畢業(yè)設(shè)計--棱管法蘭自動焊機組對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　二 〇 一 二 年 六 月</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題針對送變電、風(fēng)力機、大型戶外廣告牌塔筒的棱管與法蘭焊接工藝，開發(fā)棱管法蘭自動焊機。課題來源于企業(yè)，在自動焊接設(shè)備的設(shè)計過程中引入焊接機器人的結(jié)構(gòu)和控制方法，使得該設(shè)備

2、兼有焊接機器人的特點，通用性和智能型與焊接專機相比顯著增強，但成本卻比焊接機器人低。本次畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生得到一次液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的訓(xùn)練。提高學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力、綜合實踐及應(yīng)用能力。</p><p>　　本說明書討論的主要是棱管法蘭自動焊機組對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，其主要作用就是將工件棱管拖起至主軸箱高度然后再進行組對，使工件與主軸平行，從而插入法蘭中與其組對。</p><p>　　

3、本說明書將組對機構(gòu)分成上下托起機構(gòu)、左右調(diào)整機構(gòu)、卡緊工件機構(gòu)、通過設(shè)計計算，最終提出了一種可行的方案以滿足設(shè)計要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：棱管法蘭；自動焊機；組對機構(gòu)；托輥</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This topic for conversion, wind machine, lar

4、ge outdoor billboard tower drum the edges of tube and flange welding technology, the development of edges flange automatic welding machine. Topics from enterprise, in the design of automatic welding equipment in the proc

5、ess of introducing the structure and welding robot control method, make this equipment has the characteristics of welding robot, versatility and intelligent compared with welding machine strengthened greatly, but cost is

6、 lower than weld</p><p>　　This manual is mainly discuss the edges of flange automatic welding unit to the construction and design of the system, the main function is to the edges of the tube lift to the spin

7、dle box height and then to group, to make the work and spindle parallel, and insert the flange and group in to. </p><p>　　This manual will be divided into fluctuation of the mechanism of hold up institutions

8、, or so adjusting mechanism, institution, through the card tight design calculation, and finally puts forward a feasible solution to meet the design requirements. </p><p>　　Keywords： arrises flange; Automati

9、c welding machine; Group of institution; roller</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言2</b></p><p><b>　　第一章緒論2</b></p><p><b>　　1

10、.1概述2</b></p><p>　　1.2組對機構(gòu)的相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3課題的來源、背景、及意義2</p><p>　　1.3.1課題的來源2</p><p>　　1.3.2課題的背景2</p><p>　　1.3.3 課題研究的意義2</p><p

11、>　　1.4 論文完成的主要工作2</p><p>　　第二章總體方案的設(shè)計2</p><p>　　2.1機構(gòu)運動方式的確定2</p><p>　　2.2機構(gòu)傳動方式的確定2</p><p>　　2.3總體方案的確定2</p><p>　　第三章機床機械傳動部件的設(shè)計計算與選型2</p>

12、;<p><b>　　3.1設(shè)計參數(shù)2</b></p><p>　　3.2工件重量的估算2</p><p>　　3.3電動機的選擇2</p><p>　　3.3.1電動機類型的選擇2</p><p>　　3.4滾珠絲杠螺母副的計算與選型2</p><p>　　3.4.1下絲

13、杠的計算與選型2</p><p>　　3.4.2上絲杠的選擇2</p><p>　　3.5交錯軸斜齒圓柱齒輪計算2</p><p>　　3.6交錯軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算2</p><p>　　3.7軸承的選擇和計算2</p><p>　　3.7.1深溝球軸承2</p><p>　　3.7

14、.2角接觸球軸承2</p><p>　　3.7.3深溝球軸承的校核2</p><p>　　3.8鍵的選擇和鍵連接的強度計算2</p><p>　　3.8.1鍵的選擇2</p><p>　　3.8.2鍵的校核2</p><p>　　3.9聯(lián)軸器的選擇2</p><p>　　第四章 箱

15、體的設(shè)計及密封潤滑的選擇2</p><p>　　4.1箱體整體設(shè)計及尺寸如下2</p><p>　　4.2潤滑方式選擇2</p><p><b>　　總結(jié)2</b></p><p><b>　　參考文獻2</b></p><p><b>　　謝辭2<

16、;/b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　自動焊機主要由工件自動上料、下料機構(gòu)，工件工位自動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，工件自動裝夾機構(gòu)，以及工件焊接過程自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)集成控制等組成。右圖即為一套在流水線的熱水器生產(chǎn)線自動焊機整體圖，包括自動上下料、自動傳送、自動裝夾和焊接過程自動化等機構(gòu)組成。</p><p>　　鋼管塔的

17、發(fā)展給鋼管塔生產(chǎn)工藝和設(shè)備帶來了新的挑戰(zhàn)，而法蘭的焊接特別是棱管的法蘭焊接也成為了一個難點。以往的鋼管塔法蘭焊接通常分兩步完成，第一步是組對，第二步是焊接，分兩個工序完成。通常是在法蘭組對設(shè)備上先將法蘭固定在左右兩個法蘭卡盤上，然后再將圓管或者棱管放在滾輪架上，通過調(diào)節(jié)滾輪架將圓管或者棱管插入兩法蘭孔內(nèi)，通過點焊使法蘭與管固定，然后將焊件整體拆下，送到焊接工位，用法蘭焊接機，對法蘭與柱管之間的內(nèi)外縫實施焊接。焊接時，在法蘭內(nèi)外各設(shè)一把焊

18、槍，焊槍不動，滾輪架上的滾輪帶動管件轉(zhuǎn)動，焊槍對內(nèi)外兩焊縫進行焊接。這種方法比較適合對圓管與法蘭進行焊接，但對棱管與法蘭的焊接就很困難，因為棱管無法在滾輪架上平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，即使工件可以平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，焊槍與工件距離、焊接速度、焊槍角度也是時刻發(fā)生變化的，更關(guān)鍵的是對工件在焊接過程中形成的熱變形難以控制。所以對棱管與法蘭無法進行連續(xù)、自動焊接，只能手工焊。針對以上問題,設(shè)計了法蘭與柱管組對內(nèi)外環(huán)縫自動焊接設(shè)備，該設(shè)備不但能實現(xiàn)棱管的自動化焊接，更重

19、要的是它將以前的組對焊接中兩個工序組合到一個工位上，其中最主要的就是空心卡盤設(shè)計，使內(nèi)縫焊接與外縫焊接得以同時進</p><p>　　自動托架的作用就是托起棱管、在法蘭與棱管組對的時候為棱管提供微調(diào)，以及前后、左右、上下移動。棱管與法蘭組對定位后，兩自動托架下行脫離管件。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>&l

20、t;b>　　1.1概述</b></p><p>　　隨著世界能源的日趨匱乏和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，加之人們對環(huán)境保護的要求，人們在努力尋找一種能替代石油、天然氣等能源的可再生、環(huán)保、潔凈的綠色能源。</p><p>　　風(fēng)能是當(dāng)前最有發(fā)展前景的一種新型能源，它是取之不盡用之不竭的能源，還是一種潔凈、無污染、可再生的綠色能源。風(fēng)能的利用，從風(fēng)車到風(fēng)力發(fā)電，證明了文明和科學(xué)進步

21、。</p><p>　　綠色和平組織和歐洲風(fēng)能協(xié)會2002年提出了《風(fēng)力12》報告，報告中指出到2020年，世界風(fēng)力發(fā)電將達到世界電力總需求量的12%，我國電力發(fā)展“十一五”發(fā)展綱要中也指出，中國的風(fēng)力發(fā)電將占世界風(fēng)力發(fā)電總量的14%。風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電和水力發(fā)電比較，具有單機容量小、可分散建設(shè)等優(yōu)點。隨著國家對能源需求和環(huán)保要求力度的不斷加大，風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢和經(jīng)濟性、實用性等優(yōu)點也必將顯現(xiàn)出來。</p&g

22、t;<p>　　因此，作為風(fēng)機重要部件的塔筒需求也很旺盛，由于塔筒制作技術(shù)門檻低，國內(nèi)許多鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)紛紛加入該行業(yè)，通過增添卷板機、焊接操作機和滾輪架等設(shè)備就可以實現(xiàn)，因此該行業(yè)的競爭越來越激烈，已經(jīng)進入價格戰(zhàn)。</p><p>　　1.2組對機構(gòu)的相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　目前，國內(nèi)風(fēng)電塔筒普遍采用長軸滾輪架和液壓組對滾輪架2種傳統(tǒng)的組對方式來進行組對，在處理工件

23、圓度、錯邊量、組對間隙等實際問題時，筒體內(nèi)側(cè)需焊接馬腳，有時甚至需要借助撐拉桿來進行撐圓，工序繁瑣，費時費力；在國外有一種采用頭尾式變位機的方法來進行組對（圖1），該方法能對工件兩端法蘭的平行度進行有效控制，但相對成本投入較高，并且對錯邊均布等問題也不能很好地解決?；诖?，本文提出了一種新型的組對方式，能有效地解決傳統(tǒng)組對方式的不足，適用一定范圍尺寸的棱管法蘭焊接，從而提高組對環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量。</p><p>

24、　　1.3課題的來源、背景、及意義</p><p>　　1.3.1課題的來源 </p><p>　　本課題來源于企業(yè)，主要是為了滿足社會對大尺寸棱管的需要，開展自動化裝備的研制，替代工人手工操作工藝，提高組對工序的科技含量，降低工人組對操作的難度，大幅度提高組對效率和質(zhì)量。</p><p>　　1.3.2課題的背景</p><p>　　鋼管塔

25、的發(fā)展給鋼管塔生產(chǎn)工藝和設(shè)備帶來了新的挑戰(zhàn)，而法蘭的焊接特別是棱管的法蘭焊接也成為了一個難點。以往的鋼管塔法蘭焊接通常分兩步完成，第一步是組對，第二步是焊接，分兩個工序完成。通常是在法蘭組對設(shè)備上先將法蘭固定在左右兩個法蘭卡盤上，然后再將圓管或者棱管放在滾輪架上，通過調(diào)節(jié)滾輪架將圓管或者棱管插入兩法蘭孔內(nèi)，通過點焊使法蘭與管固定，然后將焊件整體拆下，送到焊接工位，用法蘭焊接機，對法蘭與柱管之間的內(nèi)外縫實施焊接。焊接時，在法蘭內(nèi)外各設(shè)一把

26、焊槍，焊槍不動，滾輪架上的滾輪帶動管件轉(zhuǎn)動，焊槍對內(nèi)外兩焊縫進行焊接。這種方法比較適合對圓管與法蘭進行焊接，但對棱管與法蘭的焊接就很困難，因為棱管無法在滾輪架上平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，即使工件可以平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，焊槍與工件距離、焊接速度、焊槍角度也是時刻發(fā)生變化的，更關(guān)鍵的是對工件在焊接過程中形成的熱變形難以控制。所以對棱管與法蘭無法進行連續(xù)、自動焊接，只能手工焊。</p><p>　　1.3.3 課題研究的意義</p>

27、<p>　　對于棱管法蘭自動焊機組對系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)的研究，屬于一個比較新的研究課題，現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)類似設(shè)備的生產(chǎn)廠家并不多，主要是因為以前的生產(chǎn)市場是一個粗放型的市場，廠家靠廉價的勞動力來提高工廠的效率。但是隨著社會的發(fā)展及經(jīng)濟形勢的轉(zhuǎn)變，勞動力的價值也隨之有了顯著地提高，因此急需解決生產(chǎn)效率的問題。目前車間里的設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，對自動焊機的發(fā)展研究有著很大的局限性。因此，對于棱管法蘭自動焊機組對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究，具有以下意

28、義：</p><p><b>　　1. 操作使用上</b></p><p>　　本設(shè)備采用自動化設(shè)備，可以由工人輕松地操作，使其操作方便簡單，便于掌握，減少勞動量，降低了目前組對工作中的危險性。</p><p><b>　　2. 經(jīng)濟效益上</b></p><p>　　設(shè)備大大的提高了生產(chǎn)效率，

29、從而提高了經(jīng)濟效益。</p><p><b>　　3. 學(xué)習(xí)方面</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生得到一次液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的訓(xùn)練。提高學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力、綜合實踐及應(yīng)用能力。 </p><p>　　1.4 論文完成的主要工作</p><p>　　1. 查閱自動焊接機的作用、類型及特點，

30、收集相關(guān)產(chǎn)品的資料。</p><p>　　2. 確定自動焊接機組對系統(tǒng)運動方案。</p><p>　　3. 機構(gòu)設(shè)計計算，建立機構(gòu)三維實體模型。</p><p>　　4. 繪制組對系統(tǒng)總裝圖。（A0一張）</p><p>　　5. 繪制花鍵軸零件圖。（A1一張）</p><p>　　6. 繪制箱體底座零件圖。

31、（A1一張）</p><p>　　7. 編寫設(shè)計說明書，字數(shù)不少于1.2萬字。完成不少于2千單詞的外文翻譯。</p><p>　　第二章 總體方案的設(shè)計</p><p>　　2.1機構(gòu)運動方式的確定</p><p>　　根據(jù)題目----棱管法蘭自動焊機組對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)----要想實現(xiàn)組對，需要實現(xiàn)三個方向的自由運動。</p>&

32、lt;p>　　1. 組對機構(gòu)要隨著機床導(dǎo)軌實現(xiàn)移動，并且兩個組對機構(gòu)要實現(xiàn)單獨運動以調(diào)整他們間的間隙，以適應(yīng)不同長度的棱管焊接。</p><p>　　2. 組對機構(gòu)要實現(xiàn)上下托舉的運動、以使棱管中心對準法蘭中心，實現(xiàn)組對</p><p>　　3. 組對機構(gòu)的托輥要實現(xiàn)夾緊松開的運動，來適應(yīng)不同直徑的棱管平穩(wěn)舉起</p><p>　　2.2機構(gòu)傳動方式的確定&l

33、t;/p><p>　　沿著機床導(dǎo)軌的左右移動采用齒輪齒條的傳動方式；對于上下托起引動用可以自鎖的絲杠螺母傳動，同時，要用一對交錯軸斜齒圓柱齒輪將電機的水平運動轉(zhuǎn)為托起的豎直運動而且要同時控制四個絲杠的同時轉(zhuǎn)動。對于滾輪的夾緊，因為其最大移動距離不超過兩米，采用手動控制絲杠的運動使其夾緊。</p><p>　　2.3總體方案的確定</p><p>　　圖2-1 運動總體

34、方案</p><p>　　如圖2-1，自動調(diào)整托架要實現(xiàn)升降、沿軌道移動，還要實現(xiàn)托爪的張緊運動。初步設(shè)計用步進電機控制絲杠（上）旋轉(zhuǎn)控制托爪的張閉，可適合不同直徑的管道。托爪上有滾輪，用手輪控制滾輪的旋轉(zhuǎn)來調(diào)整楞管的旋轉(zhuǎn)，使之與法蘭配合。絲杠（中）控制托架在滑軌上移動（沿管道軸向），步進電機控制絲杠（下）控制托架的上下移動，可精確上升或下降高度。</p><p>　　第三章 機床機械傳

35、動部件的設(shè)計計算與選型</p><p><b>　　3.1設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　1. 工件直徑1.2~2.0m；</p><p>　　2. 壁厚8mm；</p><p>　　3. 機床最大長度20m；</p><p>　　4. 機械手重復(fù)定位精度：±0.05mm&

36、lt;/p><p>　　3.2工件重量的估算</p><p>　　圖3-1 八棱柱管道橫截面</p><p>　　圖3-1為八棱柱管道的橫截面，R為管道中心到兩相鄰邊交點處的長度，r為管道中心到邊的垂線的長度。現(xiàn)設(shè)r=0.6m，管道壁厚8mm,管道長20m。密度7.85g/cm3，由以上數(shù)據(jù)可計算出管道的重量G。</p><p>　　可知管道為一

37、個環(huán)形 外環(huán)形的面積為8個小三角形的面積</p><p>　　S1= (3-1)</p><p>　　內(nèi)環(huán)的面積 設(shè)內(nèi)環(huán)中心到邊的垂線的長度為</p><p><b>　　= </b></p><p>　　S2== (3-

38、2)</p><p>　　V=Sh=[-]2000=396584.6 (3-3)</p><p>　　G=7.85 396584.6 9.8/1000=30509.25636=30.51KN (3-4)</p><p>　　利用求重力公式可以對自動調(diào)整托架及軌道的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸進行合理的分析和選擇。</p><p

39、>　　同理算得r=1m時，G=81.25KN</p><p>　　綜上所述，工件的重量范圍是30.51KN-----81.25KN。</p><p><b>　　3.3電動機的選擇</b></p><p>　　3.3.1電動機類型的選擇</p><p>　　根據(jù)動力源和工作條件,選用伺服電機可以滿足工作要求。<

40、;/p><p>　　伺服電機（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩

41、大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。</p><p>　　電動機功率 MLPnLP/159η (3-5)</p><p>　　式中： MLP——負載峰值力矩</p><p>　　nLP——電動機負載峰值轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　η——

42、傳動裝置的效率</p><p>　　MLP=FI/2×3.14×n1=549.78N.M</p><p><b>　　取n=2r/s,則</b></p><p>　　Pm=2×549.78×2/(159×0.9)=9.28kw</p><p>　　同理計算可取的電機型號如

43、下表</p><p>　　表 3-1電機及驅(qū)動器選型</p><p>　　3.4滾珠絲杠螺母副的計算與選型</p><p>　　3.4.1下絲杠的計算與選型</p><p>　?。?） 最大工作載荷Fm的計算</p><p>　　作用在滾珠絲杠上的進給牽引力主要包括切削時的走刀抗力以及移動件的重量和切削分力在導(dǎo)軌上的摩

44、擦力。因而其數(shù)值的大小與導(dǎo)軌的型式有關(guān)，由于在設(shè)計中采用的是加有導(dǎo)軌塊的滾動導(dǎo)軌，所以選擇的計算公式為綜合導(dǎo)軌的計算公式。計算公式為：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　——-滾輪和工件總重（N）G=82KN；</p><p

45、>　　μ——導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，隨導(dǎo)軌型式而不同；</p><p>　　——考慮顛復(fù)力矩影響系數(shù)；</p><p>　　直線滾動導(dǎo)軌的,， </p><p>　　代入計算得 </p><p>　?。?） 計算最大動載荷FQ</p><p>　　選用滾珠絲杠副的直徑時，必須保證在一定軸向載荷作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)

46、100萬轉(zhuǎn)（106轉(zhuǎn)）后，在它的滾道上不產(chǎn)生點蝕現(xiàn)象。這個軸向負載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動負載FQ，用下式計算選擇：</p><p>　　FQfWfHfm （3-7）</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b><

47、;/p><p>　　式中： ——壽命，以10轉(zhuǎn)為一單位；</p><p>　　——精度系數(shù)，三級精度=1；</p><p>　　fH——-硬度系數(shù)，滾道硬度為60HRC時，fH=1；</p><p>　　fW——載荷系數(shù)； =1.2</p><p>　　n ——絲杠轉(zhuǎn)速(r/min)；</p><p&g

48、t;　　Ph——絲杠導(dǎo)程(mm)；</p><p>　　——為使用壽命，，對于組對機構(gòu)??；</p><p>　　初選導(dǎo)程Ph=16，由任務(wù)書可知最大切削力下的速度，則,代入公式可計算得</p><p>　　= =37.5</p><p><b>　　FQfWfHfm</b></p>

49、<p>　?。?） 滾珠絲杠螺母副的選型</p><p>　　所選絲杠螺母副規(guī)格如下。</p><p>　　3-2 絲杠螺母副規(guī)格表3-2 絲杠螺母副規(guī)格</p><p>　　根據(jù)以上算得的最大動負載FQ在表中選用型號額定動載荷為102323N，滿足前面進給方向的要求。即絲杠的規(guī)格代號為10016-3。其結(jié)構(gòu)如圖3-1。</p><

50、;p>　?。?） 傳動效率計算</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的傳動效率：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　式中 ：</b></p><p><b>　　——絲杠螺旋升角；</b></p><p>

51、　　——摩擦角，滾珠絲杠的滾動摩擦系數(shù)，其摩擦角約等于。</p><p>　　由選用的10016-3的滾珠絲杠的相關(guān)數(shù)據(jù)可知絲杠螺旋升角</p><p>　　λ=arctan[Ph/πd0] （3-11）</p><p><b>　　=4.55。</b></p><p><b>

52、;　　代入公式計算得</b></p><p>　　考慮到絲杠是豎直的托起運動，顧要設(shè)計成可以自鎖的絲杠螺母副。如圖3-2所示。其結(jié)構(gòu)組成如下在滾珠螺母3上切制出不同旋向的內(nèi)外螺紋(內(nèi)螺紋為滾珠螺旋滾道，外螺紋為滑動螺旋螺紋)，由電動機帶動絲杠5轉(zhuǎn)動。內(nèi)螺旋副5—3是滾珠絲杠副，而螺母3和機架2組成的外螺旋則是可以自鎖鎖的滑動絲杠副，4為徑向和止推軸承，1為滾珠的循環(huán)軌道。其內(nèi)螺旋副5—3納傳動方式為：

53、絲杠5轉(zhuǎn)動，螺母3移動(但因它又是外螺旋副的絲杠，故不能使它只進行移動，且應(yīng)移動并轉(zhuǎn)動)。而外螺旋副3—2的傳動方式為：機架(即滑動螺母)2固定，滑動絲杠(即滾珠螺母)3轉(zhuǎn)動并移動。在整個傳動系統(tǒng)小，絲杠5只能轉(zhuǎn)動，但滾珠螺母3轉(zhuǎn)功，而又同連桿6一起沿其軸線移動。在連桿上的部件自重G的作用下，該滾珠絲杠機構(gòu)不可能產(chǎn)生逆?zhèn)鲃印?lt;/p><p>　　3.4.2上絲杠的選擇</p><p>　　

54、表 3-3 絲杠螺母副規(guī)格</p><p>　　根據(jù)計算，上絲杠的型號選為5008-4，因絲杠可以定做，固將其導(dǎo)程做為30mm。</p><p>　　3.5交錯軸斜齒圓柱齒輪計算</p><p>　　1 選擇齒輪類型，材料及齒數(shù)</p><p>　　1）根據(jù)傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。主要是為了將電機的水平傳動轉(zhuǎn)化為豎直的運動，故配合

55、的兩個齒輪尺寸選擇相近的，即傳動比為i1=1.1?，F(xiàn)在設(shè)與交錯軸相裝配的齒輪為齒輪1，與絲杠配合的齒輪為齒輪2.</p><p>　　2）材料選擇：分析選擇齒輪材料為45鋼（表面淬火），硬度為40--50HRC，二者材料選取一致。</p><p>　　3）取齒輪1齒數(shù)為Z1=43，則齒輪2齒數(shù)為Z2=i1×Z1=47.3，取Z2=48。</p><p>　

56、　2 按齒根彎曲強度設(shè)計計算</p><p>　　1）查得倆齒輪的彎曲疲勞強度極限為бFE=680MPa，倆齒輪接觸疲勞極限</p><p>　　бHlim =1150Mpa,最小安全系數(shù)SH=1,SF=1.25,彈性系數(shù)ZE=188.0,ZH=2.5,計算彎曲疲勞許用應(yīng)力:</p><p>　　[бF1]=[ бF2]=0.7бFE/SF=380.8Mpa<

57、;/p><p>　　[бH1]=[ бH2]=SHlim./SH=1150MPa</p><p><b>　　2）計算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　齒輪按8級精度制造。查表取載荷系數(shù)K=1.3，齒寬系數(shù)φd=0.8，計算齒輪轉(zhuǎn)矩﹑初選螺旋角﹑實際傳動比以及齒形系數(shù)。</p><p><b>　　齒輪1上的

58、轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T1 = 9.55×106×（PⅠ/ nⅠ） （3-12）</p><p>　　= 1.77×104 N·mm</p><p>　　初選螺旋角 = 15°。</p><p>　　齒形系數(shù) ZV1=Z1/（

59、）3=46.88</p><p>　　ZV2= Z2/（ ）3=52.08</p><p>　　查[1]圖11－19得 YFa1=2.88 YFa2=2.23</p><p>　　YSa1=1.57 YSa2= 1.78</p><p>　　3）計算大、小齒輪的并 加以比較</p><p>

60、　　= 0.01187 ＞ = 0.01042</p><p>　　故應(yīng)對小齒輪進行彎曲強度計算</p><p>　　法向模數(shù) mn≥ =7.38 （3-13）</p><p><b>　　取mn = 8。</b></p><p><

61、;b>　　4）計算中心距</b></p><p>　　a （3-14）</p><p>　　= 375.26mm</p><p>　　a圓整后取380mm。</p><p>　　5）按圓整后的中心距修正螺旋角</p><p>　　β=

62、arcos = 16.68 （3-15）。 </p><p>　　6）計算大、小齒輪的分度圓直徑</p><p>　　d1 =358.33mm （3-16）</p><p>　　d2 =4

63、00mm</p><p><b>　　7）計算齒輪寬度</b></p><p>　　b= dd1= 0.8×360= 288mm （3-17）</p><p>　　取b1= 280mm，b2= 300mm</p><p>　　3. 按齒面接觸強度設(shè)計</p>

64、<p>　　σH1= ZEZHZβ （3-18） </p><p>　　= 126.7MPa ＜[σH1]= 380.8MPa </p><p>　　σH2= ZEZHZβ</p><p>　　=111.23 MPa ＜

65、[σH2] = 380.8MPa</p><p><b>　　故安全。</b></p><p><b>　　齒輪的圓周速度</b></p><p>　　V= = 6.04 m/s （3-19）</p><p>　　對照表可知，選8級制

66、造精度是合宜的。</p><p>　　各參數(shù)如下表3-4。</p><p>　　表 3-4 齒輪參數(shù)</p><p>　　3.6交錯軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算</p><p>　　1. 軸的材料選為45#鋼</p><p>　　2. 計算各軸的最小直徑</p><p><b>　　根據(jù)公式&

67、lt;/b></p><p><b>　?。?-20）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　A0——查《機械設(shè)計》表15-3可得，取A0=126；</p><p>　　P——軸傳遞的功率，kw； </p><p>　　n——-

68、軸的轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　取d=200mm。</b></p><p><b>　　3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　考慮到軸要與兩個箱體連接，軸上斜齒輪要與四個斜齒輪相嚙合。故將軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計為花鍵

69、軸，如圖3-3。</p><p>　　4. 軸的結(jié)構(gòu)工藝性</p><p>　　1）從裝配來考慮：應(yīng)合理的設(shè)計非定位軸肩，使軸上不同零件在安裝過程中盡量減少不必要的配合面；為了裝配方便，軸端應(yīng)設(shè)計45°的倒角；在裝鍵的軸段，應(yīng)使鍵槽靠近軸與輪轂先接觸的直徑變化處，便于在安裝時零件上的鍵槽與軸上的鍵容易對準；采用過盈配合時，為了便于裝配，直徑變化可用錐面過渡等。</p>

70、;<p>　　2）從加工來考慮：當(dāng)軸的某段須磨削加工或有螺紋時，須設(shè)計砂輪越程槽或退刀槽；根據(jù)表面安裝零件的配合需要，合理確定表面粗糙度和加工方法；為改善軸的抗疲勞強度，減小軸徑變化處的應(yīng)力集中，應(yīng)適當(dāng)增大其過渡圓角半徑，但同時要保證零件的可靠定位，過渡圓角半徑又必須小于與之相配的零件的圓角半徑或倒角尺寸。</p><p>　　5. 軸的強度校核計算</p><p>　　進行

71、軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法。</p><p>　　對于只傳遞扭矩的軸（傳動軸），按扭轉(zhuǎn)強度條件計算；</p><p>　　對于只承受轉(zhuǎn)矩的軸（心軸），按彎曲強度條件計算；對于既受到轉(zhuǎn)矩的作用，又受到彎矩作用的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強度條件計算；</p><p>　　重要的軸還需按疲勞強度條件進行精確校核。對于瞬時過載很大或

72、應(yīng)力循環(huán)不對稱性較為嚴重的軸，還應(yīng)校核靜強度。</p><p>　　交錯軸是傳遞扭矩的軸（傳動軸），故應(yīng)該按扭轉(zhuǎn)強度條件計算；</p><p>　　根據(jù)軸的轉(zhuǎn)矩的大小，通過計算切應(yīng)力來建立軸的強度條件。這種方法計算簡便，傳動軸。</p><p>　　強度條件為： </p><p><b>　?。?-21）</

73、b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　T ——軸所傳遞的扭矩， T=9.55×106P/n=72951N/m；</p><p>　　Wr——軸抗扭截面模量，對實心軸WT= d3/16；</p><p>　　軸的直徑

74、 （3-22）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　P ——軸所傳遞的功率（kw）；</p><p>　　n ——軸的轉(zhuǎn)速（r/min）;</p><p>　　[τ]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　A

75、0——與材料有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)軸所受彎矩較大時，C值宜取較大值，反之相反。最小直徑處有鍵槽時，單鍵軸徑需增加3%，雙鍵軸徑需增加7%。</p><p>　　T/WT=（9550000P/n）/0.2d3 （3-23）</p><p>　　=1.64MPa< [ ]</p><p><b>　　因此滿足設(shè)計要求。</b&

76、gt;</p><p>　　3.7軸承的選擇和計算</p><p>　　軸承是支承軸的零件，其功用有兩個：支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；減輕轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。與滑動軸承相比，滾動軸承具有啟動靈活、摩擦阻力小、效率高、潤滑簡便及易于互換等優(yōu)點，所以應(yīng)用廣泛。它的缺點是抗沖擊能力差，高速時有噪聲，工作壽命也不及液體摩擦滑動軸承。</p><p>　　3

77、.7.1深溝球軸承</p><p>　　深溝球軸承的特性有承載能力較小，額定動載荷為1；主要承載徑向載荷，也可同時承受一定的軸向載荷。當(dāng)軸承的徑向游隙加大時，具有角接觸軸承的功能，可承受較大的軸向載荷；允許一定的軸向位移，但軸向位移限制在軸向游隙范圍內(nèi)；摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高。上絲杠軸端固定和交錯軸的軸端固定用此類軸承。</p><p>　　深溝球軸承(摘自GB/T 276-1994) &

78、lt;/p><p>　　深溝球軸承1：6309，d：45mm，D：100mm，B：25mm</p><p>　　深溝球軸承2: 61820，d：100mm，D:125mm，B：13mm</p><p>　　軸承的各個參數(shù)如表3-5</p><p>　　表 3-5 軸承參數(shù) </p><p&

79、gt;　　3.7.2角接觸球軸承</p><p>　　角接觸球軸承有：7000C型(∝=15°)、 7000AC型(∝=25°) 和7000B(∝=40°)幾種類型。該種軸承的鎖口在外圈上，一般內(nèi)外圈不能分離，可承受徑向和軸向的聯(lián)合載荷以及一個方向的軸向載荷。承受軸向載荷的能力由接觸角決定，接觸角越大，則承受軸向載荷的能力高。該種軸承能限制軸或外殼在一個方向的軸向位移。選擇型號如下&

80、lt;/p><p>　　角接觸球軸承1： 7220C/AC/B，d：100mm，D：180mm。</p><p>　　3.7.3深溝球軸承的校核</p><p>　　上絲杠選擇6309: ， </p><p>　　Fa/Fr=549/917=0.59>e</p><p>　　所以選用X=0.56，Y=1.93&l

81、t;/p><p><b>　　由公式得：</b></p><p>　　P=(X+Y) =1.2(0.56917+1.93549)=1887.708N</p><p>　　由公式 </p><p>　　因為h＞12000h， <

82、;/p><p>　　所以滿足要求。即上絲杠選用6309型號的軸承。</p><p>　　通過計算可知所選軸承都符合設(shè)計要求，其計算過程如上。</p><p>　　3.8鍵的選擇和鍵連接的強度計算</p><p>　　鍵是標準件，通常用于聯(lián)接軸和軸上的零件，起到周向固定的作用并傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可以實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。根據(jù)所設(shè)計

83、的要求。此次設(shè)計所采用的有平鍵聯(lián)接。</p><p><b>　　鍵選擇原則如下：</b></p><p>　　鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時候，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩；鍵的上表面與輪轂槽底面之間則留有間隙。平鍵聯(lián)結(jié)不能承受軸向力，因而對軸上的零件不能起到軸向固定的作用。常用的平鍵有普通平鍵和導(dǎo)向平鍵兩種。平鍵聯(lián)結(jié)具有結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，對中良等優(yōu)點，因而得到廣泛

84、的應(yīng)用。普通平鍵用于靜聯(lián)結(jié)。A型號或B型號平鍵，軸上的鍵槽用鍵槽銑刀銑出，鍵在槽中固定良好，但當(dāng)軸工作時，軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。</p><p><b>　　3.8.1鍵的選擇</b></p><p>　　根據(jù)軸徑，鍵的初步選取尺寸如下</p><p>　　表 3-6 鍵的選擇</p><p><b>

85、　　3.8.2鍵的校核</b></p><p>　　1）上絲杠與圓柱齒輪的連接采用鍵連接。絲杠直徑d=200mm由上表查得平鍵A型截面b×h=28×16mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，選取齒輪輪轂與軸的配合為 ，齒輪受扭矩T=621.42N·m。</p><p>　　2） 鍵、軸、齒輪材料都是鋼，查[

86、1]表6—2得許用應(yīng)力=100~120MPa，</p><p>　　=110MPa。鍵的工作長度－b=66mm，接觸高度k=0.5h=4.5mm。根據(jù)</p><p><b>　　下面公式進行校核：</b></p><p><b>　　所以合適。</b></p><p><b>　　3.9

87、聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　本次設(shè)計都采用金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，其特點為：機械強度高，承載能力大、重量和結(jié)構(gòu)尺寸小、傳動效率高、傳動精度高，不需要潤滑、平衡精度高、裝拆方便、無噪聲等。結(jié)構(gòu)如圖3-5。</p><p>　　圖 3-5 撓性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　表 3-7 聯(lián)軸器的型號尺寸</p><p&

88、gt;　　根據(jù)上表，最終選擇的聯(lián)軸器型號為HL4和HL8</p><p>　　第四章 箱體的設(shè)計及密封潤滑的選擇</p><p>　　4.1箱體整體設(shè)計及尺寸如下</p><p>　　圖 3-6 箱體整體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　4.2潤滑方式選擇</b></p><p>　　由于

89、本次設(shè)計所要求的整體機器運轉(zhuǎn)速度不是很高，絲杠的運轉(zhuǎn)速度并不高，軸承潤滑采用脂潤滑。絲杠也采用脂潤滑。用滾動軸承潤滑脂（SH/T 0386-1992）。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過三個月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通

90、過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，自己的獨立設(shè)計能力遠遠不夠。以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。  總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確

91、覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。書到用時方恨少！  </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 濮良貴 紀名剛.機械設(shè)計[M

92、].北京:高等教育出版社.2006.</p><p>　　[2] 機械設(shè)計手冊編委會.機械手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.2008.</p><p>　　[3] 劉鴻文. 材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社.2004.</p><p>　　[4] 陳曉華主編．機械精度設(shè)計與檢測[M]．北京：中國計量出版社.2006.</p><p>　　

93、[5] 龔桂義主編．機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊.北京：高等教育出版社.1989.</p><p>　　[6] 趙學(xué)躍 楊大成.Pro E Wildfire5.0立體詞典：產(chǎn)品建模[M].杭州:浙江大學(xué)出版社.2010.</p><p>　　[7] 王明江 李云鵬 段慶華.開式齒輪的合理潤滑[J].潤滑與密封，2006（4）192-195.</p><p>　　[8] 王彬

94、.我國焊接自動化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].焊接技術(shù),2000（12）38-41.</p><p>　　[9] 李國華.大孔徑氣動卡盤的研制 [J].組合機床與自動化加工技術(shù)， 2011（11）83-88.</p><p>　　[10] 王九彪 張玉成 董顯林 楊永家. 法蘭與柱管組對內(nèi)外環(huán)縫自動焊接設(shè)備研制[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2011（8）257-260.</p>

95、<p><b>　　謝辭</b></p><p>　　首先感謝我的指導(dǎo)老師**老師對我悉心的指導(dǎo)和**學(xué)長對我的無私幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，期間遇到了不少的問題無法獨自解決，每次去向老師請教，老師都認認真真、仔仔細細、不厭其煩的給我講組對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)運動方式，并且?guī)椭也檎伊舜罅康脑O(shè)計資料。</p><p>　　同時也