小型头尾架式翻转机设计
焊接装备就是在焊接生产中与焊接工序相配合，有利于焊接生产实现机械化，自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。焊接翻转机是焊接变位机械的一种，是将工件绕水平轴转动或倾斜，从而使之处于有利于装焊位置的焊件变位机械，主要用于梁、柱、框架等结构的焊接。焊接翻转机的种类较多，常见的有头尾架式、框架式、转环式、链条式、推拉式等。焊接翻转机结构简单，操作方便，工作效率高、工作质量好，可实现360度回转。因此，焊接翻转机广泛应用于化工、铁路交通、冶金等工业部门的自动焊接系统。 M00033
本次设计题目是头尾架式翻转机，结构形式与车床类似，其头架为驱动端，可单独使用，利用安装在头架卡盘上的夹具，可为短小的工件翻转变位。翻转机尾架可在轨道上行走，便于根据工件的长度来调节与头架的距离。
本次设计考虑了翻转机的合理性和经济性等因素。设计的主要内容包括：翻转机头架的机座、回转机构、工作台等的机械设计、装配图和零件图设计，针轮摆线减速机和电机的选型等。该翻转机结构简单，操作方便，对焊件的适应性很强。
关 键 词：焊接，翻转机，头架，尾架
ABSTRACT
Welding equipment is all kinds of auxiliary equipment ,which is always combined with welding procedure in welding process so as to realize welding production mechanization, automation and improve welding quality and productivity. Welding turnover is one of welding displacement equipment, which takes the workpiece rotating around the horizontal axis in order to ensure the welding line in the ideal position for welding .And it is mainly used for beams, columns, frames and other welding structures.There are many kinds of welding tilter, such as the head to tail frame, frame type, ring type, chain type, push-pull type etc. Welding turnover device has simple structure, convenient operation, high efficiency, good quality of work, and can achieve 360 - degree rotation. Therefore, turnover of welding is widely used in chemical industry, railway transportation, metallurgical and other industrial departments of automatic welding system.
This design topic is tons head to tail posture turnover similar to a lathe, its head ,as the driving device, can be used separately, which can be used for the displacement of small and short workpiece with the help of jig installed on the chuck head frame. The tail frame can walk on the track, in order to adjust the distance with the head frame according to the length of the workpiece.
This design takes many factors into consideration. For example, the design of the turnover should be reasonable and economic. The main content of the design include: the headstock base of the turnover design, slewing mechanism design, workbench design ,etc . and assembly drawing and part drawing design, needle wheel cycloid reducer and motor selection, etc. The turning machine structure is simple, easy to operate, and its adaptability for weldment is very strong
KEY WORDS ：welding, turnover, headstock, caudal mounting
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
前 言 1
第1章 焊接变位机械的性能及结构 2
§1.1 焊接变位机械 2
§1.2 焊接变位机械应具备的性能及对焊接生产的作用 2
§1.3 焊接翻转机功能及结构形式 4
第2章 焊接翻转机方案设计 5
§2.1 本焊接翻转机总体设计及适用范围 5
§2.2 设计方案的确定 5
第3章 电机和传动装置动力参数计算 7
§3.1 电动机的选择 7
§3.2 传动装置的总传动比及其分配 8
§3.3 计算传动装置的运动和动力参数 9
第4章 零部件的设计校核与选用 11
§4.1 针轮摆线减速机的选用 11
§4.1.1针轮摆线减速机的特点 11
§4.1.2针轮摆线减速机的选用 11
§4.2 机架的设计 12
§4.3 低速级轴的设计及校核 13
§4.4 滚轮轴的设计及校核 15
§4.5 走轮轴的设计及校核 17
§4.6 键的选用及校核 18
§4.7 齿轮的设计及校核 19
结论 21
参考文献 22
致 谢 23
§1.1 焊接变位机械
焊接变位机械通过改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的。可分为三大类：
（1）焊件变位机械：焊接变位机、焊接滚轮架、焊接回转台和焊接翻转机。
（2）焊机变位机械：焊接操作机和电渣焊立架。
（3）焊工变位机械：焊工升降机等。
焊接变位机是将工件回转、倾斜，使焊缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。它主要用于机架、法兰、封头等非长形工件的翻转变位和焊接，也可用于装配、切割等。
焊接滚轮架是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。它主要用于筒形工件的装配与焊接。
焊接回转台是一种简化的变位机，它将工件绕垂直轴回转或固定某一角度倾斜回转，主要用于回转体工件的焊接、堆焊与切割。
焊接翻转机是将工件绕水平轴转动或倾斜，有利装焊位置的焊件变位机。。
焊接操作机的作用是将焊机机头准确地送到并保持在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊机机头。焊接操作机与变位机、滚轮架等配合使用，可完成纵缝、环缝、螺旋缝的焊接，还可以用于自动堆焊、切割、探伤、打磨、等作业。
§1.2 焊接变位机械应具备的性能及对焊接生产的作用
一般，通用的焊接变位机械应具备的性能是：
1、焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围，稳定的焊接速度，以及良好的刚度。
2、对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。
3、在传动链中，应具有自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。
4、与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度和运行轨迹精度应控制在0.1~2mm之间。
5、回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。
6、有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。
7、整个结构要有良好的密闭性，以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等赃物，应易被清除。
8、焊接变位机械要有联动控制接口和相应的自保护功能，以便集中控制和相互协调动作。
焊接机械装备对焊接生产的有利作用有以下几个方面：
1）采用焊接工装夹具，零件由定位器定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，从而保证装配精度加快了装配作业的进程。
2）由于焊接在夹具中可强行夹固或预先给于反变形，所以可以控制或消除反变形。
3）采用焊接工装夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，所以可提高焊件互换性能。
4）采用焊接变位机械，可缩短装配施焊过程中焊接翻转变位的时间，减少辅助工时提高焊机利用率和焊接生产力。
5）采用焊接变位机械可使焊件处于最有利的施焊位置—水平及船型位置上进行焊接，有利于操作，保证焊接质量，而且可加大焊接工艺规程，充分发挥焊接方法的效能。
6）采用焊接变位机械可扩大焊机的焊接范围。例如，埋弧焊机配合相应的焊接设备后可完成内外环缝、空间曲线焊缝的焊接和空间曲面的堆焊。
7）采用焊接机械装备后，可使手工操作变为机械操作。人处于控制机械的地位，减少人为因素对焊接质量的影响，也可降低对焊工操作技术水平的要求。
8）采用焊接机械装备后，可使装配和焊接集中在一个工位上完成。减少工序数量，节约车间使用面积。
9）只有与焊接机械装配相配合，才能在条件困难、环境危险、不宜由人工直接操作的场合实现焊接作业。总之，焊接机械设备对焊接生产的有利作用是多方面的。不但保证了焊接质量，提高了焊接生产率，改善工人工作条件，还使焊接实现了机械化，自动化提高了生产精度。因此，无论在焊接车间或是施工现场，焊接机械装备已成为焊接生产中不可缺少的机械装备之一，从而获得广泛的应用[6]。
§1.3 焊接翻转机功能及结构形式
焊接变位翻转机是一种可以实现大型回转零件在焊接时变位、翻转、旋转位置，以便获得更佳焊接位置的焊接辅助设备，可配用熔化极气体保护焊机(CO2/MAG焊机)。主要用于梁、柱、框架、椭圆容器等长方形工件的装配与焊接。焊接翻转机的种类较多，常见的有头尾架式、框架式、链条式、圆环式、推拉式等。
（1）头尾架式翻转机：结构形式与车床类似，单独使用，利用安装在头架卡盘上的夹具，可为短小的工件翻转变位。
（2）框架式焊接翻转机：属于焊接专用机，是一种承载焊接件的工业装备。
（3）链条式翻转机：链条式翻转机是利用电动机驱动链轮带动环形链条翻转焊件的一种变位机械。
（4）圆环式翻转机：形状较特殊的型钢及桁架结构可以采用圆环式翻转机。 查看完整请+Q:351916072获取
（5）推举式翻转机
推举式翻转机是利用液压缸和杠杆机构，将焊件翻转到预定位置的一种变位机构。经常用于梁柱焊接生产线中配合自动焊接装置，将焊件翻转到船形位置施焊。
本次设计题目是头尾架式翻转机，结构形式与车床类似，其头架为驱动端，可单独使用，利用安装在头架卡盘上的夹具，可为短小的工件翻转变位。翻转机尾架可在轨道上行走，便于根据工件的长度来调节与头架的距离。
本次设计考虑了翻转机的合理性和经济性等因素。设计的主要内容包括：翻转机头架的机座、回转机构、工作台等的机械设计、装配图和零件图设计，针轮摆线减速机和电机的选型等。该翻转机结构简单，操作方便，对焊件的适应性很强。
关 键 词：焊接，翻转机，头架，尾架
ABSTRACT
Welding equipment is all kinds of auxiliary equipment ,which is always combined with welding procedure in welding process so as to realize welding production mechanization, automation and improve welding quality and productivity. Welding turnover is one of welding displacement equipment, which takes the workpiece rotating around the horizontal axis in order to ensure the welding line in the ideal position for welding .And it is mainly used for beams, columns, frames and other welding structures.There are many kinds of welding tilter, such as the head to tail frame, frame type, ring type, chain type, push-pull type etc. Welding turnover device has simple structure, convenient operation, high efficiency, good quality of work, and can achieve 360 - degree rotation. Therefore, turnover of welding is widely used in chemical industry, railway transportation, metallurgical and other industrial departments of automatic welding system.
This design topic is tons head to tail posture turnover similar to a lathe, its head ,as the driving device, can be used separately, which can be used for the displacement of small and short workpiece with the help of jig installed on the chuck head frame. The tail frame can walk on the track, in order to adjust the distance with the head frame according to the length of the workpiece.
This design takes many factors into consideration. For example, the design of the turnover should be reasonable and economic. The main content of the design include: the headstock base of the turnover design, slewing mechanism design, workbench design ,etc . and assembly drawing and part drawing design, needle wheel cycloid reducer and motor selection, etc. The turning machine structure is simple, easy to operate, and its adaptability for weldment is very strong
KEY WORDS ：welding, turnover, headstock, caudal mounting
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前 言 1
第1章 焊接变位机械的性能及结构 2
§1.1 焊接变位机械 2
§1.2 焊接变位机械应具备的性能及对焊接生产的作用 2
§1.3 焊接翻转机功能及结构形式 4
第2章 焊接翻转机方案设计 5
§2.1 本焊接翻转机总体设计及适用范围 5
§2.2 设计方案的确定 5
第3章 电机和传动装置动力参数计算 7
§3.1 电动机的选择 7
§3.2 传动装置的总传动比及其分配 8
§3.3 计算传动装置的运动和动力参数 9
第4章 零部件的设计校核与选用 11
§4.1 针轮摆线减速机的选用 11
§4.1.1针轮摆线减速机的特点 11
§4.1.2针轮摆线减速机的选用 11
§4.2 机架的设计 12
§4.3 低速级轴的设计及校核 13
§4.4 滚轮轴的设计及校核 15
§4.5 走轮轴的设计及校核 17
§4.6 键的选用及校核 18
§4.7 齿轮的设计及校核 19
结论 21
参考文献 22
致 谢 23
§1.1 焊接变位机械
焊接变位机械通过改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的。可分为三大类：
（1）焊件变位机械：焊接变位机、焊接滚轮架、焊接回转台和焊接翻转机。
（2）焊机变位机械：焊接操作机和电渣焊立架。
（3）焊工变位机械：焊工升降机等。
焊接变位机是将工件回转、倾斜，使焊缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。它主要用于机架、法兰、封头等非长形工件的翻转变位和焊接，也可用于装配、切割等。
焊接滚轮架是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。它主要用于筒形工件的装配与焊接。
焊接回转台是一种简化的变位机，它将工件绕垂直轴回转或固定某一角度倾斜回转，主要用于回转体工件的焊接、堆焊与切割。
焊接翻转机是将工件绕水平轴转动或倾斜，有利装焊位置的焊件变位机。。
焊接操作机的作用是将焊机机头准确地送到并保持在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊机机头。焊接操作机与变位机、滚轮架等配合使用，可完成纵缝、环缝、螺旋缝的焊接，还可以用于自动堆焊、切割、探伤、打磨、等作业。
§1.2 焊接变位机械应具备的性能及对焊接生产的作用
一般，通用的焊接变位机械应具备的性能是：
1、焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围，稳定的焊接速度，以及良好的刚度。
2、对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。
3、在传动链中，应具有自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。
4、与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度和运行轨迹精度应控制在0.1~2mm之间。
5、回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。
6、有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。
7、整个结构要有良好的密闭性，以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等赃物，应易被清除。
8、焊接变位机械要有联动控制接口和相应的自保护功能，以便集中控制和相互协调动作。
焊接机械装备对焊接生产的有利作用有以下几个方面：
1）采用焊接工装夹具，零件由定位器定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，从而保证装配精度加快了装配作业的进程。
2）由于焊接在夹具中可强行夹固或预先给于反变形，所以可以控制或消除反变形。
3）采用焊接工装夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，所以可提高焊件互换性能。
4）采用焊接变位机械，可缩短装配施焊过程中焊接翻转变位的时间，减少辅助工时提高焊机利用率和焊接生产力。
5）采用焊接变位机械可使焊件处于最有利的施焊位置—水平及船型位置上进行焊接，有利于操作，保证焊接质量，而且可加大焊接工艺规程，充分发挥焊接方法的效能。
6）采用焊接变位机械可扩大焊机的焊接范围。例如，埋弧焊机配合相应的焊接设备后可完成内外环缝、空间曲线焊缝的焊接和空间曲面的堆焊。
7）采用焊接机械装备后，可使手工操作变为机械操作。人处于控制机械的地位，减少人为因素对焊接质量的影响，也可降低对焊工操作技术水平的要求。
8）采用焊接机械装备后，可使装配和焊接集中在一个工位上完成。减少工序数量，节约车间使用面积。
9）只有与焊接机械装配相配合，才能在条件困难、环境危险、不宜由人工直接操作的场合实现焊接作业。总之，焊接机械设备对焊接生产的有利作用是多方面的。不但保证了焊接质量，提高了焊接生产率，改善工人工作条件，还使焊接实现了机械化，自动化提高了生产精度。因此，无论在焊接车间或是施工现场，焊接机械装备已成为焊接生产中不可缺少的机械装备之一，从而获得广泛的应用[6]。
§1.3 焊接翻转机功能及结构形式
焊接变位翻转机是一种可以实现大型回转零件在焊接时变位、翻转、旋转位置，以便获得更佳焊接位置的焊接辅助设备，可配用熔化极气体保护焊机(CO2/MAG焊机)。主要用于梁、柱、框架、椭圆容器等长方形工件的装配与焊接。焊接翻转机的种类较多，常见的有头尾架式、框架式、链条式、圆环式、推拉式等。
（1）头尾架式翻转机：结构形式与车床类似，单独使用，利用安装在头架卡盘上的夹具，可为短小的工件翻转变位。
（2）框架式焊接翻转机：属于焊接专用机，是一种承载焊接件的工业装备。
（3）链条式翻转机：链条式翻转机是利用电动机驱动链轮带动环形链条翻转焊件的一种变位机械。
（4）圆环式翻转机：形状较特殊的型钢及桁架结构可以采用圆环式翻转机。 查看完整请+Q:351916072获取
（5）推举式翻转机
推举式翻转机是利用液压缸和杠杆机构，将焊件翻转到预定位置的一种变位机构。经常用于梁柱焊接生产线中配合自动焊接装置，将焊件翻转到船形位置施焊。
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