重型回转式单自由度变位机机电系统设计.docx

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1、AbstractAs a kind of auxiliary processing equipment commonly used by mechanical engineers,positioner has a long history of development. In the development of automation andmechanization in modern society, due to some auxiliary requirements, the positioner is alsodesigned. The positioner can flip the

2、 angle in the horizontal direction, and put the workpiecein an ideal position, so that it can be easily operated and processed- It is mainly through therotary motion of the positioner to achieve this attitude change. Through this movement way,the movement efficiency of the whole machine can be great

3、ly improved, and the laborintensity can be reduced to a certain extent. In the processing technology, the positioner isespecially suitable for the processing of rotary workpieces such as related shafts. In somewelding processes, positioner is also needed to operate.In this design, we first introduce

4、 and analyze the historical background of positioner anda development status at home and abroad. At the same time, the application of positioner inthe design of robot is introduced. Finally, we designed a rotary positioner The relevant partsand structural strength are checked and calculated. This de

5、sign from the selection of the motor,um, the design of the reducer related to the control of the rotary device, a design calculationand analysis of the large and small gears, gear shafts and bearings at both ends of the reducer,and a strength calculation comparison and simulation analysis of various

6、 key parts.With known load and required speed. According to these parameters, we can determinethe type of motor needed by the rotary positioner Determine the motor speed, voltage, currentand rated power. After determining the type selection of the motor, we calculate the relevantdimensions of the fi

7、xed base shaft and the type selection of the matching parts of thecorresponding bearing, and also calculate the gear shaft and check the relevant strength. Forthe service life and strength of key components. We do the main concern, the design processinvolves the relevant external components, we also

8、 made a choice.Key words: Positioner Mechanical Design Motor Strength Check Finite elementanalysisill常州工学院航空与机械工程学院/飞行学院毕业设计说明书目录摘要IIAbstractIll一、绪论11.1 立题依据11.2 变位机的功能及结构形式1L 3设计内容21.4设计方案2二、电机的选择12.1电动机的选择及运动参数的计算1三、齿轮传动的设计43.1 选择齿轮传动的类型和材料43.2 按齿轮接触疲劳强度设计43.3 按齿根弯曲强度设计63.4 几何尺寸计算7四、蜗轮及蜗杆的选用与校核81.

9、1 选用蜗杆传动类型81.2 选择材料81.3 按齿面接触疲劳强度进行设计81.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸91.5 校核齿根弯曲疲劳强度10五、轴的计算与校核125. 1齿轮轴的设计与校核125.1 蜗杆轴的设计与校核155.2 轴承的计算与选用185.3 4轴承受到的载荷195.4 验算轴承寿命20六、Solidworks应力仿真分析216. 1文件属性216.1 算例属性216.2 材质属性226. 4负载和夹具237. 5网格信息248. 6仿真结果分析25七、结论与展望30致 谢31参考文献32第一章绪论1.1 立题依据在当前的机械设计行业里，尤其是锅炉行业，有着大量的管子和平

10、板的需求。是在管子和平板的结合处，需要进行一个环焊接。在自动化焊接工厂里，为了适应焊接自动化的工艺需求。管子和板子在焊接的时候需要可以进行回转运动，同时反复一个焊接工乙。并且我国是钢铁大国，钢铁相关加工工艺和结构技术都得到了快速的发展。钢铁技术的进步使整个工程结构体系都在不断的被推动着进一步发展。在一些钢结构的高层建筑中以及大型造船业。相关钢铁的应用非常关键，这种行业对自动化的需求更为紧迫和迫切，所以类似于变位机这种辅助的机构可以帮助实现自动化的设备，在这些行业里越来越受到重视，成为不可替代的设备我国变位机行业目前主要集中在中小吨的类型里。这些类型基本上可以满足我国现在对于变位机的相关需求，但

11、是在与国外这一行业进行对比的过程中，我们依然可以发现。我国的变位机依然处于一个较为差的水平，无论是从变位机的性能上来考虑还是从变位机的品种类型来考虑。经过对比，我们发现，在大吨位的变位机上，我国的与国外的差距更大，大多变位机的对速度平稳性变位，精度与相关操作机的联动动作等等方面,要求比较高。但是在这些方面，我国与国外相比依然有很大的距离，需要跨过。1) 2变位机的功能及结构形式在焊接的行业里变位机的主要作用是把需要焊接的工件进行回转，这样的话可以方便焊接。变位机的几种常见形式：(1)座式变位机座式变位机，在行业里应用最多。相比于伸臂式变位机，座式变位机在稳定性上面有着更好的表现。回转台在翻转的

12、时候有360度的自由度，因此工件在被翻转的时候可以调节至非常理想的位置。再加工一些回转式的零件，比如端盖盘类轴类等小型而且要求比较高的复杂结构适合用回转台。2) ) L型双回转变位机其L型工作装置它有两个回转自由度，并且两个回转自由度都是360度全旋转，这是它的设计优点，该变位机和其他相关变位机相比，他有着更好的灵活性并且方便操作。(3)双立柱单回转式变位机双立柱回转式变位机的特点是在立柱的一端，固定的电机，电机通过传动系统来驱动工作装置的回转运动。另一端则在轴承的支撑下，随着主动端进行回转。该变位机的特点主要体现在两个立柱可以做成升降式。这样的话对于不同规格的产品，都可以进行相关的调节。但是

13、这种变位机有一个缺点，他只能在一个圆周的方向上进行回转360度,常州工学院航空与机械工程学院/飞行学院毕业设计说明书所以我们需要考虑到焊缝是否适合这种变位机，之后再来选择。(4)U型双座式头尾双回转型式在单自由度回转变速器的设计基础上。由于所需要焊接的结构件。被焊接的部位需要在另一个自由度进行操作，所以又设计出一个新的旋转自由度，这种定位机它所占的体积比较大，占地面积也比较大。但是工件可以被旋转到需要的相关地点。所以它有一定的稳定性，在一些体积较大，重量较大的零件的回转和改变位置的情况下。这种变位机比较适用它可以更好的满足这种大功率的需求。(5) C型双回转变位机在变位机的行业里，有一种C型的

14、回转变位机。他与L型回转变位机有着同样的功能。这两种变位机的设计都是为了方便。在结构件外形有着一定改变的情况下，变位机的相关可调节部位就会做一定的改动。变位机要具备的性能有：对于变位机设计中，需要考虑到它的相关性能。首先变位机他需要有一定范围内的调节速度以及相对稳定的功率和电流。有一个非常重要的特点就是在变位机动力系统进行相关动力的传输过程之中，也就是它的传动系统需要有自锁作用。这样的话可以在动力源被物切断的时候保护焊件不会因重力发生坠落与磕碰同时，这样可以保证系统的安全和操作者的安全。其次，如果是应用在精度比较高的场合，例如在和机器人进行相互配合的工作的时候，考虑到相关零件的大小和焊接的工艺

15、方法，它的运行精度以及到位精度需要控制在相应的精度范围内。比较高的精度，在变位机中主要是大概在0.01毫米。在变位机设计的时候，同时需要考虑到相关辅助的设计以及较好的排线技术，较好的接气设施以及变位机在运动过程中产生大量的任务，需要考虑到热能的导出以及整机的通风系统的性能。对于变位机的结构，需要考虑封闭设计，这样在焊接的时候就会可以保护。并且保证焊接飞溅物不落到外已造成人身安全的隐患。最后变位机的回转机构上必须设有相关的孔，需要按照国家的规定标准去进行设计，这样在安装夹紧机构和定位机构的时候，就可以采用通用的定位块等等操作，方便简洁。L 3设计内容单自由度变位机回转回转台的结构：伺服电动机、齿轮、蜗轮蜗杆、回转台等。单自由度回转变位机的功能：变位机的回转台可以绕着变位机的Z轴进行360度的旋转辅助做一些复杂的动作。1. 4设计方案方案一：采用皮带传动加蜗轮蜗杆的传动方案。此方案缺点：1 .滑动损失：皮带工作会有打滑的现象的产生，这是由于带轮两边的拉力差以及皮带会进行塑性变形产生的。严重的话会导致皮带的带轮和从动轮的速度损失。同时皮带传动的打滑现象会使整个系统稳