活地完成焊接工作，通過這個卡緊機(jī)構(gòu)焊槍可以靈活地完成不同角度的焊接任務(wù)，不僅能使焊接工作更加輕松方便，而且方便工人操作。根據(jù)這些要求，設(shè)計出了焊槍卡緊結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示，通過該機(jī)構(gòu)上的頂絲可以控制焊槍上下前后左右的位置，讓焊槍達(dá)到在指定位置。如圖，當(dāng)頂絲擰松時可以調(diào)整各個桿的位置 7，當(dāng)頂絲擰緊時焊槍和各個桿就固定在指定位置上。他的具體運(yùn)動過程如下：擰松或擰緊焊槍旁的螺釘，可以用來裝卸焊槍，通過調(diào)整頂絲 8 可以控制焊槍的垂直高度，從而保證焊接弧長達(dá)到較好的焊接質(zhì)量。通過調(diào)整支架 4 上的頂絲使焊槍可以沿導(dǎo)柱 4 方向移動。1-焊槍；2、3-焊槍支架； 4-導(dǎo)柱；5-滑塊；6-固定塊；7、8-頂絲圖 2-3 焊槍卡緊機(jī)構(gòu)82.2.3 焊槍垂直運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計考慮到小車上滑塊及滑動導(dǎo)軌的設(shè)計，和工人師傅的方便及不同焊接情況的需要，焊槍需要做上下運(yùn)動，這時就需要設(shè)計一個與其運(yùn)動方向、行程相符合的導(dǎo)軌，并且需要設(shè)計一個與它相配合的滑塊。根據(jù)這些條件設(shè)計出了焊槍垂直運(yùn)動系統(tǒng) (如圖 2-4 所示) ，并且在固定塊 2 上車有帶螺紋的通孔，滑塊 4上也車有螺孔，并通過螺釘 3 把固定塊 2 與滑塊 4 相連接 8。所設(shè)計的焊槍卡緊機(jī)構(gòu)可以擰入固定塊的孔中與滑塊的配合，這樣在滑動導(dǎo)軌中滑塊可以帶動焊槍機(jī)構(gòu)做上下運(yùn)動。通過固定在導(dǎo)軌上的氣缸可以帶動滑塊做上下運(yùn)動，氣缸的行程決定了滑塊上下運(yùn)動的行程 。通過翻閱手冊決定使用 MB 系列氣缸考慮到行程、推力、缸徑，選擇了 GBL50-420-Z73 型氣缸。其內(nèi)徑為 50mm，行程為 420mm 并帶有橡膠緩沖和磁性開關(guān) 9。1-滑動導(dǎo)軌；2-固定塊；3-螺釘；4-滑塊圖 2-4 焊槍垂直運(yùn)動系統(tǒng)92.2.4 弓形滑板的設(shè)計考慮到焊槍與小車的連接問題，設(shè)計了工形滑板，如圖 2-5 所示，通過該滑板能把小車與焊槍連接，使焊槍做左右移動，完成對車橋的焊接，該結(jié)構(gòu)的長度設(shè)計應(yīng)考慮到焊槍左右運(yùn)動的行程。在滾珠螺桿邊緣還加上了一個微調(diào)旋鈕和軸承，軸承可以使螺桿轉(zhuǎn)動更容易，而通過調(diào)節(jié)微調(diào)旋紐來調(diào)整小車的水平位置，達(dá)到焊接要求。為了使軸承能固定在弓形花板上設(shè)計了一個與弓形罩一體的軸承座，通過配合把軸承安裝軸承座上。此外由于滾珠螺母內(nèi)部含有滾珠，可以減小螺桿與滾珠螺母之間的摩擦。最終確定該機(jī)構(gòu)的長為 520mm，寬為 120mm，高為 190mm。1-滾珠螺桿；2-滑板；3-滾珠螺母；4-微調(diào)旋鈕；5-軸承圖 2-5 弓形滑板結(jié)構(gòu)2.2.5 小車尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計焊接小車作為汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)和關(guān)鍵組成，其尺寸的設(shè)計直接影10響到焊接專機(jī)的性能和焊縫的質(zhì)量。首先焊縫長為 270mm，小車的行程應(yīng)該根據(jù)此條件來進(jìn)行設(shè)計，然后根據(jù)行程來確定小車長度。同時也應(yīng)考到慮焊接專機(jī)的床身和固定其上的滾珠螺桿框架的長度長度，小車長度不應(yīng)過長。其次考慮到小車所承受的重量來決定小車的厚度。更具以上因素左后決定小車長520mm，寬 500mm，厚 20mm。如圖 2-6 又因為焊槍要和小車一起做直線運(yùn)動，考慮小車的運(yùn)動方式，通過各種方式的比較，小車下方安裝小輪是最合理的方案。這樣既可以使小車運(yùn)動方便，靈活，又可以減小阻力，延長使用壽命。但是小車的輪子又不能太高，如果要是設(shè)計的太高，整個焊接機(jī)構(gòu)就會變得不穩(wěn)，工作時容易發(fā)生事故。同時考慮車身上的重量，小輪不應(yīng)過小使小車被壓垮?？紤]上訴各個因素，設(shè)計出了直徑為 30mm，寬為 15mm 的輪子。因為該專機(jī)為直焊縫焊接專機(jī)小車要做直線運(yùn)動，所以這樣一來最好就是在小車運(yùn)動的面上安裝上軌道，再在輪子上做出與軌道相適應(yīng)的凹槽，最后在輪子上配以厚度為 3mm 的鋼制輪架，通過該輪架可就以把輪子固定于小車上。圖2-6 小車112.2.6 送絲機(jī)構(gòu)支架的設(shè)計若將送絲機(jī)構(gòu)固定在床身上，則由于送絲機(jī)構(gòu)要與焊槍相連接，且焊槍要隨小車做運(yùn)動，這樣可能由于送絲機(jī)構(gòu)的牽連造成焊槍的運(yùn)動不便，所以應(yīng)把送絲機(jī)構(gòu)固定與小車上，這樣一來送絲機(jī)構(gòu)便會和焊槍同步運(yùn)動，不會發(fā)生上訴的不便。當(dāng)送絲機(jī)構(gòu)固定在小車上后，就會相應(yīng)地增加小車的重量，也就會對電動機(jī)提出更高的要求。送絲機(jī)構(gòu)與小車的連接方式問題可以通過如圖 2-7所示的機(jī)構(gòu)加以解決因為送絲機(jī)構(gòu)及其支架已經(jīng)設(shè)計完成，但還要考慮該機(jī)構(gòu)在小車上的定位問題。因為焊槍已經(jīng)通過工形滑板與小車相連，且固定在了小車的前部，這樣就應(yīng)該使送絲機(jī)構(gòu)固定于小車的后部，這樣可以使小車穩(wěn)定。于是在其上下底板 1、3 上各開四個車有螺紋的通孔，上板 1 與送絲機(jī)構(gòu)上的定位孔相連，下板 3 與小車通過螺栓固定，兩板之間通過桿 2 與他們的過盈配合而連接起來。這樣將小車與送絲機(jī)構(gòu)連接在一起。1-連接板(與送絲機(jī)構(gòu)連接)；2-支桿；3-連接板(與小車連接)圖 2-7 送絲機(jī)構(gòu)支架結(jié)構(gòu)122.3 電動機(jī)與減速機(jī)的確定電動機(jī)提供驅(qū)動力驅(qū)動小車上的焊槍做直線運(yùn)動來完成焊接任務(wù)，所以良好的電機(jī)和減速器不僅能使小車平穩(wěn)運(yùn)行還能提高小車壽命。選擇合適的電機(jī)和減速機(jī)成為了直焊專機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵。首先估算出小車的總體質(zhì)量包括因焊槍，汽缸，汽缸導(dǎo)軌，滾珠螺桿，弓形罩，送絲機(jī)，防塵罩其送絲機(jī)支架。大約可估算出小車上的體積為：51906.02cm3。考慮到小車上工件材質(zhì)大多為鑄鋼，其密度約為 7.87g/cm3。(2-1)gVmG所以由式 2-1 得小車所受重量約為 4013.27N。再計算小車在床身上運(yùn)動時的摩擦力，因為滾珠螺桿的摩擦非常小，可忽略不計，且床身的材質(zhì)一般為鋼材且安裝小輪，經(jīng)查詢手冊取最大的滾動摩擦系數(shù)為 0.08。（2-2）Nf所以由式可得小車與床身之間的摩擦力為：321.06N 為保證工件的焊接質(zhì)量，焊接速度應(yīng)在 300 一 500mm/min。即小車的運(yùn)動速度為 500mm/min。（2-3）fVP所以由式可以計算出小車運(yùn)動時的功率為 59.51w。因為功率在傳遞時有損失，假設(shè)在電動機(jī)傳遞給減速機(jī)，減速劑傳遞給小車的過程中，功率傳遞效率均為95%，則可近似算出電動機(jī)的功率為 65.94W。因為直流電機(jī)具有過載能力強(qiáng)，調(diào)速范圍寬，損耗小，機(jī)械性能及調(diào)節(jié)特性的線性好，體積小，質(zhì)量輕等特點。所以通過查閱手冊電動機(jī)選取 J 一SZ(ZYT)一 PX 系列微型直流減速電動機(jī) 8。電機(jī)的額定功率為 68w，型號為1370SZ07。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 6000r/min。由于希望電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速不要太快，導(dǎo)致加快電機(jī)的磨損速度，所以我們就選取較大導(dǎo)程的滾珠螺桿，取導(dǎo)程為25rnm。如果滾珠螺桿每分鐘轉(zhuǎn) 25 圈，則一分鐘將移動 625mm 的距離，又因為電動機(jī)可以進(jìn)行內(nèi)部調(diào)速，所以這個距離基本上符合焊接速度的要求。由電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 6000r/min 到滾珠螺桿的轉(zhuǎn)速 25r/min，可以計算出總的減速比為 240。又因為選取電動機(jī)的減速比為 4。所以選擇 RV 微型渦輪蝸桿減速器 9型號為 RV9060FA 一 SZ，即孔輸入，電機(jī)功率為 0.09kw，雙輸出法蘭安裝形式，減速比為 60，型號為 90mm。確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩為 329 。mN2.4 滾珠螺桿滾珠螺母選擇滾珠螺桿作為主要傳動件，它直接影響了小車運(yùn)行的平穩(wěn)性。而且電動機(jī)的功率有限，所以我們應(yīng)盡可能減小小車與絲杠相互接觸運(yùn)動時的摩擦力，以免電動機(jī)不能帶動小車運(yùn)動，這樣我們就選用大導(dǎo)程轉(zhuǎn)造滾珠螺桿，因為螺母內(nèi)有滾珠，所以可以大大減小螺桿與螺母之間由于相互運(yùn)動所產(chǎn)生的摩擦。2.5 防塵罩設(shè)計因為滾珠螺桿為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)根據(jù)所選的滾珠螺桿來做出合適的框架，使框架固定在小車上，把滾珠螺桿固定在框架上，然后在框架兩端裝上兩個軸承，通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)滾珠螺桿，帶動焊接小車移動，達(dá)到焊接時移動焊槍的目的。通過組件完成了滾珠螺桿與小車相的連接問題(其結(jié)構(gòu)如圖 2-7 所示)。同時該框架又可以對滾珠螺母起到保護(hù)作用，在滾珠螺桿上涂上潤滑油，可以使其運(yùn)動時減少摩擦力，這個框架罩在滾珠螺母上正好起到了防塵的作用，使絲杠長時間高效地使用。在框架底板兩側(cè)通過螺釘即可以與小車相連。141-軸承；2-塵罩；3-滾珠絲杠；4-軸承圖 2-7 防塵罩結(jié)構(gòu)2.6 工件支架的設(shè)計工件支架顧名思義就是起支撐工件作用的，將工件支架固定在床身上，當(dāng)對工件進(jìn)行焊接時，工件支架拖住工件，起到了支撐工件的作用，如圖 2-8 所示。由于在固定工件時考慮到工件旋轉(zhuǎn)，所以在支架上與工件相接觸的部位裝上兩個軸承，可以減小摩擦，使工件轉(zhuǎn)動容易。工件支架的上端和底板是通過支桿 3 配合在一起。1-軸承；2-支架上端；3-支桿；4-支架底板圖 2-8 工件支架結(jié)構(gòu)152.7 托盤的設(shè)計為了保證焊縫平直，故設(shè)計了一個水平的托盤，在工作時，工人把未焊的工件放到支架上，然后在工件下面的托盤通過氣缸的作用向上升起，直到與工件相接觸，因為托盤水平，且工件支架兩端有軸承，所以可以很容易地使工件旋轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)。焊接結(jié)束后，托盤又在氣缸的作用下退到原來的位置。根據(jù)托盤上下運(yùn)動的距離以及托盤重量的大小，選取了管接式耳座氣缸。設(shè)計時要注意托盤的面積大小要大于車橋中間的空洞的面積，而且要在托盤的支桿上車出螺紋，以便與氣缸相配合。2.8 頂尖的選取頂尖作為標(biāo)準(zhǔn)件，其樣式 3-9 如題能夠起到頂緊工件的作用。在本課題中根據(jù)車橋兩端軸套的大小來選取適當(dāng)頂尖，故選取加工內(nèi)徑為 60mm 的 D436的插入式回轉(zhuǎn)頂尖，莫氏圓錐為 6，最大外徑 64mm10。圖 2-9 頂尖2.9 汽缸及其尾座的設(shè)計頂尖的前后運(yùn)動同樣需要通過氣缸的運(yùn)動來完成，根據(jù)頂尖運(yùn)動距離的大小，確定氣缸的行程，選取型氣缸 11。根據(jù)頂尖尾部的大小和氣缸定位孔位置16設(shè)計氣缸尾座?？紤]到托盤的行程，設(shè)計出如圖 2-9 所示的氣缸尾座，通過螺栓將該氣缸尾座固定在床身上即可。圖 2-9 汽缸支架俯視圖2.10 床身的設(shè)計通過上述設(shè)計好的焊接專機(jī)各部分零件，最后就可以設(shè)計出床身的大體結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖 2-10 示。床身的設(shè)計要求各個零件能夠容易、合理地安放其上，并且床身的大小要適當(dāng)，太小則零件安裝不合適，太大又浪費(fèi)材料、占據(jù)空間 12。17圖2-10 床身結(jié)構(gòu)示意圖第 3 章 關(guān)鍵零件校核3.1 滾珠螺桿強(qiáng)度與剛度校核滾珠螺桿作為主要傳動件，它直接影響了小車運(yùn)行的平穩(wěn)性。所以必須對對螺桿的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核來確定所選擇的直徑為 32mm 的滾珠螺桿是否達(dá)到要求 13。3.1.1 滾珠螺桿強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核就軸而言，承受扭轉(zhuǎn)和彎曲的聯(lián)合作用，但其中以扭轉(zhuǎn)作用為主，在工程應(yīng)用中，常按扭矩作用計算軸的強(qiáng)度 14，并用增加安全系數(shù)以降低材料的許用應(yīng)力來彌補(bǔ)由于忽略受彎曲作用所引起的誤差。軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件：(3-1) k式中：截面上最大剪應(yīng)力，N/cm 2；max軸傳遞的扭矩，N；QT抗扭截面模數(shù)，cm3；PW降低后的許用剪應(yīng)力，N/cm 2。k軸上的傳遞扭矩為：（3-2） nPTQ950式中：P軸傳遞的功率， Kw；18n軸的轉(zhuǎn)速，r/min。軸的抗扭截面模數(shù)為：（3-3） 163JPdW式中：要校核的危險截面軸徑，mm。Jd將式(3 一 2)、 (3 一 3)代入式 (3 一 l)整理得：(3-4) KJnNd950163所以：（3-5） 316950KJnNd當(dāng)設(shè)計軸徑大于等于按上式計算的軸徑時，則軸設(shè)計滿足強(qiáng)度要求。選用合金結(jié)構(gòu)鋼 45 號剛作為軸的材料，其屈服極限為 735MPa，許用剪應(yīng)由式（3-6）算得 294Mpa，帶入（3-5）得 d 大于 23.78mm。（3-6）5.2s3.1.2 滾珠螺桿剛度校核為防止軸產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，以免在運(yùn)動中引起振動造成軸封加劇磨損而失效，因而軸應(yīng)有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度 1516。軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為：19（3-7）0018PQJGT式中：軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，（）/m；0G0軸材的剪切彈性模數(shù)，kg/cm 2；Jp截面的極慣性矩，cm 4。將式（3-2 ），（3-3 ）帶入式（3-7）中得：（3-8）402.16nNd當(dāng)設(shè)計軸徑大于等于按上式計算軸徑時，則軸滿足剛度要求。把本設(shè)計的相關(guān)數(shù)據(jù)帶入（3-9）可得： mm。 32.14d因此通過上訴計算可以選擇直徑為 32mm 的滾珠螺桿。3.2 聯(lián)軸器的選擇與校核聯(lián)軸器用來連接絲杠與減速器低速軸使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞轉(zhuǎn)矩，所以選取合適的聯(lián)軸器可以是傳動平穩(wěn) 1718。由以上選擇可知：減速器低速軸直徑為15mm 而與之連接的絲杠直徑為 20mm 由式 3-2 得 T=22.92，同時由式 3-9 得Tca 為 52.72 。mN(3-9)TKAca查聯(lián)軸器設(shè)計選用手冊表 5-64，可選用凸緣聯(lián)軸器。主要參數(shù)：許用公稱轉(zhuǎn)矩：500 ；mN20許用轉(zhuǎn)速：10000r/min；軸孔直徑：Dmax=25，Dmin=16。3.3 減速器的校核因為總傳動比為 240 電機(jī)傳動比為 4，所以選擇型號為 RV9060FA 一 SZ的雙輸出法蘭安裝形式減速器，減速比為 60。電機(jī)功率為 68w，廠家供應(yīng)減速器的額定功率為 0.09Kw，小于電機(jī)的 68w。所以該減速器滿足要求 19。3.4 鍵的選擇與校核鍵的材料為 45 鋼，選用普通平鍵 A 型，由表 3-1 得，Mpa。p表 3-1 幾種常用的 E 和 的值材料名稱 E/GPa 碳鋼 196-216 0.24-0.28合金鋼 186-206 0.25-0.30低碳鋼 78.5-157 0.23-0.27銅及其合金鋼 72.6-128 0.31-0.42鋁合金 70 0.33對于使用常見的材料與按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵連接（靜連接）來說，主要的失效形式：工作面被壓潰 2021。假設(shè)載荷在平鍵的工作面上是均勻分布的，則普通平鍵連接的強(qiáng)度校核公式：(3-10) 21式中：傳遞的轉(zhuǎn)矩 ；軸的直徑 mm；平鍵的高度 mm；平鍵的工作長度 mm。代入數(shù)據(jù)得 Mpa 。所以強(qiáng)度滿足要求，可用。同理可校核其它平鍵，校核結(jié)果為平鍵的強(qiáng)度滿足要求。3.5 軸承的選擇與校核查現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計手冊，選用深溝球軸承。其中 D=42mm，d=20mm，極限轉(zhuǎn)速：25r/min 22，查表 3-2 得到預(yù)計使用壽命約為 50000h。軸承壽命 Lh如式 3-11。(3-11)ehPCnL)(601式中：n軸承的轉(zhuǎn)速，r/min；基本額定動載荷系數(shù)；當(dāng)量動載荷。表 3-2 推薦軸承與其計算壽命 hL機(jī)器類型 預(yù)計壽命不經(jīng)常使用的儀器設(shè)備，如閘門開閉裝置等300-3000短期或間斷使用的機(jī)械，中斷使用不至于引起嚴(yán)重后果，如手動機(jī)械等3000-8000間斷使用的機(jī)械，中斷使用后果嚴(yán)重， 8000-1200022如發(fā)動機(jī)輔助設(shè)備、流水作業(yè)線自動傳動裝置、升降機(jī)、車間吊床、不常使用的車床等每日 8h 工作機(jī)械(利用率不高)的設(shè)備 12000-20000其中 P=fpFr，并且查表 3-3，得 fp=1.8 代入式子 11 得所以選擇軸承滿足要求。表 3-3 載荷系數(shù) fp載荷性質(zhì) fp 舉例無沖擊或輕微沖擊 1.0-1.2 電動機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等中等沖擊或中等慣性沖擊1.2-1.8 車輛、動力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、冶金機(jī)械、選礦機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)床等強(qiáng)大沖擊 1.8-3.0 破碎機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、震動篩等23第 4 章 結(jié)論通過本次對汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)的設(shè)計，使我了解到自動化焊接設(shè)備在現(xiàn)代汽車生產(chǎn)中的重要性，所以在設(shè)計時要同時考慮專機(jī)機(jī)械部分的合理性和經(jīng)濟(jì)性。在完成畢業(yè)設(shè)計過程中做了以下工作：（1）分析了汽車后橋直焊縫焊機(jī)專機(jī)的結(jié)構(gòu)特點，完成了其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制了總裝配圖；（2）完成了焊接小車結(jié)構(gòu)和防塵罩結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制了焊接小車與防塵罩的部件圖；（3）對絲杠、聯(lián)軸器進(jìn)行了強(qiáng)度校核，使其滿足使用要求，保證整個焊接專機(jī)安全可靠。24參考文獻(xiàn)1 余躍. 中國汽車出口壁壘難破J. 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