H型鋼焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)含5張CAD圖,型鋼,焊接,翻轉(zhuǎn),機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),cad H型鋼焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 摘 要 焊接裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合，有利于焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，有利于提高裝配焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進(jìn)行的各種輔助裝置和設(shè)備。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)是焊接變位機(jī)械的一種，是將工件繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜，從而使之處于有利于裝焊位置的焊件變位機(jī)械，主要用于梁、柱、框架等結(jié)構(gòu)的焊接。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)的種類較多，常見的有頭尾架式、框架式、轉(zhuǎn)環(huán)式、鏈條式、推拉式等。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，工作效率高、工作質(zhì)量好，可實(shí)現(xiàn)180度翻轉(zhuǎn)。因此，焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)廣泛應(yīng)用于化工、鐵路交通、冶金等工業(yè)部門的自動(dòng)焊接系統(tǒng)。 本次設(shè)計(jì)題目是H型鋼翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其頭架為驅(qū)動(dòng)端，可單獨(dú)使用，利用安裝在頭架卡盤上的夾具，可為短小的工件翻轉(zhuǎn)變位。翻轉(zhuǎn)機(jī)尾架可在軌道上行走，便于根據(jù)工件的長度來調(diào)節(jié)與頭架的距離。 本次設(shè)計(jì)考慮了翻轉(zhuǎn)機(jī)的合理性和經(jīng)濟(jì)性等因素。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架的機(jī)座、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)等的機(jī)械設(shè)計(jì)、裝配圖和零件圖設(shè)計(jì)，減速箱和電機(jī)的選型等。該翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)。 關(guān)鍵詞:焊接；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；H型鋼 i ABSTRACT Welding equipment is production and welding processes are matched in the welding, suitable for welding production mechanization, automation, there is conducive to the improvement of assembling and welding quality, prompting welding speed up the production process of various types of assistive devices and equipment. Reverse welding machine welding becomes a kind of mechanical is the workpiece around a horizontal axis to rotate or tilt, which is beneficial to the assembly and welding position welding positioner of machinery, is mainly used for welding of beams, columns, and frame structure. There are many kinds of welding tilter, a common end frame, frame type, ring type, chain type, push-pull type etc.. The welding machine has the advantages of simple structure, convenient operation, high work efficiency and good working quality, and can realize the 180 degree turning over. Therefore, the welding machine is widely used in the chemical industry, railway transportation, metallurgy and other industrial sectors of the automatic welding system. This design topic is turning mechanism of H type steel and the headstock is driving end, can be used alone, the installed in the headstock chuck fixture, for short workpiece turnover displacement. The tail flip frame can walk on the track, and easy to adjust the frame distance according to the length of the workpiece. The design considers the rationality and economy of the overturning machine and other factors. The main content of the design include: flip head frame frame, turnover mechanism, such as working platforms of mechanical design, assembly drawing and parts drawing design, deceleration box and a motor selection etc.. The turnover device has the advantages of simple structure, convenient operation, strong adaptability of welds. .Key words: welding; turning mechanism; structure design； H type steel  目錄 摘 要 i ABSTRACT ii 緒論 1 第一章 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì) 4 第一節(jié) 總體設(shè)計(jì)方案 4 一 設(shè)計(jì)目的 4 二 設(shè)計(jì)原理 4 三 對機(jī)器的要求 4 第二節(jié) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概述 6 一 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成 6 二 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理 6 三 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的功能要求 6 第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇 7 第一節(jié) 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 9 第二節(jié) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 9 第三節(jié) 齒輪的設(shè)計(jì) 10 一 高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 第四節(jié) 軸的設(shè)計(jì)及校核 17 一 高速軸(輸入軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 二 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 三 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 21 第五節(jié) 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 25 第三章 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì) 29 第一節(jié) 高速軸與聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的設(shè)計(jì) 29 第二節(jié) 中間軸與大齒輪聯(lián)接鍵的設(shè)計(jì) 30 第三節(jié) 低速軸和聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的設(shè)計(jì) 30 一 選用圓頭普通平鍵（A型） 31 二 校核強(qiáng)度 31 第四節(jié) 低速軸和大齒輪聯(lián)接鍵的設(shè)計(jì) 31 一 選用圓頭普通平鍵（A型） 31 二 強(qiáng)度校核 31 第四章 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)和零件的潤滑 32 第一節(jié) 聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算 32 一 聯(lián)軸器概述 32 二 聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算 33 第二節(jié) 零件的潤滑 33 一 齒輪傳動(dòng)的潤滑 33 二 軸承的潤滑 34 第三節(jié) 踏板、轉(zhuǎn)盤及手輪的設(shè)計(jì) 34 第四節(jié) 平衡塊的設(shè)計(jì) 35 第五章 標(biāo)準(zhǔn)件的選用 36 第一節(jié) 軸承的選擇 36 一 軸承的基本概念 36 二 滾動(dòng)軸承的主要類型、比較和選擇 36 三 軸承型號的確定 40 四 軸承的壽命 42 第二節(jié) 其它標(biāo)準(zhǔn)件選用 43 一 軸承座的選用 43 二 軸套的選用 43 三 鍵的選用 45 第六章 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的焊接與裝配 46 第一節(jié) 框架的焊接 46 一 選擇焊接方法 46 二 確定焊接的形狀、尺寸和下料方法 46 三 確定焊接接頭、坡口形式和坡口邊緣的加工方法 47 四 焊接方案的確定 47 第二節(jié) 零部件的裝配 48 一 機(jī)器裝配的基本概念 48 二 零件在裝配中連接種類 48 三 裝配方法 49 四 裝配方案的確定 50 第七章 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 52 第八章 電氣控制設(shè)計(jì) 54 第一節(jié) 電氣原理分析 54 第二節(jié) 電氣原理說明 54 一 正向啟動(dòng)過程 55 二 停止過程 55 三 反向啟動(dòng)過程 55 結(jié)束語 57 參考文獻(xiàn) 58 致 謝 59 v 緒論 技術(shù)進(jìn)步的最重要和最有效的發(fā)轉(zhuǎn)方向之一就是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的過程，其中包括焊接過程的全盤機(jī)械化和自動(dòng)化。 在焊接過程中，焊接工作本身所占的工作量不會(huì)超過總工作量的25%~30%，剩余的工作就是裝配及其它的工作，其中包括運(yùn)輸及其它輔助工作，如工件調(diào)試、修整、檢測等。在工件制作過程中，我們必須多次繞其水平軸翻轉(zhuǎn)工件，這個(gè)翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)臺(tái)來實(shí)現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。 運(yùn)用焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。這是因?yàn)槭褂梅D(zhuǎn)臺(tái)可以擴(kuò)大自動(dòng)焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總是在方便的位置下進(jìn)行，甚至可以提高工作的安全性，因?yàn)榉D(zhuǎn)臺(tái)能使最危險(xiǎn)的操作—翻轉(zhuǎn)工件實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 H型鋼具有抗彎能力強(qiáng)，施工簡單和節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于建筑，橋梁和網(wǎng)架等行業(yè)中作為建材使用，立體車庫行業(yè)中H型鋼作為主要的梁類構(gòu)件，需要在H型鋼平行于腹板的平面上焊接長度為300-400mm的連接板，焊接時(shí)主要通過人工進(jìn)行定位，采用人工擺放定位粗糙，一致性差，且占用較多的勞動(dòng)力資源，增加了生產(chǎn)成本，并且生產(chǎn)率低。為了保證H型與連接板的焊接質(zhì)量，在焊接時(shí)還需要將H型鋼進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，由于H型鋼體力，重量都非常大，因而在焊接時(shí)翻轉(zhuǎn)H型鋼特別困難，目前多采用人工方式來翻轉(zhuǎn)H型鋼，需要用吊車來進(jìn)行操作，不但工作率低，而且安全性差，容易發(fā)送事故。 在H型鋼的生產(chǎn)過程中，用焊接方法制造更為有利。同時(shí)，在焊接生產(chǎn)加工中，當(dāng)H型鋼完成組對并進(jìn)行一面的焊接后，需要將其翻轉(zhuǎn)，以便焊接另一面。但由于H型鋼體體積大、重量重，人工很難翻轉(zhuǎn)，所以需要專用的設(shè)備，尤其是在大批量生產(chǎn)中，就更需要一種翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來完成這一操作，以提高生產(chǎn)效率。H型鋼翻轉(zhuǎn)機(jī)就是應(yīng)用在這種場合下的設(shè)備。 對于翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)健h(huán)式、推舉式等。并已在實(shí)際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉(zhuǎn)。目前國內(nèi)還未對各種形式的翻轉(zhuǎn)機(jī)制訂出系列標(biāo)準(zhǔn)，但國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉(zhuǎn)機(jī)，并成系列。 另外，配合焊接機(jī)器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，國內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點(diǎn)位控制，控制點(diǎn)數(shù)以使用要求而定，但多為2點(diǎn)(每隔180°)、4點(diǎn)（每隔90°）、8點(diǎn)（每隔45°）控制，翻轉(zhuǎn)速度以恒速的 為多，但也有 變速的。翻轉(zhuǎn)機(jī)與機(jī)器人聯(lián)機(jī)按程序動(dòng)作，載重量多在20 ～3000Kg之間。例如我國汽車、摩托車等制造行業(yè)使用的弧焊機(jī)器人加工中心，已經(jīng)成功的采用國產(chǎn)頭尾架式的焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)，由于恒定速度的翻轉(zhuǎn)，點(diǎn)以電磁制動(dòng)和汽缸錐銷強(qiáng)制定位，所以多采用交流電動(dòng)機(jī)、普通齒輪副減速，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的制作精度比軌跡控制的低1到2級，造價(jià)便宜。 今天，隨著市場需求的增加，人們對制作更加通用的機(jī)械化工具的需求日益增長，前蘇聯(lián)重型機(jī)械制作工藝研究院科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合公司設(shè)計(jì)制造了帶兩個(gè)驅(qū)動(dòng)支架、翻轉(zhuǎn)與焊接同步進(jìn)行的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，用于焊接非剛性金屬構(gòu)件。杠桿—鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)已經(jīng)開始上市，這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)能夠方便的安裝在生產(chǎn)長條形工件的流水線上。 在現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)中，框架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、頭尾架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)、環(huán)式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、推舉式翻轉(zhuǎn)臺(tái)等翻轉(zhuǎn)臺(tái)，已經(jīng)較長時(shí)間地被用于機(jī)械制造工廠中，他們依然屬于世界先進(jìn)水平，仍屬新的工藝過程。 本課題主要采用機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)和材料力學(xué)相互結(jié)合的研究方法，并結(jié)合實(shí)際工廠中在實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品和相關(guān)資料進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。具體實(shí)施方法如下： （1）廣泛閱讀我國的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的論文和期刊，參考國外的成形翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 （2）分析研究H型鋼翻轉(zhuǎn)需要的條件、必要的自由度限制和整體支撐架材料的選擇 （3）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（對多種機(jī)構(gòu)進(jìn)行可行性選擇） （4）對設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行校核 （5）總結(jié) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中能實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的部分是整個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心部分，針對現(xiàn)在的加工工藝和材料的選擇主要考慮翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)、價(jià)格、生產(chǎn)率和翻轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。本課題的基本研究思路是采用夾具將H型鋼固定在平面上，利用支架兩端的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大平面的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)H型鋼的翻轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)中對軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核，軸承的選擇來為翻轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)提動(dòng)理論基礎(chǔ)。 實(shí)現(xiàn)了在焊接H型鋼的過程中，對于H型鋼的翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，使多次繞其水平軸翻轉(zhuǎn)工件，不用人工翻轉(zhuǎn)這個(gè)翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)機(jī)來實(shí)現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。運(yùn)用焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保高品質(zhì)的產(chǎn)品。使用翻轉(zhuǎn)機(jī)可以擴(kuò)大自動(dòng)焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總在方便的位置下進(jìn)行，甚至可以提高工作的安全性，因?yàn)榉D(zhuǎn)機(jī)能使最危險(xiǎn)的操作——翻轉(zhuǎn)工件實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 1.根據(jù)用提和功能，查閱相關(guān)手冊，計(jì)算翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的最大扭矩和功率，選用電機(jī)。計(jì)算總速比，并分配速比。 2.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 3.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 4.關(guān)鍵部件的剛度，強(qiáng)度校核。 5.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3 第一章 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì) 第一節(jié) 總體設(shè)計(jì)方案 一 設(shè)計(jì)目的 工作時(shí)根據(jù)H型鋼的型號及需要焊接的連接板的位置，調(diào)節(jié)連接板定位裝置定位擺臂的長度和位置，及兩翻轉(zhuǎn)焊接成型裝置的距離，將H型鋼卡住并夾緊，調(diào)整連接板位置并將其固定進(jìn)行電焊。之后將H型翻轉(zhuǎn)180度，再重復(fù)上述焊接工作。此時(shí)，整個(gè)焊接加工工序完成. 二 設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)一個(gè)H型鋼翻轉(zhuǎn)機(jī)，通過電動(dòng)控制來控制焊裝夾具的翻轉(zhuǎn)，可以自行的調(diào)節(jié)所需翻轉(zhuǎn)的角度，實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)的180度的變位，方便于焊接，可以達(dá)到定位可靠，焊接方便的最佳功效。 三 對機(jī)器的要求 設(shè)計(jì)機(jī)器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達(dá)到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出的。不管機(jī)器的類型如何，一般來說，會(huì)對機(jī)器提出以下的基本要求。 1、使用功能要求 機(jī)器應(yīng)該具有預(yù)訂的使用功能。這主要靠正確地選擇機(jī)器的工作原理，正確地設(shè)計(jì)或選用功能全面實(shí)現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和原動(dòng)機(jī)，以及合理地配置必要的輔助系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 2、經(jīng)濟(jì)性要求 機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造和使用的全過程中，設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)就要全面綜合地進(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為機(jī)器的成本低；使用經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為高生產(chǎn)率，高效率，較少地消耗能源、原材料和輔助材料，以及低的管理和維護(hù)費(fèi)用等。 提高設(shè)計(jì)和制造經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的主要途徑有： 1）采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)的參數(shù)最優(yōu)化，達(dá)到盡可能精確的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，并保證機(jī)器足夠的可靠性。盡可能多地應(yīng)用CAD技術(shù)，加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度，降低設(shè)計(jì)的成本。 2）最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的零部件。零件結(jié)構(gòu)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)及尺寸。 3）盡可能采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料。 4）合理地組織設(shè)計(jì)和制造過程。 5）力求改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少、易加工、易裝配。 提高使用經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的主要途徑有： 1）合理地提高機(jī)器的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，以期提高機(jī)器的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 2）選用高效率的傳動(dòng)系統(tǒng)，盡可能減少傳動(dòng)的中間環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗和生產(chǎn)成本。 3）適當(dāng)?shù)夭捎梅雷o(hù)（如閉式傳動(dòng)、表面防護(hù)等）及潤滑等措施，以便于延長機(jī)器的使用壽命。 4）采用可靠的密封，減小或消除滲漏現(xiàn)象。 3、勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求 1）要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器符合勞動(dòng)保護(hù)法規(guī)的要求。設(shè)計(jì)時(shí)要按照人機(jī)工程學(xué)（ergonomics）的觀點(diǎn)盡可能減少操作手柄的數(shù)量，操作手柄及按鈕等應(yīng)放置在便于操作的位置，合理地規(guī)定操作時(shí)的驅(qū)動(dòng)力，操作方式要符合人們的心理和習(xí)慣（例如汽車轉(zhuǎn)向盤向左打則汽車向左拐彎等）。同時(shí)，設(shè)置完善的安全防護(hù)及保安裝置、報(bào)警裝置、顯示裝置等，并根據(jù)工程美學(xué)的原則美化機(jī)器的外形及外部色彩。使操作者有一個(gè)安全、舒適的環(huán)境，不易產(chǎn)生疲勞。這也有助于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。 2）要把環(huán)境保護(hù)提高到一個(gè)重要的位置。改善機(jī)器及操作者周圍的環(huán)境條件，如降低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲水平，防止有毒、有害介質(zhì)的滲漏及對廢水、廢氣和廢液進(jìn)行有效的治理等以滿足環(huán)境保護(hù)法規(guī)對生產(chǎn)環(huán)境提出的要求。 4、壽命與可靠性的要求 任何機(jī)器都要求能在一定的壽命下可靠地工作。隨著機(jī)器的功能愈來愈先進(jìn)，結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜，發(fā)生故障的可能環(huán)節(jié)也愈來愈多。機(jī)器工作的可靠性受到了愈來愈大的挑戰(zhàn)。在這種情況下，人們對機(jī)器除了習(xí)慣上對工作壽命的要求外，明確地對可靠性也提出要求是很自然的。機(jī)器可靠性的高低是用可靠度來衡量的。機(jī)器的可靠度R是指在規(guī)定的使用時(shí)間（壽命）內(nèi)和預(yù)定環(huán)境條件下機(jī)器能夠正常工作的概率。機(jī)器不能正常工作，即機(jī)器由于某種故障而不能完成其預(yù)定的功能稱為失效。已有愈來愈多的機(jī)器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門，特別是那些因機(jī)器失效將造成巨大損失的部門，例如航空、航天部門，都相繼規(guī)定了在設(shè)計(jì)時(shí)必須對其產(chǎn)品，包括零部件，進(jìn)行可靠性分析與評估的要求，例如要求給出產(chǎn)品在工作壽命內(nèi)可以安全工作的定量說明。在設(shè)計(jì)時(shí)對組成機(jī)器的每個(gè)零件的可靠性提出要求，采用備用系統(tǒng)和在使用中對機(jī)器加強(qiáng)維護(hù)和檢測可以提高機(jī)器的可靠性。 5、其他專用要求 對不同的機(jī)器，還有一些為該機(jī)器所特有的要求。例如：對機(jī)床有長期保持精度的要求；對飛機(jī)有質(zhì)量小、飛行阻力小而運(yùn)載能力大的要求；對流動(dòng)使用的機(jī)器（如鉆探機(jī)械）有便于安裝和拆卸的要求；對大型機(jī)器有便于運(yùn)輸?shù)囊蟮?。設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，在滿足前述共同的基本要求的前提下，還應(yīng)著重地滿足這些特殊要求，以提高機(jī)器的使用性能。 不言而喻，機(jī)器的各項(xiàng)要求的滿足，是以組成機(jī)器的機(jī)械零件的正確設(shè)計(jì)和制造為前提的。亦即零件設(shè)計(jì)的好壞，將對機(jī)器使用性能的優(yōu)劣起著決定性的作用。 第2節(jié) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概述 一 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成 翻轉(zhuǎn)機(jī)尾架由導(dǎo)軌、滾輪、支撐環(huán)等構(gòu)成。主要是輔助工件的夾緊和翻轉(zhuǎn)，沒有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。導(dǎo)軌的長度可以由實(shí)際需要確定。 整體承重支架是作為一個(gè)大的支撐，用于實(shí)現(xiàn)對整個(gè)機(jī)構(gòu)的支撐作用,主軸使翻轉(zhuǎn)臺(tái)能夠繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)臺(tái)是作為大的承載平面，用來承H型鋼的（在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上有H型鋼的夾具），軸承是為了和主軸配合保證轉(zhuǎn)動(dòng)。 二 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能的實(shí)現(xiàn)是通過翻轉(zhuǎn)機(jī)的右端的減速箱裝置，電機(jī)通過減速箱來帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)中間的翻轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，而工件是通過夾具固定在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上表面的，所以對翻轉(zhuǎn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)就能夠?qū)崿F(xiàn)對工件的翻轉(zhuǎn)，這就是翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基本翻轉(zhuǎn)功能的工作原理。 三 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的功能要求 實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)臺(tái)繞水平軸在180角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對H型鋼的焊接。 54 第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇 在確定焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)總體方案時(shí)，我們首先應(yīng)該考慮其合理性和經(jīng)濟(jì)性。選擇的夾具結(jié)構(gòu)要能保證焊接工藝的實(shí)施，確定夾具定位方法、定位基準(zhǔn)和夾緊機(jī)構(gòu)方案，應(yīng)當(dāng)考慮焊件結(jié)構(gòu)尺寸以及組成焊件坯料的制作工藝和制造精度[14]。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上的因素，使夾具的制造、使用費(fèi)用最低而取得的經(jīng)濟(jì)效益最大。確定夾具方案時(shí)要綜合考慮多方面的因素，才能制定出最佳的設(shè)計(jì)方案。本焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架和尾架構(gòu)成，頭架為驅(qū)動(dòng)端，可以單獨(dú)使用，主要用于工件的夾緊定位和翻轉(zhuǎn)，尾架可以在導(dǎo)軌上行走，能夠調(diào)節(jié)與頭架的距離，輔助工件的夾緊和翻轉(zhuǎn)。 翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架由工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置等組成。工作平臺(tái)主要用于工件的停放。由于頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)可以用于多種工件的焊接，工件的形狀尺寸不盡相同，完成工件翻轉(zhuǎn)和焊接的夾具也不相同，因此在工作臺(tái)表面開溝槽，用于固定工件的夾具的移動(dòng)及固定，同時(shí)工作臺(tái)面表面經(jīng)網(wǎng)格狀處理后增大了摩擦，便于工件在變位時(shí)位置的固定。此舉達(dá)到了一機(jī)多用的效果，使焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)能夠得到最大的利用。 焊接時(shí)，強(qiáng)大的焊接電流通過工件和工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸，經(jīng)導(dǎo)電裝置傳至工作臺(tái)，再由焊機(jī)機(jī)構(gòu)返回到焊機(jī)負(fù)極，導(dǎo)電裝置提供了一個(gè)暢通的電流回路，有效地防止了焊接電流直接通過齒輪副和軸承。既保證足夠的焊接電流，又使上述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)免遭電流損壞。焊接裝置由工作臺(tái)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)和傾斜控制系統(tǒng)組成。 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)面上工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，該部分主要是傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)。 頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)頭架為驅(qū)動(dòng)端，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)將動(dòng)力通過減速箱傳至小齒輪，小齒輪通過與大齒輪嚙合將動(dòng)力傳至大齒輪，大齒輪與工作臺(tái)通過螺釘固聯(lián)，帶動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。使工件能夠翻轉(zhuǎn)完成焊接。 工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應(yīng)選三相交流異步電動(dòng)機(jī)。最常用的電動(dòng)機(jī)是Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、價(jià)格低，適用于不易燃，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合[3]。由于啟動(dòng)性能較好，也適用于某些要求較高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的機(jī)械。 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，按安裝位置不同，有臥式和立式兩類；按防護(hù)方式不同有開啟式、防護(hù)式（防滴式）、封閉式及防爆式等?？筛鶕?jù)安裝需要和防護(hù)要求選擇電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式。常用結(jié)構(gòu)型式為臥式封閉型電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為： 其中：為工作機(jī)要求的輸入功率（kW），η為由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率。根據(jù)要求，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)速度為1/min，最大回轉(zhuǎn)力矩為2000N·m 工作機(jī)的有效功率為 （2-1） 從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間的總效率為 ηΣ=η12*η22η33 式中η1η2η3聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)、軸承的傳動(dòng)效率。 由參考資料[1]中表9.1取η1=0.99、η2=0.97、η3=0.99，則 ηΣ=0.9920.9720.993=0.895 所以電動(dòng)機(jī)所需工作效率為 Pd=Pw/ηΣ=16.86/0.895=18.84kW （2-2） （2-3） 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,1000r/min. 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有機(jī)械手冊查出有兩種適合的電機(jī)型號，因此有兩種傳動(dòng)方案，如下頁表2.1。 表2.1 方案 電動(dòng)機(jī)型號 額定功率kw 電機(jī)轉(zhuǎn)速r/min 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 1 Y200L2-6 22 1000 970 2 Y180L-4 22 1500 1470 綜合考慮電機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，重量，價(jià)格，減速器的傳動(dòng)比，可見第2中方案比較合理，因此選擇電機(jī)型號Y180L-4,其主要性能表2.2。 表2-2 型號 額定功率 KW 同步轉(zhuǎn)速 r/min 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y180L-4 22KW 1500 1470 2.0 2.2 由參考資料[1]表15.1及相關(guān)數(shù)據(jù)，確定電動(dòng)機(jī)型號為Y180L-4,其滿載轉(zhuǎn)速為n=1470r/min。 第1節(jié) 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 （1）總傳動(dòng)比 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為 iΣ＝nm/nw＝1470/115＝12.78 （2-4） （2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 iΣ＝i1×i2 （2-5） 式中i1、i2分別為高速級和低速級的傳動(dòng)比。 考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，取i1=1.4i2，故 i1=4.23，i2=3.02 第2節(jié) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) （1）各軸轉(zhuǎn)速 ＝nm＝1470r/min （2-6） ＝＝1470/4.23＝347.5r/min （2-7） ＝?/?＝347.5/3.02=115 r/min （2-8） 則工作機(jī)的轉(zhuǎn)速為115r/min，在允許誤差范圍內(nèi)。 （2）各軸輸入功率 ＝×＝18.84×0.99＝18.65kW （2-9） ＝×η2×＝18.65×0.97×0.99＝17.91kW （2-10） ＝×η2×＝17.91×0.97×0.99＝17.2kW （2-11） 3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =9550000×18.86/1470= 122525.9N·mm （2-12） 所以: ＝× =122525.9×0.99=121300.6 N·mm （2-13） ＝××*η3=121300.6×4.23×0.97×0.99=492731.4N·mm （2-14） ＝×××=492731.4×3.02×0.97×0.99=1428973.3N·mm （2-15） 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下2.3表 表2.3 軸名 功率P/kW 轉(zhuǎn)矩T/N·mm 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 傳動(dòng)比i 效率η/% 電動(dòng)機(jī)軸 18.84 122525.9 1470 1 0.99 1軸 18.65 121300.6 1470 4.23 0.97 2軸 17.91 492731.4 347.5 3.02 0.97 3軸 17.2 1428973.3 115 第三節(jié) 齒輪的設(shè)計(jì) 一 高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1，選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù) 1）零件輸運(yùn)設(shè)備為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級精度等級即可 2）材料選擇及確定許用應(yīng)力 小齒輪的材料為40（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，σHlim1=700MPa，σFE1=600MPa；大齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，σHlim2=600MPa，σFE2=450MPa《參考資料[2]表11-1》 由參考資料[2]表11-5取SF=1.25,SH=1.0 由參考資料[2]表11-4取ZE=189.8 對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，取ZH=2.5 [σF1]=0.7σFE1/SF=336MPa[σF2]=0.7σFE2/SF=252MPa [σH1]=σHlim1/SH=700MPa[σH2]=σHlim2/SH=600MPa 3）取小齒輪=20，則=，=204.23=84.6，取=85，并初步選定β＝15° 2，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式試算，即 （2-16） （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 １）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （１）試選 （２）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-30，選取區(qū)域系數(shù) （３）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-26查得 （2-17） （４）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ＝× =122525.9×0.99=121300.6 N·mm （2-18） （５）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7選取齒寬系數(shù) （６）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-－6查得材料的彈性影響系數(shù) （７）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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 （８）由<機(jī)械設(shè)計(jì)書>式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （2-19） （j為齒輪轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)；為工作壽命二班制，3年大修，工作12年） （2-20） （９）由《機(jī)械設(shè)計(jì)書》圖10-19查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （１０）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為１%，安全系數(shù)為S=1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10-12得： （2-21） （2-22） （2-23） ２）計(jì)算 （１）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得 （2-24） （２）計(jì)算圓周速度 （2-25） （2-26） 計(jì)算齒寬b及模數(shù) （2-27） （2-28） （４）計(jì)算縱向重合度 （2-29） （５）計(jì)算載荷系數(shù)K 已知使用系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù) 由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表10-4查得 （2-30） 由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》圖10-13查得 假定，由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表10-3查得 故載荷系數(shù) （2-31） （６）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由<機(jī)械制造及其基礎(chǔ)>式10-10a得 （2-32） （７）計(jì)算模數(shù) （2-33） 3，按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) m≥ （2-34） １） 確定計(jì)算參數(shù) （１）計(jì)算載荷系數(shù) （２）根據(jù)縱向重合度，從《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) （３）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) （2-35） （４）查取齒形系數(shù) 取失效概率為１%，安全系數(shù)為S=1，由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》式10-12得： （2-36） ２）計(jì)算 （１）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得 （2-37） （２）計(jì)算圓周速度 （2-38） 計(jì)算齒寬b及模數(shù) （2-39） （４）計(jì)算縱向重合度 （2-40） （５）計(jì)算載荷系數(shù)K 已知使用系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù) 由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表10-4查得 （2-41） 由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》圖10-13查得 假定，由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表10-3查得 故載荷系數(shù) （６）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》式10-10a得 （2-42） （７）計(jì)算模數(shù) （2-43） 3，按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) m≥ （2-44） ２） 確定計(jì)算參數(shù) （１）計(jì)算載荷系數(shù) （2-45） （２）根據(jù)縱向重合度，從《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) （３）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) （2-46） （４）查取齒形系數(shù) d3≥95.5mm 模數(shù) m=d3cosβ/z3=95.5*0.966/25=3.69 齒寬 b=φdd1=1.0*95.5=95.5mm,取b2=1000mm,b1=105mm 由參考資料[2]表4-1取m=4mm，實(shí)際d1=m*z1/cosβ=4*25/0.966=103.5mm, d2=4*76/0.966=314.7mm （2-47） 圓周速度 v=πd3n2/(60*1000)=3.14*103.5*347.5/(60*1000)=1.88m/s 參照參考資料[2]表11-2，選8級制造精度是合宜的。 3，按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) m≥ （2-48） （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1)由參考資料[2]表11-3試選載荷系數(shù)K=1.1 2)由參考資料[2]表11-6取φd=1.0 3)齒形系數(shù)zv1=25/cos315=27.8,zv2=76/cos315=84.4 由參考資料[2]圖11-8得YFa1=2.65，YFa2=2.24 由參考資料[2]圖11-9得YSa1=1.61，YSa2=1.78 因YFa1YSa1/[σF1]=2.65*1.61/336=0.0127＜YFa2YSa2/[σF2]=2.24*1.78/252=0.0158 故應(yīng)對大齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （2)計(jì)算 法向模數(shù)mn≥2.95mm 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=4mm但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=95.5來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù). 則小齒輪的齒數(shù)z1=95.5*cos15/4=23.06,取z1=23 則z2=23*3.04=69.9,取z2=70 4．幾何尺寸計(jì)算 ① 計(jì)算中心距 （2-49） 將中心距圓整為190mm ２）按圓整后的中心距修正螺旋角 （2-50） 因值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。 ３） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 （2-51） ４） 計(jì)算齒輪寬度 （2-52） 圓整后??； 齒輪參數(shù)表 表2-5 名 稱 計(jì) 算 公 式 結(jié) 果 /mm 模數(shù) m 4 齒數(shù) Z1 23 Z2 70 壓力角 n 分度圓直徑 d1 94 d2 286 齒頂圓直徑` 齒根圓直徑 中心距 190 齒 寬 第四節(jié) 軸的設(shè)計(jì)及校核 一 高速軸(輸入軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一,求作用在齒輪上的力 高速級小齒輪分度圓直徑為d1=62.1mm 則圓周力Ft=2T1/d1=3906.6N 徑向力Fr=Fttanαn/cosβ=1471.9N （2-53） 軸向力Fa=Fttanβ=992.2N 二,初步確定軸的最小直徑 選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取 于是初步估算軸的最小直徑 dmin=27.1mm （2-54） 由于軸截面上開有鍵槽,則d=28mm 高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑，d=30mm 1.高速軸結(jié)構(gòu)布置及受力圖2.4 圖2.4 2、首先確定個(gè)段直徑 A段：=30mm有最小直徑算出 B段：=32mm，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)，選擇氈圈孔徑為31mm的32FZ/T 92010-1991[資料1]表14.4 C段：=35mm，與軸承（角接觸球軸承7207AC）配合，取軸承內(nèi)徑 D段：=38mm， 設(shè)計(jì)非定位軸肩取軸肩高度h=3mm E段：=mm，將高速級小齒輪設(shè)計(jì)為齒輪軸 G段， =35mm, 與軸承（角接觸球軸承7207AC）配合，取軸承內(nèi)徑 F段：=mm, 設(shè)計(jì)非定位軸肩取軸肩高度h=3mm 3、確定各段軸的長度 A段：=1.6*28=44.8mm,圓整取=45mm B段：=54mm，考慮軸承蓋與其螺釘長度然后圓整取54mm C段：=29mm, 與軸承（角接觸球軸承7207AC）配合,加上擋油盤長度 G段：=29mm, 與軸承（角接觸球軸承7207AC）配合,加上擋油盤長度 F段：L6=8mm E段：L5=68mm，齒輪的齒寬B1=70mm D段：=150mm, 考慮各齒輪齒寬及其間隙距離 軸總長L=383mm,兩軸承間距離（不包括軸承長度）S=250mm 二 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、求作用在齒輪上的力 高速級小齒輪分度圓直徑為d3=94.166mm 則圓周力Ft=2T2/d3=10465.2N 徑向力Fr=Fttanαn/cosβ=3890.9N 軸向力Fa=Fttanβ=2181.9N 二,初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理,取A0=100[參考資料[2]表14-2] Dmin≥37.2mm 根據(jù)減速器的結(jié)構(gòu)，軸Ⅱ的最小直徑應(yīng)該設(shè)計(jì)在與軸承配合部分，初選角接觸球軸承7208AC，故取=40mm 1、軸Ⅱ結(jié)構(gòu)布置及受力圖2.5如下： 圖2.5 2，確定各段的直徑 A段:=40mm,與軸承（角接觸球軸承7208AC）配合 F段：=40mm，與軸承（角接觸球軸承7208AC）配合 E段：=43mm， B段：=46mm C段：=mm, D段：=mm, 定位軸肩 3、然后確定各段距離： A段： =30mm, 考慮軸承（角接觸球軸承7208AC）寬度與擋油盤的長度 B段：=15mm,套筒及齒輪定位 C段：=97mm,根據(jù)齒輪軸上齒輪的齒寬 E段：=63mm, 根據(jù)高速級大齒輪齒寬減去2mm（為了安裝固定） F段：=40mm，考慮了軸承長度、密封件厚度與箱體內(nèi)壁到齒輪齒面的距離 D段：=5mm,由軸Ⅰ得出的兩軸承間距離（不包括軸承長度）S=174mm減去已知長度 得出 三 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理,取A0=100[參考資料[2]表14-2] Dmin≥53.08mm 由于軸截面上開有鍵槽,則d=54.67mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑，d=55mm 1、軸Ⅲ設(shè)計(jì)圖 如下圖2.6： 圖2.6 A段臺(tái)階：輸出軸的外伸段選用彈性聯(lián)軸器，故此外伸段LA= 84 mm。 B段臺(tái)階：考慮軸承透蓋的軸向尺寸和透蓋左端面與聯(lián)軸器右端面有一定的間隔，取該段長度為 66 mm。 C段臺(tái)階：查手冊[1]左右兩段軸頸上安裝圓錐滾子軸承d=60mm ，T≈18mm ，a≈17mm，軸承右端面箱體內(nèi)壁之間間隔 5 mm，箱體內(nèi)壁至齒輪端面為15 mm，故需加20mm寬的套筒，綜合取LC=40 mm D段臺(tái)階：由于D段臺(tái)階是與低速級大齒輪配合，根據(jù)[機(jī)械制造裝備與技術(shù)] [3]，外圓長度，要比齒寬略小些因此取LD= 83mm G段臺(tái)階：由于軸承配合，因此取軸承寬為長度LG= 18mm E段和F段由于沒有配合，長度就要與中間軸相比較，取其長度，中間軸從左端到右端的距離為190 mm，經(jīng)計(jì)算得出E段和F段長度為85 mm，取E段為15 mm，F(xiàn)段為70 mm 兩軸承支點(diǎn)的距離為(a—圓錐滾子軸承的支座反力偏距a= 17mm) 按彎矩合成力校核軸的強(qiáng)度 (1) 繪出軸的受力簡圖 計(jì)算斜齒輪的圓周力徑向力和軸向力如圖2.7 Fr=1095N Ft=2916N Fa=738N C B A 圖3.7 64.5mm 127.5mm 圖2.7 圓周力 徑向力 軸向力 水平面計(jì)算 如圖2.8 Ft=2916N C A B 64.5mm 127.5mm RAH=1936.4N RBH=979.6N 圖2.8 力矩平衡公式 RBH=Ft-RAH=2916-1936.4=979.6N （2-53） 水平彎矩： 垂直面計(jì)算如圖 如圖2.9 Fa=738N B A Fr =1095N 64.5mm 127.5mm RBV=1106 N RAV=-11N 圖2.9 力矩平衡公式： RAV=-11N 垂直彎矩 在集中力偶作用的C處，彎矩圖發(fā)生突變，突變值為: -=141724N·M 集中力偶為：Fa2×d2/2=738×384.2/2=141770N·M （2-54） 故垂直面計(jì)算正確。 計(jì)算C處左右兩側(cè)的合成彎矩 可見C處右側(cè)的合成彎矩M”c較大. 計(jì)算危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩，由當(dāng)量彎矩圖可見，C處是危險(xiǎn)截面（其上的內(nèi)力最大），按照式（14-3）計(jì)算該處的當(dāng)量彎矩（對一般轉(zhuǎn)軸可視其扭矩為脈動(dòng)循環(huán)性質(zhì)，取扭矩校正系數(shù)a=0.6） 計(jì)算C處所需要軸徑查手冊[1]表14-1和表14-4得到45鋼調(diào)質(zhì)的軸在對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力[δ-1]w=54Mpa。 按照查手冊[1]式（14-5）有 由于C處開有一個(gè)鍵槽（安裝斜齒輪），故直徑增大5%后得dc= 44mm它小于該處實(shí)際直徑65 mm，故軸的彎矩扭矩組合強(qiáng)度足夠。如圖2.10 圖2.10 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù) == 前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表15-1得[]=60MP 〈 []此軸合理安全 第5節(jié) 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 由于本減速器承受載荷較輕，確有一定的軸向力，因此選擇角接觸球軸承。本著節(jié)約材料的目的，在特輕系列中選擇7200C 系列。再根據(jù)軸徑，查參考書【1】第P122頁最終選擇軸承類型。本減速器中所選三對軸承分別為,7208C,7212C.現(xiàn)在只對7208C軸承的使用壽命系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其他軸承類似。 查參考書【1】第P122頁可知7208C的動(dòng)載荷系數(shù)，靜載荷系數(shù)為,按《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》【2】P318頁取軸承預(yù)期壽命。 圖4-1軸承的受力情況 1.求兩軸承所受到的徑向載荷,. 由前面I軸的計(jì)算可知 ,，,，由此可得 （2-56） 2.求兩軸承的計(jì)算軸向力, 對于7000C型軸承，按《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表13-7查得軸承派生軸向力，其中e為《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表13-5中的判斷系數(shù)，其值由的大小確定，但現(xiàn)軸承軸向力未知，故先初選e=0.46,因此可估算， （2-57） 按《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》式（13-11）得 （2-58） 由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表13-5仿例題13-1進(jìn)行插值計(jì)算，得 再計(jì)算 （2-59） 與同組其他數(shù)據(jù)相比較，兩次計(jì)算結(jié)果的值相差較小，因此確定 ， 3.計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷和 因?yàn)? （2-60） 由《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表13-5分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 對軸承A ， 對軸承B ， 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)有輕微沖擊載荷，按《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表13-6，，取，則 ） （2-61） 1. 驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)椋园摧S承A的受力大小驗(yàn)算，n=576r/min （2-62） 所選軸承滿足壽命要求 減速器的工作壽命為五年，其總工作時(shí)間為，取得較小，因此在一到兩年就必須的更換一次軸承。 （2-63） 第三章 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì) 鍵聯(lián)接是最常見的軸、轂聯(lián)接方式，屬于可拆聯(lián)接，主要其周向固定作用。軸與回轉(zhuǎn)零件（如：齒輪、帶輪等）的輪轂之間用鍵聯(lián)接后，使它們一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并且可以傳遞轉(zhuǎn)矩。 第1節(jié) 高速軸與聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的設(shè)計(jì) 鍵聯(lián)接有多種類型，而且都是標(biāo)準(zhǔn)件，有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械設(shè)計(jì)中，我們只要按使用要求選用適當(dāng)?shù)念愋秃统叽缂纯?，必要時(shí)驗(yàn)算其強(qiáng)度。 鍵聯(lián)接有普通平鍵、半圓鍵、楔鍵（斜鍵）、切向鍵等，根據(jù)功能需要選用普通平鍵。 普通平鍵工作時(shí)，鍵的側(cè)面是工作面（是承受載荷的面），靠鍵的工作面與鍵槽的側(cè)面相擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。 特點(diǎn)： 一 選用圓頭普通平鍵（A型） 按軸徑d=28mm查《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表[3]表3-1選擇鍵A8×78（GB1095-1990）用輪轂長B=44mm，參考《機(jī)械制造及其基礎(chǔ)》表3-1確定鍵的長度：L= 34 mm0-10=50mm。 二 強(qiáng)度校核 零件強(qiáng)度計(jì)算的內(nèi)容，都是根據(jù)工作中可能的失效形式擬定的。 平鍵聯(lián)接的失效形式 雖然，鍵工作中受剪切，但實(shí)際上鍵的剪斷極為罕見。因此，靜聯(lián)接只需進(jìn)行擠壓強(qiáng)度校核。 鍵的材料選用45鋼，聯(lián)軸器材料為45鋼，查[3]表16-1，鍵聯(lián)接的許用