旋轉(zhuǎn)電弧傳感器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
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目 錄
1 引言 （01）
1.1 選課的依據(jù)和意義 （01）
1.2 當(dāng)代焊縫跟蹤傳感器 （01）
1.2.1 附加式傳感器概述 （01）
1.2.2 電弧傳感器概述 （02）
1.3 電弧傳感器工作原理 （03）
1.3.1 電弧傳感器的基本原理 （03）
1.3.2旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的原理 （06）
1.4 課題任務(wù) （10）
2 課題設(shè)計主要內(nèi)容 （11）
2.1電弧旋轉(zhuǎn)方案的選定 （11）
2.1.1 空心軸電機 （11）
2.1.2 運動機構(gòu)設(shè)計 （12）
2.1.3 防轉(zhuǎn)機構(gòu) （13）
2.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 （14）
2.2.1 各功能部分的軸向分配 （14）
2.2.2 徑向空間的分配 （15）
2.3導(dǎo)電桿部件的設(shè)計 （16）
2.3.1 導(dǎo)電桿部件的總體設(shè)計 （16）
2.3.2 軸承的選用與安裝 （16）
2.4檢測裝置的選定與安裝 （17）
2.4.1 電弧掃描位置與轉(zhuǎn)速的檢測方法 （17）
2.4.2 分體式安裝的旋轉(zhuǎn)編碼器 （18）
2.5偏心機構(gòu)的設(shè)計 （19）
2.5.1 偏心方案的確定 （19）
2.5.2 偏心機構(gòu)的平衡 （22）
2.6外殼的設(shè)計 （23）
2.6.1 外殼總體設(shè)計 （23）
2.6.2 通水方式 （24）
2.6.3 通氣方式 （25）
2.7絕緣與密封設(shè)計 （26）
2.7.1 絕緣設(shè)計 （26）
2.7.2 密封設(shè)計 （27）
2.8其它零部件的設(shè)計 （28）
2.8.1 集線蓋與接地裝置 （28）
2.8.2 安裝設(shè)計 （30）
2.8.3 修配方案設(shè)計 （30）
2.9設(shè)計參數(shù) （31）
3 結(jié)論 （32）
3.1課題設(shè)計過程總結(jié) （32）
3.2課題設(shè)計的缺陷與后續(xù)工作 （32）
參考文獻 （34）
致 謝 （36）
附 錄 （37）
旋轉(zhuǎn)電弧傳感器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
學(xué)生姓名：黃屹立 班級：0781053
指導(dǎo)老師：高延峰
摘要：由于傳統(tǒng)手工焊接對操作人員的技術(shù)要求高，并且在操作過程中往往對操作人員的身體產(chǎn)生不可避免的危害。因此，需要自動化控制的焊接過程。為達(dá)到自動化的目的，設(shè)計旋轉(zhuǎn)電弧傳感器。
本次設(shè)計采用圓柱形外殼體為主要結(jié)構(gòu)，采用空心軸電機為動力源，首先對運動機構(gòu)和防轉(zhuǎn)機構(gòu)進行討論。進而對導(dǎo)電桿，檢測裝置，偏心機構(gòu)這些部件進行了計算和設(shè)計。最后對通水方式，通電方式，絕緣與密封方式進行闡述。最終達(dá)到設(shè)計該機構(gòu)的目的。
關(guān)鍵詞： 焊接 旋轉(zhuǎn)電弧 傳感器 導(dǎo)電桿 偏心機構(gòu)
1 引言
1.1 選課的依據(jù)和意義
現(xiàn)代焊接誕生至今僅百余年，但已顯示出生命力，焊接在近代工業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了不可替代的重要作用。焊接不僅是一種重要的基礎(chǔ)工藝，而且已發(fā)展成為一種新興的綜合工業(yè)技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于造船、壓力容器制造，石油化工等鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域。從某種意義上講，工業(yè)先進的國家莫不以焊接技術(shù)先進作為其現(xiàn)代化的顯著標(biāo)志之一。焊接技術(shù)在國民經(jīng)濟中日益重要的作用，也是當(dāng)代焊接技術(shù)發(fā)展的—個重要特點。然而，傳統(tǒng)手工焊接對操作人員的技術(shù)要求高，并且在操作過程中往往對操作人員的身體產(chǎn)生不可避免的危害。因此，自動化控制焊接過程應(yīng)運而生。
人們設(shè)計開發(fā)了各種焊接傳感器以滿足日益提高的焊接質(zhì)量要求。在長期的生產(chǎn)實踐中，旋轉(zhuǎn)電弧傳感器脫穎而出。然而，旋轉(zhuǎn)電弧傳感器仍然存在減振、小型化等問題期待解決。此外，諸如偏心方式、冷卻方式、密封、絕緣等設(shè)計問題也亟待更為完善的方案。
在本課題中，旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的小型化設(shè)計需求，要求設(shè)計人員必須在有限的機構(gòu)空間內(nèi)實現(xiàn)各功能部件的合理分配。
1.2 當(dāng)代焊縫跟蹤傳感器
焊接是一個結(jié)合了光、電、熱、力的綜合加工過程，在焊接過程中產(chǎn)生的熱量會使焊接工件產(chǎn)生較大的熱變形，從而產(chǎn)生焊接位置偏差。為了克服這種偏差的影響，目前有2 種方法，其一是采用夾具定位，普通的夾具無法滿足要求，為了確保精度，必須采用更為精確的夾具。方法之二是采用傳感器進行焊縫跟蹤，通過比較發(fā)現(xiàn)，采用跟蹤的方法比采用精確的夾具經(jīng)濟得多。所以焊縫自動跟蹤是焊接自動化的關(guān)鍵之一。
焊接傳感器根據(jù)傳感方式的不同可以分為附加式傳感器和電弧傳感器兩大類。
1.2.1 附加式傳感器概述
附加式傳感器是目前焊縫跟蹤傳感器的常用形式，即在焊炬上固定一個附加的機械、電磁或光學(xué)裝置，用于檢測焊縫的相對位置。其原理、特點分述如下：
1）接觸式傳感器。典型的接觸式傳感器依靠在焊縫坡口中滑動或滾動的觸指將焊炬與焊縫之間的位置偏差反映到檢測器內(nèi)，并利用檢測器內(nèi)裝的微動開關(guān)判斷偏差的極性。一般應(yīng)用于長、直焊縫的單層焊及角焊。此方法結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，缺點是：對不同形式的坡口需要不同形式的探頭；探頭磨損大，易變性；不適于高速焊接。
2）電磁傳感器。適用于對接、搭接和角焊，其體積較大，使用靈活性差，且對磁場干擾和工作裝配條件比較敏感。一般應(yīng)用于對精度要求不甚嚴(yán)格的場合。
3）光學(xué)傳感器。光學(xué)傳感器近年來有了很大發(fā)展，其裝置的種類和原理的門類很多，根據(jù)其檢測原理、對象、光源種類等因素，大致可以分為：單點光電式、光切割圖像處理方式、光電掃描式、焊縫直觀圖像處理方式（CCD跟蹤傳感器）。光學(xué)傳感器精度高、再現(xiàn)性好，不僅可以用于焊縫跟蹤，而且可以用于檢測坡口形狀、寬度和截面，為焊接參數(shù)的自適應(yīng)控制提供依據(jù)。因此，光學(xué)傳感器是焊縫跟蹤系統(tǒng)中比較理想的傳感器形式。
1.2.2 電弧傳感器概述
雖然附加式傳感器具有諸多優(yōu)點，但是這類傳感器都在焊炬上固定一個附加的機械、電磁或光學(xué)裝置，用于檢測焊縫的相對位置，其共同的問題就是傳感器與電弧是分離的，有復(fù)雜的附加裝置，應(yīng)用起來不方便，效果也不夠理想。而電弧傳感器利用電弧本身作為傳感器，根據(jù)焊接電弧的基本特性提取焊接過程中的電流或電壓變化量作為傳感器信號。因此，與附加式傳感器相比，電弧傳感器有其獨特的優(yōu)勢。
與其他傳感器相比，電弧傳感器具有以下優(yōu)點:
(1)檢測點就是焊接點，不存在傳感器先行的問題，是完全實時的傳感器。
(2)焊接機頭周圍不需要裝備其他特別的裝置，焊槍的可達(dá)性好。
(3)由于電弧本身作為傳感器，所以不受焊絲彎曲和磁偏吹等引起電弧偏移的影響。
(4)不僅可以跟蹤傳感，保證焊接參數(shù)的穩(wěn)定，而且還可以改善焊縫的成形效果。
(5)抗光、電磁、熱的干擾，使用壽命長。
指導(dǎo)老師簽名
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