汽車中冷器焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、在汽車中冷器制造的過程中，對(duì)氣室與散熱芯子進(jìn)行焊接是必不可少的一道重要工序。在我國(guó)大部分的汽車零部件制造業(yè)中，焊接這一道工序還處于傳統(tǒng)的手工焊作業(yè)狀態(tài)，極不利于企業(yè)在同行業(yè)內(nèi)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，因此企業(yè)引入焊接機(jī)器人來完成這一道工序迫在眉睫；那么開發(fā)一款與機(jī)器人配合并適用于汽車中冷器的焊接變位機(jī)就顯得尤為重要。
　　本課題在分析確定設(shè)備的功能需求以及工作原理后，根據(jù)中冷器焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)要求，提出焊接變位機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)提出的設(shè)計(jì)方

2、案計(jì)算各零部件的尺寸以及完成外購(gòu)件的選型計(jì)算，最后運(yùn)用三維軟件Solidworks對(duì)整個(gè)中冷器焊接變位機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體建模、裝配。
　　在MATLAB軟件中運(yùn)用五項(xiàng)多項(xiàng)式差值方法擬合中冷器焊接變位機(jī)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，將得到的平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)函數(shù)作為虛擬樣機(jī)的驅(qū)動(dòng)條件；應(yīng)用仿真軟件ADAMS對(duì)構(gòu)建的中冷器焊接變位機(jī)簡(jiǎn)化模型進(jìn)行模擬焊接變位機(jī)在實(shí)際工作中的運(yùn)動(dòng)狀況，亦即運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的分析；通過仿真分析得出焊接變位機(jī)在工作過程中對(duì)應(yīng)的角速度與角加速

3、度、約束力與約束力矩、驅(qū)動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)力矩的變化曲線。通過輸出的角速度及角加速度曲線可知中冷器焊接變位機(jī)在工作時(shí)處于平穩(wěn)狀態(tài)，無沖擊現(xiàn)象；通過輸出的驅(qū)動(dòng)力、約束力以及力矩，驗(yàn)證設(shè)計(jì)時(shí)選取的電機(jī)、減速器是否滿足，同時(shí)可以知道中冷器焊接變位機(jī)在何種工況下處于最大的約束力并將此載荷導(dǎo)出，為后續(xù)的靜力學(xué)分析提供依據(jù)。
　　為了分析中冷器焊接變位機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中自身的固有頻率是否會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象以及在不同位置出現(xiàn)的最大應(yīng)力和最大形變，本文運(yùn)用ANS

4、YS軟件對(duì)簡(jiǎn)化模型的焊接變位機(jī)在4種不同位置下（0°，90°，180°以及約束力最大時(shí)）進(jìn)行分析，可得到各自不同的應(yīng)力以及形變，得出中冷器焊接變位機(jī)存在最危險(xiǎn)的位置以及最大的形變量，通過結(jié)果的對(duì)比分析可以得到最大應(yīng)力出現(xiàn)在中空芯軸上，且最大的應(yīng)力為51.71MPa；最大型變量出現(xiàn)在支撐臂端部，最大形變量為0.579mm，二者均符合中冷器焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)要求，這也為下一章的拓?fù)鋬?yōu)化作鋪墊。
　　根據(jù)上一章的計(jì)算結(jié)果，對(duì)中冷器焊接變位

5、機(jī)的支撐臂進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析，旨在改善焊接變位機(jī)整機(jī)的性能。在ANSYS中應(yīng)用功能密度法對(duì)支撐臂剔除20％、40%的體積進(jìn)行對(duì)比，可以確定改進(jìn)的模型；通過優(yōu)化的結(jié)果得出兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，按照方案設(shè)計(jì)出來的支撐臂再構(gòu)建成中冷器焊接變位機(jī)簡(jiǎn)化模型，在ANSYS軟件分析其模態(tài)以及靜力學(xué)；得出的結(jié)果與最初設(shè)計(jì)的模型作對(duì)比分析，可以得出方案二的優(yōu)化結(jié)果更合理，其質(zhì)量減輕了24.99%,強(qiáng)度增加了11.1%，最大變形量為0.738mm，但仍然在允許的

6、變形量范圍內(nèi)。
　　最后主要解決中冷器焊接變位機(jī)的使用壽命期限問題，通過分析中冷器焊接變位機(jī)承受最大應(yīng)力的零部件（中空芯軸）的疲勞壽命，以此來反應(yīng)整機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的使用壽命。將名義應(yīng)力法和Miner疲勞損傷理論結(jié)合，計(jì)算出中空芯軸的S-N曲線，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)輸入ANSYS的數(shù)據(jù)庫(kù)，定義中空芯軸的約束條件，導(dǎo)入ADAMS的驅(qū)動(dòng)輸出載荷，添加輸出分析的結(jié)果，最后求取得到焊接變位機(jī)中空芯軸的安全系數(shù)以及疲勞壽命。通過輸出的結(jié)果與中冷器