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1、电机端环中频焊接机床设计摘要：本文主要对传统焊接技术进行了简要介绍，对中频感应加热技术进行了原理分析，最后对电机端环中频焊接机床的设计方案和设计内容作了重点说明。机床机构的设计主要采用了回转支承，齿轮啮合传动，蜗轮蜗杆升降机，减速电机，剪叉式升降平台等技术，并且绘制了电机端环中频焊接机床的装配图和部分零件图。关键词：回转支承；蜗轮蜗杆升降机；减速电机；剪叉式升降平台 The design of IF welding machine for Motor-CentralAbstract: In this paper, the traditional welding techniques were
2、briefed on the intermediate frequency induction heating technology for the Analysis of the end of the motor-Central IF welding machine design and design elements were highlighted. The design of the main machine used slewing bearings, gears meshing transmission, Worm Gear lifts, geared motor, scissor
3、s-style take-off and landing platform, such as technology, and drew a motor-Central IF welding machine assembly and parts of the map.Keywords: Rotary support; Worm Gear lifts; Geared Motor; Scissors-style take-off and landing platforml第1章 绪 论1.1 课题的目的与意义通过调查发现电机在运行时，转子由于电负荷和热负荷高、高速运行、频繁起制动，它的端环焊接部位反
4、复受到很多力作用，非常容易发生断裂，造成电机发生故障或损坏，从而使整个机器无法正常工作而对生产造成重大损失。电机制造企业现在大多还采用传统的火焰加热技术来焊接电机转子的端环和导条。这些技术无法保证电机端环焊接的质量，国外一些企业和我国少数企业已经采用先进中频感应加热设备来对电机转子的端环和导铜条进行焊接加工。电机质量得到很大的提高，但由于资金和技术原因，中频焊接技术还处于垄断地位，还不被大多数企业所采用。因此设计出能适应中小电机企业使用的电机端环中频焊接机床设备显得由为重要。本课题要研究的就是设计出适应中小企业使用的电机端环中频焊接机床设备，这样就可以使很多中小企业摆脱生产的瓶颈，提高国内中小
5、企业生产能力和市场占有率，为他们争取更多的利润。由于新产品制造的需要，原有机械性能已不能满足使用要求，需设计新的机械。对于我国目前机械制造业的发展状况，自行设计新的机械来满足工业生产的需求是解决这问题的最好方法。因为这样我们可以综合利用国内外的先进技术，同时也可以积累设计的经验。随着社会的进步，科技的发展，生产效率及生产质量将成为当今制造业内的两大关键。对于生产质量的提高主要依赖于设备的技术含量、材料的合理选择、正确的工艺工装以及操作人员的工作态度；同时对我们也有着更高的要求，所以这样的的课题不但能进一步巩固拓宽所学知识，培养对机械设计的技能及独立分析问题，解决问题，并树立正确的设计思想及掌握
6、设备设计的基本方法和步骤，为今后的设计工作打下一定的基础。在设计过程中，通过阅读各种相关设计手册、图册等资料来进一步培养我们的识图、制图及软件操作能力，为完成工程技术人员在机械设计方面所必备的设计能力打好基础。该设备的研制成功对国内广大电机制造企业来说将是一个喜讯。因为该设备将适用于中小企业生产。如果它能广泛的应用于生产上，不仅可以打破国外企业在这个行业的垄断地位，极大的带动电机制造行业的发展，同时降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。1.2 课题研究的内容本课题介绍了传统焊接技术的发展状况，并对中频感应加热焊接技术进行了深入的研究和探索，重点说明了电机端环中频焊接机床的整个机床的设计方案和设
7、计步骤，因此本课题对机床设计也进行了部分的介绍，最后通过的装配来使使得整个方案可行、结构合理、经济实用，并满足给定的设计技术要求。1.3 课题在国内的发展概况当前，国外的电机端环中频焊接设备发展比较迅速，但是这些设备投资成本大、维修费用高。我国的中小型企业现在还没有这个经济实力进口这些设备。现今，我国正处在电机制造发展的快车道，很多电机制造企业正在积极的采用现今生产技术，广大的中小电机制造企业没有足够的资金和技术来进口和设计先进的电机端环焊接设备。所以广大的中小企业一直都用着传统的电机端环焊接设备,生产效率很低，而大企业由于成本也无法扩大这种技术的应用。这不但有碍我国电机制造企业的发展，而且也
8、影响了机械技术的革新。本课题的研究方向就是如何在现有的技术上设计出大企业和中小企业都适用可用的电机端环中频焊接机床。1.4完成本课题的总体思路 该课题在指导老师的指导下，拟定出若干方案，选择一个最佳方案进行设计。完成本课题的总体思路如下：（1）熟悉设计的课题，查阅相关的文献资料，编写开题报告；（2）进行有关课题问题的调研；（3）拟定设计的总体方案并进行力学分析；（4）绘制总装配图；（5）绘制相关的零部件图；（6）编写毕业设计说明书。第2章 机床总体设计方案2.1 电机端环中频焊接机床设计的指导思想电机端环中频焊接机床是主要针对电机转子中导条和端环焊接的专用机床，主要解决传统火焰焊接技术的弊端。
9、机床的设计必须充分的充分科学依据，需要具有丰富的工程科学知识。本课题设计的电机端环中频焊接机床主要针对的是中小型企业，机床的总体设计思路如下：根据设计要求，要求在焊接过程中，电机转子进行20r/min的绕轴旋转运动，机床要求有上下200mm的升降范围，且采用中频感应加热器和线圈对转子端环进行焊接。所以初步定为三部分的设计：回转工作台，升降机构和支架平台的设计。因此在设计过程中我们需要围绕下面的四个问题进行设计工作：（1）机器的工作效率要高。（2）机器的生产成本要低，要能够让中小型的企业买的起。 （3）机器的操作不复杂，一般的工人经过简单的培训就可以操作。（4）机器的体积不易太大，适合中小型企业
10、安装和使用。2.2电机端环中频焊接机床的设计方案本次所设计的是利用中频感应电源和感应线圈对电机转子端环进行焊接的专用机床。是对传统电机端环焊接机床的一种改进设计，通过对焊接技术、中频感应加热技术、机床设计制造等相关技术的学习，再加上对传统电机端环焊接机床的考察和分析，就可以对机床进行改进设计。传统电机端环焊接机床采用丝杠来对机床的上下运动进行控制，动力源采用的是电机传动，没有旋转的回转台，电机转子放置在上面不能进行转动加热，使得转子焊接质量不高，此次设计机床的传动部分仍然采用电机传动，因为电机传动具有结构简单、安装方便、效率高等特点，是理想的动力装置。根据机床的设计要求，机床的设计可以分为三部
11、分：回转工作台的设计、升降机构的设计和机床机架的设计。初步考虑，用齿轮啮合传动来实现回转台的功能，电机转子放置在一个回转台上，回转台与底座之间采用回转支承连接，回转支承由齿轮来带动其转动，进而带动上支座转动，齿轮下端与一减速器和电机相连，齿轮由自己设计制造。升降机构按照传统的升降机构采用丝杠螺母副来实现，可以将螺母固定在机架上，电机带动螺母旋转，螺母的旋转运动带动丝杠的旋转，丝杠的旋转运动转变为丝杠的轴向运动，最后由丝杠的轴向运动来提供机床所需的上下运动。但丝杠螺母副在现代生产中已逐渐被各式各样的升降机取代，通过多方面的比较，采用蜗轮螺杆升降机来替代丝杠螺母副，由于该升降机的伸出轴为卧式的，与
12、电机轴直接相连接刚度太大，所以需设计一带传动来减速。机床的机架结构的设计有很多种方法，经过对叉车的升降台和剪叉式升降平台的比较，发现剪叉式升降平台的构造很适合此次机床的机架设计的要求，并且剪叉机架重量轻，结构简单，易于设计和制造，所以此次设计采用剪叉支架式结构来设计机床的机架。下面几章分别详细说明各部分的设计。第3章 机床回转机构的设计计算3.1 回转机构的工作原理回转工作台机构用于支撑电机转子并带动其旋转，查阅相关资料发现，用于传递旋转运动的回转支承很适合用于此类回转运动，被广泛的应用于大型起重机、挖掘机等机械中，技术已经相当成熟，所以此次选用回转支承来装配回转工作台。回转支承分内、外两圈可
13、将外圈与回转平台栓接，内圈与机床底座栓接。选用带外齿的回转支承，用一个小齿轮与外圈的齿进行啮合传动，小齿轮采用电动机带动。由于小齿轮和电机的速度差很大，可以选用一个减速装置，查阅相关资料可知，减速器又分为蜗轮蜗杆减速器、摆线针型减速器等，蜗轮蜗杆减速器减速比大、可以改变运动的方向，是理想的选择，但考虑到该传动处功率较低、机床本身的结构简单，此次设计选用带前法兰式摆线针型减速电机，该型减速电机的减速比大，结构紧凑，顶部的法兰可以直接与上层支板用螺栓连接固定。整个回转工作台的工作原理示意图如下图2-1所示:减速器小齿轮电机回转支承图3-1 回转工作台工作原理示意图该图最下端是一个减速电机，其伸出轴
14、通过平键与小齿轮连接，小齿轮通过啮合将运动和力传递到回转支承的外圈齿上，回转支承的外圈又与回转台用螺栓相连接。当电机转动时，通过齿轮啮合传动带动整个回转工作台进行旋转运动，达到了预期的目的。3.1.1 回转支承的选型及参数回转支承是两物体之间需作相对回转运动，又需同时承受轴向力、径向力、倾覆力矩的机械所必需的重要传动元件随着机械行业的迅速发展， 回转支承在船舶设备、工程机械、轻工机械、冶金机械、 医疗机械、 工业机器人、隧道掘进机、旋转舞台等行业得到了广泛的应用，它是适用于船用克令吊、汽车吊、挖掘机、塔式起重机等各类有相对回转转运动的产品回转支承的结构型式和规格尺寸，选用正确与否直接影响剑产品
15、的质量和性能， 关系到经济效益常用回转支承的结构型式有四种：单排球式、交叉滚柱式、双排球式、三排柱式。根据我们的经验和计算,有以下结论：相同外形尺寸的回转支承, 单排球式的承载能力高于交叉滚柱式和双排球式。 在倾覆力矩160吨米载荷以下，选用单排球式回转支承其性价比高于三排柱式回转支承，为首选形式。当倾覆力矩高于160吨米时应该优先考虑选用三排柱式回转支承。双排球为三片式、双滚道， 其材料、加制造、运输费用都比单排球岛得多， 而且滚道的形状精度和表面粗糙度难以控制 因此有人认为双排球式是一种质次价高的落后结构三排柱式承载能力在儿种结构型式中最火，虽然其成本最高，但仍为蚕载机械的首选型式，二三排柱式造价最低所以中小规格的回转支承应以单排球式为首选型式，大规格以二排柱式为首选型式此次回转支承无倾覆力矩，水平力也很小，综合考虑上述因素，此次选用单排球四点接触式回转支承。根据电机的最大回转直径为800mm，考虑到突出的端环结构为100mm左右和回转支承上面的支承台需要一定的倾斜度，可知回转支承的直径为500mm左右，查JBT 2300-1999回转支承标准系列，故可初选回转支承型号为011.25.400.11 JB/T2300-1999。轴承内径d=307mm，外径D=493mm，轴承宽度H=70mm,外齿模数为63.1.2回转支承的强度校核回转支承在工
