旋转电弧传感器结构优化设计.pdf

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1、试验研究现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１４年第１１期倡旋转电弧传感器结构优化设计叶艳辉，张华，覃庆文，高延峰（南昌大学机电工程学院，南昌３３００３１）摘要：针对现有旋转电弧传感器转速高、振动大的缺点，运用三维软件和ＡＤＡＭＳ软件建立圆锥摆式高速旋转电弧传感器虚拟样机，并对传感器进行振动分析。通过增加平衡结构来减小传感器的振动，并在ＡＤＡＭＳ中对平衡结构参数进行优化设计。优化结果表明，优化后传感器的振幅是优化前的１２．９％，有效地降低了旋转电弧传感器的振动，提高了焊接成形质量。关键词：

2、优化设计；旋转电弧传感器；ＡＤＡＭＳ软件；振动分析中图分类号：ＴＨ１２２文献标志码：Ｂ文章编号：１６７１—３１３３（２０１４）１１—００１４—０４TheoptimizationdesignofrotatingarcsensorstructureＹｅＹａｎｈｕｉ，ＺｈａｎｇＨｕａ，ＱｉｎＱｉｎｇｗｅｎ，ＧａｏＹａｎｆｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００３１，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ

3、ｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒｏｔａｔｉｎｇａｒｃｓｅｎｓｏｒｉｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄ，ｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｆｃｏｎｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍｒｏｔａｔｉｎｇａｒｃｓｅｎｓｏｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｕｓｉｎｇ３ＤｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄＡＤＡＭＳｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｒｅ-ｄｕｃｅｄｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｔｈｅｓｅｎｓｏｒ，ａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｕｄｙｄｅ

4、ｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｅｑｕｉ-ｌｉｂｒｉｕｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅａｌｓｏｐｅｒｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅＡＤＡＭＳｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｒｃｓｅｎｓｏｒｉｓｅｎ-ｈａｎｃｅｄｔｏ１２．９％，ｓｏｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｒｏｔａｔｉｎｇａｒｃｓｅｎｓｏｒｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｉｓａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｄ．Keywords：ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇ

5、ｎ；ｒｏｔａｔｉｎｇａｒｃｓｅｎｓｏｒ；ＡＤＡＭＳｓｏｆｔｗａｒｅ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ焊接效率；而旋转扫描式具有旋转频率高、采样周期０引言短、控制周期短和跟踪精度高等优点，但技术较［１］旋转电弧传感器由于不受弧光、弧热、磁场和飞复杂。溅等因素的干扰，且成本低，实时性好，没有盲区，已本文所述旋转电弧传感器采用圆锥摆形式，该种成为焊缝跟踪传感中的主要传感方式。电弧传感利形式的旋转电弧传感器高速旋转时振动大，对信号采用电弧的自调节特性，通过电弧不同的扫描运动获集和焊接质量影响较大。针对上述问题，依据现有旋得焊缝坡口的几何信

6、息。目前的旋转电弧传感器主转电弧传感器的结构方案，采用虚拟样机技术，对旋要有两种形式：摆动式和旋转扫描式，其中摆动式的转电弧传感器进行振动仿真分析，根据仿真结果对机频率较低，导致控制周期较长，跟踪精度不高，影响械结构进行优化设计。倡国家８６３计划项目（２０１３ＡＡ０４１００３）；江西省科技支撑计划项目（２０１３３ＢＢＥ５００３０）；江西省自然科学基金资助项目（２０１１４ＢＡＢ２０６００７）作者简介：刘峰：通讯作者，博士，副教授，主要研究方向为结构分析、机力学仿真。械系统动力学仿真，发表论文二十余篇。Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｉｕｆｅｎｇ＠ｙｓ

7、ｕ．ｅｄｕ．ｃｎ王学雷：硕士研究生，主要研究方向为结构分析、机械系统动收稿日期：２０１４-０３-１０１４叶艳辉，等：旋转电弧传感器结构优化设计２０１４年第１１期１旋转电弧传感器虚拟样机设计１．１旋转电弧传感器机械结构图１所示为旋转电弧传感器机械结构图。电动机外壳体５固定在旋转电弧传感器外壳体１１上，电动机转子４固定在空心轴１０上，空心轴通过偏心轮６及调心球轴承７与导电杆１相连，导电杆上端通过调心球轴承２与传感器外壳体１１相连。电动图２旋转电弧传感器转子部件虚拟样机模型机驱动空心轴１０转动时，导电杆做圆锥摆运动，焊丝、１．导电杆２、７

8、．调心球轴承３．空心轴４．电动机外壳体冷却水管、气管、送丝软管及焊接电缆从传感器后部５．电动机转子６．平衡块８．偏心轮９．弹簧的送丝管１３送入，从而将它们集成在传感器内部，使其结构更紧凑。同时，在旋转电弧传感器内设计２旋转电弧传感器振