tx毕业设计论文焊接专机机械传动装置设计含全套CAD图纸

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1、优秀毕业设计，全套设计（图纸）加QQ 36296518目录第一章 绪论21.1焊接接技术的应用21.2焊接机械装备21.3焊接工艺确定分析4第二章 机械传动装置设计72.1传动方案的确定72.2 丝杠螺母的选择72.3、电动机选择8第三章 机械减速器设计123.1 齿轮的设计与计算123.1.1、按齿面接触疲劳强度设计123.1.2、校核齿根弯曲疲劳强度133.2轴的设计143.2.1高速轴的设计143.2.2、低速轴的设计163.3键的选择与校核183.3.1、高速级轴键的选择及校核183.3.2、低速轴上键的选择及校核183.4轴承的选择与校核193.4.1高速轴上滚动轴承的寿命193.4

2、.2低速轴上滚动轴承的寿命193.5 箱体结构尺寸选择20第四章 专用夹具结构设计214.1焊接夹具概述214.2 焊装夹具的定位原则：224.3 基准的选择234.4 焊装夹具的机构分析244.5、焊接专用夹具设计的步骤25第五章 送丝机设计275.1微型送丝机的设计原理275.2驱动轮的设计285.3压板及底板的设计29第五章 PLC设计概述32总结34致 谢35参考文献36 第一章 绪论1.1焊接接技术的应用焊接是一种制造技术，它是适应工业发展的需要，以现代工业为基础发展起来的，并且直接服务于机械制造工业。焊接技术的发展与制造工业的需要紧密相关，一般工业先进国家，钢产量的50%左右需采用

3、焊接工艺才能形成产品，在石油化工、矿山冶金、金属结构、起重运输、水陆交通、航天航空、桥梁建筑、电力能源等机械设备制造部门，焊接都有着广泛的应用。许多设备中的大型结构，几乎都是焊接结构。现在，随着科学技术的进步，生产规模的日益扩大，焊接结构正朝着超大型，高容量，高参数，耐磨，耐低温，耐动载的方向发展，这就不仅需要为焊接生产提供质量更高，性能更好的各种焊机，焊接材料和焊接工艺，而且要求提供各种性能优异的焊接工装设备，使焊接生产实现机械化和自动化，减少人为因素干扰，达到保证和稳定焊接质量，改善焊工劳动条件，提高生产率，促进文明生产的目的。但是，焊接生产是综合性生产，在焊接制造过程中，除了焊接工序本身

4、外，前后还有很多工序的配合，如备料、输送、装配、检验、校正等工序。因此，焊接生产的机械化自动化不仅仅局限于焊接工序本身，而且包括了与焊接工序相衔接的上下各工序的机械化，自动化。只有各工序实现了机械化，自动化，才能实现焊接生产的综合机械化，自动化。1.2焊接机械装备焊接机械装备就是在焊接生产中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化，自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。这里称之为辅助装置和设备是为了与焊机相区别。焊机是焊接过程中的核心装备，它包括焊接电源，焊接控制箱，焊接机头等，有自己的独立系统，不属于焊接机械装备的范畴。而焊接机械装备相对焊机处于辅助

5、的地位，是配合焊机进行焊接生产的装置和设备。它包括的范围较广，按用途分，主要有焊接工装夹具、焊接变位机械和焊接输送机械三个方面，其次还有导电装置、焊剂输送与回收装置、坡口准备及焊缝清理精整装置等。他们又是焊接机械装备的从属装置。从使用范围来分，焊接机械装备又分为通用焊接机械装备和专用焊接机械装备两大类。通用焊接机械装备通用性强、适应性广，整台机械能适应产品结构的变化重复使用。它们可以组合在一起使用，也可以组装在焊接生产线上，成为焊接生产线的一个组成部分。由于这种装备通用性强，所以机械化、自动化水平不是很高，主要满足多品种、小批量焊接生产的需要。专用焊接机械装备是为了适应单品种、大批量焊接生产的

6、需要专门设计制造的。这种装备专业性强、生产率高、控制系统先进，能很好地满足产品结构、装焊工艺、生产批量的要求。例如：专用焊接工装夹具、专用焊接机床就属于这类装备。自动焊接专机是为特定的工件和一定形状的焊接接头而专门设计的焊接自动化设备。可以通过电气控制，气动控制和液压控制技术，实现对电动机、气动执行元件、液压执行元件的旋转或移动，实现工件焊缝与焊枪的相对运动，从而自动完成焊接接头的焊接工作。自动焊接专机是用于自动化生产的，要求人工或者机械手上下工件，焊接工装夹具自动将工件固定，定位，自动启动焊接电源的电弧，自动送丝和焊枪或工件的自动移动，焊接完成后自动退回，人工或机械手取下工件，其组成主要由焊

7、接系统、机械系统、电气控制系统构成。其中，焊接系统包括焊接电源及焊枪，主要有氩弧焊机、CO2焊机、MIG/MAG焊机、等离子焊机、埋弧焊机等等。当然，也有电阻焊，火焰焊、激光焊、电子束焊等焊接形式。前述几种焊接电源，氩弧焊机和等离子焊机可以采用焊缝金属自身融合，将两个工件焊接在一起，也可加上自动填丝机，完成较厚工件的焊接。CO2/MIG/MAG焊机及埋弧焊机都有自身的送丝系统，通过焊枪中心端部将焊丝送出。焊接参数由焊机上的控制旋钮调节。机械系统主要由床身机构、工装夹具及工件辅助支撑机构、焊枪微调机构、焊接工件或者焊枪移动机构等。床身机构:床身主要对设备起支撑作用，可以用铸造件或者焊接件构成。由

8、于铸造件生产周期长、成本高，所以现在基本上采用型材和钢板焊接后，经退火、精加工而成，可以快速制造和成本低，得到大量使用。工装夹具及辅助支撑机构：可以根据工件的加工面或定位孔，固定工件的相对位置，可以采用手动、气动、电动、液压控制夹具运动，实现装夹和定位工件。 焊枪微调机构：要焊枪对准焊缝，需要对焊枪的XYZ向进行三维调节，是焊枪的指向对准焊缝，同时根据焊接工艺要求，还需实现各方向的旋转功能。焊接工件或焊枪的移动机构：要完成直线、圆周或曲线焊缝的焊接，需要焊枪与工件的焊缝的轨迹的相对运动才能完成焊接要求。可以选择焊枪移动，也可选择工件运动。这个需要根据工件的形状和尺寸来决定设计思路。其设计原则是

9、机构最简单、控制最简单、工人装卸工件最方便为主。环缝焊是工件运动，焊枪不动，直缝焊机是工件不动，焊枪直线运动。本文所涉及的是接线盒的直缝焊接，所以采用的是直缝焊接，即工件不动焊枪作直线运动。所以，设计合适的焊接支架和焊接夹具来加紧、定位我们所要焊接的长度为6m的接线盒具，是保证焊接质量的重要保障。要实现高质量的均匀焊接，本焊接机需要采用PLC自动控制，来提高焊接效率。1.3焊接工艺确定分析 本文焊接工件材料为Q235，Q235是普通碳素结构钢的一种，其屈服强度大约为235MPa，并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛

10、。 Q235含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。对焊接电源没有特殊要求，一般的交、直流弧焊机都可以焊接。在实际生产中，根据工件的不同加工要求，可选择手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。 由于焊接件尺寸的限制，为焊接方便须实现焊接自动化，所以选择利于实现焊接过程机械化和自动化的气体保护焊。气体保护焊具备以下特点：(1)电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数； (2)

11、焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上蒙不需清渣；(3)电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小；(4)有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接；(5)可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、钦及其合金；(6)可以焊接薄板。气体保护焊接操作前的准备：（1）操作人员必须了解焊机构造原理，熟悉其机械系统，电气系统，熟悉电源箱和操作键盘上的各种开关，旋钮的功能，了解焊机的主要技术参数；（2）操作前应熟悉图纸及被焊工件的材质，堆焊部位等有关技术要求；（3）工作前对焊丝和焊剂要做质量检查，有产品出产合格证的方可使用。对焊丝

12、上的油污和铁锈要清除，对焊剂要按工艺要求进行烘培；（4）堆焊前，要对工件上堆焊部位的铁锈和油污清除干净；（5）根据堆焊的工艺要求，选择下降性、平特性、平特性的气保焊电源特性曲线，并将转换开关转到对应的位置上。选定直流电源的极性，正接法指工件接正极，焊丝接负极；反接法与此相反。调整焊机机头，讲机头沿水平方向对准焊缝，调节机头升降位置，使焊剂流出管的末端与工件的间隙取2540mm为宜；（6）开启焊剂供给阀，当机头末端漏出焊剂时，将红色开关调至“”位置，直到起弧。堆焊过程中，仔细调整焊接参数，主要是焊接电流和电弧电压，焊接电流的粗调节可在电源箱上进行，细调节在操纵盘上进行；（7）焊丝的检查。焊丝表面

13、应清洁，无氧化色，焊丝的横向低倍组织上不应有裂纹、折叠、气孔、分层、缩尾、金属或非金属夹杂物及其他影响使用的缺陷。焊丝应满足在自动或半自动焊接设备中均匀送进的要求。 气体保护焊接焊后检查：（1）破断试验检查：将焊接完的工件切割成小块，进行硬度检查，及焊接破断检查：主要是看焊接是否完全，焊缝中是否有气泡。（2）外观检查：1.凹坑：焊接后在焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分；2.未焊满：焊缝表面形成了连续活断续的沟槽；3.焊接裂纹：在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属院子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和较大的长宽比的特征；焊接过程中，焊缝和

14、热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹；4.冷裂纹：焊接接头冷却到较低温度下时产生的焊接裂纹；5.延迟裂纹：钢的焊接接头冷却到室温后并经过一段潜伏期才出现的裂纹；6.焊根裂纹：沿应力集中的焊缝根部所形成的焊接冷裂纹。（3）无损检查：1.超声波探伤：利用超声波探测材料内部缺陷的无损检验法；2.射线探伤：采用X射线和Y射线照射焊接接头检查内部缺陷的无损检验法；3.磁粉探伤：才磁场中，铁磁性材料表层缺陷的漏磁场媳妇磁粉的现象而进行的无损检验法；4.渗透探伤：采用带有荧光染料或红色染料的渗透剂的渗透作用，现实缺陷痕迹的无损检验法；5.密封性检验：检查有无漏水、漏气和漏油等现象的实验。自动控

15、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，焊接效率高，并且用PLC作为控制核心，可靠性高、控制功能强、编程方便、适用于恶劣的工业环境抗干扰能力强、具有各种接口与外部设备连接维修也非常方便，所以这种气体保护自动焊机被广泛应用。本文主要介绍接线盒焊接专机机械部分的设计。 第二章 机械传动装置设计2.1传动方案的确定根据设备技术要求及各种传动机构的性能制定传动方案： 2.1.1传动系统设计方案示意图传动方案分析：该设备用于接线盒等零件的直缝焊接，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

16、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。2.2 丝杠螺母的选择1、丝杠螺母传动的特点及应用：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；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；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；传动平稳

17、，无噪声；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：图2.2.1丝杠螺母传动简图2、丝杠螺母副的选择：由参考文献表5.7-6初选丝杠螺母副丝杠螺母副的基本参数如下表： 表2.2.1丝杠螺母副丝杠螺母副的基本参数螺距（mm）丝杠(mm)丝杠螺母螺母(mm)丝杠断面积A（）螺纹升角丝杠断面极惯性矩（）丝杠断面惯性矩I（）外径d内径d1中径d2（mm）外径d内径d142015.51820.5161.8942460.56670.33412.3、电动机选择1

18、、 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/min1.5m/min；丝杠的转速n丝杠的螺距为4mm，由参考文献式： 当v=0.5m/min时，转速n：n=125r/min当v=1.5m/min时,转速n：n=375r/min所以丝杠的转动速度范围为125r/min375r/min2、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(1).本设备负载小，属于惯性旋转机构，固按旋转运动计算驱动功

19、率。(2).计算移动部件摩擦阻力矩： 移动部件的摩擦力矩为主要的功率消耗所以其它的摩擦可以忽不计，由于移动部件的重力定为500N所以移动部件所受的摩擦力为由参考文献表5.7-3知摩擦系数f=0.1； =500f=5000.1=50N摩擦阻力矩由参考文献式5-32，得： 其中，L丝杠螺距； i齿轮减速比为4； 传动效率定为0.7； =11.4N.m当丝杠作旋转运动时,克服摩擦阻力矩所需的功率： =0.1047n/=0.104711.4375/0.7=639.5W由参考文献表2-4机械传动的效率得：闭式圆柱齿轮的机械传动效率为1=0.97；一对滚动轴承的机械传动效率为2=0.99；则机械传动链的总

20、效率为： =123=0.970.990.99=0.95驱动功率为：P =673.2W为了扩大设备加工范围,设备的驱动转矩应有足够的余量.另因为传动比较大,调速范围宽,固应选择较高的电机,由参考文献表13-65，选择系列化FANUC型直流电动机5M型.该电动机技术指标如下表： 表2.3.1电动机技术指标型号额定电压额定 转矩额定 转速额定功率最大转矩重量5M220V5.9Nm2000r/min800W54Nm17Kg(3)计算传动比： 由参考文献知，可选择电力拖动系统为调速范围为中等调速系统： D=4 =500r/min i=500/125=4当丝杠转速为375r/min时，电机的转速为3754

21、=1500r/min。所以要求电动机的调速范围为500r/min1500r/min所以能满足要求。为了得到较大调速范围，用晶闸管直流调系统实现无级调速，调速范围4，机械减速利用齿轮单级减速器实现，传动比4；i=(4).计算传动装置的运动和动力参数:计算各轴转速：按最高转速计算:轴转速：n1=n=1500r/min;轴转速: n2=n1/=1500/4=375r/min;丝杠转速: n3=n2=375r/min计算各轴输入功率：轴输入功率：P1=P联晶=8000.990.9=712.8W;轴输入功率：P2=P1齿承=712.80.970.99=684.5W;丝杠输入功率：P3=P2承=684.5

22、0.99=677.7W计算各轴的输入转矩：轴输入转矩：T1=T联=5.940.99=23.4N.m;轴输入转矩：T2=T1齿承=23.440.980.99=90.7N.m;丝杠输入转矩：T3=T2承=90.70.99=89.76N.m整理上述计算的运动和动力参数见下表： 表2.3.2运动和动力参数计算结果项目电机轴高速轴低速轴丝杠转速(r/min)20001500375375功率(w)800712.8684.5677.7转矩(N.m)5.923.490.789.76传动比4141效 率0.90.8730.860.856第三章 机械减速器设计3.1 齿轮的设计与计算 按图所方案，选定直齿圆柱齿轮

23、示的传动传动。移动部件为一般机构，速度不高，故齿轮选定8级精度。齿轮选用便于制造且价格便宜的材料，由参考文献表3-2选取小齿轮材料为45号钢，HBS1=240,大齿轮材料为45号钢HBS2=200.选取小齿轮数Z1=20,大齿轮数Z2=iZ1=420=80。因齿面硬度小于350HBS的闭式传动，所以按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。3.1.1、按齿面接触疲劳强度设计由参考文献式（3-24）设计公式为:()2mm1、确定公式内各参数的数值：（1）试选载荷系数Kt=1.3；（2）计算小齿轮传递的转矩,按高速轴的最低转速计算：T1=95.5105p/n1= =13614.5N.mm=

24、13.6N.m （3）由表3-9选取齿宽系数：d=0.8；（4）由表3-7查得弹性影响系数：ZE=189.8；（5）由参考文献表3-59查得接触疲劳强度极限Hlim1=590Mpa；由表3-59查得接触疲劳强度极限Hlim2=470Mpa；（6）由式3-29计算应力循环次数： N1=60=6050011630015=21.6108； =21.6108/4=5.4108（7）由图357查的寿命系数:；（8）计算接触疲劳许用应力：取失效概论为1%，安全系数为S=1，由式330得：=590MPa =470MPa2.计算各未知量：（1）计算小齿轮分度圆直径：=2.32=38.3mm（2）计算圆周速度：

25、 V=1m/s（3） 计算载荷系数： 根据,由参考文献中图310查得=1.08； 因是直齿圆柱齿轮，取=1；同时由35查得=1；由图312查得=1.12；=1.25。 故载荷系数为:（4）按实际的载荷系数校正所计算的分度圆直径，由327B,得： （5）计算模数： 由参考文献表72取模数为标准值，m=2mm；（6）计算分度圆直径： d1=Z1m=202=40mm； d2=Z2m=802=160mm（7）计算中心矩：a=(d1+d2)/2=(40+160)/2=100mm；（8）计算齿轮宽度： b=dd1=0.840=32mm；因为圆整，则取B2=35mm,B1=40mm3.1.2、校核齿根弯曲疲

26、劳强度由式（16-4）得齿根弯曲疲劳强度校核公式为： MPa 1、确定公式内的各参数数值：（1）计算圆周力： Ft=2T1/d1=213614.5/40=680.7N（2）查取应力校正系数。由表3-8查得： YFa1=2.8 YSa1=1.55; YFa2=2.22; YSa2=1.77 （3）计算载荷系数：K=KAKVKaKF=11.0811.25=1.35（4）查取弯曲疲劳强度极限及寿命系数。由图3-58查得Flim1=450Mpa；由图3-58查得Flim2=390Mpa；由图3-56查得KFN1=KFN2=1.（5）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=SF=1.4，由式3-28

27、得： F1=MPa F2=MPa（6）校核计算： MPa =46MPa3.2轴的设计3.2.1高速轴的设计1、选择轴的材料并确定许用应力 由于该减速器传动功率不大，而且对其重量和尺寸也无特殊要求。故选择45号钢，正火处理。由表10-1查得B=588Mpa;=294Mpa;-1=238Mpa;-1=138Mpa;+1b=196Mpa;ob=93Mpa;-1b=54Mpa2、初步估算轴的最小直径，并选择联轴器 为保证输出轴上零件装拆方便，安装联轴器轴的直径d1为轴的最小直径。 根据公式（10-2） d其中由参考文献表10-2得=35，C=110 d11012.4mm考虑该轴段上有键槽，将周径增大1

28、0%，则取d=12.4(1+10%)=13.6圆整为d=14mm 选择联轴器，按轴传递的扭矩，由参考文献表17-4。选择HL1型弹性柱销联轴器其轴直径为14mm，与轴配合部分的长度为32mm，故该轴最小直径确定为d1=14mm。3、拟定轴上零件的装拆方案如下图： VII VI V IV III II I 图3.2.1轴上零件的装拆方案图（1） 确定轴的各段直径和长度 段：如前所示，为轴的最小直径，为和联轴器配合，其直径按轴器其内孔直径确定d1=14mm.该轴段长度比联轴器孔长度略小。取L1=30mm,这样可保证轴端挡圈压紧联轴器。段直径的确定：为保证联轴器左端用轴肩定位和固定，根据轴肩高度h=

29、(0.07-0.1)d,取h=0.1d=0.114=1.4mm,则d2=d1+2h=14+21.4=16.8mm,圆整取d2=17mm.这样符合密封毡圈的标准直径。段长度的确定：为此应选择轴承型号，由参考文献，因该轴传递的功率不大，选择结构简单价格便宜的深沟球轴承6004，查手册可得轴承内径为20mm，宽度为12mm，同时还应选出轴承端盖的类型及尺寸，轴承端盖根据轴径来选，其宽度尺寸20mm。为了便于装拆轴承端盖至联轴器左端面长度为20mm，考虑以上因素L2=20+20=40mm段直径的确定：该段安装轴承所以直径为20mm；段长度的确定：该段安装轴承轴承宽度为12mm；段直径的确定：该段为轴承

30、的定位轴肩由参考文献得直径为25mm；段长度的确定：该段长度为5mm；段直径的确定：轴承的直径44mm；段长度的确定: 轴承的宽度为45mm；段直径的确定：该段为轴承的定位轴肩由参考文献得直径为25mm；段长度的确定：该段长度为5mm；VII段直径的确定：该段安装轴承所以直径为20mm；VII段长度的确定：该段安装轴承轴承宽度为12mm；轴的总长为：L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+=30+40+12+5+45+5+12=149mm；经分析可得轴的支撑跨距为137mm3.2.2、低速轴的设计1.选择轴的材料，并确定许用应力由于传递的功率不大，而且对其重量和尺寸无特殊要求，故选择45#钢。

31、正火处理，查得B=588Mpa；=294Mpa；-1=238Mpa；-1=138Mpa；+1b=196Mpa；ob=93Mpa；-1b=54Mpa2.初步估算轴的最小直径 为保证输出轴上零件装拆方便，安装联轴器轴的直径d1为轴的最小直径。根据公式，根据公式（10-2）d 其中由参考文献表10-2得=35，C=110 d110=13.4mm考虑该轴段上有键槽，将轴径增大10%，则取d=13.4(1+10%)=14.7 mm。 圆整取d=15。选择联轴器，按轴传递的扭矩，由参考文献表17-4。选择HL1型弹性柱销联轴器其轴直径为16mm，与轴配合部分的长度为42mm，故该轴最小直径确定为d1=16

32、mm。3.拟定轴上零件的装拆方案如下图： VI V IV III II I 图3.2.2轴上零件的装拆方案（1）确定轴的各段直径和长度段：如前所示，为轴的最小直径，为和联轴器配合，其直径按联轴器其内孔直径确定d1=16mm.该轴段长度比联轴器孔长度略小。取L1=40mm,这样可保证轴端挡圈压紧联轴器。段直径的确定：为保证联轴器左端用轴肩定位和固定，根据轴肩高度h=(0.07-0.1)d,取h=0.1d=0.116=1.6mm,则d2=d1+2h=16+21.6=19.2,圆整取d2=20mm.这样符合密封毡圈的标准直径。段长度的确定：为此应选择轴承型号，由参考文献，因该轴传递的功率不大，选择结

33、构简单价格便宜的深沟球轴承6005，查手册可得轴承内径为25mm，宽度为12mm，同时还应选出轴承端盖的类型及尺寸，轴承端盖根据轴径来选，其宽度尺寸20mm。为了便于装拆轴承端盖至联轴器左端面长度为20mm，考虑以上因素：L2=20+20=40mm段直径的确定：该段安装轴承所以直径为25mm；段长度的确定：该段安装轴承轴承宽度为12mm，挡圈宽度为5mm；段轴要缩进2mm，所以该段的长度为19mm；段直径的确定：该段为齿轮的安装轴段，所以该段轴的直径为30mm；段长度的确定：该段长度为齿轮宽度为40-2=38mm；段直径的确定：该段轴为齿轮挡环，其直径为38mm；段长度的确定: 齿轮挡环的宽度

34、为5mm；段直径的确定：该段安装轴承所以直径为25mm；段长度的确定：该段安装轴承轴承宽度为12mm；轴的总长为：L=L1+L2+L3+L4+L5+L6=40+40+19+38+5+12=154mm，经分析可得轴的支撑跨距为142mm。3.3键的选择与校核3.3.1、高速级轴键的选择及校核 1.键类型的选择： 高速级轴上只有与联轴器相配合的轴段有键，其轴径为14mm,联轴器轴孔长度为32mm。查得选用圆头普通平键C型，b为5mm，h为5mm，键槽t=3.0mm,其长度L=B-(510)mm=32-(510)=2227mm； 由标准系列表查得L=25mm,故选键的型号为C525 GB1096-7

35、2。 2.校核其强度： 其挤压强度条件由式10-35得P=2T/dklPMpa,式中T=23.4N.m=23400N.mm,d=14mml=L-b/2=25-2.5=22.5mm,k=h/2=5/2=2.5mm,P由表10-6查得：P=130Mpa 则校核其强度P=2T/dkl=223400/142.522.5=59.4Mpa130Mpa 故强度足够。3.3.2、低速轴上键的选择及校核1.键类型的选择：低速轴上高速级大齿轮的宽度为40mm，轴径为30mm,由表10-5查得选用圆头普通平键A型，b为8mm,h为7mm,其长度L=B-（510）=38-(510)=2833mm.由表10-5查得标准

36、系列长度L=28mm,故键型号为828 BG1096-792.校核其强度： 其挤压强度条件由式10-35得：P=2T/dklPMpa,式中T=90.7N.m=90700N.mm,d=30mml=L-b/2=38-4=36mm,k=h/2=7/2=3.5mm,P查得：P=130Mpa； 则校核其强度P=2T/dkl=290700/303.536=48Mpa130Mpa，故强度足够。3.4轴承的选择与校核3.4.1高速轴上滚动轴承的寿命（1） 圆周力Ft=1170N，轴向载荷FA=0 N，径向载荷FR=Fttan=1170tan20 =425.8N；（2） 确定Cr,Cor，查手册6004型轴承的

37、基本额定动载荷：Cr=7.22KN,基本额定静载荷Cor=4.45KN；（3） 计算FA/Cor值，并确定e值，FA/Cor=0，则e=0；（4） 计算当量动载荷P：P=XFR+YFA, 因FA/FR=0， 由参考文献表8-9查得X=1,Y=0,于是： P=XFR+YFA=1213=213N（5）计算轴承寿命Lh=16667(ftC/fpP)/n,由表8-1查得ft=1，由表8-8查得fP=1.01.2,取fP=1.2,6004型号为深沟球轴承，寿命指数=3 则Lh=h=47022.8h3.4.2低速轴上滚动轴承的寿命 （1）圆周力Ft=1134N， 轴向载荷FA=0N，径向载荷FR=Ftta

38、n=1134tan20=413N； （2）确定Cr,Cor，查手册6005型轴承的基本额定动载荷Cr= 7.75 KN,基本额定静载荷Cor= 4.95 KN； （3）计算FA/Cor值，并确定e值，FA/Cor=0，则e=0； （4）计算当量动载荷P：P=XFR+YFA,因FA/FR=0，由表8-9查得X=1,Y=0,于是： P=XFR+YFA=1413=413N； （5）计算轴承寿命Lh=16667(ftC/fpP)/n,查得ft=1， fP=1.01.2,取fP=1.2,6208型号为深沟球轴承，寿命指数=3， 则Lh=h=63733.6h3.5 箱体结构尺寸选择箱座壁厚 =12mm箱座

39、壁厚 1=12mm底板 P=2.5=2.512=30mm箱座凸缘厚度 b=1.5=1.512=18mm箱盖凸缘厚度 b1=1.51=1.512=18mm箱座底凸缘厚度 b2=2.51=2.512=30mm地脚螺钉数目 n4=4地脚螺钉直径 dt=M16轴承旁联接螺栓直径 d1=0.75df=0.7516=12mm箱盖与箱座联接螺栓直径 d2=(0.50.6)df=0.516=8mm联接螺栓d2的间距 L=180mm轴承端盖螺钉直径 d3=0.5df=12mm定位销直径 d=0.88=6.4mmDf df d2至外箱壁距离 C1=22mmDf d2至凸缘边缘距离 C2=20mm轴承旁凸台半径 R

40、1=C2=20mm外箱壁至轴承座距离 l1=C1+C2+(812)=22+20+10=52mm齿轮外圆与内箱壁距离 11.2=1.212=14.4mm 取15mm齿轮轮毂端面与内箱壁距离 2=12mm 取15mm箱盖、箱座肋厚 m10.851=0.8512=10.2mm m0.85=0.8512=10.2mm轴承端盖凸缘厚度 t=(11.2)d3=112=12mm第四章 专用夹具结构设计4.1焊接夹具概述焊接专用夹具的基本功能，是能对工件进行装夹。整个夹具设计工作就是围绕装夹二字展开的。焊接专用夹具的作用：机床夹具在机械加工中应用十分广泛。主要作用如下：保证被加工表面的位置精度，用夹具装夹工件

41、，可以准确确定工件与机床，刀具之间的相对位置，因而能比较可靠、稳定地获得较高的位置精度；提高劳动生产率，采用夹具后，可以省去对工件的逐个找正和对刀，使辅助时间显著减少；当采用机械化、自动化程度较高的夹具时，还可进一步减少辅助时间，使劳动生产率大大提高；扩大焊接工艺范围；降低对工人的技术要求；减轻工个的劳动强度。焊接专用夹具的组成：不论是何种焊接专用夹具，它们的工作原理基本上是相同的。为了便于研究，可以把各类 夹具中的元件或机构。按其功能相同的原则归类，概括出焊接专用夹具的基本组成部分如下：1.定位元件或装置：用它确定工件在夹具中的位置。2.夹紧装置：用它对工件进行夹紧。3.对刀、导元件或装置：

42、用它确定刀具相对于夹具有一个正确位置。4.夹具在焊接专用上定位的元件：用它确定夹具相对焊接专用有一个正确的位置。5.夹具体：用于连接夹具上的各种元件和装置，使其成为一个整体的基础件。6.其他元件及装置：有些夹具还没有分度装置，自动上、下料装置等，统归其他元件及装置。夹紧装置的组成及设计要求：夹紧装置的任务，是保证工件在定位过程中取得的正确位置，不因受切削力、重力或惯性力的作用而发生变化。 夹紧装置一般由以下几部分组成：1.力源装置：用以产生夹紧力，通常有液压、气动、电动等类装置。当采用手动夹紧机构时，就不需要力源装置。2.中间传力机构：它将力源装置产生的力传给夹紧元件。如常用的杠杆、拉杆等机构

43、。由力源直接控制夹紧元件时无中间传力机构。3.夹紧元件：它是夹紧装置的最终执行元件，一般于工件的夹压表面直接接触。设计夹紧装置时应满足以下基本要求：保证加工质量。夹紧力的大小应适当，既保证工件夹紧的可靠性，又使夹紧时不破坏工件的定位或使工件和夹具上的元件产生不允许的变形。保证生产率。要求夹紧动作迅速，与生产绿的要求相适应。操作方便、省力、安全。具有良好的结构工艺性。 以上要求中的核心问题是如何正确地施加夹紧力。即先要合理确定夹紧力的方向、着力点和大小，然后再选用或设计合适的夹紧机构。焊接专用夹具设计的基本要求：对焊接专用夹具设计的基本要求可以概括以下几个方面：1、保证工件的加工技术要求； 2、

44、提高劳动生产率、降低成本；3、操作方便、省力、安全；4、有良好的结构工艺性。4.2 焊装夹具的定位原则：1、六点定位原理：工件在夹具中的定位问题，可以采用类似确定刚体在空间直角坐标系中的位置加以分析。工件在没有采取定位措施前，在空间中的位置是任意的，共有六个不确定度，见图4.2.1：沿X、Y、Z轴的任意移动，称为沿X、Y、Z的不确定度，用表示；绕X、Y、Z轴的任意转动，称为绕X、Y、Z的不确定度，用表示；图4.2.1 空间坐标系 根据工件在夹具中的加工精度和选择定位元件的情况，通常把工件的定位分为以下几种：（1）完全定位：工件在夹具中若六个自由度均被限制，称为完全定位。（2）部分定位：工件在夹

45、具中若六个自由度没有被全部限制时，称为部分定位。（3）欠定位：工件在夹具中，若实际定位支撑点或实际限制的不定度个数少于工序加工要求应该控制的不定度的个数时，工件的定位不足，称为欠定位。 （4）重复定位（或称为过定位）：工件在夹具中，若几个定位支撑点限制同 一个或几个不定度时，称为重复定位。 2、汽车焊装夹具定位原则：与其它夹具一样，设计汽车焊装夹具亦应遵循六点定位原理。但由于汽车纵梁形状复杂，大多是曲面结构，刚性差，易变形，因而焊装夹具在定位上有别于其它夹具， 焊装夹具设计采用过定位原则。单纯采用六点定位原则定位，无法保证其位置和形状，因而需要采用工件表面或型面进行定位的定位方式，即在焊点附近

46、均需设置定位面，增加其刚性，其定位点的数量和位置会影响夹具的功能和焊件的质量。焊装夹具的六点定位原理加过定位原则是区别于其它夹具的最主要特点。六点定位原理指限制六个方向运动的不定度，在设计焊装夹具时，常有两种误解：一是认为六点定定位原理对薄板焊装夹具不适用，二是看到薄板焊装夹具上有过定位现象。产生这种误解的原因是把限制六个方向运动的不定度理解为限制六个方向的自由度，焊接夹具设计的宗旨是限制六个方向运动的自由度，这种限制不仅依靠夹具的定位夹紧装置，而且依靠制件之间的相互制约关系。只有正确认识了薄板冲压件焊装生产的特点，同时又正确理解了六点定位原理，才能正确应用这个原理。从定位原理看，支承对薄板来

47、说是必不可少的，可以消除由于工件受夹紧力作用而引起的变形。过定位使接触点不稳定，产生装配位置上的干涉，但在调整夹具时只要认真修磨支承（定位）面，其过定位引起的不良后果是可以控制在允许范围内的。4.3 基准的选择 装焊件要获得正确的定位，首要问题就是怎样选择定位基准，一般来说，选择定位基准要考虑以下原则：（1）当被装焊的零件或部件既有平面又有曲面时，应优先选择平面作为主要定位基准面，尽量避免选择曲面，否则夹具制造困难。如果有几个平面时，则应该选择其中面积较大的平面作为主要定位基准。（2）应当尽量选择零件或部件的设计基准作为定位基准，消除基准不重合误差，提高定位精度。（3）对于较复杂的车身冲压件，

48、可以选择曲面外形、曲面上经过整形的平台、工件经拉伸和压弯形成的台阶、经修边的窗口和外部边缘、装配用孔和工艺孔作为主要定位基准。 4.4 焊装夹具的机构分析从机构学的角度分析，杠杆铰链式夹具实质是平面四杆机构的基本型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构，双摇杆机构，或者基本型的演变型。夹具的简单抽象模型如图4.4.1所示：图4.4.1 夹具抽象模型 （4-1） （4-2） 即 （4-3） 式中： F气缸理想夹紧力； d气缸直径； p气缸平均压力； 与气缸有关的参数；在焊装夹具中的定位元件与夹紧元件分工明确，定位件提供相应的装配基准与被定位的零件的定位面相匹配。元件的设置仅仅提供了可靠定位的必须条件，而被定

49、位的零件能否真正可靠的实现空间定位，往往要有夹紧元件的有力配合。但是，夹紧元件本身在夹紧操作中是运动的，其工作面并不是定位装配基准，所以定位元件与夹紧元件配合使用，组成定位夹紧元件。4.5、焊接专用夹具设计的步骤1.研究原始资料，明确设计任务：首先应仔细阅读零件图和装配图，了解零件的作用、结构特点、材料和技术要求。其次要研究零件的工艺规程和夹具设计任务书，充分了解本工序的工序内容和工序要求。最后还应收集有关焊接专用刀具的技术参数以及工厂的生产条件等。必要时还应了解一下同类零件所用夹具及其使用情况，以作为设计时参考。2.拟订夹具结构方案，绘制夹具结构草图：拟订夹具结构方案主要考虑以下问题：根据零

50、件加工工艺所给定的定位基准和六点定位原理，确定工件的定位方法并设计相应的定位装置；确定刀具的导引方法，并设计导引装置或对刀装置；确定工件的夹紧方法并设计夹紧装置；确定其他元件的结构形式；综合考虑各种元件和装置的布局，确定夹具体的总体结构，为使设计的夹具先进、合理、常需拟订几种结构方案，比较以后择优选用，在构思夹具方案时，应同时绘制夹具结构草图。以帮助构思，检查方案的合理性和可行性。 图4.5.1 焊接夹具图 本文中，接线盒是由两根U型铁背靠背焊接而成，由于长度的限制，在上工作台焊接之前，需要先装夹好，然后放在工作台上直接焊接，既减少工序，又提高焊接效率。因此，在焊接件两端需用简单的手动加紧机构

51、固定，见下图：图4.5.2 两端加紧机构简图这种机构适应面广，夹紧力较大，自锁性能好，螺旋每转行程较小，动作缓慢，多用于单件和小批量零件生产。另外，本文接线盒焊接焊缝有上下两条，要实现一次焊接成功，又要尽量使焊接专机结构简单，减少焊枪的焊接轨道，这里我们考虑双焊枪焊接，只需要设定一沿着工件的直线轨道，这样既可以保证焊接的均匀，又能提高焊接效率，降低焊接成本。4.5.3焊枪结构示意图第五章 送丝机设计送丝是焊接过程中非常重要的一个操作环节，手工焊接的送丝方法多采用焊工手指捻动焊丝来完成送丝过程，焊工操作送丝时非常不方便，因此，手工送丝准确性差、一致性差、送丝不稳定，从而导致了焊接生产效率低下，焊

52、接成型一致性差。另外，焊工手持焊丝长度有限，长时间焊接时需要频繁拿取焊丝，焊接效率较低，且每段焊丝焊接完成时都会留存一小段焊丝无法使用，对焊丝产生了浪费。5.1微型送丝机的设计原理在送丝机设计中如何设计送丝轮是本设计的关键所在。由于焊接用的是0，2-0.4mm的焊丝，其特点是焊丝细、硬度比较高，因此将送丝轮的送丝槽设计采用高硬度的材料。而压紧轮采用轴承，送丝轮与电动机的轴同步运动，调节脉冲频率来控制电动机轴的转速，从而控制送丝轮的速度。得到更好的送丝效果。原理图如图5.1.1所示。 图5.1.1 送丝机的设计原理 根据工作要求及工作条件应选用三厢混合式步进电动机， 当送丝机达到最大送丝速度与最

53、小送丝速度时，脉冲频率均低于步进电机的空载启动频率。因此，此电机可以适用微型送丝机的动力输入。5.2驱动轮的设计电动机的伸出轴长为21mm,电动机的安装位置在底座的偏下位置，因此将驱动轮选择为下送丝轮。下送丝轮的轮宽设计为7mm。4.2驱动轮的设计与计算以及结构安排.图5.2.1驱动轮的尺寸以及结构驱动轮与电动机的轴连接，在送丝过程中要求与发动机的轴同步运转。驱动轮在送丝过程中主要承受较大的压力与摩擦力，初步选用45号钢。发动机的轴与驱动轮的轴端通过圆锥销连接，可以满足驱动轮与发动机同步运转，并且不发生相对位移。发动机的轴直径为6mm，因此驱动轮与电动机的轴的连接方式设计了两种方案。电动机的轴

54、为光轴，在光轴前端打孔，通过圆锥销连接。方法简单，加工容易。是一种比较经济的选择，最适合用于低扭矩应用中，尤其在联接步进电动机和其他较轻的仪器中。销选择圆锥销，销与孔过盈配合。销与孔为过盈配合。如下图5.2.2轴与孔配合的剖面图所示：图5.2.2轴与孔配合的剖面图上压紧轮的设计与计算以及结构安排：送机机的压紧轮需选择硬度较高的材料，结合前人的设计经验，压紧轮选择轴承。初步选择深沟球轴承，此类轴承深沟球轴承是滚动轴承中最为普通的一种类型。基本型的深沟球轴承由一个外圈，一个内圈、一组钢球和一组保持架构成。 深沟球轴承主要用于承受纯径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受纯径向载荷时，接

55、触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，可承受较大的轴向载荷 。深沟球轴承的摩擦系数较小。滚动轴承型号的选择：6012。根据驱动轮的直径大小，选用8000型深沟球轴承，其内径d为10.6mm,外径D为26mm，宽度B为8mm。考虑到送丝机的工作环境，选用的轴承如果在恶劣的环境中使用，轴承密封圈和密封罩是必不可少的，因为它们可防止污物侵入，延长轴承寿命。此处选用带密封罩的轴承系列，能够在使用时承受强烈的冲击负荷、水和碎屑的侵入。 5.3压板及底板的设计压板的材料选择初步定为为铝合金，型号为7072。但考虑到支架与弹簧反复摩擦接触，将支架的材料改为45钢，提高支架的硬度。设计的产品在零件模拟加

56、工过程发现圆弧部分太多，造成了加工的困难的过程中，考虑到零件的外形对送丝机的效率以及功能没有影响，将送丝机的外形做调整。图5.3.1 压板的最终设计 压板为45钢材料铸造。铸件要求没有明显的缩松，砂眼等铸造缺陷。如图5.3.1所示，图中阴影部分为夹板连接的位置，其余部分为中空。夹板与弹簧接触的上表面由于反复的摩擦与压力的作用，此零件最终要进行调制退火热处理，以提高零件的表面耐磨性。根据零件总体尺寸的大小，与支架连接的孔选择为直径为6的阶梯螺栓进行连接。阶梯螺栓的作用为：在将压板与支架紧密连接后，螺栓不会对压板造成过大的压力，使得压板变形而影响送丝调整的精度。螺栓孔通过此孔进行定位，限制三个自由

57、度。C处中空，压杆由C初中空部分垂直穿出，压杆的下端通过螺栓与底板连接，限制支架的两个自由度。支架在底板壁上，限制了五个自由度，支架仍然可以绕着阶梯螺栓做小幅度的旋转运动。支架的总壁厚为16mm，支架与底座连接的阶梯形螺栓长度Lc=23mm。梯形螺栓如下图2.7所示，。 图 5.3.2紧固螺栓其中阶梯中段的长为16mm。螺母于螺栓右端的A处将支架与底座壁拧紧后，支架与螺栓之间依然存在间隙，螺栓不会对中空支架壁造成过大压力，以防支架承受过大压力而变形。支架与底板壁的定位孔A直径O2=8mm。孔壁厚为1.5mm。支架为中空型，其左右壁厚m均为m=3mm，左右壁通过A孔与B孔以及C处的薄壁连接。初选支架与滚动轴承连接孔，即下图中的C孔的直径O1=10mm。小于深沟球轴承的内径d=16mm。底板选择铝合金材料型号为7072.此材料为硬鋁7075 铝板属Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝，其特点是，固溶处理后塑性好，热处理强化效果特别好，在150以下有高的强度，并且有特别好的低温强度；焊接性能差；有应力腐蚀开裂倾向；需经包铝或其他保护处理使用。双级时效可提高合金抗应力腐蚀开裂的能力底板