焊接变位器课程设计

焊接变位器 课程设计

学 生 实 验 报 告 书

实验课程名称 开 课 学 院 指导教师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级

综合实验 材料学院 陈士民

胡轩

成型0803

2011

-- 2012 学年 第 1 学期

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1.设计方案确定…………………………………………………………………………2 1.1设计要求、技术要求……………………………………………………………….2 1.2回转机构的确定…………………………………………………………………….2 1.3倾斜机构的确定…………………………………………………………………….2 1.4机构预期寿命估算………………………………………………………………….2 2.回转机构设计…………………………………………………………………………4 2.1回转轴强度计算…………………………………………………………………….4 2.2根据回转轴直径及受力情况选择轴承…………………………………………….6 2.3设计回转轴结构尺寸、选择键…………………………………………………….6 2.4回转机构驱动功率计算及电机选择……………………………………………….7 2.5设计回转轴减速机构……………………………………………………………….8 2.5.1圆柱齿轮的设计…………………………………………………………………..9 2.5.2蜗轮蜗杆设计及校核………………………………………………………….…11 2.5.3圆柱齿轮的受力分析………………………………………………….…………13 2.5.4键的校核………………………………………………………………….………13 2.6回转主轴受力分析及校核，轴承校核……………………………………………14 2.6.1回转轴的受力分析……………………………………………………………….14 2.6.2回转轴的强度校核……………………………………………………………….15 2.6.3回转轴轴的刚度校核…………………………………………………………….18 2.6.4轴承的校核……………………………………………………………………….19 3.倾斜机构设计. …………………………………………………………………… 20 3.1方案确定……………………………………………………………………………20 3.2倾斜力矩的计算… ………………………………………………………………20 3.3计算传动功率，选择电动机，计算传动比…… ……………………………..…21 3.4设计倾斜轴的减速机构……………………………………………………………21 3.4.1带传动设计……………………………………………………………………….21 3.4.2圆柱齿轮的设计………………………………………………………………….23 3.5倾斜轴的设计及轴承的设计………………………………………………………25 3.5.1倾斜轴的设计………………………………………………………………….…25 3.5.2 轴承的设计………………………………………………………………………26 3.5.3倾斜轴的刚度校核……………………………………………………………….26 3.5.4轴承的校核………………………………………………………………………27 4.小结 ………………………………………………………………………………….28 参考文献 ………………………………………………………………………………28

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1.设计方案确定

图1-1

1.1设计要求、技术要求

1.2回转机构的确定

由于工作台回转速度低，调速范围大，额定功率低，所以选择直流电动机；因为总传动比较大，故可选择外购一个减速器，涡轮蜗杆机构，选用一级齿轮。

1.3倾斜机构的确定

工作台的倾斜是为了使工件定位，其倾斜运动一般是电动机经减速器减速后通过扇形

齿轮带动工作台倾斜。因此次设计的载重量不是很大，故采用人工手柄带动，采用两级减速，蜗轮蜗杆减速及半圆齿轮机构，从而形成0~135 的调速范围。

1.4机构预期寿命估算

机构预期使用寿命为5年，由于变位机上面焊件不可能总是在全自动化条件下焊接及安装和取放，即不是连续工作，则按运行时间按工作时间的50%计算。以每天两班制，全年工作300个工作日记则其使用寿命为错误！未找到引用源。小时。

根据《焊接工装夹具及变位机械图册》初步设计焊接变位机简图，如图1-2

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图1-2

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2.回转机构设计

2.1回转轴的强度计算

如下图2-1所示，X、Y、Z三轴方向设定Z为主轴方向，Y垂直主轴方向沿纸面向上， X轴垂直主轴纸面向外。

图2-1

主轴受力有弯力矩和扭矩。 绕X轴Mx，绕Y轴My

在焊件和夹具等综合重要作用下，回转轴的危险断面在轴承A处，A点垂直回转轴线的截面上受有弯曲力矩Mw和扭矩Mn

.

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武汉理工大学《座式焊接变位机设计》

因此有

Mw Gh2sin e2 2hesin cos sin

其中 G—综合重量 e—综合重心偏心距 h—综合重心高

错误！未找到引用源。—回转轴的转角

—回转轴的倾斜角

A截面受的扭矩为

按第三强度理论折算当量弯矩

计算分析后得到当

与 满足

当量弯矩有最大值，为

933.18N.M

根据Mxdmax初步确定回转轴的直径：

主轴材料选择材料为45#钢调质状态，其弯曲疲劳强度极限 -1 275MPa 则许用应力

-比例安全因子取

0.5； 错误！未找到引用源。；

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K—应力集中系数取1.8； n—安全系数取1.6. 则有

58.03cm

取最小值dmin 60mm

2.2根据回转轴直径及受力选择轴承

由于轴承受径向作用及轴向作用，故选用圆锥滚子轴承，dmin 60mm。 根据要求选择圆锥滚子轴承30213。 基本尺寸

d=65mm,D=120mm,B=23mm

120kN,

152kN

2.3设计回转轴结构尺寸及键的选择

根据轴的最小尺寸d=60mm,轴承内径D=65mm，初步确定轴的各部分尺寸如下图

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图2-2

径向尺寸：

d1 60mm，d2 65mm，d3 70mm，d4 80mm，d5 65mm 轴向尺寸

l1 80mm，l2 40mm，l3 100mm，l4 15mm，l5 30mm

① 轴上的键由d1 60mm 键的选取见《机械设计课程设计》表11-28 取圆头普通平键公称尺寸b*h 20 12 长度取标准l=60mm

② 轴上的键由d3 70mm 取圆头普通平键公称尺寸b*h 20 12 长度取标准l 60mm

2.4回转机构驱动功率计算及电机选择

由分析可知，在

90 ，, 0 时，扭矩有最大值

以此计算回转轴的驱动功率

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N—回转轴的驱动功率kW； n—回转轴的最大转速r/min；

—回转轴系统的转动效率；

Mf—轴承处的摩擦力矩N m；Mf比Ge小得多，可忽略不计

由《机械设计课程设计》表2-2知 对于一级齿轮传动7级精度 圆柱齿轮效率 1 0.97 双头蜗杆油润滑 2 0.4 滚动轴承 3 0.98 联轴器 4 0.99