总体图1
本次设计的主要内容是一个回转机构和一个倾斜机构，采用了蜗轮蜗杆机构，用来减小尺寸和实现传动机构的自锁。整个机构简单可靠，操作方便。
关键词：倾斜机构，回转机构，焊接，变位机
目录
前言1
第1章焊接变位机的认识与设计6
§1.1关于焊接变位机几个基本定义的讨论6
§1.1.1焊接变位机的定义6
§1.2焊接变位机型式及功能设计8
§1.3焊接变位机的分类和型号编制办法9
第2章总体方案设计11
第3章一吨座式焊接变位机设计与计算13
§3.1电动机的选用13
§3.2回转轴的强度计算14
§3.3齿轮的选用与校核： 15
§3.4对第一对蜗杆蜗轮进行设计计算19
§3.5对第二对蜗杆蜗轮进行设计计算21
§3.6对工作台手摇倾斜机构蜗杆蜗轮的设计计算24
§3.7焊接变位机系列标准及选用25
第4章辅助部件的设计选用26
§4.1手轮、手柄的设计选用26
§４.2导电装置27
结论28
参考文献29
致谢30
在本次设计中，主要参考焊接变位机的特点和功能进行综合设计。在设计中，采用的是类比设计方法，同时参考强度和刚性的计算。设计内容主要是焊接变位机的设计方案选择与计算、回转轴设计、齿轮的选用与校核、蜗杆蜗轮、倾斜机构等的主要零件的受力分析和强度校核、经济技术分析等。
焊接变位机的定义
在我国，焊接变位机是一个年青的产品。由于制造业之间发展水平的差异，很多企业的焊接工位，还没有装备焊接变位机；同时，相关的研究也比较薄弱。迄今为止，没有专门著作去研究它的定义和分类。对它的称呼也就不可能规范化了。同一种设备，不同的企业和不同的人可能有不同的称呼。如：转胎、转台、翻转架、变位器、变位机等。为此，我们需要赋予它一个定义。我们称：用来拖动待焊工件，使其待焊焊缝运动至理想位置进行施焊作业的设备，称焊接变位机。也就是说，把工件装夹在一个设备上，进行施焊作业。焊件待焊焊缝的初始位置，可能处于空间任一方位。通过回转变位运动后，使任一方位的待焊焊缝，变为船角焊、平焊或平角焊施焊作业。完成这个功能的设备称焊接变位机。它改变了可能需要立焊、仰焊等难以保证焊接质量的施焊操作。从而，保证了焊接质量，提高了焊接生产率和生产过程的安全性。
§1.1.2主自由度及全功能焊接变位机
可以肯定的讲，如果一台变位机拖动焊件，仅做直线运动，哪怕是三维的，也不可能改变焊缝的姿态，满足施焊要求。也就是说，变位运动是回转运动，称此回转运动为变位机的主自由度。还可以做这样一个假设：在X、Y、Z直角坐标系下，设有一空间直线焊缝，绕Z轴可在360°范围内回转，且这个Z轴连同这一焊缝又可绕X（或Y）轴在≥180°范围内回转，那么，经此变位的焊缝，便可变到船角焊位置进行施焊作业。换言之，一个焊口由两个面的共线MN和夹角α组成，在上述两个回转范围内，经恰当的回转，便可使其共线MN与水平面平行，且这两个面与水平面的夹角相等，各为α/2，即变为船角焊位置。这个假设是说，任何复杂焊件，只要装在主自由度为一个全回转和一个半回转的焊接变位机上，即可实现船焊要求。我们称这种双回转式焊接变位机为全功能变位机[7]。
§1.1.3焊接变位机的变位自由度
涉及到用户对设备装备的理念，以及考虑用于手把焊和自动焊的不同用途，选择和设计焊接变位机时，除主变位自由度外，还要考虑增加辅助变位自由度。如大件焊接，可增加升降运动自由度，如上述美国、德国这种产品很多。
另外，某些焊件，由于焊缝分布简单，用一个回转自由度就可以解决焊件中大部分和重要焊缝的船焊要求，其余少量非重要焊缝，虽然，不能实施船角焊，但可以实施平角焊。这样，为简化设备造价，工艺上便考虑采用单自由度或功能退化的焊接变位机，即单回转式变位机。根据使用要求，同样也可以增加辅助自由度。例如，升降式和尾架移动式等等。
还有一些工位变位机，为适用于焊接工位的工艺要求，这种焊接变位机的某些自由度，与施焊无关。还有从工位设计和稳定性考虑，两台或多台焊接变位机合并设计，这样就出现了多种工位变换和组合式多自由度焊接变位机产品。
§1.1.4变位机的第一主参数--额定负荷
本文把最能描述焊接变位机工作能力的参数，称第一主参数。焊接变位机不同于其他加工设备，它的基本负荷就是焊件的“重量”。各国的焊接变位机，都是由此给定第一主参数的。
在国际上，第一主参数的量纲没有统一。对这一问题，需要做些讨论。在欧洲，如德国Severt公司、CLOOS公司，瑞典ESAB公司等，用重力单位N表示；美国Aroson公司用英美制质量单位Lbs（磅）表示；日本某些公司用国际质量单位kg表示；我国的焊接变位机行业标准，采用了国际质量单位kg，但鼎盛公司采用了重力单位KN。如此可见，在我国乃至国际上，焊接变位机第一主参数的量纲还没有统一。其次，对这一主参数的称呼也不统一。最大负荷kg、最大负荷N（Max load N）、基本承载能力Lbs（Base load capacity in pounds）、承重能力Lbs（Weight capacity Lbs）、许用载荷kg（许容荷载）、最大有效负荷（Max. payload）等等。
从量纲发展的历史分析，用力和质量两种单位，各有个的道理。但是，无论是从行业管理的角度考虑，还是从科学计算的角度考虑，都应统一。笔者认为量纲的确定，在于一个概念，如果衡量焊接变位机的能力，选择负荷单位，即第一主参数用重力表示，那么，他的量纲应该用N、KN。与此相关的回转技术参数力矩，应该用Nm、KNm表示，这样，与国际单位制就统一了。这是本文推荐的办法。
焊接变位机是涉及人身安全的产品。对用户选择产品负荷等级，应该是明确的。诸如上述的最大负荷（kg、N）或许用载荷（kg、N），都不能说准确的表达了这个量。现在给定一个公式：F =式中：m为焊件质量；g为重力加速度，即mg为重力；为动荷系数；n为安全系数。称F为额定承载能力或额定负荷。动荷系数、安全系数n，应在产品设计时确定。在样本或使用说明书中给用户提供选择方法。
齿轮3
壳体5
轴4
装配图2
