畢業(yè)論文---水泥罐裝車體自動(dòng)焊接設(shè)備的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前 言............................................................................ 3</p><p>　　第一章 緒論.................................................

2、................... .4</p><p>　　1.1 引言......................................................................4</p><p>　　1.2 課題的提出.............................................................. 4&l

3、t;/p><p>　　1.3 焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展......................................... 5</p><p>　　第二章 總體方案擬定.........................................................6</p><p>　　2.1 擬定方案.................

4、................................................6</p><p>　　2.2 滾輪架的初步設(shè)計(jì)...................................................... 7</p><p>　　2.2.1 滾輪架的選擇.............................................

5、........7</p><p>　　2.2.2 滾輪架部件選擇.................................................. 8</p><p>　　2.3 浮動(dòng)裝置的初步設(shè)計(jì)....................................................8</p><p>　　2.4 移動(dòng)車架的初步

6、設(shè)計(jì)....................................................9</p><p>　　2.4.1 確定車架的總體高度............................................. 9</p><p>　　2.4.2 移動(dòng)部件設(shè)計(jì).............................................

7、........9</p><p>　　2.5 電焊機(jī)和送絲機(jī)的選擇................................................10</p><p>　　第三章 移動(dòng)車架的設(shè)計(jì).....................................................12</p><p>　　3.1 結(jié)構(gòu)尺寸....

8、........................................................... 12</p><p>　　3.2 材料選擇............................................................... 12</p><p>　　3.3 配重................................

9、.................................... 12</p><p>　　3.4 電動(dòng)機(jī)的選取.......................................................... 13</p><p>　　3.4.1 小車輪子導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)............................................13<

10、;/p><p>　　3.4.2 計(jì)算功率.........................................................13</p><p>　　3.5 減速器的設(shè)計(jì).......................................................... 13</p><p>　　3.5.1 減速器的連接方式

11、的選擇...................................... 14</p><p>　　3.5.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)................................................. 14</p><p>　　第四章 浮動(dòng)裝置的設(shè)計(jì).....................................................2

12、3</p><p>　　4.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).......................................................... 23</p><p>　　4.2 升降部分設(shè)計(jì).......................................................... 23</p><p>　　4.2.1 選擇

13、螺紋的類型和材料......................................... 23</p><p>　　4.2.2 自鎖性驗(yàn)算...................................................... 23</p><p>　　4.2.3 螺紋強(qiáng)度校核..........................................

14、..........24</p><p>　　4.2.4 絲杠效率計(jì)算....................................................24</p><p>　　4.2.5 電動(dòng)機(jī)的選擇....................................................24</p><p>　　4.3 彈簧的

15、選擇............................................................ 25</p><p>　　第五章 控制部分的設(shè)計(jì).....................................................27</p><p>　　5.1 控制系統(tǒng)部分初步分析.............................

16、...................27</p><p>　　5.2 單片機(jī)的選用......................................................... 28</p><p>　　5.2.1 概述............................................................. 28</p>

17、<p>　　5.2.2 單片機(jī)特點(diǎn)..................................................... 28</p><p>　　5.2.3 總體設(shè)計(jì)框圖...................................................29</p><p>　　5.3 控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì).................

18、.................................30</p><p>　　5.3.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案........................................ 30</p><p>　　5.3.2 主程序...........................................................32</p>

19、<p>　　5.3.3 中斷程序的設(shè)計(jì).................................................33</p><p>　　5.3.4 鍵盤接口設(shè)計(jì)................................................... 34</p><p>　　5.3.5 顯示器接口設(shè)計(jì)..................

20、......................... .....36 5.3.6 子程序流程圖及程序...........................................39 5.3.7 抗干擾方面的簡單介紹......................................... 44</p><p>　　第六章 結(jié)論....................................

21、.. .............................45</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　焊接作為一門制造技術(shù)。自20世紀(jì)初發(fā)展至今已有90多年的歷

22、史了,但在工藝上的應(yīng)用及其在制造業(yè)中的重要性,直到 20 世紀(jì) 50 年代才顯示出來, 目前在世界工業(yè)國家中,自動(dòng)焊接技術(shù)已成為一門不可缺少的制造技術(shù),在制造業(yè)中起著十分重要的作用，有著舉足輕重的地位。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容就是針對(duì)水泥罐裝車體的自動(dòng)焊接而進(jìn)行的自動(dòng)焊接設(shè)備的設(shè)計(jì)。自動(dòng)化焊接不僅提高了焊接速度、降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，且由于自動(dòng)焊接的焊接速度是均勻的，大大提高了焊接

23、的焊縫質(zhì)量和焊縫表面的美觀度，使零件的使用壽命也得到很大的提高。</p><p>　　在此次設(shè)計(jì)過程中，我參考了大量文獻(xiàn)，并對(duì)以前所學(xué)知識(shí)有了更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)思路上也有了突破點(diǎn)，創(chuàng)新點(diǎn)。在對(duì)浮動(dòng)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于以前沒有涉及此方面知識(shí)，遇到不少困難。通過徐老師的講解以及自己的努力，最終如期的完成了這次設(shè)計(jì)。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)是我們走向工作崗位前的一次自己動(dòng)手的機(jī)會(huì)，在設(shè)計(jì)

24、中我運(yùn)用到了以前所學(xué)的各種專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)，是對(duì)知識(shí)的一次總結(jié)，通過自己的雙手，設(shè)計(jì)出一個(gè)有用的東西，為我今后走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　因?yàn)槭堑谝淮螌?duì)自動(dòng)焊接機(jī)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，修改，再設(shè)計(jì)，再修改，而且所學(xué)的知識(shí)有限，積累的經(jīng)驗(yàn)也不多，所以若在設(shè)計(jì)中有錯(cuò)誤之處在所難免，望各位老師指出，多加以糾正。使自己可以學(xué)到更多書本上所沒有的知識(shí)，對(duì)學(xué)過的知識(shí)又復(fù)習(xí)了一次，融會(huì)貫通。</p

25、><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　目前在世界大多數(shù)工業(yè)國家中,焊接已成為一門不可缺少的制造技術(shù),在制造業(yè)中起著非常重要的作用。2003年全國焊接輔機(jī)總產(chǎn)量為29 000臺(tái)，自動(dòng)、半自動(dòng)焊機(jī)的總量為110 757臺(tái)。在我國的焊機(jī)制造歷史上破天荒的第1

26、次產(chǎn)量突破10萬臺(tái)大關(guān)，占焊機(jī)總產(chǎn)量的23.7%，這真是一個(gè)可喜可賀的業(yè)績，是一個(gè)大的突破，而且其產(chǎn)量增長速度極快，2002、2003年產(chǎn)量連續(xù)增長，增長率都超過了50%。但目前我國的焊接自動(dòng)化率還不足30%，特別是對(duì)于非圓回轉(zhuǎn)體的焊接，同發(fā)達(dá)國家相比，差距甚遠(yuǎn)。</p><p>　　目前我國對(duì)非圓回轉(zhuǎn)體的焊接基本還是采用手工焊接的方法，自動(dòng)化焊接難度很大。使制造成本居高不下，解決這一問題，無疑具有重要的科學(xué)價(jià)值

27、與工程意義。</p><p><b>　　1.2 課題的提出</b></p><p>　　水泥罐裝車車體是用于裝載水泥、化肥等工業(yè)用品的專用工業(yè)運(yùn)輸車，其原始的焊接方法是用手工焊接方法完成，效率低、焊接表面質(zhì)量差，由于焊接的筒體直徑大，而且非常的占用空間，使工人在滾筒上面進(jìn)行焊接操作相當(dāng)危險(xiǎn)，安全沒有保障，且在焊接過程中筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)也是人工實(shí)現(xiàn)的，由于筒體的體積較大轉(zhuǎn)動(dòng)

28、也是相當(dāng)?shù)睦щy。這就要求我們設(shè)計(jì)一臺(tái)車體自動(dòng)焊接機(jī)，既可以保證焊接精度，又可以保障工人的安全。筒體有六條焊縫，其中有兩條焊縫是繞著軸旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)圓，另四條是偏心圓，筒形體的回轉(zhuǎn)誤差較大（約13毫米），而且其中的兩條焊縫與回轉(zhuǎn)中心存在150mm的偏心，并要求焊口的寬度誤差為10毫米為+1毫米，焊口高度誤差為4毫米為+0.5毫米。原手工焊接完成一條直徑2米的焊縫需2.5-3.5小時(shí)，要求采用自動(dòng)焊接機(jī)后所用時(shí)間小于0.5小時(shí)。</p&g

29、t;<p>　　1.3 焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展</p><p>　　現(xiàn)在世界大多數(shù)發(fā)達(dá)國家，根據(jù)各自的特點(diǎn)，車間里大多是使用的柔性焊接系統(tǒng)（FWS）和高水平全自動(dòng)焊接系統(tǒng)，在勞動(dòng)力不足，企業(yè)員工高支出費(fèi)用的情況下，使焊接質(zhì)量，生產(chǎn)效率均保持世界領(lǐng)先地位，顯示出良好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　但我國，由于勞動(dòng)力充裕，人員素質(zhì)較低，以及一些其客觀存在方面的原因，就不宜

30、按照發(fā)達(dá)國家的做法，應(yīng)當(dāng)根據(jù)我國的特點(diǎn)，在可以接受的成本范圍內(nèi)，在焊接方面走我們自己的路。</p><p>　　所謂適當(dāng)成本焊接，即明顯區(qū)別于傳統(tǒng)的手工電弧焊和先進(jìn)的焊接機(jī)器人及柔性焊接系統(tǒng)（FWS），而是采用優(yōu)質(zhì)，高效，節(jié)能的焊接技術(shù)，且焊接設(shè)備投資不太大，利用率較高，投資回收期較短。焊接過程中焊絲自動(dòng)送進(jìn)或配備自動(dòng)行走等機(jī)構(gòu)，在焊接質(zhì)量，生產(chǎn)效率，降低焊材消耗，節(jié)約能源等方面均有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。典型的方法有C

31、O2氣體保護(hù)焊和埋弧焊等。我的這次設(shè)計(jì)就是根據(jù)我國的實(shí)際情況，而設(shè)計(jì)的一種低成本的回轉(zhuǎn)體自動(dòng)焊接設(shè)備。</p><p>　　第二章 總體方案擬訂</p><p><b>　　2.1 擬定方案</b></p><p>　　根據(jù)圖1可知，筒體上有六條弧形焊縫，其中兩條最大的焊縫直徑為1.9米～2.1米（回轉(zhuǎn)誤差約13mm），兩條最小焊縫直徑為1.7

32、米（與回轉(zhuǎn)中心存在最大150mm的偏心）。罐體壁厚d=4mm，工件總長L總=5米～7.5米。</p><p>　　根據(jù)上述條件，初步設(shè)想此自動(dòng)焊接設(shè)備主要由三部分組成：滾輪架，移動(dòng)車架，浮動(dòng)裝置。要完成環(huán)形焊縫的焊接，焊接筒體必須能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，這就要有滾輪架的驅(qū)動(dòng)。而完成一條焊縫，焊槍要移動(dòng)到另一條焊縫，這一步由移動(dòng)車架完成。而每條焊縫都存在一定的回轉(zhuǎn)誤差或偏心，焊槍要能根據(jù)焊點(diǎn)的上下移動(dòng)而移動(dòng)，浮動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)

33、這運(yùn)動(dòng)。它們的安裝見圖1。</p><p><b>　　圖1 總體裝配簡圖</b></p><p>　　1.工作平臺(tái) 2.焊接機(jī) 3.走輪 4.送絲機(jī) 5.升降裝置</p><p>　　2.2 滾輪架的初步設(shè)計(jì)</p><p>　　據(jù)設(shè)計(jì)要求要完成粉車筒體的自動(dòng)焊接。在焊接過程中，可以使用這么一種方法，即焊槍圍繞

34、焊縫做勻速運(yùn)動(dòng)或者使焊縫相對(duì)焊槍做勻速運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　從滾筒簡圖上可看出焊縫是一個(gè)接近于圓的回轉(zhuǎn)體，只是與圓有一定的回轉(zhuǎn)誤差而已.圓是一個(gè)絕對(duì)對(duì)稱的圖形，從它圓心到邊的距離是絕對(duì)相等的。根據(jù)這一原理，我們可以使?jié)L筒筒體以圓心為回轉(zhuǎn)中心作勻速旋轉(zhuǎn)，而焊槍只要固定在筒體的上方，作簡單的平焊，就可以完成圓形焊縫的焊接工作。要使筒體作旋轉(zhuǎn)，必須安裝一個(gè)焊接輔助裝置驅(qū)動(dòng)筒體做旋轉(zhuǎn)，即設(shè)計(jì)滾輪架。</p&g

35、t;<p>　　2.2.1 滾輪架的選擇</p><p>　　滾輪架是重要的焊接輔助設(shè)備，在筒體的自動(dòng)焊接過程中起到非常重要的作用，它是筒體轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。</p><p>　　參考《焊接工藝手冊》按支撐輪之間的排列組合和動(dòng)力方式：滾輪架有整體式和組合式兩類。</p><p>　　整體式滾輪架,整體式又有兩種：</p><p>

36、　　一排為主動(dòng)，另一排為從動(dòng)，它可設(shè)計(jì)成可移動(dòng)的能調(diào)節(jié)兩排滾輪的中心距，以適應(yīng)一定直徑范圍工作使用。兩排為主動(dòng)滾動(dòng)，可減輕因工作重心的回轉(zhuǎn)不重合時(shí)偏心距引起的打滑現(xiàn)象，從而提高旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。</p><p>　　整體式滾輪架使用于產(chǎn)品比較單一，且批量較大的場合，能保證傳動(dòng)精度，但占地面積較大。</p><p>　　組合型滾輪架機(jī)動(dòng)性好，故適用范圍寬，但傳動(dòng)不夠平穩(wěn)，調(diào)整工作量大，適用于多規(guī)格

37、的長度不大的圓柱或圓錐體的工作裝配和焊接。</p><p>　　由于罐體的體形較大，品種較多，但外形相似，有一定的偏心，但偏心不大，同時(shí)滾輪外邊和采用滾花或鑲橡皮套以增大摩擦（此處選用橡皮套），靠摩擦力完全避免打滑。 在這里我們使用整體式滾輪架，它可設(shè)計(jì)成可移動(dòng)的能調(diào)節(jié)兩排滾輪的中心距，以適應(yīng)一定長度范圍工件使用。</p><p>　　2.2.2 滾輪架部件選擇</p>&l

38、t;p>　　滾輪架的原動(dòng)力一般為電動(dòng)機(jī)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的工作震動(dòng)小，而且控制簡單方便。但電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)一般是比較快的，而焊接過程是一個(gè)緩慢的運(yùn)動(dòng)過程。若想要改變和減慢一定的速度，這就需要在電動(dòng)機(jī)和滾輪架之間添加上減速機(jī)，通過減速機(jī)進(jìn)行速度的調(diào)控，同時(shí)增加滾輪架的驅(qū)動(dòng)力矩。綜合以上各滾輪架的特點(diǎn)。選整體式滾輪架較好。同時(shí)選兩滾輪的中心距，中心間距的選擇要根據(jù)筒體的大小來確定。間距不能太大，太大會(huì)使筒體與地面接觸影響焊接過程中筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)。間

39、距也不能太小，太小筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就會(huì)不穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)際情況確定最大處直徑為兩米，初步確定兩滾輪的中心距L=1700mm。</p><p>　　1.筒體 2.滾輪 3.底座</p><p><b>　　圖2 滾輪架 </b></p><p>　　2.3 浮動(dòng)裝置的初步設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)滾筒零件實(shí)際情況，可知焊

40、縫的形狀只是接近于圓，與圓有一定的回轉(zhuǎn)誤差，同時(shí)用滾輪架驅(qū)動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)動(dòng)中心存在很大的偏心，最大偏心為150mm，由于這些回轉(zhuǎn)誤差和偏心的存在，如果焊槍固定就不可能保證焊縫與焊槍的間距一定。這就要安裝一個(gè)能根據(jù)焊縫的軌跡而能上下移動(dòng)的裝置，即浮動(dòng)裝置。 由于最大偏心為150mm，那么焊槍至少要能上下移動(dòng)300mm。為防止?jié)L輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中出現(xiàn)跳動(dòng)，影響焊接質(zhì)量，可以在連接板上方加兩根壓縮彈簧，使?jié)L輪緊貼在焊縫軌道上。彈簧對(duì)稱放置保證受

41、力平衡。彈簧的最大壓縮量要不小于300mm。彈簧自然伸長長度據(jù)初步估計(jì)在500 mm左右。</p><p>　　由于彈簧較長，為防止在壓縮過程中失穩(wěn)，在彈簧中間加彈簧導(dǎo)柱，保證彈簧的穩(wěn)定性。</p><p>　　在焊接過程中筒體是在不停的轉(zhuǎn)動(dòng)的，它與滾輪緊貼就會(huì)由于摩擦對(duì)浮動(dòng)裝置產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致的一個(gè)水平力，為保證焊槍的垂直的上下運(yùn)動(dòng)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)柱與導(dǎo)套裝置，導(dǎo)柱與下連接板固定，

42、而導(dǎo)套與上板連接，保證了焊槍移動(dòng)的垂直性。為防止焊槍與導(dǎo)套脫離，導(dǎo)套下端面封死。</p><p>　　2.4 移動(dòng)車架的初步設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)橥搀w直徑約為2米。而本焊槍所采用的是平焊，因此焊槍應(yīng)該在筒體的最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這就要使焊槍和浮動(dòng)裝置高于筒體的最高點(diǎn)。所以我就準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一個(gè)車架，把電焊機(jī)、送絲機(jī)等焊接設(shè)備安裝在車架上，同時(shí)車架上方要能承載至少一名工作人員，他要能方便的觀察到焊

43、接的現(xiàn)場情況，便于控制焊接過程，保證焊接質(zhì)量如圖1所示。</p><p>　　2.4.1 確定車架的總體高度</p><p>　　筒體系列中最大的直徑約為2100mm，筒體安放在滾輪架上。滾輪架有一定的高度，初定高度為2500mm。車架上方為工作平臺(tái)，工作平臺(tái)四周要有護(hù)欄，根據(jù)一般人體高度定護(hù)欄高為一米五。工作臺(tái)的大小初步設(shè)計(jì)為1500X1840mm2，這樣設(shè)計(jì)的工作平臺(tái)使工人有一定的活動(dòng)

44、空間。</p><p>　　攀梯的設(shè)計(jì)與安裝，工作人員要到達(dá)兩米多高的工作平臺(tái)，必須設(shè)計(jì)攀梯。攀梯的寬度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為500 mm，安裝部位不影響工作部件的正常工作。</p><p>　　2.4.2 移動(dòng)部件設(shè)計(jì)</p><p>　　筒體上焊縫有六條，當(dāng)一條焊縫結(jié)束后。要能使焊槍移動(dòng)到另一條需要焊接的焊縫上去，這就要設(shè)計(jì)一個(gè)移動(dòng)裝置。由于六條焊縫是并行排列的，行走裝

45、置的設(shè)計(jì)可以使用導(dǎo)軌與走輪即圖1中3所示。這樣可以保證焊槍移動(dòng)的準(zhǔn)確性。</p><p>　　滾輪要運(yùn)動(dòng)就要有原動(dòng)件，在此我選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)件。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較快，而為保證焊槍與焊縫準(zhǔn)確對(duì)位，方便工作人員的控制與觀察，走輪的速度不能太快，一般為4～6m/s。那么在電動(dòng)機(jī)與走輪之間就要選擇合適的減速器。</p><p>　　減速器與走輪間傳動(dòng)部分的初步設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)中傳動(dòng)的方法有許多種。合動(dòng)

46、 5000h,X，如齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。它們各有特點(diǎn)，適合于不同的場合。</p><p>　　齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中廣泛應(yīng)用的一種傳動(dòng)形式，它主要用來傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可改變轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。特點(diǎn)：傳遞的功率和圓周速度范圍大，傳遞效率高，能保證恒定的傳動(dòng)比，工作穩(wěn)定、安全可靠且使用壽命長。但也有不足即制造和安裝精度要求高，不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng)。帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)適合軸間距離較遠(yuǎn)的

47、傳動(dòng)，由圖2可知減速器與走輪之間有一定的距離，使用齒輪傳動(dòng)不合適。但是帶傳動(dòng)是一種摩擦傳動(dòng)，依靠帶和帶輪表面的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，這種傳動(dòng)效率較低，而且皮帶要經(jīng)常更換。</p><p>　　鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，作用于軸上的徑向壓力較??；在同樣使用條件下，鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為緊湊。鏈傳動(dòng)能在高溫及油污惡劣環(huán)境中工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)較易安裝，成本較低，在遠(yuǎn)距離

48、傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)要比齒輪傳動(dòng)輕便得多。故此處傳動(dòng)選用鏈傳動(dòng)。</p><p>　　在一條焊縫結(jié)束后，焊槍從一條焊縫移動(dòng)到另一條。在移動(dòng)過程中浮動(dòng)裝置的滾輪必須離開筒體表面，提升一定的距離，而進(jìn)行焊接時(shí)滾輪又要貼緊焊縫軌跡。這就需要設(shè)計(jì)升降裝置如圖2中5所示的。這部分的傳動(dòng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以使用螺旋傳動(dòng)，它是利用螺桿和螺母組成螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。</p>

49、;<p>　　2.5 電焊機(jī)，送絲機(jī)的選擇</p><p>　　碳鋼的保護(hù)焊的氣體可選擇為CO2+Ar或CO2+O2[參考<焊接工藝學(xué)>(第二版)]，由于CO2氣體保護(hù)焊有如下特點(diǎn)：（1）焊接成本低（2）生產(chǎn)率高（3）抗銹能力強(qiáng)（4）焊接變形（5）操作方便（6）適應(yīng)范圍廣（7）焊縫表面質(zhì)量不高。設(shè)計(jì)要求對(duì)焊縫質(zhì)量不高，綜合以上特點(diǎn)選擇CO2氣體保護(hù)焊。</p><p&

50、gt;　　根據(jù)《焊接工藝手冊》P184表10-3 ，選焊絲的直徑為d=1.2mm。參考表10-2焊絲的材料選為H08MnSiA。根據(jù)P184和P185圖10-11知它短路過度時(shí)，焊接電流在50～230A。顆粒狀過度時(shí)，焊接電流為50～500A。根據(jù)P184和P185電弧電壓在16～24A范圍內(nèi)。CO2氣體保護(hù)焊的焊接速度為15～30m/h。焊絲伸出長度為10～15mm。</p><p>　　根據(jù)以上參數(shù)，參考P1

51、84。同時(shí)根據(jù)周圍電焊機(jī)生產(chǎn)型號(hào)情況，選用NBC-315型直流CO2氣體保護(hù)焊。</p><p>　　按零件要求，焊口寬度為10±1mm,焊口高度為4±0.5mm。則焊絲應(yīng)填充的體積： R2=(R-4)2+(10/2)2</p><p><b>　　R=5.125</b></p><p>　　α=2arcSin(5/5.12

52、5)=154.64</p><p>　　s=πR2α/360-1/2*10*1.1+2*4=37.93</p><p>　　V=2300*3.14*37.93=3.14*1.22L</p><p>　　V=2.74x105</p><p><b>　　L=250mm</b></p><p>　　送

53、絲速度為v=250/16=15.6m/min.</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選用S86A或S86A-1型送絲機(jī)。</p><p>　　第三章 移動(dòng)車架的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　由于罐體的最大直徑D=2300，取立柱到罐體中心的距離L=1300，罐體最高點(diǎn)的高度

54、H=(300+2300+350)/(2*cos45)+2300/2=2387，取工作臺(tái)距地面的高度H=2500，由于要求1人操作，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取護(hù)攔的高度為1500mm。</p><p><b>　　3.2 材料選擇</b></p><p>　　參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P129表1.6-4（GB707-65）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，支撐部分選槽鋼100X48X5.3/Q235-A，

55、它的理論重量為q=10kg/m。橫梁，底座部分選80X43X5/Q235-A，它的理論重量為q=8.04kg/m。參考P125表1.6-1。攀梯，護(hù)攔選熱扎槽鋼鐵（GB707-72）Φ15，它的理論重量為q=0.617kg/m。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P130表6-5調(diào)整架選熱扎等邊鋼（YB166-65）的型號(hào)為5，它的理論重量為q=4.465kg/m。</p><p>　　四個(gè)立柱的總重：m=(2.5-0.55

56、)*4*10=78kg</p><p>　　縱向支撐槽鋼的總重：m=1.5*4*8.04=48.24kg</p><p>　　橫向支撐槽鋼的總重：m=(2.5-0.55)*0.9*8.04=28.9kg</p><p><b>　　支撐模鋼的總重： </b></p><p><b>　　四個(gè)立柱的總重： <

57、;/b></p><p>　　四個(gè)立柱的總重：m =(0.4+0.7)*4*4.465=78kg</p><p><b>　　3.3 配重</b></p><p>　　為了使移動(dòng)車架不至于因?yàn)椴僮髋_(tái)上的一個(gè)人而翻磚，同時(shí)盡量使左右輪子受力相等或接近相等，需要一個(gè)配重塊，由于移動(dòng)車架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難選一個(gè)準(zhǔn)確的配重塊使左右輪子受力完全相等，這

58、里只作估算。</p><p>　　由前面知：電焊機(jī)的質(zhì)量m=160kg</p><p><b>　　以右輪為轉(zhuǎn)軸；</b></p><p>　　1500T1=(160+mp+29.2/2)X(300+900)+78.5/2X900-150X940</p><p>　　=100318.5+1200mp</p>

59、<p><b>　　以左輪為轉(zhuǎn)軸；</b></p><p>　　1500T2=(160+mp+29.9)X300+78/2X600+78X1400+19.6X(1500+320)</p><p>　　+23.23X1520+150X(1400+920)=601694.6+300mp</p><p>　　T1=T2,mp=557.08

60、kg</p><p>　　同時(shí)應(yīng)考慮到浮動(dòng)裝置，互攔，送絲機(jī)應(yīng)取mp=600kg,mz=2T2=1042kg</p><p>　　還應(yīng)加上底座，攀梯，互攔，減速器，電動(dòng)機(jī)，輪子等的質(zhì)量，估計(jì)總質(zhì)量mz=1500kg</p><p>　　3.4 電動(dòng)機(jī)的選取</p><p>　　3.4.1 小車輪子導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)</p><p&

61、gt;　　參考《焊接設(shè)計(jì)簡明手冊》P119導(dǎo)軌選熱軋工字鋼作為導(dǎo)軌，表面淬火處理。其中寬度B=37，高度H=91</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取輪子為Φ350X40，材料為含碳量為0.45%的鑄鋼，表面淬火。這種材料有很好的耐磨性，能承受較大載荷。</p><p>　　3.4.2 計(jì)算功率</p><p>　　小車，電焊機(jī)，人，配重等的總重約m=1.5T。設(shè)計(jì)時(shí)按

62、m=2.5T計(jì)算</p><p>　　G=mg=2.5X9.8=24.5kg</p><p>　　F=nKfQi(fd+2I)/D=2.2KN</p><p>　　P=Fv/(60000n)=0.37KW</p><p>　　P額=KP=1.3X0.37=0.48KW</p><p>　　3.5 減速器的設(shè)計(jì)</

63、p><p>　　根據(jù)要求小車的行走速度V=5m/min</p><p>　　小車輪子的轉(zhuǎn)速：n=V/3.14D=5.3r/min</p><p>　　I 總=910/5.3=172</p><p>　　3.5.1減速器的連接方式的選擇</p><p>　　由于軸的長度較大（L=1500左右），若選用齒輪傳動(dòng)，軸受的徑向力較

64、大，軸的剛度很難達(dá)到安裝精度要求。由于是開式傳動(dòng)，工作環(huán)境惡劣，齒輪壽命會(huì)較短。帶傳動(dòng)需要較大的張緊力，且?guī)鲃?dòng)一般不用于低速傳動(dòng)。由于鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高（一般可以達(dá)到0.97—0.98）結(jié)構(gòu)緊湊，作用在軸上的徑向力小，且成本低，安裝精度的要求較低，能在惡化的環(huán)境下工作，雖傳動(dòng)有一定的沖擊，但此處對(duì)瞬時(shí)傳動(dòng)比要求并不嚴(yán)格。綜合以上各種傳動(dòng)的特點(diǎn)，選鏈傳動(dòng)最好。</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P4表2-

65、1</p><p>　　鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=2--5，最大為i=7，蝸桿傳動(dòng)比i=10--40，最大為i=80，圓柱齒輪的傳動(dòng)比i=3--6，最大為i=10。</p><p>　　根據(jù)I總=172，由于此傳動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的平衡性要求不太嚴(yán)格，同時(shí)由于電動(dòng)機(jī)的功率較小，對(duì)傳動(dòng)效率要求不高，所以應(yīng)把降低成本放在首位，其次是減速箱的體積盡量小。綜合以上傳動(dòng)方案的特點(diǎn)選擇蝸桿傳動(dòng)加鏈傳動(dòng)的方案，其中蝸桿傳

66、動(dòng)i1=40，鏈傳動(dòng)i2=4，與要求基本相符合。</p><p>　　3.5.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)</p><p>　　蝸桿：45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，硬度：45HRC---50HRC </p><p>　　蝸輪齒圈：根據(jù)圖9-13初估Vs=2.5m/s。根據(jù)P200推薦取蝸輪齒圈材料：ZCuAl10Fe3金屬型鑄造，滾銑加載跑合。</p><

67、p>　　一．按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　m2d1=kT2(3.25/[H]Z2)2</p><p>　　1.選Z1、Z2 根據(jù)表9-2取Z1=1，Z2=40。</p><p>　　2.蝸輪轉(zhuǎn)矩T2（初估n1=0.82）</p><p>　　T2=T1n1=9.55×106×0.75/910×

68、40×0.82=2.58×105Nmm</p><p>　　3.載荷系數(shù)K 取K=1（表9-5）</p><p>　　4.材料系數(shù)ZE 取ZE=156MPa（表9-6）</p><p><b>　　5.許用接觸應(yīng)力</b></p><p>　　查表9-8用線形插入法取，使用期按5年，每年按3

69、00天，每天按8小時(shí)計(jì)算</p><p><b>　　6.</b></p><p><b>　　7.初選m、d1</b></p><p>　　查表9-1取m=5、d1=50、q=10，此時(shí)</p><p><b>　　8.蝸輪速度V2</b></p><p&

70、gt;<b>　　9.導(dǎo)程角</b></p><p><b>　　，所以</b></p><p>　　10.驗(yàn)算滑動(dòng)速度Vs</p><p><b>　　二．計(jì)算傳動(dòng)效率</b></p><p><b>　　1.嚙合效率n1</b></p>

71、<p><b>　　2.傳動(dòng)效率n</b></p><p><b>　　3.檢驗(yàn)值</b></p><p>　　T2=T1n1=9.55×106×0.75/910×40×0.66=2.08×105Nmm</p><p>　　三．確定傳動(dòng)的主要尺寸</p>

72、;<p>　　m=5、d1=50、q=10、Z1=1、Z2=40</p><p><b>　　1.中心距a</b></p><p><b>　　2.蝸桿尺寸</b></p><p>　　分度圓直徑d1 </p><p>　　齒頂圓直徑da1 </p>&l

73、t;p>　　齒根圓直徑df1 </p><p>　　導(dǎo)程角 (右旋)</p><p>　　軸向齒距Pa </p><p>　　輪齒部分長度b1 ，取b1=80mm</p><p><b>　　3.蝸輪尺寸</b></p><p>　　分度圓直徑d2 &

74、lt;/p><p>　　齒頂圓直徑da2 </p><p>　　齒根圓直徑df2 </p><p>　　外圓直徑de2 </p><p>　　蝸輪輪齒的寬度b2 b2，取b2=44mm</p><p>　　螺旋角β2 β2=γ=5.71°（右旋）</p>&l

75、t;p>　　齒寬角θ sin，θ=1280</p><p>　　咽喉母圓半徑rg2 </p><p><b>　　四．熱平衡計(jì)算</b></p><p>　　1．傳動(dòng)效率 η=0.65</p><p>　　2．估算散熱面積A </p><p>　　3．油的工作溫度t

76、1 </p><p>　　計(jì)算中取t0=20 ks=14w/(m2) t1<70 油溫未超過限制。</p><p><b>　　五．潤滑方式</b></p><p>　　根據(jù)Vs=2.39m/s，查表9-12，采用浸油潤滑。</p><p><b>　　六．鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b><

77、;/p><p>　　鏈傳動(dòng)是由閉和的擾性環(huán)行鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成的，鏈輪是有特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的齒合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間饒性件的齒合傳動(dòng)。</p><p>　　傳動(dòng)鏈按結(jié)構(gòu)不同有套筒滾子鏈、齒形鏈兩種。其中套筒滾子鏈?zhǔn)褂脧V泛，齒形鏈?zhǔn)褂幂^少。我們這里也使用套筒滾子鏈。</p><p>　　套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和

78、滾子所組成的。內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間均用過盈配合。滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合，使套筒可繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾子可繞套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　1．鏈輪齒數(shù)Z1，Z2</p><p>　　根據(jù)i=4，查表12-6，取Z1=23， Z2=92</p><p>　　2．實(shí)際傳動(dòng)比 i=4</p><p>　　3．鏈輪

79、轉(zhuǎn)速 n1=22.75r/min</p><p>　　n2=5.69r/min</p><p><b>　　4．設(shè)計(jì)功率</b></p><p>　　由表12-7查得KA=1，KZ=0.78</p><p>　　由式12-6 Pca=1x0.78x0.75x0.65=0.38kW</p><

80、p><b>　　5．選用鏈條</b></p><p>　　由Pca=0.38kW和n1=22.75r/min</p><p>　　由圖12-11選得鏈條號(hào)為10A</p><p><b>　　6．驗(yàn)算鏈條</b></p><p>　　由表12-1查得10A鏈條節(jié)距 p=15.875mm<

81、/p><p><b>　　由式12-1</b></p><p><b>　　7．初選中心距a0</b></p><p>　　初選中心距a0=(30---50)p，取a0=40p</p><p><b>　　8．確定鏈節(jié)數(shù)Lp</b></p><p><

82、b>　　取Lp=140節(jié)</b></p><p><b>　　9．理論中心距a</b></p><p>　　由表12-9查Ka=0.24081</p><p>　　由式12-11，a=630.77mm>500mm，所以滿足要求。</p><p><b>　　10．理論中心距a</b

83、></p><p>　　a=628.88mm</p><p>　　11．作用在軸上的力FQ</p><p>　　由式12-12，F(xiàn)Q=(4239---4592)N</p><p><b>　　12．潤滑方式</b></p><p>　　根據(jù)p=15.875，v=0.138m/s，由圖12-1

84、4采用人工潤滑</p><p>　　13．鏈條標(biāo)記 10A-1x140 GB1243.1-83</p><p><b>　　七．蝸桿軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　蝸桿：45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，硬度：45HRC---50HRC</p><p>　　查表得屈服點(diǎn)δS=360MP，抗拉強(qiáng)度δB=650 M

85、P δ-1b=55MP δ0b=95MP δ+1b=200MP</p><p><b>　　計(jì)算軸的載荷：</b></p><p>　　蝸桿軸所傳遞的轉(zhuǎn)距T為：</p><p><b>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　各軸段相應(yīng)直徑和長度為：</p>&l

86、t;p>　　蝸桿處直徑 d1=60mm ，長L1=80mm</p><p>　　過渡處直徑d2=40mm ，長L2=30mm </p><p>　　軸環(huán)處直徑d3=50mm ，長L3= 10mm</p><p>　　軸承處直徑d4=40mm ，長L4=20mm</p><p>　　軸承蓋處直徑d5=25mm ，長L5=40mm</

87、p><p>　　外伸端直徑d6=15mm ，長L6=35mm</p><p><b>　　圖3 蝸桿軸</b></p><p>　　圖4 受力分析和彎矩圖</p><p><b>　　軸上各力大小為：</b></p><p>　　確定跨距： L1=110mm L2=110

88、mm</p><p>　　支點(diǎn)的水平反作用力：</p><p>　　支點(diǎn)的垂直反作用力：</p><p><b>　　水平面彎矩： </b></p><p>　　垂直面彎矩Mr </p><p><b>　　合成彎矩： </b></p><

89、p>　　轉(zhuǎn)矩： T=7871N?mm</p><p>　　按彎矩和轉(zhuǎn)矩的合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　由圖知，截面C處彎矩最大，校核該截面的強(qiáng)度。</p><p><b>　　截面C的當(dāng)量彎矩：</b></p><p>　　式中 W 軸計(jì)算截面的抗彎截面系數(shù)，mm2。</p><

90、p><b>　　對(duì)于實(shí)心圓軸，</b></p><p>　　[δ-1b]=55MP δb<[δ-1b]</p><p>　　所以截面C處滿足強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　八．軸承的選取</b></p><p>　　1．軸承的功用是支撐軸與軸上的零件，保持軸旋轉(zhuǎn)時(shí)其幾何軸線

91、的空間位置，減少軸與支承之間的摩擦與磨損。</p><p>　　向心軸承可分為徑向接觸軸承和向心角接觸軸承。徑向接觸軸承的公稱接觸角α=0°，主要承受徑向載荷，有些可承受較小的軸向載荷；向心角接觸軸承公稱接觸角α的范圍為0°～45°，能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。徑向載荷大于軸向載荷。推力軸承又可分為推力角接觸軸承和軸向接觸軸承。推力角接觸軸承α的范圍45°～90°

92、;，主要承受軸向載荷，也可以承受較小的徑向載荷；軸向接觸軸承的α=90°，只能承受軸向載荷。</p><p>　　由于減速箱采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，軸即受軸向力又受徑向力，且兩個(gè)方向的力都較大，但軸向力小于徑向力，所以減速箱內(nèi)的軸承選用角接觸球軸承，根據(jù)軸徑D=35, 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P148表15-6初選蝸輪處的一對(duì)軸承為：7208AC （GB292-83）。 </p><p>

93、;<b>　　校核</b></p><p>　　軸的轉(zhuǎn)速n=910r/s。軸承所受的徑向載荷FAV=608N,FBV=143N。</p><p>　　軸向載荷Fa=2046N,方向指向左邊軸承，此軸承為軸承1。</p><p>　　對(duì)于7000AC軸承，查表17.7</p><p>　　有向心角接觸軸承內(nèi)部軸向力Fs&l

94、t;/p><p>　　Fs1=0.68FAV=0.68X608N=413N</p><p>　　Fs2=0.68FBV=0.68X143N=97N</p><p><b>　　軸承的軸向載荷：</b></p><p>　　Fa+ Fs2=2046+97=2143> Fs1 ，軸承1為緊端，軸承2為松端，有FA1= Fa

95、+ =2143N FA2= Fs2=97N</p><p><b>　　當(dāng)量動(dòng)載荷：</b></p><p>　　由表17.10查得7000AC型軸承（α=25°）的當(dāng)量載荷系數(shù)e=0.68,</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　再查表17.1

96、0得X1=0.41,Y1=0.87 X2=1,Y2=0</p><p><b>　　則軸承的當(dāng)量載荷為</b></p><p><b>　　軸承壽命：</b></p><p>　　由表17.8，表17.11查得溫度系數(shù)fT=1,載荷系數(shù)fP=1.5</p><p>　　由手冊查得7208AC軸承的

97、額定動(dòng)載荷Cr=25800N,又ξ=3</p><p><b>　　由式17.7得</b></p><p>　　這對(duì)軸承的壽命為Lh1=9870h>5000h,它的壽命完全符合要求。</p><p>　　2．由于小車底座處的軸只受徑向力，而無軸向力，且無其它的特殊要求，此處選用主要承受軸向力，也能承受部分徑向力的深溝球軸承，它的制造成本低

98、，應(yīng)用也特別廣，根據(jù)軸徑D=45密碼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P148表15-6軸承的型號(hào)選6309（GB276-89）。經(jīng)校核，它的壽命能達(dá)到要求。</p><p>　　第四章 浮動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　要使焊槍與焊接件保證固定的距離，在設(shè)計(jì)時(shí)可以使用一個(gè)滾輪使它緊貼焊縫位置轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾輪與焊槍夾具通過一連接板連接。

99、由于滾輪緊貼焊縫，當(dāng)焊縫由于偏心或回轉(zhuǎn)誤差而上下移動(dòng)時(shí)，焊槍會(huì)緊跟著滾輪作上下移動(dòng)。保證了固定的間距，提高了焊接質(zhì)量。</p><p>　　4.2 升降部分設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)采用絲杠進(jìn)給裝置，完成升降傳動(dòng)。絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì)考慮到浮動(dòng)裝置、焊槍同時(shí)包括螺栓的自重估計(jì)G=60N，絕不超過100N。設(shè)計(jì)按100N計(jì)算。</p><p>　　4.2.1 選擇螺紋的

100、類型和材料</p><p>　　普通三角牙型螺紋一般用于緊固件，很少用來傳遞力和運(yùn)動(dòng)，梯形和矩形螺紋，用于一般場合的傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，價(jià)格較低。滾珠絲杠用于要求傳動(dòng)效率高，磨損小的場合，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中所用的絲杠傳動(dòng)的功率較小，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度也不高。因此一般的傳動(dòng)絲杠即可滿足要求，由圖1可知焊縫的最大偏心為150mm，絲杠能提升的最大高度要大于300mm，取

101、絲杠的提升高度H=350mm。</p><p>　　由GB5796.3-86可取梯形螺紋d=16,P=2,d2=15,d3=13.5 D1=14</p><p>　　4.2.2 自鎖性驗(yàn)算</p><p>　　雙頭螺紋 S=2P=4</p><p><b>　　按螺紋升角λ驗(yàn)算</b></p><p

102、>　　由表7.2摩擦系數(shù)f=0.09 可得</p><p>　　,λ〈P,故自鎖可靠。</p><p>　　4.2.3 螺紋強(qiáng)度校核</p><p><b>　　扭矩計(jì)算</b></p><p><b>　　帶入公式</b></p><p>　　δe<[δ]=10

103、0MP 強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　4.2.4 絲杠效率計(jì)算</p><p>　　螺桿頂部為滾動(dòng)軸承，其效率按98%計(jì)算</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　4.2.5 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p><b>　　1.計(jì)算功率</b>&

104、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)提升350mm需時(shí)10min。</p><p><b>　　T=10min</b></p><p><b>　　2. 電機(jī)選擇</b></p><p>　　BF電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件，它的特點(diǎn)是定子做成多相的，轉(zhuǎn)子做成多齒的。定子各相控制繞組，由專門電

105、源按一定順序供給脈沖電壓，每加一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就前進(jìn)一步，所以其位移量與輸出脈沖成正比。該電機(jī)可在廣闊的范圍內(nèi)調(diào)速。能快速起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)，并在一相繞組長期通電狀態(tài)下具有自鎖能力。輸出轉(zhuǎn)角定位精度無積累誤差。電動(dòng)機(jī)的速度在負(fù)載能力范圍內(nèi)不因電壓、負(fù)載和環(huán)境條件的波動(dòng)而變化。因此它符合絲杠傳動(dòng)的要求，且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)、壽命長。所以電動(dòng)機(jī)選擇BF系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　根據(jù)P=158W,扭矩T=

106、135Nmm,選45BF003-II型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：</p><p>　　45：機(jī)座代號(hào)，BF：反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，3：相數(shù)，步距角為1.5度。</p><p><b>　　4.3 彈簧的選擇</b></p><p>　　初選彈簧，簧絲直徑d=3mm，彈簧指數(shù)C=4.7，工作行程λ=300mm</p><p>　　選擇彈簧材

107、料為優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲，II類彈簧，</p><p>　　由表20.3可知彈簧的鋼絲抗壓強(qiáng)度δB=1650MP</p><p><b>　　彈簧中徑D：</b></p><p><b>　　節(jié)距t：</b></p><p><b>　　彈簧曲度系數(shù) K：</b></p&g

108、t;<p>　　查表20.4 剪切彈性模量G=80 000MP，許用切應(yīng)力[τ]=0.4X1650MP=660MP</p><p>　　公式： ，取F=350N</p><p>　　彈簧有效工作圈數(shù)n：</p><p><b>　　圈</b></p><p>　　彈簧總長，取彈簧總長H=500mm。<

109、;/p><p><b>　　彈簧的穩(wěn)定性：</b></p><p>　　高徑比，彈簧在工作時(shí)會(huì)失穩(wěn)，要在彈簧中間加導(dǎo)柱。</p><p>　　第五章 控制部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 控制系統(tǒng)部分初步分析</p><p>　　在一條生產(chǎn)線上，控制系統(tǒng)是自動(dòng)生產(chǎn)的神經(jīng)中樞，控制系統(tǒng)的控制方式及

110、控制系統(tǒng)功能是衡量焊接生產(chǎn)線自動(dòng)化程度和性能的標(biāo)志。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的方法有很多，有機(jī)械方法、液壓氣動(dòng)方法以及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　滾筒筒體上主要有幾條環(huán)形焊縫，所以主要設(shè)計(jì)車體轉(zhuǎn)動(dòng)部分，車架行走部分和升降部分。其中移動(dòng)車架的行走的控制是最主要的，它能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。</p><p>　　根據(jù)以上分析我們可以擬訂以下兩種方案：</p><p>　　方案一

111、：用電路控制來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)、制動(dòng)、移動(dòng)。通過這些控制動(dòng)作來調(diào)整焊槍位置，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位；方案二：與方案一不同部分為電路控制部分改用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，這種方案定位精度高，焊接質(zhì)量好。</p><p>　　綜合以上兩種方案，結(jié)合廠方的要求與我國的實(shí)際情況,由于要求較高的焊接精度和焊接質(zhì)量，雖然電路控制結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，控制電路設(shè)計(jì)簡單，不須專業(yè)人士進(jìn)行維修。但定位精度不高，不能滿足焊縫焊接的精度要求。所以采用第二種方案進(jìn)行設(shè)

112、計(jì)。根據(jù)我的情況，我設(shè)計(jì)了如下圖的控制系統(tǒng)原理圖：</p><p>　　5.2 單片機(jī)的選用</p><p><b>　　5.2.1 概述</b></p><p>　　從字長來看，單片微處理器的字長取決于并行數(shù)據(jù)總線的數(shù)目。4位字長的單片微處理器一般設(shè)計(jì)成簡單的控制器。8位單片微處理器則設(shè)計(jì)成既可用于數(shù)據(jù)處理，也可用于控制。用于數(shù)據(jù)處理時(shí)，可進(jìn)

113、行雙倍精度或三倍精度運(yùn)算。16位的運(yùn)算精度適合于大多數(shù)的數(shù)據(jù)處理工作，因此，16位微處理器大多用于復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和控制。由于8位單片微處理器適用范圍廣，價(jià)格也不高，能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的需要，所以被目前多數(shù)單片機(jī)系統(tǒng)所廣泛應(yīng)用。由于我們所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)沒有很復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理部分，采用8位單片微處理器就足夠了。</p><p>　　單片機(jī)的選擇，通常選擇可靠性高，集成度高，有開發(fā)工具，自己熟悉的微處理芯片。從字長，運(yùn)算速

114、度，指令系統(tǒng)和中斷功能，以及外圍接口芯片的配套來看，選用MCS-51單片機(jī)作為系統(tǒng)控制核心是比較合適的，完全能夠滿足系統(tǒng)的性能要求且使用方便，價(jià)格適中。</p><p>　　5.2.2 單片機(jī)特點(diǎn)</p><p>　　MCS-51主要包括算術(shù)/邏輯部件ALU、累加器A(有時(shí)也稱ACC)、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、指令寄存器IR,程序計(jì)數(shù)據(jù)PC、定時(shí)器/計(jì)數(shù)據(jù)、I/0接口電路、程序

115、狀態(tài)寄存器PSW、寄存器組，此外，還有堆棧寄存器SP，數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR等部件。這些部件集成在一塊芯片上，通過內(nèi)部總線連接，構(gòu)成完整的微型計(jì)算機(jī)。MCS-51單片機(jī)有4個(gè)口，共32根I/0線。所有4個(gè)端口都是雙向口，每個(gè)端口都包含一個(gè)鎖存器，即專用寄存器P0~P3，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。為了方便起見，我們把4個(gè)端口和其中的鎖存器(即專用寄存器)都籠統(tǒng)地表示為P0~P3. MCS-51在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址由P0, P2口送出

116、，數(shù)據(jù)則通過P0口傳送，這時(shí)P0口是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的雙向總線。無外部存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，所有4個(gè)瑞口都可以作為準(zhǔn)雙向口使用。訪問程序存儲(chǔ)器時(shí)，如果程序存儲(chǔ)器是外部的，則程序存儲(chǔ)器讀選擇一般是每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，如果是訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，則要跳過兩個(gè)，因?yàn)榈刂泛蛿?shù)據(jù)總線正在用于訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。應(yīng)該注意的是，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線周期為程序存儲(chǔ)器總線周期的2倍，和端口2所發(fā)送的地址ALE和的相對(duì)時(shí)序</p><p>　　5.2.

117、3 總體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　圖5 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 </p><p>　　圖5簡單介紹了系統(tǒng)總電路的各主要部件以及各部件之間的聯(lián)系。在整個(gè)系統(tǒng)總電路圖中，控制器整個(gè)系統(tǒng)的核心，升降電機(jī)和行走電機(jī)控制焊頭的升降和焊接小車的行走。當(dāng)外來信號(hào)輸入至單片機(jī)后，由控制器發(fā)出控制信號(hào)帶動(dòng)電機(jī)完成各種動(dòng)作。</p><p>　　各部件主要作用如下：</p&g