宝马M6汽车空调电焊旋转工作台设计

本科论文目录TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 IAbstract II引言 41电焊工作台 61.1电焊工作台简介 61.2电焊工作台国内外研究现状 71.2.1国内电焊工作台的研究现状 71.2.2国外电焊工作台的研究现状 71.3宝马M6汽车空调电焊旋转工作台设计研究目的与意义 71.3.1课题背景 71.3.2研究目的与意义 81.4.1研究内容 91.4论文的主要研究内容 91.4.2设计要求 91.4.3预期研究成果 102整机介绍 112.1旋转装置介绍 112.2升降装置介绍 122.3固定装置介绍 133设计方案 153.1总体结构 153.1.1机械结构设计 153.1.2传动结构设计 153.2主要机构的设计 163.2.1电机的计算 163.2.2蜗轮蜗杆的确定 193.2.3旋转轴的计算 213.2.4气缸的确定 233.2.5气缸缸径的选定 234整机装配及其渲染 254.1整体装配图 254.1.1转台的三维造型 264.1.2台面的三维造型 264.1.3旋转背板的三维造型 274.1.4气缸顶升机构的三维造型 284.1.5整体装配图 294.2整体渲染图 30结论 32参考文献 33致谢 34本科论文摘要电焊工作台一般用于工业焊接工作，用于与电焊机器人相配合，使电焊机器人能够在固定的位置进行焊接工作，提高电焊机器人的工作效率。通常由工作台底座和夹具组成，夹具一般固定于工作台底座上，每进行一个工件的焊接工作后，需要电焊机器人停止工作，等待上下料完成后，再进行下一个工件的焊接工作。这样电焊机器人虽然取代了人工，但是却降低了工作效率。为了兼顾效率和减少人工，本论文对设计了电焊旋转工作台。本设计节约了电焊机器人等待上下料的时间，提高了电焊机器人的工作效率。本次设计宝马M6汽车空调电焊旋转工作台设计共分为四大部分，这四大部分分别是转台部分、台面部分、旋转背板部分、气缸顶升机构部分，并且每部分均由若干个零部件组成。该设备主要用于工厂内，与电焊机器人相配合。电焊旋转工作台，旋转的是工作工位和上料工位，使设备效率最大化。在通过本次设计改造之后，增加了部分功能，提高了工作效率，减少了事故的发生。本论文根据工厂的实际情况进行了部分机械设计。在设计过程中，需考虑零件之间的尺寸配合设计、电机参数的选择、材料的选择以及机械设计的合理性。本次设计主要是针对零件的设计以及工作台整体的设计。选择优质的材料，展示出机械设计安全、可靠、高效等特点。本次机械设计在进行三维造型设计和装配时使用了SolidWorks2017软件。在本次的设计中，首先对工作台部分进行了三维造型和机械设计，工作台部分的设计分为转台部分的三维造型设计以及台面部分的三维造型设计，其次是旋转背板部分的设计，最后对气缸顶升机构进行了设计。本次机械设计，根据相关的机械设计原理，以及相关机械设计标准进行设计，方案合理可行，可供相关技术人员参考。关键词：电焊；旋转；工作台；效率

AbstractElectricweldingtableisgenerallyusedforindustrialweldingwork.Itisusedtocooperatewiththeelectricweldingrobot,sothattheelectricweldingrobotcancarryoutweldingworkinafixedpositionandimprovetheworkingefficiencyoftheelectricweldingrobot.Itisusuallycomposedofworktablebaseandfixture.Thefixtureisgenerallyfixedontheworktablebase.Aftereachworkpieceiswelded,theweldingrobotneedstostopworkingandwaitforthecompletionofloadingandunloadingbeforeweldingthenextworkpiece.Inthisway,theweldingrobotreplacesthehuman,butreducestheworkingefficiency.Inordertotakeintoaccounttheefficiencyandreducethelaborforce,thispaperdesignstheweldingrotarytable.Thedesignsavesthetimeofwaitingforloadingandunloading,andimprovestheworkingefficiencyoftheweldingrobot.Inthisdesign,theairconditioningweldingrotarytableofBMWM6automobileisdividedintofourparts,whicharetheturntablepart,thetablepart,therotarybackplatepart,thecylinderjackingmechanismpart,andeachpartiscomposedofseveralparts.Theequipmentismainlyusedinthefactory,andismatchedwiththeweldingrobot.Weldingrotarytable,rotatingtheworkstationandloadingstation,soastomaximizetheefficiencyoftheequipment.Afterthisdesigntransformation,somefunctionsareadded,workingefficiencyisimprovedandaccidentsarereduced.Inthispaper,accordingtotheactualsituationofthefactory,partofthemechanicaldesigniscarriedout.Inthedesignprocess,thesizematchingdesignbetweenparts,theselectionofmotorparameters,theselectionofmaterialsandtherationalityofmechanicaldesignshouldbeconsidered.Thisdesignismainlyforthedesignofpartsandtheoveralldesignoftheworkbench.Selecthigh-qualitymaterialstoshowthesafety,reliabilityandefficiencyofmechanicaldesign.Inthismechanicaldesign,SolidWorks2017softwareisusedfor3Dmodelingdesignandassembly.Inthisdesign,firstofall,thethree-dimensionalmodelingandmechanicaldesignoftheworkbenchpartiscarriedout.Thedesignoftheworkbenchpartisdividedintothethree-dimensionalmodelingdesignoftheturntablepartandthethree-dimensionalmodelingdesignofthemesapart,followedbythedesignoftherotatingbackplanepart.Finally,thecylinderjackingmechanismisdesigned.Thismechanicaldesignisdesignedaccordingtotherelevantmechanicaldesignprinciplesandrelevantmechanicaldesignstandards.Theschemeisreasonableandfeasible,whichcanbeusedforreferencebyrelevanttechnicians.Keywords:electricwelding;rotation;worktable;efficienc引言焊接的技术是可以追溯到几千年前的青铜器时代的，在人类早期工具制造过程中，无论是中国还是当时其他文明地区，我们都能看到现在焊接技术的雏形。古代的焊接方法主要是锻焊、铸焊和钎焊。中国商朝（公元前1600年至公元前1046年）制造的铁刃铜钺就是铁和铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折，接合良好。春秋战国时期（公元前770年至公元前221年）曾侯乙墓中的建鼓铜座上的盘龙是分段钎焊连接而成的，与现代软钎料成分相近。战国时期制造的刀剑一般是加热锻焊而成的。据明朝宋应星所著《天工开物》记载：中国古代将铜和铁一起入炉加热，经锻打制造刀、斧；用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上，分段锻焊大型船锚。在古埃及和地中海地区，公元前1000年人们就已经能够通过搭接的方法制造金盒及铁质工具。到中世纪（约公元476年至公元1453年），早叙利亚大马士革曾用锻焊方法打造兵器。但古代焊接技术长期停留在较原始的水平，使用的热源都是炉火，温度低、能源不集中，无法用于大截面、长焊缝工件的焊件，只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。近代真正意义上的焊接技术起源于1880年左右电弧焊方法的问世[1]。随着科学技术的飞速发展，自动化和机械化也逐渐取代人工，在制造业方面越来越多的自动化设备以及机器人被应用于加工生产。焊接行业也使用机器人进行焊接来代替人工，越来越多的与焊接机器人相配合的工作台也应运而生。焊接工作台是指为焊接小型焊件而设置的工作台[2]。焊接工作台的表面一般有T型槽或孔，方便使用。焊接平台材质一般为HT200或HT250，这两种材质占到焊接平台材质的98%以上，既能满足焊接工件时的要求，又相对来说价格低廉，无论是焊接平台的抗拉力、硬度、耐磨程度均能满足焊接要求。焊接工作台工作面根据客户需求来设计，一般焊接平台工作面精度要求不高，工作面精度参照焊接平台国家标准GB/T22095-2008[3]。本次毕业设计的灵感来源于实习企业，本文主要介绍了宝马M6汽车空调电焊旋转工作台。本文对宝马M6汽车空调电焊旋转工作台的机械结构、传动结构进行了详细的描述和讲解。1电焊工作台1.1电焊工作台简介现今，电焊工作台各种各样，电焊工作台在工作时与电焊机器人配合，可以使电焊机器人更加准确的进行需要焊接位置的定位，提高电焊机器人的工作质量和工作效率。现在应用最多的电焊工作台有自动焊接工作台、大功率焊接工作台以及柔性三维组合焊接工装。其中柔性三维组合焊接工装是一种可旋转的多角度的电焊工作台，主要部件有工作台台体、工作台底座，主要驱动部件是液压油缸，主要传动部件是蜗轮蜗杆，有着多种多样的夹具且具有旋转功能，可以大大提高焊接效率。图1.1三维柔性组合焊接工装1.2电焊工作台国内外研究现状1.2.1国内电焊工作台的研究现状随着科技的发展、生产的需求提高，焊接技术也慢慢的突破了传统的局限性，越来越多的企业采用电焊机器人进行焊接工作，与电焊机器人相配合的电焊工作台也应运而生，电焊旋转工作台的种类和功能也是各种各样，为了提高生产效率，国内已经开始设计研发各种相对于工件的专用点焊工作台。国家希望用先进的焊接技术来提高产品的生产质量、提高效率、降低成本，以此来与劳力成本相对低廉的国家进行市场竞争。电焊工作台的种类较多，但是部分生产效率低下，不能够满足生产需求，许多效率更高、更方便快捷的电焊工作台整在研发之中。1.2.2国外电焊工作台的研究现状世界各工业发达国家都非常重视焊接技术的发展与创新。美国和德国专家在讨论21世纪焊接的作用和发展方向。一致认为：焊接（到2020年）仍将是制造业的重要加工技术，它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法[4]。目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊接产品增加更大的附加值。焊接技术（包括连接、切割、涂敷）现在以及将来，都有最大可能成功地将各种材料加工成可投入市场的产品的首选加工方法[5]。焊接已经不再是一种“应召工艺”，它将逐步集成到产品的全寿命过程，从设计、开发、制造到维修、再循环的各个阶段。焊接将被认为对改善产品全寿命的成本、质量和可靠性是至关重要的手段，而且对提高产品的市场竞争力有重要贡献。国外主要工业发达国家的政府很重视焊接技术的发展，他们希望用先进的焊接技术来提高产品的生产质量、提高效率、降低成本，以此来与劳力成本相对低廉的国家进行市场竞争，这是一种战略手段。国外大多数工作台也不太适应现在的需求。1.3宝马M6汽车空调电焊旋转工作台设计研究目的与意义1.3.1课题背景宝马M6汽车空调电焊旋转工作台具有一备一用，快速转换焊接工件，可以和电焊机器人配合以及灵活的夹取工件的特点。主要用于宝马M6汽车空调焊接时的夹持工作，与电焊机器人进行配合。可以解决现有工作台与电焊机器人工作时只有电焊机器人运动，但是工作台不能适应电焊机器人，表现出的配合不协调问题；解决电焊机器人在完成一个工件焊接后需要人工替换另一个零件，电焊机器人等待更换工件时间较长，导致点焊机器人工作效率低的问题；解决在设计电焊旋转工作台使用电机的电机选型问题。宝马M6汽车空调需要焊接部分如图1.2所示：图1.2宝马M6汽车空调需要焊接部分1.3.2研究目的与意义为了使电焊机器人代替人工，让电焊旋转工作台与机械手臂相配合，使焊接工作可以一次性完成上下左右多个角度的焊接。减少人工，保证电焊的精度。通过设计电焊旋转工作台，减少了人工的使用，节约了劳动力。电焊机器手与电焊旋转工作台的配合比人工焊接更加完美，提高了生产效率，增加了利润。1.4.1研究内容宝马M6汽车空调电焊旋转工作台设计，主要设计电焊旋转工作台的规格尺寸；设计电焊旋转工作台机械结构；设计电焊旋转工作台的工作方式；设计电焊旋转工作台的驱动方式。主要研究通过电焊旋转工作台的机构，提高电焊工作台与电焊机器人的配合度，提高工作效率。1.4论文的主要研究内容1.4.2设计要求待装夹工件尺寸为高610mm、宽415mm、厚18mm，且夹具可进行微调；同时装夹工件个数为2个；可以进行旋转和竖直方向的运动；工作效率应达到每五分钟完成一个工件的焊接工作；需要电机个数为两个；电焊旋转工作台尺寸大约为高2100mm、长850mm、宽700mm；设计方案合理，结构可行，工艺性好；结构分析、设计计算中数据及公式引用正确，计算结果正确；图纸表达正确清晰，绘制规范；工作效率应达到每五分钟完成一个工件的焊接工作；设计说明书撰写条理清晰，文字通顺，格式规范。图1.3工件尺寸图1.4.3预期研究成果1.零件三维造型及装配，电子文件，一套；2.所有非标零件图（标准CAD图）电子文件，一套；3.装配图（标准CAD图）电子文件，1张（至少1张A0）；4.最复杂的非标件图纸，打印图纸3张，A3图幅；5.装配图，打印图纸1张；A1或A0图幅；6.设计说明书（40页以上）；7.产品实物或模型（3D打印或自制的非金属模型）。

2整机介绍2.1旋转装置介绍电焊旋转工作台的具有旋转装置，旋转装置采用步进电机进行驱动、蜗轮蜗杆来传动的方式。由于蜗轮蜗杆减速器相对于其他传动系统能够更容易的实现垂直方向的传动，且在相同速比下所占空间更小[6]，所以本设计采用了蜗轮蜗杆的传动方式。在工业生产过程中，电焊机器人焊接工件时，由于老式工作台需要完成一个工件的焊接后等待上下料再进行下一个工件的焊接，浪费时间。在本设计中设计了上料和工作两个工位，旋转装置通过在挡板两侧安装夹爪来固定待加工工件来实现一备料一使用的需求，大大的提高了电焊机器人的工作效率，解决了生产需求。现在自动化大多数采用一备料一使用的方式进行上下料操作，这样可以大大节约上下料时间，提高机器人的工作效率，为生产速率的提升奠定基础。上下料工位挡光板工作工位上下料工位挡光板工作工位图2.1旋转部分图2.2步进电机以及蜗轮蜗杆2.2升降装置介绍电焊旋转工作台需要与电焊机器人进行配合，所以需要实现工件固定高度可调节。电焊旋转工作台采用了利用气缸构建举升机构来实现工件的上升和下降，来配合电焊机器人，以便于电焊机器人更准确、快速的完成工件的焊接工作。升降装置采用气缸对工作工位进行举升动作，本设计采用气缸与采用其他结构有如下优势：气缸机构简单，对操作人员技术要求低，后期维护简单切成本较低，且工作环境清洁，不会出现漏液漏油等现象。图2.3气缸升降装置2.3固定装置介绍在电焊旋转工作台中间挡板的两侧，安装有GH101-E和GH304-E两种型号的手钳，以及根据工件尺寸设计的固定夹具以及四种非标定制止位块，可用于工作工位工件和上下料工位工件的固定，保证工件在焊接时的稳定性问题。固定装置中，在两个工位中间安装有挡光板，挡光板的作用是，防止工人在上下料时眼睛被电焊机器人焊接的光伤害。固定装置的两种手钳经过四种非标定制的止位块可以准确的与工件的托架背板相配合，来快速准确的对工件进行固定，保证了上下料的速率。图2.4固定装置工件托架背板手钳定位块工件托架背板手钳定位块图2.5装夹背板

3设计方案3.1总体结构3.1.1机械结构设计结合实际的工作环境，文章之中设计并介绍了一款可以代替普通工作台与电焊机器人相配合的旋转工作台，即电焊旋转工作台。在结构设计方面，主要分为旋转部分、升降部分、固定部分这三个大部分。除去这三大部分外，本次毕业设计产品还涉及了三个重要的子系统：控制系统、传动系统、以及驱动系统。旋转部分：它是电焊旋转工作台的主要部分，将电机产生的动力输送到旋转轴以及导向杆支座和旋转背板上，使电焊旋转工作台能够获得足够的动力进行旋转，以完成备料工位与工作工位之间的转换。升降部分：是能够让工件到达指定高度的部分，该部分由气缸驱动，通过气缸工作来实现整个工位的上升，对工位进行高度的调整，让工件达到焊接机器人工作所需要的高度。固定部分：固定部分分为工件固定部分（旋转背板）和底座固定部分（工作台），工件固定部分由固定夹具、工件托架背板、非标准件止位块、GH304-E手钳和GH101-E手钳组成，主要作用是固定焊接工件以及备用工件。底座固定部分主要作用是支撑旋转背板挡光板、固定举升气缸、固定转台（转台是由步进电机和涡轮蜗杆减速器构成的旋转机构），并使各部分配合合理。电焊旋转工作台的工作阶段，是电焊旋转工作台与电焊机器人相配合的过程，既能在完成一个工件的焊接后立即替换另一个工件继续工作，又能精确的与电焊机器人相配合。使机器人拥有较高的工作效率。本次电焊旋转工作台的设计相对比较简单，适当增加了一些简单的机械结构，使整个机身更加稳定，工作效率有了很大的提高，提高了生产速率，降低了制造成本。进而实现了设计目的。3.1.2传动结构设计现工业生产传动方式多为蜗轮蜗杆传动、皮带传动、链条传动、齿轮传动。本设计经过对四种传动方式进行了对比，四种传动方式优缺点如表3-1所示：表3-1四种传动方式优缺点蜗轮蜗杆传动皮带传动链条传动齿轮传动优点传动比大，结构紧凑传动很平稳，噪声很小，有自锁性能，可实现垂直传动结构简单，传动平稳，过载时会打滑起安全保护作用能够在恶劣的环境中工作，能保证平均传动比结构紧凑，传递运动准确，使用寿命长缺点成本较大不能保证精确的传动比，适用于中心距较大的传动链条磨损后易脱落，安装维护要求高制造安装要求高，过载无保护由表中四种传动方式的对比可知，蜗轮蜗杆传动既有较大的传动比，又有自锁性能可以起保护作用，安装和维护的成本以及要求也不会太高，所以本设计采用了蜗轮蜗杆传动。传动结构主要为蜗轮蜗杆传动,由已选定的步进电机输出扭力，提供给旋转轴，旋转轴带动导向杆支座、挡光板以及旋转背板转动，为整个结构提供动力使其能够自由转动。并且蜗轮蜗杆的选取，要根据输出的扭矩、工作时间以及功率来确定，并且电机的确定要根据蜗轮蜗杆的强度校核来确定。采用蜗轮蜗杆的传动方式，可以有效的防止逆转为生产带来的损失，涡轮蜗杆传动减速器不但可以提供较大的单级减速比，而且拥有较小的外形尺寸，节约空间，为工作生产提供了很大的便利。电焊旋转工作台的旋转部分通过电机进行传动，电机的选择，需要根据旋转工作台进行选型。以使电焊旋转工作台达到最好的工作状态。3.2主要机构的设计3.2.1电机的计算本设计旋转部分的驱动方式为电机驱动，通过蜗轮蜗杆减速器带动旋转轴旋转，从而带动旋转背板旋转，达到工作工位和上料工位之间的转换。因此需要对电机功率进行计算。电机需要的功率：P=FV（3-1）其中P为需要功率，F为力，V为圆周运动线速度。已知工件质量为5kg，挡光板质量为5kg，旋转背板质量为10kg，由于设计采用双工位（一工作，一上料），可知电机需要驱动旋转轴带动质量m为35kg的设备。F=G=mg（3-2）当g取9.8N/kg时：F=G=mg=35kg×9.8N/kg=343N圆周运动线速度： V=2πr/T（3-3）其中V为圆周运动角速度，2π为360°的弧度制，，T为周期。圆周运动角速度： ω=2π/T（3-4）设备的工作节拍为每五分钟完成一个工件的焊接工作，上料时间t1为1分钟，从上下料工位旋转至工作工位时间t2为15秒，机器人焊接时间t3为2分30秒，从工作工位旋转至上下料工位时间t4为15秒，下料时间t5为1分钟，由此可知周期:T==15s+15s=30s由式3-4可知π取3.14时，圆周运动角速度ω为0.208rad/s。联立式3-3和式3-4可得：V=ωr（3-5）联立式3-1和式3-5可得：P=FV=Fωr将ω=0.208rad/s，F=343N，r=0.425mP=FV=Fωr=343N×0.208rad/s×0.425m=30.3212W电机的扭矩为：T=9550P/n（3-6）其中T是扭矩，P是输出功率，n是电机转速，9550是计算系数343N=9550×根据电机参数表3-2进行电机选型。表3-2电机参考表如下型号额定

功率额定

电流转速效率功率

因数堵转转矩堵转电流最大转矩噪声振动

速度重量额定转矩额定电流额定转矩1级2级kWAr/min%COSФ倍倍倍dB(A)mm/skg同步转速3000r/min2级Y80M1-20.751.8283075.00.866711.817Y80M2-21.12.5283077.00.862.27.02.366711.818Y90S-21.53.4284078.00.852.27.02.370751.822Y90L-22.24.8284080.50.862.27.02.370751.825Y100L-236.4288082.00.872.27.02.374791.834Y112M-248.2289085.50.872.27.02.374791.845Y132S1-25.511.1290085.50.882.07.02.378831.867Y132S2-27.515290086.20.882.07.02.378831.872Y160M1-21121.8293087.20.882.07.02.382872.8115Y160M2-21529.4293088.20.882.07.02.382872.8125Y160L-218.535.5293089.00.892.07.02.282872.8145Y180M-22242.2294089.00.892.07.02.287922.8173Y200L1-23056.9295090.00.892.07.02.290952.8232Y200L2-23769.8295090.50.892.07.02.290952.8250Y225M-24584297091.50.892.07.02.290972.8312Y250M-255103297091.50.892.07.02.292974.5387Y280S-275139297092.00.892.07.02.294994.5515Y280M-290166297092.50.892.07.02.294994.5566Y315S-2110203298092.50.8991044.5922Y315M-2132242298093.00.8991044.51010Y315L1-2160292298093.50.8991044.51085Y315L2-2200365298093.50.8991044.51220Y355M1-2220399298094.20.81094.51710Y355M2-2250447298594.50.901.27.02.21114.51750Y355L1-2280499298594.70.901114.51900Y355L2-2315560298595.00.901114.52105同步转速1500r/min4级Y80M1-40.551.5139073.00.762.46.02.356671.817Y80M2-40.752139074.50.762.36.02.356671.817Y90S-41.12.7140078.00.761671.825Y90L-41.53.7140079.00.762671.826Y100L1-42.25143081.00.822.27.02.365701.834Y100L2-436.8143082.50.812.27.02.365701.835Y112M-448.8144084.50.822.27.02.368741.847Y132S-45.511.6144085.50.842.27.02.370781.868（续表）型号额定

功率kW额定

电流A转速r/min效率%功率

因数COSФ堵转转矩额定转矩倍堵转电流额定电流倍最大转矩额定转矩倍噪声1级dB(A)振动

速度2级mm/s重量kg同步转速1500r/min2级Y132M-47.515.4144087.00.852.27.02.371781.879Y160M-41122.6146088.00.842.27.02.375821.8122Y160L-41530.3146088.50.852.27.02.377821.8142Y180M-418.535.9147091.00.862.07.02.277821.8174Y180L-42242.5147091.50.862.07.02.277821.8192Y200L-43056.8147092.20.872.07.02.279841.8253Y225S-43770.4148091.80.871.97.02.279841.8294Y225M-44584.2148092.30.881.97.02.279841.8327Y250M-455103148092.60.882.07.02.281862.8381Y280S-475140148092.70.881.97.02.285902.8535Y280M-490164148093.50.891.97.02.285902.8634Y315S-4110201148093.50.893982.8912Y315M-4132240148094.00.8961012.81048Y315L1-4160289148094.50.8961012.81105Y315L2-4200361148094.50.8961012.81260Y355M1-4220407148894.40.81064.51690Y355M3-4250461148894.70.81084.51800Y355L2-4280515148894.90.81084.51945Y355L3-4315578148895.20.81084.51985由表可知电机可以选取Y80M1-4即可满足所需要求。3.2.2蜗轮蜗杆的确定 蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似[9]。蜗轮蜗杆传动实现大速比的减速传动，实现垂直方向的传动，实现传动自锁,蜗轮不能反向驱动蜗杆,以保安全。综上所述，蜗轮蜗杆传动机构与齿轮传动机构相比，蜗轮蜗杆传动机构更加适用于本次机械设计。 转台是电焊旋转工作台的重要组成部件，转台是整个设计的主要驱动系统，转台由步进电机、旋转轴、涡轮蜗杆减速器组成。由于蜗轮蜗杆机构可以更好的实现垂直方向的传动，所以本次设计的电焊旋转工作台采用蜗轮蜗杆传动。传动示意图如图图3.1所示：图3.1传动示意图电动机2,4—联轴器3—级蜗轮蜗杆减速器表3-3蜗轮蜗杆系数表使用系数KA工作类型IIIIII载荷性质均匀无冲击不均匀小冲击不均匀大冲击每小时启动次数＜2525~50＞50启动载荷小较大大KA11.151.2注：小值用于每日偶尔工作，大值用于长期连续工作动载系数Kv应用齿轮机床分度副读数装置的精密传动，

电动调速传动齿轮机床或高精机床的进给系统，工业用高速或重载调速器，一般读数装置一般机床的进给调速系统，工业用一般调速及动力传动装置圆周速度较小，每天工作时间较短的传动低速、不重要的传动或手动机构蜗轮蜗杆的齿轮系数YFa2如图3.2所示：图3.2蜗轮蜗杆的齿轮系数YFa2蜗轮蜗杆压力角α为20，传动比20.5，蜗杆头数Z1为2则蜗轮齿数Z2为41，已知蜗杆的转矩T1为1.5N·，传动效率η为0.4，则根据公式可计算：T2=ηuT1=旋转轴的计算本设计旋转部分的驱动方式为电机驱动，通过蜗轮蜗杆减速器带动旋转轴旋转，从而带动旋转背板旋转，达到工作工位和上料工位之间的转换。因此需要对旋转轴的强度进行设计。旋转轴的失效方式：(1)疲劳点蚀：在正常的使用条件下，由于脉动循环接触应变力的反复作用，正如齿轮的齿面那样，滚动体内外圈滚道上出现的疲劳点蚀是轴承的常见失效形式。(2)塑性变形：旋转轴在过大的静载荷以及冲击载荷的相互作用下，当滚动体和内外圈滚道表面接触处局部应力超过了材料的屈服极限时，将会在接触处产生塑性形成的变形的凹坑。这种情况大多发生在低速重载情况下。(3)胶合：在转速较高并且载荷较大时，滚动体与底座滚道表面将产生胶合破坏。(4)磨损：滚动轴承因密封不良导致灰尘或者金属粉末进入，或者由于润滑不良，将产生干摩擦，这些都会引起零件表面的磨损。转速越高磨损的也会越严重[10]。轴承寿命的计算准则：对于回转的滚动轴承，针对疲劳点蚀破坏，应进行寿命计算。对于不转动，摆动或转速很低的轴承主要要求控制塑性变形，应作静张力计算。对于高速轴承由于发热而造成的磨损，胶合常常是突出的矛盾，除进行寿命计算外，还要检验其极限转速。轴扭曲强度的校核：最小设计轴径d为18mm，减速机的输出力矩T为1.5N·mm，根据公式：τ=T/Wt（3-8）可知扭转剪应力τ约为1.3Mpa根据数据判断：安全轴刚度校核：轴传递的扭矩为1.5N·mm，最小设计轴径d为18mm，切变模量G为79Gpa根据公式：Φ=可知极惯性矩Ip为10305.99mm4，刚度Φ为0.5。根据表3-4表3-5可知轴的刚度符合表3-4材料切变模量数据表材料切变模量G数据库材料G（GPa）碳钢79合金钢,不锈钢79.4灰口铸铁,白口铸铁44球墨铸铁73~76纯铜,锰青铜39黄铜,铝青铜41铝合金26扎制铝24~26木材0.5表3-5许用扭转刚度表许用扭转刚度[φ]经验库传动精度要求[φ](°/m)精密传动0.25~0.5一般传动0.5~1要求不高的轴≥13.2.4气缸的确定气缸是通过将空气压缩产生的压力能转换为机械能，气缸机构可以作竖直方向直线往复运动、摆动和旋转运动。本设计中由气缸所构成的举升机构能够快速、准确的达到电焊机器人需要焊接工件的高度。即便在恶劣的工作环境中，气缸能够正常使用、工作，气缸的操作也很简单，后期维护方便、成本低，甚至有可能实现后期的免维护。气缸对于作往复直线运动十分擅长，特别是对工件的直线搬运这一工业自动化使用最多的传动方式。之后可以通过调节安装固定在气缸两侧的单向节流阀的流量大小就能够简单方便地实现速度控制的稳定，这也成为了气缸驱动系统都的最大特征和优势[16]。3.2.5气缸缸径的选定根据设计需要顶升质量为工件质量5kg以及旋转背板质量10kg共15kg。气缸选型可根据表6确定。表6气缸缸径选型表如下缸径Mm气缸的理论输出力（推力）单位：KG使用空气压力MPa0.8101.572.363.143.934.715.506.28164.026.038.0416.1206.289.4212.615.718.822.025.0259.8114.719.624.529.434.439.23216.048.356.364.44025.137.750.362.875.488.0100.55039.258.978.598.21171371576362.393.51251561872182508010015120125130035240210015723631439347155062812524536849161573685998216040260380410051206140716081805087631018127215271781203620062894212571571188521992514250981147319632454294534363926320160824123216402148255629643240025313796502662837539879610052空气压力（又称空气压强）指空气垂直作用在空气微团表面或物体表面单位面积上的力，单位为帕（Pa）[18]。一般工厂的空气压力标准为0.8MPa，根据气缸以上下垂直形式安装使用，向上的推力约为理论计算推力的50%[19]、需要被顶升质量15kg以及气缸缸径选型表可选定气缸缸径为25mm。4整机装配及其渲染4.1整体装配图本次三维设计使用SolidWorks2017对宝马M6汽车空调电焊旋转工作台进行三维造型设计和装配，在本次设计中，首先对工作台部分进行了设计，工作台设计分为转台部分设计以及台面部分设计。台面部分转台部分台面部分转台部分图4.1装配图4.1.1转台的三维造型本次三维设计中的第一部分，以步进电机以及蜗轮蜗杆减速器大小为设计基础，转台的三维设计造型如图图4.2所示：图4.2转台装配图4.1.2台面的三维造型台面部分为本次三维设计的第二部分，台面的三维设计如图4.3所示：图4.3台面装配图转台部分以及台面部分完成之后，对宝马M6汽车空调电焊旋转工作台的旋转背板和气缸顶升机构的三维造型设计。4.1.3旋转背板的三维造型旋转背板是本设计的主要部分，需要与台面和转台进行配合，旋转背板的三维造型设计如图图4.4所示：图4.4旋转背板装配图旋转背板的设计完成后，对电焊旋转工作台的气缸顶升机构进行了三维造型设计。4.1.4气缸顶升机构的三维造型缸顶升机构要与台面进行配合，也是与旋转背板相配合的部分，气缸顶升机构三维造型设计如图图4.5所示：图4.5气缸顶升机构装配图4.1.5整体装配图宝马M6汽车空调电焊旋转工作台的整体装配图如图图4.6所示：图4.6宝马M6汽车空调电焊旋转工作台整机装配图4.2整体渲染图本次渲染设计通过Solidworks2017先对宝马M6汽车空调电焊旋转工作台进行三维造型设计和装配，然后使用Keyshot6.0插件对宝马M6汽车空调电焊旋转工作台进行渲染，渲染图如图图4.7和图4.8所示：图4.7宝马M6汽车空调电焊旋转工作台整机渲染图1图4.8宝马M6汽车空调电焊旋转工作台整机渲染图2渲染图一展示的为工作工位，渲染图2展示的为备料工位即上下料工位。结论通过以上分析，宝马M6汽车空调电焊旋转工作台的设计主要以步进电机驱动为主体，通过分析工业机器人在不同运动状态下的受力来进行架构设计。对宝马M6汽车空调电焊旋转工作台进行机构设计和运动分析设计，在这个设计过程中，主要完成了以下的设计内容：对宝马M6汽车空调电焊旋转工作台的驱动装置进行了详细的研究，最后确定了以电机为主气缸为辅的驱动系统；分析了宝马M6汽车空调电焊旋转工作台的主要动力机制；发动机机作为整个工作系统的动力源，实现了宝马M6汽车空调电焊旋转工作台的工作。这次设计主要以固定部分，旋转部分，升降部分三部分为主，固定部分可以通过固定夹具、工件托架背板、非标准件止位块、GH304-E手钳和GH101-E手钳将工件进行固定，固定部分加有挡光板，防止工人在上料过程中眼镜被电焊闪伤，固定部分有两个旋转背板，一个进行焊接工作时，另一个可以进行上下料备料操作；旋转部分采用步进电机驱动，经对比选定蜗轮蜗杆传动；升降部分经比较选定气缸，三个部分相互配合，可以有效的提高对于宝马M6汽车空调工件的焊接质量和速率。在完成这个设计过程中，还需要解决很多问题。例如，在宝马M6汽车空调电焊旋转工作台设计在运动的过程中，步进电机和气缸节拍配合不是很完美，这需要后期进行调试。通过对这段时间的研究和研究，对宝马M6汽车空调电焊旋转工作台设计的整体结构有了进一步的了解。参考文献[1]江治刚（编译）.焊接发展史(二)[J].焊接技术,2006(06):054-066.[2]巩云鹏,田万禄.机械设计课程设计[M].沈阳:东北大学出版社,2000.[3]孙志礼,冷兴聚,魏严刚.机械设计[M].沈阳:东北大学出版社,2000.[4]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,1991.[5]哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学[M].北京:高等教育出版社,1997.[6]大连理工大学工程画教研室.机械制图[M].北京:高等教育出版社,1993.[7]孙桓,陈作模.机械原理[M].北京:高等教育出版社:北京,2000.[8]高泽远,王金.机械设计基础课程设计[M].沈阳:东北工学院出版社,1987.[9]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003.[10]陈立德.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2004.[11]刘志红,李骏带.机械设计师手册[M].北京:电子工业出版社,2006.[12]濮良贵,纪名刚.机械设计(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2012.[13]李育锡.机械设计课程设计[M].北京:高等教育出版社,2008.[14]曾德江.机械基础[M].北京：机械工业出版社,2010.[15]高永祥.零件三维建模与制造[M].北京：机械工业出版社,2011.[16]尹显华,毛之翔.HGT—3型精密焊接工作台的研制[J].电机,1990(05):114-150.[17]陈一鸣.气缸可靠性试验及数据处理方法的研究[D].武汉理工大学,2009.[18]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会．GB/T16638.1-2008空气动力学概念、量和符号第1部分：空气动力学常用术语：中国标准出版社，2008[19]王海波,刘会杰,邹鹏举.气动靶板装置[J].2007(09):097-168.致谢在这次毕业设计中，我需要特别感谢我的两位指导老师真诚的关怀和细心的帮助，在我毕业设计完成期间，两位老师的严谨态度，敬业精神和开放态度帮助我终身。在论文撰写结束时，我要向两位老师表示最大的敬意和衷心的感谢。在这次设计中我们也收到了许多同学、同事的无私帮助。在此我向你们致以衷心的感谢！在设计过程中，我通过大量查阅有关资料和书籍，与同学、同事进行经验交流和自学，并向指导老师询问等方法，让自己学到了很多以前自己不知道的新知识，虽然经历了很多的困难，但是我也有着很大的收获。通过本次毕业设计我学到了很多的知识，我独立完成任务的能力得到了培养，也树立了对自己工作能力的信心，相信这对我今后的学习、工作和生活都有非常重要的影响。本次毕业设计提高了我的动手能力，使我体会到了创造过程中探索的艰难和当你获得成功时的喜悦。设计过程中,我本着认真刻苦的态度来学习设计的步骤、方法以及经验,但是由于本设计很多方面的涉及了很多没有学习过的知识,我的知识面和能力都有限,因而不能科学详尽得做出一些正确的选择与判断,在设计中还是出现了诸多错误,感谢两位指导老师给予我指正。虽然有一些不足和遗憾,但是对于我来说,本次设计还是比较成功的。我了解了焊接技术以及焊接工作台和焊接机器人的基本知识并完成了电焊旋转工作台的设计,能够实现预期的功能,成功的完成了老师布置的任务和自己的目标。本次毕业设计是在老师的指导下完成的,在设计过程中,两位指导老师给予我很多专业知识上的指导和很多富有创造性的建议,老师一丝不苟的作风,严谨求实的态度一直深深的影响着我,如果没有老师的关心和悉心教导,我不会这么顺利地完成我的毕业设计,在此我向老师表示崇高的敬意和深深的感谢。同时,在设计过程中,我也得到了我们学院很多老师和同学的支持和帮助,在此,也对他们表示感谢。四年大学时光悄然而逝，在沈阳城市学院的这段时光是我最丰富的一段生命体验。在这里体验了喜悦和悲伤，经历了失败和成功，见识了不同人的蜕变，意识到我与世界的联系。作为一名即将走上工作岗位的机械设计工程师，我倍加珍惜尚能接受教育的机会。我也要感谢自己。虽然这四年时光，偶感收获无几，有太多不如意事。但我仍要感谢自己能不忘初心、坚持自我，正慢慢地成为自己理想中的样子。我要感谢我所选择的机械设计制造及其自动化专业。他丰富多彩，魅力无穷，引我深思。在学术生活中，给我热情的老师，同学、同事和家人，他们是我生命中不断挣扎的动力，也是我这一生中最最宝贵的精神财富，因为他们是那么的无私，没有老师和朋友的帮助，我永远不会成功。总之，这篇论文可以成功地完成，凝聚了许多老师、同学和同事的期望和努力。在研究的过程中，我们也得到了许多学生无私的帮助和热情。在此，我们向您表示最衷心的感谢!感谢所有审阅论文并给出宝贵建议的老师。

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。