10mm搅拌头.dwg
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1-装配图A0.dwg
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20mm搅拌头.dwg
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30206轴承透盖.dwg
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6205轴承闷盖.dwg
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6205轴承透盖.dwg
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8-9搅拌摩擦焊焊接工装设计论文.doc
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传动丝杠.dwg
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电机座.dwg
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工件夹具.dwg
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工件压板.dwg
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工作台前右盖板.dwg
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工作台前左盖板.dwg
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工作台上面板.dwg
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工作台下面板.dwg
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工作台箱体.dwg
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机盖.dwg
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机架.dwg
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机体后上盖板.dwg
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机体后下盖板.dwg
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机体前盖板.dwg
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机头.dwg
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搅拌头夹具.dwg
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搅拌系统大V带轮.dwg
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搅拌系统小V带轮.dwg
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搅拌轴.dwg
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上盖板.dwg
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丝杠传动连杆.dwg
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丝杠螺母.dwg
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伺服系统齿轮轴.dwg
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伺服系统大V带轮.dwg
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伺服系统大齿轮.dwg
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伺服系统小V带轮.dwg
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行程控制连杆.dwg
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液压缸推杆连接器.dwg
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由式得带速接近，符合要求。
．确定中心距，带基准长度。
初选中心距。
要把此结构装入工作台箱体内，故中心距不能太大。
根据得，初选为，符合取值范围。
计算初定的带长。
。
由式得基准带长。
由表选用，.实际中心距。
由式得．核算小轮上包角。
由式得．确定带根数。
由和由图得，查表得.，查表得.，由式得查表得.，由式得选用型带根。
．确定带的预拉力。
预拉力是保证带传动正常工作和重要条件。
预拉力不足，极限摩擦力减小，传动能力下降预拉力过大，又会使带的寿命降低，轴和轴承的压力增大。
查表得型带的质量为由式得．计算带传动作用在轴上的力。
为设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在带轮轴上的力。
由式得．带轮结构设计。
大带轮设计。
大带轮结构按照表进行设计。
初步取，利用轴肩作轴向固定，的键作周向固定。
查表得，键.，.。
取。
具体尺寸见零件图。
小带轮设计。
小带轮结构按照图再结合表进行设计。
用.的紧定螺钉与伺服电机输出轴作轴向固定，的键作周向固定。
查表得，键的.，.，取。
具体尺寸见零件图。
伺服系统齿轮传动设计传递功率，转速则齿数比。
．选择齿轮材料。
表常用齿轮材料类别牌号热处理齿面硬度普通碳素钢正火约优质碳素钢正火调质正火调质表面淬火传动无特殊要求，为了便于制造，采用软齿面齿轮，查表得，大齿轮采用钢正火处理小齿轮采用钢调质处理，。
．按齿面接触强度设计。
对钢制外啮合齿轮设计公式为计算小齿轮传递的转矩。
选择小齿轮齿数，大齿轮齿数，取，则实际传动比为传动比误差为转速不高，功率不大，选择齿轮精度为级。
载荷平稳，非对称布局，轴的钢度较大，查表取.。
表载荷综合系数工作机均匀平稳轻微振动中等振动结构布局对称非对称对称非对称对称非对称原动机均匀平稳轻微振动中等振动表齿宽系数齿轮相对于轴承的位置齿面硬度软齿面硬齿面对称非对称布置查表取齿宽系数。
确定许用接触应力碳钢正火调质图由图查得查表得表最小安全系数和齿轮传动装置的重要性般齿轮损坏会引起严重后果对于长期工作的齿轮，可按下式计算由式得所以计算小齿轮分度圆直径。
由式得计算模数。
查表取。
表渐开线圆柱齿轮标准模数第系列.第二系列.计算齿轮主要尺寸及圆周速度。
表传递动力的齿轮精度Ⅱ公差组等级的选择与应用精度等级圆周速度应用圆柱齿轮锥齿轮直齿斜齿直齿斜齿级高速重载齿轮传动级高速中载或中速重载的齿轮传动级般机械中对精度无特殊要求的齿轮级.低速或对精度要求低的齿轮分度圆直径中心距齿轮宽度，取圆周速度查表可知能用级精度。
因齿轮圆周速度不大，故用号二硫化钼锂基脂进行润滑。
．校核齿根弯曲强度。
校核齿根弯曲强度用以下公式图复合齿形系数根据由表查得，确定许用应力。
对于长期单面工作的齿轮，其齿根受脉动循环弯曲应力，此时可按下式计算由图查得，碳钢正火调质图查表得，由式得式中已知，校核计算。
由式得校核计算安全。
．结构设计。
大齿轮设计。
大齿轮按照表进行设计。
初步取，利用轴肩作轴向固定，的键作周向固定。
查表得，键.，.。
取。
表圆柱齿轮结构及尺寸根据过渡圆半径确定具体尺寸见零件图。
小齿轮轴设计。
小齿轮按表进行设计。
，将此齿轮设计成齿轮轴选择齿轮轴材料。
伺服系统的功率不大，又无特殊要求，故选用与设计小齿轮时相同的材料，钢并作调质处理，查表查得。
按转矩估算轴的最小直径。
查表得，由式得计算所得是最小处的轴径，取与大带轮内径相同，前端留出作为带轮的轴向固定。
轴的结构设计图。
图初选齿轮轴所用轴承为深沟球轴承。
用于安装轴承，查表得轴承宽度为，.此处为齿轮所在地方，尺寸按齿轮进行设计表深沟球轴承轴承代号尺寸安装尺寸极限转速脂润滑油润滑，.用于安装轴承，此段用于装大带轮，为了轴向定位，故长度比大带轮的宽度减少了此处开键槽以作大带轮的周向定位，查表得，选取键的尺寸为，.，.大带轮外端用螺母固定，选用螺母，并加弹簧垫片轴的总长为。
轴承用号二硫化钼锂基脂进行润滑。
具体尺寸见零件图。
伺服系统传动丝杠设计丝杠传动的输出功率为左右，输入功率为左右，传动效率.，因工作台平时正常运动所需的功率不到，即使丝杠传动效率有所下降，工作台也能照样正常运行。
工作台箱体内腔长度为，丝杠传动功率不大，转速低，且受径向力很小仅齿轮对轴有径向作用力，用号二硫化钼锂基脂对丝杠进行润滑。
丝杠两端选用轴承，轴承用号二硫化钼锂基脂进行润滑。
查表得轴承的宽度为，轴承安装时离箱体内腔外边沿，丝杠两端为的倒角，因此，丝杠总长为。
．选择丝杠材料。
此伺服系统的功率均不大，故选用常用的号钢并作正火处理。
．确定丝杠的最小直径。
对于般的传动丝杠，可按下式计算其最直径式中轴向载荷螺纹中径许用压强，表螺旋传动副的许用压强螺杆螺母材料钢对铸铁钢对青铜淬火钢对青铜许用压强低速，如人力驱动为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜太多，般取，梯形螺纹。
已知，查表取，由式得丝杠两端用的轴承，为方便安装，故取丝杠螺纹大径为，．丝杠的结构设计图。
图用于安装轴承，查表得轴承宽度为符合轴承的安装要求丝杠的梯形螺纹此段用于安装大齿轮，为了齿轮的轴向定位，故长度比大齿轮的宽度减少了此处开键槽以作大齿轮的周向定位，查表得，选取键的尺寸为，.，.用于安装轴承，用套筒作轴承轴向定位具体结构见零件图。
．丝杠螺母的设计图。
图丝杠螺母的外径为，上方开个的铰制螺纹孔，用传动连杆与工作台面板相连，从而带动工作台运动。
丝杠螺母侧面开个的铰制螺纹孔，用于连接行程控制连杆，从而控制工作台面板的行程。
具体结构见零件图。
伺服系统液压传动器件选择．液压系统推力计算。
已知工作台面板及其工件总重量约为前面已经计算，伺服电机重量约为，工作台箱体重量大约为此处大约计算工作台箱体的重量，将工作台箱体上开的观察窗口全部去掉，忽略里面的丝杠以及带轮齿轮等，搅拌头对工件的压力为，故液压系统的压力大约为．液压缸选择。
选择液压推杆的直径。
普通通用液压缸的压力等级为，故液压缸内径为选择液压缸标准件。
设备对液压传动系统无特殊要求，故选用通用的标准液压缸，采用尾部法兰安装，杆端不带耳环，行程为，型号为，并选用与其配套的液压泵，选用个特殊液压控制阀。
．电气控制设计电气控制设计原则为方便用户操作，此搅拌摩擦焊焊机的操作控制面板设计在工作台箱体正前面的左方，其电气控制箱放置于机体的后下方，分别在机体上开有窗口进行观察和维修。
此焊机只要求工作台做两方向的运动上下和左右，在工作台调整控制系统中，要求能对工作台的上下及左右位置进行调节。
同时，利用行程控制开关对工作台的左右移动进行限位，以防止工作台移动过量而损坏机器。
在启动焊机进行焊接时，搅拌摩擦头高速旋转着缓慢地向工件中“钻”进去，在液压传动系统中要求有压力传感器，此传感器有压力差值调节与控制功能，改变此差值的大小并在控制面板中显示出来，从而实现对焊接压力大小的调整。
通过直流调压系统对伺服电机转速进行调节，从而调节焊接速度。
此直流调压系统有两个输出电压，个为可调值，个为定值最大值，通过电压转速转换后在控制面板上直接显示出焊接速度。
对工作台进行调整的控制中，伺服电机采用最大转速接直流调压系统的定值端，以减少调整工作台的时间。
在调整工作台时上升和下降的速度都较快，在焊机工作时上升很慢，以使得焊接压力值更准确，因此，使工作台上升的液压缸的液压控制阀要求有三个控制开关个使工作台快速上升，个使工作台缓慢上升，另外个使工作台快速下降。
同时，调整工作台的控制部分与焊接控制部分具有互锁功能，以防止操作不当造成事故。
电气控制面板示意图如图所示。
图控制面板示意图电气控制系统原理图主电路如图所示，控制电路如图所示。
为三相交流电，为中线，为外部电路控制总开关，右边电路中为通过直流调压系统出来的直流电，供伺服电机用电。
液压系统压力传感器与液压缸相连。
图主电路图图控制电路图对控制电路图的说明主电机，带动搅拌轴高速旋转液压泵，向液压缸提供压力油阀液压控制阀，使工作台快速向上运动阀液压控制阀，使工作台快速向下运动阀液压控制阀，使工作台在工作时缓慢向上运动直流伺服电机，使工作台左右移动Κ控制主电机Κ调整时工作台向左运动Κ焊接时工作台向左运动Κ调整时工作台向右运动Κ焊接时工作台向右运动Κ调整时控制工作台快速向上运动Κ调整时控制工作台快速向下运动Κ焊接时控制工作台缓慢向上运动Κ焊接时压力达到定值后停止工作台上升并接通伺服电机，使工作台按设定方向运动В焊接时总停止开关В焊接启动开关В设定焊接方向向左В设定焊接方向向右В调整工作台时总停止开关В向左调整工作台В向右调整工作台В向上调整工作台В向下调整工作台工作台左边行程控制开关工作台右边行程控制开关结论通过本次毕业设计，设计出台实验用搅拌摩擦焊焊机，了解了搅拌摩擦焊的基本原理和特点，认识了搅拌摩擦焊的技术优势研究现状和工业应用情况。
参照许多相关资料，重点设计了该焊机的搅拌摩擦传动系统包括搅拌轴带传动等伺服系统带传动齿轮传动丝杠传动等电气控制系统伺服电机电压调节系统除外，并校核焊机的主要部分，均满足实验用焊机的要求。
该焊机具有以下的特点．搅拌摩擦焊接设备总功率约千瓦．搅拌摩擦头转速约，焊接速度．试件焊接时的压力由液压缸提供，液压缸带有压力差值传感器，使得焊接时的压力方便调整并且压力稳定可靠．最大加工焊缝厚度，焊缝长度，试件单块板宽可达，适合于普通厚度的铝及其合金的工艺试验试件的焊接．该设备结构紧凑简单，易于维修，且操作方便．与市场价格相比，此设备成本很低。
致谢感谢我的导师周友龙老师，在本次毕业设计过程中，给予了我精心指导和热心关怀，还给我提出了很多宝贵的意见并提供了许多相关资料，讲解了许多方面的知识。
在周老师的全力指导下，我的设计能力得到了很大的提高，使我受益非浅。
感谢大学四年中给我传授知识的所有老师，正是他们所授的知识，我才能完成本次的毕业设计。
同时，我也借此机会，向直支持和关心我工作的老师表示深深的谢意！再次感谢所有支持和帮助过我的老师同学和亲朋好友！栾国红，郭德伦，张田仓，孙成彬.铝合金的搅拌摩擦焊.焊接技术.第卷第期.栾国红，南利辉，孙成彬，关桥.新型船舶制造技术搅拌摩擦焊.热加工工艺.年第期何建军，刘明宇，杨宗辉.搅拌头搅拌摩擦焊的心脏.电焊机.第卷第期，年月张海宝.搅拌摩擦焊新技术简介.西飞科技.年第期，.赵家瑞.种焊接新工艺在迅速发展搅拌摩擦焊.焊接技术，第卷增刊夏德顺，王国庆.搅拌摩擦焊接在运载火箭上的应用.导弹与航天运载技术.年第期，总第期姚君山，张彦华，王国庆，孟凡新.搅拌摩擦焊技术研究进展.宇航材料工艺.年第期傅志红，黄明辉，周鹏展，贺地求.搅拌摩擦焊及其研究现状.焊接.张华，林三宝，吴林，冯吉才，栾国红.搅拌摩擦焊研究进展及前景展望.焊接学报.第卷第期，.王文峰，童彦刚.种新型焊接工艺搅拌摩擦焊.电焊机.第卷第期，.，赵家瑞.摩擦搅拌焊新工艺发
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