畢業(yè)設(shè)計--棱管法蘭自動焊機主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　二 〇 一 二 年 六 月</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，送變電、風力機、大型戶外廣告牌的發(fā)展給鋼管塔生產(chǎn)工藝和設(shè)備帶來了新的挑戰(zhàn)，而法蘭與柱管的焊接特別是棱管與法蘭的焊接也成為了一個難點。以往的鋼管塔法蘭焊接通常分兩步完成，第一步是組對，第二步是焊接，分兩個工序完成。通常是在法蘭組對設(shè)備上先將法蘭固定

2、在左右兩個法蘭卡盤上，然后再將圓管或者棱管放在滾輪架上，通過調(diào)節(jié)滾輪架將圓管或者棱管插入兩法蘭孔內(nèi)，通過點焊使法蘭與管固定，然后將焊件整體拆下，送到焊接工位，用法蘭焊接機，對法蘭與柱管之間的內(nèi)外縫實施焊接。焊接時，在法蘭內(nèi)外各設(shè)一把焊槍，焊槍不動，滾輪架上的滾輪帶動管件轉(zhuǎn)動，焊槍對內(nèi)外兩焊縫進行焊接。這種方法比較適合對圓管與法蘭進行焊接，但對棱管與法蘭的焊接就很困難，因為棱管無法在滾輪架上平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，即使工件可以平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，焊槍與工件距離、

3、焊接速度、焊槍角度也是時刻發(fā)生變化的，更關(guān)鍵的是對工件在焊接過程中形成的熱變形難以控制。所以對棱管與法蘭無法進行連續(xù)、自動焊接，只能手工焊。針對以上問題,設(shè)計了法蘭與柱管組對內(nèi)外環(huán)縫自動焊接設(shè)備，該設(shè)備不但能實現(xiàn)棱管的自動化焊接，更重要的是它將以前的組對焊接中兩個工序組合到一個工位上，可以實現(xiàn)對不同直徑，</p><p>　　關(guān)鍵詞：焊接機；法蘭；棱管；主軸結(jié)構(gòu)；pro/e三維建模仿真；CAXA制圖。</p

4、><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, with the development of electricity, wind machine, large outdoor billboards new challenges come out in steel pipe tower production techn

5、ology and equipment, while the welding of flange and the column pipe especially ribbed pipe and flange has become a difficulty. The welding of steel pipe tower flange is usually done in two steps. Usually the first is se

6、cured around the two flange chuck, then the pipe or tube is placed in the edge of the roller frame, by adjusting the roller fra</p><p>　　Key words: welding machine; flange; ribbed tube; shaftstructure ; 3D

7、modeling and simulation with pro/e; CAXA drawing.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p><b>　　第一章緒論2</b></p><p>　　1.1

8、我國焊接自動化的發(fā)展狀況2</p><p>　　1.2 我國自動焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.2.1成套焊接設(shè)備的微機自動化控制技術(shù)發(fā)展2</p><p>　　1.2.2焊接設(shè)備的智能控制技術(shù)發(fā)展3</p><p>　　1.2.3焊接計算機集成制造系統(tǒng)CIMS 技術(shù)發(fā)展3</p><p>　　

9、1.3自動焊機的類型4</p><p>　　1.3.1 剛性自動化焊接設(shè)備4</p><p>　　1.3.2自適應(yīng)控制自動化焊接設(shè)備4</p><p>　　1.3.3智能化自動焊接設(shè)備4</p><p>　　1.4自動焊機主軸系統(tǒng)5</p><p>　　1.5主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已知技術(shù)數(shù)據(jù)5</p>

10、<p>　　1.6 基本設(shè)計流程5</p><p>　　第二章 棱管法蘭自動焊機主軸系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計計算6</p><p>　　2.1傳動裝置的整體設(shè)計6</p><p>　　2.1.1傳動方案的確定6</p><p>　　2.2電動機的選擇7</p><p>　　2.2.1確定工件轉(zhuǎn)速7<

11、/p><p>　　2.2.2選擇電動機的類型7</p><p>　　2.2.3確定電動機轉(zhuǎn)速9</p><p>　　2.2.4確定傳動裝置總傳動比和分配傳動比9</p><p>　　2.2.5選擇電動機容量9</p><p>　　2.2.6電動機的校核11</p><p>　　2.3變頻器

12、的選擇11</p><p>　　2.4減速機的選擇11</p><p>　　2.4.1二級擺線針輪減速機工作原理11</p><p>　　2.4.2二級擺線針輪減速機特點12</p><p>　　2.5聯(lián)軸器的選擇12</p><p>　　2.6傳動裝置運動及動力參數(shù)計算13</p><

13、p>　　2.6.1計算各軸（零件）轉(zhuǎn)速13</p><p>　　2.6.2計算各軸（零件）輸入功率13</p><p>　　2.6.3計算各軸（零件）輸入轉(zhuǎn)矩13</p><p>　　2.7齒輪的設(shè)計計算14</p><p>　　2.7.1高速齒輪設(shè)計14</p><p>　　2.7.2回轉(zhuǎn)支承的設(shè)計選

14、擇19</p><p>　　2.8主軸的設(shè)計計算20</p><p>　　2.8.1選擇軸的材料20</p><p>　　2.8.2初步計算軸的最小直徑20</p><p>　　2.8.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計21</p><p>　　2.8.4求軸上載荷22</p><p>　　2.8.5按

15、彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度24</p><p>　　2.8.6軸承壽命的計算24</p><p>　　2.8.7鍵的校核25</p><p>　　2.9 氣動卡盤的選擇26</p><p>　　2.10潤滑方式與密封裝置的選擇26</p><p>　　2.10.1齒輪潤滑26</p><p

16、>　　2.10.2滾動軸承的潤滑與密封27</p><p>　　2.10.3其它部件潤滑28</p><p>　　第三章 棱管法蘭自動焊機移動卡緊裝置設(shè)計計算29</p><p>　　3.1傳動裝置的方案設(shè)計29</p><p>　　3.2電動機、減速機的選擇29</p><p>　　3.2.1選擇電動

17、機類型29</p><p>　　3.2.2選擇電動機容量29</p><p>　　3.2.3齒輪齒條參數(shù)設(shè)計30</p><p>　　3.2.4確定減速器型號31</p><p>　　3.2.5電動機的校核31</p><p>　　3.3聯(lián)軸器的選擇32</p><p>　　3.4鍵

18、的校核32</p><p>　　3.5機床導軌選擇33</p><p>　　3.6潤滑方式與密封裝置的選擇33</p><p>　　3.6.1齒輪齒條嚙合潤滑33</p><p>　　3.6.2導軌潤滑33</p><p>　　第四章 棱管法蘭自動焊機箱體及附件設(shè)計計算35</p><p

19、>　　4.1床身的設(shè)計35</p><p>　　4.2軸承端蓋的設(shè)計35</p><p>　　4.3整體主軸系統(tǒng)三維建模結(jié)果36</p><p><b>　　結(jié) 論38</b></p><p><b>　　參考文獻39</b></p><p><b>

20、;　　謝 辭40</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著社會的不斷進步，機械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，古老的生產(chǎn)方式已不能完全適應(yīng)新形勢的要求。自動焊接機憑借其高效性、實用性、經(jīng)濟型等優(yōu)點在現(xiàn)代的機械發(fā)展應(yīng)用得到廣泛的應(yīng)用。自動焊接機采用自動組隊，實時監(jiān)測，自動焊接，內(nèi)外焊縫同時進行加工的方式，生產(chǎn)效率比原工藝高幾倍至幾

21、十倍。產(chǎn)品質(zhì)量也更加穩(wěn)定，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。自動焊接機要適應(yīng)不同工件的加工，加工參數(shù)不同，就必須增加機床的柔性系統(tǒng)，還要確保其產(chǎn)品質(zhì)量。鑒于以上情況，我對管法蘭自動焊機主軸結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及機床床身進給系統(tǒng)進行設(shè)計。</p><p>　　對該系統(tǒng)設(shè)計的意義對于我國工業(yè)現(xiàn)狀來說，在于補充我國自動焊機柔性系統(tǒng)落后的不足，為我國工業(yè)的發(fā)展獻一份微薄的力量；對于個人來說，在于加強對主軸結(jié)構(gòu)的理解與認識，熟悉自動焊

22、機的特點和工作原理，對其主軸進行較系統(tǒng)化的設(shè)計與計算，滿足系統(tǒng)所需的要求，鞏固自己大學期間所學知識的學習成果。而且還可以加強對PRO/E、CAXA繪圖軟件的掌握，積累設(shè)計中所需的經(jīng)驗，進一步提高自己自行設(shè)計的綜合能力。</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 我國焊接自動化的發(fā)展狀況</p><p>　　我國，焊接

23、自動化的發(fā)展已有近60年，其科研和生產(chǎn)都具有一定的基礎(chǔ)，在許多領(lǐng)域都得到應(yīng)用，是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新，進行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。近年來，我國加大了焊接自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的科研攻關(guān)力度，全面推動焊接行業(yè)的自動化進程。加快自動焊接機和自動焊材的生產(chǎn)，各種自動和半自動焊機及專用成套焊接機產(chǎn)量將穩(wěn)步增長。為了發(fā)展現(xiàn)代焊接自動化技術(shù)，我國已將電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和軟件技術(shù)迅速地引入焊接領(lǐng)域， 圍繞

24、計算機集成制造系統(tǒng)CIMS 的CAD / CAM、CAAP、CAPM 等技術(shù)列為重點推廣項目。在汽車、摩托車、船舶、鍋爐、工程機械和重型機械等行業(yè)重點推廣采用焊接機器人、焊接中心、焊接柔性制造系統(tǒng)，采用計算機輔助設(shè)計與制造及檢查技術(shù)。</p><p>　　1.2 我國自動焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1成套焊接設(shè)備的微機自動化控制技術(shù)發(fā)展</p><p

25、>　　在焊接設(shè)備中發(fā)展應(yīng)用微機自動化控制技術(shù)，如數(shù)控焊接電源、智能焊機、全自動專用焊機和柔性焊接機器人工作站。微機控制系統(tǒng)在各種自動焊接與切割設(shè)備中的作用不光是控制各項焊接參數(shù)，而且必須能自動協(xié)調(diào)成套焊接設(shè)備各組成部分的動作，實現(xiàn)無人操作，即實現(xiàn)焊接生產(chǎn)數(shù)控化、自動化與智能化。微機控制焊接電源已成為自動化專用焊機的主體，智能化焊接設(shè)備的基礎(chǔ)。微機控制的IGBT 式逆變焊接電源，是實現(xiàn)智能化控制的較理想設(shè)備，目前我國正在大力發(fā)展和推

26、廣應(yīng)用。</p><p>　　工業(yè)發(fā)達國家現(xiàn)在已大量使用焊接機器人來進行自動化焊接生產(chǎn)?，F(xiàn)代焊接機器人大多為柔性自動化工作站或焊接生產(chǎn)線，是由焊接機器人、焊接電源、焊接工藝裝備、上下料機械手等的不同組合，以及離線CAD 仿真編程構(gòu)成的，用微機對其系統(tǒng)進行控制。柔性機器人工作站提高了焊接機器人的利用率，避免了過去剛性機器人很難變更焊接產(chǎn)品的缺點，可適用各種批量的生產(chǎn)線，因而是非常受歡迎的一種焊接自動化途徑。柔性焊接

27、機器人工作站隨著其價格的不斷降低在我國會逐步推廣應(yīng)用，代表了成套焊接設(shè)備的微機自動化控制技術(shù)的發(fā)展方向。</p><p>　　1.2.2焊接設(shè)備的智能控制技術(shù)發(fā)展</p><p>　　焊接設(shè)備如焊接變壓器、硅弧焊整流器、晶閘管式弧焊整流器、脈沖弧焊電源、逆變焊電源等。將微機控制焊接電源與焊接過程的傳感技術(shù)結(jié)合起來，發(fā)展了視覺跟蹤、熔深控制等智能焊接設(shè)備。焊接過程控制系統(tǒng)的智能化是焊接生產(chǎn)自

28、動化的核心問題之一。把人工智能技術(shù)引入焊接設(shè)備的控制形成焊接設(shè)備的智能控制系統(tǒng)，這一領(lǐng)域具有代表性的是焊接過程的模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和焊接專家系統(tǒng)。其顯著特點是控制過程涉及領(lǐng)域?qū)＜业闹R、經(jīng)驗，建立知識庫及推理機實現(xiàn)相應(yīng)的決策，進行控制。在高性能波控焊接電源基礎(chǔ)上發(fā)展智能化的焊接設(shè)備，為今后焊接設(shè)備的發(fā)展方向。焊接工程技術(shù)人員需要盡快地熟悉計算機和網(wǎng)絡(luò)，以便適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展；在開發(fā)方式方面可采取兩種途徑：一是以企業(yè)自身的技術(shù)力

29、量為主進行開發(fā)。二是企業(yè)和高等學?；蚩蒲兴献鬟M行開發(fā)。專家系統(tǒng)在與企業(yè)的緊密合作下完成，一般都能保證軟件的質(zhì)量和實用性。把焊接專家系統(tǒng)運用人工智能的思想移植到焊接設(shè)備的控制中，作為智能化焊接設(shè)備的開發(fā)基礎(chǔ)，這些設(shè)備可以是整機結(jié)構(gòu)的專用焊機，也可以是積木式的組合結(jié)構(gòu)，如選用微機控制的自動焊頭、跟蹤器、視覺控制器、焊接參數(shù)編程器等產(chǎn)品來靈活組合實用的智</p><p>　　1.2.3焊接計算機集成制造系統(tǒng)CIMS

30、技術(shù)發(fā)展</p><p>　　計算機集成制造系統(tǒng)CIMS(Computer IntegratedManufacturing System) 是目前正處在發(fā)展階段的高科技領(lǐng)域。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的CIMS 系統(tǒng)是以焊接機器人為中心，在數(shù)控焊機及相應(yīng)的工藝裝備等技術(shù)保障的基礎(chǔ)上，集信息流、物資流于一體的集成制造系統(tǒng)。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，CIMS 集下料、裝配、焊接等為一體的機器人生產(chǎn)中心，實現(xiàn)焊接生產(chǎn)真正的高精度、全自動化的

31、現(xiàn)代化革命，是未來焊接生產(chǎn)的發(fā)展方向。將焊接機器人與機械手、多自由度轉(zhuǎn)胎和變位器等組合，并用微機對其進行綜合控制，構(gòu)成柔性工作站或生產(chǎn)線，是解決小批量焊接生產(chǎn)自動化的一個路子。焊接生產(chǎn)柔性化的發(fā)展方向是要發(fā)展能識別環(huán)境并隨時精確跟蹤焊縫軌跡及調(diào)整焊接參數(shù)的智能機器人，并研究其傳感技術(shù)及控制技術(shù)。通常，焊接機器人焊槍運動的軌跡是由操作人員將焊槍先沿焊縫行走一次的示教方法來實現(xiàn)的。隨著計算機軟硬件能力的提高，現(xiàn)在通過計算機根據(jù)CAD 圖形庫

32、中焊縫空間位置進行預(yù)先的離線編程，再把控制焊接參數(shù)的傳感器獲得的數(shù)值經(jīng)計算機處理后，調(diào)節(jié)焊接電源、送絲機構(gòu)和焊槍的空間位置。開展焊接CIMS 技術(shù)應(yīng)是分步實施，逐步取得效益的</p><p>　　1.3自動焊機的類型</p><p>　　1.3.1 剛性自動化焊接設(shè)備</p><p>　　剛性自動化焊接設(shè)備亦可稱為初級自動化焊接設(shè)備，其大多數(shù)是按照開環(huán)控制的原理設(shè)計

33、的。雖然整個焊接過程由焊接設(shè)備自動完成，但對焊接過程中焊接參數(shù)的波動不能進行閉環(huán)的反饋系統(tǒng)，不能隨機糾正可能出現(xiàn)的偏差。</p><p>　　1.3.2自適應(yīng)控制自動化焊接設(shè)備</p><p>　　自適應(yīng)控制的焊接設(shè)備是一種自動化程度較高的焊接設(shè)備，它配用傳感器和電子檢測線路，對焊縫軌跡自動導向和跟蹤，并對主要的焊接參數(shù)進行實行閉環(huán)的反饋控制。整個焊接過程將按預(yù)先設(shè)定的程序和工藝參數(shù)自動完

34、成。</p><p>　　1.3.3智能化自動焊接設(shè)備</p><p>　　它利用各種高級的傳感元件，如視覺傳感器，觸覺傳感器，聽覺傳感器和激光掃描器等，并借助計算機軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)具有識別、判斷、實時檢測，運算、自動編程、焊接參數(shù)存儲和自動生成焊接記錄文件的功能。</p><p>　　1.4自動焊機主軸系統(tǒng)</p><p>　　自

35、動焊機主軸系統(tǒng)在整個機床中起著至關(guān)重要的作用，直接影響著焊縫質(zhì)量的好壞。自動焊機的主軸系統(tǒng)目前已發(fā)展成熟，主要依靠調(diào)速電機與大傳動比減速器配合實現(xiàn)焊接低轉(zhuǎn)速大扭矩的特殊要求，通過變頻調(diào)速可以實現(xiàn)無極調(diào)速，以適應(yīng)不同工件焊接速度不同的需求。</p><p>　　目前主軸系統(tǒng)主要存在的問題是工件體積大，主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)緊湊，尤其對于內(nèi)外環(huán)縫同時焊接的機床。主軸結(jié)構(gòu)直接影響著焊接機械手的位置和精度?；剞D(zhuǎn)支承可以很

36、好地解決這一問題，制有外齒的回轉(zhuǎn)支承直接與主軸上的齒輪嚙合，實現(xiàn)動力輸出，既平穩(wěn)又節(jié)省空間。同樣，卡盤的設(shè)計制造也是自動焊機主軸系統(tǒng)的關(guān)鍵，焊機卡盤必須具有尺寸大，定位精度高，操作簡便，夾緊力大的特點。</p><p>　　1.5主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已知技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　工件直徑1.2~2.0m；壁厚8mm；工件最大長度20m；機械手重復(fù)定位精度：±0.05mm。</p

37、><p>　　1.6 基本設(shè)計流程</p><p>　?。?）了解工程實際中棱管法蘭自動焊機的工作情況，為主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計做前期準備，同時整理相關(guān)的參考資料并且進行必要的文獻檢索。</p><p>　?。?）根據(jù)任務(wù)書中所給出的原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求、圖紙量、工作量要求等，結(jié)合相關(guān)課程設(shè)計分析過程進行必要的計算與核算，然后在參考資料中按照計算的數(shù)值選取、設(shè)計最合

38、適的零件與產(chǎn)品。</p><p>　?。?）最后進行三維建模，并進行機構(gòu)運動仿真，繪出結(jié)構(gòu)總裝圖與所需零件圖。</p><p>　　第二章 棱管法蘭自動焊機主軸系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計計算 </p><p>　　2.1傳動裝置的整體設(shè)計</p><p>　　2.1.1傳動方案的確定</p><p>　?。?） 采用變頻調(diào)速電

39、機作為原動力，經(jīng)聯(lián)軸器將動力傳遞至減速機，主軸上的齒輪帶動有外齒的回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)支承與中空氣動卡盤連接實現(xiàn)最終所需的輸出動力；</p><p>　?。?) 速度通過變頻器控制，兩次機械降速一方面為滿足焊接速度的需求，另一方面可以增大扭矩，而且為了使結(jié)構(gòu)緊湊，方便內(nèi)封的焊接，采用回轉(zhuǎn)支承以及中空的大型卡盤也是本次設(shè)計的關(guān)鍵；</p><p>　?。?） 方案簡圖如下：（見圖2-1）

40、</p><p><b>　　2.2電動機的選擇</b></p><p>　　2.2.1確定工件轉(zhuǎn)速</p><p>　　如圖（2—2）所示，工件為八棱體，機床轉(zhuǎn)速與焊接工藝有關(guān)，應(yīng)由工件尺寸以及焊速決定。</p><p>　　圖2—2為八棱柱管道的橫截面，R為管道中心到兩相鄰邊交點處的長度，r為管道中心到邊的垂線的長度

41、。現(xiàn)設(shè)r=0.6m，管道壁厚8mm,管道長20m。密度7.85g/cm3，由以上數(shù)據(jù)可計算出管道的重量G可知管道為一個環(huán)形 ，外環(huán)形周長</p><p>　　S=60×tan22.5°×2×8=397.65 （2—1）</p><p>　　查資料可知道，獲取最佳焊縫質(zhì)量的焊速為30~50cm/min，所以可以算出理論最短焊接時間 =

42、7.95min，最長焊接時間=13.27min，故對應(yīng)最大圓周速度=0.126r/min，最小圓周速度=0.075r/min。</p><p>　　因為自動焊機不是專用機床，工件大小各異，有一定柔性，已知機床加工工件直徑為1.2—2米，故放寬轉(zhuǎn)速范圍至=0.04r/min, =0.2r/min。</p><p>　　2.2.2選擇電動機的類型</p><p>　　自

43、動焊機主軸電動機功率為</p><p>　　KW （2—2）</p><p>　　式中 ──卡盤所需的功率，kW；</p><p>　　──由電動機至卡盤的總效率。</p><p>　　卡盤所需工作效率按式（2—3）計算</p><p><b>　?。?—3）</

44、b></p><p>　　式中 ──卡盤的阻力矩，N·m；</p><p>　　──卡盤的轉(zhuǎn)速，r/min。</p><p>　　由于機床工件變化，卡盤所需功率不定，但大工件轉(zhuǎn)速較小工件小5倍，由小工件參數(shù)計算即可滿足要求。如圖（2-2）當r=0.6m時，密度7.85g/cm3，由以上數(shù)據(jù)可計算出管道的重量G。</p><p&g

45、t;　　已知管道為一個環(huán)形 外環(huán)形的面積為8個小三角形的面積為：</p><p>　　S1= （2—4）</p><p>　　設(shè)內(nèi)環(huán)中心到邊的垂線的長度為： </p><p><b>　　= </b></p><p>　　內(nèi)環(huán)的面積 S2==

46、 （2—5）</p><p>　　體積V=Sh=[-]2000=396584.6 （2—6）</p><p>　　G=7.85 396584.6 9.8/1000=30509.25636N≈30.51kN （2—7） </p><p>　　由式（2—8）可得到工件受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力</p><p>　　=1.54MPa

47、 （2—8） </p><p>　　該類工件屬于閉口薄壁件的扭轉(zhuǎn)，扭矩計算見式（2—9）</p><p>　　T=2tw （2—9）</p><p><b>　　式中： ——；</b></p><p>　　——截面

48、中線所圍面積，；</p><p><b>　　——工件壁厚，m；</b></p><p>　　經(jīng)計算T=29149.62N·m， 0.61kW。</p><p>　　根據(jù)三相異步電機選用要點，例如要求，條件，環(huán)境等，選用Y系列。</p><p>　　2.2.3確定電動機轉(zhuǎn)速</p><p&

49、gt;　　已知 =0.04 r/min， =0.2 r/min。 查二級擺線針輪減速機傳動比=121—841，齒輪傳動比初選=3.98。因為變頻器恒轉(zhuǎn)矩降速調(diào)速范圍為1—30，故電機轉(zhuǎn)速可選范圍=i·n=20~20083.08 r/min。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500、3000 r/min，為方便調(diào)速，減少傳動比，電機同步轉(zhuǎn)速選=750r/min。</p><p>　　2.2.4確

50、定傳動裝置總傳動比和分配傳動比</p><p><b>　?。?）分配傳動比</b></p><p>　　為了制造安裝方便，避免在此設(shè)計減速機，選取=731，=3.98。</p><p><b>　?。?）確定總傳動比</b></p><p>　　=·=2909，對應(yīng)變頻器調(diào)速后電機輸出轉(zhuǎn)

51、速范圍應(yīng)定116~582r/min。這里列出一系列工件對應(yīng)電機輸出轉(zhuǎn)速表，見表（2—1）。</p><p>　　2.2.5選擇電動機容量</p><p>　　電動機至工件的傳動總效率為</p><p><b>　?。?—10）</b></p><p>　　式中，分別為聯(lián)軸器、斜齒圓柱齒輪傳動、單列圓錐滾子軸承、回轉(zhuǎn)軸承、

52、二級擺線針輪減速機的效率。取=0.99，=0.97，=0.98，=0.98，=0.87。則=0.795，故有。</p><p>　　但方案選擇電機經(jīng)變頻器調(diào)速，由于采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，隨著電機轉(zhuǎn)速下降，電機輸出功率也要下降，為了保證調(diào)速后電機功率大于負載，故應(yīng)按式（2—11）計算電機功率P，</p><p><b>　?。?—11）</b></p><

53、p>　　式中： ——電機實際輸出功率，kW；</p><p>　　——電機額定功率，kW；</p><p>　　——電機實際轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　——電機額定轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　低速時功率大，則 </p>&

54、lt;p>　　查機械設(shè)計手冊，選擇電動機型號為Y160M2-8，其主要性能如</p><p>　　表（2—2）所示， </p><p>　　表22 電機參數(shù)表</p><p>　　至此可以算出工件最大扭矩</p><p>　　等效到電機軸上 N·m。</p><p>　　2.2.6電動機的校核&l

55、t;/p><p>　　校核啟動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　電機額定轉(zhuǎn)矩 =72.95N·m （2—12）</p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) =0.86＜2，所以滿足要求。</p><p><b>　　2.3變頻器的選擇</b></p>&l

56、t;p>　　西門子變頻器的全稱是“西門子交流變頻調(diào)速器”，是由德國西門子公司研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的知名變頻器品牌，主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機的速度。主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，西門子變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。&l

57、t;/p><p>　　根據(jù)電機額定功率以及電流，選擇型號為MicroMaster440西門子變頻器。MicroMaster440是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標準變頻器， 它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合。　</p><p>　　主要特征：200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW

58、； 380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW；</p><p>　　保護功能：過載能力為200%額定負載電流，持續(xù)時間3秒和150%額定負載電流，持續(xù)時間60秒；過電壓、欠電壓保護。</p><p><b>　　2.4減速機的選擇</b></p><p>　　2.4.1二級擺線針輪減速機工作原理</p&g

59、t;<p>　　擺線減速機全部傳動裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。 　　在輸入軸上裝有一個錯位180度的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個滾柱軸承，形成H機構(gòu)，兩個擺線輪的中心孔即為行星套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒殼上一組環(huán)行排列的針齒銷相嚙哈，以組成少齒差內(nèi)嚙合減速機構(gòu)，（為了減少摩擦，在速比小的減速機中，針齒銷上帶有針齒套）。當輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動一周時，由于擺線輪上齒廊曲線的特點及其受針齒殼上針齒銷

60、限制之故，擺線輪的運動成為即有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運動，在輸入軸正轉(zhuǎn)一周時，偏心套亦轉(zhuǎn)動一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過一個齒差從而得到減速，再借助W輸出機構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)動通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。</p><p>　　2.4.2二級擺線針輪減速機特點</p><p>　　擺線針輪減速器具有減速比大，傳動效率高，體積小，重量輕，故障少，壽命長，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪音小，拆

61、裝方便，容易維修，結(jié)構(gòu)簡單，過載能力強，耐沖擊，慣性力矩小，等特點。</p><p>　　本次設(shè)計選取型號為BWE2715-43×17——7.5的產(chǎn)品。</p><p><b>　　2.5聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　主軸系統(tǒng)用到兩個聯(lián)軸器，分別是聯(lián)接電機與減速機以及減速機與軸。</p><p>　

62、　其中電機與減速機的聯(lián)接采用安全聯(lián)軸器，在結(jié)構(gòu)上的特點是，存在一個保險環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當實際載荷超過事前限定的載荷時，保險環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截斷運動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護作用。除了具有過載保護作用外，還有將機器電動機的帶載起動轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動的作用。根據(jù)電機軸的尺寸，選取型號為AMN2型。</p><p>　　減速機與主軸聯(lián)接所用聯(lián)軸器應(yīng)保證同軸性

63、，所以選擇鼓式齒形聯(lián)軸器，根據(jù)聯(lián)軸器選用規(guī)則，需按式（2—13）計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　（2—13）</b></p><p>　　《查機械設(shè)計》表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取=1.3，則</p><p>　　=10198.27 N·m</p><p>　　按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸

64、器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊，選用GICL8型鼓式齒形聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為14000N·m。半聯(lián)軸器的孔徑d=100mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L=212mm。見圖（2-3）。</p><p>　　圖2-3 GICL8聯(lián)軸器</p><p>　　2.6傳動裝置運動及動力參數(shù)計算</p><p>　　2.6.1計算各軸（零件）轉(zhuǎn)速</p>&l

65、t;p>　　主軸：= 582/731=0.796r/min</p><p>　　卡盤：= /=0.796/3.98=0.20r/min</p><p>　　2.6.2計算各軸（零件）輸入功率</p><p>　　主軸：= 0.61kW</p><p>　　卡盤：= ×=0.59kW</p><p>　　

66、2.6.3計算各軸（零件）輸入轉(zhuǎn)矩</p><p>　　電動機輸出轉(zhuǎn)矩： =12.59N·m</p><p>　　主軸：= 7844.82 N m</p><p>　　卡盤：= ××=30285.71N·m</p><p>　　各軸的輸出功率和轉(zhuǎn)矩則分別為輸入功率和轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率0.98，整理以上數(shù)據(jù)

67、，見表（2—3）。</p><p>　　表 2-3 運動參數(shù)表</p><p>　　2.7齒輪的設(shè)計計算</p><p>　　2.7.1高速齒輪設(shè)計</p><p>　　選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)：</p><p>　　選用斜齒圓柱齒輪傳動，自動焊機速度不高，精度適中，選用7級精度（GB10095-88）。&l

68、t;/p><p>　　材料選擇：查《機械設(shè)計》表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。</p><p>　　試選小齒輪齒數(shù)z1＝40，大齒輪齒數(shù)z2＝40×3.98=159.2；按經(jīng)驗 ，初選螺旋角β＝14°。</p><p>　　按齒面接觸強度設(shè)計：

69、</p><p>　　由式（2—14）進行計算，即 （2—14）</p><p>　　1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 </p><p>　?。?） 試選＝1.6 。</p><p>　?。?） 由[1]圖10－30選取區(qū)域系數(shù)＝2.433。 </p><p>　?。?） 由[1]表10－7選取尺寬系數(shù)＝0.24。&

70、lt;/p><p>　?。?） 由[1]圖10－26查得＝0.79，＝0.92，</p><p><b>　　則＝＋＝1.71。</b></p><p>　?。?） 由[1]表10－6查得材料的彈性影響系數(shù)＝189.8MPa。</p><p>　?。?） 由[1]圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限</

71、p><p>　?。?00MPa；大齒輪的解除疲勞強度極限＝550MPa。 </p><p>　　（7） 已知按八小時工作制，兩班制生產(chǎn)，由[1]式10－13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ：</p><p>　　＝60＝60×0.796×1×（2×8×300×15）＝3.44× </p><p&

72、gt;　?。?3.98＝8.64× </p><p>　?。?） 由[1]圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)＝1.55；＝1.35。 </p><p>　　（9） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 </p><p>　　取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由[1]式（10－12）得 </p><p><b>　?。?30MPa </

73、b></p><p>　?。?42.5MPa </p><p>　?。剑?36.25MPa</p><p><b>　　2） 計算。 </b></p><p>　?。?） 試算小齒輪分度圓直徑</p><p>　　= 285.77mm </p><p>　　因為要與回

74、轉(zhuǎn)支承配合，回轉(zhuǎn)支承孔徑要大，則需放大齒輪分度圓直徑，故取=600mm。</p><p>　　（2） 計算圓周速度 </p><p><b>　　=0.025m/s</b></p><p>　?。?） 計算齒寬b及模數(shù) </p><p><b>　　b==144mm </b></p>

75、<p><b>　　=14.55mm </b></p><p>　　h=2.25=32.74mm </p><p>　　b/h=4.398 </p><p>　?。?） 計算縱向重合度 </p><p><b>　　=0.76 </b></p><p>　?。?）

76、計算載荷系數(shù)K </p><p>　　已知原動機平穩(wěn)，載荷輕微震動，查[1]表（10—2）取=1 .25；</p><p>　　根據(jù)v=0.025m/s,7級精度，由[1]圖10—8查得動載系數(shù)=1.01；由[1]表10—4查的=1.14;</p><p>　　由[1]表10—13查得=1.1; </p><p>　　由[1]表10—3查得=

77、=1.2。</p><p>　　故載荷系數(shù) =1.729 </p><p>　?。?） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（2—15）得 </p><p>　　=615.71mm （2—15）</p><p><b>　?。?） 計算模數(shù)</b></p><

78、;p><b>　　= 14.94mm</b></p><p>　　按齒根彎曲強度設(shè)計：</p><p>　　由[1]式(10—17 </p><p>　　1） 確定計算參數(shù) 。</p><p>　?。?） 計算載荷系數(shù) </p><p><b>　　=1.67</b>&

79、lt;/p><p>　?。?） 根據(jù)縱向重合度=0.76，從[1]圖10－28查得螺旋角影響系數(shù)</p><p><b>　?。?.915 </b></p><p>　?。?） 計算當量齒數(shù) </p><p><b>　　=43.79 </b></p><p><b>

80、　　=174.05 </b></p><p>　　（4） 查取齒型系數(shù) </p><p>　　由[1]表10－5查得=2.362；=2.13 </p><p>　?。?） 查取應(yīng)力校正系數(shù) </p><p>　　由[1]表10－5查得=1.678；=1.847 </p><p>　?。?） 由[1]圖10—

81、20c查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa，</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強度極限=380MPa；</p><p>　?。?） 由[1]圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.98，=1.21;</p><p>　?。?） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力[] </p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，</p><

82、p>　　350MPa （2—16）</p><p>　　328.43MPa （2—17）</p><p>　?。?） 計算大、小齒輪的 并加以比較。</p><p><b>　　=0.11324</b></p><p><b>　　=0.11979

83、 </b></p><p><b>　　大齒輪數(shù)值大。</b></p><p><b>　　2） 設(shè)計計算 </b></p><p><b>　　=9.75mm。</b></p><p>　　對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)

84、，要滿足量要求，故取=16mm。</p><p>　　=37.34，取=37，則=147.36，取=147。</p><p><b>　　幾何尺寸計算：</b></p><p>　?。?1） 計算中心距 </p><p>　　a=m(z1+ z)/2cos=1517.06 mm</p><p>

85、　　圓整后取 a=1517mm。</p><p>　　2） 按圓整后的中心距修正螺旋角 </p><p><b>　　β=arcos </b></p><p>　　3） 計算大、小齒輪的分度圓直徑 </p><p><b>　　mm </b></p><p>

86、<b>　　mm </b></p><p>　　4） 計算齒輪寬度 </p><p>　　=146.42mm。</p><p>　　取140mm，150mm。</p><p><b>　　小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計：</b></p><p>　　因齒輪齒頂圓直徑大于400mm，而又小于

87、1000mm，故選用輪輻式為宜。其他有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸參看圖（2—4）。 旋向為右旋。</p><p>　　圖 24 齒輪結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.7.2回轉(zhuǎn)支承的設(shè)計選擇</p><p><b>　　回轉(zhuǎn)支承介紹：</b></p><p>　　回旋支承又叫轉(zhuǎn)盤軸承，回轉(zhuǎn)支承，有些人也稱其為：旋轉(zhuǎn)支承 。回旋支承在現(xiàn)實

88、工業(yè)中應(yīng)用很廣泛，被人們稱為：“機器的關(guān)節(jié)”，是兩物體之間需作相對回轉(zhuǎn)運動，又需同時承受軸向力、徑向力、傾翻力矩的機械所必需的重要傳動原件。隨著機械行業(yè)的迅速發(fā)展，回轉(zhuǎn)支承在船舶設(shè)備、工程機械、輕工機械、冶金機械、醫(yī)療機械、工業(yè)機械人、隧道掘進機、旋轉(zhuǎn)舞臺燈行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　其中單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承由兩個座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、鋼球與圓弧滾道四點接觸，能同時承受軸向力、徑向力和傾

89、翻力矩?；剞D(zhuǎn)式輸送機、焊接操作機、中小型起重機和挖掘機等工程機械均可選用。</p><p><b>　　回轉(zhuǎn)支承選型：</b></p><p>　　此次設(shè)計中，回轉(zhuǎn)支承選型主要考慮承載力與尺寸兩個方面。</p><p>　　由于方案采用對稱布置回轉(zhuǎn)支承，故所受傾覆力矩，軸向力很小，不予考慮，主要參考尺寸確定型號，因為焊接機要進行內(nèi)縫焊接，所以回

90、轉(zhuǎn)支承內(nèi)徑應(yīng)比最大工件外徑大，與徐州萬達回轉(zhuǎn)支承廠家聯(lián)系后，所需回轉(zhuǎn)支承無標準件，但可以設(shè)計制造，回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)外形如圖2—5所示。</p><p>　　圖25 回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖中所示為單列四點接觸球式外斜齒式回轉(zhuǎn)支承，旋向為左旋，=16mm。圖中尺寸值分別為： 機床移動端采用單列四點接觸球式無齒式回轉(zhuǎn)支承，為方便與卡盤連接，其尺寸與外齒式一樣即可。變動的尺寸為

91、b=157mm，去掉尺寸D。</p><p>　　2.8主軸的設(shè)計計算</p><p>　　2.8.1選擇軸的材料</p><p>　　由于該軸屬于載荷較大，但無很大沖擊的軸，根據(jù)[1]表15—1選擇材料為40調(diào)質(zhì)處理。</p><p>　　2.8.2初步計算軸的最小直徑</p><p>　　當軸的支撐距離未定時，無法

92、用強度確定軸徑，要用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，見式（2—18）：</p><p><b>　　（2—18）</b></p><p>　　查[1]表15—3得=97，經(jīng)計算，d90.66mm。</p><p>　　軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，前面已經(jīng)選取聯(lián)軸器GIC

93、L8，其公稱轉(zhuǎn)矩14000N·m，半聯(lián)軸器孔徑=100mm，均滿足要求，故取該軸最小直徑=100mm。</p><p>　　2.8.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　擬定軸上零件的裝配方案：</p><p>　　經(jīng)分析比較，擬定圖（2—6）為軸的結(jié)構(gòu)外形。</p><p><b>　　圖 26 主軸</b>

94、</p><p>　　根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：</p><p>　　1） 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故Ⅱ—Ⅲ段直徑=117mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=120mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度=212mm。為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ—Ⅱ長度應(yīng)比略短些，取=210mm。</p>

95、<p>　　2） 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受徑向力和軸向力作用，因此選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)=117mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取2基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承32024，其尺寸為d×D×T=120×180×38mm，故==120mm；=38mm。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，由[2]查得32024軸承的定位軸肩高度h=4mm，因此，取=128

96、mm，軸環(huán)寬度b≥1.4h，取=15mm。</p><p>　　3） 取安裝齒輪處的軸段Ⅳ—Ⅴ的直徑=135mm，齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂寬度為150mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取=148mm，齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h＞0.07d，故取h=10mm，則軸環(huán)處的直徑=155mm，取=15mm。</p><p>　　4）

97、 軸承端蓋的總寬度為25mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間距離=25mm，故取=50mm。</p><p>　　5） 取齒輪距箱體距離a=20mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體一段距離s=8mm。已知滾動軸承寬度T=38mm，則。</p><p>　　至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。</p>

98、;<p>　　軸向零件的周向定位：</p><p>　　齒輪半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用鍵連接。按由[1]表6—1查得平鍵A型截面b×h=32×18mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為140mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，選取齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵A型為b×h×l=28×16×180mm，與軸配合為

99、。滾動軸承與軸的周向定位由過渡配合來保證，此處選軸的直徑尺寸公差為h6。</p><p>　　2.8.4求軸上載荷</p><p>　　首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖（2—6）做除皺的計算簡圖（圖2—7a），在確定軸承位置時，應(yīng)從機械設(shè)計手冊中查取a值。對于32024型圓錐滾子軸承，查GB/T297—1994得a=29mm，因此作為簡支梁的支承跨距=226mm，根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖2

100、—7b）。</p><p>　　圖 27 計算簡圖、彎矩圖</p><p>　　求作用在小齒輪上的力：</p><p><b>　　圓周力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　軸向力</b></p>

101、;<p>　　其方向如圖（2—7a）所示。</p><p>　　1）確定支撐點處值 。</p><p><b>　　2）確定危險截面</b></p><p>　　危險截面發(fā)生在c處，</p><p>　　經(jīng)過計算，算得軸上載荷如表2—4所示</p><p>　　表 24 軸受力

102、表</p><p>　　2.8.5按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度</p><p>　　進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的齒輪才c截面強度，根據(jù)式（2—19）進行校核：</p><p><b>　　(2—19)</b></p><p>　　軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，。</p><

103、;p>　　前面已選定軸材料為40調(diào)質(zhì)，由[1]表15—1查得，因此,故安全。</p><p>　　2.8.6軸承壽命的計算</p><p>　　1）已知軸承預(yù)計壽命。由所選軸承系列32024可查表知額定動載荷C=242kN。</p><p>　　2)求當量動載荷P。</p><p>　　查[1]表13—6得到 =1.2.</p&g

104、t;<p>　　=15564.51N</p><p>　　3)演算軸承壽命。根據(jù)式（2—20）計算：</p><p><b>　?。?—20）</b></p><p>　　對于滾子軸承 ，=78700051.87＞72000，所以該軸承壽命符合要求 。</p><p><b>　　2.8.7鍵的校

105、核</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器選用鍵校核：</b></p><p>　　1)已知該鍵b×h×l=28×16×180mm，T=7844.82N·m</p><p>　　2)鍵、軸、聯(lián)軸器材料都是鋼，查[1]表6—2得許用應(yīng)力=100~120MPa，取=110MPa。鍵的

106、工作長度=180mm，接觸高度k=0.5h=8mm。根據(jù)式（2—21）進行校核：</p><p><b>　?。?—21）</b></p><p><b>　　所以合適。</b></p><p><b>　　齒輪用鍵校核：</b></p><p>　　1)已知該鍵b×

107、h×l=32×18×140mm，T=7844.82N·m</p><p>　　2)鍵、軸、聯(lián)軸器材料都是鋼，查[1]表6—2得許用應(yīng)力=100~120MPa，取=110MPa。鍵的工作長度=118mm，接觸高度k=0.5h=9mm。根據(jù)式（2—20）進行校核：</p><p><b>　　所以合適。</b></p>

108、<p>　　2.9氣動卡盤的選擇</p><p>　　本次設(shè)計產(chǎn)品要實現(xiàn)內(nèi)外環(huán)縫同時焊接的工藝，卡盤是關(guān)鍵技術(shù)，由于工件尺寸較大 ，所以卡盤必須是大孔徑或超大孔徑，而且還要保證法蘭裝夾時的對中性。根據(jù)工件不同尺寸分析出，卡爪形成范圍至少大于430mm。針對以上技術(shù)要求，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)尚無與自動焊機配套的自動裝夾大孔徑氣動卡盤。與廠家聯(lián)系協(xié)商后，可以進行研發(fā)制造。新研制的大孔徑多爪氣動卡盤的中心為大直徑通孔，

109、以便于內(nèi)縫焊槍及其組件通過。由于產(chǎn)品尚未研發(fā)出，其簡易示圖如圖（2—8）所示。</p><p><b>　　圖2-8 卡盤</b></p><p>　　2.10潤滑方式與密封裝置的選擇</p><p>　　2.10.1齒輪潤滑</p><p>　　該焊接機齒輪傳動為開式齒輪轉(zhuǎn)動，開始齒輪傳動有以下特點：</p>

110、;<p>　　1）齒輪直徑大，不能使用全密封式罩殼連續(xù)循環(huán)油潤滑方法；</p><p>　　2）齒輪周節(jié)速度大；</p><p><b>　　3）傳動載荷重等。</b></p><p>　　齒輪潤滑主要處在邊界潤滑狀態(tài)下，其潤滑屬于邊界全損耗潤滑類型。大小齒輪嚙合時，在兩齒面間總有相對滑動，在兩滑動摩擦面之間一部份微凸體直接發(fā)生接

111、觸，一部份由潤滑油接觸，這種潤滑狀態(tài)稱為“邊界潤滑”。邊界潤滑的有效性由邊界膜的物理性能所決定，包括油膜厚度、剪切強度、內(nèi)聚力、粘附力、熔點等。</p><p>　　這些性能決定了開式齒輪潤滑選用潤滑油的原則為：</p><p>　　1) 根據(jù)ISO標準規(guī)定確定開式齒輪傳動載荷等級。</p><p>　　2) 邊界潤滑條件下，必需選擇高粘度和粘附性強的潤滑油，以確保

112、有一層連續(xù)的油膜保持在齒輪表面上。</p><p>　　3) 應(yīng)選擇添加有極壓抗磨劑的潤滑油，以確保在齒傳動摩擦的高溫下能生成抗極壓。</p><p>　　根據(jù)以上分析，選擇合成鋰基復(fù)合開齒輪潤滑油開齒樂（Hi-Gear-20/20），屬極壓開式齒輪潤滑專用油。防銹性和抗水性都很好。</p><p>　　2.10.2滾動軸承的潤滑與密封</p><

113、;p>　　焊接機中滾動軸承采用潤滑脂進行潤滑。根據(jù)工作條件及選用要求，選錐入度小的潤滑脂，最終選用MEP-2極壓鋰基潤滑脂。</p><p>　　由于左軸承端蓋與軸之間有空隙，需要進行密封。選用氈圈油封密封法，在軸承蓋上開出梯形槽，將毛氈按標準制成帶型（尺寸大），放置在放置在梯形槽中以與軸密合接觸。見圖（2—9）。</p><p>　　圖 29 軸承組件</p>&l

114、t;p>　　2.10.3其它部件潤滑</p><p>　　其他部件，例如回轉(zhuǎn)支承，減速器的潤滑參照產(chǎn)品說明說，按要求進行潤滑劑的選擇和使用。</p><p>　　第三章 棱管法蘭自動焊機移動卡緊裝置設(shè)計計算</p><p>　　3.1傳動裝置的方案設(shè)計</p><p>　　移動床身座與放置在地面上的導軌配合，導軌上裝有齒條，床身上安裝有

115、電機與減速器，在減速器輸出軸上安裝齒輪與齒條嚙合，實現(xiàn)運動。具體內(nèi)容見裝配圖。</p><p>　　3.2電動機、減速機的選擇</p><p>　　3.2.1選擇電動機類型</p><p>　　根據(jù)三相異步電機選用要點，例如要求，條件，環(huán)境等，選用三項籠型異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，正反轉(zhuǎn)，電壓380V，Y型。</p><p>　　3.2.2選擇

116、電動機容量</p><p>　　自動焊機移動電動機功率為</p><p>　　kW （3—1）</p><p>　　式中 ──齒條所需的功率，kW；</p><p>　　──由電動機至齒條的總效率。</p><p>　　齒條所需工作效率按式（3—2）計算</p>

117、<p><b>　?。?—2）</b></p><p>　　式中 ──床身移動所受阻力，N；</p><p>　　──床身移動速度，m/s；</p><p>　　移動床身空載時重量主要組成為法蘭，回轉(zhuǎn)支承，卡盤以及床身，經(jīng)估算，總重G=57.90kN。查資料[2]導軌摩擦因數(shù)=0.2。移動速度初選適中速度，令=0.2m/s。經(jīng)計

118、算，</p><p>　　電動機至工件的傳動總效率為</p><p><b>　　（3—3）</b></p><p>　　式中，分別為聯(lián)軸器、二級圓柱齒輪減速器、齒輪齒條傳動的效率。取=0.99，=0.96，=0.97。則=0.922，故有。</p><p>　　3.2.3齒輪齒條參數(shù)設(shè)計</p><

119、p>　　輸出齒輪工作轉(zhuǎn)速為 （3—4）</p><p>　　式中 ──齒輪分度圓直徑，mm；</p><p><b>　　主要部件初步設(shè)計：</b></p><p><b>　　齒輪的參數(shù)確定：</b></p><p><b>

120、　　設(shè)模數(shù)。</b></p><p>　　d=mz=136mm</p><p><b>　　齒條的參數(shù)確定：</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　=25.12mm</b></p><p><b&g

121、t;　　取z=400</b></p><p>　　按第二章齒輪公式經(jīng)過校驗后，上面參數(shù)滿足齒根彎曲強度，不滿足疲勞接觸強度，因為齒輪傳動齒面磨損較小，故可取。齒條地面到齒根處距離為200mm。</p><p>　　所以，=28.10r/min。</p><p>　　查二級圓柱齒輪減速器傳動比，故電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為=i·n=224.8~1124