針對小口徑不銹鋼管道自動焊設備機械部分的設計原則有以下三點：

(1)功能性原則：滿足小口徑不銹鋼管道自動焊對小口徑不銹鋼管道的行走、擺動、送絲、位置調整等機構的自動運行功能，并且實現焊接過程的穩(wěn)定性(減小電機啟停對焊機的振動沖擊，盡量使得機身運動部件緊湊，質量輕，盡量減少慣性力)，焊接工藝的可調性，焊后焊縫質量的優(yōu)良，同時還要滿足在焊接過程中的操作簡便、安全、環(huán)保等眾多的要求。

(2)模塊化設計原則：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焊設備能適應不同尺寸不銹鋼管道的焊接，配備與機械系統(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題。針對擺動機構、驅動電機及變速器等易損件開發(fā)出相應的配件，使得部件更換簡單、快速。

(3)高精度設計原則：由于不銹鋼管道的口徑比較小，并且要求焊槍在焊接時不斷擺動，對擺動范圍進行精確控制，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量良好，因此小口徑不銹鋼管道自動焊的的設計精度成為考慮的問題之一。這就需要在機械機構和控制系統(tǒng)兩方面進行考慮。機械結構方面，機電一體化系統(tǒng)的響應速度和精度受機械零部件的傳動類型(齒輪傳動、齒輪齒條、同步帶以及其他非線性傳動部件等)以及零件本身的質量精度影響較大，因此在設計選型期間就要把零部件的傳動間隙、傳遞精度、是否模塊化等一些列問題考慮在內。

小口徑不銹鋼管道自動焊的研究要求能實現焊接小車在圓周上的高精度運行，不能出現焊接過程中的電機抖動問題，因此在結構設計以及電機選型時要考慮到實際的負載在圓周各位置的變化、運動時重力以及各種摩擦阻力的變化。軟件方面選擇對步距角小、細分數多得電機進行編程控制，減小誤差。根據上述原則，小口徑不銹鋼管道自動焊的軌道采用鉸鏈式的分體結構，在能完成焊接小車穩(wěn)定行走的基礎上，還能保證焊接設備的快速拆裝，因為鉸鏈式結構的可擴展性使得其可以使用的不銹鋼管道半徑范圍較大，滿足了一套焊接設備可以對不同口徑不銹鋼管道焊接的要求，同時也滿足了模塊化設計、拆裝方便、可替換性強等要求。其次針對焊接小車的行走結構、送絲機構、擺動機構、位置調整機構等機械結構以及控制系統(tǒng)進行可行性、優(yōu)劣性的分析，找出最優(yōu)搭配選項，因此列出了小口徑不銹鋼管道自動焊功能技術矩陣進行研究和選擇。

在進行功能設計時每個機構都有幾種選擇途徑，以小口徑不銹鋼管道自動焊運行穩(wěn)定、精度高、能迅速響應控制參數的變化為目標，使該設備能夠完成不銹鋼管道的自動化焊接，經過比較分析功能方案選擇如下：焊槍擺動選擇絲杠傳動：滿足體積小，擺動距離可以自由調節(jié)；焊機行走選擇齒輪齒條傳動：效率高，傳動平穩(wěn)；送絲機構選擇齒輪傳動：傳動平穩(wěn)，效率高；信息處理選擇有檢測傳感器：跟蹤準確，反饋及時；控制功能選擇單片機控制：快速處理、控制靈活、價格便宜；動力方面，為降低成本行走機構選擇帶有編碼器功能的步進電機；送絲機構選擇直流電機，因為直流電機調速性能好，使得送絲過程穩(wěn)定；擺動和升降機構選擇步進電機，因為步進電機沒有累計誤差。

針對小口徑不銹鋼管道自動焊控制電機的選型要求，要求控制電機的比功率大，即性能強大，也就是電機的單位質量輸出的功率大。

根據電機轉動特性可以知，電機比功率大，則電機的加減速扭矩大，就能使得電機加減速時運行平穩(wěn)，減少失步和過沖的發(fā)生，因此能減小振動和噪音、提高運行精度、滿足起停頻繁的工作要求，符合小口徑不銹鋼管道自動焊設備的設計要求。