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（答辩稿）旋转电弧传感器机械结构设计（CAD图纸+DOC论文）

旋转电弧传感器机械结构设计摘要弧焊机器人手臂上的安装。其次，外径必须足够小，以达到定的焊接可达性。各功能部分的轴向分配基于上述考虑，本设计将各主要功能部件进行了划分，并沿轴向分配，如图所示，自左向右分别为上盖部分主腔体偏心机构腔冷却水腔保护气腔。图旋转电弧传感器各功能部分轴向分配上盖部分主要安装作为导电杆圆锥摆顶点的调心球轴承以及防转机构，其内径尺寸取决于轴承外径主腔体内主要安装空心轴电机与检测装置，其内径尺寸取决于空心轴电机外径以及检测装置外径偏心机构腔体内主要安装偏心机构，其内径尺寸取决于偏心机构的尺寸以及额定偏心量的大小冷却水腔用于导电杆的冷却，并需要保证保护气体顺利通过此腔体到达保护气腔保护气腔及其保护气罩则主要用于保证保护气体能够均匀通达电弧部分。各功能部件必须按照定的顺序。根据已经确定的运动机构，上盖部分主腔体偏心机构腔的顺序不能打乱。冷却装置的主要作用是降低导电杆的温度，而导电杆靠近电弧部位的温度最高，冷却水腔应尽量靠近导电杆电弧部分。同样地，保护气体用于对电弧进行气体保护，保护气腔也应尽量靠近导电杆电弧部分。从中可以发现，存在两种轴向分配方案，问题的焦点在于冷却水腔与保护气腔哪个应更靠近电弧部分。冷却水腔需要使导电杆得到充分冷却，就必须具有定的体积与轴向长度保护气腔的设计主要考虑气体的均匀分配，其体积要求较冷却腔体低。同时，为了达到焊接可达性要求，越是靠近导电嘴的部分，其径向尺寸应越小。综合考虑之后可得，如图的轴向分配最为合理。径向空间的分配显然，仅仅对各功能部件进行轴向分配无法满足设计要求。首先，轴向分配忽略了各功能部件之间的连接，其次是导电杆的因素与通水通气管路的因素。因此，需要对旋转电弧传感器进行径向空间的分配。上盖部分主腔体偏心机构腔的径向空间分配如图所示。冷却水与保护气需要通过外壳中的管道到达冷却水腔与保护气腔。同时，使用个螺钉穿入外壳将上盖部分主腔体以及偏心机构腔连接起来，构成旋转电弧传感器的主体部分。冷却水腔与保护气腔构成旋转电弧传感器的下腔部分。导电杆始终处于旋转电弧传感器的中心部位，并且，除了与轴承配合部分之外，和各功能部件之间保持定的间隙。冷却水腔与保护气腔部分的径向空间分配如图所示。冷却水腔与保护气腔的内壁应具有良好的导热性，以便使冷却水与保护气带走更多的热量。图旋转电弧传感器径向空间分配.导电杆部件的设计导电杆部件的总体设计导电杆是焊炬的核心部件之，主要作用是引导焊丝，并对焊丝通电，使其形成稳定的焊接电弧。由于导电嘴需要经常更换，市场上也容易购买到现成的导电嘴零件，般均采取与导电杆主体螺纹连接，并将靠近螺纹部分的外表面加工为六角形，利用扳手很容易实现有效的紧固并且拆装方便。同时，导电嘴的材料般采用工业纯铜，以达到理想的导电性能。由于导电嘴与导电杆的螺纹连接中，不适合加装弹簧垫圈等防松装置，导电杆宜采用与导电嘴相同的材料。这样，具有相同膨胀系数的材料在预紧后不会由于热膨胀而发生松动甚至脱落。另方面，工业纯铜的机械性能与加工性能不如黄铜，但导电杆部件的力学性能要求不高，故可以采用。导电杆内需要通过焊丝，并使其精确到达焊接点，因此将导电杆部件的内径设计为由大到小的阶梯孔，并在交接处采用圆锥过渡。此外，在本设计中，导电杆部件需要与两个调心球轴承配合。因此，将导电杆部件设计成由上导电杆下导电杆导电嘴组成，如图所示。图导电杆及相关零部件装配上调心球轴承上轴承套防转挡块上导电杆下调心球轴承下轴承套防尘盖下导电杆导电嘴轴承的选用与安装考虑导电杆受力较小，但存在振动。由于本设计中，轴系为非传统轴系，选用调心球轴承也是为了实现圆锥摆动，并非按照机械设计手册中，滚动轴承特性表所述，用于承受载荷作用下弯曲较大的传动轴。因此，轴承的寿命校核无法采用传统的校核公式。根据已有的类似机构的设计，选用中载系列调心球轴承，。两个调心球轴承均与上导电杆配合，并用轴肩定位，由于两轴承之间的导电杆部分需要穿过空心轴，故采取如图所示的轴肩设计方案。同时，上调心球轴承的轴向定位轴肩还作为防转机构的部分。由于选用的轴承为普通金属部件，而导电杆与外壳之间又需要绝缘，需要在轴承外圈使用绝缘材料。在众多绝缘材料中，尼龙具有良好的绝缘耐热性能与机械性能，因此，在本设计中，直接采用尼龙制造两调心轴承的轴承套。上调心球轴承的轴承套外径可以与外壳直接配合下调心球轴承的轴承套与偏心机构固定。由于两轴承工作温度较高，并且在结构上又不适合采用润滑油润滑，故采用具有定耐热性能的钠基润滑脂。相比较而言，下调心球轴承的工作条件更为恶劣，因此，在下调心球轴承靠近导电嘴的端安装个防尘盖，这设计借鉴了南旋转电弧传感器机械结构设计摘要旋转,电弧,传感器,机械,结构设计,毕业设计,全套,图纸目录引言.选课的依据和意义.当代焊缝跟踪传感器附加式传感器概述电弧传感器概述.电弧传感器工作原理电弧传感器的基本原理旋转电弧传感器的原理.课题任务课题设计主要内容.电弧旋转方案的选定空心轴电机运动机构设计防转机构.总体结构设计各功能部分的轴向分配径向空间的分配.导电杆部件的设计导电杆部件的总体设计轴承的选用与安装.检测装置的选定与安装电弧扫描位置与转速的检测方法分体式安装的旋转编码器.偏心机构的设计偏心方案的确定偏心机构的平衡.外壳的设计外壳总体设计通水方式通气方式.绝缘与密封设计绝缘设计密封设计.其它零部件的设计集线盖与接地装置安装设计修配方案设计.设计参数结论.课题设计过程总结.课题设计的缺陷与后续工作参考文献致谢附录引言.选课的依据和意义现代焊接诞生至今仅百余年，但已显示出生命力，焊接在近代工业的发展中发挥了不可替代的重要作用。焊接不仅是种重要的基础工艺，而且已发展成为种新兴的综合工业技术。它广泛应用于造船压力容器制造，石油化工等钢结构制造领域。从种意义上讲，工业先进的国家莫不以焊接技术先进作为其现代化的显著标志之。焊接技术在国民经济中日益重要的作用，也是当代焊接技术发展的个重要特点。然而，传统手工焊接对操作人员的技术要求高，并且在操作过程中往往对操作人员的身体产生不可避免的危害。因此，自动化控制焊接过程应运而生。人们设计开发了各种焊接传感器以满足日益提高的焊接质量要求。在长期的生产实践中，旋转电弧传感器脱颖而出。然而，旋转电弧传感器仍然存在减振小型化等问题期待解决。此外，诸如偏心方式冷却方式密封绝缘等设计问题也亟待更为完善的方案。在本课题中，旋转电弧传感器的小型化设计需求，要求设计人员必须在有限的机构空间内实现各功能部件的合理分配。.当代焊缝跟踪传感器焊接是个结合了光电热力的综合加工过程，在焊接过程中产生的热量会使焊接工件产生较大的热变形，从而产生焊接位置偏差。为了克服这种偏差的影响，目前有种方法，其是采用夹具定位，普通的夹具无法满足要求，为了确保精度，必须采用更为精确的夹具。方法之二是采用传感器进行焊缝跟踪，通过比较发现，采用跟踪的方法比采用精确的夹具经济得多。所以焊缝自动跟踪是焊接自动化的关键之。焊接传感器根据传感方式的不同可以分为附加式传感器和电弧传感器两大类。附加式传感器概述附加式传感器是目前焊缝跟踪传感器的常用形式，即在焊炬上固定个附加的机械电磁或光学装置，用于检测焊缝的相对位置。其原理特点分述如下接触式传感器。典型的接触式传感器依靠在焊缝坡口中滑动或滚动的触指将焊炬与焊缝之间的位置偏差反映到检测器内，并利用检测器内装的微动开关判断偏差的极性。般应用于长直焊缝的单层焊及角焊。此方法结构简单，操作方便，缺点是对不同形式的坡口需要不同形式的探头探头磨损大，易变性不适于高速焊接。电磁传感器。适用于对接搭接和角焊，其体积较大，使用灵活性差，且对磁场干扰和工作装配条件比较敏感。般应用于对精度要求不甚严格的场合。光学传感器。光学传感器近年来有了很大发展，其装置的种类和原理的门类很多，根据其检测原理对象光源种类等因素，大致可以分为单点光电式光切割图像处理方式光电扫描式焊缝直观图像处理方式跟踪传感器。光学传感器精度高再现性好，不仅可以用于焊缝跟踪，而且可以用于检测坡口形状宽度和截面，为焊接参数的自适应控制提供依据。因此，光学传感器是焊缝跟踪系统中比较理想的传感器形式。电弧传感器概述虽然附加式传感器具有诸多优点，但是这类传感器都在焊炬上固定个附加的机械电磁或光学装置，用于检测焊缝的相对位置，其共同的问题就是传感器与电弧是分离的，有复杂的附加装置，应用起来不方便，效果也不够理想。而电弧传感器利用电弧本身作为传感器，根据焊接电弧的基本特性提取焊接过程中的电流或电压变化量作为传感器信号。因此，与附加式传感器相比，电弧传感器有其独特的优势