H型鋼焊接翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計含5張CAD圖

H型鋼焊接翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計含5張CAD圖,型鋼,焊接,翻轉(zhuǎn),機構(gòu),設(shè)計,cad 外文文獻 A machine is a combination of mechanisms and other components which transforms, transmits. Examples are engines, turbines, vehicles, hoists, printing presses, washing machines, and movie cameras. Many of the principles and methods of design that apply to machines also apply to manufactured articles that are not true machines. The term "mechanical design" is used in a broader sense than "machine design" to include their design. the motion and structural aspects and the provisions for retention and enclosure are considerations in mechanical design. Applications occur in the field of mechanical engineering, and in other engineering fields as well, all of which require mechanical devices, such as switches, cams, valves, vessels, and mixers.The Design Process Designing starts with a need real.Existing apparatus may need improvements in durability, efficiency, weight, speed, or cost. New apparatus may be needed to perform a function previously done by men, such as computation, assembly, or servicing. With the objective wholly or partly In the design preliminary stage, should allow to design the personnel fully to display the creativity, not each kind of restraint. Even if has had many impractical ideas, also can in the design early time, namely in front of the plan blueprint is corrected. Only then, only then does not send to stops up the innovation the mentality. Usually, must propose several sets of design proposals, then perform the comparison. Has the possibility very much in the plan which finally designated, has used certain not in plan some ideas which accepts. When the general shape and a few dimensions of the several components become apparent, analysis can begin in earnest. The analysis will have as its objective satisfactory or superior performance, plus safety and durability with minimum weight, and a competitive cost. Optimum proportions and dimensions will be sought for each critically loaded section, together with a balance between the strengths of the several components. Materials and their treatment will be chosen. These important objectives can be attained only by analysis based upon the principles of mechanics, such as those of static for reaction forces and for the optimum utilization of friction; of dynamics for inertia, acceleration, and energy; of elasticity and strength of materials for stress and deflection; of physical behavior of materials; and of fluid mechanics for lubrication and hydrodynamic drives. The analyses may be made by the same engineer who conceived the arrangement of mechanisms, or, in a large company, they may be made by a separate analysis division or research group. Design is a reiterative and cooperative process, whether done formally or informally, and the analyst can contribute to phases other than his own. Product design requires much research and development. Many Concepts of an idea must be studied, tried, and then either used or discarded. Although the content of each engineering problem is unique, the designers follow the similar process to solve the problems. Product liability suits designers and forced in material selection, using the best program. In the process of material, the most common problems for five (a) don't understand or not use about the latest application materials to the best information, (b) failed to foresee and consider the reasonable use material may (such as possible, designers should further forecast and consider due to improper use products. In recent years, many products liability in litigation, the use of products and hurt the plaintiff accused manufacturer, and won the decision), (c) of the materials used all or some of the data, data, especially when the uncertainty long-term performance data is so, (d) quality control method is not suitable and unproven, (e) by some completely incompetent persons choose materials. Through to the above five questions analysis, may obtain these questions is does not have the sufficient reason existence the conclusion. May for avoid these questions to these questions research analyses the appearance indicating the direction. Although uses the best choice of material method not to be able to avoid having the product responsibility lawsuit, designs the personnel and the industry carries on the choice of material according to the suitable procedure, may greatly reduce the lawsuit the quantity. May see from the above discussion, the choice material people should to the material nature, the characteristic and the processing method have comprehensive and the basic understanding. Finally, a design based upon function, and a prototype may be built. If its tests are satisfactory, the initial design will undergo certain modifications that enable it to be manufactured in quantity at a lower cost. During subsequent years of manufacture and service, the design is likely to undergo changes as new ideas are conceived or as further analyses based upon tests and experience indicate alterations. Sales appeal. Some Rules for Design In this section it is suggested that, applied with a creative attitude, analyses can lead to important improvements and to the conception and perfection of alternate, perhaps more functional, economical, and durable products. To stimulate creative thought, the following rules are suggested for the designer and analyst. The first six rules are particularly applicable for the analyst. 1. A creative use of need of physical properties and control process. 2. . Recognize functional loads and their significance. 3. Anticipate unintentional loads. 4. Devise more favorable loading conditions. 5. Provide for favorable stress distribution and stiffness with minimum weight. 6. . Use basic equations to proportion and optimize dimensions. 7. Choose materials for a combination of properties. 8. Select carefully, stock and integral components. 9. Modify a functional design to fit the manufacturing process and reduce cost. 10. Provide for accurate location and noninterference of parts in assembly. Machinery design covers the following contents. 11. Provides an introduction to the design process , problem formulation ,safety factors. 12. Reviews the material properties and static and dynamic loading analysis , Including beam , vibration and impact loading. 13. Reviews the fundamentals of stress and defection analysis. 14. Introduces fatigue-failure theory with the emphasis on stress-life approaches to high-cycle fatigue design, which is commonly used in the design of rotation machinery. 15. Discusses thoroughly the phenomena of wear mechanisms, surface contact stresses ,and surface fatigue. Investigates shaft design using the fatigue-analysis techniques. 16. Discusses fluid-film and rolling-element bearing theory and application 17. Gives a thorough introduction to the kinematics, design and stress analysis of spur gears , and a simple introduction to helical ,bevel ,and worm gearing. 18. Discusses spring design including compression ,extension and torsion springs. 19. Deals with screws and fasteners including power screw and preload fasteners. 20. Introduces the design and specification of disk and drum clutches and brakes. Machine Design The complete design of a machine is a complex process. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge. One of the first steps in the design of any product is to select the material from which each part is to be made. Numerous materials are available to today's designers. The function of the product, its appearance, the cost of the material, and the cost of fabrication are important in making a selection. A careful evaluation of the properties of a. material must be made prior to any calculations. Careful calculations are necessary to ensure the validity of a design. In case of any part failures, it is desirable to know what was done in originally designing the defective components. The checking of calculations (and drawing dimensions) is of utmost importance. The misplacement of one decimal point can ruin an otherwise acceptable project. All aspects of design work should be checked and rechecked. The computer is a tool helpful to mechanical designers to lighten tedious calculations, and provide extended analysis of available data. Interactive systems, based on computer capabilities, have made possible the concepts of computer aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM). How does the psychologist frequently discuss causes the machine which the people adapts them to operate. Designs personnel''s basic responsibility is diligently causes the machine to adapt the people. This certainly is not an easy work, because certainly does not have to all people to say in fact all is the most superior operating area and the operating process. Another important question, project engineer must be able to carry on the exchange and the consultation with other concerned personnel. In the initial stage, designs the personnel to have to carry on the exchange and the consultation on the preliminary design with the administrative personnel, and is approved. This generally is through the oral discussion, the schematic diagram and the writing material carries on. If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of product Must regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Grasps the project elementary knowledge to have to memorize some data and the formula is more important than. The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design needs. On the other hand, should be earnest precisely carries on all operations. For example, even if places wrong a decimal point position, also can cause the correct design to turn wrongly. A good design personnel should dare to propose the new idea, moreover is willing to undertake the certain risk, when the new method is not suitable, use original method. Therefore, designs the personnel to have to have to have the patience, because spends the time and the endeavor certainly cannot guarantee brings successfully. A brand-new design, the request screen abandons obsoletely many, knows very well the method for the people. Because many person of conservativeness, does this certainly is not an easy matter. A mechanical designer should unceasingly explore the improvement existing product the method, should earnestly choose originally, the process confirmation principle of design in this process, with has not unified it after the confirmation new idea. 中文翻譯 機器是由機械裝置和其它組件組成的。它是一種用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量的裝置，例如：發(fā)動機、渦輪機、車輛、起重機、印刷機、洗衣機、照相機和攝影機等。許多原則和設(shè)計方法不但適用于機器的設(shè)計，也適用于非機器的設(shè)計。術(shù)語中的“機械裝置設(shè)計” 的含義要比“機械設(shè)計”的含義更為廣泛一些，機械裝置設(shè)計包括機械設(shè)計。在分析運動及設(shè)計結(jié)構(gòu)時，要把產(chǎn)品外型以及以后的保養(yǎng)也要考慮在機械設(shè)計中。在機械工程領(lǐng)域中，以及其它工程領(lǐng)域中，所有這些都需要機械設(shè)備，比如：開關(guān)、凸輪、閥門、船舶以及攪拌機等。 設(shè)計開始之前就要想到機器的實際性，現(xiàn)存的機器需要在耐用性、效率、重量、速度，或者成本上得到改善。新的機器必需具有以前機器所能執(zhí)行的功能。 在設(shè)計的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不要受到任何約束。即使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設(shè)計的早期，即在繪制圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不致于阻斷創(chuàng)新的思路。通常,還要提出幾套設(shè)計方案，然后加以比較。很有可能在這個計劃最后決定中,使用了某些不在計劃之內(nèi)的一些設(shè)想。 一般的當外型特點和組件部分的尺寸特點分析得透徹時，就可以全面的設(shè)計和分析。接著還要客觀的分析機器性能的優(yōu)越性，以及它的安全、重量、耐用性，并且競爭力的成本也要考慮在分析結(jié)果之內(nèi)。每一個至關(guān)重要的部分要優(yōu)化它的比例和尺寸，同時也要保持與其它組成部分相協(xié)調(diào)。也要選擇原材料和處理原材料的方法。通過力學原理來分析和實現(xiàn)這些重要的特性，如那些靜態(tài)反應(yīng)的能量和摩擦力的最佳利用，像動力慣性、加速動力和能量；包括彈性材料的強度、應(yīng)力和剛度等材料的物理特性，以及流體潤滑和驅(qū)動器的流體力學。設(shè)計的過程是重復和合作的過程，無論是正式或非正式的進行，對設(shè)計者來說每個階段都很重要。 最后，以圖樣為設(shè)計的標準，并建立將來的模型。如果它的測試是符合事先要求的，則再將對初步設(shè)計進行某些修改，使它能夠在制造成本上有所降低。產(chǎn)品的設(shè)計需要不斷探索和發(fā)展。許多方案必須被研究、試驗、完善，然后決定使用還是放棄。雖然每個工程學問題的內(nèi)容是獨特的，但是設(shè)計師可以按照類似的步驟來解決問題。 產(chǎn)品的責任訴訟迫使設(shè)計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關(guān)于材料應(yīng)用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預見和考慮材料的合理用途（如有可能，設(shè)計人員還應(yīng)進一步預測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當其性能數(shù)據(jù)長期不更新；(d)質(zhì)量控制方法不適當和未經(jīng)驗證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。 通過對上述五個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由而存在的結(jié)論。對這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)而指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責任訴訟，設(shè)計人員和工業(yè)界按照適當?shù)某绦蜻M行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應(yīng)該對材料的性質(zhì)，特點和加工方法有一個全面而基本的了解。 在隨后生產(chǎn)和售后服務(wù)的幾年中，要接受新觀念的變化，或者由試驗和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，進一步分析并改進。一些設(shè)計規(guī)則在本節(jié)中，建議要運用創(chuàng)造性的態(tài)度來替代和改進。也許會創(chuàng)造出更實用、更經(jīng)濟、更耐用的產(chǎn)品。為了激發(fā)創(chuàng)造性思維，下列是設(shè)計和分析的建議規(guī)則。前六個規(guī)則對設(shè)計者來說特別適用。 1. 要有創(chuàng)造性的利用所需要的物理性質(zhì)和控制過程。 2. 認識負載產(chǎn)生的影響及其意義。 3. 預測沒有想到的負載。 4. 創(chuàng)造出對載荷更為有利的條件。 5. 提供良好的應(yīng)力分布和最小的剛度條件。 6. 運用最簡單的方程來優(yōu)化體積和面積。 7. 選擇組合材料。 8. 仔細選擇所備的原料和不可缺少的組件。 9. 調(diào)整有效的設(shè)計方案，以適應(yīng)生產(chǎn)過程和降低成本。 機械設(shè)計包括一下內(nèi)容： 1. 對設(shè)計過程、設(shè)計所需要公式以及安全系數(shù)進行介紹。 2. 回顧材料特性、靜態(tài)和動態(tài)載荷分析，包括梁、振動和沖擊載荷。 3. 回顧應(yīng)力的基本規(guī)律和失效分析。 4. 介紹靜態(tài)失效理論和靜態(tài)載荷下機械斷裂分析。 5. 介紹疲勞失效理論并強調(diào)在壓力條件下接近高循環(huán)的疲勞設(shè)計，這通常用在旋轉(zhuǎn)機械的設(shè)計中。 6. 深入探討機械磨損機理、表面接觸應(yīng)力和表面疲勞現(xiàn)象。 7. 使用疲勞分析技術(shù)校核軸的設(shè)計。 8. 討論潤滑油膜與滾動軸承的理論和應(yīng)用。 9. 深入介紹直齒圓柱齒輪的動力學、設(shè)計和應(yīng)力分析，并簡單介紹斜齒輪、錐齒輪和渦輪有關(guān)方面的問題。 10 討論彈簧設(shè)計、螺桿等緊固件的設(shè)計，包括傳動螺桿和預緊固件。 機械設(shè)計 一臺完整機器的設(shè)計是一個復雜的過程。機械設(shè)計是一項創(chuàng)造性的工作。設(shè)計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機械制圖、運動學、工程材料、材料力學和機械制造工藝學等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識。 任何產(chǎn)品在設(shè)計時第一步就是選擇產(chǎn)品每個部分的構(gòu)成材料。許多的材料被今天的設(shè)計師所使用。對產(chǎn)品的功能，它的外觀、材料的成本、制造的成本作出必要的選擇是十分重要的。對材料的特性必須事先作出仔細的評估。 仔細精確的計算是必要的，以確保設(shè)計的有效性。在任何失敗的情況下，最好知道在最初設(shè)計中有有缺陷的部件。計算（圖紙尺寸）檢查是非常重要的。一個小數(shù)點的位置放錯，就可以導致一個本可以完成的項目失敗。設(shè)計工作的各個方面都應(yīng)該檢查和復查。 計算機是一種工具，它能夠幫助機械設(shè)計師減輕繁瑣的計算，并對現(xiàn)有數(shù)據(jù)提供進一步的分析?；酉到y(tǒng)基于計算機的能力，已經(jīng)使計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）成為了可能。心理學家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m應(yīng)他們所操作的機器。設(shè)計人員的基本職責是努力使機器來適應(yīng)人們。這并不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。另一個重要問題，設(shè)計工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進行交流和磋商。在開始階段，設(shè)計人員必須就初步設(shè)計同管理人員進行交流和磋商，并得到批準。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進行的。 如前所訴，機械設(shè)計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設(shè)計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。 應(yīng)當把機械設(shè)計看成是機械設(shè)計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學的一個良機。掌握工程基礎(chǔ)知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設(shè)計中做出所需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設(shè)計變成錯誤的。 一個好的設(shè)計人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔一定的風險，當新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設(shè)計人員必須要有耐心，因為 所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設(shè)計，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機械設(shè)計師應(yīng)該不斷地探索改進現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應(yīng)該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設(shè)計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結(jié)合起來。 新設(shè)計本身會有許多缺陷和未能預料的問題發(fā)生，只有當這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時，也伴隨著較高的風險。應(yīng)該強調(diào)的是，如果設(shè)計本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。 H型鋼焊接翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計 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)實現(xiàn)機械化，自動化，有利于提高裝配焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進行的各種輔助裝置和設(shè)備。焊接翻轉(zhuǎn)機是焊接變位機械的一種，是將工件繞水平軸轉(zhuǎn)動或傾斜，從而使之處于有利于裝焊位置的焊件變位機械，主要用于梁、柱、框架等結(jié)構(gòu)的焊接。焊接翻轉(zhuǎn)機的種類較多，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)機結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，工作效率高、工作質(zhì)量好，可實現(xiàn)180度翻轉(zhuǎn)。因此，焊接翻轉(zhuǎn)機廣泛應(yīng)用于化工、鐵路交通、冶金等工業(yè)部門的自動焊接系統(tǒng)。 本次設(shè)計題目是H型鋼翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，其頭架為驅(qū)動端，可單獨使用，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)計考慮了翻轉(zhuǎn)機的合理性和經(jīng)濟性等因素。設(shè)計的主要內(nèi)容包括：翻轉(zhuǎn)機頭架的機座、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、工作臺等的機械設(shè)計、裝配圖和零件圖設(shè)計，減速箱和電機的選型等。該翻轉(zhuǎn)機結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對焊件的適應(yīng)性很強。 關(guān)鍵詞:焊接；翻轉(zhuǎn)機構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；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)機構(gòu)整體方案設(shè)計 4 第一節(jié) 總體設(shè)計方案 4 一 設(shè)計目的 4 二 設(shè)計原理 4 三 對機器的要求 4 第二節(jié) 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)系統(tǒng)概述 6 一 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)系統(tǒng)組成 6 二 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的工作原理 6 三 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的功能要求 6 第二章 電動機的選擇 7 第一節(jié) 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 9 第二節(jié) 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 9 第三節(jié) 齒輪的設(shè)計 10 一 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 10 第四節(jié) 軸的設(shè)計及校核 17 一 高速軸(輸入軸)的設(shè)計計算 17 二 中間軸的設(shè)計計算 19 三 輸出軸的設(shè)計計算 21 第五節(jié) 滾動軸承的選擇和計算 25 第三章 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)鍵聯(lián)接的設(shè)計 29 第一節(jié) 高速軸與聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的設(shè)計 29 第二節(jié) 中間軸與大齒輪聯(lián)接鍵的設(shè)計 30 第三節(jié) 低速軸和聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的設(shè)計 30 一 選用圓頭普通平鍵（A型） 31 二 校核強度 31 第四節(jié) 低速軸和大齒輪聯(lián)接鍵的設(shè)計 31 一 選用圓頭普通平鍵（A型） 31 二 強度校核 31 第四章 聯(lián)軸器的設(shè)計和零件的潤滑 32 第一節(jié) 聯(lián)軸器的選擇和計算 32 一 聯(lián)軸器概述 32 二 聯(lián)軸器的選擇和計算 33 第二節(jié) 零件的潤滑 33 一 齒輪傳動的潤滑 33 二 軸承的潤滑 34 第三節(jié) 踏板、轉(zhuǎn)盤及手輪的設(shè)計 34 第四節(jié) 平衡塊的設(shè)計 35 第五章 標準件的選用 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) 其它標準件選用 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 54 第一節(jié) 電氣原理分析 54 第二節(jié) 電氣原理說明 54 一 正向啟動過程 55 二 停止過程 55 三 反向啟動過程 55 結(jié)束語 57 參考文獻 58 致 謝 59 v 緒論 技術(shù)進步的最重要和最有效的發(fā)轉(zhuǎn)方向之一就是實現(xiàn)生產(chǎn)的過程，其中包括焊接過程的全盤機械化和自動化。 在焊接過程中，焊接工作本身所占的工作量不會超過總工作量的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，這個翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)臺來實現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。 運用焊接翻轉(zhuǎn)臺可以大大提高勞動生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。這是因為使用翻轉(zhuǎn)臺可以擴大自動焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總是在方便的位置下進行，甚至可以提高工作的安全性，因為翻轉(zhuǎn)臺能使最危險的操作—翻轉(zhuǎn)工件實現(xiàn)機械化。 H型鋼具有抗彎能力強，施工簡單和節(jié)約成本等優(yōu)點，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，焊接時主要通過人工進行定位，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，在焊接時還需要將H型鋼進行翻轉(zhuǎn)，由于H型鋼體力，重量都非常大，因而在焊接時翻轉(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，在焊接生產(chǎn)加工中，當H型鋼完成組對并進行一面的焊接后，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)機構(gòu)來完成這一操作，以提高生產(chǎn)效率。H型鋼翻轉(zhuǎn)機就是應(yīng)用在這種場合下的設(shè)備。 對于翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉式等。并已在實際生產(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)機制訂出系列標準，但國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉(zhuǎn)機，并成系列。 另外，配合焊接機器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機，國內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點位控制，控制點數(shù)以使用要求而定，但多為2點(每隔180°)、4點（每隔90°）、8點（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)機與機器人聯(lián)機按程序動作，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，由于恒定速度的翻轉(zhuǎn)，點以電磁制動和汽缸錐銷強制定位，所以多采用交流電動機、普通齒輪副減速，機械傳動系統(tǒng)的制作精度比軌跡控制的低1到2級，造價便宜。 今天，隨著市場需求的增加，人們對制作更加通用的機械化工具的需求日益增長，前蘇聯(lián)重型機械制作工藝研究院科學生產(chǎn)聯(lián)合公司設(shè)計制造了帶兩個驅(qū)動支架、翻轉(zhuǎn)與焊接同步進行的雙支架翻轉(zhuǎn)臺，用于焊接非剛性金屬構(gòu)件。杠桿—鏈式翻轉(zhuǎn)臺已經(jīng)開始上市，這種翻轉(zhuǎn)臺能夠方便的安裝在生產(chǎn)長條形工件的流水線上。 在現(xiàn)在社會生產(chǎn)中，框架式翻轉(zhuǎn)臺、頭尾架式翻轉(zhuǎn)臺、鏈式翻轉(zhuǎn)臺、環(huán)式翻轉(zhuǎn)臺、推舉式翻轉(zhuǎn)臺等翻轉(zhuǎn)臺，已經(jīng)較長時間地被用于機械制造工廠中，他們依然屬于世界先進水平，仍屬新的工藝過程。 本課題主要采用機械設(shè)計、理論力學和材料力學相互結(jié)合的研究方法，并結(jié)合實際工廠中在實際應(yīng)用的產(chǎn)品和相關(guān)資料進行整體設(shè)計。具體實施方法如下： （1）廣泛閱讀我國的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的論文和期刊，參考國外的成形翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計方案 （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、機構(gòu)設(shè)計（對多種機構(gòu)進行可行性選擇） （4）對設(shè)計的機構(gòu)件的強度進行校核 （5）總結(jié) 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)中能實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的部分是整個翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計的核心部分，針對現(xiàn)在的加工工藝和材料的選擇主要考慮翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的生產(chǎn)、價格、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)動帶動大平面的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)H型鋼的翻轉(zhuǎn)，在設(shè)計中對軸的強度進行校核，軸承的選擇來為翻轉(zhuǎn)功能的實現(xiàn)提動理論基礎(chǔ)。 實現(xiàn)了在焊接H型鋼的過程中，對于H型鋼的翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)了機械化，使多次繞其水平軸翻轉(zhuǎn)工件，不用人工翻轉(zhuǎn)這個翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)機來實現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。運用焊接翻轉(zhuǎn)機可以大大提高勞動生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保高品質(zhì)的產(chǎn)品。使用翻轉(zhuǎn)機可以擴大自動焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總在方便的位置下進行，甚至可以提高工作的安全性，因為翻轉(zhuǎn)機能使最危險的操作——翻轉(zhuǎn)工件實現(xiàn)機械化。 1.根據(jù)用提和功能，查閱相關(guān)手冊，計算翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的最大扭矩和功率，選用電機。計算總速比，并分配速比。 2.繪制傳動系統(tǒng)圖。 3.傳動系統(tǒng)設(shè)計。 4.關(guān)鍵部件的剛度，強度校核。 5.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計。 3 第一章 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)整體方案設(shè)計 第一節(jié) 總體設(shè)計方案 一 設(shè)計目的 工作時根據(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行電焊。之后將H型翻轉(zhuǎn)180度，再重復上述焊接工作。此時，整個焊接加工工序完成. 二 設(shè)計原理 設(shè)計一個H型鋼翻轉(zhuǎn)機，通過電動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，實現(xiàn)焊接時的180度的變位，方便于焊接，可以達到定位可靠，焊接方便的最佳功效。 三 對機器的要求 設(shè)計機器的任務(wù)是在當前技術(shù)發(fā)展所能達到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出的。不管機器的類型如何，一般來說，會對機器提出以下的基本要求。 1、使用功能要求 機器應(yīng)該具有預訂的使用功能。這主要靠正確地選擇機器的工作原理，正確地設(shè)計或選用功能全面實現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)和原動機，以及合理地配置必要的輔助系統(tǒng)來實現(xiàn)。 2、經(jīng)濟性要求 機器的經(jīng)濟性體現(xiàn)在設(shè)計、制造和使用的全過程中，設(shè)計機器時就要全面綜合地進行考慮。設(shè)計制造的經(jīng)濟性表現(xiàn)為機器的成本低；使用經(jīng)濟性表現(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費用等。 提高設(shè)計和制造經(jīng)濟性指標的主要途徑有： 1）采用先進的現(xiàn)代設(shè)計方法，使設(shè)計的參數(shù)最優(yōu)化，達到盡可能精確的設(shè)計計算結(jié)果，并保證機器足夠的可靠性。盡可能多地應(yīng)用CAD技術(shù)，加快設(shè)計的進度，降低設(shè)計的成本。 2）最大限度地采用標準化、系列化及通用化的零部件。零件結(jié)構(gòu)盡可能采用標準化結(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)濟性指標的主要途徑有： 1）合理地提高機器的機械化和自動化水平，以期提高機器的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 2）選用高效率的傳動系統(tǒng)，盡可能減少傳動的中間環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗和生產(chǎn)成本。 3）適當?shù)夭捎梅雷o（如閉式傳動、表面防護等）及潤滑等措施，以便于延長機器的使用壽命。 4）采用可靠的密封，減小或消除滲漏現(xiàn)象。 3、勞動保護和環(huán)境保護要求 1）要使所設(shè)計的機器符合勞動保護法規(guī)的要求。設(shè)計時要按照人機工程學（ergonomics）的觀點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)定操作時的驅(qū)動力，操作方式要符合人們的心理和習慣（例如汽車轉(zhuǎn)向盤向左打則汽車向左拐彎等）。同時，設(shè)置完善的安全防護及保安裝置、報警裝置、顯示裝置等，并根據(jù)工程美學的原則美化機器的外形及外部色彩。使操作者有一個安全、舒適的環(huán)境，不易產(chǎn)生疲勞。這也有助于提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。 2）要把環(huán)境保護提高到一個重要的位置。改善機器及操作者周圍的環(huán)境條件，如降低機器運轉(zhuǎn)時的噪聲水平，防止有毒、有害介質(zhì)的滲漏及對廢水、廢氣和廢液進行有效的治理等以滿足環(huán)境保護法規(guī)對生產(chǎn)環(huán)境提出的要求。 4、壽命與可靠性的要求 任何機器都要求能在一定的壽命下可靠地工作。隨著機器的功能愈來愈先進，結(jié)構(gòu)愈來愈復雜，發(fā)生故障的可能環(huán)節(jié)也愈來愈多。機器工作的可靠性受到了愈來愈大的挑戰(zhàn)。在這種情況下，人們對機器除了習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。機器可靠性的高低是用可靠度來衡量的。機器的可靠度R是指在規(guī)定的使用時間（壽命）內(nèi)和預定環(huán)境條件下機器能夠正常工作的概率。機器不能正常工作，即機器由于某種故障而不能完成其預定的功能稱為失效。已有愈來愈多的機器設(shè)計和生產(chǎn)部門，特別是那些因機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)計時必須對其產(chǎn)品，包括零部件，進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)計時對組成機器的每個零件的可靠性提出要求，采用備用系統(tǒng)和在使用中對機器加強維護和檢測可以提高機器的可靠性。 5、其他專用要求 對不同的機器，還有一些為該機器所特有的要求。例如：對機床有長期保持精度的要求；對飛機有質(zhì)量小、飛行阻力小而運載能力大的要求；對流動使用的機器（如鉆探機械）有便于安裝和拆卸的要求；對大型機器有便于運輸?shù)囊蟮?。設(shè)計機器時，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，以提高機器的使用性能。 不言而喻，機器的各項要求的滿足，是以組成機器的機械零件的正確設(shè)計和制造為前提的。亦即零件設(shè)計的好壞，將對機器使用性能的優(yōu)劣起著決定性的作用。 第2節(jié) 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)系統(tǒng)概述 一 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)系統(tǒng)組成 翻轉(zhuǎn)機尾架由導軌、滾輪、支撐環(huán)等構(gòu)成。主要是輔助工件的夾緊和翻轉(zhuǎn)，沒有動力驅(qū)動。導軌的長度可以由實際需要確定。 整體承重支架是作為一個大的支撐，用于實現(xiàn)對整個機構(gòu)的支撐作用,主軸使翻轉(zhuǎn)臺能夠繞水平軸轉(zhuǎn)動。翻轉(zhuǎn)臺是作為大的承載平面，用來承H型鋼的（在翻轉(zhuǎn)臺上有H型鋼的夾具），軸承是為了和主軸配合保證轉(zhuǎn)動。 二 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的工作原理 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能的實現(xiàn)是通過翻轉(zhuǎn)機的右端的減速箱裝置，電機通過減速箱來帶動旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動帶動中間的翻轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，而工件是通過夾具固定在翻轉(zhuǎn)臺上表面的，所以對翻轉(zhuǎn)臺的翻轉(zhuǎn)的實現(xiàn)就能夠?qū)崿F(xiàn)對工件的翻轉(zhuǎn)，這就是翻轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)基本翻轉(zhuǎn)功能的工作原理。 三 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的功能要求 實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)臺繞水平軸在180角度翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對H型鋼的焊接。 54 第二章 電動機的選擇 在確定焊接翻轉(zhuǎn)機總體方案時，我們首先應(yīng)該考慮其合理性和經(jīng)濟性。選擇的夾具結(jié)構(gòu)要能保證焊接工藝的實施，確定夾具定位方法、定位基準和夾緊機構(gòu)方案，應(yīng)當考慮焊件結(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)濟上的因素，使夾具的制造、使用費用最低而取得的經(jīng)濟效益最大。確定夾具方案時要綜合考慮多方面的因素，才能制定出最佳的設(shè)計方案。本焊接翻轉(zhuǎn)機頭架和尾架構(gòu)成，頭架為驅(qū)動端，可以單獨使用，主要用于工件的夾緊定位和翻轉(zhuǎn)，尾架可以在導軌上行走，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)機頭架由工作臺、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、機座、控制裝置和焊接導電裝置等組成。工作平臺主要用于工件的停放。由于頭尾架式翻轉(zhuǎn)機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，因此在工作臺表面開溝槽，用于固定工件的夾具的移動及固定，同時工作臺面表面經(jīng)網(wǎng)格狀處理后增大了摩擦，便于工件在變位時位置的固定。此舉達到了一機多用的效果，使焊接翻轉(zhuǎn)機能夠得到最大的利用。 焊接時，強大的焊接電流通過工件和工作臺回轉(zhuǎn)軸，經(jīng)導電裝置傳至工作臺，再由焊機機構(gòu)返回到焊機負極，導電裝置提供了一個暢通的電流回路，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)機構(gòu)免遭電流損壞。焊接裝置由工作臺回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)和傾斜控制系統(tǒng)組成。 工作臺回轉(zhuǎn)機構(gòu)，用于實現(xiàn)工作臺面上工件回轉(zhuǎn)運動的實現(xiàn)，該部分主要是傳動部分的設(shè)計。 頭尾架式翻轉(zhuǎn)機頭架為驅(qū)動端，由電動機驅(qū)動，電動機將動力通過減速箱傳至小齒輪，小齒輪通過與大齒輪嚙合將動力傳至大齒輪，大齒輪與工作臺通過螺釘固聯(lián)，帶動工作臺轉(zhuǎn)動。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機。最常用的電動機是Y系列籠型三相異步交流電動機。其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、價格低，適用于不易燃，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合[3]。由于啟動性能較好，也適用于某些要求較高啟動轉(zhuǎn)矩的機械。 電動機的結(jié)構(gòu)型式，按安裝位置不同，有臥式和立式兩類；按防護方式不同有開啟式、防護式（防滴式）、封閉式及防爆式等。可根據(jù)安裝需要和防護要求選擇電動機結(jié)構(gòu)型式。常用結(jié)構(gòu)型式為臥式封閉型電動機。 電動機所需的輸出功率為： 其中：為工作機要求的輸入功率（kW），η為由電動機至工作機的總效率。根據(jù)要求，工作臺回轉(zhuǎn)速度為1/min，最大回轉(zhuǎn)力矩為2000N·m 工作機的有效功率為 （2-1） 從電動機到工作機間的總效率為 ηΣ=η12*η22η33 式中η1η2η3聯(lián)軸器、齒輪傳動、軸承的傳動效率。 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 所以電動機所需工作效率為 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，由有機械手冊查出有兩種適合的電機型號，因此有兩種傳動方案，如下頁表2.1。 表2.1 方案 電動機型號 額定功率kw 電機轉(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 綜合考慮電機和傳動裝置的尺寸，重量，價格，減速器的傳動比，可見第2中方案比較合理，因此選擇電機型號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)，確定電動機型號為Y180L-4,其滿載轉(zhuǎn)速為n=1470r/min。 第1節(jié) 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 （1）總傳動比 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速nw，可得傳動裝置總傳動比為 iΣ＝nm/nw＝1470/115＝12.78 （2-4） （2）分配傳動裝置傳動比 iΣ＝i1×i2 （2-5） 式中i1、i2分別為高速級和低速級的傳動比。 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) 計算傳動裝置的運動和動力參數(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 電動機軸的輸出轉(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） 運動和動力參數(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) 傳動比i 效率η/% 電動機軸 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 一 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 1，選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù) 1）零件輸運設(shè)備為一般工作機器，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 對于標準齒輪，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，按齒面接觸強度設(shè)計 按式試算，即 （2-16） （1）確定公式內(nèi)的各計算值 １）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （１）試選 （２）根據(jù)《機械設(shè)計》圖10-30，選取區(qū)域系數(shù) （３）由《機械設(shè)計》圖10-26查得 （2-17） （４）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ＝× =122525.9×0.99=121300.6 N·mm （2-18） （５）由《機械設(shè)計》表10-7選取齒寬系數(shù) （６）由《機械設(shè)計》表10-－6查得材料的彈性影響系數(shù) （７）由《機械設(shè)計》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限 （８）由<機械設(shè)計書>式10-13計算應(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《機械設(shè)計書》圖10-19查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （１０）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為１%，安全系數(shù)為S=1，由《機械設(shè)計》式10-12得： （2-21） （2-22） （2-23） ２）計算 （１）試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得 （2-24） （２）計算圓周速度 （2-25） （2-26） 計算齒寬b及模數(shù) （2-27） （2-28） （４）計算縱向重合度 （2-29） （５）計算載荷系數(shù)K 已知使用系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù) 由《機械制造及其基礎(chǔ)》表10-4查得 （2-30） 由《機械制造及其基礎(chǔ)》圖10-13查得 假定，由《機械制造及其基礎(chǔ)》表10-3查得 故載荷系數(shù) （2-31） （６）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由<機械制造及其基礎(chǔ)>式10-10a得 （2-32） （７）計算模數(shù) （2-33） 3，按齒根彎曲強度設(shè)計 按齒根彎曲強度設(shè)計 m≥ （2-34） １） 確定計算參數(shù) （１）計算載荷系數(shù) （２）根據(jù)縱向重合度，從《機械制造及其基礎(chǔ)》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) （３）計算當量齒數(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《機械制造及其基礎(chǔ)》式10-12得： （2-36） ２）計算 （１）試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得 （2-37） （２）計算圓周速度 （2-38） 計算齒寬b及模數(shù) （2-39） （４）計算縱向重合度 （2-40） （５）計算載荷系數(shù)K 已知使用系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由《機械制造及其基礎(chǔ)》圖10-8查得動載荷系數(shù) 由《機械制造及其基礎(chǔ)》表10-4查得 （2-41） 由《機械制造及其基礎(chǔ)》圖10-13查得 假定，由《機械制造及其基礎(chǔ)》表10-3查得 故載荷系數(shù) （６）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機械制造及其基礎(chǔ)》式10-10a得 （2-42） （７）計算模數(shù) （2-43） 3，按齒根彎曲強度設(shè)計 按齒根彎曲強度設(shè)計 m≥ （2-44） ２） 確定計算參數(shù) （１）計算載荷系數(shù) （2-45） （２）根據(jù)縱向重合度，從《機械制造及其基礎(chǔ)》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) （３）計算當量齒數(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，按齒根彎曲強度設(shè)計 按齒根彎曲強度設(shè)計 m≥ （2-48） （1）確定公式內(nèi)的各計算值 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)對大齒輪進行彎曲強度計算 （2)計算 法向模數(shù)mn≥2.95mm 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標準模數(shù),取m=4mm但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d=95.5來計算應(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．幾何尺寸計算 ① 計算中心距 （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） 計算大、小齒輪的分度圓直徑 （2-51） ４） 計算齒輪寬度 （2-52） 圓整后??； 齒輪參數(shù)表 表2-5 名 稱 計 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)計及校核 一 高速軸(輸入軸)的設(shè)計計算 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、首先確定個段直徑 A段：=30mm有最小直徑算出 B段：=32mm，根據(jù)油封標準，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)計計算 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)計計算 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)計圖 如下圖2.6： 圖2.6 A段臺階：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段臺階：由于D段臺階是與低速級大齒輪配合，根據(jù)[機械制造裝備與技術(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度 (1) 繪出軸的受力簡圖 計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） 故垂直面計算正確。 計算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. 計算危險截面的當量彎矩，由當量彎矩圖可見，C處是危險截面（其上的內(nèi)力最大），按照式（14-3）計算該處的當量彎矩（對一般轉(zhuǎn)軸可視其扭矩為脈動循環(huán)性質(zhì)，取扭矩校正系數(shù)a=0.6） 計算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處開有一個鍵槽（安裝斜齒輪），故直徑增大5%后得dc= 44mm它小于該處實際直徑65 mm，故軸的彎矩扭矩組合強度足夠。如圖2.10 圖2.10 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù) == 前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查《機械制造及其基礎(chǔ)》表15-1得[]=60MP 〈 []此軸合理安全 第5節(jié) 滾動軸承的選擇和計算 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)進行計算，其他軸承類似。 查參考書【1】第P122頁可知7208C的動載荷系數(shù)，靜載荷系數(shù)為,按《機械制造及其基礎(chǔ)》【2】P318頁取軸承預期壽命。 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軸的計算可知 ,，,，由此可得 （2-56） 2.求兩軸承的計算軸向力, 對于7000C型軸承，按《機械制造及其基礎(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《機械制造及其基礎(chǔ)》式（13-11）得 （2-58） 由《機械制造及其基礎(chǔ)》表13-5仿例題13-1進行插值計算，得 再計算 （2-59） 與同組其他數(shù)據(jù)相比較，兩次計算結(jié)果的值相差較小，因此確定 ， 3.計算軸承的當量動載荷和 因為 （2-60） 由《機械制造及其基礎(chǔ)》表13-5分別進行查表或插值計算的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 對軸承A ， 對軸承B ， 因軸承運轉(zhuǎn)有輕微沖擊載荷，按《機械制造及其基礎(chǔ)》表13-6，，取，則 ） （2-61） 1. 驗算軸承壽命 因為，所以按軸承A的受力大小驗算，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)機構(gòu)鍵聯(lián)接的設(shè)計 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，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 鍵聯(lián)接有多種類型，而且都是標準件，有相應(yīng)的國家標準。機械設(shè)計中，我們只要按使用要求選用適當?shù)念愋秃统叽缂纯?，必要時驗算其強度。 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，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： 一 選用圓頭普通平鍵（A型） 按軸徑d=28mm查《機械制造及其基礎(chǔ)》表[3]表3-1選擇鍵A8×78（GB1095-1990）用輪轂長B=44mm，參考《機械制造及其基礎(chǔ)》表3-1確定鍵的長度：L= 34 mm0-10=50mm。 二 強度校核 零件強度計算的內(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，但實際上鍵的剪斷極為罕見。因此，靜聯(lián)接只需進行擠壓強度校核。 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