300公斤手動焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）

1、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目 300公斤手動焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 撰寫日期：2021年5月10日摘 要在我國，焊接變位機(jī)已成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把他劃為焊接輔機(jī)。近十年來，這一產(chǎn)品在我國工程機(jī)械行業(yè)，有了較大的開展，并獲得了廣泛的應(yīng)用。使用焊接變位機(jī)械可縮短焊接輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強(qiáng)度，保證和改善焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。300公斤手動焊接變位機(jī)正是當(dāng)前眾多焊接機(jī)械產(chǎn)品的一種，它通過一些機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，用來實(shí)現(xiàn)焊接工件的回轉(zhuǎn)、傾斜，使得焊工操作的更加方便快捷，提高工作效率。在本次設(shè)計(jì)中，

2、參照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，首先選擇機(jī)構(gòu)和傳動方式，確定機(jī)構(gòu)各個局部的傳動功率、轉(zhuǎn)矩和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和校核，保證機(jī)構(gòu)的合理性，使得設(shè)計(jì)出的裝備能在給定年限內(nèi)正常工作；然后對各個機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接設(shè)計(jì)，畫出結(jié)構(gòu)簡圖；最后設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問題，畫出總裝圖，保證產(chǎn)品的可生產(chǎn)性，便于規(guī)?；a(chǎn)。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是一個傾斜機(jī)構(gòu)，采用了渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，用來減小尺寸和實(shí)現(xiàn)傳動機(jī)構(gòu)的自鎖。整個機(jī)構(gòu)簡單可靠，操作方便。關(guān)鍵詞：手動式焊接變位機(jī)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；傾斜機(jī)構(gòu)；軸；齒輪；渦渦輪蝸桿The Design Of 300 Kilograms Manual Welding Shifts MachineAbstractWelding po

3、sitioner has become an indispensable device of manufacturing field in our country. It is divided into Auxiliary machinery. This product has gained lots of progress and been access to a wide range of applications in Construction machinery field last decade. It can not only reduce auxiliary time in we

4、lding, lout also improve labor productivity. The welding positioner can assure and improve product quality, and make the most of performance of various welding methods.300 kg of manual welding positioner is currently a large number of welding machinery products, which by some mechanical drive mechan

5、ism used to achieve the welding of the work piece rotation, tilt, making the welding operation faster and more convenient, improve work efficiency. In this design, the reference design data and related information, first select the institutions and the transmission mode to determine the body parts o

6、f the transmission power, torque and the strength calculation and verification to ensure the rationality of institutions so that the equipment can be designed in a given period of normal work; and then connect the various agencies designed to draw the structure diagram; The final design details, to

7、draw the total picture, to ensure product manufacturability, ease of scale production.The design of the main content is a tilt mechanism, using the worm body, to reduce the size and achieve self-locking transmission. The entire organization is simple, reliable, easy to operateKeywords: manual type w

8、elding displacements machine; Rotary organization; Tilt institutions; Axis; Gear; worm gear 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc293414853 1 引言 PAGEREF _Toc293414853 h 1 HYPERLINK l _Toc293414854 開發(fā)焊接變位機(jī)的意義和目的 PAGEREF _Toc293414854 h 1 HYPERLINK l _Toc293414855 焊接變位機(jī)目前的開展?fàn)顩r PAGEREF _Toc293414855 h 1

9、HYPERLINK l _Toc293414856 國內(nèi)焊接變位機(jī)的產(chǎn)品簡介 PAGEREF _Toc293414856 h 1 HYPERLINK l _Toc293414857 國外焊接變位機(jī)的的產(chǎn)品簡介 PAGEREF _Toc293414857 h 2 HYPERLINK l _Toc293414862 2 手動焊接變位機(jī)總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414862 h 3 HYPERLINK l _Toc293414863 2.1 設(shè)計(jì)方案確實(shí)定 PAGEREF _Toc293414863 h 3 HYPERLINK l _Toc293414864 設(shè)計(jì)要求、技術(shù)要求 P

10、AGEREF _Toc293414864 h 3 HYPERLINK l _Toc293414865 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)確實(shí)定 PAGEREF _Toc293414865 h 3 HYPERLINK l _Toc293414866 傾斜機(jī)構(gòu)確實(shí)定 PAGEREF _Toc293414866 h 3 HYPERLINK l _Toc293414867 機(jī)構(gòu)預(yù)期壽命估算 PAGEREF _Toc293414867 h 3 HYPERLINK l _Toc293414868 3傾斜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414868 h 4 HYPERLINK l _Toc293414869 方案確定 PAG

11、EREF _Toc293414869 h 4 HYPERLINK l _Toc293414870 傾斜力矩的計(jì)算 PAGEREF _Toc293414870 h 4 HYPERLINK l _Toc293414871 最大傾斜力矩 PAGEREF _Toc293414871 h 4 HYPERLINK l _Toc293414872 計(jì)算傳動功率，確定傳動比 PAGEREF _Toc293414872 h 4 HYPERLINK l _Toc293414873 傳動比分配 PAGEREF _Toc293414873 h 4 HYPERLINK l _Toc293414874 選材 PAGERE

12、F _Toc293414874 h 5 HYPERLINK l _Toc293414875 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414875 h 5 HYPERLINK l _Toc293414876 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 PAGEREF _Toc293414876 h 5 HYPERLINK l _Toc293414877 計(jì)算圓周速度v PAGEREF _Toc293414877 h 6 HYPERLINK l _Toc293414878 計(jì)算載荷系數(shù) PAGEREF _Toc293414878 h 6 HYPERLINK l _Toc293414879 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正

13、所算得的分度圓直徑 PAGEREF _Toc293414879 h 6 HYPERLINK l _Toc293414880 計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力 PAGEREF _Toc293414880 h 7 HYPERLINK l _Toc293414881 幾何尺寸計(jì)算 PAGEREF _Toc293414881 h 8 HYPERLINK l _Toc293414882 4 渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414882 h 8 HYPERLINK l _Toc293414883 選擇蝸桿傳動類型 PAGEREF _Toc293414883 h 8 HYPERLINK l _Toc2934

14、14884 選擇材料 PAGEREF _Toc293414884 h 8 HYPERLINK l _Toc293414885 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414885 h 8 HYPERLINK l _Toc293414886 確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩 PAGEREF _Toc293414886 h 8 HYPERLINK l _Toc293414887 4.3.2 確定載荷系數(shù)K PAGEREF _Toc293414887 h 8 HYPERLINK l _Toc293414888 4.3.3 確定彈性影響因素 PAGEREF _Toc293414888 h 9

15、HYPERLINK l _Toc293414889 4.3.4 確定接觸系數(shù) PAGEREF _Toc293414889 h 9 HYPERLINK l _Toc293414890 4.3.5 確定許用接觸應(yīng)力 PAGEREF _Toc293414890 h 9 HYPERLINK l _Toc293414891 4.3.6 計(jì)算中心距 PAGEREF _Toc293414891 h 9 HYPERLINK l _Toc293414892 4.4 蝸桿和渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 PAGEREF _Toc293414892 h 9 HYPERLINK l _Toc293414893 4.4.1

16、蝸桿 PAGEREF _Toc293414893 h 9 HYPERLINK l _Toc293414894 4.4.2 渦輪 PAGEREF _Toc293414894 h 10 HYPERLINK l _Toc293414895 4.5 校核齒根圓彎曲疲勞強(qiáng)度 PAGEREF _Toc293414895 h 10 HYPERLINK l _Toc293414896 5傾斜軸的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414896 h 11 HYPERLINK l _Toc293414897 選取軸的材料 PAGEREF _Toc293414897 h 11 HYPERLINK l _Toc293

17、414898 初步估算軸的最小直徑 PAGEREF _Toc293414898 h 11 HYPERLINK l _Toc293414899 軸上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414899 h 11 HYPERLINK l _Toc293414900 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 PAGEREF _Toc293414900 h 11 HYPERLINK l _Toc293414901 軸上零件的周向定位 PAGEREF _Toc293414901 h 12 HYPERLINK l _Toc293414902 求軸上的載荷 PAGEREF _Toc293414902 h 1

18、2 HYPERLINK l _Toc293414903 5.4.1 V平面內(nèi)傾斜軸軸受力分析 PAGEREF _Toc293414903 h 13 HYPERLINK l _Toc293414910 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 PAGEREF _Toc293414910 h 15 HYPERLINK l _Toc293414911 校核傾斜軸的軸承 PAGEREF _Toc293414911 h 16 HYPERLINK l _Toc293414915 傾斜軸上鍵的校核 PAGEREF _Toc293414915 h 16 HYPERLINK l _Toc293414918 6蝸輪軸的設(shè)計(jì) P

19、AGEREF _Toc293414918 h 17 HYPERLINK l _Toc293414919 選取軸的材料 PAGEREF _Toc293414919 h 17 HYPERLINK l _Toc293414920 62初步估算軸的最小直徑 PAGEREF _Toc293414920 h 17 HYPERLINK l _Toc293414921 6.3.軸上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414921 h 18 HYPERLINK l _Toc293414922 擬定軸上零件的裝配方案 PAGEREF _Toc293414922 h 18 HYPERLINK l _Toc293

20、414924 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 PAGEREF _Toc293414924 h 18 HYPERLINK l _Toc293414925 軸上零件的周向定位 PAGEREF _Toc293414925 h 18 HYPERLINK l _Toc293414926 求軸上的載荷 PAGEREF _Toc293414926 h 19 HYPERLINK l _Toc293414932 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 PAGEREF _Toc293414932 h 21 HYPERLINK l _Toc293414933 校核傾斜軸的軸承 PAGEREF _Toc29341493

21、3 h 21 HYPERLINK l _Toc293414934 傾斜軸上鍵的校核 PAGEREF _Toc293414934 h 22 HYPERLINK l _Toc293414937 7蝸桿軸的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293414937 h 23 HYPERLINK l _Toc293414938 蝸桿軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及各局部尺寸 PAGEREF _Toc293414938 h 23 HYPERLINK l _Toc293414939 蝸桿軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 PAGEREF _Toc293414939 h 23 HYPERLINK l _Toc293414941 確定蝸桿軸各段軸尺寸 PAG

22、EREF _Toc293414941 h 23 HYPERLINK l _Toc293414942 蝸桿軸軸承的選擇 PAGEREF _Toc293414942 h 24 HYPERLINK l _Toc293414943 蝸桿軸鍵的選擇 PAGEREF _Toc293414943 h 24 HYPERLINK l _Toc293414944 蝸桿軸受力分析及校核 PAGEREF _Toc293414944 h 24 HYPERLINK l _Toc293414945 蝸桿軸受力分析 PAGEREF _Toc293414945 h 24 HYPERLINK l _Toc293414950 蝸桿

23、軸強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc293414950 h 27 HYPERLINK l _Toc293414951 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 PAGEREF _Toc293414951 h 28 HYPERLINK l _Toc293414952 蝸桿軸滑動軸承的選擇 PAGEREF _Toc293414952 h 29 HYPERLINK l _Toc293414958 蝸桿軸鍵的校核 PAGEREF _Toc293414958 h 30 HYPERLINK l _Toc293414959 8其它重要數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc293414959 h 30 HYPERLINK l _T

24、oc293414960 9 結(jié)語 PAGEREF _Toc293414960 h 31 HYPERLINK l _Toc293414961 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc293414961 h 32 HYPERLINK l _Toc293414962 致 謝 PAGEREF _Toc293414962 h 331 引言在焊接生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到焊接變位及選擇適宜的焊接位置的情況，針對這些實(shí)際需要，我們設(shè)計(jì)研制了焊接變位機(jī)，它可以通過工作臺的回轉(zhuǎn)和傾斜，使焊縫處于易焊位置。焊接變位機(jī)與焊接操作機(jī)配合使用，可以實(shí)現(xiàn)焊接的機(jī)械化、自動，提高了焊接的效率和焊接質(zhì)量。焊接變位機(jī)可以應(yīng)用于化工、鍋爐、壓

25、力容器、電機(jī)電器、鐵路交通、冶金等工業(yè)部門的自動焊接系統(tǒng)。在現(xiàn)在加工和制造過程中，焊接變位機(jī)已悄然成為一種不可缺少的設(shè)備，其作用越來越突出。特別是近十年來，這一產(chǎn)品在我國工業(yè)機(jī)械行業(yè)有了很大的開展，獲得了廣泛的應(yīng)用。各種機(jī)械產(chǎn)品和機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)件大多數(shù)都很復(fù)雜，尤其是各種機(jī)械的主要關(guān)鍵部位，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響整機(jī)性能，而選擇適宜的變位機(jī)能提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低工人的勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)本錢，加強(qiáng)平安文明生產(chǎn)，有利于現(xiàn)場管理。特別是入世的沖擊，機(jī)械市場競爭將會越來越劇烈，國內(nèi)企業(yè)必須適應(yīng)形勢，通過焊接變位機(jī)等根底設(shè)備投入到達(dá)生產(chǎn)能力的革命。因此，近年來焊接變位機(jī)得到國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)的廣泛共

26、識，對著方面的投入都在加大。在我國，焊接變位機(jī)也已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把他劃為焊接輔機(jī)。近十年來，這一產(chǎn)品在我國工程機(jī)械行業(yè)有了較大的開展，獲得了廣泛的應(yīng)用。就型式系列和品種規(guī)格而言，已問世的約有十余個系列，百余品種規(guī)格，正在形成一個小行業(yè)。在國際上，焊接變位機(jī)包括各種功能的產(chǎn)品在內(nèi)，有百余系列。在技術(shù)上有普通型的，有無隙傳動私服控制型的，產(chǎn)品的額定負(fù)荷范圍，到達(dá)0.1KN18000KN?？梢哉f，焊接變位機(jī)是一個品種多，技術(shù)水平不低，中、小、大開展齊全的產(chǎn)品。下面對焊接變位機(jī)在國內(nèi)外的開展?fàn)顩r作簡要介紹：國內(nèi)焊接變位機(jī)的產(chǎn)品簡介現(xiàn)在我國生產(chǎn)焊接變位機(jī)的的廠家已經(jīng)不少，

27、大都不成規(guī)模。以變位機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品開展起來的企業(yè)尚未形成。天津鼎盛工程機(jī)械、無錫市陽通機(jī)械設(shè)備、長沙海普公司、威達(dá)自動化焊接設(shè)備公司等單位生產(chǎn)的變位機(jī)在國內(nèi)占有較大市場。到2000年，國內(nèi)已開發(fā)的變位機(jī)產(chǎn)品約70余品種規(guī)格，以下簡述這些變位機(jī)的根本型式，根本型產(chǎn)品開展了17個系列，主要為普通型，用于手把焊，此外，還有調(diào)速型、聯(lián)控型PLC、微機(jī)控制和機(jī)器人配套型產(chǎn)品。與機(jī)器人配套用的變位機(jī)，開發(fā)了十余個品種。包括工位變換變位機(jī)不參與焊接，如立式雙工位、四工位、八工位變位機(jī)，雙座單回轉(zhuǎn)式八工位和傾翻回轉(zhuǎn)式雙工位變位機(jī)等：與機(jī)器人配套焊接變位機(jī)機(jī)器人外部軸，如傾翻-回轉(zhuǎn)伺服傳動式、雙座單回轉(zhuǎn)伺服傳動式

28、、多軸單回轉(zhuǎn)伺服傳動式等。國外焊接變位機(jī)的的產(chǎn)品簡介一般來說，生產(chǎn)焊接操作機(jī)、滾輪架、焊接系統(tǒng)及其他焊接設(shè)備的廠家，大都生產(chǎn)焊接變位機(jī)；生產(chǎn)焊接機(jī)器人的廠家，大多生產(chǎn)與機(jī)器人配套的焊接變位機(jī)。但是，以焊接變位機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品的企業(yè)非常少見。德國Severt公司，美國Aroson公司，我國天津鼎盛工程機(jī)械等，算是比擬典型的生產(chǎn)焊接變位機(jī)的企業(yè)。德國的CLOOS、奧地利的IGM、日本松下機(jī)器人公司等，都生產(chǎn)伺服控制與機(jī)器人配套的焊接變位機(jī)。以下僅就變位機(jī)型式、第一主參數(shù)等做些介紹。1德國Severt公司該公司主要生產(chǎn)8種類型的產(chǎn)品，其中7種是焊接變位機(jī)。每種型式的焊接變位機(jī)，按其功能講，均包括根本型、

29、調(diào)速型、CNC程控型和機(jī)器人配套型等4種產(chǎn)品。2德國LCOOS公司德國LCOOS公司是國際上生產(chǎn)焊接設(shè)備的大型公司之一。生產(chǎn)焊接機(jī)器人、焊機(jī)等產(chǎn)品，也生產(chǎn)作為焊接機(jī)器人外部軸的焊接變位機(jī)。在我國，除可見到與焊接機(jī)器人系統(tǒng)配套進(jìn)口的L型雙回轉(zhuǎn)式、傾翻-回轉(zhuǎn)式和單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)外，還生產(chǎn)臥式單座單回轉(zhuǎn)WPV、立式單回轉(zhuǎn)RR502以及各種多軸焊接機(jī)器人配套的變位機(jī)。3美國Aroson公司美國Aroson公司生產(chǎn)的焊接設(shè)備有焊接變位機(jī)、操作機(jī)、滾輪架等，可稱世界之最。這個公司生產(chǎn)的焊接變位機(jī)主要類型為傾翻-回轉(zhuǎn)式、傾翻-回轉(zhuǎn)升降式、雙座雙回轉(zhuǎn)式、雙座單回轉(zhuǎn)式和雙座單回轉(zhuǎn)升降式，其承載能力范圍為11Kg1

30、810噸。4日本松下Panasonic公司日本松下公司也是機(jī)器人制造公司。這個公司生產(chǎn)的機(jī)器人外部設(shè)備焊接變位機(jī)有12個系列。他們把傳動裝置、機(jī)座、夾具體等做成了標(biāo)準(zhǔn)模塊，集合而成這些產(chǎn)品系列，按軸數(shù)和結(jié)構(gòu)型式分類。2 手動焊接變位機(jī)總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案確實(shí)定圖2-1 焊接變位機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2.2設(shè)計(jì)要求、技術(shù)要求 表2-1 設(shè)計(jì)要求、技術(shù)要求工作臺回轉(zhuǎn)工作臺傾斜載重量/Kg回轉(zhuǎn)速度/ r/min傾斜速度/ r/min工作臺尺寸/mm重心高度/mm偏心距/mm工作臺傾斜角度/電機(jī)驅(qū)動手柄3000-10-16002001500-135由于工作臺回轉(zhuǎn)速度低，額定功率低，故可取手柄傳動；因傳動

31、比比擬大，并要求有自鎖功能，應(yīng)選擇蝸輪蝸桿傳動，選用一級齒輪。工作臺的傾斜是為了使工件定位，其傾斜運(yùn)動一般是電動機(jī)經(jīng)減速器減速后通過扇形齒輪帶開工作臺傾斜。因此次設(shè)計(jì)的載重量不是很大，故采用人工手柄帶動，采用兩級減速，蝸輪蝸桿減速及半圓齒輪機(jī)構(gòu)，從而形成的調(diào)速范圍。機(jī)構(gòu)預(yù)期使用壽命為5年，由于變位機(jī)上面焊件不總是在全自動化條件下焊接及安裝和取放，即不是連續(xù)工作，那么按運(yùn)行時間按工作時間的50%計(jì)算。以每天兩班制，全年工作300個工作日記那么其使用壽命為小時。圖2-2 手動焊接變位機(jī)簡圖根據(jù)?焊接工裝夾具及變位機(jī)械圖冊?初步設(shè)計(jì)焊接變位機(jī)簡圖，如圖2-2所示。3傾斜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)定傾斜機(jī)構(gòu)是手柄經(jīng)渦輪

32、蝸桿減速器減速后通過扇形齒輪帶開工作臺傾斜。減速器+扇形齒輪最大傾斜力矩由力學(xué)知識分析知，最大傾斜力矩出現(xiàn)在a= amin，b=90時及a= 90，b=0時計(jì)算傳動功率，確定傳動比渦輪蝸桿傳動， 圓柱齒輪二級傳動總效率： 傳動功率：傳動比分配總傳動比 減速渦輪蝸桿 齒輪減速.4選材 因?yàn)榉D(zhuǎn)速度不高，選用7級精度大小齒輪均選用40Cr調(diào)質(zhì)，火焰外表淬火，硬度為280HRC選小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=24X2.5=60.5按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行計(jì)算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩由表10-7選取齒寬系數(shù)查表10-6得材料的彈性影響系數(shù)

33、由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)取接觸疲勞壽命系數(shù)=1.5 .6計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，平安系數(shù)S=1，由式10-12得計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。.7計(jì)算圓周速度v計(jì)算齒寬計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，七級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)直齒輪，由表10-2查得使用系數(shù),由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承懸臂布置時由，查圖10-13得；故載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由式10-10a得計(jì)算模數(shù)m按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式

34、為確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力取彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4，由式(10-12)得計(jì)算載荷系數(shù)K查取齒形系數(shù)由表10-5查得；查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得；計(jì)算大、小齒輪的并加以比擬大齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算比照計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑即模數(shù)與齒數(shù)的乘積有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)5按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑大齒輪齒數(shù)這樣設(shè)計(jì)出的齒輪

35、傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，防止浪費(fèi)。幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑計(jì)算中心距 計(jì)算齒輪寬度取，4 渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)蝸桿轉(zhuǎn)速 80r/min ，傳動比 i = 32 ，使用壽命為12000小時。根據(jù) GB/T 10085 1988 的推薦，采用漸開線蝸桿。考慮到蝸桿傳動功率不大，速度很低，故蝸桿用45鋼；因希望效率高寫，耐磨性好些。故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45-55HRC，渦輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅鑄造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)

36、，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式11-12傳動中心距確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩 按=1,傳動效率 確定載荷系數(shù)K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù);由表11-5 選取使用系數(shù);由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)；那么 確定彈性影響因素 因選用的是鑄錫磷青銅渦輪和鋼蝸桿相配，故 確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比值，從圖11-18可查得。 確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從表11-7中查得渦輪的根本許用應(yīng)力。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)那么 計(jì)算中心距故取中心距mm，從表11-2中取模數(shù)mm，蝸桿分度圓直徑mm。

37、這時。從圖11-18中可查得接觸系數(shù),因?yàn)椋虼艘陨嫌?jì)算結(jié)果可用。4.4 蝸桿和渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿軸向齒距mm；直徑系數(shù)；齒頂圓直徑mm;齒根圓直徑mm;分度圓導(dǎo)程角；蝸桿軸向齒厚mm 渦輪渦輪齒數(shù)；渦輪分度圓直徑mm；渦輪喉圓直徑mm；渦輪齒根圓直徑mm；渦輪咽喉圓半徑mm4.5 校核齒根圓彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù)根據(jù)，從圖11-19中可查得齒形系數(shù)。螺旋角系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 從表11-8中可查得由ZCuSn10P1制造的渦輪的根本許用彎曲應(yīng)力 。壽命系數(shù) 所以彎曲強(qiáng)度是滿足的。5傾斜軸的設(shè)計(jì)選45鋼調(diào)質(zhì)處理，由表15-1可查取如下參數(shù)：硬度：HBS=220；抗拉強(qiáng)度極限：=650

38、M Pa；彎曲疲勞極限：=275 M Pa；屈服極限強(qiáng)度：=355 M Pa；剪切疲勞強(qiáng)度：=155 M Pa；許用彎曲應(yīng)力：=60 M Pa。 由前面計(jì)算可知=1r/min，P=0.075Kw。查表15-3可取115。假設(shè)考慮鍵槽直徑應(yīng)增加15%，那么擬定軸上零件的裝配方案如圖5-1圖5-1 零件的裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足齒輪的軸向定位要求，齒輪的右端應(yīng)制出一段軸肩，故取齒輪右端的軸肩為h=2.5，左端用墊圈和螺栓定位初步選擇滾動軸承。因軸承僅受徑向力，所以選用深溝球軸承，選用0組根本游隙組，初步選取深溝球軸承6213，其尺寸為軸承端蓋的總寬度為20mm取軸與

39、箱體連接局部的長度為68至此。軸的各段直徑和長度已確定。軸上零件的周向定位扇形齒輪與軸的連接和軸與箱體的連接均采用圓頭平鍵連接。扇形齒輪與軸的連接的間的尺寸為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm，同時為了扇形齒輪和軸有很好的對中性，應(yīng)選擇齒輪輪轂與軸的配合為，同樣軸與箱體的連接的鍵的尺寸，鍵槽用銑刀加工。軸與箱體的配合為，滾動軸承與軸的配合定位是由過度配合來確定的，此處選軸的直徑公差為m6確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑r=2首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖，在確定軸承的支點(diǎn)位置時應(yīng)從手冊查取圖5-2 傾斜軸的簡圖圖5-3 軸的受力分析圖 V平面內(nèi)傾斜軸軸受力分析(1)垂

40、直平面內(nèi)受力分析如下列圖圖5-4 垂直面受力分析圖2做出傾斜軸在V面內(nèi)的彎矩圖圖5-5 傾斜軸在V面內(nèi)的彎矩圖圖5-6 傾斜軸在H面的受力分析3對傾斜軸在H面內(nèi)進(jìn)行受力分析4做出傾斜軸在H面內(nèi)的彎矩圖圖5-6 傾斜軸在H面的彎矩圖5將傾斜軸在V面和H面內(nèi)的彎矩進(jìn)行合成，并做出彎矩圖如下列圖圖5-7 傾斜軸彎矩合成圖6做出傾斜軸的扭矩圖圖5-8 傾斜軸的扭矩圖按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度軸雙向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力取，軸的計(jì)算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得。因此，故平安。校核傾斜軸的軸承1求比值2初步計(jì)算動載荷根據(jù)式(13-8a)按照表13-6，=1.01.2，取

41、按照表13-5，X=0.56，Y值需在型號和根本靜載荷后才能求出。由于初選軸承為6211深溝球軸承，此軸承的根本額定靜載荷求當(dāng)量動載荷P3驗(yàn)算軸承的壽命根據(jù)式(13-5)所以軸承選擇符合要求。傾斜軸上鍵的校核由?機(jī)械設(shè)計(jì)?，可得鍵連接強(qiáng)度校核公式(6-1)式中：T傳遞的轉(zhuǎn)矩，； k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，； 鍵的工作長度，； d軸的直徑，。1傾斜軸與扇形齒輪鍵的校核；鍵的工作長度；鍵與輪轂鍵槽的接觸高度由式6-1得查?機(jī)械設(shè)計(jì)?表6-2，得因,所以滿足強(qiáng)度要求。2傾斜軸與箱體鍵的校核鍵的工作長度鍵與箱體鍵槽的接觸高度由式6-1得查?機(jī)械設(shè)計(jì)?表6-2，得因,所以滿足強(qiáng)度要求6蝸輪軸的設(shè)計(jì)選45

42、鋼。調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得參數(shù)如下，硬度為HBS=220抗拉強(qiáng)度極限，彎曲疲勞極限屈服極限強(qiáng)度剪切疲勞極限許用彎曲應(yīng)力62初步估算軸的最小直徑考慮有鍵槽，直徑增大12%所以取為45mm擬定軸上零件的裝配方案圖6-1 渦輪軸的裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足齒輪的軸向定位要求，齒輪的右端應(yīng)制出一段軸肩，故取齒輪右端的軸肩為h=2.5，左端用墊圈和螺栓定位初步選擇滾動軸承。因軸承僅受徑向力，所以選用深溝球軸承，選用0組根本游隙組，選用的深溝球軸承6210，其尺寸為軸承端蓋的總寬度為20至此。軸的各段直徑和長度已確定。軸上零件的周向定位扇形齒輪與軸的連接和軸與箱體的連接均

43、采用圓頭平鍵連接。扇形齒輪與軸的連接的間的尺寸為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm，同時為了扇形齒輪和軸有很好的對中性，應(yīng)選擇齒輪輪轂與軸的配合為，同樣軸與渦輪的連接的鍵的尺寸，長為63，同時為了保持渦輪和軸的對中性，選擇齒輪輪轂與軸的配合為鍵槽用銑刀加工。滾動軸承與軸的配合定位是由過度配合來確定的，此處選軸的直徑公差為m6確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑r=1求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖，在確定軸承的支點(diǎn)位置時應(yīng)從手冊查取圖6-2 渦輪軸的簡圖圖6-3 渦輪軸的受力分析1蝸輪軸在V面內(nèi)進(jìn)行受力分析圖6-4 渦輪軸在V面的受力分析圖2做出蝸輪軸在V面內(nèi)的

44、彎矩圖圖6-5 渦輪軸在V面的彎矩圖3蝸輪軸在H面內(nèi)進(jìn)行受力分析圖6-6 渦輪軸在H面的受力分析4列出靜平衡方程，并對B點(diǎn)取彎矩圖6-7 傾斜軸B點(diǎn)的彎矩圖圖6-8 渦輪軸的扭矩圖5做出渦輪軸的扭矩圖按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度軸雙向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力取，軸的計(jì)算應(yīng)前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得。因此，故平安。校核傾斜軸的軸承求比值初步計(jì)算動載荷根據(jù)式(13-8a)按照表13-6，=1.01.2，取按照表13-5，X=0.56，Y值需在型號和根本靜載荷后才能求出。由于初選軸承為6210深溝球軸承，此軸承的根本額定靜載荷求當(dāng)量動載荷P驗(yàn)算軸承的壽命根據(jù)式(13-5

45、)所以軸承選擇符合要求。傾斜軸上鍵的校核由?機(jī)械設(shè)計(jì)?，可得鍵連接強(qiáng)度校核公式(6-1)式中：T傳遞的轉(zhuǎn)矩，； k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，； 鍵的工作長度，； d軸的直徑，。1渦輪軸與小齒輪的鍵的校核鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度由式6-1得查?機(jī)械設(shè)計(jì)?表6-2，得因,所以滿足強(qiáng)度要求2渦輪軸與渦輪鍵的校核鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度由式6-1得查?機(jī)械設(shè)計(jì)?表6-2，得因,所以滿足強(qiáng)度要求7蝸桿軸的設(shè)計(jì)蝸桿軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖圖7-1 蝸桿軸結(jié)構(gòu)圖確定蝸桿軸各段軸尺寸 徑向尺寸 軸向尺寸 查?機(jī)械零件手冊?，選擇滑動軸承，滑動軸承座型號為HZ050，其各局部參數(shù)為，。根據(jù)4軸段，查?機(jī)

46、械零件手冊?選擇圓頭普通平鍵，公稱直徑，鍵長取。蝸桿軸受力分析蝸桿軸受力如圖圖7-2 蝸桿軸受力分析圖(1)H平面內(nèi)蝸桿軸受力分析水平面內(nèi)蝸桿軸受力如圖圖7-3 蝸桿軸H平面內(nèi)受力圖根據(jù)蝸桿軸結(jié)構(gòu)和各個軸段尺寸可得，故。，因各個力對A點(diǎn)彎矩之和為零得那么 因 故 B截面處得彎矩那么水平面內(nèi)蝸桿軸彎矩圖如圖圖7-4 蝸桿軸H平面內(nèi)彎矩圖(2)V平面內(nèi)蝸桿軸受力分析水平面內(nèi)蝸桿軸受力如圖圖7-5 蝸桿軸V平面內(nèi)受力圖 那么因各個力對B點(diǎn)彎矩之和為零可得即又因軸受力應(yīng)該平衡，得 即 計(jì)算可得 B截面處所受彎矩那么垂直平面內(nèi)蝸桿軸彎矩圖如圖圖7-6 蝸桿軸V平面內(nèi)彎矩圖(3)合成彎矩圖B截面處那么蝸桿

47、軸合成彎矩圖如圖圖7-7 蝸桿軸合成彎矩圖因,那么蝸桿軸所受扭矩圖如圖圖7-8 蝸桿軸彎矩圖蝸桿軸強(qiáng)度校核按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)?，可得回轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度校核公式式中：軸的計(jì)算應(yīng)力，； 軸所受的彎矩，； 軸所受的扭矩，； 軸的抗彎截面系數(shù)，。軸上承受最大彎矩和扭矩的截面是B面，因扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，故取。那么根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)?表15-4得 抗彎截面系數(shù) 因此軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表15-1查得，因，故滿足強(qiáng)度要求。按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)?，可得回轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度校核公式 式中：軸的計(jì)算應(yīng)力，； 軸所受的彎矩，； 軸所受的扭矩，； 軸的抗彎截面系數(shù)，

48、。軸上承受最大彎矩和扭矩的截面是B面，因扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，故取。那么根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)?表15-4得 抗彎截面系數(shù) 因此軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表15-1查得，因，故滿足強(qiáng)度要求。蝸桿軸滑動軸承的選擇A處軸承所受徑向力C處軸承所受徑向力A處受力大，故只需滿足A處軸承的要求就可以滿足C處軸承要求。(1)選擇軸承寬徑比根據(jù)機(jī)床軸承常用的寬徑比范圍，取寬徑比為1。(2)計(jì)算軸承寬度(3)計(jì)算軸頸圓周速度(4)計(jì)算軸承工作壓力(5)選擇軸瓦材料查?機(jī)械設(shè)計(jì)?表12-2，在保證,條件下，選定軸承材料為鑄錫磷青銅。蝸桿軸鍵的校核由?機(jī)械設(shè)計(jì)?，可得鍵連接強(qiáng)度校核公式式中：T傳遞的轉(zhuǎn)矩，； k鍵與輪轂鍵槽的接