（图纸+论文）C型搅拌摩擦焊机机械结构设计（全套完整）

施焊工具主要是搅拌头。

焊接时旋转的搅拌头缓缓进入焊缝，在与工件表面接触时通过摩擦生热使得该处金属软化，在顶压力的作用下，指棒进入到工件内部，在高速旋转下使得搅拌头周围的层金属塑性化。

同时，在肩轴端面的包拢下搅拌头沿焊接方向移动形成焊缝。

焊缝的深度由指棒的插入深度决定。

在焊接过程中主要的产热体是指棒和轴肩。

在焊接薄板时，轴肩和工件的摩擦是主要的热量来源。

作为种固相连接手段，搅拌摩擦焊除了可以焊接用普通熔焊方法难以焊接的材料外例如可以实现用熔焊难以保证质量的裂纹敏感性强的系列铝合金的高质量连接，还具有以下优点•温度低，所以变形小即使是长焊缝也是如此•接头机械性能好包括疲劳拉伸弯曲，不产生类似熔焊接头的铸造组织缺陷，并且其组•织由于塑性流动而细化。

•与其它焊接方法相比，焊接变形小，调整返修频率低，航空发动机的缺陷发生率低，传统熔焊时每焊接.，产生个缺陷，而时在焊接长度为.时，才仅出现个缺陷。

由此可以使成本降低。

•焊前及焊后处理简单，焊接过程中的摩擦和搅拌可以有效去除焊件表面氧化膜及附着杂质。

而且焊接过程中不需要保护气体焊条及焊料。

•能够进行全位置的焊接•适应性好，效率高•操作简单•焊接过程中无烟尘辐射飞溅噪音及弧光等有害物质产生，是种环保型工艺方法。

尤其值得指出的是，搅拌摩擦焊所具有适合于自动化和机器人操作的优点，诸如不需要填丝保护气对于铝合金可以允许有薄的氧化膜对于批量生产，不需要进行打磨刮擦之类的表面处理非损耗的工具头个典型的工具头就可以用来焊接系列的铝合金达米等型搅拌摩擦焊机机械结构设计机械系统设计分为四个部分平台设计升降台设计主轴箱设计外形尺寸设计。

.平台设计平台外形尺寸及重量估算向拖板上拖板尺寸长宽高重量按重量体积材料比重估算向拖板下拖板尺寸重量导轨及滑块重量查表得.夹具及工件重量约步进电动机.底座重量.平台总重量约.。

搅拌头向下的压力及行走抗力的计算略压力，行走抗力。

.平台导轨选用直线导轨型号图经计算，选用型直线导轨。

滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的负荷包括摩擦力及焊接行走抗力。

最大动负荷的计算查表得系数寿命值查表得使用寿命时间，初选丝杠螺距，的丝杠转速所以向丝杠牵引力向丝杠牵引力所以最大动负荷向向查表，取滚珠丝杠公称直径，选用滚珠丝杠螺母副的型号为.左两只，其额定动载荷为，足够用。

滚珠丝杠副的几何参数计算图使用条件最高环境温度不超过海拔不超过电动机防护等级或电网电压，频率相对湿度不超过以下时工作制连续调速系统的特性图注系统运行时应选择比较合理的特性要求大于恒转矩调频和大于恒功率调频电机请在定货时说明。

参数见表。

选用型变频调速电机。

图级齿轮变速箱的齿轮设计设计信息渐开线圆柱齿轮传动设计二设计参数传递功率.传递转矩齿轮转速齿轮转速传动比.原动机载荷特性轻微振动工作机载荷特性均匀平稳预定寿命小时三布置与结构结构形式开式齿轮布置形式对称布置齿轮布置形式对称布置四材料及热处理齿面啮合类型硬齿面热处理质量级别齿轮材料及热处理表面淬火齿轮硬度取值范围齿轮硬度齿轮材料类别齿轮极限应力类别齿轮材料及热处理表面淬火齿轮硬度取值范围齿轮硬度齿轮材料类别齿轮极限应力类别五齿轮精度齿轮第Ⅰ组精度齿轮第Ⅱ组精度齿轮第Ⅲ组精度齿轮齿厚上偏差齿轮齿厚下偏差齿轮第Ⅰ组精度齿轮第Ⅱ组精度齿轮第Ⅲ组精度齿轮齿厚上偏差齿轮齿厚下偏差六齿轮基本参数模数法面模数端面模数.螺旋角.度基圆柱螺旋角.度齿轮齿数齿轮变位系数.齿轮齿宽齿轮齿宽系数.齿轮齿数齿轮变位系数.齿轮齿宽齿轮齿宽系数.总变位系数.标准中心距.实际中心距.齿数比.端面重合度ε.纵向重合度ε.总重合度ε.齿轮分度圆直径.齿轮齿顶圆直径.齿轮齿根圆直径.齿轮齿顶高.齿轮齿根高.齿轮全齿高.齿轮齿顶压力角.度齿轮分度圆直径.齿轮齿顶圆直径.齿轮齿根圆直径.齿轮齿顶高.齿轮齿根高.齿轮全齿高.齿轮齿顶压力角.度齿轮分度圆弦齿厚.齿轮分度圆弦齿高.齿轮固定弦齿厚.齿轮固定弦齿高.齿轮公法线跨齿数齿轮公法线长度.齿轮分度圆弦齿厚.齿轮分度圆弦齿高.齿轮固定弦齿厚.齿轮固定弦齿高.齿轮公法线跨齿数齿轮公法线长度.齿顶高系数.顶隙系数.压力角度端面齿顶高系数.端面顶隙系数.端面压力角.度七检查项目参数齿轮齿距累积公差.齿轮齿圈径向跳动公差.齿轮公法线长度变动公差.齿轮齿距极限偏差.齿轮齿形公差.齿轮齿切向综合公差.齿轮齿径向综合公差.齿轮齿向公差.齿轮切向综合公差补充的箱壳表面积润滑油温度.周围空气温度.损耗的功率能散出的功率.满足步进电机的选用查表选个型步进电动机。

电机的有关参数见表。

丝杠螺母的设计计算.耐磨性的计算由耐磨性决定决定丝杠中径的公式为式中丝杠所受的最大轴向力螺母长径比为螺母的长度，般取.，但螺母的螺纹圈数般不超过，因为圈数越多，载荷分布愈不均，第圈以后的螺纹，实际上起不到分担载荷的作用。

耐磨性核算公式为丝杠螺母的材料为钢不淬硬铸铁精度等级级许用单位压力为。

取长径比经计算解得丝杠中径，。

.稳定性核算丝杠具有良好稳定性时的最大允许轴向压缩载荷丝杠采用两端均为简支的支承方式，支承系数式中材料弹性模量，钢为丝杠内径的断面惯性矩，为内径支承距离安全系数，般取。

当，并代入常数时，上式化简为.刚度的计算可在丝杠轴向拉伸压缩变形图中求得略。

.强度计算丝杠拉压应力的计算公式为式中丝杠所受的最大的轴向力丝杠内径的断面积，丝杠的内径丝杠的传动效率许用拉压应力，由于螺纹所引起的应力集中系数不能确定，因此，取，为材料的屈服点。

丝杠参数见表。

.三主轴箱的设计采用渐开线圆柱齿轮传动，变频调速电机，主轴箱和电机轴采用型弹性套筒联轴器。

联轴器的选择型弹性套筒联轴器参数见表。

变频调速电动机的选择由南京特种电机有限责任公司生产的变频调速电机信息和参数如下系列变频调速三相异步电动机是种交流高效节能调速电动机，与变频器配合使用，是机电体化的调速新产品。

其具有以下的优点。

效率高，节能效果明显。

调频范围广，能在甚至更宽的范围内平滑无极调速。

噪音低振动小。

起动力矩大，低频起动对负载冲击小。

结构简单，运行稳定尤其在低频时使用可靠，维护方便。

体积小重量轻，除风罩比系列异步电动机稍长外，其它外形及安装尺寸皆相同。

便于安装。

起动电流小，无须附加起动设备。

单独装有轴流风机，在不同转速下均有较好的冷却效果。

应有范围广，可以作恒转矩以下恒功率以上或递减转矩负载机械无级调速之用，基本可以取代任何种调速产品。

型号说明.刀具基本轮廓尺寸.，.圆周力.齿轮线速度.使用系数.动载系数.齿向载荷分布系数.综合变形对载荷分布的影响.安装精度对载荷分布的影响.齿间载荷分布系数.节点区域系数.材料的弹性系数.接触强度重合度系数ε.接触强度螺旋角系数.重合螺旋角系数ε.接触疲劳寿命系数.润滑油膜影响系数.工作硬化系数.接触强度尺寸系数.齿向载荷分布系数.齿间载荷分布系数.抗弯强度重合度系数ε.抗弯强度螺旋角系数.抗弯强度重合螺旋角系数ε.寿命系数.齿根圆角敏感系数.齿根表面状况系数.尺寸系数.齿轮复合齿形系数.齿轮应力校正系数.齿轮复合齿形系数.齿轮应力校正系数.步进电机惯性负载的计算根据等效转动惯量的计算公式，得式中折算到电机轴上的惯性负载•步进电机转轴的转动惯量•齿轮的转动惯量•齿轮的转动惯量•转动惯量滚珠丝杠的转动惯量•移动部件的质量。

对材料为钢的圆柱零件转动惯量可按下式估算.•式中圆柱零件直径零件长度。

所以电机轴转动惯量很小，可以忽略，则.二升降台的设计升降台采用涡轮蜗杆传动，可以实现自锁。

外形尺寸为长宽高的半封闭箱体，详见升降台设计图纸。

涡轮蜗杆的设计普通圆柱蜗杆传动设计结果报告普通蜗杆设计输入参数.传递功率蜗杆转矩.蜗轮转矩.蜗杆转速蜗轮转速理论传动比实际传动比传动比误差预定寿命小时.原动机类别电动机.工作机载荷特性平稳.润滑方式浸油.蜗杆类型阿基米德蜗杆.受载侧面侧二材料及热处理.蜗杆材料牌号调质.蜗杆热处理调质.蜗杆材料硬度.蜗杆材料齿面粗糙度蜗轮材料牌号及铸造方法金属模.蜗轮材料许用接触应力.蜗轮材料许用接触应力.蜗轮材料许用弯曲应力.蜗轮材料许用弯曲应力三蜗杆蜗轮基本参数.蜗杆头数.蜗轮齿数.模数法面模数蜗杆分度圆直径中心距蜗杆导程角蜗轮当量齿数蜗轮变位系数轴向齿形角法向齿形角齿顶高系数顶隙系数蜗杆齿宽搅拌，摩擦，磨擦，机械，结构设计，毕业设计，全套，图纸摘要搅拌摩擦焊是摩擦焊的新发展，是英国焊接研究所提出的专利技术。

它可以对多种融化焊接性差的有色金属等擦了进行可靠的链接，而且连接工艺简单并有较好的工艺适应性。

搅拌摩擦焊技术是种新型的固态连接技术，主要用于的熔点金属和合金的焊接，它能较好的保持焊缝区的微细晶粒组织，可以用语超塑性成形领域。

随着焊接技术的发展，可以用语焊接的材料将会更加广泛，此外，搅拌摩擦