普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計全套圖紙

1、焊接變位機(jī)也已成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把它劃為焊接輔助機(jī)。就型式系列和品種規(guī)格而言，已問世的，約有十余個系列，百余個品種規(guī)格，正在形成一個新興行業(yè)。但是，有關(guān)焊接變位機(jī)的基本概念、型式與分類、主要技術(shù)參數(shù)等，存在不統(tǒng)一的問題。本題目是設(shè)計能載重工件，進(jìn)行全位置焊接的變位機(jī)械。主要內(nèi)容是關(guān)于焊接時機(jī)械的回轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)的控制、電機(jī)選擇、減速器的選擇、各個軸和齒輪軸承的確定以及校核等等。設(shè)計的具體過程是根據(jù)預(yù)定的載荷和要求的焊接速度從而確定設(shè)備所需要的電機(jī)類型，包括：電機(jī)的轉(zhuǎn)速、額定功率、電壓電流等，在此基礎(chǔ)上計算軸的尺寸和相應(yīng)配件的型號，并且對其進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度、使用壽命等的校核，然后對

2、一些外購件也進(jìn)行選擇。最后使用CAD軟件將相關(guān)的零件圖?？傃b圖繪制出來。選用的方法主要是機(jī)械設(shè)計的相關(guān)知識，使用到的有材料力學(xué)、金屬工藝學(xué)、Autocad等。關(guān)鍵詞：焊接變位機(jī)；機(jī)械設(shè)計AbstractWelding conjugation plane has become an indispensable manufacturing equipment , which is zoned welding assistant engine in the welding area. Patterns and varieties of specifications on the series, ha

3、s been developed, some over 10 series, more than 100 varieties of specifications, a newly emerging industries. However, the welding machine conjugation basic concepts, patterns and classification, the main technical parameters, there are not uniform. This topic is designed to load 1.0t working, weld

4、ing locations throughout the conjugation machinery. Mainly on the subject of welding, mechanical rotation turnover of control, the electrical options, reducer selection, various axle and the wheel bearings and determine accuracy, and so on. The design process is based on specific target load and spe

5、ed requirements of welding equipment to determine the type of electrical needs, including : the rotational speed electrical, rated power, voltage, current and on the basis of the calculation of axle size and corresponding accessories models, and their associated intensity, and the useful life of acc

6、uracy, then for some purchases were also chosen. Finally related to the use of CAD software components map. GAD mapping out. The method chosen mainly mechanical design relevant knowledge, the use of the material mechanics, metal crafts science, Autocad.Keyword : welding conjugation machines, mechani

7、cal design. 目錄第1章緒論1關(guān)于焊接變位機(jī)的幾個定義和基本的要求11.2 幾種常見的焊接變位機(jī)的特點(diǎn)3焊接變位機(jī)的變位5變位機(jī)械中的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的選擇5變位機(jī)的額定載荷6焊接變位機(jī)械應(yīng)具備的性能7國際和國內(nèi)焊接變位機(jī)的發(fā)展8任務(wù)的提出10第2章焊接變位機(jī)的總體方案設(shè)計11焊接變位機(jī)的總體設(shè)計和適用范圍11焊接變位機(jī)的自由度11設(shè)計方案的確定12第3章設(shè)計與校核15傳動比的假定和確定15傳動裝置總效率的確定16工作臺阻力矩的計算17電動機(jī)額定功率的確定18電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定19電機(jī)類型的確定20蝸輪蝸桿的設(shè)計213.8 齒輪的設(shè)計與較核24軸的設(shè)計26軸的強(qiáng)度的校核528軸承的選擇和較

8、核29機(jī)架的設(shè)計333.13 導(dǎo)電裝置的設(shè)計343.14 減速器箱體34其他外購件的選擇36結(jié)論38致謝39參考文獻(xiàn)40第1章 緒論1.1關(guān)于焊接變位機(jī)的幾個定義和基本的要求1焊接變位機(jī)的定義在焊接過程中，我們經(jīng)常會遇到焊接變位以及選擇合適的焊接位置的情況，為了解決這一問題，焊接變位機(jī)也就理所應(yīng)當(dāng)?shù)某霈F(xiàn)了。它可以通過工作臺的回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，使待焊處置于合適位置，很好的和焊接設(shè)備結(jié)合使用，實現(xiàn)焊接的自動化，機(jī)械化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。但是，因為焊接變位機(jī)在我國的出現(xiàn)時間不長，相關(guān)的專門技術(shù)人員比較少，在工藝參數(shù)，尺寸規(guī)格，名稱上都沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，概括來講，焊接變位機(jī)就是移動工件，使之待焊部位處以

9、合適易焊接的位置的焊接輔助設(shè)備，焊接變位機(jī)使被焊件任意一個焊縫變位船角焊，平焊合平角焊的理想焊接位置。1.1.2焊接變位機(jī)的類型和基本原理它的類型很多，可以分為焊件變位機(jī)械，焊機(jī)變位機(jī)械和焊工變位機(jī)械，按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可以分為若干類：圖11變位器的派生形式示意圖1.1.3焊件變位機(jī)械的構(gòu)件組成焊件變?yōu)闄C(jī)械的主要功能是實現(xiàn)焊件的回轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，或者既能翻轉(zhuǎn)又能回轉(zhuǎn)，使工件處于最便于裝配和焊接的位置。包括：A翻轉(zhuǎn)機(jī)，B回轉(zhuǎn)臺，C滾輪架，D變位器。1.1.4 焊機(jī)變位機(jī)械的類型：按照結(jié)構(gòu)形式分為A平臺式B懸臂式C門橋式1.1.5焊件變位機(jī)械的類型按照動作可分為平移和升降兩種，又以升降者為多。總之，盡管有很

10、多類型，但是它們的基本結(jié)構(gòu)和工作原理都是相通的，由工作平臺，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，機(jī)座，電子控制裝置，焊接導(dǎo)電裝置等部分組成。1.1.6近年來焊接變位機(jī)有許多新的發(fā)展上海交通大學(xué)焊接研究所研制成功集中新的變位機(jī)械：A 上車架總成同步空間定軌跡翻轉(zhuǎn)機(jī)CAT系列履帶式挖掘機(jī)的上車架總成，工件尺寸龐大，并且需要正反面加工，如用普通翻轉(zhuǎn)機(jī)，裝夾很不安全，而且占地空間非常龐大。該機(jī)設(shè)計采用空間定軌跡變位技術(shù)，使工件在原地翻轉(zhuǎn)，最大限度地節(jié)省了占地空間。箱型變位結(jié)構(gòu)采用雙驅(qū)動同步控制，有效保證空間變位時運(yùn)動的平穩(wěn)性。而翻轉(zhuǎn)過程中工件的重心先被提升，再下降，從而使工件原始的裝夾位置較低，并采用由PLC控制的傳

11、感器測控同步系統(tǒng)，可對運(yùn)行誤差進(jìn)行實時控制，使操作的安全性大大增加。與普通翻轉(zhuǎn)機(jī)相比，具有操作高度低，安全系數(shù)大，占地空間小等特點(diǎn)。同時，采用了普通電機(jī)非相關(guān)驅(qū)動同步控制技術(shù)，其制造成本遠(yuǎn)小于伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。B 下車架總成雙立柱升降式空間變位機(jī)該機(jī)用于CAT系列履帶式挖掘機(jī)下車架總成結(jié)構(gòu)件的焊接。下車架總成呈扁狀型箱式結(jié)構(gòu)，焊接要求全空間變位，由于結(jié)構(gòu)龐大，在空間變位時，不僅場地受限制，安全也存在問題。按以上要求研制的變位機(jī)。采用全空間變位設(shè)計：工作臺可作360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時可作360度空間翻轉(zhuǎn)。保證了焊接位置的最優(yōu)化變位。不僅方便了焊接生產(chǎn)，也大大提高了安全系數(shù)。C 挖斗總成三軸空間焊接

12、變位機(jī)由于挖斗的焊縫較分散，一次裝夾焊接時焊縫的高低落差很大，操作不方便，針對該情況，上海交通大學(xué)焊接工程研究所設(shè)計的變位機(jī)工作臺具有升降、傾翻、旋轉(zhuǎn)3種運(yùn)動方式，特別適合具有復(fù)雜焊縫的大型工件的全方位變位焊接。圖12 座式變位機(jī)簡圖圖1-3雙座式焊接變位機(jī)1.2幾種常見的焊接變位機(jī)的特點(diǎn)1座式通用變位機(jī)：座式焊接變位機(jī)工作臺有一個整體翻轉(zhuǎn)的自由度?？梢詫⒐ぷ鞣D(zhuǎn)到理想的焊接位置進(jìn)行焊接。另外工作臺還有一個旋轉(zhuǎn)的自由度。該種變位機(jī)已經(jīng)系列化生產(chǎn)，主要用于一些管，盤的焊接。具體形式見圖1-2。1.2.2U型雙座式頭尾雙回轉(zhuǎn)型這種焊接變位機(jī)的焊接空間很大，工件可以被旋轉(zhuǎn)到需要的位置，設(shè)計先進(jìn)，已經(jīng)

13、在很多地方成功使用。具體形式見圖1-3。1L型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)該變位機(jī)有兩個方面的自由度，兩個方向都可以進(jìn)行360度的任意回轉(zhuǎn)。開徜性好，容易操作，焊接效果不錯，很受使用者的歡迎。隨著工程機(jī)械制造廠商對結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率的要求小斷提高，對焊接工作的重要輔助設(shè)備變位機(jī)的要求同樣在提高。結(jié)構(gòu)件采用變位機(jī)焊接，對變位機(jī)提出的要求是:第一，要求組焊件上的焊道盡量避免遮擋，一次裝夾完成全部焊接工作;第一，要求各焊道能達(dá)到船焊位置，以保證焊縫質(zhì)量;第下，要求裝卸工件時操作簡便、安全可靠;第四，要求焊接時操作高度最低，便于施焊。一般變位機(jī)可以滿足前幾項要求，但要求操作高度最低有一定限制，尤其對那些重

14、量小大，但尺寸較大的結(jié)構(gòu)件，降低焊接操作高度更為困難。L形雙回轉(zhuǎn)升降式變位機(jī)較好地解決這一難題，即在高位下變位，在低位置上焊接，此運(yùn)動是由升降裝置完成的。現(xiàn)己開發(fā)出基本型、加強(qiáng)型等一系列機(jī)型。通過配置不同的工裝夾具，可以適應(yīng)多種工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的焊接，己成功應(yīng)用于履帶式挖掘機(jī)的動臂、上車架、下車架、履帶架等一些結(jié)構(gòu)件上。L形雙回轉(zhuǎn)升降式焊接變位機(jī)由：底座、升降機(jī)構(gòu)、大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、，以及電氣控制部分組成。（1）底座底座是由槽鋼焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，是變位機(jī)的基礎(chǔ)部分，兩條向前仲出的H形支腿起到平衡變位機(jī)重心的作用，支腿具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證變位機(jī)工作時的穩(wěn)定性。底座用預(yù)理地腳螺栓或膨

15、脹螺栓與地面緊連接在一起。（2）升降和L構(gòu)升降和L構(gòu)形成變位機(jī)的直線運(yùn)動自由度，其主體是用槽鋼焊接而成的框架結(jié)構(gòu)，有足夠的強(qiáng)度和剛度，用以支承大、小回轉(zhuǎn)部分。其傳動機(jī)構(gòu)是由電機(jī)直聯(lián)型擺線針輪減速機(jī)，通過聯(lián)軸器驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠帶動螺母上下運(yùn)動，使與之相連的滑座上下移動，滑座固定在直線導(dǎo)軌上，滑座帶動與其相連的大、小回轉(zhuǎn)部分上下運(yùn)動。上下限位由行程開關(guān)控制，同時設(shè)有機(jī)械限位擋塊，確保機(jī)構(gòu)安全。（3）大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動鏈為:制動電機(jī)-蝸輪蝸桿減速機(jī)-小齒輪-回轉(zhuǎn)支承，可以全回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)支承作為動力輸出元件與小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)箱形梁連接，帶動小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實現(xiàn)士3600全回轉(zhuǎn)。大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體通過導(dǎo)軌座和滑座

16、與升降結(jié)構(gòu)相連。（4）小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)屬于末級傳動，與大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動結(jié)構(gòu)類似，也可以實現(xiàn)士3600全回轉(zhuǎn)。小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過箱形梁與大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，箱形梁起到承載和連接作用，在箱形梁與大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接處安裝有下相導(dǎo)電滑環(huán)為小回轉(zhuǎn)電機(jī)供電。回轉(zhuǎn)支承輸出端連接工作盤，工件通過夾具安裝在工作盤上。（5）電氣控制部分電氣控制部分裝在獨(dú)自的電控箱中，面板上裝有各機(jī)構(gòu)動作按鈕和指示燈，為便于現(xiàn)場遠(yuǎn)距離操作，電控系統(tǒng)配有手控盒，手控盒上裝有各動作按鈕和急停開關(guān)，控制按鈕線控并聯(lián)控制(與電控箱中各按鈕并聯(lián))。電控系統(tǒng)基本配置包括升降電機(jī)、大小回轉(zhuǎn)電機(jī)的控制以及安全防護(hù)裝置。在本設(shè)計中沒有過多的提到。總電源開關(guān)

17、采用帶漏電保護(hù)裝置的斷路器，不僅有效地進(jìn)行過流短路保護(hù)，還對電氣設(shè)備、器件絕緣使用的降低和操作人員觸電進(jìn)行有效的漏電保護(hù)。操作面板和手控盒上都裝有急停開關(guān)按鈕，當(dāng)出現(xiàn)可能危及人身或設(shè)備安全的緊急情況時，只要按下此按鈕，整機(jī)電源立即斷開，從而保證人員與設(shè)備的安全。工程機(jī)械中有很多較大的結(jié)構(gòu)件，采用普通的變位機(jī)時，需要中心高較大才能轉(zhuǎn)過去，變位后工件位置過高焊接操作方便;采用本變位機(jī)可以旋轉(zhuǎn)到位后將工件高度降下來，操作方便安全。對于中小型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性可以變換不同的方位進(jìn)行手工焊接。其特點(diǎn)是具有更大的開敞空間、多種變換位置、較小的占地面積，是一種性能優(yōu)越的機(jī)型。1.2.4

18、C型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)該種變位機(jī)適合焊接裝載機(jī)的鏟斗、挖斗等部件。1.3焊接變位機(jī)的變位在設(shè)計變位機(jī)的時候，除了主自由度外，還應(yīng)該考慮輔助的變位自由度，回轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)是主自由度，可以添加上升等自由度。對于一些焊接位置簡單的焊件，用簡單的回轉(zhuǎn)自由度就可以解決，但是對于位置復(fù)雜的構(gòu)件必須有不同的自由度。為了解決這個問題，出現(xiàn)了使用不同的變位機(jī)聯(lián)合使用，增加焊接的自由度。1.4變位機(jī)械中的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的選擇設(shè)計電力驅(qū)動的變位機(jī)方案時，需要選擇從電機(jī)到工作臺之間的機(jī)械傳動方式和相應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)。在選擇之前必須根據(jù)裝配和焊接工藝過程的特點(diǎn)明確下列要求：A 對變位機(jī)械的功能要求指變位機(jī)械應(yīng)該能實現(xiàn)什么動作，如平移

19、、升降或者回轉(zhuǎn)等。去國是平移，是直線平移還是曲線平移；去國是回轉(zhuǎn)運(yùn)動，是連續(xù)回轉(zhuǎn)還是間歇翻轉(zhuǎn)等。B 對運(yùn)動速度的要求必須明確是快速還是慢速，是恒速還是變速，是級變速還是無級變速。C 對傳動平穩(wěn)性和精度的要求例如，用于自動焊接的變位機(jī)，就要求傳動具有較高的精度，這時就可以選擇蝸桿傳動和齒輪傳動。D 對自鎖、過載的保護(hù)，吸振等能力的要求一般升降用的或翻轉(zhuǎn)用的以及有傾覆危險的傳動，為了安全，傳動機(jī)構(gòu)必須有自鎖能力。傳動方式和其相應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)可能有多個，這時就要從它們之間的傳動功率大小、尺寸緊湊程度，傳動效率高低和制造成本來綜合考慮后擇優(yōu)選定了。1.5變位機(jī)的額定載荷焊接變位機(jī)的基本載荷就是焊件的重量

20、。在國際上，第一主參數(shù)的量綱沒有統(tǒng)一。對這一問題，需要做些討論。在歐洲，如德國Severt公司、CLOOS公司，瑞典ESAB公司等，用重力單位N表示；美國Aroson公司用英美制質(zhì)量單位Lbs（磅）表示；日本某些公司用國際質(zhì)量單位kg表示；我國的焊接變位機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用了國際質(zhì)量單位kg，但鼎盛公司采用了重力單位kN。如此可見，在我國乃至國際上，焊接變位機(jī)第一主參數(shù)的量綱還沒有統(tǒng)一。其次，對這一主參數(shù)的稱呼也不統(tǒng)一。最大負(fù)荷kg、最大負(fù)荷N（Max load N）、基本承載能力Lbs（Base load capacity in pounds）、承重能力Lbs（Weight capacity L

21、bs）、許用載荷kg（許容荷載）、最大有效負(fù)荷（Max. payload）等等。從量綱發(fā)展的歷史分析，用力和質(zhì)量兩種單位，各有個的道理。但是，無論是從行業(yè)管理的角度考慮，還是從科學(xué)計算的角度考慮，都應(yīng)統(tǒng)一。一般認(rèn)為量綱的確定，在于一個概念，如果衡量焊接變位機(jī)的能力，選擇負(fù)荷單位，即第一主參數(shù)用重力表示，那么，他的量綱應(yīng)該用N、kN。與此相關(guān)的回轉(zhuǎn)技術(shù)參數(shù)力矩，應(yīng)該用Nm、kNm表示，這樣，與國際單位制就統(tǒng)一了。焊接變位機(jī)是涉及人身安全的產(chǎn)品。對用戶選擇產(chǎn)品負(fù)荷等級，應(yīng)該是明確的。諸如上述的最大負(fù)荷（kg、N）或許用載荷（kg、N），都不能說準(zhǔn)確的表達(dá)了這個量。現(xiàn)在給定一個公式：F = kd m

22、 g n （1-1）式中：m為焊件質(zhì)量；g為重力加速度，即mg為重力；kd為動荷系數(shù)；n為安全系數(shù)。稱F為額定承載能力或額定負(fù)荷。動荷系數(shù)kd、安全系數(shù)n，應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計時確定。在樣本或使用說明書中給用戶提供選擇方法。1.6焊接變位機(jī)械應(yīng)具備的性能通用的焊接變位機(jī)械應(yīng)具備的性能是1：（1）焊接變位機(jī)械和焊機(jī)變位機(jī)械要有較寬的調(diào)速范圍焊接運(yùn)行速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。（2）對尺寸和形狀各異的焊件，要有一定的適用性。（3）在傳動鏈中，應(yīng)具有一級反行程自鎖傳動，以免動力源突然切斷時，焊件因重力作用而發(fā)生事故。（4）與焊接機(jī)器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊件變位機(jī)械，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度

23、(點(diǎn)位控制)和運(yùn)行軌跡精度(輪廓控制)應(yīng)控制在2mm之間，最高精度應(yīng)可達(dá)0.01mm。（5）回程速度要快，但應(yīng)避免產(chǎn)生沖擊和振動。（6）有良好的接電、接水、接氣設(shè)施，以及導(dǎo)熱和通風(fēng)性能。（7）整個結(jié)構(gòu)要有良好的密閉性以免焊接飛濺物的損傷，對散落在其上的焊渣、藥皮等物應(yīng)易被清除。（8）焊接變位機(jī)械要有聯(lián)動控制接口和相應(yīng)的自保護(hù)功能集中控制和相互協(xié)調(diào)動作。（9）工作臺面上應(yīng)刻有安裝基線，裝各種定位工件和夾緊機(jī)構(gòu)。（10）兼作裝配用的焊件變位機(jī)械抗沖擊性能。并設(shè)有安裝槽孔，能方便地按其工作臺面要有較高的強(qiáng)度和抗沖擊性能。（11）用于電子束焊、等離子弧焊、激光焊和釬焊的焊件變位機(jī)械，應(yīng)滿足導(dǎo)電、隔磁、

24、絕緣等方面的特殊要求。1.7國際和國內(nèi)焊接變位機(jī)的發(fā)展1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11 kg1810噸。A 手動雙回式。C 系列，型號C1000、2000、4000。承載能力25磅4000磅。B 小型傾翻-回轉(zhuǎn)式。LD系列，型號LD 60N、150N、300N，承載能力分別為132磅、330磅、660磅。C 傾翻-回轉(zhuǎn)式，傾翻角度135°。D、HD系列，承載能力314磅7萬磅D 傾翻-回

25、轉(zhuǎn)（換銷）定位升降式，傾翻角度135°。AB系列（30 AB1200），承載能力4300磅12萬磅。E 傾翻-回轉(zhuǎn)（齒輪齒條）無級升降式，GE系列，傾翻角度135°，型號（GE25GE3500，承載能力2500磅35萬磅。F 傾翻-回轉(zhuǎn)式，傾翻角度90°，G系列，G400G4-MEGA型，承載能力4000磅400萬磅。G 雙座雙回轉(zhuǎn)式，DCG系列，最大產(chǎn)品承載能力為500噸。H 單回轉(zhuǎn)式HTS 系列，HTS5、9、12、20、32、40、50、60、90、160、240，承載能力為500磅24萬磅。I 單回轉(zhuǎn)（齒輪齒條）升降式，HTS- GE系列，HTS5 GE、

26、HTS 240GE，承載能力為500磅24萬磅。1.7.2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)，如立式多工位2×臥式單回轉(zhuǎn)R-WPV 2型（3軸）、立式多工位2×C型雙回轉(zhuǎn)式R- WPV2-CD（5自由度）、立式多工位2×傾翻-回轉(zhuǎn)GR-WPK 2（5軸）、立式多工位2×傾翻-回轉(zhuǎn)&#

27、215;單回移動轉(zhuǎn)式GR-WPK 2-CD（9軸）等。這些產(chǎn)品的主參數(shù)，最大允許承載能力（max. admissible load capacity）用N表示。1.7.3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。1軸變位機(jī)3個系列，即：立式單回轉(zhuǎn)、臥式單座單回轉(zhuǎn)、雙座單回轉(zhuǎn)式；2軸變位機(jī)有5個系列，即：C、L、H、準(zhǔn)L型雙回轉(zhuǎn)式及2×臥式單座單回轉(zhuǎn)式；3軸變位機(jī)有3個系列，即：立式多工位2×立式單回轉(zhuǎn)、臥式多

28、工位2×雙座單回轉(zhuǎn)式、2×臥式單座單回轉(zhuǎn)式；5軸變位機(jī)有1個系列，立式多工位2×L型雙回轉(zhuǎn)式。最大有效負(fù)荷（Max. payload）200kg、500kg、1000kg。1.7.4國內(nèi)變位機(jī)的產(chǎn)品簡介 現(xiàn)在我國生產(chǎn)焊接變位機(jī)的廠家已經(jīng)不少，大都不成規(guī)模。以變位機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展起來的企業(yè)，尚未形成。天津鼎盛公司工程機(jī)械有限公司、無錫市陽通機(jī)械設(shè)備有限公司、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)的基本型式。A 全雙回轉(zhuǎn)式。包括L、H(雙座)、C型雙回轉(zhuǎn)式(BZ

29、2-、BZ2A-、BZ2B-、BZ2D-系列)。B 傾翻-回轉(zhuǎn)式焊接變位機(jī)（BZ2C-系列）。C 單回轉(zhuǎn)式焊接變位。包括三種型式：雙座單回轉(zhuǎn)式（BZ-、BZ1-、BZA-、BZA1-系列）、雙座單回轉(zhuǎn)尾架移動式（BZY-、BZAY-、BZA1Y-系列）、單座單回轉(zhuǎn)（立式BZAL-、BZL-，臥式BZW-、BZAW-斜式BZAX-系列）。以上基本型產(chǎn)品發(fā)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。與焊接機(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)式雙工位和

30、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、多軸單回轉(zhuǎn)伺服傳動式等。任務(wù)的提出焊接變位機(jī)尚屬新興行業(yè)，很多都屬于廠家自己制定規(guī)格，自主研制，特別是在大噸位焊接變位機(jī)的設(shè)計方面，有許多發(fā)展的空間，在總結(jié)國內(nèi)外關(guān)于焊接變位機(jī)的設(shè)計研制和使用方面的經(jīng)驗和存在的問題的前提下，本論文主要設(shè)計一個普通座式焊接變位機(jī)。設(shè)計要求：（1）變位機(jī)具有兩個主自由度：回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)；（2）變位機(jī)的最大載重量為；（3）變位機(jī)的動力來源于兩個電動機(jī)；（4）本設(shè)計的機(jī)械傳動部分包含圓柱齒輪傳動，蝸輪蝸桿傳動，v型帶傳動（5）要求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，還應(yīng)該節(jié)省

31、材料。主要的設(shè)計內(nèi)容：（1） 方案的優(yōu)化設(shè)計；（2） 傳動比和傳動效率的計算；（3） 回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)力矩的計算；（4） 傳動部分各部件尺寸的計算和強(qiáng)度的校核；（5） 機(jī)架和導(dǎo)電機(jī)構(gòu)的設(shè)計；（6） 傳動部件的潤滑條件分析。第2章 焊接變位機(jī)的總體方案設(shè)計2.1焊接變位機(jī)的總體設(shè)計和適用范圍焊接變位機(jī)設(shè)計是為了滿足焊接生產(chǎn)的功能，分析設(shè)計時要從該變位機(jī)在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中的功能來考慮：對待焊接部件的裝夾和固定；1、 在設(shè)計參數(shù)許可的范圍內(nèi)對不同外形部件的焊接；2、 使焊接工件能夠沿著一定的軌跡運(yùn)動到合適的焊接位置；3、 對常見的工作環(huán)境能夠適應(yīng)。4、 能適應(yīng)尺寸要求下的不同形狀的工件焊接；5、 結(jié)構(gòu)簡潔，

32、外形尺寸小，成本低；6、 多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)件，方便制造。本焊接變位機(jī)適用與中小工件的手工焊接，自動焊接等。能有效的將工件調(diào)整到合適的焊接位置。特點(diǎn)是操作簡單，安全，成本較低。表2-1設(shè)計的基本數(shù)據(jù)基本承載能力（噸）工作臺直徑（mm）1000翻轉(zhuǎn)角速度(r/min)翻轉(zhuǎn)角度（度）0120工作臺的回轉(zhuǎn)角度0360工作臺回轉(zhuǎn)角速度2.2焊接變位機(jī)的自由度本焊接變位機(jī)的主自由度為回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，此外，還有其他一些輔助的自由度，像升降自由度。另外，還有一些變位機(jī)，為了適應(yīng)焊接工位的要求，添加一些與施焊無關(guān)的自由度，并且可以根據(jù)需要而將兩臺或者更多的焊接變位機(jī)組合起來，形成多組合自由度的變位機(jī)產(chǎn)品。（1）用主自由

33、度設(shè)計變位機(jī)，可有三種基本型式。單回轉(zhuǎn)式，其轉(zhuǎn)角為±360º·n；雙回轉(zhuǎn)式，其轉(zhuǎn)角為一個為±360º·n，另一個為±180º±360º·n；傾翻-回轉(zhuǎn)式，其轉(zhuǎn)角一個為±360º·n，另一個為±（0º90、135º）。（2）多自由度產(chǎn)品設(shè)計，在上述基本型產(chǎn)品上，增加輔助自由度。（3）多自由度組合結(jié)構(gòu)設(shè)計，把兩種或兩種已上基本型產(chǎn)品組合設(shè)計而成。2.3設(shè)計方案的確定本焊接變位機(jī)由工作平臺、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)

34、電裝置組成。工作臺它用于工件的停放和固定。在臺面上開溝槽，表面經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀處理后增大了摩擦，一方面配合夾具固定工件，一方面也增大了表面的摩擦?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于實現(xiàn)工作臺上工件的回轉(zhuǎn)。其中有很多傳動部分的設(shè)計。傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計的一般原則：A. 小功率傳動選擇結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化較高的類型。B. 大功率傳動首要考慮因素是傳動的效率，減低功率的損耗。C. 易出現(xiàn)過載和載荷變化較大的傳動選擇有過載保護(hù)和能起緩沖作用的傳動機(jī)構(gòu)。常見的如帶傳動。D. 工作環(huán)境較差選擇封閉的齒輪和鏈傳動。E. 傳動精度要求較高選擇蝸桿或者加工精度高的齒輪傳動。在設(shè)計中，一般采用兩個或者兩個以上的傳動機(jī)構(gòu)，如兩級蝸桿傳動。這種情況下要考慮傳

35、動機(jī)構(gòu)的布置，因為這對整個傳動機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)和效率都有影響，并且還影響機(jī)械的外形和尺寸。傳動機(jī)構(gòu)布置的原則：帶傳動承載能力小，在傳動相同功率時，效率相比齒輪和蝸輪蝸桿要低，但是它的傳動穩(wěn)定性較好，并且緩沖好，故一般將其布置在傳動的高速級。齒輪傳動傳動效率高，又分為斜齒輪、圓柱齒輪、圓錐齒輪等，傳動平穩(wěn)性和均勻性逐個升高，故布置時也有低速級到高速級。鏈傳動傳動不均勻，布置在低速級，在這次設(shè)計中并沒有使用到鏈傳動。蝸桿傳動承載能力比齒輪低，一般布置在高速級。改變運(yùn)動形式的傳動，如：連桿傳動、凸輪傳動、螺旋傳動等，一般布置在傳動機(jī)構(gòu)的最后一級。工作機(jī)需要電動機(jī)輸入功率才能工作一般原動機(jī)與工作機(jī)不直接相連

36、，而是通過在兩者之間設(shè)置一個中間裝置，稱這個中間裝置為傳動裝置簡稱傳動；在機(jī)械中，傳動裝置的功用是根據(jù)工作機(jī)的工作提要求實現(xiàn)某種減速、增速、變速、或改變運(yùn)動形式的功能。工程實踐表明，傳動裝置是機(jī)械中重要的組成部分，在整機(jī)的成本和重量中占有很大的比重，并在很大程度上決定整機(jī)的技術(shù)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。因此，正確設(shè)計傳動裝置對保證整機(jī)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)都具有相當(dāng)重要的意義。根據(jù)工作原理的不同，傳動分為兩類：機(jī)械傳動和電傳動。選擇傳動形式時，應(yīng)當(dāng)考慮的主要指標(biāo)功率、效率、運(yùn)動性能、外型尺寸、重量、生產(chǎn)率和成本等?，F(xiàn)分別闡述如下：（1） 功率每種傳動所傳遞的功率大小與該傳動的工作原理、承載能力、工作速度、

37、效率、材料和制造精度等因素有關(guān)。一般來說，嚙合傳動傳遞的功率高于摩擦傳動，但是嚙合傳動中的蝸桿傳動則因齒面相對滑動速度較大，導(dǎo)致發(fā)熱大而效率較低而不宜傳遞大的功率，同步齒形帶傳動則因材料關(guān)系也不能傳遞大的功率。（2） 效率效率是評定傳動質(zhì)量指標(biāo)的一個重要參數(shù)。高的效率意味著節(jié)約動力。傳動效率低，一般不宜傳遞大的功率。通常嚙合傳動的效率高于摩擦傳動，但普通圓柱蝸桿的傳動可能低于摩擦傳動。（3） 速度速度是傳動裝置的一個主要運(yùn)動特性。提高傳動的速度是機(jī)械的主要發(fā)展方向之一。影響速度的因素有動載荷和制造精度等。在常規(guī)傳動中，除螺旋傳動和鏈傳動外嚙合傳動的容許速度一般高于摩擦傳動。（4） 傳動比傳動比

38、是傳動裝置的又一運(yùn)動特性。每種傳動因受外形尺寸或承載能力的影響限制，均有各自適用的最大傳動比值。此外，還應(yīng)考慮傳動比值的精確性問題。對于要求精確傳動比的機(jī)械，不用摩擦傳動而采用嚙合傳動。（5） 外廓尺寸、重量及成本傳動裝置的外廓尺寸和重量與傳動零件材料的機(jī)械性能和容許傳遞速度、容許傳遞功率密切相關(guān)。在上述條件確定下，單級傳動的外廓尺寸和重量主要取決于傳動形式。一般來說嚙合傳動比摩擦傳動輕巧，但成本高。嚙合傳動中，蝸桿傳動和一些內(nèi)嚙合行星傳動的尺寸和重量通常最小。設(shè)計中傳動方式的確定采用哪一種傳動形式，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析，不僅考慮到技術(shù)性能指標(biāo)，同時還要考慮經(jīng)濟(jì)成本，對提出的各種方案應(yīng)在綜合

39、比較它們的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后才可做出決策，在這次設(shè)計中，考慮了上述因素，我選擇的傳動形式有下面幾種：（1）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，有三級傳動：V型帶傳動、第一級蝸輪蝸桿傳動、第二級蝸輪蝸桿傳動。V型帶傳動：將電動機(jī)輸出的動力傳遞到變位機(jī)的機(jī)械部分。蝸輪蝸桿傳動：電動機(jī)的功率經(jīng)過帶傳遞以后，還需要進(jìn)行轉(zhuǎn)速的降低，蝸輪蝸桿傳動的特點(diǎn)就是減速比很大，并且傳動過程中，能量損失很小，傳動效率高。（2）翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，也有三級傳動，都是圓柱齒輪傳動。第3章 設(shè)計與校核焊接變位機(jī)由工作平臺，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，傾斜機(jī)構(gòu)，基座，電氣控制機(jī)構(gòu)和焊接導(dǎo)電裝置等組成。表3-1設(shè)備的基本數(shù)據(jù)參數(shù)基本承載能力（噸）工作臺直徑（m

40、m）1000翻轉(zhuǎn)角速度(r/min)r/min旋轉(zhuǎn)角度（度）0120工作臺回轉(zhuǎn)角速度3.1傳動比的假定和確定工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)預(yù)設(shè)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000r/min，預(yù)先設(shè)定的工作臺回轉(zhuǎn)速度為。根據(jù)i=電機(jī)轉(zhuǎn)速/工作臺轉(zhuǎn)速=1000/0.10.6=166010000選2000工作臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)預(yù)設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min。工作臺翻轉(zhuǎn)速度為根據(jù)i=電機(jī)轉(zhuǎn)速/工作臺轉(zhuǎn)速=1000/0.5=3000，選i=30003.1.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用兩級蝸桿減速器作為第一級減速機(jī)構(gòu)，該減速器的減速比在200900之間。圖3-1 擺線針輪減速器型號示意選用傳動比為：500電機(jī)外的第一級傳動采用V帶傳動，傳動比為：43.

41、1.2翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計中，選用擺線針狀減速器作為第一級減速機(jī)構(gòu)，該減速器屬于外購件，各個字母所代表的含義見圖3-1。從圖中得知：BWED130-473-，B-B系列擺線針輪減速W-臥式安裝；D-普通型動力源；130-機(jī)型號；473-傳動比；-電機(jī)功率。傳動比：473，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有三個齒輪傳動，傳動比為i=6傳動裝置總效率的確定3.2.1蝸桿傳動的效率A第一級蝸桿的效率。第一級蝸桿是圓弧面油潤滑，它的傳動效率在之間，取0.95；并且蝸桿的兩端有一對滾動軸承，潤滑正常，傳動效率取7；所以得到，第一級蝸輪傳動的總效率為B 第二級蝸桿的傳動效率。第二級蝸桿也是圓弧面油潤滑，傳動效率也取5；兩端采用

42、一對潤滑良好的滑動軸承，其傳動效率為；在蝸桿上，還有一個滑動軸承，潤滑正常，傳動效率為；所以，第二級蝸桿傳動的效率為C 第三級傳動是V帶傳動。平帶傳動的精度低，但是平穩(wěn)性好，并且不會產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，還能起到過載保護(hù)作用。從參考文獻(xiàn)1得到傳動效率??；所以，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總的傳動效率為13.2.2翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動總效率擺線針狀減速器的傳動效率在之間，選2；在減速器外連接的三個圓柱齒輪的傳動效率在之間，為計算方便，都取；在連接中還有兩個滑動軸承，傳動效率?。痪C合得到，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總傳動效率為。3.3工作臺阻力矩的計算3.3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由一級帶傳動和兩級蝸輪蝸桿傳動構(gòu)成，傳動比較大，傳動效率也不低。

43、圖3-2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)力矩計算示意從圖譜中得：l=440mmDa=45mmDb=80mmdc=40mmQ=Q=Q=G=12000。由于焊接件是規(guī)則的幾何形狀，并且考慮到安裝偏差等因素，按照極限情況考慮取e =100mm，得到：Q=Q=2727N根據(jù)轉(zhuǎn)距計算公式（3-1）得到：T=(272745+272780)=1704（）根據(jù)公式：T”=fcdcQc得到：T”=4012000=4800（）（3-2）所以，總的阻力矩T=k(T”+T4800+1704=7805(N.mm)3.3.2翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖3-3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)力矩計算示意翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的力矩由公式T=G（3-3）式中：d 軸徑，d=90mm從而得到：=120

44、45=5400（）3.4電動機(jī)額定功率的確定3.4.1電機(jī)容量的確定標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的容量用額定功率表示，所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率，也就是：P額定=（）Pd Pd機(jī)械要求電機(jī)輸出的功率Pd =Pw/電機(jī)至工作機(jī)械之間的傳動裝置總效率機(jī)械所需的輸入功率Pw由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動參數(shù)計算得：當(dāng)直線運(yùn)動時Pw=（3-4）當(dāng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動時Pw=（3-5）式中：F工作機(jī)的阻力（N）Vw工作機(jī)的線速度（m/s）T工作機(jī)的阻力矩（）工作機(jī)的效率nw工作機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）工作機(jī)效率選取3.4.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)額定功率的確定，由公式P額定=（）Pd（3-6）Pd =Pw/（3-7）得到P額定=0

45、.45kw3.4.3翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)額定功率的確定P額定=（）PdPd =Pw/得到P額定=0.49KW電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定P額定相同的電動機(jī)有不同的轉(zhuǎn)速。我所選擇的Z2系列直流電動機(jī)有以下幾種轉(zhuǎn)速供選擇：3000r/min600r/min。電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，傳動結(jié)構(gòu)的尺寸也增大，成本高，所以應(yīng)當(dāng)綜合考慮選用合適的電機(jī)轉(zhuǎn)速。具體的轉(zhuǎn)速由下面的公式確定：（3-8）式中：nd電動機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍（r/min）；傳動裝置總傳動比的合理范圍；i1in各級傳動比的范圍；n工作機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)公式得到：A 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速范圍nd=Ia n=2000（）=2001200B 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的范圍nd=Ia n

46、=28000.5=1420由此，確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1500r/min。3.6電機(jī)類型的確定3.6.1回轉(zhuǎn)部分考慮到理論計算與實際的差距，經(jīng)濟(jì)性，可靠性等，選用額定功率為KW的Z222電動機(jī)，具體參數(shù)見下表：翻轉(zhuǎn)電機(jī)考慮到理論計算與實際的差距，經(jīng)濟(jì)性，可靠性等，選用BWDE130-473-2-的擺線針輪減速器所帶的電機(jī)符合要求。蝸輪蝸桿的設(shè)計蝸桿傳動的特點(diǎn)：A 單級傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊蝸桿和螺旋一樣，也有單線、雙線和多線之分，螺紋的線數(shù)就是蝸桿的頭數(shù)Z1，通常Z1較?。ǔＨ晤^或雙頭），在動力驅(qū)動中，一般單級取傳動比為1080；當(dāng)功率很小并且主要用來傳遞運(yùn)動時，傳動比甚至可達(dá)到1000。表3-2

47、轉(zhuǎn)速為1500r/min的Z2直流電機(jī)基本參數(shù)Z2-2211020007155220200072B 傳動平穩(wěn)，噪音小和螺旋傳動一樣，由于蝸桿與蝸輪嚙合過程是連續(xù)的，因此其傳動比齒輪平穩(wěn)，噪音小。C 可以實現(xiàn)自鎖與螺旋傳動相同，當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于其齒面間的當(dāng)量摩擦角時，將形成自鎖，即只能是蝸桿驅(qū)動蝸輪，反過來就不行。D 傳動效率低由于蝸桿蝸輪的齒面間存在較大的相對滑動，所以摩擦大，熱損耗大，傳動效率低。通常在之間。自鎖蝸桿傳動的嚙合效率低于。因而需要良好的潤滑和散熱條件，并且不適合大功率傳動（小于50kw）。E 為減摩耐磨，蝸輪齒圈通常采用青銅制造，成本較高。圖3-4蝸輪蝸桿傳動示意圖蝸輪蝸桿在設(shè)

48、計時，蝸桿模數(shù)、分度圓直徑和md值幾個值是關(guān)鍵，關(guān)系到其尺寸，傳動精度等，具體標(biāo)準(zhǔn)參考表3-3和表3-4：3.7.2蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)的選擇蝸桿頭數(shù)的選擇和傳動比、效率、制造有關(guān)。若要取得較大的傳動比，可以選擇z1=1，但是傳動效率會比較低。當(dāng)傳動效率比較大的時候，為提高傳動效率可以采用多頭蝸桿，取z1=2或者4。頭數(shù)過多，加工精度不易保證。蝸輪齒數(shù)z2=iz1，為了避免蝸輪輪齒發(fā)生根切，z2應(yīng)該不小于26；動力蝸桿傳動，一般z2=2780。若過多，會使結(jié)構(gòu)尺寸過大，蝸桿長度也回增長，導(dǎo)致蝸桿的剛度下降，影響嚙合精度。根據(jù)推薦值以及蝸輪蝸桿傳動比的要求，確定：第一級蝸輪蝸桿Z1 Z=42 q=

49、12；第二級蝸輪蝸桿Z=1 Z=40 q=12。表3-3蝸桿模數(shù)、分度圓直徑和md值2m(mm)12d1(mm)1820 28m2d1(mm)1831.5 3572 89.6 112 142m(mm)4d1(mm)(22.4) 28 (35.5) 45(28) 35.5 (45) 56(31.5 )40 (50) 71m2d1(mm)140 175 221.9 281504 640 800 1136m(mm)58d1(mm)40 50 63 9050 63 80 11262 80 100 140m2d1(mm)1000 1250 1575 22501985 2500 3175 44454032

50、 5376 6400 8960m(mm)1016d1(mm)71 90 112 16090 112 140 200112 140 180 250m2d1(mm)7100 9000 11200 1600014062 17500 21875 3125028672 35840 46080 64000表3-4 ZZ的推薦值傳動比571314272840>40蝸桿頭數(shù)43,42,31,21蝸輪齒數(shù)2931285228812880>40由于設(shè)計要求，蝸輪蝸桿必須有自鎖功能，也就是蝸桿的螺旋升角小于其齒面見的當(dāng)量摩擦角，蝸桿的螺旋升角計算由參考文獻(xiàn)2得第一級蝸桿螺旋升角Tan（3-9）式中：Z蝸

51、桿頭數(shù)q蝸桿直徑系數(shù)=456第一級蝸輪材料是，屬于錫青銅，它的當(dāng)量摩擦角>，所以，第一級蝸桿能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。同理第二級Tan=456第二級蝸輪材料是，屬于錫青銅，它的當(dāng)量摩擦角>，所以，第二級蝸桿能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。3.8 齒輪的設(shè)計與較核3.8.1工作臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中齒輪的設(shè)計A 材料的選擇考慮到減小體積，傳動中的小齒輪選用硬齒面圓柱直齒齒輪。從參考資料5，在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中連接擺線針輪減速器的小齒輪選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度240285HBS傳動齒輪選用ZG45。齒面硬度140200HBS；扇形大齒輪選用ZG45，齒面硬度140200HBS。B確定齒數(shù)，模數(shù)小齒輪Z=17；傳動齒輪Z=6

52、7；轉(zhuǎn)速不大，功率較小，選擇齒輪的精度為8級；載荷平穩(wěn)，對稱分布，載荷綜合系數(shù)選擇；采用硬齒面，故齒寬系數(shù)=分度圓直徑由下面的公式3-8得：（3-10）式中：T齒輪轉(zhuǎn)距，；b輪齒接觸寬度，mm；K載荷綜合系數(shù)，?。积X輪的許用接觸應(yīng)力；u齒輪的齒數(shù)比；齒寬系數(shù)從參考文獻(xiàn)2得=750N/mm，u=5得到d=136mm模數(shù)m=8mm 分度圓直徑d=178=136mmd=678=536mm齒輪寬度b=0.6136=81mm較核齒輪彎曲強(qiáng)度由公式：（3-11）式中：復(fù)合齒輪系數(shù)；m模數(shù)；T齒輪轉(zhuǎn)矩；b出論接觸系數(shù)；K載荷綜合系數(shù)；Z齒數(shù)；齒輪的彎曲許用應(yīng)力=，=580N/mm，=300N/mm，=1。由

53、=得到：（3-12）=580N/mm=300N/mm=300 N/mm又因為，m=8mm，b=81mm得到：275 N/mm=580N/mm=.=290 N/mm=300N/mm=.=284 N/mm=300 N/mm所以，設(shè)計的齒輪符合使用要求。3.9軸的設(shè)計3.9.1 初步估計根據(jù)所受載荷的不同，軸分為心軸、傳動軸、轉(zhuǎn)軸三種。設(shè)計直徑是軸上受扭矩處的最小直徑。在軸上會有鍵槽對軸的強(qiáng)度削弱，一個鍵槽，直徑應(yīng)當(dāng)增大3%5%。3.9.2 軸1（翻轉(zhuǎn)）的設(shè)計A 材料的選擇，通常用45#鋼正火處理。B 軸徑的設(shè)計根據(jù)公式（mm）（3-13）式中：p軸傳遞的功率；n軸的轉(zhuǎn)速；C由軸的許用應(yīng)力確定的系數(shù)

54、（在表3-5中查）d軸的最小直徑 mm表3-5軸的常用材料的C值軸的材料Q23535，Q2754540Cr，35SiMn1220203030404052C16013513511811810710798根據(jù)材料的性質(zhì)，C取100。得到d=所以取d=120mm3.9.3 軸2（回轉(zhuǎn)）的設(shè)計A 材料的選擇，通常用45#鋼正火處理。B 軸徑的選擇根據(jù)公式：（mm）d=mm取d=20mm3.9.4 軸3（回轉(zhuǎn)） 的設(shè)計A材料的選擇通常用45#鋼正火處理。B 軸徑的選擇根據(jù)公式：（mm） d=100mm 取d=100mm3.9.5軸4（回轉(zhuǎn)）的設(shè)計A 材料的選擇通常用45#鋼正火處理。B 軸徑的選擇根據(jù)公

55、式：（mm） d=72mm 取d=75mm 3.9.6軸5（回轉(zhuǎn)）的設(shè)計A 材料的選擇通常用45#鋼正火處理。B 軸徑的選擇根據(jù)公式：（mm）d=mm取d=70mm注意：在上面的計算中得到的軸的直徑都是指該軸受扭處的最小直徑，在軸的其它段，直徑應(yīng)該根據(jù)設(shè)計相應(yīng)的變化，如在有鍵槽的地方直徑增大3%5%。3.10軸的強(qiáng)度的校核50.1 軸1的強(qiáng)度較核軸在工作臺處于水平位置的時候，只承受工件和工作臺的自重帶來的彎矩，并沒有受到扭矩的作用。如圖3-5所示：總重量為12000N ，在軸的兩端各承受6000N的力，也就是兩端的支反力R=R=6000N。A 計算彎矩，由公式得：l=1054mm M（x）=Rx-（ 3-14）最大彎矩M=ql/8=1138Nmm圖3-5主軸的外形和彎矩示意圖B 計算扭矩在軸轉(zhuǎn)過90的