焊接变位机设计方案-竞新集

1.总体设计方案

根据设计要求，对具有2T 承载能力的两轴座式焊接变位机的相关机构及总体方案进行设计。两轴座式焊接变位机（总体方案如图1 所示）由底座、电机、减速装置、齿轮、轴承、回转机构等组成。该方案主要包括翻转机构和回转机构的设计，翻转机构的主要功能是使整个焊接平台绕水平方向转动，从而调节焊接件与焊接头接触的角度；回转机构的主要功能是使焊接平台绕回转轴转动，从而调节焊缝在平面内的位置。

图1　两轴座式焊接变位机总体设计方案

总体设计最重要的就是进行空间布局上的调整，使模块之间能相对独立地完成自己的工作，进而完成机构的工作。

2.翻转机构的设计

（1）翻转机构的总体设计

翻转机构为实现使整个焊接平台绕水平方向转动的目的，采用的设计参数为T=2000 N·m，再生速度为3 r/min。翻转机构由伺服电机、联轴器、减速器和一级齿轮构成，伺服电机连接到减速器后通过齿轮传动与整个工作台相连接，实现工作台的翻转，如图2 所示。电机的转速很高，大都在1000 r/min 以上，所以必须连接减速器使其与齿轮连接时的转速能够降到合理范围，再根据整个平台要求的再生速度选择合适的齿轮传动比。

（2）翻转机构的齿轮与翻转轴设计

翻转机构的齿轮传动比必须按照减速器输出转速与再生速度的比值进行设计，齿轮的齿面一般为金属软齿面，为延长齿轮的寿命，必须提高大齿轮和小齿轮的疲劳极限，因此，大小齿轮应采用不同的材料，保证它们之间有足够的硬度差。此外，齿轮齿数的设计必须满足传动比，故齿数应尽量多一点，这样可以保证齿轮的配合度，提升齿轮传动效率和平稳度；在选择齿数时，应尽量保证齿数互质，这样可以保证大小齿轮的啮合更加均匀，有利于提升齿轮的疲劳强度，防止断齿发生。

图2　翻转机构的设计

翻转轴的最小直径必须根据其转速和所承受的应力应变进行设计。根据设计手册选择合适的材料、加工精度等一系列参数，按标准对轴上的零部件进行安装，相关国标件也要按照要求选取。(www.xing528.com)

3.回转机构的设计

（1）回转机构的总体设计

回转机构采用与翻转机构相同的设计参数，即T=2000 N·m，再生速度为3 r/min。回转机构由传动齿轮、伺服电机、减速器、联轴器和工作台组成，如图3所示，伺服电机与减速器通过齿轮传动的方式与回转轴连接。回转机构由伺服电机驱动，同样，由于电机转速很高，必须外接一个减速器，再通过选择适当的传动比，使回转机构能够达到要求的再生速度。

图3　回转机构的设计

（2）回转机构的齿轮与回转轴设计

回转机构的齿轮设计与回转轴设计，其原则、方法和步骤与翻转机构基本一样，但受力情况与翻转机构有所不同，故在利用软件对其进行校核时所呈现出的应力应变图会有很大差异，其危险截面产生的位置也不同，根据这些不同，在运用翻转机构的设计方法进行设计之后还需检查软件显示的危险截面是否符合标准。