汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含4張CAD圖紙+帶開題報(bào)告+外文翻譯】

汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含4張CAD圖紙+帶開題報(bào)告+外文翻譯】

汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)

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(dòng)化裝備來提高生產(chǎn)效率減輕工人工作量。

本設(shè)計(jì)為汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)備包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(jì)包括有焊接小車、床身、絲杠傳動(dòng)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(dòng)機(jī)、減速機(jī)、滾珠螺桿等。其中焊接小車是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，小車帶動(dòng)焊搶作直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)驅(qū)動(dòng)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(jì)出了雙焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之在一次操作可以同時(shí)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(dòng)

Abstract

After 60 years development， China's 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 world's 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， China's 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

目錄

摘    要 I

Abstract II

第1章  緒論 1

1.1   課題研究的目的和意義 1

1.2   焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀 1

1.2.1  國內(nèi)焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 2

1.2.2  國外焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 3

1.3   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(jì)方案 5

2.1   汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)工作原理 5

2.2   焊接小車的工作原理及設(shè)計(jì) 6

2.2.1  工作原理 6

2.2.2  焊槍卡緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7

2.2.3  焊槍垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7

2.2.4  弓形滑板的設(shè)計(jì) 8

2.2.5  小車尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9

2.2.6  送絲機(jī)構(gòu)支架的設(shè)計(jì) 10

2.3   電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)的確定 11

2.4   滾珠螺桿滾珠螺母選擇 13

2.5   防塵罩設(shè)計(jì) 13

2.6   工件支架的設(shè)計(jì) 14

2.7   托盤的設(shè)計(jì) 14

2.8   頂尖的選取 15

2.9   汽缸及其尾座的設(shè)計(jì) 15

2.10   床身的設(shè)計(jì) 16

第3章  關(guān)鍵零件校核 17

3.1   滾珠螺桿強(qiáng)度與剛度校核 17

3.1.1  滾珠螺桿強(qiáng)度校核 17

3.1.2  滾珠螺桿剛度校核 18

3.2聯(lián)軸器的選擇與校核 19

3.3減速器的校核 20

3.4鍵的選擇與校核 20

3.5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

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汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 汽車后橋直縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì) 外文題目： F A 文題目： 減輕輕型車后橋共振反應(yīng)的靈敏度分析 學(xué) 生 姓 名： 張昊偉 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓 名： 王赫瑩 評 閱 日 期： 1 減輕輕型車后橋共振反應(yīng)的靈敏度分析 摘要 ?共振反應(yīng)是經(jīng)常發(fā)生在輕型車的 耦合的扭轉(zhuǎn)梁軸 （ 的一種現(xiàn)象 。然而 ， 修改車軸設(shè)計(jì)是 受到很多限制的，但是 懸掛系統(tǒng)必須滿足汽車轉(zhuǎn)向性能等要求。傳統(tǒng) 靈敏度 分析不能提供實(shí)用 的共振行為 信息 ， 因?yàn)?傳統(tǒng) 分析 只分析了標(biāo)準(zhǔn)的車輛車 軸。 本文 提出了一種新的 靈敏度分析，它是在可傳遞性 比率 (基礎(chǔ)上建 立的 。 這種分析不同于傳統(tǒng)分析，車輛車軸以外的 其他 部件 也可以成為被分析對象 。 這種新分析方法 提出的設(shè)計(jì)修改 在 仿真 模擬 結(jié)果表明 ：汽車后橋 的振動(dòng)大大減少了。 新靈敏度分析方法大大減小了輕型車后橋設(shè)計(jì)的難度， 車 輛后橋 的共振響應(yīng) 也 可以有效地控制。 關(guān)鍵詞 :共振 反應(yīng) 、靈敏度分析、傳遞函數(shù) 、 設(shè)計(jì)修改 、 多體 半車 模型 一個(gè)創(chuàng)新的懸架模 型，它 簡化 了 輕型車輛的結(jié)構(gòu)減少了制造成本 ，并且它 同時(shí) 也 保持了所需的模塊的功能 ， 比如車輛 原地 轉(zhuǎn)向。的主要缺點(diǎn) 會(huì)產(chǎn)生 共振 ， 驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)常產(chǎn)生 噪音 。車軸制動(dòng) 時(shí)車軸頻繁的發(fā)出的 200 赫茲到 400 赫茲 的噪音。 (圖一 )。先前的研究的結(jié)構(gòu)共振 型 只關(guān)注粘滑運(yùn)動(dòng)時(shí) 制動(dòng)盤和墊 片 。最近 ， 一些 受到 中斷振動(dòng)路徑啟發(fā) 的 改進(jìn)設(shè)計(jì)建議被報(bào)道 。 現(xiàn)在，在 汽車工程開發(fā) 中已經(jīng) 對 幾種 制動(dòng)性噪聲和振動(dòng) 反應(yīng) 提出 了方法和對策。 模態(tài)參與因子（ 被廣泛使用 ，它是 一個(gè) 相鄰零件 耦合引起的靈敏度指標(biāo) 。 該模型 的常見例子是 耦合問題 時(shí) 的制動(dòng)系統(tǒng)噪聲； 此 設(shè)計(jì) 方法 是基于 。 不過 ,法不能 被用于 起的 共振問 題，因?yàn)榈脑胍羰遣煌瑱C(jī)制引起的。 關(guān)鍵 部位的共振問題 可以利用靈敏度分析有效解決 。 共振模 型 是經(jīng)常 被用 在復(fù)雜的結(jié) 構(gòu)中 如在車輛懸架模塊 ， 和敏感度分析 中。這種模型能 使我們能夠確定 對 最敏感組件進(jìn)行修改。盡管不同的靈敏度分析方法存在 ， 如有限差分分析 ， 和半解析方法 ， 這些方法需要準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)信息 ,如特征值和特征向量實(shí)現(xiàn) ?，F(xiàn)有的分析方法的共振行為很難直接應(yīng)用 ，因 為他們需要精確的系統(tǒng) 塊 2 識(shí)別特征值和特征向量。如果靈敏度分析可以只使用以執(zhí)行現(xiàn)場響應(yīng)數(shù)據(jù) ， 可以獲得的反應(yīng)準(zhǔn)確的靈敏度結(jié)果至關(guān)重要 ； 此外 ， 大量時(shí)間 數(shù)據(jù) 將被保存。 圖 1 車輛的制動(dòng)噪聲的分類系統(tǒng)。 本文提出了一種新的基于靈敏度分析 傳遞性比 率 （ 確定合適的 部件，最小的設(shè)計(jì)變化減少部件車軸軸臨界響應(yīng)。敏感性分析 是 通過模擬驗(yàn)證一五自由度（ 5動(dòng)系統(tǒng)。本文提出的靈敏度分析應(yīng)用于輕型車輛 塊。雖然方法確定候選 部件，對它進(jìn)行 設(shè)計(jì)修改 ， 但 該組件可以不實(shí)際的改良。本文提出的靈敏度分析鑒定為適當(dāng)?shù)慕M件改性。利用多體動(dòng)力學(xué)仿真，我們 證實(shí)了一個(gè) 大的振動(dòng)可以 通過 一個(gè)小的設(shè)計(jì)修改實(shí)現(xiàn)組件 來減小 。 的靈敏度分析是基于 設(shè)計(jì)最小化 原則靈敏度 與 大小成反比?？梢悦枋鍪褂靡粋€(gè)簡單的線性開環(huán)系統(tǒng) ，它 是 單 自由度振動(dòng)路徑的一部分。如果一個(gè)小的設(shè)計(jì)改變了在節(jié)點(diǎn) 2， 然后動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 的相應(yīng) 可以在節(jié)點(diǎn) 2 和 3 上 。 2． 靈敏度的應(yīng)用分析 輛的測試信號(hào)的采集 一 輛 1000克 的輕型車輛 在 現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行采集和分析的共振響應(yīng)信號(hào)。測試車輛和傳感器，如圖 7 所示。 記聲 計(jì)被安裝在靠近左后輪，與車速表連接到后保險(xiǎn)杠。 加速度計(jì) 被安裝在不同的點(diǎn) 在 汽車制動(dòng)中。 成的軸 ， 縱臂，和一個(gè)支架 中 有一個(gè)簡單的降低制造成本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 狀 信號(hào)采集系統(tǒng)被用來獲取傳感器的信號(hào) 。 3 圖 7 安裝在 測試車輛 的 傳感器 。 圖 8 車輛組件和配置加速度計(jì)的安裝位置 。 據(jù) 研 究 共振反應(yīng) 發(fā)生在低速、高濕度和低溫 。 因此 ,汽車測試在以下條件下進(jìn)行 ： (1) 制動(dòng)盤或卡尺裝全是濕的 ； (2) 直到制動(dòng)模塊的溫度 降低到足夠小之前 車輛驅(qū)動(dòng)制動(dòng) 不 采取任何行動(dòng) ； 此外測試車輛的速度 10， 20， 和 30 公里 /小時(shí)和三個(gè)剎車動(dòng)作 ： 沒有剎車 ,緩慢制動(dòng)和緊急制動(dòng)。測試模式表 2 所示。 表 2 實(shí)驗(yàn) 汽車 的 測試模式 4 輛測試結(jié)果在表 3 中做了總結(jié)。關(guān)鍵響應(yīng)信號(hào)很明顯當(dāng)車輛速度等于或小于10 公里 /小時(shí)在相反的方向。 汽車不 剎車 情況下速度保持 10 公里 /小時(shí) 下的測試環(huán)境下， 半軸的垂直加速度測量 如 圖 9。 表 3 車輛振動(dòng)一代測試結(jié) 果 注： 字母 “o” 和 “x” 表示發(fā)生與否 ， 分別在車軸的共振。 5 圖 9 汽車在 10 公里 /小時(shí) 行駛時(shí) 半軸的垂直加速度 (a)有制動(dòng) (b)沒有 制動(dòng) 軸的關(guān)鍵光譜檢測使用小波分析 因?yàn)樵谲囕v測試獲得的傳感器信號(hào)容易被來 自 源引擎 或地面的 噪聲污染 ， 信號(hào)處理需要過濾噪音。 本次實(shí)驗(yàn)中 離散小波變換 (用于檢測的主要頻率塊的共振響應(yīng) 的。 能力 是 檢測隱藏元素在嘈雜的信號(hào) ， 將信號(hào)分解為近似 值 和細(xì)節(jié) 。在分析原始信號(hào)后， 原始信號(hào)分解成三個(gè) 層次 (2,和 一個(gè)近似 ( 并對信號(hào)進(jìn)行了 離散分 分析 和 傅里葉變換 ( 原始的 頻率和 號(hào)如圖 10 所示。盡管主要峰值 330 赫茲可以識(shí)別 ，但 另一個(gè) 190 的 峰 值在利用 才 被 發(fā)現(xiàn)。 6 圖 10 相關(guān)的 共振反應(yīng)頻率 （ a） 沒有經(jīng)過 理的 原始信號(hào)（ b） 經(jīng)過 理后的信號(hào) 用靈敏度的方法 和 關(guān)鍵反應(yīng)問題 用 靈敏度分析 頻率響應(yīng)函數(shù)的每個(gè)節(jié)點(diǎn) 是 通過測試 車輛完整行進(jìn)過程中的震動(dòng)反應(yīng)的 。一個(gè)脈沖力施加在 點(diǎn) 1)中 并對 20 個(gè)節(jié)點(diǎn)的加速度振動(dòng)軌跡進(jìn)行測量 。 此外 對 模態(tài)參數(shù)進(jìn)行提取，通過執(zhí)行獨(dú)立模態(tài)分析每個(gè)組件的使用 動(dòng)態(tài)。除 了 000 赫茲 的 剛性模式 。 特別是， 在后橋 第三和第五彎曲模式是 特別容易 響應(yīng)的主要頻率。 計(jì)算在各組分接 在 190 和 330 赫茲 的頻率后。 結(jié)果表明， 結(jié)果表明 ， 軸造成明顯的共振 反應(yīng)。 然而 ， 設(shè)計(jì)不可能改善共振響應(yīng) ， 因?yàn)樾薷? 行駛舒適和主要 汽車功 能有 顯著 的 影響 。 組件靈敏度分析 先前的研究 關(guān)鍵行為模塊報(bào)道 ， 車軸的共振行為不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定 ，一個(gè)相應(yīng)的的制動(dòng)噪聲傳播模塊 。 考慮到關(guān)鍵反應(yīng)傳輸從 動(dòng)模塊 ,兩個(gè)振動(dòng)路徑假設(shè)如下 ： 7 路徑 1： 軸 → 縱臂 → 托架 → 丁字 形板 → 盤 路徑 2： 軸 → 縱臂 → 托架 → 丁字形板 → 卡尺 在測量節(jié)點(diǎn)在圖中 ,較 長節(jié)點(diǎn)的路徑選擇和一個(gè)新的振動(dòng)靈敏度分析進(jìn)行了190 赫茲 和 330 年赫茲頻率。每個(gè)組件的計(jì)算靈敏度表 5 所示。半軸是最節(jié)點(diǎn) 2關(guān)鍵位置在 330 赫茲 ,而落后的節(jié)點(diǎn)手臂和支架在 190 赫茲的最大靈敏度。不同于 臂和支架是合適的 組件進(jìn)行 設(shè)計(jì)修改。 用該設(shè)計(jì)方法 進(jìn)行 設(shè)計(jì)修改 基于靈敏度分析提出的設(shè)計(jì)修改策略集中在最小的變化 的組件如 支架和縱臂。 螺栓 的數(shù)量 和支架的大小 會(huì) 改善夾緊剛度和阻尼 。 此外 ,縱臂的厚度 的增長會(huì)讓汽車 結(jié)構(gòu) 變 堅(jiān)固。 所提出的設(shè) 計(jì)變更進(jìn)行驗(yàn)證 是 使用 計(jì)算機(jī)輔助工程 （ 基礎(chǔ)的參數(shù) 進(jìn)行 研究 的。 一個(gè)多體半車模型 。 型的準(zhǔn)確性增強(qiáng)了整合 靈活方式和制動(dòng)盤模態(tài)分析結(jié)果。 半車 模型的仿真在進(jìn)行的 5 公里 /小時(shí)的速度沒有任何噪音。在模擬、半軸的反應(yīng)追蹤 中 顯示了加速度的峰值 。設(shè)計(jì)修改后 仿真結(jié)果表明 ，汽車后橋共振水平 峰值 從 190 赫茲到 330 赫茲 之間 分別減少了 63%和 63%。雖然設(shè)計(jì)修改是專注于改善反應(yīng)在 190 赫茲 ， 半軸響應(yīng)降低明顯在 190 年和 330 赫茲 ,因?yàn)樾薷囊灿绊懥?件在 330 赫茲 。 4 結(jié)論 新 靈敏 度分析 用可傳遞性 比率 ( 識(shí)別 汽車 最敏感組件 如 支架和手臂 ，提出 了 解決 汽車后橋共振反應(yīng)的方法 從 方法。 在測試中，測試車輛 主要 的半軸震動(dòng) 頻率 從 190 赫茲到 330 赫茲 。 擬議中的使用進(jìn)行了靈敏度分析響應(yīng)測量車輛測試期間同時(shí)進(jìn)行 行分析。 雖然 能 確定 對 出 設(shè)計(jì)修改 但 這部分幾乎不能被改 動(dòng) 。提出的靈敏度分析確定 了 兩個(gè) 可修改的 組件 如 支架 和 縱臂。設(shè)計(jì)修改策略是使用 半車 驗(yàn)證與真。仿真結(jié)果表明 ，汽車后橋共振水平 峰值 從 190 赫茲到 330 赫茲 之間分別減少了 63%和 63%。因此 , 擬議中的靈敏度分 析 可能 成為 今后 主 要的后橋 共振 分析方法 。 8 聲明 ?這項(xiàng) 研究 是 由 韓國教育與人力資源開發(fā) 項(xiàng)目部 支持的。此外 ，這項(xiàng)研究由 目資助 (批準(zhǔn)號(hào)知識(shí)經(jīng)濟(jì)部的 10038467)， 韓國。 I 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 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(dòng)化裝備來提高生產(chǎn)效 率減輕工人工作量。 本設(shè)計(jì)為汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)備包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。焊接汽車后橋的方法是二氧化碳保護(hù)焊法 ， 焊接長度為 270接速度可達(dá)到 300 一500mm/焊接專機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)包括有焊接小車、床身、絲杠傳動(dòng)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(dòng)機(jī)、減速機(jī)、滾珠螺桿等。其中焊接小車是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，小車帶動(dòng)焊搶作直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)驅(qū)動(dòng)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(jì)出了雙焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之在一次操作可以同時(shí)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(dòng) 0 s to 009 s As in In in of In to of s a of to of of is of to is of of in be at to on to to 錄 摘 要 ....................................................................................................................... I ........................................................................................................................ 1 章 緒論 ............................................................................................................... 1 課題研究的目的和意義 ............................................................................ 1 焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................ 1 國內(nèi)焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................... 2 國外焊接設(shè)備發(fā)展 現(xiàn)狀與趨勢 ....................................................... 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(jì)方案 ................................................... 5 汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)工作原理 ........................................................ 5 焊接小車的工作原理及設(shè)計(jì) .................................................................... 6 工作原理 ........................................................................................... 6 焊槍卡緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ....................................................................... 7 焊槍垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................... 7 弓形滑板的設(shè)計(jì) ............................................................................... 8 小車尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ....................................................................... 9 送絲機(jī)構(gòu)支架的設(shè)計(jì) ..................................................................... 10 電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)的確定 .......................................................................... 11 滾珠螺桿滾珠螺母選擇 .......................................................................... 13 防塵罩設(shè)計(jì) .............................................................................................. 13 工件支架的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 14 托盤的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 14 頂尖的選取 .............................................................................................. 15 汽缸及其尾座的設(shè)計(jì) .............................................................................. 15 床身的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 16 第 3 章 關(guān)鍵零件校核 ............................................................................................. 17 滾珠螺桿強(qiáng)度與剛度校核 ...................................................................... 17 滾珠螺桿強(qiáng)度校核 ......................................................................... 17 滾珠螺桿剛度校核 ......................................................................... 18 軸器的選擇與校核 ................................................................................... 19 速器的校核 ............................................................................................... 20 的選擇與校核 ........................................................................................... 20 承的選擇與校核 ....................................................................................... 21 第 4 章 結(jié)論 ............................................................................................................. 23 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 24 致謝 ............................................................................................................................. 25 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 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 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(dòng)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(dòng)化焊接裝備來提高生產(chǎn)效率減輕工人工作量。 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(dòng)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(dòng)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(dòng)化程度大大提高。實(shí)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(dòng)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(diǎn)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(dòng)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(shí)現(xiàn)柔性化沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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 2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(jì)制造以及調(diào)試驗(yàn)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]。 縱觀整個(gè)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(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng) [3]。 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(diǎn)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(jì)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。“六五”規(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 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(jì)銷售額能達(dá)到 。 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(tái)等，成套性比較差，自動(dòng)化程度也低。焊接操作機(jī)與配套設(shè)備基本不能聯(lián)動(dòng)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(dòng)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(shí)我國采用大量新技術(shù)如 制技術(shù)、交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)及數(shù)控系統(tǒng)等，焊接裝備的自動(dòng)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(dòng)跟蹤系統(tǒng)。但從整體水平來沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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 10m 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) 8m× 8m 的同類型設(shè)備。特別是在自動(dòng)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。 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(huì)上近百 家焊接裝備廠商參展，所展示的自動(dòng)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(dòng)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。 縱觀當(dāng)今世界焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢，可以概括為以下幾點(diǎn)： （ 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± 器人和焊接操作機(jī)行走機(jī)構(gòu)的定位精度為±動(dòng)速度的控制精度為± （ 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(shí)現(xiàn)焊接過程的全自動(dòng)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(jì)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(gè)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(dòng)，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(dòng)化焊接裝備的效率，通常設(shè)計(jì)成適用于多沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 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， （ 5）管控一體化。即通過企業(yè)的局域網(wǎng)，利用 計(jì)算機(jī)軟件，將生產(chǎn)管理與制造系統(tǒng)實(shí)行集成全自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)編程，遠(yuǎn)程監(jiān)控，診斷和檢修 [5]。 課題研究內(nèi)容及目標(biāo) 設(shè)計(jì)汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)，完成如工件（圖 1縫的焊接。直焊縫左右各長 270接速度為 成汽車后橋焊接專機(jī)的零部件的機(jī)械設(shè)計(jì)，即氣缸支架、工件支架、絲杠、防塵罩等零部件的設(shè)計(jì)，電動(dòng)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(jì)，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 維繪圖軟件，能夠應(yīng)用該軟件完成零件及裝配圖。 設(shè)計(jì)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(jì)相關(guān)知識(shí)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(jì)工作，在設(shè)計(jì)過程中必須大量查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟以及在設(shè)計(jì)中可能遇到的困難，以避免和解決在設(shè)計(jì)中可能遇到的種種困難。 圖 1下殼體焊接示意圖 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)整體設(shè)計(jì)方案 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示。其工作原理如下 ： 工作時(shí)，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(shí)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(dòng)，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。 123456789101112圖 2焊縫焊接專機(jī)結(jié)構(gòu) 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 焊接小車的工作原理及設(shè)計(jì) 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(jì)起到了非常重要的作用。焊接小車工作原理如圖 2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(shí)也就可以控制焊接小車的運(yùn)動(dòng)速度做到控制焊接速度，因?yàn)殡姍C(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(dòng)滾珠螺桿，因?yàn)樗矢撸尿?qū)動(dòng)扭矩僅為滑動(dòng)螺桿的 1/3，因此不僅可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，而且可以把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力就不至于過大，和螺紋傳動(dòng)相比較不但可以節(jié)省驅(qū)動(dòng)了又可以增加焊接專機(jī)的使用壽命 [6]。 123456789101112圖 2接小車結(jié)構(gòu)圖 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 焊槍卡緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(gè)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(jì)出了焊槍卡緊結(jié)構(gòu)如圖 2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(shí)可以調(diào)整各個(gè)桿的位置 [7]， 當(dāng)頂絲擰緊時(shí)焊槍和各個(gè)桿就固定 在指定位置上。他的具體運(yùn)動(dòng)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(dòng)。 12、 34567、 8圖 2槍卡緊機(jī)構(gòu) 焊槍垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 考慮到小車上滑塊及滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，和工人師傅的方便及不同焊接情況沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 的需要 ， 焊槍需要做上下運(yùn)動(dòng) ， 這時(shí)就需要設(shè)計(jì)一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向、行程相符合的導(dǎo)軌，并且需要設(shè)計(jì)一個(gè)與它相配合的滑塊。根據(jù)這些條件設(shè)計(jì)出了焊槍垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) (如圖 2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(jì)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(dòng)導(dǎo)軌中滑塊可以帶動(dòng)焊槍機(jī)構(gòu)做上下運(yùn)動(dòng)。通過固定在導(dǎo)軌上的氣缸可以帶動(dòng)滑塊做上下運(yùn)動(dòng) ， 氣缸的行程決定了滑塊上下運(yùn)動(dòng)的行程 。通過翻閱手冊決定使用 列氣缸考慮到行程、推力、缸徑，選擇了 氣缸。其內(nèi)徑為 50行程為 420帶有橡膠緩沖和磁性開關(guān) [9]。 1234圖 2槍垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 弓形滑板的設(shè)計(jì) 考慮到焊槍與小車的連接問題 ， 設(shè)計(jì)了工形滑板 ， 如圖 2示 ， 通過該滑板能把小車與焊槍連接，使焊槍做左右移動(dòng) ， 完成對車橋的焊接 ， 該結(jié)構(gòu)的長沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 度設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到焊槍左右運(yùn)動(dòng)的行程。在滾珠螺桿邊緣還加上了一個(gè)微調(diào)旋鈕和軸承，軸承可以使螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)了一個(gè)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 520寬為120高為 190 12345圖 2形滑板結(jié)構(gòu) 小車尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(jì)直接影響到焊接專機(jī)的性能和焊縫的質(zhì)量。首先焊縫長為 270車的行程應(yīng)該根據(jù)此條件來進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后根據(jù)行程來確定小車長度。同時(shí)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。其次考沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 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520 500 20圖 2因?yàn)楹笜屢托≤囈黄鹱鲋本€運(yùn)動(dòng) ，考慮小車的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(jì)的太高 ， 整個(gè)焊接機(jī)構(gòu)就會(huì)變得不穩(wěn) ，工作時(shí)容易發(fā)生事故。同時(shí)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(gè)因素 ， 設(shè)計(jì)出了直徑為 30寬為 15輪子。因?yàn)樵搶C(jī)為直焊縫焊接專機(jī)小車要做直線運(yùn)動(dòng) ， 所以這樣一來最 好就是在小車運(yùn)動(dòng)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3鋼制輪架 ， 通過該輪架可就以把輪子固定于小車上。 圖 2車 送絲機(jī)構(gòu)支架的設(shè)計(jì) 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(dòng) ， 這樣可能由于送絲機(jī)構(gòu)的牽連造成焊槍的運(yùn)動(dòng)不便 ， 所以應(yīng)把沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 送絲機(jī)構(gòu)固定與小車上 ， 這樣一來送絲機(jī)構(gòu)便會(huì)和焊槍同步運(yùn)動(dòng) ， 不會(huì)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(huì)相應(yīng)地增加小車的重量 ， 也就會(huì)對電動(dòng)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示的機(jī)構(gòu)加以解決因?yàn)樗徒z機(jī)構(gòu)及其支架已經(jīng)設(shè)計(jì)完成 ， 但還要考慮該機(jī)構(gòu)在小車上的定位問題。因?yàn)楹笜屢呀?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(gè)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與送絲機(jī)構(gòu)連接 )； 23與小車連接 ) 圖 2絲機(jī)構(gòu)支架結(jié)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)的確定 電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)小車上的焊槍做直線運(yùn)動(dòng)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(jì)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 ， 弓沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 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：慮到小 車上工件材質(zhì)大多為鑄鋼，其密度約為 ?? (2所以由式 2小車所受重量約為 再計(jì)算小車在床身上運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力 ， 因?yàn)闈L珠螺桿的摩擦非常小 ， 可忽略不計(jì) ， 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(dòng)摩擦系數(shù)為 ? （ 2 所以 由式 可得小車與床身之間的摩擦力為 ： 為保證工件的焊接質(zhì)量 ， 焊接速度應(yīng)在 300 一 500mm/即小車的運(yùn)動(dòng)速度 為 500mm/ （ 2 所以 由式 可以計(jì)算出小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的功率 為 因?yàn)楣β试趥鬟f時(shí)有損失 ，假設(shè)在電動(dòng)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(dòng)機(jī)的功率 為 因?yàn)橹绷麟姍C(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(diǎn) 。 所以通過查閱手冊電動(dòng)機(jī)選取 J 一 列微型直流減速電動(dòng)機(jī) [8]。 電機(jī)的 額定功率為 68w， 型號(hào)為 70動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 6000r/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 25果滾珠螺桿每分鐘轉(zhuǎn) 25 圈 ， 則一分鐘將移動(dòng) 625距離 ， 又因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可以進(jìn)行內(nèi)部調(diào)速 ， 所以這個(gè)距離基本上符合焊接速度的要求。 由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 6000r/滾珠螺桿的轉(zhuǎn)速 25r/可以計(jì)算出總的減速比為 240。又因?yàn)檫x取電動(dòng)機(jī)的減速比為 4。所以 選擇 型渦輪蝸桿減速沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 器 [9]型號(hào)為 即孔輸入 ， 電機(jī)功率為 雙輸出法蘭安裝形式 ， 減速比為 60， 型號(hào)為 90定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為 329 。 滾珠螺桿滾珠螺母選擇 滾珠螺桿 作為主要傳動(dòng)件，它直接影響了小車運(yùn)行的平穩(wěn)性。而且電動(dòng)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(dòng)時(shí)的摩擦力 ， 以免電動(dòng)機(jī)不能帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng) ， 這樣我們就選用大導(dǎo)程轉(zhuǎn)造滾珠螺桿 ， 因?yàn)槁菽竷?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(dòng)所產(chǎn)生的摩擦。 防塵罩設(shè)計(jì) 因?yàn)闈L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(gè)軸承，通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)滾珠螺桿，帶動(dòng)焊接小車移動(dòng)，達(dá)到焊接時(shí)移動(dòng)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示 )。同時(shí)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(dòng)時(shí)減少摩擦力，這個(gè)框架罩在滾珠螺母上正好起到了防塵的作用 ， 使絲杠長時(shí)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。 1234圖 2塵罩結(jié)構(gòu) 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 工件支架的設(shè)計(jì) 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(shí) ， 工件支架拖住工件，起到了支撐工件的作用，如圖 2示。由于在固定工件時(shí)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(gè)軸承，可以減小摩擦，使工件轉(zhuǎn)動(dòng)容易。工件支架的上端和底板是通過支桿 3配合在一起。 1234圖 2件支架結(jié)構(gòu) 托盤的設(shè)計(jì) 為了保證焊縫平直 ， 故設(shè)計(jì)了一個(gè)水平的托盤 ， 在工作時(shí) ， 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(dòng)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(jì)時(shí)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。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 頂尖的選取 頂尖作為標(biāo)準(zhǔn)件， 其樣式 3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 60 插入式回轉(zhuǎn)頂尖 ， 莫氏圓錐為 6，最大外徑 640]。 圖 2尖 汽缸及其尾座的設(shè)計(jì) 頂尖的前后運(yùn)動(dòng)同樣需要通過氣缸的運(yùn)動(dòng)來完成 ， 根據(jù)頂尖運(yùn)動(dòng)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 缸定位孔位置設(shè)計(jì)氣缸尾座?？紤]到托盤的行程 ， 設(shè)計(jì)出如圖 2示的氣缸尾座 ， 通過螺栓將該氣缸尾座固定在床身上即可。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 2缸支架俯視圖 床身的設(shè)計(jì) 通過上述設(shè)計(jì)好的焊接專機(jī)各部分零件 ， 最后就可以設(shè)計(jì)出床身的大體結(jié)構(gòu) ， 具體結(jié)構(gòu)如圖 2。床身的設(shè)計(jì)要求各個(gè)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]。 圖 2身結(jié)構(gòu)示意圖 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第 3 章 關(guān)鍵零件校核 滾珠螺桿強(qiáng)度與剛度校核 滾珠螺桿作為主要傳動(dòng)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 32滾珠螺桿是否達(dá)到要求 [13]。 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(jì)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 ： k][? (3 式中： — 截面上最大剪應(yīng)力， N/ 軸傳遞的扭矩， N； — 抗扭截面模數(shù)， k][?—— 降低后的許用剪應(yīng)力， N/ 軸上的傳遞扭矩為： 550?（ 3 式中： P—— 軸傳遞的功率， n—— 軸的轉(zhuǎn)速 ， r/ 軸的抗扭截面模數(shù)為： 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 163? ? （ 3 式中： 要校核的危險(xiǎn)截面軸徑， 將式 (3 一 2)、 (3 一 3)代入式 (3 一 l)整理得： KJ n [955016 3 ?? ??(3 所以： 3 ][ 169550KJ ?? （ 3 當(dāng)設(shè)計(jì)軸徑大于等于按上式計(jì)算的軸徑時(shí)，則軸設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求。選用合金結(jié)構(gòu)鋼 45 號(hào)剛作為軸的材料，其屈服極限為 735用剪應(yīng)由式（ 3得 294入（ 3 d 大于 s?? ?（ 3 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(dòng)中引起振動(dòng)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 [15][16]。軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為： 000 ][1 801 00 ??? ???? （ 3 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 式中： 0? —— 軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，（o） /m； 軸材的剪切彈性模數(shù)， kg/ 截面的極慣性矩， 將式（ 3（ 3入式（ 3得： 4 02 ][?n ?（ 3 當(dāng)設(shè)計(jì)軸徑大于等于按上式計(jì)算軸徑時(shí)，則軸滿足剛度要求。把本設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)帶入（ 3得： d 因此通過上訴計(jì)算可以選擇直徑為 32滾珠螺桿。 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(dòng)平穩(wěn) [17][18]。 由以上選擇可知：減速器 低速軸直徑為15與之連接的絲杠直徑為 20式 3 T=時(shí)由式 3 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (3查《聯(lián)軸器設(shè)計(jì)選用手冊》表 5選用凸緣聯(lián)軸器。 主要參數(shù)： 許用公稱轉(zhuǎn)矩： 500 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ； 許用轉(zhuǎn)速： 10000r/ 軸孔直徑： 5， 6。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 速器的校核 因?yàn)?總傳動(dòng)比 為 240 電機(jī) 傳 動(dòng)比 為 4，所以選擇型號(hào)為 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 小于電機(jī)的 68w。所以該減速器滿足要求 [19]。 的選擇與校核 鍵的材料為 45 鋼，選用普通平鍵 A 型，由表 3 ， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ][p? 表 3種常用的 E 和 ? 的值 材料名稱 E/ 碳鋼 1968 合金鋼 1860 低碳鋼 7 銅及其合金鋼 2 鋁合金 70 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 [20][21]。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： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (3 式中 ： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —— 傳遞的轉(zhuǎn)矩 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —— 軸的直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —— 平鍵的高度 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —— 平鍵的工作長度 代入數(shù)據(jù)得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 誤 !未找到引用源。 。 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。 承的選擇與校 核 查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選用 深溝球軸承 。其中 D=42d=20限轉(zhuǎn)速： 25r/2]， 查表 3到 預(yù)計(jì)使用壽命 約為 50000h。 軸承壽命 式3 (6010 6? (3式中 ： n—— 軸承的轉(zhuǎn)速 ， r/ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —— 基本額定動(dòng)載荷 系數(shù) ； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —— 當(dāng)量動(dòng)載荷。 表 3薦軸承與其計(jì)算壽命 ?預(yù)計(jì)壽命 不經(jīng)常使用的儀器設(shè)備，如閘門開閉裝置等 300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(dòng)機(jī)械等 3000斷使用的機(jī)械，中斷使用后果嚴(yán)重，如發(fā)動(dòng)機(jī)輔助設(shè)備、流水作業(yè)線自動(dòng)傳動(dòng)裝置、升降機(jī)、車間吊床、不常使用的車床等 8000日 8h 工作機(jī)械 (利用率不高 )的設(shè)備 12000陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 其中 P=并且 查表 3 誤 !未找到引用源。 代入 式子 11 得錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所以選擇軸承滿足要求。 表 3荷系數(shù) 荷性質(zhì) 例 無沖擊或輕微沖擊 動(dòng)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 輛、動(dòng)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 碎機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、震動(dòng)篩等 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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(jì) ， 使我了解到自動(dòng)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(jì)時(shí)要同時(shí)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(jì)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(diǎn)，完成了其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jì)，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(gè)焊接專機(jī)安全可靠。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 參考文獻(xiàn) [1] 余躍 . 中國汽車出口壁壘難破 [J]. 中國經(jīng)營報(bào) ， 2011， 2057： 4. 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