焊接機構方案設計機理探索

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變位機構車架模型分析所設計的焊接變位機構車架的質量為5t，車架由鋼板直接焊接拼裝而成，車架的質量分布主要是鋼板的分布，由現場看到的車架實物可知，小車架的空間內部結構復雜，內部存在較多空間，但是鋼板的分布基本均勻。

即小車架的質量基本可以看作是均勻分布，為了方便計算，將小車架簡化為一個長方體模型，傳動方案分析傳動方式的確定，根據具體情況，不僅要考慮到技術性能指標，還要考慮經濟成本。對提出的各種方案，綜合比較技術難度、經濟指標等后實施方案。

焊接變位機構的傳動方式主要是機械傳動或液壓傳動。根據項目要求，焊接變位機構的翻轉速度約為0．1～1rad/min。電機的轉速一般為1440rad/min，由此可以確定，如果采用機械傳動，降速比將達到1000～2500，如此大的降速比需要復雜和結構龐大的變速機構。

加之上述計算可以看出需要的驅動轉矩非常大，因此，采用液壓傳動方案。直接輸出所需轉速，經聯軸器驅動工作臺翻轉，由于不需要增加中間傳動環節，結構緊湊。動力執行元件可選用單葉片式擺動液壓缸和齒輪齒條式液壓缸2種方案。

當車架的焊接位置翻轉到位時，定位是一個至關重要的問題。翻轉機構有3個平衡位置，即水平、逆時針翻轉90°和順時針翻轉90°。考慮到工廠的實際情況和設計需要，在到達平衡位置時需要設計限位開關，以保證工作臺停在需要的位置。借鑒機床限位的方法，采用機械式的限位擋塊，當工作臺到位時，觸碰限位擋塊，啟動電磁開關，通過電氣控制停止液壓缸的擺動。由于翻轉轉速非常低，可以忽略由于慣性產生的位置誤差。

同時設計液壓系統時，可采用具有斷電鎖緊功能的液壓系統。如考慮到成本，可以手動拔銷，插銷經由電磁開關自動完成;或者，插銷采用彈簧驅動自動插入。液壓系統本身具有自鎖功能，但存在泄漏的問題，為了保證安全，用一個定位銷輔助定位工作臺。

由于工作臺所有負載都作用在工作臺支座上，故定位銷可不承受徑向載荷，只需限制工作臺的轉動即可。定位銷的插入可以采用自動模式，考慮到成本，可以采用人工手動插入。當工作臺轉到平衡位置時，液壓缸停止擺動，工作臺翻轉停止，同時液壓系統具有自鎖功能，故可以將定位銷手動插入矩形槽實現定位。設計完成了2套方案，方案1采用單葉片式擺動液壓缸傳動，方案2采用齒輪齒條式擺動液壓缸傳動，取得了較好的效果。

作者：嚴學書 孫全 夏選瓊 王立存 李官美 單位：重慶工商大學