焊機(jī)焊縫跟蹤裝置機(jī)構(gòu)及控制設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 焊機(jī)焊縫跟蹤裝置 結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 :長 直軌道焊接在工業(yè)焊接技術(shù)中的十分常見， 但是 焊接小車在焊接系統(tǒng)中是 不可缺少 的設(shè)備，其啟動(dòng)性能如何 和 運(yùn)行速度 是不是 平穩(wěn)直接影響 到 焊接質(zhì)量。 本文設(shè)計(jì)的是一臺(tái)應(yīng)用于實(shí)際焊接場所的基于單片機(jī)控制的焊接小車，此設(shè)備主要應(yīng)用于長直軌道的焊接場所中。該焊接系統(tǒng)采用了單片機(jī)和外部硬件電路相結(jié)合的控制方式， 當(dāng)中 單片機(jī)是該系統(tǒng)的控制核心，系統(tǒng)首先通過控制電路輸出模擬信號(hào)， 然后 經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)接到單片機(jī)相應(yīng)的接口，通過編程對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，電機(jī)前安排了驅(qū)動(dòng)電 路， 作用于 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)經(jīng) 過 減速器把轉(zhuǎn)矩輸送到小車的輪軸上。 在 焊接自動(dòng)化系統(tǒng)中，焊接小車速度的控制直接影響著焊件的焊接質(zhì)量，本系統(tǒng)對焊接速度的控制十分精確， 十分精確 地解決了這個(gè)問題。本文提出的采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的方案，可 依據(jù)設(shè)計(jì)需要， 通過 控制電路的三個(gè)相應(yīng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)對焊接小車的轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)、停止及啟動(dòng)等工作狀態(tài)進(jìn)行控制，具有實(shí)時(shí)性 以及 交互性的特點(diǎn)， 從而 提高了焊接生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞 ： 焊接小車，單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 in in in is to on a is a on of in s in a of of CM is of by DC to CU of of a to as to s n. on of of of of is to CM as to of as 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第一章 緒 論 一、焊縫跟蹤裝置研究的現(xiàn)實(shí)意義 依照國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的 2012年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，我國 2012年粗鋼產(chǎn)量為 噸，按照我國焊接用鋼量為 30%的比率計(jì)算 ,焊接結(jié)構(gòu)的鋼材量接近 噸。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，焊接用鋼量基本達(dá)到其鋼材總量 59%專家預(yù)測，我國可能在今后的 5到 10年時(shí)間內(nèi)達(dá)到 60%的水平，這就形成了對焊接生產(chǎn)效率和勞動(dòng)力的可觀需求。 焊接生產(chǎn)效率的需求急需提高焊接過程的自動(dòng)化和智 能化水平，焊接也是一種勞動(dòng)條件差、煙塵多、熱輻射大、危險(xiǎn)性高的工作，雖然這樣，目前我國的焊接加工基本上停留在手工、半自動(dòng)焊接和有軌道的機(jī)械化生產(chǎn)的水平。依照相關(guān)資料，按熔敷金屬計(jì)算， 2002年我國焊接機(jī)械化、自動(dòng)化率僅僅才能達(dá)到 40%，而世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家一般都在 60%多以上，由此可知我國的焊接生產(chǎn)總體上說自動(dòng)化和智能化水平比較低，跟歐美、日本等一些發(fā)達(dá)國家相比存在較大差距。 通過焊接技術(shù)的發(fā)展來看，焊接自動(dòng)化、機(jī)器人化以及智能化已成為一種趨勢。在市場競爭日益激烈的今天，依靠手工焊接不能夠滿足焊接質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī) 模的要求，研究和發(fā)展焊接過程的自動(dòng)化方面特別是具有先進(jìn)技術(shù)、低成本的自動(dòng)化焊接從而獲得比手工焊更高質(zhì)量的焊縫，因此提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件是現(xiàn)代焊接技術(shù)發(fā)展的方向。 手工焊接場合主要依靠人的眼睛和手的配合來跟蹤焊縫，但是自動(dòng)焊接的場合就需要解決焊接熔池（或電弧）一直對準(zhǔn)待焊焊縫的問題。由此可見，隨著現(xiàn)代生產(chǎn)焊接的自動(dòng)化程度越來越高和機(jī)器人焊接技術(shù)的發(fā)展，對焊縫的自動(dòng)跟蹤技術(shù)的需求也越來越迫切，這主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。第一該技術(shù)可以提高焊縫質(zhì)量，第二它可以改善焊接工人工作條件，第三焊縫自動(dòng)跟蹤技術(shù)能夠提高 生產(chǎn)效率。 二、國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 焊接生產(chǎn)時(shí)候自動(dòng)焊接裝置或機(jī)器人焊接系統(tǒng)對焊縫的自動(dòng)、實(shí)時(shí)跟蹤已經(jīng)成為自動(dòng)化焊接和智能化焊接的重要內(nèi)容。近十年來，焊縫跟蹤技術(shù)的研究、應(yīng)用得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是在焊縫傳感技術(shù)己從簡單的機(jī)械接觸、電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒘扛蟆⒕_度更高的電弧傳感、光電（視覺）傳感等方式，同時(shí)計(jì)算機(jī)信息處理也成為必不可少的輔助手段。 焊縫自動(dòng)跟蹤是焊接生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化的關(guān)鍵?；趯?shí)踐生產(chǎn)的需要， 50 多年來我國在焊縫自動(dòng)跟蹤方面有了長足發(fā)展，技術(shù)水平不斷提高，并取得了許多應(yīng)用成果。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 我國 已發(fā)展了各種類型的傳感器技術(shù)，控制坐標(biāo)已從單坐標(biāo)和雙坐標(biāo)發(fā)展到了多坐標(biāo)。50 60 年代的時(shí)候大多采用接觸跟蹤，西安交通大學(xué)和三橋機(jī)車車輛廠是中國從事接觸跟蹤和電磁跟蹤研究比較早的單位。到了 60 70 年代后期，發(fā)展了電磁跟蹤、光電跟蹤、電弧跟蹤、激光跟蹤等非接觸跟蹤技術(shù)。華中理工大學(xué)與湖北造船廠共同合作研制成功全位置電磁跟蹤氣體保護(hù)焊機(jī)，跟蹤精度達(dá) 1南理工大學(xué)還與廣州造船廠共同研制的電磁立焊縫自動(dòng)跟蹤焊機(jī)，應(yīng)用在萬噸輪的焊接上。天水電氣傳動(dòng)研究所和上海造船工藝研究所合作，研制的光電跟蹤裝置用于螺 旋管焊接和船舶的焊接生產(chǎn)中。哈爾濱焊接研究所與遼陽鋼廠合作研制的激光跟蹤裝置用于螺旋管焊接自動(dòng)生產(chǎn)線等。 80 年代后期，微機(jī)跟蹤和電視跟蹤技術(shù)得到了迅速發(fā)展，從而為傳統(tǒng)焊接自動(dòng)化向現(xiàn)代焊接的自動(dòng)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 70 年代末開始，清華大學(xué)潘際鑾院士對電弧傳感焊縫跟蹤做了大量的研究。到了80 年代末，潘院士在電弧傳感器結(jié)構(gòu)及控制方面進(jìn)行了新的研究，研制出了一種空心馬達(dá)式高速旋轉(zhuǎn)的掃描電弧傳感器，對一種無道軌的自動(dòng)小車成功的進(jìn)行跟蹤控制，獲得了專利此外哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功研制了單片機(jī)控制高精度激光跟蹤系統(tǒng)。 同時(shí)西北工業(yè)大學(xué)成功研制微處理機(jī)控制熔化極脈沖窄間隙焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)等，都獲得了較好的自動(dòng)控制效果。此外計(jì)算機(jī)圖像法控制技術(shù)在 80 年代研究成功，如水電部電力建設(shè)研究所成功研制 態(tài)圖像的傳感器進(jìn)行焊縫跟蹤的裝置。 近年來，我國的各大高校、科研機(jī)構(gòu)對焊縫跟蹤技術(shù)的研究非?；钴S，研究人員采用各種傳感方法，對不同焊接對象的焊縫跟蹤技術(shù)進(jìn)行了研究。總體來說，我國焊接研究人員對各種焊縫跟蹤的方法進(jìn)行研究，并在有些特定的應(yīng)用中獲得了成功。但是，因?yàn)楦鞣N因素，我國的焊縫跟蹤技術(shù)大部分還停留在實(shí)驗(yàn)室中，在生 產(chǎn)中應(yīng)用的絕大部分還是針對特定焊接對象、工藝和焊接狀況的焊縫跟蹤系統(tǒng)，真正成為商業(yè)化的產(chǎn)品非常少見，而這也正是我國在焊縫跟蹤領(lǐng)域與一些發(fā)達(dá)國家的最大差距。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇 一、電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 正是因?yàn)?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能優(yōu)越、控制精度高等性能，以及結(jié)合本課題中選用單片機(jī)作為我們設(shè)計(jì)控制核心的特點(diǎn)；又因?yàn)楸究刂茖儆陂_環(huán)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有適合應(yīng)用于開環(huán)控制系統(tǒng)，所以電動(dòng)機(jī)的類型我們就選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，也是一種能把輸出機(jī)械 位移增量和輸入數(shù)字脈沖對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器件。步進(jìn)電機(jī)具有快速啟動(dòng)能力，只要電機(jī)的負(fù)荷沒有超過它所提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，就可以通過其輸入脈沖來控制它在一瞬間啟動(dòng)和停止，步進(jìn)電機(jī)的步距角和轉(zhuǎn)速只與輸入的脈沖頻率有關(guān)，和氣壓、環(huán)境溫度、振動(dòng)以及沖擊無關(guān)，也不受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，它每轉(zhuǎn)一周都具有固定的參數(shù)。步進(jìn)精確和步距誤差也不會(huì)長期積累。因此，步進(jìn)電機(jī)在需要精確定位的場所應(yīng)用十分廣泛。依據(jù)已知國內(nèi)焊接小車的大致尺寸，初步選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 55 1、步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī) 作為一種控制用的特種電機(jī) , 旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的 , 它的特點(diǎn)是沒有積累誤差 (精度為 100%), 所以廣泛使用于各種開環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行一定要有一個(gè)電子裝置對其進(jìn)行驅(qū)動(dòng) , 這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 , 它把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)椴竭M(jìn)電機(jī)的角位移 , 也可以說 : 控制系統(tǒng)每發(fā)出的一個(gè)脈沖信號(hào) , 通過驅(qū)動(dòng)器就能夠使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。因此步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。所以，只要控制步進(jìn)脈沖信號(hào)的頻率，就可以對電機(jī)精確調(diào)速；只要控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)，就可以對電機(jī)進(jìn)行精確定位；步進(jìn)電機(jī)是機(jī) 電控制中一種經(jīng)常被使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，簡單地說：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按照事先設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。通過控制脈沖的個(gè)數(shù)就可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確得定位；同時(shí)通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速。 常見的步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（ 反應(yīng)式（ 混合式（ 永磁買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 式步進(jìn)一般是兩相，轉(zhuǎn)矩和體積都比較小的，步進(jìn)角一般為 或 15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般是三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般是 是噪聲 和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家 80 年代就已經(jīng)被淘汰了；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般是 種步進(jìn)電機(jī)在市場的應(yīng)用最為廣泛。 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)定子上均勻地有 6個(gè)磁極分布，相鄰兩個(gè)磁極的夾角為 60，線圈繞過相對的兩個(gè)磁極構(gòu)成一相（ 以及 。此外各個(gè)磁極上還有 5個(gè)分布均勻的矩形小齒。電機(jī)轉(zhuǎn)子上沒有繞組，上面有 40個(gè)矩形小齒分布均勻在圓周上，兩個(gè)相鄰小齒之間的夾角為 9。 當(dāng)其中有一相繞組通電時(shí)，相應(yīng)的兩個(gè) 磁極就分別形成 而產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子形成磁路。如果這時(shí)候定子上的小齒與轉(zhuǎn)子上的小齒沒有對齊，則在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對齊，因此使步進(jìn)電機(jī)向前“走”一步 。 2、步進(jìn)電機(jī)的詳細(xì)參數(shù) 型號(hào) 相數(shù) 步距角 電流 電壓 保持轉(zhuǎn)矩 空載啟動(dòng)頻率 運(yùn)行頻率 接線圈 55 3 3 27 800 1 表 2機(jī)參數(shù) 型號(hào) D D h d E L D 55 32 25 62 205 70 40 4 2初步計(jì)算所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 取額定頻率 f=6 10定轉(zhuǎn)矩 m。 當(dāng)定子控制繞組按著一定的順序不斷地輪流通電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)就持續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)。如果電脈沖的頻率為 f（通電頻率），步距角用弧度表示，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 n = f 60/2 =6 103 60/2 =86 r/文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 第三章 焊接 小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 小車的工作原理 1、基本要求及主要問題 自動(dòng)焊接小車機(jī)構(gòu)的基本要求是結(jié)構(gòu)緊湊、自重輕以及可控性強(qiáng)，主要實(shí)現(xiàn)焊條的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)： （ 1） 焊接運(yùn)動(dòng)，即焊條的移動(dòng)（ X 向），速度大小決定了焊縫尺寸。速度過大的話，焊縫斷面就小，達(dá)不到焊接要求且易出現(xiàn)未焊透等缺陷：速度過慢的話形成大斷面焊縫，造成焊料堆積浪費(fèi)且易出現(xiàn)燒穿等缺陷：因此合理的焊接速度能得到整齊美觀的焊縫。 （ 2）焊條上下運(yùn)動(dòng)（ 作用是引弧和維持所需電弧的穩(wěn)定長度，電弧的長短直接影響焊接質(zhì)量和焊接電流。薄板長直焊縫焊接宜采用短 弧，快速直線焊接，焊條不作擺動(dòng)，以得到小熔池和整齊的焊接表面。 薄板焊接存在的缺點(diǎn)主要是容易燒穿，變形較大和焊縫成形不良等。自動(dòng)焊接小車需要達(dá)到的基本要求是準(zhǔn)確控制焊接速度、焊接位置、焊接電流和穩(wěn)定焊接電弧，能根據(jù)實(shí)際需要在焊接全過程中實(shí)施調(diào)節(jié)，維持適宜的電弧長度和保持合理的焊接速度可較好地提高焊接質(zhì)量和焊接效率。 2、 工作原理 如圖所示，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制指令發(fā)出，步進(jìn)電機(jī) 1運(yùn)轉(zhuǎn)，通過蝸桿渦輪運(yùn)動(dòng)服（ 2、3）減速，渦輪 2與齒輪 14同軸，齒輪 14與齒條 15構(gòu)成移動(dòng)副帶動(dòng)自動(dòng)焊接小車 對焊接運(yùn)動(dòng)的方向、速度、位置實(shí)施控制：步進(jìn)電機(jī) 5運(yùn)轉(zhuǎn)，由于同步齒形帶 6，絲桿螺母移動(dòng)副 7，帶動(dòng)焊槍 8在 焊條上下運(yùn)動(dòng)的方向、位置實(shí)施控制、速度。絲桿螺母移動(dòng)副 7傳動(dòng)比愈大，若果焊條 板焊接焊條就可以不作橫向擺動(dòng)的要求，但在小車設(shè)計(jì)中仍然要考慮。自動(dòng)焊接小車由兩對支撐平臺(tái) 12 上沿 撐平臺(tái)固定在薄板焊接機(jī)的床身上。焊接小車示意圖如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 1、步進(jìn)電機(jī) 2、渦輪 3、蝸桿 4、小車箱體 5、步進(jìn)電機(jī) 6、同步齒形帶 7、絲桿螺母 8、焊槍 9、焊接薄板 10、支撐滾輪 11、絲桿螺母 12、支撐平臺(tái) 13、支撐滾輪 14、齒輪 15、齒條 二、 渦輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）、選擇渦輪蝸桿的精度，類型，材料 蝸桿材料選用 45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，齒面硬度 45屬模鑄造，滾銑后加載跑合， 8 級精度標(biāo)準(zhǔn)。來保證側(cè)隙 c （ 2）、計(jì)算步驟 設(shè)計(jì)公式： 221223 . 2 5() d k T m 、選， 查表 2 =/=2/8 在 3064之間，故符合要求。 初估 n= 、渦輪轉(zhuǎn)矩 = 、載荷系數(shù) K 因載荷平穩(wěn)，查表 = 、材料系數(shù) =155a 、許用接觸應(yīng)力 查表 取許用接觸應(yīng)力為 220=60=文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 7788 41 0 1 0 0 . 8 0 31 0 . 6 0 6 4 1 0ZN n 、 2 2 212 23 . 2 5 3 . 2 5 1 5 6( ) 1 . 1 1 3 2 9 7 6 8 ( ) 4 8 2 2 . 7 2 2 0 5 4d k T z 、初選、的值 查表 m=8,d=80 、導(dǎo)程角 r=m/=880= r= 、滑動(dòng)速度 =/60=801460/=s 、嚙合效率由 =s 查表 V=1 16 =r/r+(11)、傳動(dòng)效率 n 取軸承效率 =油效率 =n=2=m (12)、檢驗(yàn) 選參數(shù)滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求 、 蝸桿尺寸 分度圓直徑 0頂圓直徑 =(40+24)=48根圓直徑 =4032程角 r= 右旋 軸向齒距 m=輪部分長度 1+ 60 、蝸 輪尺寸 分度圓直徑 d2=m=724=168 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 齒頂高 =m=1=根高 =(+)=(1+=頂圓直徑 =168+根圓直徑 程角 r= 右旋 軸向齒距 x1=m=輪齒寬 0 齒寬角 b2/0/40=輪咽喉母圓半徑 2=15 蝸輪各參數(shù)如下表 法向模數(shù) 齒數(shù) 壓力角 螺旋角 齒寬 齒頂高系數(shù) 齒底隙系數(shù) 變位系數(shù) 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 7 24 20 16 30 1 168 桿各參數(shù)如下表 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 導(dǎo)程角 軸向齒距 螺旋長度 40 48 32 60 、熱平衡計(jì)算 （ 1）估算散熱面積 A A=2) 驗(yàn)算油的工作溫度 溫 :通常取 20 散熱系數(shù) t=1000(11/A+= 油溫未超過界限 （ 3）潤滑方式 根據(jù) m/s，查表 用侵油潤滑，油的運(yùn)動(dòng)粘度為 220 、蝸輪軸的設(shè)計(jì) （ 1）選擇軸的材料 選取 45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度 30，強(qiáng)度極限為 600表查得其許用彎曲應(yīng)力為買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 55 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 1010 2）最小直徑估算 c 械設(shè)計(jì)表 c=120 0 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 0 d1=a=30+22=34 a=(.1)d2=15)=30+4=34 d3=a+34+2=39 a=(o.1)d2 d4=7 械設(shè)計(jì)表 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (a)軸上零件的定位、固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由肩軸定位，而其右面用套筒軸固定，周向固定靠平鍵和過渡配合，兩軸承分別以肩軸和套筒定位，但是周向則采用過渡配合或過渡配合來固定，聯(lián)軸器以軸肩向定位，右面用軸端向固定。 鍵聯(lián)接作軸向固定，其軸做成階梯形，左軸承做從左面裝入，將齒輪、套筒、右軸承和聯(lián)軸器一次右面裝到軸上。 （ b）確定軸各段直徑和長度 段 5 0段直徑 0 a(.1)符合氈圈密封標(biāo)準(zhǔn)軸徑 段考慮選用 30214 圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為 30度為 24段直徑0考慮到小車的左右對稱性， ,段的長度和直徑分別與，段的長度和直徑對應(yīng)，分別為 04=405=155=15c) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 繪出軸的計(jì)算簡圖 繪制垂直面的彎矩圖 b =2/5=2/0=文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 =承支反力 =(/2)/L=()/+=算彎矩 M=L/2=m M =L/2=m 、蝸桿軸的設(shè)計(jì) （ 1）軸的材料選擇 選取 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 30，強(qiáng)度極限為 650服極限為360曲疲勞極限為 300 切疲勞極限為 15 對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力為 60 （ 2）初步估算軸的最小直徑 最小直徑的估算 203=23 (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取軸承處的軸徑 d=30選軸承型號(hào)為 30210圓錐滾子軸承（ 297 94） ,采用蝸桿軸結(jié)構(gòu)，其中，齒根圓直徑 d=分度圓直徑 =80頂圓直徑 d=96度尺寸根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，校核的方法與渦輪軸的校核類似，經(jīng)過具體的設(shè)計(jì)與校核，得該蝸桿軸的結(jié)構(gòu)式符合要求的，是安全的。 三、 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) (1) 按焊接 小車運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際需要，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) (2) 焊接小車為一般工作機(jī)，速度不高，故選用 7級精度（ 88） (3) 材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 100質(zhì) )，硬度為 280(4) 兩傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)都選定為 20 (5) 選取螺旋角為 =16 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式試算，即 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 21 1 131 2 1 Z （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10 由圖 10得1 2 1 20 . 7 8 , 0 . 8 7 , 1 . 6 5 許用接觸應(yīng)力 12 5 4 0 5 2 2 . 5 5 3 1 . 2 522 P a M P a （ 2） 計(jì)算 試算齒輪分度圓直徑1計(jì)算公式 2431 2 1 . 6 9 . 9 4 8 1 0 2 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8 1231 1 . 6 5 1 5 3 1 . 2 5td m m m m 計(jì)算式圓周速度 11 1 2 3 8 6 / 0 . 5 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s m s 計(jì)算齒寬 b 模數(shù) 1 0 . 4 8 1 2 3 6 0d m m m m 11c o s 1 2 3 c o s 1 6 620m m m 2 . 2 5 2 . 2 5 6 1 3 . 5m m m m m 60 4 h 計(jì)算縱向重合度 10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 0 . 4 8 2 0 t a n 1 6 3d Z 計(jì)算載荷系數(shù) K 已知使用系數(shù)，根據(jù)速度，精度等級，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10得動(dòng)載系數(shù) 由表 10圖 10K=K 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式（ 10 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 3311 2 . 2 11 2 3 1 3 6 . 51 . 6 計(jì)算模數(shù)o s 1 3 6 . 5 0 . 9 6 6 . 5 520z 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（ 10 213 212 c o sF a S Y Y (1)確定計(jì)算 參數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù) 1 1 . 1 1 1 . 4 1 . 3 5 2 . 1A V F K K K 根據(jù)縱向重合度=圖 10 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 11 3324 2 7 . 2 7c o s c o s 1 6v 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 查取齒形系 由表 10 計(jì)算齒輪的 2 . 5 9 2 1 . 5 9 6 0 . 0 1 3 6 33 0 3 . 5 7 設(shè)計(jì)計(jì)算 423 22 2 . 1 0 9 . 9 4 8 1 0 0 . 8 8 ( c o s 1 4 ) 0 . 0 1 6 4 2 1 . 8 21 2 4 1 . 6 5nm m m 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的法面模數(shù)大于按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為力同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 疲勞強(qiáng)度算的分度圓直徑1d=是 由 1 c o s 6 4 . 1 7 c o s 1 6 1 0 . 26m 取 Z=10，由 2Z= 2 1 0 2 0 4、幾何尺寸的計(jì)算 （ 1）計(jì)算中心距 12() ( 2 0 2 0 ) 6 1 2 4 . 8 42 c o s 2 0 . 9 6nz z ma m m 將中心距圓整為 1252)按圓整后的中心距修正螺旋角 12() ( 2 0 2 0 ) 6a r c c o s a r c c o s 1 62 2 1 2 5nz z 因值沒改變，故參數(shù) ,等不必修正 (3)計(jì)算分度圓直徑 11 2 0 6 125c o s c o s 1 6m m （ 4）計(jì)算齒輪寬度 1 0 . 4 8 1 2 3 5 9 . 0 4 =605)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因齒輪齒頂圓直徑小于 500選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其他有關(guān)尺寸及斜齒輪的零件圖見圖紙。 四、 小車車廂及其他零件的設(shè)計(jì) 1、小車車廂鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1） 車廂長為 為 150 150 2） 渦輪蝸桿減速箱箱體壁厚： 0 3 8 ,a 取 =中 a=232 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 （ 3） 車廂底座的凸緣厚度： 111 . 5 1 8 . 4 2 , 1 . 5 1 5 . 6 5 7 （ 4） 聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算 高速軸輸入端的聯(lián)軸器 計(jì)算轉(zhuǎn)矩表 ,1T K T= 6 2 1 . 6 3 2 4 3 2 . 4 5 ，查表選用彈性 套柱校型聯(lián)軸器，材料為 35鋼，許用轉(zhuǎn)矩 7 1 0T N m ，許用轉(zhuǎn)速 3 0 0 / m 標(biāo)記 軸器 42114 (選鍵 ，裝聯(lián)軸器處的軸徑為 30選用鍵 12 7079 對鍵的強(qiáng)度進(jìn)行校核，鍵同樣采用 45 鋼。鍵的工作長度 7 0 1 2 5 8 , 42 b m m k m m ，按公式的擠壓應(yīng)力 332 1 0 2 1 2 6 6 . 5 1 0 1 0 5 . 6 4 5 8 4 2 P ak l d 合格。所以高速級選用的聯(lián)軸器為 軸器 42 114 84，所用的聯(lián)結(jié)鍵為 12 70 79 低速軸輸出端的聯(lián)軸器 根據(jù)低速軸的結(jié)構(gòu)尺寸以及轉(zhuǎn)矩，選用聯(lián)軸器 軸器 63 114 4，所用的聯(lián)軸鍵為 18 90 79，經(jīng)過校核計(jì)算，選用的鍵是符合聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度要求的，具體的計(jì)算過程與上面相同。 （ 5） 小車車輪幾何尺寸的設(shè)計(jì) 根據(jù)焊接小車在實(shí)際場合的應(yīng)用以及結(jié)合小車車廂的幾何尺寸，確定小車后輪的直徑大小 為 30輪的直徑大小為 110(6) 蝸輪蝸桿減速器的潤滑 減速器中渦輪和軸承都需要良好的潤滑，起主要目的是減少摩擦磨損和提高傳動(dòng)效率，并起冷卻和散熱的作用，另外，潤滑油還可以鋼制零件銹蝕和降低減速器的噪聲和振動(dòng)等。 本設(shè)計(jì)選取潤滑油溫度 t=40 輪采用浸沒潤滑，浸油深度約為 1個(gè)螺牙高，但油面不應(yīng)高于蝸桿軸承最低一個(gè)滾動(dòng)體中心。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 第四章 單片機(jī)控制系統(tǒng) 按照安裝位置和控制功能，可以講設(shè)計(jì) 分為五部分：傳感器線路， 示及控制線路，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，光線控制線路和電源。傳感器線路和光線系統(tǒng)一起構(gòu)成本系統(tǒng)的傳感器，其他部分在控制臺(tái)內(nèi)。整個(gè)系統(tǒng)采用兩個(gè)單片機(jī)進(jìn)行控制，及在傳感器線路和 031系統(tǒng)。他們各自獨(dú)立工作，通過串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和協(xié)調(diào)動(dòng)作，由于在協(xié)調(diào)動(dòng)作時(shí)，以傳感器線路中的 8031為主，所以稱之為主機(jī)，所以另一片 8031為從機(jī)。省去從機(jī)并不影響主機(jī)的動(dòng)作，只是當(dāng)主機(jī)查詢到從機(jī)不存在時(shí)，自己輸出步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 系統(tǒng)配置裝置 傳感器 控制臺(tái) 硬件系統(tǒng)配置裝置示意圖 光 源 傳 感 器 線 路 光源 控制 線路 示及 控制線路 （可選項(xiàng)） 電 源 步進(jìn) 電機(jī) 驅(qū)動(dòng) 電路 步進(jìn)電機(jī) 1 步進(jìn)電機(jī) 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 2. 傳感器線路 傳感器線路是硬件中的關(guān)鍵部分，它的好壞，直接影響著跟蹤的總體質(zhì)量。它的主要作用是用來 完成信息的采集、處理、顯示 (示 )、系統(tǒng)監(jiān)控和操作輸入等工作。當(dāng)未選用 示及控制部分時(shí)，它還會(huì)自動(dòng)輸出步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)。圖 主要由下述的四部分電路組成 :主機(jī) 8031小系統(tǒng)、 其驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)預(yù)處理電路和外設(shè)接口及外設(shè)電路。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 光源控制信號(hào)輸出 控 制線 訊線 控制線 （當(dāng)不采用從機(jī)時(shí)，此為步進(jìn)電機(jī)信號(hào)輸出口） 傳感器線路框圖 031 系統(tǒng) 333 D D 及 驅(qū) 動(dòng) 電 路 信 號(hào) 預(yù) 處 理 電 路 I /O 接口 及 處 理 電 路 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 031小系統(tǒng) 這部分是整個(gè)跟蹤系統(tǒng)的指揮中心，而且還承擔(dān)著信息的采集處理等工作。我們選用了 80配以 162成了一個(gè) 8031小系統(tǒng)。 其驅(qū)動(dòng)電路 電荷禍合器件 ( 稱 1970年在 藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體器件，它與以前在熱平衡狀態(tài)下工作的雙極和單極的半導(dǎo)體器件相反，是一種在非平衡狀態(tài)下依靠勢井轉(zhuǎn)移電荷信息的，具有獨(dú)特工作機(jī)構(gòu)的器件，主要有三個(gè)方面的用途 :攝像、信息處理、信息存儲(chǔ)。下面就簡要介紹一下它作為攝像器件時(shí)的工作原理。簡單說來， 一種金屬一氧化物一半導(dǎo)體 (構(gòu)，是由 為數(shù)眾多的 透鏡將來自景物的光聚焦到 光敏面上時(shí)，在 荷包的大小與景物的光照強(qiáng)度成正比。此時(shí)，若在 么就會(huì)在半導(dǎo)體和絕緣層的界面上造成“深井”一“勢井”。此時(shí)，光生信號(hào)電荷包就滾入“勢井”中存儲(chǔ)起來。若在相鄰電極上施加適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘電壓，在該電極下又會(huì)出現(xiàn)不同深度的“勢井”，于是光生電荷包就會(huì)從原來的勢井中轉(zhuǎn)移到這個(gè)勢井中。依次類推，電荷包就從 列的一端依次轉(zhuǎn)移到另一端。如在 置，這種經(jīng) 而得到一副與原來景物相同的畫面，于是完成了攝像過程。因此，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)電荷作短暫存儲(chǔ)后再轉(zhuǎn)移的新型模擬移位寄存器。 光敏單元的排列上可分 為線陣 面陣 們采用的是硅襯底的線陣 的光譜響應(yīng)范圍為 近紅外光有較好的響應(yīng)性，可以很好地利用有效光。 動(dòng)電路 我們選用的是國產(chǎn) 256陣 于生產(chǎn)單位提供的驅(qū)動(dòng)電路較為復(fù)雜，器件多，體積大 ，而且與其它線路及計(jì)算機(jī)的協(xié)調(diào)動(dòng)作也有一定的困難，不適移植到本系統(tǒng)中，所以我們專門設(shè)計(jì)了 動(dòng) 要一組直流源和六個(gè)時(shí)鐘脈沖。這六個(gè)時(shí)時(shí)鐘脈沖是 :轉(zhuǎn)移時(shí)鐘。 x、復(fù)位時(shí)鐘中 R、三相傳輸驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘 (中 1、中 2、中 3)以及胖零時(shí)鐘。 i。我們設(shè)計(jì)的 個(gè)時(shí)鐘脈沖由 8031的軟件發(fā)生、 輸出。經(jīng)過芯片 74動(dòng)能力放大后，送去驅(qū)動(dòng) 慮到不同芯片的差異性和為了使 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 5v