重载变位机的结构设计(附件)【字数：17943】
最近几年来，随着我国工业水平的大力发展，对于重型、大型的工业制造装备需求越来越旺盛。正是这种需求，带动了一系列与之相关的工业辅助设备制造业的发展。变位机正是一种工业辅助设备，它常常作为焊接的辅助设备，使得焊件得到最佳的加工位置。 此次设计和研制的新型重载变位机是一种大型、重型零件切削用变位机，采用丝杠自由端朝下作为新型变位机的结构。它的设计参数为负载能力达到10t，翻转角度为-10°到70°。它主要有三个独立的运动，分别为工作台的旋转运动、丝杠的翻转运动和底盘滑轨的滑动运动。为方便分析比较，将整机的零件划分为工作台组件、托盘组件、滑台组件、底盘组件、丝杠组件和机架组件这几大部分。它主要用于配合大型龙门立柱落地式镗铣床，来辅助加工完成核电和风电设备上的大型零件。如果它能够被成功地研制，并且能够投入生产线量产，对我国重型装备制造行业的发展将会有极大的促进作用，不仅大幅提升我国重型大型零件的制造水平，而且会为重型装备行业的发展打下扎实的基础。关键词重载；变位机；运动分析；力学分析；有限元分析
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 广泛使用的变位机类型 1
1.2.2 国内重载变位机研究现状 4
1.2.3 国外重载变位机研究现状 7
1.3 研究内容与方法 7
1.3.1 研究的主要内容 7
1.3.2 基本设计思路 8
1.3.3 研究的主要方法 8
1.4 本章小结 8
第二章 变位机的总体方案设计 9
2.1 变位机结构方案的选择 9
2.1.1现有的变位机结构 10
2.1.2 新型变位机的方案设计 10
2.2 变位机结构设计16
2.2.1托盘组件的设计17
2.2.2底盘组件的设计18
2.2.3丝杠组件的设计18
2.2.4总体装配19
2.3 本章小结20
第三章 变位机的分析 20
3.1 结构尺寸的计算 20
3.2 变位机的运动学分析 23
3.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
变位机的力学分析 26
3.4 本章小结 28
第四章 变位机关键零件的有限元分析 29
4.1有限元分析介绍 29
4.2托盘组件的有限元分析 30
4.3底盘组件的有限元分析 31
4.4丝杠组件的有限元分析 33
4.5 本章小结 35
第五章 全文总结与未来发展 36
5.1 全文总结 36
5.2 未来发展 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 研究背景
最近几年来，随着我国工业水平的大力发展，对于重型、大型的工业制造装备需求越来越旺盛。由此，带动了一系列与之相关的工业辅助设备制造业的发展。变位机正是一种工业辅助设备，它常常用于焊接的辅助设备，使焊件得到最佳的加工位置。
在我国，核电产业、风电产业和其他新兴能源产业的高速发展，对于大型、重型加工零件的需求更是旺盛。在这些行业中，大型变位机主要用于配合大型龙门立柱落地式镗铣床、加工核电和风电设备上大型密封头装置。一旦研制成功并能够量产，将会改变国外对变位机高端技术垄断的局面，大幅提升我国重型、大型零件的制造水平，为重型装备行业的发展打下扎实的基础。
在此背景下，本文将会提出一种新型变位机的结构。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 广泛使用的变位机类型
在我国，应用较为广泛的变位机主要是专用焊接辅助设备。它除了用于回转工作的焊接变位，还能够用来与操作机、焊机配套等其他焊接设备辅助使用，而且还可以用来手工作业时改变工件的位置。由于它的操作简便、适用范围广，因而得到了越来越广泛的应用。
如图11所示，焊接变位机一般由工作台回转机构和翻转机构组成，其工作原理一般是通过工作台的升降、翻转和回转这三个独立的运动，驱动固定在工作台上的工件，使其能够达到加工所需的焊接、装配角度，以达到最佳的工作位置。
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图11 焊接变位机实物图
在我国，焊接变位机应用较为广泛有以下四种结构：双立柱单回转式、L型双回转焊接变位机、C型双回转焊接变位机以及坐式通用焊接变位机。
(1) 双立柱单回转式变位机
该款变位机主要用于焊接工程机械长方形结构件。它最大的特点是安装在立柱一侧的电机驱动工作装置沿一个回转方向运转，另一端随主动端从动。变位机两侧立柱可设计成可升降式，以适应不同的工作要求。这种结构的变位机的明显的缺点是只能在一个圆周方向回转，并且工作时还需要注意焊缝形式，[1]因此其使用范围有局限性。双立柱单回转式变位机实物如图12所示。
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图12 双立柱单回转式变位机
(2) L型双回转焊接变位机
顾名思义，L型双回转焊接变位机的工作装置的结构形状为L型。它具有两个方面的回转自由度，并且在这两个方向都可以360°回转。与其它类型变位机相比，L型双回转焊接变位机具有开放性，操作空间大，方便工件的安装与夹持的优点。L型双回转焊接变位机实物如图13所示。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 广泛使用的变位机类型 1
1.2.2 国内重载变位机研究现状 4
1.2.3 国外重载变位机研究现状 7
1.3 研究内容与方法 7
1.3.1 研究的主要内容 7
1.3.2 基本设计思路 8
1.3.3 研究的主要方法 8
1.4 本章小结 8
第二章 变位机的总体方案设计 9
2.1 变位机结构方案的选择 9
2.1.1现有的变位机结构 10
2.1.2 新型变位机的方案设计 10
2.2 变位机结构设计16
2.2.1托盘组件的设计17
2.2.2底盘组件的设计18
2.2.3丝杠组件的设计18
2.2.4总体装配19
2.3 本章小结20
第三章 变位机的分析 20
3.1 结构尺寸的计算 20
3.2 变位机的运动学分析 23
3.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
变位机的力学分析 26
3.4 本章小结 28
第四章 变位机关键零件的有限元分析 29
4.1有限元分析介绍 29
4.2托盘组件的有限元分析 30
4.3底盘组件的有限元分析 31
4.4丝杠组件的有限元分析 33
4.5 本章小结 35
第五章 全文总结与未来发展 36
5.1 全文总结 36
5.2 未来发展 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 研究背景
最近几年来，随着我国工业水平的大力发展，对于重型、大型的工业制造装备需求越来越旺盛。由此，带动了一系列与之相关的工业辅助设备制造业的发展。变位机正是一种工业辅助设备，它常常用于焊接的辅助设备，使焊件得到最佳的加工位置。
在我国，核电产业、风电产业和其他新兴能源产业的高速发展，对于大型、重型加工零件的需求更是旺盛。在这些行业中，大型变位机主要用于配合大型龙门立柱落地式镗铣床、加工核电和风电设备上大型密封头装置。一旦研制成功并能够量产，将会改变国外对变位机高端技术垄断的局面，大幅提升我国重型、大型零件的制造水平，为重型装备行业的发展打下扎实的基础。
在此背景下，本文将会提出一种新型变位机的结构。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 广泛使用的变位机类型
在我国，应用较为广泛的变位机主要是专用焊接辅助设备。它除了用于回转工作的焊接变位，还能够用来与操作机、焊机配套等其他焊接设备辅助使用，而且还可以用来手工作业时改变工件的位置。由于它的操作简便、适用范围广，因而得到了越来越广泛的应用。
如图11所示，焊接变位机一般由工作台回转机构和翻转机构组成，其工作原理一般是通过工作台的升降、翻转和回转这三个独立的运动，驱动固定在工作台上的工件，使其能够达到加工所需的焊接、装配角度，以达到最佳的工作位置。
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图11 焊接变位机实物图
在我国，焊接变位机应用较为广泛有以下四种结构：双立柱单回转式、L型双回转焊接变位机、C型双回转焊接变位机以及坐式通用焊接变位机。
(1) 双立柱单回转式变位机
该款变位机主要用于焊接工程机械长方形结构件。它最大的特点是安装在立柱一侧的电机驱动工作装置沿一个回转方向运转，另一端随主动端从动。变位机两侧立柱可设计成可升降式，以适应不同的工作要求。这种结构的变位机的明显的缺点是只能在一个圆周方向回转，并且工作时还需要注意焊缝形式，[1]因此其使用范围有局限性。双立柱单回转式变位机实物如图12所示。
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图12 双立柱单回转式变位机
(2) L型双回转焊接变位机
顾名思义，L型双回转焊接变位机的工作装置的结构形状为L型。它具有两个方面的回转自由度，并且在这两个方向都可以360°回转。与其它类型变位机相比，L型双回转焊接变位机具有开放性，操作空间大，方便工件的安装与夹持的优点。L型双回转焊接变位机实物如图13所示。
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