管道自動(dòng)焊接裝置設(shè)計(jì)

前言洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE1管道自動(dòng)焊接裝置設(shè)計(jì)摘要【隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，長(zhǎng)輸管道的應(yīng)用越來(lái)越多、建設(shè)量越來(lái)越大，管道運(yùn)輸是油氣運(yùn)輸中最主要、最快捷、最可靠的運(yùn)輸方式，可用于輸送水、原油、天然氣等液氣品，具有運(yùn)輸量大、距離遠(yuǎn)、安全性能高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此在各國(guó)發(fā)展迅速。管道運(yùn)輸業(yè)中的主體是管道，管道工程的核心工作是管道接口的焊接。所以研究性能可靠、高效率的管道全位置自動(dòng)焊接機(jī)具有十分重要的意義。關(guān)鍵技術(shù)包括：研制新型的行走機(jī)構(gòu)、及機(jī)器人軌道、焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊槍機(jī)械手。本文主要介紹了行星輪式焊接機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，著重對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、動(dòng)作原理進(jìn)行設(shè)計(jì)分析和說(shuō)明。焊槍機(jī)械手能夠沿太陽(yáng)輪平穩(wěn)、可靠的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行管道外圓全位置焊接，其操作簡(jiǎn)便、成本低，適合我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)及工人的技術(shù)水平，既能提高了勞動(dòng)效率，又保證了焊接質(zhì)量?！筷P(guān)鍵詞：管道，焊接機(jī)械手，自動(dòng)焊接，行星輪，二氧化碳保護(hù)焊DesignofpipelineautomaticweldingequipmentABSTRACT【withChina'ssocialandeconomicdevelopmentandthetechnologyprogress,thepipelineisusedmoreandmore,thegreatertheconstructionquantityisgetting,pipelinetransportationistransportationofoilandgasinthemain,thequickest,themostreliablemeansoftransportation,usedtotransportwater,crudeoil,naturalgas,liquidgas,withtransportcapacity,longdistance,highsafetyperformance,lowcostandotheradvantages,sorapidlyindevelopingcountries.Subjectofpipelinetransportationofpipeline,pipelineengineeringisthecoreworkispipelineinterfaceofwelding.Sotheresearchofreliableperformance,highefficiencyofpipelineallpositionautomaticweldingmachinehastheveryimportantsignificance.Keytechnologiesinclude:thedevelopmentmodelofthewalkingmechanism,andtherobottrack,weldinggunswingmechanism,weldingmanipulator.Thispapermainlyintroducestheplanetarywheelweldingmachinestructuredesign,emphaticallyonthestructuralcharacteristics,designessentials,actionprincipledesignanalysisandexplanation.Weldinggunmanipulatorcanalongthesunwheelsteady,reliablerotation,outsidethepipelineallpositionwelding,theutilitymodelhastheadvantagesofsimpleoperation,lowcost,suitableforfieldworkandworkersinourcountry'stechnologylevel,bothcanimprovetheworkefficiency,andensuretheweldingquality.】KEYWORDS:pipe,weldingmanipulator,automaticwelding,planetarygear,carbondioxidearcwelding目錄17773前言 112688第1章自動(dòng)焊接機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展 2189961.1課題背景及研究意義 2158241.2管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 2277331.2.1管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 2161081.2.2管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)國(guó)外研究現(xiàn)狀 3322931.3管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用 4264131.3.1焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程 453571.3.2焊接機(jī)器人國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 5313171.3.3焊接機(jī)器人技術(shù)展望 617049第2章管道自動(dòng)焊接裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8294462.1自動(dòng)焊接機(jī)總體要求和技術(shù)指標(biāo) 8117802.2自動(dòng)焊接機(jī)總體方案的確定 883012.3管道自動(dòng)焊接裝置設(shè)計(jì)的基本思路 916562.4焊絲送進(jìn)機(jī)構(gòu) 9261642.5焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 10297862.6行星輪行走機(jī)構(gòu) 10227882.6.1行星輪系類型的選擇 10307552.6.2行星輪系中各齒輪齒數(shù)的選擇 1110572.6.3各輪的轉(zhuǎn)速 1229190第3章傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 13186653.1電動(dòng)機(jī)的選擇 1381893.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 1338963.1.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇 1333493.1.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 13302083.2計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 1410663.2.1總傳動(dòng)比 14280583.2.2分配各級(jí)傳動(dòng)比 14269963.3軸的計(jì)算 14126933.3.1電動(dòng)機(jī)軸的計(jì)算 14147423.3.2軸的計(jì)算 1415553.3.3Ⅱ軸的計(jì)算 1587203.3.4Ⅲ軸的計(jì)算 15319843.3.5Ⅳ軸的計(jì)算 1615933.4V帶的計(jì)算 16269563.4.1確定計(jì)算功率 1674833.4.2選擇V帶的型號(hào) 1672103.4.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑、 17308743.4.4驗(yàn)算V帶的速度 1769783.4.5確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和實(shí)際中心距a 17823.4.6校驗(yàn)小帶輪包角 18192633.4.7確定V帶根數(shù)Z 1862903.4.8求初拉力及帶輪軸的壓力 1843423.4.9設(shè)計(jì)結(jié)果 1916923.5減速器齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19187873.5.1高速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1954593.5.2低速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 20139273.6軸的設(shè)計(jì) 21162463.6.1選擇軸的材料及熱處理 21119303.6.2按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算直徑 2152883.6.3設(shè)計(jì)軸的直徑 214285第4章零部件的設(shè)計(jì) 22306374.1滾動(dòng)軸承的選擇 22162594.1.1鍵的選擇 2219194.1.2聯(lián)軸器的選擇 2220679第5章保養(yǎng)方式 23210365.1潤(rùn)滑油的選擇 23131725.2密封方法的選取 23101485.3齒輪的潤(rùn)滑 23270475.4滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 2321463結(jié)論 258396謝辭 26719參考文獻(xiàn) 27前言【隨著綜合技術(shù)的發(fā)展和提高，長(zhǎng)輸管道自動(dòng)焊技術(shù)的應(yīng)用必將日益普及。這對(duì)于提高我國(guó)管道施工企業(yè)的總體技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)與世界管道建設(shè)的接軌，參與國(guó)際管道建設(shè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)有著十分重要的積極作用。目前西氣東輸工程是我國(guó)首次規(guī)模化使用自動(dòng)焊技術(shù)，并充分顯示先進(jìn)技術(shù)優(yōu)越性的示范工程。通過(guò)這一跨世紀(jì)宏偉工程的洗禮，管道自動(dòng)焊技術(shù)已為大多數(shù)的施工單位所接受，必將在今后的管線工程中得到更為廣泛地應(yīng)用，發(fā)揮更大的作用。介紹了國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)輸管道焊接施工中常用的幾種自動(dòng)焊接方式,并對(duì)其進(jìn)行了比較。在我國(guó)西氣東輸工程中,管道焊接施工也使用了自動(dòng)焊,由此可以看出。隨著自動(dòng)焊接技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善,自動(dòng)焊將會(huì)成為管道焊接施工的主要方式。目前，長(zhǎng)輸管道施工管口焊接有多種焊接方法，主要有上向焊、下向焊、手工半自動(dòng)焊、氣體保護(hù)焊、全自動(dòng)焊、擠壓電阻焊等。隨著對(duì)焊接質(zhì)量及焊接效率要求的提高，國(guó)外開(kāi)始越來(lái)越多地采用自動(dòng)焊接工藝。指出應(yīng)該將自動(dòng)焊作業(yè)及其上下游的相關(guān)工作作為一個(gè)技術(shù)體系統(tǒng)一協(xié)調(diào)與管理，并在該技術(shù)體系內(nèi)追求各專業(yè)的技術(shù)進(jìn)步及相關(guān)管理人員專業(yè)知識(shí)的提升。隨著管道建設(shè)用鋼管強(qiáng)度等級(jí)的不斷提高，以及管徑和壁厚的不斷增大，管道自動(dòng)焊接頭的綜合性能更優(yōu)良，安全可靠性更高，其應(yīng)用范圍將會(huì)越來(lái)越廣泛。本設(shè)計(jì)的目的是對(duì)管道建設(shè)野外作業(yè)的管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以達(dá)到體積小、重量輕、加工成本低、運(yùn)動(dòng)精度高、操作簡(jiǎn)便并且滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。】第1章標(biāo)題第1章自動(dòng)焊接機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展1.1課題背景及研究意義現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，不斷對(duì)焊接技術(shù)提出更新更高層次的要求，而現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)取得的新成就又為焊接方式和焊接設(shè)備的發(fā)展提供了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)。焊接設(shè)備和焊接工藝就是在科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的推動(dòng)下迅速發(fā)展起來(lái)的。而管道運(yùn)輸是油氣運(yùn)輸中最主要的也是最經(jīng)濟(jì)、快捷、可靠的運(yùn)輸方式，也可用于輸送水、天然氣、原油、成品油等，具有輸送量大、距離遠(yuǎn)、安全性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各國(guó)油氣運(yùn)輸業(yè)中發(fā)展迅速。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家油氣運(yùn)輸業(yè)中管道運(yùn)輸方式的輸油量約占油氣運(yùn)輸總量的2/3之多，油氣的管道運(yùn)輸對(duì)從原油、天然氣的生產(chǎn)、精煉、儲(chǔ)存及到用戶的全過(guò)程起到了重要作用。目前管道施工已逐漸從手工焊接方式向全自動(dòng)焊接方向發(fā)展。管道建設(shè)地區(qū)跨度大沿線施工環(huán)境惡劣，加之管道輸送逐步向大口徑、高壓方向發(fā)展，這對(duì)管道環(huán)焊縫的焊接要求提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，管道環(huán)焊縫的焊接質(zhì)量成為制約整個(gè)工程質(zhì)量和建設(shè)周期的關(guān)鍵因素。野外焊接環(huán)境非常惡劣，焊工勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)難度高；因此，工程上迫切需要實(shí)現(xiàn)管道的自動(dòng)化焊接要求，以提高生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、保證焊接質(zhì)量和施工成本。而且自動(dòng)化焊接還能大幅度降低操作技術(shù)難度，解決焊工技術(shù)培養(yǎng)困難，人員流失嚴(yán)重等問(wèn)題。本設(shè)計(jì)的目的是針對(duì)管道建設(shè)野外作業(yè)的管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以達(dá)到重量輕、體積小、加工成本低、運(yùn)動(dòng)精度高、操作簡(jiǎn)便快捷并且滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。1.2管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1.2.1管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來(lái)，工業(yè)管道在不同的部門如化工、石化和石油中均起到了重要性的作用。我國(guó)管道建設(shè)起始于20世紀(jì)70年代，管道焊接施工方式很長(zhǎng)一段時(shí)間都只是停留在手工焊、半自動(dòng)焊的水平上。這種焊接機(jī)沒(méi)有自動(dòng)搜尋焊縫位置的功能，這就需要操作者必須時(shí)刻觀察焊接位置并調(diào)整焊槍角度。如果操縱者操作方法不正確就會(huì)導(dǎo)致焊縫缺陷，所以焊縫位置跟蹤全自動(dòng)焊接機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。雖然我國(guó)管道事業(yè)發(fā)展較快，但具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的管道外圓自動(dòng)焊機(jī)還比較少。國(guó)內(nèi)典型的管道自動(dòng)焊接機(jī)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)焊接機(jī)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)一些單位也成功地研制開(kāi)發(fā)出適用長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫施工的外圓自動(dòng)焊接機(jī)，其中以中國(guó)天然氣集團(tuán)公司工程技術(shù)研究院研制的石油管道特種施工機(jī)具研究所研制的PAW2000管道外圓自動(dòng)焊機(jī)和APW-Ⅱ型外圓自動(dòng)焊機(jī)為代表。APW-Ⅱ型外圓自動(dòng)焊機(jī)采用以直流脈寬調(diào)速為基礎(chǔ)，位移傳感檢測(cè)閉環(huán)控制為核心的硬件控制電路，在管道外圓自動(dòng)焊接過(guò)程中，焊接參數(shù)如電壓、電流、焊槍擺動(dòng)速度、擺動(dòng)幅度、焊速、兩端停留時(shí)間等既可以預(yù)先設(shè)定又可以分別實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。焊機(jī)的這一特點(diǎn)，使之更加適用長(zhǎng)輸管線現(xiàn)場(chǎng)施工的復(fù)雜情況，在坡口存在錯(cuò)邊、寬窄不一等工作情況下，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，均可獲得優(yōu)良的焊接焊縫。PAW2000管道外圓自動(dòng)焊機(jī)整套設(shè)備由焊接小車、手操作盒、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制柜、環(huán)形可拆卸軌道、計(jì)算機(jī)和其他一些輔助配件組成。APW-Ⅱ型外圓自動(dòng)焊機(jī)，主要用于中大口徑管道外環(huán)填充焊道、焊縫熱焊道、蓋面焊道的焊接。每臺(tái)焊接工程車均具有根焊、熱焊、填充焊和蓋面焊的功能。1.2.2管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)國(guó)外研究現(xiàn)狀管道焊接機(jī)廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域當(dāng)中，比如：油氣工業(yè)、化工廠與熱能工廠和核能。管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)，采用熔化極外圓焊接技術(shù)，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末期。MIG金屬焊絲惰性氣體保護(hù)焊是美國(guó)制造業(yè)四十多種焊接中的一種，它是一種連接兩個(gè)相同材料尤其是碳鋼材料的方法。美國(guó)CRC公司率先研制成功了一種高效管道焊接系統(tǒng)，即CRC多頭氣保護(hù)管道自動(dòng)焊系統(tǒng)，并于1972年將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于管道施工獲得成功。起初只是焊接小車帶動(dòng)焊槍行走，焊接參數(shù)（焊接電壓、電流、焊接速度等）均為手動(dòng)控制。目前，生產(chǎn)外圓自動(dòng)焊接設(shè)備的除了美國(guó)CRC公司外，還有美國(guó)MAGNATECH公司、德國(guó)VIETZ公司、荷蘭VERAWELD公司、法國(guó)SERIMERDASA公司、英國(guó)Noreast公司、意大利PWT公司等。CRC公司智能化的P-500、P-600型以及SERIMERDASA公司的雙槍焊接系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)具有很高的技術(shù)水平。法國(guó)SERIMERDASA公司生產(chǎn)的Satur2naxBug雙焊頭外焊機(jī)，采用了風(fēng)冷式焊槍、外掛推絲式送絲機(jī)構(gòu)和專用的脈沖焊接電源，計(jì)算機(jī)焊接編程控制單元和焊車運(yùn)動(dòng)控制單元分置，可進(jìn)行在線編程，可完成根焊、窄間隙疊焊或?qū)掗g隙排焊?？傮w性能與CRC的P500和P600類似。其缺點(diǎn)是雙焊頭的擺動(dòng)不能單獨(dú)控制，計(jì)算機(jī)焊接編程控制單元和焊車運(yùn)動(dòng)控制單元體積偏大。到目前為止，CRC公司生產(chǎn)了P300，P400，P500和P6004個(gè)型號(hào)的管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)。其中P500和P600是雙焊炬管道外圓自動(dòng)外焊接機(jī),它采用了水冷式焊槍、外掛推絲式送絲機(jī)構(gòu)和帶有熔滴過(guò)渡單元(CDT)的脈沖焊接電源，焊接參數(shù)可編程并儲(chǔ)存在可方便更換的控制卡上，并根據(jù)焊接工藝以及焊接材質(zhì)的變化要求，隨時(shí)離線編程。P500和P600適用于窄間隙疊焊或?qū)掗g隙排焊，還可完成根焊。生產(chǎn)效率比單焊頭自動(dòng)外焊機(jī)提高40%～50%。缺點(diǎn)是焊槍采用強(qiáng)迫水冷卻，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)許多不便。其中，CRC公司生產(chǎn)的自動(dòng)焊接機(jī)已焊接了長(zhǎng)達(dá)50000km的管道。這些廠家的設(shè)備雖然外形各具特點(diǎn)，但在控制方面，不外乎是計(jì)算機(jī)控制焊接參數(shù)和人工調(diào)控焊接參數(shù)兩種方法。1.3管道外圓自動(dòng)焊接機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用1.3.1焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程自1959年美國(guó)推出世界上第一臺(tái)Ultimate型機(jī)器人以來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量在世界范圍內(nèi)不斷增長(zhǎng)，通常他們用在焊接、拾取搬運(yùn)、變薄拉伸、噴涂、裝配、檢測(cè)和測(cè)量中，其中有半數(shù)為焊接機(jī)器人。在重工業(yè)的很多領(lǐng)域中，大直徑管道環(huán)縫焊需要高勞動(dòng)強(qiáng)度的手工焊，這對(duì)操作者來(lái)說(shuō)需要有嚴(yán)格的技能要求和集中力。由于人們對(duì)焊接柔性和焊接產(chǎn)量的高需求和高要求，自動(dòng)焊接機(jī)器人就為很多工業(yè)領(lǐng)域提高焊接速度尤其是提高焊接質(zhì)量提供極大的可能。到目前為止，焊接機(jī)器人大致可分為三代：第一代是基于示教再現(xiàn)工作方式的焊接機(jī)器人，由于操作簡(jiǎn)便，不需要環(huán)境模型，示教時(shí)可修正機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來(lái)的誤差等特點(diǎn)，在焊接生產(chǎn)中得到大量使用；第二代是基于一定傳感器信息的離線編程焊接機(jī)器人；第三代是指裝有多種傳感器，接受作業(yè)指令后能根據(jù)客觀環(huán)境自行編程的高度適應(yīng)智能機(jī)器人。焊接機(jī)器人主要從事弧焊和點(diǎn)焊工作。弧焊機(jī)器人大多采用二氧化碳或二氧化碳與氬、氮混合氣體保護(hù)焊。焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)型式，主要有多關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型和圓柱坐標(biāo)型四種。點(diǎn)焊機(jī)器人以直角坐標(biāo)型較多；弧焊機(jī)器人以多關(guān)節(jié)型居多?；『笝C(jī)器人工作機(jī)構(gòu)一般較點(diǎn)焊的復(fù)雜，通常具有五個(gè)以上的自由度。目前功能較完善的焊接機(jī)器人已具有七個(gè)自由度。我國(guó)目前研制的焊接機(jī)器人，一般均為五個(gè)自由度。國(guó)外為了提高工件（特別是大型工件）的焊接生產(chǎn)率，十分重視輔助設(shè)備的自動(dòng)化水平，如配備自動(dòng)更換噴嘴，供應(yīng)焊絲，監(jiān)視電弧和過(guò)程異常等功能的機(jī)構(gòu)。早期的焊接機(jī)器人缺乏“柔性”，焊接路徑和焊接參數(shù)須根據(jù)實(shí)際作業(yè)條件預(yù)先設(shè)置，工作時(shí)存在明顯的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人也由單一的單機(jī)示教再現(xiàn)型向以智能化為核心的多傳感、智能化的柔性加工單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。1.3.2焊接機(jī)器人國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀最近20年來(lái)，現(xiàn)代焊接科學(xué)技術(shù)的發(fā)展十分顯著。在世界范圍內(nèi)焊接是一種能產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)億美元效益的制造工業(yè)，廣泛用于建筑、橋梁、汽車、航空航天、能源、造船和電子工業(yè)。而越來(lái)越多的商業(yè)性工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于制造業(yè)和裝配任務(wù)，比如材料工藝、點(diǎn)/弧焊、零件裝配、油漆噴涂、機(jī)械裝卸以及太空和海底，從而促進(jìn)了焊接業(yè)的飛速發(fā)展。近十年來(lái)，日、美、俄、英、法等國(guó)都投入了大量的人力、物力從事焊接機(jī)器人的開(kāi)發(fā)工作，其中日本焊接機(jī)器人的進(jìn)展速度尤為驚人。日本從1978年開(kāi)始研制點(diǎn)焊機(jī)器人，1980年研制成功第一個(gè)弧焊機(jī)器人。1981年日本生產(chǎn)了1500個(gè)焊接機(jī)器人，產(chǎn)值達(dá)到了145億日元，由日本工業(yè)機(jī)器人的第六位躍居為第二位。目前有10家工廠具有年產(chǎn)1000多個(gè)焊接機(jī)器人的能力。日本為發(fā)展和普及焊接機(jī)器人，于1982年成立了全國(guó)機(jī)器人焊接研究委員會(huì)。此外，許多日本大公司，如大阪變壓器公司先后在大阪、東京、名古屋等地設(shè)立了焊接機(jī)器人培訓(xùn)學(xué)校。1984年豐田汽車公司已在其作業(yè)線上安排了1300個(gè)機(jī)器人。2000年慶應(yīng)義塾大學(xué)M.Muramatsu等人研制了管內(nèi)微型焊接機(jī)器人，可在90°的彎管內(nèi)行走完成焊接操作。日本原子能研究中心和東芝公司聯(lián)合研制出了內(nèi)管道激光焊接與切割機(jī)。臺(tái)灣國(guó)立大學(xué)研制了一種用于維修防護(hù)金屬弧焊視覺(jué)傳導(dǎo)移動(dòng)焊接機(jī)器人。它裝有CCD攝像頭，能夠檢測(cè)出焊縫的位置，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)焊接操作。目前世界上已有七十多種數(shù)萬(wàn)個(gè)焊接機(jī)器人在各種生產(chǎn)線上從事焊接操作。從數(shù)量和智能化的程度來(lái)看，日本的焊接機(jī)器人在世界上占明顯優(yōu)勢(shì)，并已向美國(guó)和英國(guó)等國(guó)大量出口。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年中，日本焊接機(jī)器人的產(chǎn)值將迅速增長(zhǎng)。我國(guó)在20世紀(jì)70年代末開(kāi)始研究焊接機(jī)器人，起步比較晚。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，在焊接機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近幾年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)勢(shì)頭，平均年增長(zhǎng)率都超過(guò)40%，焊接機(jī)器人的增長(zhǎng)率超過(guò)了60%；2004年國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人數(shù)量突破1400臺(tái)，進(jìn)口機(jī)器人數(shù)量超過(guò)9000臺(tái)，其中絕大多數(shù)應(yīng)用于焊接領(lǐng)域；2005年我國(guó)新增機(jī)器人數(shù)量超過(guò)了5000臺(tái)，但是僅占亞洲新增數(shù)量的6%，遠(yuǎn)小于韓國(guó)所占的15%，更遠(yuǎn)小于日本所占的69%。這對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度以及經(jīng)濟(jì)總量來(lái)說(shuō)顯然是不匹配的，這說(shuō)明我國(guó)制造業(yè)的自動(dòng)化程度有待進(jìn)一步提高，另一方面也反映了我國(guó)勞動(dòng)力成本的低廉，制造業(yè)自動(dòng)化水平以及工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用程度的提高受到限制。當(dāng)前焊接機(jī)器人的應(yīng)用迎來(lái)了難得的發(fā)展機(jī)遇。一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人的價(jià)格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動(dòng)力成本不斷上升，我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，需要提升加工手段，提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，這一切預(yù)示著機(jī)器人應(yīng)用及發(fā)展前景空間巨大。1.3.3焊接機(jī)器人技術(shù)展望為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向大型、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和開(kāi)放方向發(fā)展的需要，發(fā)達(dá)國(guó)家都在加大力度，對(duì)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行深入研究。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，智能化控制技術(shù)將是焊接機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前焊接機(jī)器人正從第一代反復(fù)操作型機(jī)器人向第二代帶有傳感器的知覺(jué)判斷機(jī)器人發(fā)展，也即由目前的固定式機(jī)器人逐漸向具有肌肉一樣的調(diào)節(jié)器、具有感覺(jué)和識(shí)別機(jī)能的雙足行走的活動(dòng)式機(jī)器人發(fā)展。多傳感器信息智能融和技術(shù)將廣泛應(yīng)用于焊接機(jī)器人上。早在1981年，美國(guó)的HILARE是第一個(gè)應(yīng)用多傳感器信息來(lái)創(chuàng)建世界模型的可移動(dòng)機(jī)器人，它充分利用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、激光測(cè)距傳感器所獲得的信息，以確保其能穩(wěn)定地工作在未知環(huán)境中。韓國(guó)的ParkJoong-Jo研制出來(lái)的智能傳感器能同時(shí)處理6個(gè)自由度數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)傳感器只能測(cè)量一個(gè)自由度數(shù)據(jù)的功能相比，性能大為提高。韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)研制出了激光視覺(jué)傳感器自由焊縫示教式自動(dòng)焊接機(jī)器人。隨著海洋石油和天然氣工業(yè)的發(fā)展以及我國(guó)海洋工程向深海的挺進(jìn),發(fā)展水下干法焊接技術(shù)勢(shì)在必行。挪威Sintef高壓焊接中心研制了一套水下高壓干法管道維修系統(tǒng)，可從事1000m水深的焊接，能焊補(bǔ)直徑為8～42英寸的管道，采用全自動(dòng)的軌道TIG焊機(jī)，目前已完成在334m水深的管道焊接。英國(guó)的OTTO系統(tǒng)主要由焊接艙和軌道TIG焊機(jī)組成，整個(gè)系統(tǒng)采用光纖傳導(dǎo)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，在135m水深進(jìn)行試驗(yàn)，取得了較為滿意的焊接質(zhì)量，焊縫斷裂強(qiáng)度達(dá)到550Mpa。焊縫跟蹤系統(tǒng)焊接機(jī)器人發(fā)展迅速，越來(lái)越多地應(yīng)用于去毛刺加工、膠合和焊接等。視覺(jué)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、智能化控制技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等是未來(lái)焊接機(jī)器人發(fā)展所要解決的一些關(guān)鍵技術(shù)。REF_Ref168484390\r\h錯(cuò)誤！未找到引用源。REF_Ref168484424\h錯(cuò)誤！未找到引用源。PAGE6PAGE4第2章管道自動(dòng)焊接裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1自動(dòng)焊接機(jī)總體要求和技術(shù)指標(biāo)管道全位置自動(dòng)焊接就是在把管道相對(duì)固定的情況下，借助于電氣、機(jī)械的方法，使焊接設(shè)備帶動(dòng)焊槍沿焊縫環(huán)繞管壁做圓周運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)管道自動(dòng)焊接。自動(dòng)焊接機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)立焊、平焊、仰焊和橫焊的全位置和大型管道的全位置焊接。設(shè)計(jì)本自動(dòng)焊接機(jī)應(yīng)滿足的基本要求是：在滿足預(yù)期功能的前提下，效率高、性能好、成本低、重量輕，在預(yù)定使用期限內(nèi)安全可靠、維修簡(jiǎn)單、操作方便和造型美觀等。管道全位置自動(dòng)焊接機(jī)既要求結(jié)構(gòu)緊湊，又要求控制準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)焊接是機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的高度集成。本自動(dòng)焊接機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：行走機(jī)構(gòu)速度范圍：200mm/min～2000mm/min；調(diào)整精度：設(shè)定值的±1%或±20mm/min中的最大值；橫向模塊調(diào)整速度：30～300mm/min；調(diào)整遞增量：10mm/min；（5）高度模塊調(diào)整速度：20～180mm/min；（6）送絲機(jī)構(gòu)速度范圍：5000～15000mm/min；（7）夾角模塊調(diào)整速度：±0.25～500°/s；（8）傾角模塊調(diào)整速度：±5～45°/s；（9）機(jī)械行程：橫向模塊100mm；（10）高度模塊100mm，并設(shè)有＞60mm的手動(dòng)調(diào)整范圍；（11）傾角模塊±90°；（12）夾角模塊±0.5～30°；2.2自動(dòng)焊接機(jī)總體方案的確定管道全位置自動(dòng)焊接機(jī)是由微機(jī)智能控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)組成，管道全位置自動(dòng)焊接機(jī)的執(zhí)行系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)。管道焊接工程現(xiàn)場(chǎng)施工都在野外作業(yè)，而且環(huán)境相對(duì)比較惡劣，一般施工周期也比較長(zhǎng)，為了滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，達(dá)到焊接質(zhì)量和提高勞動(dòng)效率，所以要求設(shè)計(jì)的自動(dòng)焊接機(jī)滿足重量輕、操作簡(jiǎn)單、體積小、安裝調(diào)試和維護(hù)方便，故本管道全位置自動(dòng)焊接機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，包括焊接機(jī)械手和行星軌道兩部分，其中焊接機(jī)械手包括以下模塊：轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、橫向調(diào)整機(jī)構(gòu)、焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)、高度調(diào)整機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)。焊接機(jī)械手通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)安裝在中心輪軌道上，帶動(dòng)焊槍沿管壁外徑作圓周運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、橫向與高度調(diào)整機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)焊槍的橫向擺動(dòng)跟蹤和上下移動(dòng)。送絲裝置可外掛在焊接機(jī)械手，并與焊接機(jī)械手絕緣，這樣可方便換絲，提高工作效率。整機(jī)主要部件采用強(qiáng)度高、重量輕的鋁合金2A16加工而成，從而使整機(jī)重量輕并滿足強(qiáng)度要求。2.3管道自動(dòng)焊接裝置設(shè)計(jì)的基本思路管道自動(dòng)焊接裝置的設(shè)計(jì)采用以下基本思路:①焊槍:焊槍位置的上下、左右調(diào)整以及焊槍角度調(diào)整。②導(dǎo)向軌道:焊槍機(jī)械手依靠中心輪導(dǎo)向軌道實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)行走。安裝簡(jiǎn)便易行，安裝時(shí)定位準(zhǔn)確。③焊接機(jī)械手:焊接機(jī)械手夾持焊槍實(shí)現(xiàn)焊接。拆裝方便，穩(wěn)定性好。2.4焊絲送進(jìn)機(jī)構(gòu)一般可分為兩輪送進(jìn)機(jī)構(gòu)和四輪送進(jìn)機(jī)構(gòu)，由于受整體空間的限制，采用兩輪送絲機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要由壓緊機(jī)構(gòu)、送絲電機(jī)、焊絲導(dǎo)向管等組成。其工作原理為：送絲電機(jī)驅(qū)動(dòng)主送絲輪及其主齒輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)主、從動(dòng)鹵輪嚙合傳到壓緊輪上，焊絲經(jīng)導(dǎo)向管從兩輪之間通過(guò)，使進(jìn)入焊槍的焊絲被修整得比較直，以防在焊接過(guò)程中出現(xiàn)卡絲現(xiàn)象。焊絲送進(jìn)機(jī)構(gòu)如圖2-1所示。根據(jù)焊接工藝要求，一般送絲速度v=12．5m／min；初步選送絲電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速；額定功率P=11kW；實(shí)際送絲速度=9390r／min+[53÷(π×20mm)]≈11132mm／min≈11．1m／min。圖2-1焊絲送進(jìn)結(jié)構(gòu)示意2.5焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)焊槍的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由一個(gè)擺動(dòng)中心傳感器、一個(gè)高速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)和焊槍夾持機(jī)構(gòu)組成。其性能的好壞將直接影響焊縫的成形。根據(jù)焊接工藝要求，焊槍擺動(dòng)到兩端時(shí)必須有一定的停留時(shí)間，停留時(shí)間很短(一般為O．5s)。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一個(gè)帶間歇的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，采用高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，此間歇是由電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理為：將高速步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，由于電機(jī)止口通過(guò)機(jī)座固定于行走小車上，故絲杠旋轉(zhuǎn)而滑塊通過(guò)絲杠螺母作軸向直線運(yùn)動(dòng)，焊槍夾持機(jī)構(gòu)與滑塊相連，從而實(shí)現(xiàn)焊槍的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)預(yù)先設(shè)定焊槍的擺幅為±25mm，則確定滑塊的有效行程為60mm。2.6行星輪行走機(jī)構(gòu)2.6.1行星輪系類型的選擇行星輪系的類型很多，常用的行星輪系有2K-H,3K,K-H-V三種類型。因需要滿足機(jī)械手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)效果，所以選擇2K-H類型行星輪系。2.6.2行星輪系中各齒輪齒數(shù)的選擇行星輪系的類型確定以后，尚須確定各輪的齒數(shù)。根據(jù)行星輪的傳動(dòng)特點(diǎn)及各齒輪間的裝配關(guān)系，在選擇各齒輪齒數(shù)時(shí)，必須同時(shí)滿足四個(gè)條件，即傳動(dòng)比條件，同心條件，裝配條件及鄰接條件。傳動(dòng)比條件各輪齒數(shù)應(yīng)滿足預(yù)定的傳動(dòng)比要求。同心條件中心輪1、3及行星架H三軸必須重合。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪或高度變位齒輪傳動(dòng)，則必須使用輪1和輪2的中心距（）等于輪2和輪3的中心距（），即上式表明，兩中心輪的齒數(shù)差應(yīng)為2的整數(shù)倍，因?yàn)閼?yīng)為整數(shù)。(3）裝配條件為使行星輪系在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)平衡，常要求采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的行星輪，并使它們沿其軸心所在的圓周上均勻分布。本設(shè)計(jì)裝置采用3個(gè)行星輪間隔120°擺放。（4）鄰接條件除上述條件外，相鄰兩行星輪的齒頂圓不能相交，相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于兩行星輪齒頂圓半徑之和，即將、、代入上式得得為便于設(shè)計(jì)時(shí)選擇各輪的齒數(shù)，可上式和為一個(gè)配輪關(guān)系式，即設(shè)計(jì)時(shí)，通常先選擇和k，選擇時(shí)應(yīng)使和q均為整數(shù)。若為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，各齒輪齒數(shù)一般應(yīng)大于或等于17。選定，k=2，m=1則：2.6.3各輪的轉(zhuǎn)速經(jīng)查詢資料可知，焊絲的溶解速率為700mm/min。有以上列式可求的中心輪1為靜止輪=0。第3章REF_Ref168484495\h錯(cuò)誤！未找到引用源。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE6第3章傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)3.1電動(dòng)機(jī)的選擇3.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。3.1.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇……由電動(dòng)機(jī)的至工作機(jī)之間的總效率為。分別為帶的傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的軸承、齒輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸的軸承、行星輪的效率。則=0.96×0.993×0.972×0.97×0.98×0.96=0.82=2500×1.7／1000×0.82=5.2kw3.1.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速行星輪的工作轉(zhuǎn)速為傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)速取V帶傳動(dòng)比。齒輪傳動(dòng)比。則總傳動(dòng)比為故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍=16.160×1.68r/min=﹙27.1488﹚r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min，再根據(jù)計(jì)算出的容量，由參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得Y160M2-8符合條件。型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速實(shí)際轉(zhuǎn)速Y160M2-85.5kw750r/min720r/min3.2計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比3.2.1總傳動(dòng)比……=720/1.68=428.573.2.2分配各級(jí)傳動(dòng)比為V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比的范圍（2~4）=2.5為減速器高速級(jí)傳動(dòng)比為低速級(jí)傳動(dòng)比為聯(lián)軸器連接的兩軸間的傳動(dòng)比=1==428.57/2.5=171.428=()/2=111.428=1.5383.3軸的計(jì)算3.3.1電動(dòng)機(jī)軸的計(jì)算=720r/min==5.5kw＝9550×＝9550×=72.95N.m3.3.2軸的計(jì)算=720/2.5=288r/min＝5.5×0.96＝5.28kw＝9550×＝175.08N.m3.3.3Ⅱ軸的計(jì)算==258.5r／min=5.28×0.992×0.97=5.08kw＝9550×＝144.57N.m3.3.4Ⅲ軸的計(jì)算=2.585/1.538＝108.11r／min＝5.08×0.99×0.97×0.97＝4.73kw＝9550×＝417.83N.m3.3.5Ⅳ軸的計(jì)算＝108.11r/min＝4.73×0.98×0.96＝4.45kw＝9550×＝393.09N.m3.4V帶的計(jì)算3.4.1確定計(jì)算功率kw3.4.2選擇V帶的型號(hào)由的值和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，可選A型普通V帶。3.4.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑、查詢?cè)O(shè)計(jì)手冊(cè)可選取＝80mm，且＝80mm＞dmin＝75mm大帶輪基準(zhǔn)直徑為＝×=720×＝200mm按設(shè)計(jì)手冊(cè)可選取標(biāo)準(zhǔn)值＝200mm則實(shí)際傳動(dòng)比i＝/＝200/80＝2.5主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速誤差率在±5％內(nèi)為允許值。3.4.4驗(yàn)算V帶的速度V＝Π××＝12.14m/s在5~25m/s范圍內(nèi)。3.4.5確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和實(shí)際中心距a按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初定中心距a0=500mm＝＋∏﹙＋﹚/2＋﹙－﹚2/＝1000＋∏×280/2＋1602/2000=1446.8mm由設(shè)計(jì)手冊(cè)可選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度＝1400mm，實(shí)際中心距a為a＝＋﹙－﹚/2＝1000+﹙1400－1446.8﹚/2＝476.6mm3.4.6校驗(yàn)小帶輪包角α＝[180°－﹙－﹚/a]×57.3°＝[180°－﹙200－80﹚/476.6]×57.3°＝165.6°＞120°所以合格。3.4.7確定V帶根數(shù)ZZ≥＝/﹙＋Δ）××＝[1.22＋﹙1.29－1.22﹚×﹙2900－2800﹚/﹙3200－2800﹚]＝1.24kwΔ＝××﹙1－﹚＝0.0010275×2900×﹙1－1/1.1373﹚＝0.3573kw＝0.96＝0.97Z＝6.05/﹙1.24＋0.3573﹚×0.97×0.96＝4.06圓整得Z=43.4.8求初拉力及帶輪軸的壓力由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得q＝0.1kg/m＝500××V＋＝113N軸上壓力為＝2×F×z×sin165.6/2＝2×113×4×sin165.6/2＝894.93N3.4.9設(shè)計(jì)結(jié)果選用4根A－1400GB/T11544－1997的V帶，中心距476.6mm，軸上壓力894.93N，帶輪直徑80mm和200mm。3.5減速器齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1高速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇齒輪材料及精度等級(jí)小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì),硬度為220~250HBS。大齒輪選用45號(hào)鋼正火，硬度為170~210HBS。因?yàn)槭瞧胀p速器故選用9級(jí)精度，要求齒面粗糙度Ra≦3.2~6.3μm。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)T1=41.1N·m=41100N·mm由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得K=1.1選擇齒輪齒數(shù)為；小齒輪的齒數(shù)取25，則大齒輪齒數(shù)==92.5。圓整得=93，齒面為軟齒面，由設(shè)計(jì)手冊(cè)選取=1。由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得=560MPa=530MPa由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得=1=60njLh=60×1160×1×(10×300×16)＝3.34×109=/=3.34×109/3.7=9.08×108查設(shè)計(jì)手冊(cè)知=0.9，=1=×/＝0.9×560／1=504MPa=×/＝1×530／1=530MPa故≧76.43×[(i2＋1)/××]1/3=76.43×[1.1×41100×﹙3.7＋1﹚／1×3.7×5042]1/3=46.62mmm=/=46.62/25=1.86由設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2。計(jì)算主要尺寸=m*=2×25=50mm=m*=2×93=186mmb==1×50=50mm小齒輪的齒寬取=50mm，大齒輪的齒寬取=55mma=m﹙＋﹚/2=2×（25＋93/2）=118mm3.5.2低速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇齒輪材料及精度等級(jí)小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220~250HBS。大齒輪選用45號(hào)鋼正火，硬度為170~210HBS。因?yàn)槭瞧胀p速器，故選用9級(jí)精度，要求齒面粗糙度Ra≦3.2~6.3μm。2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)=144.57N·m=145000N·mm=313.51r/min由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得K=1.1選擇齒輪齒數(shù)：小齒輪的齒數(shù)取31，則大齒輪齒數(shù)，圓整得=90，齒面為軟齒面，由設(shè)計(jì)手冊(cè)可選取=1。由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：=550MPa，=530MPa由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得SH=1=60njLh=60×313.51×1×(10×300×16)＝9.03×108=/=9.03×108／2.9=3.11×108查設(shè)計(jì)手冊(cè)知：=1，=1.06=×/＝550/1=550MPa=×/＝1.06×530=562MPa故≧76.43×[(＋1)/××]1/3=76.43×[1.1×145000×﹙2.9＋1﹚/1×2.9×5502]1/3=68.02mmm==68.02/31=2.2由設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.53、計(jì)算主要尺寸=m*=2.5×31=77.5mm=m*=2.5×90=225mmb==1×77.5=77.5mm大齒輪的齒寬取=80mm，小齒輪的齒寬取，=85mma=m﹙＋﹚/2=2×﹙31＋90)/2=151.25m3.6軸的設(shè)計(jì)3.6.1選擇軸的材料及熱處理由已知條件知減速器傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，選用45號(hào)鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。3.6.2按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算直徑根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)得C＝107～118=4.75Kw，又由式≧C×≧﹙107～118﹚×﹙4.75/313.51﹚1/3＝26.75～29.5mm由設(shè)計(jì)手冊(cè)知標(biāo)準(zhǔn)直徑為30mm。3.6.3設(shè)計(jì)軸的直徑確定軸上零件的位置及固定方式，此軸安裝2個(gè)齒輪，從兩邊安裝齒輪，兩邊用套筒進(jìn)行軸向定位，軸向定位采用平鍵連接，軸承安裝于齒輪兩側(cè)，軸向采用套筒定位，周向采用過(guò)盈配合固定。確定各軸段的直徑，由整體系統(tǒng)初定各軸直徑。軸段1、5安裝軸承，=30mm，軸段2、4安裝齒輪，=35mm，軸段3對(duì)兩齒輪軸向定位，=42mm，=35mm，==30mm。確定各軸段的寬度，由軸承確定軸段1的寬度，由設(shè)計(jì)手冊(cè)查的，選6206標(biāo)準(zhǔn)軸承，寬度為16mm，所以=33mm；軸段2安裝的齒輪輪轂的寬為85mm，取83mm，軸段4安裝的齒輪輪轂的寬為50mm，=48mm。第3章標(biāo)題PAGE8PAGE7第4章零部件的設(shè)計(jì)4.1滾動(dòng)軸承的選擇表4-1軸承的型號(hào)軸型號(hào)d（mm）D（mm）B（mm）高速軸6206306216中間軸6206306216低速軸62094585194.1.1鍵的選擇選用A型普通平鍵表4-2鍵的型號(hào)軸軸徑（mm）鍵寬（mm）鍵高（mm）鍵長(zhǎng)(mm)高速軸206660中間軸35108703510840低速軸4012884561610684.1.2聯(lián)軸器的選擇低速軸和滾筒軸用聯(lián)軸器連接，由題意選LT型彈性柱銷聯(lián)軸器，由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得HL3聯(lián)軸器表4-3聯(lián)軸器的參數(shù)型號(hào)公稱扭矩（N·m）許用轉(zhuǎn)速（r／min）軸徑（mm）軸孔長(zhǎng)度（mm）D（mm）HL363050004060160REF_Ref168484640\r\h錯(cuò)誤！未找到引用源。REF_Ref168484646\h錯(cuò)誤！未找到引用源。PAGE9第5章保養(yǎng)方式5.1潤(rùn)滑油的選擇采用脂潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油環(huán)或其他內(nèi)部密封裝置，以免油池中的油進(jìn)入軸承稀釋潤(rùn)滑脂。滴油潤(rùn)滑有間歇滴油潤(rùn)滑和連續(xù)滴油潤(rùn)滑兩種方式。為保證機(jī)器起動(dòng)時(shí)軸承能得到一定量的潤(rùn)滑油，最好在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置一圓缺形擋板，以便軸承能積存少量的油。擋板高度不超過(guò)最低滾珠(柱)的中心。經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)的減速器可以不設(shè)這種擋板。轉(zhuǎn)速很高的軸承需要采用壓力噴油潤(rùn)滑。如果減速器用的是滑動(dòng)軸承，由于傳動(dòng)用油的粘度太高不能在軸承中使用，所以軸承潤(rùn)滑就需要采用獨(dú)自的潤(rùn)滑系統(tǒng)。這時(shí)應(yīng)根據(jù)軸承的受載情況和滑動(dòng)速度等工作條件選擇合適的潤(rùn)滑方法和油的粘度。齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤(rùn)滑油。5.2密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。5.3齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)周向速度低，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。5.4滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑如果減速器用的是滾動(dòng)軸承，則軸承的潤(rùn)滑方法