20T焊接變位機的設計與分析

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1、第33頁共28頁 目錄 第一章緒論 2 1.1 選題背景 2 1.2 研究的目的和意義 2 1.3 國內外研究綜述 3 第二章焊接變位機的主要性能及結構 3 2.1 一般焊接設備應具備的性能 3 2.2 焊接變位機的分類 4 2.3 焊接變位機的主要結構及工作原理 5 2.4 焊接變位機的選用原則 6 第三章焊接變位機的方案設計 7 3.1 焊接變?yōu)闄C的整體方案設計 7 3.2 翻轉機構設計 8 3.2.1 第一級蝸桿的設計 8 3.2.2 第二級蝸輪的設計蝸桿 12 第四章校核 17 4.1 各軸車專速 17 4.2 各軸的功率 17

2、 4.3 各軸的轉矩 18 4.4 齒輪的校核 18 4.5 軸的校核 21 4.6 小齒輪軸承的校核 23 第五章控制部分 25 5.1 控制部分電氣原理圖 25 5.2 回轉機構的控制部分 25 5.3 翻轉電機的控制 26 致謝 27 參考文獻 28 第一章緒論 1.1 選題背景 焊接技術自發(fā)明至今已有百余年的歷史， 工業(yè)生產中的一切重要產品，如航 空、航天及核能工業(yè)中產品的生產制造都離不開焊接工藝，并且焊接質量的好壞 直接影響產品質量的好壞以及整機性能。 所以改進焊接技術，提高焊接質量對現(xiàn) 代化工業(yè)有著重要的作用，其中提高焊接機械化、自動化水平，實現(xiàn)

3、焊接工藝及 裝備的現(xiàn)代化是改進焊接質量的一個重要方面。 一般來說，當焊件的質量較大或 體積較大時，靠人工改變焊縫位置很不容易，且效率低下，在這樣的焊接生產中， 就會遇到焊接變位及選擇合適的焊接位置的情況， 針對這一實際需要，人們就設 計制造了焊接變位機。合適的變位機能將被焊工件的焊縫轉動到最佳位置 ，從而 提高焊接質量及生產效率，更避免了立焊、仰焊等情況出現(xiàn)。變位機可以使工件 上的接縫處于理想的船形位置或平焊位置， 以方便進行焊接，是提高焊接效率和 質量，降低勞動強度的有效工具。另外，選擇合適的變位機能降低工人的勞動強 度以及生產成本，加強安全文明生產，有利于現(xiàn)場管理。到如今，焊接變位機不

4、僅 僅是一種焊接輔助設備，它更是與與焊接操作機、焊接滾輪架并稱為焊接輔助設 備中三大機。 1.2 研究的目的和意義 自從焊接技術發(fā)明以來，它便在機械制造工業(yè)當中占據著其不可替代的地位， 工 業(yè)生產中的絕大多數(shù)重要產品，如汽車、船舶、飛機等等產品的生產制造都離不 開焊接技術。焊接質量的高低會直接影響產品的整體質量。 所以，改進焊接技術， 提高焊接質量對工業(yè)現(xiàn)代化起著重要的作用。而焊接變位機正是這樣一個可以提 高焊接工藝水平的關鍵焊接設備。 一般而言，對于加工比較復雜并且質量較重的工件我們很難人為的去改變工件的 焊縫位置。在這個時候焊機變位機就顯示了它的優(yōu)越性， 通過對工件的翻轉與回 轉，

5、焊接變位機可以將被焊工件的各類焊縫調整到最佳位置， 從而避免仰焊、立 焊等的出現(xiàn)，提高焊接加工質量。 在現(xiàn)如今的制造業(yè)當中焊接機器人的運用越來越廣泛， 未來能夠充分發(fā)揮機器人 的高能力，我們經常將機器人與焊接變位機組合使用。 焊接變位機已經成為了焊 接機器人工作站不可缺少的一部分，因此我對焊機變位機的研究是有很大現(xiàn)實意 義的。 總之，焊接變位機是保證焊接效率和質量，提高焊接生產率，降低勞動強度， 改善工人作業(yè)條件，實現(xiàn)機械化、自動化的的有效設備。另外 ，焊接變位機也能 及生產成本，加強安全文明生產，有利于現(xiàn)場管理。目前，我國的焊接變位機行業(yè) 已經開始起步，但是與世界一流水平還有一定的差

6、距。 所以，就焊接變位機的重 要性和我國目前焊接變位機的現(xiàn)狀來說，對焊接變位機的研究具有重大意義。 1.3 國內外研究綜述 我國的焊接變位機起步較晚，目前處于研究開發(fā)階段，但是在最近的十幾年 里也取得了巨大的成就。焊接變位機在我國工程機械行業(yè)， 有了較大的發(fā)展，獲 得了廣泛的應用。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)。 焊接變位機按機構形式可分為三類：伸臂式焊機變位機、座式焊機變位機、 雙座式焊機變位機。在國際領域，各種各樣的焊接變位機的產品有百余種。 從技 術角度來看，有普通型的，有無隙傳動伺服控制型的。焊接變位機的額定負荷范 圍也從0

7、.1KN至18000KN應有盡有?？梢赃@么說，焊接變位機是一個品種多， 擁有較高技術水平，產品型號齊全的產品。 國外在焊接變位機領域比較著名的公司有彳惠國 Severt公司、美國Aroson 公司、德國CLOOS公司、日本松下公司。這些公司大多生產伺服控制與機器人 配套的焊接變位機，這些變位機最大的優(yōu)點就是精準的數(shù)字控制，這使得工件的 焊接加工位置變得絕對可控，從而大大提高了加工質量，減少了施焊時間，改善 了操作工人的工作條件。 第二章焊接變位機的主要性能及結構 焊接變位機，是在焊接作業(yè)中，將焊件回轉并傾斜，使焊件上的焊縫置于有 利于施焊的位置的焊件變位機械。焊接變位機主要用于機架、機

8、座、機殼、封頭 等非長型焊件的翻轉變位，同時還可用于裝配、切割、檢驗、打磨、噴漆等作業(yè)。 焊接變位機主要實現(xiàn)工作臺的正反回轉， 并可無級調速，在最大承載條件下保持 其回轉速度的波動不超過5%。變位機能自動傾斜工作臺而不抖動、傾覆，并有 限位、自鎖功能，并且其回轉速度無級調速，變速范圍大，調速精度高。 2.1 一般焊接設備應具備的性能 1) 焊件、焊機變位設備要具有較寬的調速范圍， 穩(wěn)定的焊接運行速度以及良 好的結構剛度。 2) 對不同尺寸、不同形狀的焊件要有一定的適用范圍。 3) 傳動鏈中，應具備一級反行程自鎖傳動，以避免動力源突然切斷。 4) 與焊接機器人和精密焊接配合的焊件變位設

9、備，其到位精度(點位控制) 和運行軌跡精度(軌跡控制)應視焊件大小、工藝方法控制在 0.1?3mm, 最高達到0.01mm。 5) 回程速度要快，但應避免產生沖擊和振動。 6) 良好的接電、接水、接氣設施以及導熱和通風性能。 7) 整體結構要有良好的密封性，以避免焊接飛濺的損傷，對散落其上的焊渣， 藥皮等臟物應易消除。 8) 焊接變位設備要有聯(lián)動控制接口和相應的自保護性能，以利于集中控制， 相互協(xié)調動作。 9) 各種焊件變位設備的工作臺面上，應刻有安裝基線并設有安裝槽孔，能方 便的安裝各種定位器件和夾緊機構。 10) 當用于裝配的場合時，其工作面要有較高的強度和抗沖擊性

10、能。 11) 當用于電子束、等離子、激光、釬焊場合時，應注意導電、隔磁、絕緣等 方面的特殊要求。 2.2焊接變位機的分類 焊接變位機的基本結構形式有伸臂式、座式、雙座式三種，其特點、性能、適用 范圍各不相同。 基本結構 結構特點與性能 適用范圍 伸臂式 （圖 2.3.1） 回轉工作臺安裝在伸臂的一端， 伸臂相對于某一傾斜軸成角度回 轉，而此傾斜軸位置是固定的，但 有的也可以在小于110°的范圍內 上下傾斜，也有的伸臂僅繞某一中 心作圓弧運動。該變位機范圍與作 業(yè)適應性好，但整體穩(wěn)定性較差。 電機驅動：承載能力多 在0.5t以下，適用于小型 焊件的翻轉變位。 液壓

11、驅動：承載能力多 在10t左右，適用于結構 尺寸不是很大但自重較 大的焊件，它們多用于焊 條電弧焊中 座式 （圖 2.3.2） 工作臺連同回轉機構支撐在兩邊 的傾斜軸上，工作臺以焊接速度回 轉，傾斜軸通過扇形齒輪或液壓 缸，多在110° ~140°的范圍內包 速傾斜。該機穩(wěn)定性好，一般不用 固定在地面上，搬移方便。 0.5~50t焊件的翻轉變 位，是目前產量最大、規(guī) 格最全、應用最廣的結構 形式，常與伸臂式焊接操 作機或弧焊機器人配合 使用。 雙座式 （圖 2.3.3） 工作臺坐在“ U”形架上，以預 定的焊接速度回轉，“U”形架坐在 兩側的機座上，多以恒速或

12、所需的 焊接速度繞水平軸轉動。 該機不僅整體穩(wěn)定性好，而且如 果設計得當，焊件安放在工作臺上 以后，傾斜運動的重心將通過或接 近傾斜軸線，使傾斜驅動力矩大大 50t以上重型大尺寸焊 件的翻轉變位，多與大型 門式焊接操作機或伸臂 式焊接操作機配合使用。  減少。因此，重型變位機多采用這 種結構。 1、回轉工作臺：2、伸臂：3、傾斜軸；4、轉軸；5、機匹， 圄221伸臂式墀接變位機^ 圖2.22應焊接變位機 2.3焊接變位機的主要結構及工作原理 焊接變位機的基本結構形式雖然有上述三種， 但其派生形式很多，有的變位 機的工作臺還具有

13、升降的功能。通用的座式焊接變位機的主要結構如圖所示 圖己31岸接如機結楣 變位機主要有機架、驅動機構(包括翻轉減速機構和旋轉減速機構)、回轉盤、 導電機構及控制系統(tǒng)組成。 (1)機架變位機架主要包括機座、工作臺支架等。這些構件均采用型材焊接 而成。 (2)驅動機構變位機工作臺的翻轉減速運動采用交流電機經二級蝸桿減速器 驅動，通過齒輪傳動實現(xiàn)，使其具有自鎖功能，且翻轉力矩大，定位可靠 工作臺的回轉驅動機構，有交流電機、回轉支撐、回轉齒輪等組成，交流 電機通過變頻調速器，實現(xiàn)無級調速，變速范圍大，調速精度高。 (3)導電機構 變位機都應設有導電裝置，以避免焊接電流通過軸承、齒輪等

14、 傳動部件。導電裝置的電阻通常不超過 1mQ,其容量應滿足焊接電流的 要求。 (4)控制系統(tǒng) 變位機的控制部分設有供自動焊接用的聯(lián)動接口。工作臺的起 動、停止、旋轉均在控制盒上實現(xiàn)遠程操作。 變位機的電器控制由旋轉電 機及翻轉電機控制部分組成。 2.4焊接變位機的選用原則 從使用的經濟性、時效性出發(fā)，應注意以下幾點： 1) 焊件的重量、焊件在工作臺上的重心距、偏心距應在變位機的載重圖或承 載表的數(shù)據范圍內，并有一定的裕量。 2) 若變位機是用來焊接環(huán)焊縫時，應根據焊件的坡口的回轉半徑和焊接速度 換算出工作臺的回轉速度，該速度應在變位機的調速范圍內。另外，要注 意工作臺的回轉平穩(wěn)性是

15、否能夠滿足工藝的要求。 3) 若焊件外輪廓尺寸很大，則需要考慮工作臺傾斜時，傾斜角度是否滿足使 焊件處于最佳焊接位置的要求；在此傾斜角下是個會出現(xiàn)焊件與地面接觸 的現(xiàn)象，若出現(xiàn)此現(xiàn)象，那么除選用工作臺離地面間隙更大的變位機外， 還可以采用增加基礎高度或設置地坑的辦法來解決。 4) 變位機上若需要安裝氣動、電磁夾具以及水冷設施時，應向生產廠家提出 接氣、接電、接水的要求。 5) 變位機的需用焊接電流應大于焊件施焊工藝所要求的最大焊接電流。 第三章焊接變位機的方案設計 3.1 焊接變?yōu)闄C的整體方案設計 焊接變位機是改變焊件、焊機或焊工位置來完成機械化、自動化焊接的機械 裝置。使用焊

16、接變位機可縮短輔助焊接時間，提高勞動生存率，減輕工人勞動強 度，改善焊接質量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。 本焊接變位機由工作臺、回轉機構、翻轉機構、機座、控制裝置、電動機和 焊接導電裝置組成。 工作臺用于工件的停放和固定。在工作臺面上開溝槽，表面刻有定位基線， 用于工件的固定和定位?；剞D機構用于實現(xiàn)工作臺的回轉，不同的焊件合適的施 焊速度不同，這可以通過控制變頻器實現(xiàn)回轉機構的無級調速使個工作臺得到所 需的回轉速度。翻轉機構由電動機經減速器，齒輪傳動實現(xiàn)傾斜，安裝有位置行 程開關精確控制焊件的傾斜角度，使工件到達最有利于施焊的位置。機座用于支 撐其他部件。電動機提供動力。減速器用于減

17、速，這是由于電動機轉速太高，而 回轉與傾斜轉速要很低。 3.2 翻轉機構設計 如圖所示，通過電動機經過減速器再經過二級齒輪傳動實現(xiàn)工作臺的傾斜。 翻轉電動機參數(shù)如下表 型號 功率 效率 轉速 額定電壓 YEJ-160M 11kw 0.88 1460 50Hz 380V 3.2.1 第一級蝸桿的設計 由于需要一級蝸輪蝸桿具有自鎖功能，所以取傳動比為 62 已知：電動機功率p=11kw,電動機效率0.88,蝸桿轉速1460r/min,傳動比i=62, 工作載荷穩(wěn)定，工作15年，一班制。 1 .選擇蝸桿傳動類型 采用漸開線蝸桿 2 .選擇材料

18、 考慮到蝸桿傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45鋼；因希望效率高些， 耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45~55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪 芯用灰鑄鐵H100制造。 3 .按齒面接觸疲勞強度進行設計 根據閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎 曲疲勞強度。由工具書查得，傳動中心距 a 3 KT2 ZEZ] (1)確定作用在蝸輪上的轉矩 T2 Z1=1,估計效率為0.45,則 T2 9.55 10 n / i 12 9.55 106 11

19、0.88 0.45 1460/62 二 1766566.8N , mm (2)確定載荷系數(shù)K 查工具書得 K 二((K : 1 1.05 1= 1.05 A V (3)確定彈性影響系數(shù)Z 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 Z E 1 160MPa2 (4)確定接觸系數(shù)Z 先假設蝸桿分度圓直徑di和傳動中心距的比值—= 0.35,查工具書 a 得Z-2.9 (5)確定許用接觸應力［。H ］ 可查工具書得［：］'= 268MPa 應力循環(huán)次數(shù) N : 60jnzL 1460 =60 1 15 300 8 62 -

20、 5.09 107 壽命系數(shù)K - 8 10 = 0.8159 HN - 7 5.09 10 則 ［：］=K」」'=0.8159 268: 218.7MPa H HN H (6)計算中心距 a XZEZ] 160 2.9 」1.05 17665668 218.7 二 202.9mm 取中心距 a = 320mm, i = 62, m= 8,q = 18, z = 1, 乙二 62,d1 T44mm,S= 0.45,x?) 0 a 查工具書得 Z '= 2.68,Z '^ Z 因此，以上結果可用 4.校核齒根彎曲疲勞①強度 可知=310

21、'47'' "水工丫 丫 . ddm zV2 一 3 cos3.18 二 62.29 可查得齒形系數(shù) Y = 2.28 Fa 2 3 18 …一 螺旋角系數(shù) Y 1 3.18 : 0.9773 140 許用彎曲應力「f] = Kfn , [ f]' 可查得「f「56MPa 106 壽命系數(shù) K : 9 0.646 5.09 107 [,f] n Kfn「P 二 0.646 56 二 36.176MPa 2.28 0.9773 1.53 1.05

22、17665668 144 496 8 :11.07MPa J f] 可知彎曲強度是滿足的 3.2.2第二級蝸輪的設計蝸桿 已知：輸入功率p=4.22kw,蝸桿轉速n1=23.55r/min,傳動比i=8,工作載荷穩(wěn)定, 工作15年，一班制。 1 .選擇蝸桿傳動類型 采用漸開線蝸桿 2 .選擇材料 考慮到蝸桿傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45鋼；因希望效率高些， 耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45~55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪 芯用灰鑄鐵H100制造。 3 .按齒面接觸

23、疲勞強度進行設計 根據閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎 曲疲勞強度。由工具書查得，傳動中心距 a 3 KT ZeZ \ [ h] (1)確定作用在蝸輪上的轉矩T2 Z1=4,估計效率為0.80,則 — 6 P T2 = 9.55 10 —— n /i 二 9.55 106 4.22 0.80 23.55/8 :10952288.75N . mm (2)確定載荷系數(shù)K 查工具書得 K 二 KaKvK 1 1.05 1= 1.05 (3)確定彈性影響系數(shù)Z E 1 2 2^ 2^ ■ ■ 2 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸

24、桿相配，故 Ze 160MPa (4)確定接觸系數(shù)Z J P 先假設蝸桿分度圓直徑di和傳動中心距的比值 4= 0.35, 查工具書 (5)確定許用接觸應力［二 h] 可查工具書得 [:1268MPa 應力循環(huán)次數(shù) N : 60jQL 二 60 1 23.55 15 300 8 二 6.36 106 壽命系數(shù)Khn 107 6.36 106 - 1.0582 [h] = Khn[ h11.0582 268 . 283.6MPa (6)計算中心距

25、 Z Z 2 a 3 KT2 E 、I h] 2 160 2.9 3 1.05 1095228875 283.6 二 313.4mm 可取 a= 400mm, i = 7.75, m= 20, q = 8, z = 4, 乙二 31, d1 = 160mm,-二 0.40, x2= 0.500 a 查工具書得 Z '= 2.74,Z '£ Z 因此，以上結果可用 4.校核齒根彎曲疲勞①強度 可知= 26.565

26、= 26 33'54" 1.53KT2 ddm YN [ [ f] - 3 cos26.565 二 43.32 可查得齒形系數(shù)Y 二 2.105 Fa 2 螺旋角系數(shù)Y = 1 26.565 140 二 0.8102 許用彎曲應力『f] = Kfn ' [ f]' 可查得[二F ]'= 壽命系數(shù)K = FN 56MPa 9 106 6.36 106 二 0.814 [1 Kfn「]' 二 0.814 56 二 45.

27、584MPa 2.105 0.8 1.53 1.05 1095228875 160 620 20 : 15.12MPa [ f] 可知彎曲強度是滿足的 可知蝸輪蝸桿的參數(shù)如下表 第一級蝸輪蝸桿參數(shù) 名稱 代號 數(shù)值 中心距 a 320mm 蝸桿頭數(shù) Z1 1 蝸輪齒數(shù) Z2 62 齒形角 a 200 模數(shù) m 8mm 傳動比 i 62 蝸輪變位系數(shù) X2 0 蝸桿直徑系數(shù) q 18 蝸桿導程 Pa 25.133 導程角 丫 3° 10' 47” 第二級蝸輪蝸桿的參數(shù) 名稱 代號

28、 數(shù)值 中心距 a 400mm 蝸桿頭數(shù) Z1 4 蝸輪齒數(shù) Z2 31 齒形角 a 200 模數(shù) m 20mm 傳動比 i 7.75 蝸輪變位系數(shù) X2 +0.500 蝸桿直徑系數(shù) q 8 蝸桿導程 Pa 62.83 導程角 丫 260 33' 54” 第四章校核 4.1 各軸轉速 ni=nm=1460r/min n2=ni/ii=23.55r/min n4=n3=n”i2=3.04r/min n5=n4/i 3=0.70r/min n6=n5/i 4=0.21r/min 4.2 各軸的功率 電動機效

29、率0.88,自鎖蝸桿效率0.45,第二級蝸桿0.80,聯(lián)軸器0.99,軸承 0.98,圓柱齒輪 0.95, Ped=11kw P1=11X0.88 X0.99=9.58kw P2=9.58X0.98 X0.45=4.22kw P3=P2X 0.98 X0.80=3.31kw P4=P3X 0.98 X0.99=3.21kw P5=P4X 0.98 X 0.95=2.99kw P6=P5X 0.98 X0.95=2.78kw 4.3 各軸的轉矩 9.55 10 F! T4 二 二10084046N , mm n, 9.55 106 P5 T5 = - 4079214

30、3N , mm Q T6 9.55 106 P 126423809.5N ? mm 4.4齒輪的校核 第一級齒輪的校核 材料 小齒輪材料20Cr2Ni4滲氮后淬火，硬度為62HRC;大齒輪材料為20CrMnTi, 硬度為58HRC 查得小齒輪的接觸疲勞極限為1650MPa,大齒輪的疲勞極限為1650MPa 計算應力循環(huán)次數(shù) N4 = 60n,jLh = 60 3.04 1 (8 300 15) = 6.57 10 N5 = 60n5jLh = 60 0.7 1 (8 300 15)= 1.51 106 齒面接觸強度校核 校核公式 = 2.

31、5Ze 普 2H  查工具書得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.85 , KHN2=1.00 安全系數(shù)S=1 可得，［入］1 = 0.85 1650 =1402.5MPa [入]2 =1.00 1 6 501650 [二H ]=[二H ]1 =1 40老M Pa 計算載荷系數(shù)K K n KKK K A V H - H _ 可查得 Ka=1, Kv=1.01, Kha=1, Khb=1.162 計算得K=1.17 1/2 代入 ZE=189.8MPa ,K=1.28,T1=10084046 N - mm,產4.34, ① d=0.4,d1=184mm 可得，(TH

32、=1330MPa< [(th] 齒根彎曲強度校核 2 KTYFaYa dm3Z2 [f] 可查得小齒輪的彎曲疲勞極限為 ^fi =950MPa 大齒輪的疲勞極限為c-F2 =950MPa 彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfni =1.00,Kfn2 =1.05 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= 1.2 [二 f]i 可得 [二 f]2 KFN1「FE1 S 二792MPa K FN2'- FE2 S 二 831MPa [二f]十f]2 =792MPa K=KAKVKF a KF B Kf« =1.1,Kfb=1.105 K=1.2 Yfa =2.

33、69, Y fb=1.575 2KTiYFaYsa ~7 3~2- "E d m z1 = 782MPa < [c F ] 第二級齒輪的校核 Zi=61, Z2=200 材料 小齒輪材料20Cr2Ni4滲氮后淬火，硬度為62HRC;大齒輪材料為20CrMnTi, 硬度為56HRC 查得小齒輪的接觸疲勞極限為1800MPa,大齒輪的疲勞極限為1750MPa 計算應力循環(huán)次數(shù) M = 60n5jLh = 60 0.7 1 (8 300 15)= 1.51 106 W 二 60n6jLh = 60 0.21 1 (8 300 15)= 0.46 1

34、0 查工具書得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.98 , KHN2=1.01 安全系數(shù)S=1 可得，[0h]1 =0.98 1650 V 1567.5MPa [0H ]2 =1.01 1 6501 6 6.6) [入]+H ]1 =1 56.萬M Pa 齒面接觸強度校核 二 h =2.5Ze d1=610mm.b=75mm,① d=0.115,仙=3.28,T1=40792143N mm 取 K=1.17. 2K「 二：： 1 二H =2.5Ze J , i bd 1 = 923MPa H ] 齒根彎曲強度校核 2KTYfY r . [ T1=40792143N.

35、mm, YFa =2.28,YSa=1.73,m=10.Z1=61,① d=0.115取 K=1.28 可查得小齒輪的彎曲疲勞極限為 oF1 =950MPa 大齒輪的疲勞極限為ci2 =950MPa 彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfni =1.01, Kfn2 =1.15 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= 1.2 [0F]1 - KFN1'- FE1 =831MPa 可得 S_ K FN 2-- FE 2 _ _ _ [0 F]2 = =910MPa S [oF]+F]2 =831MPa 2K「YFaYsa 3m3z1 =778MPa <[-f] 4.5軸的校核

36、 小齒輪軸受力分析如上圖 T4 6 9.55 10 P =10084046N . mm Ft 2T4 di 2 10084046 184 1.10 105N 5 Fr 二 Ft tan 1.10 10 tan20 _ _ 4 : 4.0 10 N Ft 5 Fn — 1.17 10 N cos T - 10084046N t mm _ _ _ _ _ _ _ 5 _ _ _ M 二 Fn . L : 1.17 10 120 1.404 107 N , mm 軸對材料為40Cr調質后淬火， 按彎扭合成應力校核軸的強度 扭轉切應力為

37、脈動循環(huán)變應力，所以" 二1 ■. 2 ca 、M 2 T W 1.404 107 100840462 0.1 803 二 337.6MPa 查得 以定軸的材料為40Cr調質后淬火，查得 ［［二 350MPa,「二 337.6工［」 故安全 4.6小齒輪軸承的校核 所選軸承為6316 參數(shù) d=80,D=170,B=39,D1=92,D2=154,Cr=126KN,C0r=86.5KN 巳） 4.0 104 N RH Frv 1.10 105N 1.17 105N 計算當量動載荷P _ _ 5 ___ _5__ P 1.2 1 1.1

38、7 10 1.404 10 N 預期壽命Lh" 300 8 15= 36000h ( 106 C 106 126000 L = = ―卜 60n4 P 60 3.04 140400 二 3962h LJ 故軸承滿足要求 第五章控制部分 5.1 控制部分電氣原理圖 5.2 回轉機構的控制部分 該部分電路采用變頻器作為主控部分， 具有較強的變速功能，且外部控制線 路簡單的特點。回轉機構采用變頻器變速，只需要經過齒輪傳動就可以達到回轉 機構的目的，結構簡單，工作可靠，且可以實現(xiàn)無級調速。 在此控制部分，由于工作臺的回轉速度遠小于電動機的轉速，所以？

39、1<?1N, 即低于電動機額定轉速調速，這時電壓與頻率成比例同時調節(jié)。 可知，此時磁通 和轉矩都近似不變。這是恒轉矩調速。 變頻器外部有正轉控制端 M0,反轉控制端M0,公共端GND,模擬信號輸 入端AV1及+24V電源輸入端。當合上主電源開關，SA2開關接通時，扳動雙向 開關SA1,接通11號線與13號線，旋轉電機正轉；同理，接通 12號線與13 號線，電動機反轉。通過調節(jié)電位器 RP,使模擬信號輸入端 AV1的電壓從0V 無級變化到+10V,從而實現(xiàn)電機的無級調速。 5.3 翻轉電機的控制 圖為翻轉電機的控制電氣原理圖，該控制電路通過降壓變壓器得到 24V的 控制電

40、壓。當翻轉機構需要到達某一位置時，先設置 SQ1或SQ3在所要到達的 位置，然后按下SB1或SB2按鈕，KA1或KA2通電并自鎖，使翻轉機構動作， 到達設置位置時自動停止。在該控制中SB1與SB3和SB2與SB4的聯(lián)鎖可斷開， 以實現(xiàn)手動控制，手動控制每次轉換翻轉方向，需要先斷開 SB0,否則，會導致 電機損壞，在該控制中SQ3和SQ4起行程保護的作用，止匕外，該控制還具有短 路保護和過載保護。 致謝 本次設計，首先我要感謝劉國寧老師和研究所楊老師，感謝他們對我的指導 和幫助，這次畢業(yè)設計使我在增進知識面的同時， 也使我在對待困難又有了全新 的認識，使我受益匪淺。在此，我鄭重的向我的

41、畢業(yè)設計指導老師劉國寧老師和 研究所楊老師表示感謝。 在此，我還要感謝大學四年來傳授我知識的各位老師以及幫助我的同學們， 感謝大學期間他們給予我的指導和幫助，感謝機械工程學院的各位領導對我們畢 業(yè)設計的關注，為我們畢業(yè)設計提供了一個良好的環(huán)境。 由于這次設計任務繁重，同時時間有限，再加上本人的水平有限，在設計過 程中難免有遺漏和過錯，希望能得到老師及同學的批評指正， 以使自己在今后工 作、生活中能加以改正。 最后，祝鄭州大學機械工程學院所有老師工作順利、身體健康、萬事如意， 祝同學們順利畢業(yè)。祝愿鄭州大學的明天更美好！ 參考文獻 【1】濮良貴，紀名剛.機械設計[M].第八版.北京：高

42、等教育出版社，2006.5. 【2】何小柏.機械設計課程設計[M].第一版.北京：高等教育出版社，1995. 【3】成大先.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2001年1月 [41王先奎.機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2005年1月 【5】劉朝儒，彭福蔭等.機械制圖.北京：高等教育出版社，2001年8月 [6] SolidWorks公司.SolidWorks高級教程：高級裝配.北京：機械工業(yè)出 版社，200年2月 【7】張琳娜.精度設計與質量控制基礎.北京：中國計量出版社，2006年8月 【8】劉鴻文.材料力學[M].第四版.北京：高等教育出版社，2005 【9】王政，劉萍.焊接工裝夾具及變位機械圖冊[M].第1版.