焊条分发机构的设计研究

姜德富 刘全志 高雷 姜芳

摘要：焊接车间焊条管理模式做课题研究，以常用焊条基本参数为基础，进行焊条分发机构的设计。通过分析、研究，设计计算结果和分析证明，所设计焊条分发机构是可以满足使用要求的，是可行的。

关键词：分发机构;设计计算;可行性

中图分类号：TH122  文献标识码：A  文章编号：

引言

本文所述焊条分发机构，以焊条发放管理功能为基本需求来研究。从机械设计角度提出焊条分发机构的设计要点，设计的机构能实现焊条的快速填充和计数功能。设计思路：焊条分发机构的上位机系统连入互联网，与教学计划工单系统等结合，实现远端服务器对焊条使用信息的实时监控。从这些设计要求考虑，进行焊条分发机构的设计。

1  机构设计方案提出

下图为使用 solidworks2014 设计出来的概念模型，该模型由四部分组成，包括驱动装置、焊条分发机构、计数装置以及工控箱等构成。以常用的焊条基本参数为基础，通过设计计算和分析说明，焊条分发机构中轴的结构、尺寸、材料的选择会根据设计计算结果进行分析后确定。样机配套动力为 2W 电机，设在箱侧端机架上，由控制器控制转动角度;电机驱动驱动轴，采用常结合式。

2  基本参数初步确定

2.1焊条参数（特定）：

（1）焊条型号：J422（2）焊条直径：d=3.2mm。（3）药皮直径：D=5.2mm。（4）焊条长度：L=350mm。

2.2电机配备和设计计算原始数据：（1）电机DC.MCTOR GEAR HEAD-2GN 36K 型号06SGN（2）功率：Nh=25W。（3）转速：n=1000rpm。（4）额定转矩：Mk=1.6Nm。（5）电流：Ak=0.2A（6）电压：24V（7）重量：GT=3Kg

3  主要零件强度和刚度设计计算

3.1 计算的目的：

根据需要传动的转速、扭矩，初步确定传动轴的结构和材料后，通过设计计算，验证传动零件的

合理性，根据设计计算结果，对初步设计中轴的结构、尺寸、选定的材料进行改进，优化设计。

3.2 设计计算说明：

本文仅论述驱动轴的刚度、强度的设计计算，轴的强度、刚度按最坏工况并连续运转计算。

3.3  驱动轴的强度和刚度的设计计算：

3.3.1  对驱动轴进行受力分析：

驱动轴共有四个作用力：P1、P2、P3、P4。 P1、P4：为支点作用力。

P2、P3：为焊条出口耳作用力。

3.3.2计算驱动轴两支撑点A、B 两点的支撑反力Ra、Rb：

3.3.3对驱动轴的强度进行校核：

从表（二）中可看出支撑力最大的是 1 档，故应校核。

根据合成当量力矩图分析，B 点为危险断面，故应校核B 点处轴的弯曲强度。

σ= M当/（0.1d3）= 1663.5（N/cm2）     σ<[σ]= 15000（N/cm2）

从以上计算数据看，B 点处轴的弯曲应力小于许用应力，该轴强度满足使用要求。

3.3.4对驱动轴的刚度进行校核：校核驱动轴E 点的挠度和倾角。

（1） 计算公式：  YE=ME/EJ E=QE/EJ  式中：YE--挠度（cm）  ME--虚轴弯矩（N-cm2）EJ--轴的刚度（N-cm2）φE--倾角（弧度）QE--虚轴剪力（N-cm2）

（2） 计算步骤：

利用已求出的实际轴的合成当量力矩图M当 ，作为虚轴的虚载荷F，再求出虚轴座的支撑反力R， 然后求出E 点的虚弯矩ME，虚剪力QE，将求得的虚弯矩ME 和虚剪力QE，除以轴的刚度EJ，即可以得到所求E 点的挠度YE 和倾角φE。驱动轴刚度计算公式及结果：

驱动轴E 点的挠度：YE= ME/EJ 驱动轴E 点的倾角：ΦE= QE/EJ 式中：E-纵向弹性模量，J-惯性矩  cm4

（3）计算结果： YE=0.019 mm ΦE=0.00045 弧度从计算结果看：

①驱动轴E 点的挠度：YE=0.019mm，许用值[Y]= 0.15-0.2 mm，所以驱动轴E 点的撓度符合设计规范， 是可行的。②驱动轴E 点的倾角：ΦE==0.000677 弧度，许用值[Φ]= 0.047 弧度，所以驱动轴E 点的倾角符合设计规范，是可行的。该轴的强度和刚度都在许用范围内，因此，该轴设计是可行的、可以应用。

4  结束语

通过对焊条分发机构参数进行分析研究与确定，以整机参数为依据，对分发机驱动轴的强度、刚度进行了设计计算和分析说明，初步设计的驱动轴刚度、强度，可以满足使用要求。

作者简介：姜德富（1962--），男，山东交通职业学院 山东青州人，工学学士，副教授、高级工程师，研究方向：车辆工程，山东省潍坊市潍县中路 8 号 山东交通职业学院实训中心103室 邮编： 261206 联系人：姜德富 联系电话：13563606132 电子邮箱：13563606132@163.com。