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針對(duì)小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊設(shè)備機(jī)械部分的設(shè)計(jì)原則有以下三點(diǎn)：

(1)功能性原則：滿足小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊對(duì)小口徑不銹鋼管道的行走、擺動(dòng)、送絲、位置調(diào)整等機(jī)構(gòu)的自動(dòng)運(yùn)行功能，并且實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的穩(wěn)定性(減小電機(jī)啟停對(duì)焊機(jī)的振動(dòng)沖擊，盡量使得機(jī)身運(yùn)動(dòng)部件緊湊，質(zhì)量輕，盡量減少慣性力)，焊接工藝的可調(diào)性，焊后焊縫質(zhì)量的優(yōu)良，同時(shí)還要滿足在焊接過(guò)程中的操作簡(jiǎn)便、安全、環(huán)保等眾多的要求。

(2)模塊化設(shè)計(jì)原則：由于需要焊接的不銹鋼管道口徑存在一定的變化范圍，因此需要小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊設(shè)備能適應(yīng)不同尺寸不銹鋼管道的焊接，配備與機(jī)械系統(tǒng)相匹配的不同尺寸的可快速拆卸的模塊化配件，有利于快速高效的解決待焊件的尺寸適配問(wèn)題。針對(duì)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及變速器等易損件開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的配件，使得部件更換簡(jiǎn)單、快速。

(3)高精度設(shè)計(jì)原則：由于不銹鋼管道的口徑比較小，并且要求焊槍在焊接時(shí)不斷擺動(dòng)，對(duì)擺動(dòng)范圍進(jìn)行精確控制，以確保不銹鋼管道焊接后兩不銹鋼管道同軸度較高并且焊縫質(zhì)量良好，因此小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊的的設(shè)計(jì)精度成為考慮的問(wèn)題之一。這就需要在機(jī)械機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩方面進(jìn)行考慮。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，機(jī)電一體化系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度受機(jī)械零部件的傳動(dòng)類型(齒輪傳動(dòng)、齒輪齒條、同步帶以及其他非線性傳動(dòng)部件等)以及零件本身的質(zhì)量精度影響較大，因此在設(shè)計(jì)選型期間就要把零部件的傳動(dòng)間隙、傳遞精度、是否模塊化等一些列問(wèn)題考慮在內(nèi)。

小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊的研究要求能實(shí)現(xiàn)焊接小車在圓周上的高精度運(yùn)行，不能出現(xiàn)焊接過(guò)程中的電機(jī)抖動(dòng)問(wèn)題，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及電機(jī)選型時(shí)要考慮到實(shí)際的負(fù)載在圓周各位置的變化、運(yùn)動(dòng)時(shí)重力以及各種摩擦阻力的變化。軟件方面選擇對(duì)步距角小、細(xì)分?jǐn)?shù)多得電機(jī)進(jìn)行編程控制，減小誤差。根據(jù)上述原則，小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊的軌道采用鉸鏈?zhǔn)降姆煮w結(jié)構(gòu)，在能完成焊接小車穩(wěn)定行走的基礎(chǔ)上，還能保證焊接設(shè)備的快速拆裝，因?yàn)殂q鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性使得其可以使用的不銹鋼管道半徑范圍較大，滿足了一套焊接設(shè)備可以對(duì)不同口徑不銹鋼管道焊接的要求，同時(shí)也滿足了模塊化設(shè)計(jì)、拆裝方便、可替換性強(qiáng)等要求。其次針對(duì)焊接小車的行走結(jié)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置調(diào)整機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行可行性、優(yōu)劣性的分析，找出最優(yōu)搭配選項(xiàng)，因此列出了小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊功能技術(shù)矩陣進(jìn)行研究和選擇。

在進(jìn)行功能設(shè)計(jì)時(shí)每個(gè)機(jī)構(gòu)都有幾種選擇途徑，以小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、能迅速響應(yīng)控制參數(shù)的變化為目標(biāo)，使該設(shè)備能夠完成不銹鋼管道的自動(dòng)化焊接，經(jīng)過(guò)比較分析功能方案選擇如下：焊槍擺動(dòng)選擇絲杠傳動(dòng)：滿足體積小，擺動(dòng)距離可以自由調(diào)節(jié)；焊機(jī)行走選擇齒輪齒條傳動(dòng)：效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)；送絲機(jī)構(gòu)選擇齒輪傳動(dòng)：傳動(dòng)平穩(wěn)，效率高；信息處理選擇有檢測(cè)傳感器：跟蹤準(zhǔn)確，反饋及時(shí)；控制功能選擇單片機(jī)控制：快速處理、控制靈活、價(jià)格便宜；動(dòng)力方面，為降低成本行走機(jī)構(gòu)選擇帶有編碼器功能的步進(jìn)電機(jī)；送絲機(jī)構(gòu)選擇直流電機(jī)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)調(diào)速性能好，使得送絲過(guò)程穩(wěn)定；擺動(dòng)和升降機(jī)構(gòu)選擇步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)沒(méi)有累計(jì)誤差。

針對(duì)小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊控制電機(jī)的選型要求，要求控制電機(jī)的比功率大，即性能強(qiáng)大，也就是電機(jī)的單位質(zhì)量輸出的功率大。

根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)特性可以知，電機(jī)比功率大，則電機(jī)的加減速扭矩大，就能使得電機(jī)加減速時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)，減少失步和過(guò)沖的發(fā)生，因此能減小振動(dòng)和噪音、提高運(yùn)行精度、滿足起停頻繁的工作要求，符合小口徑不銹鋼管道自動(dòng)焊設(shè)備的設(shè)計(jì)要求。