6.3.5按弯扭合成应力校核轴的强度 ................................... 21 6.3.6校核倾斜轴的轴承 ............................................. 21 6.3.7倾斜轴上键的校核 ............................................. 22 7蜗杆轴的设计 ..................................................... 23 7.1蜗杆轴结构设计及各部分尺寸 ..................................... 23 7.1.1蜗杆轴结构设计如图 ........................................... 23 7.1.2确定蜗杆轴各段轴尺寸 ......................................... 23 7.2蜗杆轴轴承的选择 ............................................... 24 7.3蜗杆轴键的选择 ................................................. 24 7.4蜗杆轴受力分析及校核 ........................................... 24 7.4.1蜗杆轴受力分析 ............................................... 24 7.4.2蜗杆轴强度校核 ............................................... 27 7.4.3按弯扭合成应力校核轴的强度 ................................... 28 7.4.4蜗杆轴滑动轴承的选择 ......................................... 29 7.4.5蜗杆轴键的校核 ............................................... 30 8其它重要数据 ..................................................... 30 9 结语 ............................................................ 31 参考文献 .......................................................... 32 致 谢 ............................................................ 33

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1 引言

1.1开发焊接变位机的意义和目的

在焊接生产中，经常会遇到焊接变位及选择合适的焊接位置的情况，针对这些实际需要，我们设计研制了焊接变位机，它可以通过工作台的回转和倾斜，使焊缝处于易焊位置。焊接变位机与焊接操作机配合使用，可以实现焊接的机械化、自动，提高了焊接的效率和焊接质量。焊接变位机可以应用于化工、锅炉、压力容器、电机电器、铁路交通、冶金等工业部门的自动焊接系统。

在现在加工和制造过程中，焊接变位机已悄然成为一种不可缺少的设备，其作用越来越突出。特别是近十年来，这一产品在我国工业机械行业有了很大的发展，获得了广泛的应用。各种机械产品和机械设备的结构件大多数都很复杂，尤其是各种机械的主要关键部位，其焊接质量的好坏直接影响整机性能，而选择合适的变位机能提高焊接质量和生产效率，降低工人的劳动强度和生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。特别是入世的冲击，机械市场竞争将会越来越激烈，国内企业必须适应形势，通过焊接变位机等基础设备投入达到生产能力的革命。因此，近年来焊接变位机得到国内工程机械行业的广泛共识，对着方面的投入都在加大。

1.2焊接变位机目前的发展状况

在我国，焊接变位机也已悄然成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把他划为焊接辅机。近十年来，这一产品在我国工程机械行业有了较大的发展，获得了广泛的应用。就型式系列和品种规格而言，已问世的约有十余个系列，百余品种规格，正在形成一个小行业。在国际上，焊接变位机包括各种功能的产品在内，有百余系列。在技术上有普通型的，有无隙传动私服控制型的，产品的额定负荷范围，达到0.1KN～18000KN。可以说，焊接变位机是一个品种多，技术水平不低，中、小、大发展齐全的产品。下面对焊接变位机在国内外的发展状况作简要介绍： 1.2.1国内焊接变位机的产品简介

现在我国生产焊接变位机的的厂家已经不少，大都不成规模。以变位机为主导产品发展起来的企业尚未形成。天津鼎盛工程机械有限公司、无锡市阳通机械设备有限公司、长沙海普公司、威达自动化焊接设备公司等单位生产的变位机在国内占有较大市场。到2000年，国内已开发的变位机产品约70余品种规格，以下简述这些变位机的基本型式，基本型产品发展了17个系列，主要为普通型，用于手把焊，此外，还

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有调速型、联控型（PLC、微机控制）和机器人配套型产品。与机器人配套用的变位机，开发了十余个品种。包括工位变换变位机（不参与焊接），如立式双工位、四工位、八工位变位机，双座单回转式八工位和倾翻回转式双工位变位机等：与机器人配套焊接变位机（机器人外部轴），如倾翻-回转伺服传动式、双座单回转伺服传动式、多轴单回转伺服传动式等。 1.2.2国外焊接变位机的的产品简介

一般来说，生产焊接操作机、滚轮架、焊接系统及其他焊接设备的厂家，大都生产焊接变位机；生产焊接机器人的厂家，大多生产与机器人配套的焊接变位机。但是，以焊接变位机为主导产品的企业非常少见。德国Severt公司，美国Aroson公司，我国天津鼎盛工程机械有限公司等，算是比较典型的生产焊接变位机的企业。德国的CLOOS、奥地利的IGM、日本松下机器人公司等，都生产伺服控制与机器人配套的焊接变位机。以下仅就变位机型式、第一主参数等做些介绍。

（1）德国Severt公司

该公司主要生产8种类型的产品，其中7种是焊接变位机。每种型式的焊接变位机，按其功能讲，均包括基本型、调速型、CNC程控型和机器人配套型等4种产品。

（2）德国LCOOS公司

德国LCOOS公司是国际上生产焊接设备的大型公司之一。生产焊接机器人、焊机等产品，也生产作为焊接机器人外部轴的焊接变位机。在我国，除可见到与焊接机器人系统配套进口的L型双回转式、倾翻-回转式和单回转式变位机外，还生产卧式单座单回转WPV、立式单回转RR502以及各种多轴焊接机器人配套的变位机。

（3）美国Aroson公司

美国Aroson公司生产的焊接设备有焊接变位机、操作机、滚轮架等，可称世界之最。这个公司生产的焊接变位机主要类型为倾翻-回转式、倾翻-回转升降式、双座双回转式、双座单回转式和双座单回转升降式，其承载能力范围为11Kg～1810吨。

（4）日本松下（Panasonic）公司

日本松下公司也是机器人制造公司。这个公司生产的机器人外部设备—焊接变位机有12个系列。他们把传动装置、机座、夹具体等做成了标准模块，集合而成这些产品系列，按轴数和结构型式分类。

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2 手动焊接变位机总体方案设计

2.1 设计方案的确定

图2-1 焊接变位机结构示意

2.2设计要求、技术要求

表2-1 设计要求、技术要求 工作台工作台载重量 回转速倾斜速工作台重心高偏心距 工作台回转 倾斜 /Kg 度 度 尺寸 度 /mm 倾斜角/ r/min / r/min /mm /mm 度/° 电机驱手柄 300 0-1 0-1 φ600 200 150 0-135 动 2.3回转机构的确定

由于工作台回转速度低，额定功率低，故可取手柄传动；因传动比比较大，并要求有自锁功能，故选择蜗轮蜗杆传动，选用一级齿轮。

2.4倾斜机构的确定

工作台的倾斜是为了使工件定位，其倾斜运动一般是电动机经减速器减速后通过扇形齿轮带动工作台倾斜。因此次设计的载重量不是很大，故采用人工手柄带动，采用两级减速，蜗轮蜗杆减速及半圆齿轮机构，从而形成0??120?的调速范围。

2.5机构预期寿命估算

机构预期使用寿命为5年，由于变位机上面焊件不总是在全自动化条件下焊接及安装和取放，即不是连续工作，则按运行时间按工作时间的50%计算。以每天两班制，

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