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1、目录摘要 2Abstract 3概述 4第 1 章 机械传 动装置总体设计 51.1 拟订传动方案 51.2 丝杠螺母的选择 51.3 电动机选择 7第 2 章 机械减速器设计 102.2 轴 的 设 计 122.3 键的选择与校 核 152.5 箱体结构尺寸选择 17第 3 章 焊接专用夹具的设计（略） 19第 4 章 直流调速系统设计 204.1 直流电动机 调速原理 204.2 直流调速 系统结 构框图设 计 214.3 直流调速系统各组成电路设计 214.4 晶闸管直流调速系统原理电路图 25第 5 章 PLC 程序设计设计 285.1 电气控制系 统概述 285.2 可编程控 制器的
2、 特点 28第 6 章 设计小结 34第 7 章 参考资料 35摘要在设计中焊接机是最为典型且应用最广泛的机动式焊接机械装备， 他主要包括电气控制部分和机械部分，本设计重点介绍了自动焊机的机 械部分和自动控制。机械部分是驱动焊体的移动部分，包括电动机，联 轴器，轴 承和减速 器等 。自 动控 制部 分主 要是 PLC 自动控制 。摘要目录Micfosoft Word 9.总装图 AutoCAE 酰301 KEFLC图AutoCAD 图形301 KEgSi夹具AutoCAD 图形 D训訐 1 96 KB任务书Microsoft Word 9.43 KB减速器 AutoCAE 酰359 KE总装融
3、AutoCAD 图形2TE KB直流调速AutoCAD 图形S89 KB设计说明书（论文）Microsoft Word 9.543 KB决具装配團AutoCAL 閣那296 KB焊机总装團 AutoCAL 閣那298 KBAbstractThe seam welding ,design is the most modern and versatice machine motive welding mechanical untis .It is composed of electronic cotroling andmechaniacal units ， introduced the struc
4、ture of its mechanism and the automatic controlling . the structure of its mechanism iswhich the weldingpiece was drivened in cluding motor copling piece was drivened . bearing rotation wheel .degradation -conveyor and so on . the automatic controlling main is PLC automatic controlling概述自动控制气体保护焊接是一
5、种高效焊接方法，由于它具有气体保护， 所以用它 能进行高 质量 焊接 ，又 由于 采用 了 PLC 自动控制，因 而焊缝均 匀。该方法 自问世以来 !就一直 受到人们 的重 视（1969 年 美国 DEC 公司研 制出第一 台 PLC 用 于 GM 公司生产线 上并获得 成功。进 入 20 世纪 80 年 代!随着计算机技术 和微电子技术的迅 猛发展 !极大地 推动了 PLC 的发 展。目 前 PLC 已广泛应用于冶金、矿 产、机械、轻 工等领域!为工业自动 化提供了有力的工具!加速了机电一体化的实现。在自动控制焊机中选择 PLC作为控制核心的原因有：a、可靠性高b、控制功能强c、编程方便d、
6、 适用于恶劣的工业环境!抗干扰能力强 e、 具有各种接口!与外部设备连 接非常方便 f、 维修方便等。正因为如此，用 PLC 控制的气体保护自动 焊机在我国被广泛的应用。第 1 章 机械传动装置总体设计1.1 拟订传动方案根据设备技术要求及各种传动机构的性能制定传动方案如图（1）传动系统设计方案（1）传动方案分析：该设备用于管类零件的直缝焊接，焊接的速度比较 低，焊接的质量取决与焊接的速度快慢与稳定性。减速器采用单级圆柱 直齿圆柱齿轮，大齿轮输出轴作为减速器的低速轴，可以使输出轴的转 速稳定。整个系统传动不太大，电机须频繁启动，对系统的调速性能要 求高，为了实现较好的无级调速，选择直流电动机，
7、利用直流电路调速 系统实现无级调速。减速器采用单级圆柱直齿圆柱齿轮减速器可以得到 一定的传动比，利用二者联合调速可以得到较好的调速性能。1.2 丝杠螺母的选择1、丝杠螺母传动的特点及应用1）用较小的扭矩转动丝杠（或螺母）可使螺母（或丝杠）获得较大的 牵引力。2）可达到较高的降速传动比，使降速机构大为简化，传动链得以缩短。3）能 达到较高的传动精度，用 于进给机构还可用作测量元件，通 过刻 度盘读 出直线位 移的尺寸 ，最小读 数值可达 0.001mm 。4）传动平稳，无噪声。5）在 一定条件下能自锁，即 丝杠螺母不能进行逆传动，此 特点特别适 用于作部件升降传动，可防止部件因自重而自动降落。鉴
8、于以上 优点，有参 考文 献 丝杠 螺母 的传 动方式及 其应用见 表 5.7-1 的丝杠螺母传动简图（2）：图（2）丝杠螺母传动简图2、丝杠螺母副的选择由参 考文 献表 5.7-6 初选丝杠螺 母副丝杠螺 母副的基 本参数如 表（1）：m螺距 m)丝杠(mm)丝杠螺母螺母(mm)丝杠 断面 积A（cm2 ）螺纹升 角丝杠断 面极惯 性矩In（cm4）丝杠 断面 惯性 矩I （cm4 ）外 径 d内 径 di中径d2(mm)外 径 d，内 径d，142015.51820.5161.894 2 / 460.56670.3341表（1）丝杠螺母副丝杠螺母副的基本参数丝杠的传动效率：由参考文献查得耳
9、=0.7丝杠螺母强度的校核计算：由参考文献式 5.7-19 的=-1 +1.6(丄)2 cAnd其中P为丝杠所要的最大轴向力N。A 丝杠内经的截面积mm 2由上表知A =a = 1.89 x 102 mm24d 丝杠的内径 mm1n丝杠的传动效率G许用拉应力由于螺纹所引起的应力集中系数不能精确确定，因此取詐35s为材料的屈服点(Nmm2)3 口=A V1+1.6（古）2=Tv1+1.6（07X155）2=3-96 Nmm2 I11.3 电动机选择1、确定驱动负载 所需的外力和转矩 焊枪的移动速度 v由设计要求可知焊枪移动速度范围 v=0.5m/min 1. 5m/min 丝杠的转速 n丝杠的螺
10、距为 4mm， 由参考文献式当 v=0.5m/min 时 v 为1000vS1000 x 0.54=125r/min当 v=1.5m/min 时 v 为1000vS1000 x 1.54=375r/min所以丝杠的转动速度范围为 125r/min 375r/min2、电动机类型和结构形式选择因本设备运转速度低， 调速范围广， 周期性运行， 切运转要平稳可 靠， 为了得到较好的调速性能， 选用 Z2 系列直流电动机， 利用调速电 路实现系统的无级调速。安装形式选择卧式。3、电动机容量确定 本 设备 负载 小， 属于 惯性 旋转 机构 ，固 按旋转运 动计算驱 动功率。 计 算移 动部 件摩 擦阻
11、 力矩移动部件的摩擦力矩为主要的功率消耗所以其它的摩擦可以忽不 计，由于 移动部件 的重 力定 为 500N 所以移动 部件所受 的摩擦力 为由参 考文献 表 5.7-3 知摩 擦系数 f=0.1F =500f=500 x 0.1=50N摩擦阻力矩由参考文献 式 5-32 得FLM = f 2 兀qi其 中 L 丝 杠 螺 距i 齿轮减速比 为 4q 传动效率定为0.7FLf2兀qi50 x 42兀 x 0.7 x 4=11.4Nm当丝杠作旋转运动时,克服摩擦阻力矩所需的功率P =0.1047 M n/ n =0.1047 X 11.4 X 375/0.7=639.5W 丝f由参考文献表 2-
12、4 机械传动的效率得：a、闭式圆柱齿轮的机械传动效率为q =0.971b、一对滚动轴承的机械传动效率为q =0.992则机械传动链的总效率q为：q =q q q =0.97 x0.99 x0.99=0.951 2 2驱动功率为：P = 丝=6395 =673.2W q 0.95为了扩大设备加工范围,设备的驱动转矩应有足够的余量.另因为传 动比较大，调速范围宽，固应选择较高的电机，由参考文献表13-65，选 择系列化FANUC型直流电动机5M型.该电动机技术指标如表（2）:型号额定 电压额定转 矩额定 转速额定功率最大转矩重量5M220V5.9Nm2000 r/min800W54Nm17Kg表（
13、2）电动机技术指标 计算传动比 由参考文献知， 可选择电力拖动系统为调速范围为中等调速系统即3 D 50nD= max =4nminn2000,.n 二一max二=500r/minmin 44i= n / n = 500/125=4min 丝当丝杠转速为 375r/min 时电机的转速为 375 4=1500r/min 所以要求电动机的调速范围为 500r/min 1500r/min 所以能满足要求。i= i X i ,为了得到较大调速范围，用晶闸管直流调系统实现无级调 晶齿速，调速范围i = 4;机械减速利用齿轮单级减速器实现，传动比i = 4.晶齿 计算传动装置的运动和动力参数 计算各轴转
14、速：按最高转速计算I 轴 n1二n =1500r/minII 轴 n2二nl/ i =1500/4=375r/min齿丝杠 n3=n2=375r/min计算各轴输入功率：I 轴 P1=p X h 联 X h 晶=800 X 0.99 X 0.9=712.8WII 轴 P2=p1 X h 齿 X h 承=712.8 X 0.97 X 0.99=684.5W 丝杠 P3=p2 X h 承=684.5 X 0.99=677.7W计算各轴的输入转矩：I 轴 T1=T X i X h 联 =5.9 X 4X 0.99=23.4Nm晶II 轴 T2=T1 X i X h 齿 X h 承=23.4 X 4 X 0.98 X 0.99=90.7Nm齿丝杠 T3=T2 X h 承=90.7 X 0.99=89.76Nm将运动和动力参数计算结果进行整理并列于表(3)。项目电机轴高速轴I低速轴II丝杠转速(r/min)20001500375375功率(w)800712.8684.5677.7转矩(Nm)5.923.490.7
