1t數(shù)控座式焊接變位機設(shè)計【含CAD高清圖紙和文檔所見所得】

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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(文獻翻譯) 第 7 頁 畢業(yè)設(shè)計 文獻翻譯 院（系）名稱 工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 馬飛 指導(dǎo)教師 牛月蘭 學(xué)號 080105626 2012年 03 月 05 日  AT89C51單片機在線編程 本應(yīng)用指南說明了Atmel AT89C51是可在線編程的微控制器。它為電路編程提出了相應(yīng)的例子，程序的修改需要在線編程的支持。這類顯示方法在應(yīng)用程序中的AT89C51單片機可通過電話線遠(yuǎn)程控制。該應(yīng)用指南所描述的電路只支持5v電壓下編程，需要使用一個AT89C51-XX-5。標(biāo)準(zhǔn)AT89C51單片機編程要12V電壓。此應(yīng)用軟件可以到Atmel進行下載。 總論 當(dāng)不在進行程序設(shè)計的時候，在電為低電平才能正常運行。路設(shè)計中的AT89C51設(shè)計將變得透明化。 在編程期間必須重視EA/VPP這一腳。在不使用外部程序存儲器的應(yīng)用程序中，這腳可能會永久接到VCC。應(yīng)用程序使用的外部程序存儲器要求這一腳 RST在編程期間必須為高電平。應(yīng)該提供一種方法使得電路通入電源以后，使RST代替主要的復(fù)位電路起到復(fù)位的作用 。 在編程過程中，PSEN必須保持低電平，在正常運行期間絕不能使用。 ALE/ PROG在編程過程中輸出低電平，在正常運行期間絕不能使用。 在編程過程中，AT89C51的I / O端口是用于選擇地址和數(shù)據(jù)模式應(yīng)用程序，可能需要該控制器與應(yīng)用電路隔離。如何做到這一點取決于應(yīng)用程序。 輸入端口 在編程過程中，控制器必須與信號源隔離。具有三個輸出狀態(tài)的緩沖區(qū)會在應(yīng)用程電路和控制器之間，同時在編程時具有三態(tài)輸出緩沖且在編程時啟用。一個多路電路可用于信號源之間進行選擇，適用于任何一方的應(yīng)用電路或編程控制器電路的信號。 輸出端口 如果應(yīng)用的電路可以允許端口在編程過程中的狀態(tài)變化，則不需要改變電路。如果應(yīng)用電路的狀態(tài)，必須事先在編程過程中的保持不變，可能在控制器和應(yīng)用電路中插入鎖存。該鎖存器能在編程期間保持應(yīng)用電路的狀態(tài)。 應(yīng)用實例 應(yīng)用是該AT89C51完成一個移動顯示。此應(yīng)用程序有在電路重新編程時將結(jié)果以圖表的形式顯示的簡單能力。文本顯示被設(shè)計作為其硬件的一部分，不能在無改編情況下變化。 顯示的文本可在4位DIP開關(guān)選擇兩種模式之一中進行。在第一種模式的時候，進入一個字符從右邊顯示和快速移動，通過每個元素顯示其在最后的裝配位置的左側(cè)。在第二個模式，信息在信息窗口中右到左移動顯示。這種模式與常常在股票價格的顯示器所使用的方法類似。 輸出包括四個DL1414T，4位17段的積分解碼器和驅(qū)動程序的字母數(shù)字顯示器。這就產(chǎn)生了16名顯示元素，每個數(shù)字有0-9的顯示能力，是大寫字母，標(biāo)點符號和一些字符?？娠@示字符的ASCII 碼，范圍為20H-5FH。上電復(fù)位電路和一個6 MHz的晶體振蕩器完成應(yīng)用軟件程序。無論外部程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存儲器都時可用的。 支持應(yīng)用程序的修改 據(jù)推測，編程器在休眠時，既不會驅(qū)動，也不會加載應(yīng)用程序。由于應(yīng)用程序不使用外部程序存儲器，EA/VPP腳接VCC電源。復(fù)位電路被兩種轉(zhuǎn)換器改變狀態(tài)，此轉(zhuǎn)換器允許編程時RST接高電平。在基本應(yīng)用時未使用的PSEN和ALE/ PROG，是被程序員直接控制的。 編程器的編程需要獲得所有數(shù)據(jù)表中記錄的AT89C51的I / O端口。編程器是與那些應(yīng)用程序未使用的控制器的引腳相連的，而這些應(yīng)用程序的引腳需要最低有效位的四所產(chǎn)生的地址是可獲得的，如下段所述。 由編程器生成的最小的四位地址是與DIP轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在控制器的端口多路復(fù)用的 請注意，加在開關(guān)上的四個電阻在基本應(yīng)用中并不是必須的，因為AT89C51的端口上提供一個內(nèi)部上拉電阻。 在應(yīng)用程序的正常運作時，控制器端口0，1個分別在顯示器上提供數(shù)據(jù)和控制信號。在編程和程序驗證時，編程受端口0和端口2的一部分控制。程序設(shè)計器連接端口0和1，沒有緩沖，因為，在不活動時，它的存在不影響應(yīng)用程序的正常運作。 透明鎖存器被加在了控制器的兩個端口之間做輸入控制。鎖存持有的顯示控制信號在編程過程中不反應(yīng)，從而消除端口0和2由于程序控制器的活動造成操作失誤。顯示數(shù)據(jù)輸入是不能被孤立的，因為數(shù)據(jù)應(yīng)用到輸入被忽略時，控制信號無效。 AT89C51單片機復(fù)位電路，輸入多路復(fù)用器和輸出鎖存器是由程序控制器生成一個單一的信號來控制的。在編程過程中，復(fù)位鍵生效，多路開關(guān)信號輸入，以及凍結(jié)顯示鎖存控制線。 為確?？刂凭€顯示在已知的狀態(tài)前鎖定，AT89C51的外部中斷是用來允許程序控制器在復(fù)位之前向應(yīng)用程序發(fā)出信號。應(yīng)用程序固件響應(yīng)中斷顯示一條消息，關(guān)閉顯示控制線。 編程后，當(dāng)復(fù)位生效，當(dāng)鎖存可視控制器端口輸出高電平。由于顯示控制輸入不為高電平，直到新的程序?qū)懭腼@示器內(nèi)部不被打亂。雖然這個應(yīng)用程序是沒有必要的，它可能在某些應(yīng)用中必須指出，在編程過程中不會擾亂外圍電路的狀態(tài) 程序控制器 程序控制器生成的地址，數(shù)據(jù)和控制信號，對嵌入到程序中的AT89C51有重要作用。 程序控制器電路由一個AT89C51和一個RS - 232電平轉(zhuǎn)換器組成。該控制器運行在11.0592兆HZ，此頻率允許串口運行在一個標(biāo)準(zhǔn)波特率下。一個MAXIM MAX232線路驅(qū)動器/接收器產(chǎn)生RS - 232水平，而只需要5伏的電源系統(tǒng)。 程序控制器所產(chǎn)生的信號許多只需直接連接到AT89C51，無需緩沖。這些信號，在不活動時，不再是三種狀態(tài)，但被接高電平。AT89C51的端口1，2，3內(nèi)部有大約3000歐姆的上拉電阻，因為端口0沒有內(nèi)部上拉電阻，所以外部10千歐姆的上拉電阻已經(jīng)加上允許適當(dāng)?shù)某绦蛘J(rèn)證模式操作。示例應(yīng)用程序在這種環(huán)境下可正常運行。如果有需要的應(yīng)用程序兼容性，程序發(fā)出的信號可能在類似74xx125三態(tài)緩沖緩沖區(qū)內(nèi)緩沖。 AT89C51的程序不使用外部程序或數(shù)據(jù)存儲器，這需要犧牲所需要的I / O引腳。這就要求程序代碼和I / O緩沖區(qū)保持足夠小以適合片上存儲器。 商業(yè)電話線遠(yuǎn)程編程 編程器和前面描述的顯示應(yīng)用是與通過調(diào)制解調(diào)器連接在遠(yuǎn)程站點電話線相連的。使用鏈接調(diào)制解調(diào)器的個人電腦，用戶可以上傳包含一個新的消息的程序，這個信息被變成進了嵌入到應(yīng)用程序的AT89C51中。當(dāng)編程完成后，應(yīng)用程序執(zhí)行新的程序，它顯示新信息。 本地配置 測試配置的本地配置包括一臺IBM個人電腦級的計算機連接到與Hayes兼容的，普羅米修斯1200波特的調(diào)制解調(diào)器。選擇此調(diào)制解調(diào)器，因為它是廉價可得。更快的調(diào)制解調(diào)器如果需要的話可使用更快速的調(diào)制解調(diào)器，盡管一旦該文件的傳輸時間低于1分鐘，進一步削減的傳輸時間不會進一步降低連接時間費用。更高的傳輸速度的可能優(yōu)勢是在某些高速調(diào)制解調(diào)器內(nèi)的自動錯誤檢測和糾正。 Procomm Plus版本2.01，是一個商業(yè)數(shù)據(jù)通信軟件包，用于配置調(diào)制解調(diào)器，建立通訊設(shè)置參數(shù)，并建立與遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器的鏈接。 Procomm Plus包括所謂的宏語言方面，它允許用戶編寫實現(xiàn)自定義的文件傳輸協(xié)議的腳本。一個簡單的腳本編寫用來讀取一個程序文件的內(nèi)容，并上傳到遠(yuǎn)程編程器 。 文件傳輸協(xié)議（FTP）的實施，是一個簡單的發(fā)送和等待的，數(shù)據(jù)包導(dǎo)向的協(xié)議。FTP模式發(fā)送和接收的是用數(shù)字4和5，如流程圖所示。不在流程控制下發(fā)射器發(fā)送每個數(shù)據(jù)包，并等待響應(yīng)。 在計算校驗和時那個程序控制器（接收器）讀取并剖析了數(shù)據(jù)包。如果計算出的校驗和是有效的，程序員通過發(fā)送一個ACK承認(rèn)此數(shù)據(jù)包。如果校驗和錯誤，程序員通過發(fā)送一個NAK來否定。當(dāng)接收一個ACK后，發(fā)射器發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包。如果傳送者接收到NAK，它重新發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包。以這種方式傳輸，直到整個文件已被移交。 程序控制器可能通過發(fā)送一個CAN來響應(yīng)數(shù)據(jù)包，CAN表明一個不可恢復(fù)的錯誤發(fā)生，而發(fā)射機應(yīng)立即中止文件傳輸。如果程序員沒有在有限的時間內(nèi)響應(yīng)到一個數(shù)據(jù)包，發(fā)送器將重新發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包。 發(fā)射器將繼續(xù)重發(fā)，直到接收到一個有效的反應(yīng)，或者，超出文件傳輸被中止的時間。每個數(shù)據(jù)包接收和通過程序員驗證后，數(shù)據(jù)包中包含的數(shù)據(jù)被加載到的AT89C51單片機控制器編程。 編程后，數(shù)據(jù)從控制器讀回并對接收的數(shù)據(jù)包進行驗證。成功的審查表明，成功的程序設(shè)計，使程序員發(fā)送ACK給傳送者。如果編程失敗，程序員發(fā)送CAN向傳送者發(fā)送信號中止文件傳輸。 簡單的FTP減少了AT89C51的程序在編程時使用的內(nèi)存量。由于AT89C51的編程和擦除時間可以很容易地吸收，F(xiàn)TP發(fā)送和等待的性質(zhì)允許跨包延遲。對程序驗證的支持是透明的，不需要明確的命令或結(jié)果代碼，或轉(zhuǎn)讓的其他數(shù)據(jù)。 上傳到程序控制器的文件是用英特爾MCS- 51軟件開發(fā)包來創(chuàng)建的。在包中包括了MCS - 51宏匯編，MCS - 51單片機Relocator和連接器，以及一個有用的工具，OH。OH將8051絕對目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換為為等效的ASCII十六進制目標(biāo)文件。 遠(yuǎn)程配置 在測試配置中的遠(yuǎn)程配置包括顯示應(yīng)用程序和程序員電路，如前所述，連接到一個與Hayes兼容的普羅米修斯1200波特調(diào)制解調(diào)器。在正常操作時，應(yīng)用程序執(zhí)行其內(nèi)部程序，而調(diào)制解調(diào)器和程序員監(jiān)測來電電話線。 通話被檢測到并連接建立后，程序器強迫暫停其程序的執(zhí)行。新的程序就被下載并嵌入到應(yīng)用程序中的AT89C51的編程。當(dāng)編程完成后，應(yīng)用軟件程序獲準(zhǔn)開始其新的程序執(zhí)行，而程序控制器返回監(jiān)督下一個通話的電話線。 程序控制輸出無效時程序控制器上電，允許應(yīng)用程序正常運行。在配置調(diào)制解調(diào)器接聽來電后，程序控制器停止工作。是程序控制器不會影響到程序直到一個新的程序應(yīng)用程序被下載。 程序員通過發(fā)送控制在串行接口上的ASCII命令字符串來控制調(diào)制解調(diào)器，對此調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)海斯式調(diào)制解調(diào)器的ASCII數(shù)字代碼。該軟件是專為與海斯兼容使用的調(diào)制解調(diào)器，其中包括這里使用的1200普羅米修斯ProModem。 串行接口，程序員通過它連接到調(diào)制解調(diào)器，它支持兩個握手信號，DTR和DSR。上電時，程序控制器判定DTR，斷定為DTR后調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)。如果調(diào)制解調(diào)器不響應(yīng)任何命令，包括命令掛斷，程序控制器抬高DTR點位，強制調(diào)制解調(diào)器下降。 當(dāng)程序控制器停止工作后，監(jiān)測調(diào)制解監(jiān)聽電話線，等待來電呼叫。當(dāng)檢測到輸入，調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)并試圖與輸入建立通信。如果建立了連接，調(diào)制解調(diào)器發(fā)送一個代碼，喚醒程序控制器。程序控制器驗證連接的代碼，并開始審查有效的數(shù)據(jù)包報頭。 傳入數(shù)據(jù)包必須在少于30秒內(nèi)到達，否則調(diào)制解調(diào)器掛斷和程序控制器繼續(xù)停止工作，等待下一次呼叫。如果來電掛斷，在得到下一次呼叫之前，三十秒時間必須終止。在復(fù)位延遲時間傳入是被忽略的。 如果復(fù)位延遲時間結(jié)束之前收到一個有效的數(shù)據(jù)包報頭，程序控制器將嘗試讀取和驗證傳入的數(shù)據(jù)包。在數(shù)據(jù)包的接收過程中的任何時間，無效字符，奇偶校驗錯誤或超時的時間內(nèi)接待字符將導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)包被宣布無效，并丟棄。 兩個數(shù)據(jù)包類型定義：數(shù)據(jù)和最終文件。數(shù)據(jù)包包含五個領(lǐng)域，除了包報頭，是一個可變長度的數(shù)據(jù)字段。數(shù)據(jù)字段包含程序的數(shù)據(jù)在應(yīng)用程序中被寫入在AT89C51的控制器。負(fù)載地址字段中包含數(shù)據(jù)寫入的地址。末端文件包中包含與數(shù)據(jù)包相同的領(lǐng)域的文件，但該數(shù)據(jù)字段是空的。這包類型對程序控制器具有特殊的意義，如下所述。 任何包含有效文種的數(shù)據(jù)包，記錄長度或校驗和無效。程序數(shù)據(jù)在一個無效的數(shù)據(jù)包被丟棄的處理過程中被積累。編程器給傳送者發(fā)送一個NAK作為信號數(shù)據(jù)包的接收和恢復(fù)為一個有效的數(shù)據(jù)包報頭審查的警示信號。 第一個有效數(shù)據(jù)的接收引起編程器中斷應(yīng)用程序控制器。該控制器的中斷響應(yīng)放棄其正在運行的程序，并顯示一條消息，表明程序已經(jīng)被替代。如果這是由于接收了末端文件或者是電源觸發(fā)從而接收的第一個有效的數(shù)據(jù)包，運用必要的控制信號清除在應(yīng)用控制器內(nèi)的記憶程序。然后編程器在程序模式中放置控制器。 當(dāng)接收到第一個和其后的有效數(shù)據(jù)程序包時，將它們分開，它們包含的數(shù)據(jù)被編程到程序包負(fù)載地址域中的地址中的應(yīng)用控制器內(nèi)。編程后，從控制器內(nèi)將數(shù)據(jù)讀回并與接收到的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進行比較。成功的核查表明，方案是成功的，導(dǎo)致編程器向傳送者發(fā)送ACK信號。由于30秒的復(fù)位延遲，編程器重新對有效的數(shù)據(jù)包報頭進行測試。 如果編程失敗，編程器向傳送者發(fā)送信號CAN中止文件傳輸。調(diào)制解調(diào)器掉線，程序器繼續(xù)休眠等待下一次呼叫。應(yīng)用控制在程序模式中被保留，用以阻止它包含的不完整的或無效的程序。 重要的是要注意，無效的數(shù)據(jù)包永遠(yuǎn)不會規(guī)劃到應(yīng)用程序控制器。這樣做將要求錯誤被糾正之前，編程器中的記憶程序被徹底抹掉，造成先前所有數(shù)據(jù)的不可恢復(fù)。 根據(jù)末端文件的接收，編程器向閑置的狀態(tài)電源返回其控制輸出，允許應(yīng)用程序控制器，開始執(zhí)行新的程序。然后編程器在三十秒延遲之下重新開始對一個數(shù)據(jù)包報進行審查。 如果一個有效的數(shù)據(jù)包在30秒延遲之前接收，另一個只能被接受一個有效的末端文件而終止的程序循環(huán)開始執(zhí)行。 如果復(fù)位在收有效末端文件之前終止，那么調(diào)制解調(diào)器會掉線，編程器停止工作，等待下一次傳入。在這種情況下應(yīng)用控制器被保留在程序設(shè)計模式，以防止它執(zhí)行這個程序。要返回應(yīng)用程序的正常運行，另一個傳入必須被接收，一個有效的程序文件被上傳，由末端文件包終止。 青島理工大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目 1t座式焊接變位機設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 機械工程 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 082 班 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 專業(yè) 班級 機械 姓名 下發(fā)日期 題目 1t 座式焊接變位機設(shè)計 專題 1t 座式焊接變位機設(shè)計 主 要 內(nèi) 容 及 要 求 主要內(nèi)容：完成 1t 座式焊接變位機設(shè)計。編寫設(shè)計說明書，繪制裝配圖及部分 零件圖。 要求：必須以負(fù)責(zé)的態(tài)度對待自己所做的技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。 在教師指導(dǎo)下，獨立完成設(shè)計任務(wù)，培養(yǎng)較強的創(chuàng)新意識和學(xué)習(xí)能力，獲得機械 工程師的基本訓(xùn)練。整個設(shè)計在技術(shù)上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)上是可 行的。計算步驟清晰，計算結(jié)果正確；圖面整潔，視圖齊全，布局合理，線條、文字 及尺寸標(biāo)注符合國家標(biāo)準(zhǔn)；使用計算機設(shè)計、計算和繪圖；設(shè)計說明書要求內(nèi)容完整， 文字通順，語言簡練，圖示清晰，重要計算公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明出處。 設(shè)計說明書不少于 2 萬字，查閱文獻 15 篇以上，翻譯與課題有關(guān)的英文資料 2 篇， 譯文字?jǐn)?shù)不少于 5 千漢字，繪制圖紙折合總量不少于 5 張 A1。 主要技 術(shù)參數(shù) 載重量 1000kg，最大回轉(zhuǎn)力矩 1500Nm，最大傾斜力矩 1500Nm，工作臺回轉(zhuǎn)速 度 0.1～0.6 r/min，工作臺傾斜速度 0.5 r/min，工作臺傾斜角度 0°～120° 進 度 及 完 成 日 期 3 月 23 日 ~ 4 月 12 日（3 周）：課題調(diào)研，理解熟悉設(shè)計任務(wù)，借閱資料，翻譯 英文文獻，制訂設(shè)計計劃。 4 月 13 日 ~4 月 26 日（2 周）： 方案設(shè)計，選擇確定機器總體方案及部件方案。 4 月 27 日 ~ 5 月 31 日（5 周）： 技術(shù)設(shè)計，在草圖的基礎(chǔ)上完成裝配圖和零件圖 的繪制。 6 月 1 日 ~ 6 月 14 日（2 周）：技術(shù)文件編制，編寫完成畢業(yè)設(shè)計說明書，打印圖 紙，上交說明書和圖紙。 6 月 15 日 ~ 6 月 21 日（1 周）：教師審閱畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生準(zhǔn)備答辯。 教學(xué)院長簽字 日 期 教研室主任簽字 日 期 指導(dǎo)教師簽字 日 期 指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師: 年 月 日 指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人: 年 月 日 答 辯 委 員 會 評 語 指導(dǎo)教師給定 成績(30%) 評閱人給定 成績(30%) 答辯成績 （40%） 總 評 答辯委員會主席 簽字 評 定 成 績 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 V 摘要 在我國，焊接變位機也已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備。近十年來，這 一產(chǎn)品在我國工程機械行業(yè)，有了較大的發(fā)展，并獲得了廣泛的應(yīng)用。使用焊接變位 機可縮短焊接輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度，保證和改善焊接質(zhì)量， 并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。隨著計算機技術(shù)不斷向智能化發(fā)展，自動控制和 信息技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，焊接變位機也朝著智能化、多功能化、大型化、集 成化、高精度、高可靠度方向發(fā)展。本文主要論述了焊接變位機的組成，結(jié)構(gòu)及工作 原理。其中它的回轉(zhuǎn)機構(gòu)和傾斜機構(gòu)是本次設(shè)計的核心部分，直流電動機通過帶輪傳 動，渦輪蝸桿減速器傳動，使回轉(zhuǎn)工作臺達到要求回轉(zhuǎn)速度，傾斜機構(gòu)則通過二級齒 輪傳動實現(xiàn)工作臺翻轉(zhuǎn)，主要涉及到齒輪傳動設(shè)計及軸的設(shè)計與校核等。 關(guān)鍵詞：焊接變位機械；回轉(zhuǎn)機構(gòu)；減速器；傾斜機構(gòu) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 VI Abstract In our country, welding positioner has quietly become an indispensable manufacturing equipment. Over the past decade, the product has made significant development and access to a wide range of applications in the field of construction machinery industry in China. The application of welding positioner can reduce the time and raise labor productivity, reduce labor intensity of workers, to assure and improve the welding quality,and give full play to the performance of various welding methods. As computer technology continues to become intelligent, and a wide range of applications of automatic control and information technology in manufacturing Industry, welding positioner also towards to become intelligent, multi-functional, and large-scale, integrated, high-precision, high reliability . This article focuses on the composition, structure and working principle of the welding positioner.The design of turning gear and the tilting mechanism is the core.DC motor through the belt driving, worm gear reducer to drive rotary table to meet the required speed.The tilted mechanism through the spur gear reducer to make rotary table to flip, Mainly related to the design of gear and shaft and it’s verification, etc. Key words: welding posioner; turning gear; retarder;tilting mechanism 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 VII 目錄 摘要 ..............................................................................................................Ⅰ Abstract ......................................................................................................Ⅱ 目錄 ..............................................................................................................Ⅲ 第 1 章 緒論 ................................................................................................1 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 .........................................................................................1 1.2 論文主要研究內(nèi)容 .................................................................................................1 第 2 章 焊接變位機械概述 ........................................................................2 2.1 焊接變位機械的分類 ............................................................................................2 2.2 焊接變位機械的組成 ............................................................................................4 2.3 焊接變位機械的工作原理 ....................................................................................4 2.4 焊接變位機國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ....................................................................................5 第 3 章 座式焊接變位機的設(shè)計 ................................................................9 3.1 回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計 .....................................................................................................9 3.2 傾斜機構(gòu)的設(shè)計 ...................................................................................................29 3.3 底座和箱體的簡單設(shè)計 .......................................................................................32 結(jié)論 ..............................................................................................................33 參考文獻 ......................................................................................................34 致謝 ..............................................................................................................35 附件 1 ...........................................................................................................36 附件 2 ...........................................................................................................59 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 第1章 緒論 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 伸臂式、傾翻回轉(zhuǎn)式和雙立柱單回轉(zhuǎn)式等普通焊機變位機械在我國已經(jīng)廣泛 應(yīng)用，國外大型結(jié)構(gòu)件的焊接一般應(yīng)用機械手，從國內(nèi)目前的工藝現(xiàn)狀及設(shè)備投 入情況，全用焊接機器人代替手工焊接作業(yè)條件還不成熟。但是如果沒有焊接變 位機，對于復(fù)雜結(jié)件內(nèi)的一些立焊縫、仰焊縫等單純靠人工調(diào)整至容易焊接的平 焊或船焊位置是不可能的。人無法按焊接工藝執(zhí)行，焊接質(zhì)量也無法保證。因此， 近年來人工焊接變位機得到國內(nèi)工程機械行業(yè)的廣泛共識，都在加大這方面的投 入。而本次論文處于對大學(xué)四年所學(xué)的知識進行的一次綜合性的梳理及應(yīng)用，對 學(xué)生的綜合能力進行的一次較為實質(zhì)性的鍛煉。 1.2 論文主要研究內(nèi)容 本論文主要對焊接變位機械的分類以及應(yīng)用進行闡述，并從整體上對座式焊接變 位機進行設(shè)計。全文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面： （1） 焊接變位機械分類 （2） 焊接變位機械的組成 （3） 焊接變位機械的工作原理 （4） 回轉(zhuǎn)機構(gòu)中減速器、轉(zhuǎn)軸、軸承等的設(shè)計 （5） 傾斜機構(gòu)中齒輪、滑動軸承等的設(shè)計 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 第2章 焊接變位機械概述 2.1 焊接變位機械的分類 焊接變位機械是改變焊件、焊機或焊接空間位置來完成機械化、自動化焊接的各 種機械設(shè)備。 焊接變位機械的分類及各類所屬設(shè)備如下： 通常焊接變位機械可分為變位機、翻轉(zhuǎn)機、滾輪架、升降機等四大類： 一、焊接變位機 是通過工作臺的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)運動，使工件所有焊縫處于最理想的位置進行焊接， 使焊縫質(zhì)量的提高有了可靠的保證，它是焊接各種軸類、盤類、筒體等回轉(zhuǎn)體零件的 理想設(shè)備，同時也可用來焊接機架、機座、機殼等非長形工件。 二、焊接翻轉(zhuǎn)機 是將工件繞水平軸翻轉(zhuǎn)，使之處于有利施焊位置的機械，適用于梁、柱、框架、 橢圓容器等長形工件的裝配焊接。 焊接翻轉(zhuǎn)機種類繁多，常見的有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式等。 三、滾輪架 是借助焊件與主動滾輪間的摩擦力帶動圓筒形焊件旋轉(zhuǎn)的機械裝置。主要應(yīng)用于 回轉(zhuǎn)體工件的裝配與焊接，其載重可從幾十千克到千噸以上。按其結(jié)構(gòu)形式可分為三 大類： 1、自調(diào)式滾輪架 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 3 2、長軸式焊接滾輪架。 3、組合式焊接滾輪架。 四、升降機 是用來將工人及裝備升降到所需的高度的裝置，主要用于高大焊件的手工焊和 自動焊及裝配作業(yè)。其主要結(jié)構(gòu)形式有： 1、管結(jié)構(gòu)肘臂式。 2、管筒肘臂式。 3、板結(jié)構(gòu)肘臂式。 4、立柱式。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4 圖 2-1 伸臂式焊接變位機 2.2 焊接變位機械的組成 本次設(shè)計的座式焊接變位機由回轉(zhuǎn)機構(gòu)，傾斜機構(gòu)及其機架三大部分組成。其中： 回轉(zhuǎn)機構(gòu)由工作臺，回轉(zhuǎn)主軸，二級蝸輪蝸桿減速器，帶輪，電動機，箱體等組成； 傾斜機構(gòu)由扇形齒輪，傳遞齒輪，小齒輪，帶制動電動機的擺線針輪減速機等組成。 2.3 焊接變位機械的工作原理 焊接變位機械主要為達到和保持焊接位置的最佳狀態(tài)，本次設(shè)計的座式焊接變位 機是通過改變焊件的位置達到相應(yīng)要求，其具體的實現(xiàn)過程是：回轉(zhuǎn)機構(gòu)由電動機拖 動，電動機輸出一定的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過帶輪一次減速后，然后經(jīng)過二級蝸輪蝸桿減速器兩 次減速，最后由回轉(zhuǎn)主軸，經(jīng)過工作臺輸出焊件所需要的焊接速度，以期達到所需要 的焊縫要求。傾斜機構(gòu)通過整個回轉(zhuǎn)機構(gòu)的傾斜實現(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺的傾斜。 座式焊接變位機的結(jié)構(gòu)特點是工作臺連同回轉(zhuǎn)機構(gòu)支承在兩邊的傾斜 軸上，工作臺以焊速回轉(zhuǎn)，傾斜軸通過機構(gòu)傳動或液壓缸多在 140 范圍內(nèi)恒速傾斜，? 此種變位機對生產(chǎn)的適應(yīng)性較強，承載能力可達 50t，再焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 5 泛。 2.4 焊接變位機（Positioner）國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 2.4.1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了焊接變位機的型號、參數(shù)、技術(shù)要求、檢驗及驗收規(guī)則、包裝及標(biāo) 志等方面的內(nèi)容。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于各種類型的焊接變位機。 2.4.2 引用 標(biāo)準(zhǔn)列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn) 出版時，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下 列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。 GB/T 4064—1983 電氣設(shè)備安全設(shè)計導(dǎo)則 2.4.3 術(shù)語 2.4.3.1 最大負(fù)荷 Q 變位機所允許承載的工件最大重量，kg。 2.4.3.2 偏心距 A 工作臺面處于鉛垂位置時，最大負(fù)荷（工件）的重心距工作臺回轉(zhuǎn)軸線的距離，mm。 2.4.3.3 重心距 B 工作臺面處于鉛垂位置時，最大負(fù)荷（工件）的重心距工作臺面的距離，mm。 2.4.3.4 回轉(zhuǎn)速度 n1 工作臺繞其回轉(zhuǎn)軸（圖 1 中 z 軸）回轉(zhuǎn)的速度，r/min。 2.4.3.5 傾斜速度 n2 工作臺繞其傾斜轉(zhuǎn)軸（圖 2-2 中 y 軸）傾斜的速度，（°）/min。 2.4.3.6 傾斜角度 α 工作臺可傾斜的角度（見圖 1），（°）。 2.4.3.7 臺面高度 H 工作臺在最低水平位時，其臺面距地面的距離（見圖 1），mm。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 2.4.4 型號與參數(shù) 2.4.4.1 型號表示方法 變位機型號用漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示： HB × – × HB 焊接變位機名稱代號，H 和 B 分別為“焊”字和“變”字的漢語拼音第一個字母 × 最大負(fù)荷 Q 值，kg × 變位機工作臺調(diào)高功能代號，用 1 或 2 表示。1 表示工作臺高度固定，2 表示工 作臺高度可調(diào) 標(biāo)記示例：HB500–2 表示最大負(fù)荷為 500kg、工作臺高度可調(diào)的焊接變位機。 2.4.4.2 參數(shù) 焊接變位機的型號及參數(shù)要求如下： 表 2-1 焊接變位機的型號及參數(shù) 型號 最大負(fù) 荷 Q(KG) 偏心距 A(MM) 重心距 B(MM) 臺面高 度 H(MM) 回轉(zhuǎn)速度 N1(R/MIN) 焊接額 定電流 A（MA ） 傾斜角 度 Α(°) HB25 25 40?63 - 0.50~16.00 315 135? HB25 25 50 80 - 0.25~8.00 500 135 HB100 100 63 100 - 0.10~3.15 500 135 HB250 250 160?400 1000?0.05~1.60 630 135? HB500 500 160 400 1000 0.05~1.60 1000 135 HB1000 1000 250 400 1250 0.05~1.60 1000 135 HB2000 2000 250?400 1250?0.03~1.00 1250 135? HB3150 3150 250 400 1600 0.03~1.00 1250 135 HB4000 4000 250 400 1600 0.03~1.00 1250 135 HB5000 5000 250?400 1600?0.025~0.80 1250 135? HB8000 8000 200 400 1600 0.025~0.80 1600 135 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 HB1000 0 10000 200?400 2000?0.025~0.80 1600 135? HB1600 0 16000 200 500 2000 0.016~0.50 1600 120 HB2000 0 20000 200?630 2500?0.016~0.50 2000 120? HB3150 0 31500 200 800 2500 0.016~0.50 2000 120 HB4000 0 40000 160?800 3150?0.010~0.315 2000 105? HB5000 0 50000 160 1000 3150 0.010~0.315 2000 105 HB8000 0 80000 160?1000 3150?0.010~0.315 2000 105? 圖 2-2 焊接變位機示意圖 2.4.5 技術(shù)要求 2.4.5.1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動 2.4.5.1.1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動應(yīng)實現(xiàn)無級調(diào)速，并可逆轉(zhuǎn)。 2.4.5.1.2 在回轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，承受最大載荷時轉(zhuǎn)速波動不超過 5%。 2.4.5.2 傾斜驅(qū)動 2.4.5.2.1 傾斜驅(qū)動應(yīng)平穩(wěn)，在最大負(fù)荷下不抖動，整機不得傾覆。最大負(fù)荷 Q 超過 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 25kg 的，應(yīng)具有動力驅(qū)動功能。 2.4.5.2.2 應(yīng)設(shè)有限位裝置，控制傾斜角度，并有角度指示標(biāo)志。 2.4.5.2.3 傾斜機構(gòu)要具有自鎖功能，在最大負(fù)荷下不滑動，安全可靠。 2.4.5.3 其他 2.4.5.3.1 變位機控制部分應(yīng)設(shè)有供自動焊用的聯(lián)動接口。 2.4.5.3.2 變位機應(yīng)設(shè)有導(dǎo)電裝置，以免焊接電流通過軸承、齒輪等傳動部位。導(dǎo)電 裝置的電阻不應(yīng)超過 1mΩ，其容量應(yīng)滿足焊接額定電流的要求。 2.4.5.3.3 電氣設(shè)備應(yīng)符合 GB/T 4064 的有關(guān)規(guī)定。 2.4.5.3.4 工作臺的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝卡工件或安裝卡具，也可與用戶協(xié)商確定其結(jié)構(gòu)形 式。 2.4.5.3.5 最大負(fù)荷與偏心距及重心距之間的關(guān)系，應(yīng)在變位機使用說明書中說明。 2.4.6 檢驗項目及驗收規(guī)則 2.4.6.1 檢測輸出軸（工作臺）轉(zhuǎn)速，結(jié)果應(yīng)符合表 2-1 和 2.4.5.1 的要求。 2.4.6.2 首次生產(chǎn)時，應(yīng)進行變位機的空轉(zhuǎn)及負(fù)荷試驗，結(jié)果應(yīng)符合表 2-1 及 2.4.5.1 和 2.4.5.2 的要求。 2.4.6.3 變位機應(yīng)備有產(chǎn)品合格證書和使用說明書。 2.4.7 標(biāo)志與包裝 2.4.7.1 變位機應(yīng)涂敷防銹底漆及表層漆。涂層應(yīng)牢固，其中表層涂漆色彩應(yīng)協(xié)調(diào)美 觀。 2.4.7.2 變位機應(yīng)在標(biāo)牌上標(biāo)明名稱、型號、最大負(fù)荷、工作電壓、電機功率、出廠日 期、制造廠家等。 2.4.7.3 變位機的包裝應(yīng)牢固可靠，符合運輸部門的有關(guān)規(guī)定。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 第 3 章 座式焊接變位機的設(shè)計 3.1 回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計 3.1.1 工作臺及其工件總質(zhì)量 ，回轉(zhuǎn)主軸的危險斷面位于軸承處，所受的Kgm130? 彎曲力矩為： βα 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 圖 3-1 回轉(zhuǎn)主軸受力分析示意圖 （3-1） ???sincosi2cosin22hGehMw?? 其中： ——綜和質(zhì)量 ——偏心距e ——臺面高度。h ——回轉(zhuǎn)軸傾斜角? ——回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角? 根據(jù)焊接變位機國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) me250?h7 其中重心距取 600 其軸承處的扭矩： （3-2）??cosin??eGMn 按第三強度理論折算的當(dāng)量彎矩為： （3-3）2nwxd????22sincosi??eh? 該式在滿足 條件時才出現(xiàn)最大值。其值為:??sinhectg （3-4）Gxd2ma?? 對于指定的變位機： ，該數(shù)據(jù)由文獻[10]表 7-11 查得。3.0?e （3-5）?74.1in?hectg （3-6）?.62min1max??????????t 因此回轉(zhuǎn)主軸的強度可選在 ～ 的范圍內(nèi)任意位置進行計算。inax 主軸材料用 45 號鋼（調(diào)制處理） [ ]= = =61.1 （3-7）?Kn1??5.270?Mpa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 d> （3-8）?? m1.810.625.72410ehG103632 ?????? 取 d=120mm，校驗主軸： （3-9）?????MpaehdGeh62232 .583.10 其中 ??Mpa.6?? 初步確定主軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 圖 3-2 主軸的結(jié)構(gòu)與裝配 3.1.2 減速器的設(shè)計 3.1.2.1 二級渦輪蝸桿的設(shè)計 3.1.2.1.1 二級渦輪蝸桿尺寸的計算 總傳動比：初選電機為滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min 的直流電動機 工作臺設(shè)計回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 0.1~0.6r/min = =2400 （3-10）nim?總 6.014 平均傳動比：初選帶傳動的傳動比 1.4，帶i = （3-11）?平 均i4.1.2 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 取實際蝸桿頭數(shù)：Z =1，1 蝸輪齒數(shù)： Z =Z 41.4 （3-12）21??平 均i 則 Z =412 查文獻[3]表蝸桿渦輪參數(shù)的匹配（GB10085-88） 取 Z =41 =10 = 90 =022m1d2x 根據(jù)蝸輪蝸桿工作情況，選取蝸桿特性系數(shù):q=9 蝸桿模數(shù) = =10，12 則蝸桿尺寸： = =90 （3-12）1dqm = +2 =90+20=110 （3-13）aah = -2 =90-24=66 （3-14）1f1f 蝸輪尺寸： 分度圓直徑 = Z =10 41=410 （3-15）2dm?2m 齒頂圓直徑 =d +2 =430 （3-16）2a 齒根圓直徑 d = -2 1.2=386 （3-17）2fm? 渦輪齒寬 =0.75 =82.5 （3-18）B1a 3.1.2.1.2 蝸輪的齒面接觸疲勞強度校核 蝸輪蝸桿材料選用： 蝸輪選用鑄造錫青銅：zCuSn10P1; 蝸桿選用 20Cr. 蝸輪蝸桿中心矩 = . （3-19）??2qZma??m2509410??）（ 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 接觸疲勞強度： =Z Z （3-20）H?E??32aTK Z ——材料的彈性影響系數(shù)。E 對于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對時取 Z =155EMpa21 Z ——兩材料的接觸系數(shù)，由文獻[1]表 11-18 查得：Z =2.6? ? K——工作載荷系數(shù)， = ， A??VK? ——機械使用系數(shù)，A 由文獻[1]表 10-2 得： =1.15A ：齒面載荷分布系數(shù)，?K 由文獻[1]表 10-4 得： ＝１?K ：動載系數(shù)，V 由文獻[1]表 10-8 得： =1V ：齒間載荷分配系數(shù)系數(shù)，?K 由文獻[1]表 10-3 得： =1?K tan （3-21）91?qZ? 得 6.34??? = =12740 （3-22）2TGemN.31852.0? 滑動速度： （3-23）sndVs /02.34.6cos10694.cos106co21 ????????? 查表蝸桿傳動的當(dāng)量摩擦角 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 ??6.5v? （3-24）53.0)6.34.tan(91)tan(????v??? （3-25）8056.?總 其中軸承效率 0.99 攪油效率 0.98 （3-26）NiT3.152.04321???總? 所以接觸疲勞強度 （3-27）MpaH 2681.9525.0.8/3.6.21053 ????? 其中 蝸桿螺旋面硬度 268Mpa 3.1.2.1.3 蝸輪的齒根彎曲疲勞強度校核 根據(jù)公式： （3-28）??FFaFYmdKT?????2153. 其中： Y ——蝸輪齒形系數(shù)，2Fa 可由蝸輪的當(dāng)量齒數(shù) Z 及蝸輪變位系數(shù) X 決定。2V2 可由文獻[1]圖 11-19 查得 Y =2.4Fa Y ——螺旋角影響系數(shù)，? =1- =1- =0.955 （3-29）??140??3.6 ∴ =( ) 2.4 0.955=3.59 （3-30）F?.099.8355.1??410Mpa [ ]= [ ]′=1.37 56=76.72 （3-31）FNKH? 其中[ ]′可由文獻 [1]表 11-8 查得: [ ]′=56H pa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 為壽命系數(shù): FNK N 為應(yīng)力循環(huán)系數(shù)： N=60 j n L =60 1 0.6 21900=788400 （3-32）?2h? J:蝸輪每轉(zhuǎn)一次，每個輪齒的嚙合次數(shù). 這里取 j=1; n :蝸輪轉(zhuǎn)速, =0.6 ;22nmi/r L :工作壽命, h L =365 6 10=21900 （3-33）h?h ∴ = 1.37 （3-34）FNK?8710 < ,∴蝸輪的齒根彎曲疲勞強度滿足使用條件。?F??? 3.1.2.1.4 蝸桿的剛度校核 蝸桿受力后如產(chǎn)生過得變形，就會造成輪齒上的載荷集中，影響蝸輪與蝸桿的正確嚙 合。所以需進行蝸桿的剛度校核，其校核剛度條件為： = （3-35）y??yLEIFrt??'2148 其中[y]——蝸桿材料許用的最大撓度。 [ ]= = = （3-36）y10d9m0. 其中 d 為蝸桿分度圓直徑。1 E—— 蝸桿材料的彈性模量。 E=2.07 Mpa50? I—— 蝸桿危險截面的慣性矩。 （3-37）?I641fd?? 其中 d 為蝸桿的齒根圓直徑。1f 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 d = 66mm1f =5.958 10 （3-38）?I64??7 L′—— 蝸桿兩端支撐點間的跨距。 L′ 0.9 =0.9 =369 （3-39）?2d10m —— 蝸桿所受的圓周力。1tF = = =3384.4 （3-40）1tFdT09.35?N —— 蝸桿所受的徑向力。1rF = = = tan20 =5828.5 （3-41）1r2tF??ant2dT41.09835??N 其中 為蝸輪齒形角。? =20? ∴ 0.369 =0.073 （3-42）64.01307.2485825????y 3 ∵y=0.073<0.09=[y]∴蝸桿的剛度滿足使用條件。 3.1.2.1.5 選取蝸桿傳動的潤滑方法 根據(jù)蝸輪蝸桿的相對滑動速度 V =0.02/s，s 載荷類型為重型載荷，故可采用油池潤滑。 3.1.2.1.6 二級蝸桿蝸輪傳動熱平衡計算校核及其選用冷卻裝置 = +1000 (1-η)/ s （3-43）0ta?P?d? 其中 ——周圍空氣的溫度，常溫情況下可?。玻啊?。at ——蝸桿蝸輪的傳動效率。? ＝0.53 ——箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取 =(8.15~17.45),w/(m2.℃)，d?d? 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 當(dāng)周圍空氣流動良好時 α 可取偏大值。這里取 α ＝ 17d d P——輸入功率。 =157 41 =0.404kw （3-44）?PwT?2602.?? ∴t。=20℃ + =20℃+53.2℃=73.2℃ （3-45）.350174.?）（ ∵73.2℃<80℃ 其中 80℃為其臨界溫度。 故在通風(fēng)良好的情況下，不需要加散熱裝置。 3.1.2.2 一級蝸輪蝸桿的設(shè)計 3.1.2.2.1 一級渦輪蝸桿尺寸的計算 選取實際蝸桿頭數(shù)：Z =1，蝸輪齒數(shù)：1 Z =i Z （3-46）2?1 ∴Z =412 查文獻[3]表蝸桿渦輪參數(shù)的匹配（GB10085-88） 選取 =5 =10 x =-0.5mq2 則蝸桿尺寸： = =50 （3-47）1dqm = +2 =50+10=60 （3-48）aah d = -2 =50-12=38 （3-49）1f1f 蝸輪尺寸：分度圓直徑 = Z =5 41=205 （3-50）2m?2m 齒頂圓直徑 = +2 （1+x）=205+2 =210 （3-512ad ）（ 5.01?? ） 齒根圓直徑 = -2 (1.2-x)=205-2 =188 （3-52）2fhdm?）（ 5.021??m 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 渦輪齒寬 =0.75 =45 (3-53)B?1adm 校核蝸輪的齒面接觸疲勞強度： 蝸輪蝸桿材料選用： 蝸輪選用鑄造錫青銅：zCuSn10P1; 蝸桿選用 20Cr. 3.1.2.2.2 蝸輪的齒面接觸疲勞強度校核 首先蝸輪蝸桿材料選用：蝸輪選用鑄造錫青銅：zCuSn10P1; 蝸桿選用 20Cr. 蝸輪蝸桿中心矩 a= = =125 （3-54）21xmd?25.050??m 根據(jù)接觸疲勞強度公式： = Z （3-55）H?E??32aTK Z ——材料的彈性影響系數(shù)，單位是 Mpa? .E 對于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對時取 =155 。EZMpa21 ——兩材料的接觸系數(shù)：? 由文獻[1]表 11-18 查得：Z =2.5? ——工作載荷系數(shù)，K = （3-56）KA??V?K 其中： ——機械使用系數(shù)，A 由文獻[1]表 10-2 得： =1.15AK ——齒面載荷分布系數(shù)?K 由文獻[1]表 10-4 得： ＝１? ——動載系數(shù)，V 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 由文獻[1]圖 10-8 得： =1VK ——齒間載荷分配系數(shù)，?K 由文獻[1]表 10-3 得： =1? tan （3-57）10?qZ? 得： 5.71??? = （3-58）?2T579.803?mN? 滑動速度： Vs= （3-59）sndV /4.071.5cos1064.cos16cos1 ?????? 查文獻[1]表 11-18 蝸桿傳動的當(dāng)量摩擦角 ??25.3v? （3-60）634.0)25.71tan()tan( ????v??? （3-61）98.0634.?總 其中軸承效率 0.99 攪油效率 0.98 （3-62）?1TNi04.63.41572??總? 所以接觸疲勞強度 155 （3-63）?H?Mpa8.1725.015.21033 ?? 其中蝸桿螺旋面強度 268Mpa [ ]′:鑄造錫青銅蝸輪的基本許用應(yīng)力。由文獻 [1]表 11-7 查得：H? [ ]′= 268 ，pa [ ]=K [ ]′=0.86 268=231.4 （3-64）H?FN?HMpa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 其中 ——蝸輪蝸桿工作壽命系數(shù)， FNK N 為應(yīng)力循環(huán)系數(shù)： N=60 j n L =60 1 0.6 41 21900=32324400 （3-65）?2h? J:蝸輪每轉(zhuǎn)一次，每個輪齒的嚙合次數(shù). 這里取 j=1; n :蝸輪轉(zhuǎn)速, n =24.6 ;22min/r L :工作壽命,h =365 6 10=21900h （3-66）hL? ∴ = 0.86 （3-67）FNK?8710 < ,蝸輪的齒根彎曲疲勞強度滿足使用條件。F??? 3.1.2.2.3 蝸輪的齒面彎曲疲勞強度校核 根據(jù)公式： = （3-68）F???FFaYmdKT???2153. 其中： Y ——蝸輪齒形系數(shù)，2Fa 可由蝸輪的當(dāng)量齒數(shù) Z 及蝸輪變位系數(shù) X 決定。2V2 可由文獻[1]圖 11-19 查得 Y =3.0Fa Y ——螺旋角影響系數(shù)，? Y =1- =1- =0.959 （3-69）??140??7.5 =( ) 3.0 0.959=1.55 （3-70）F?25.03.1?410?Mpa [ ]= [ ]′=0.86 56=48.16 （3-71）FNKH? 其中[ ]′可由文獻[1] 表 11-8 查得: [ ]′=56H?pa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 為壽命系數(shù): FNK <[ ],蝸輪的齒根彎曲疲勞強度滿足使用條件。? 3.1.2.2.4 蝸桿的剛度校核 蝸桿受力后如產(chǎn)生過得變形，就會造成輪齒上的載荷集中，影響蝸輪與蝸桿的正確嚙 合。所以需進行蝸桿的剛度校核，其校核剛度條件為： = （3-72）y??yLEIFrt??'2148 其中[y]——蝸桿材料許用的最大撓度。 [ ]= = =0.05 （3-73）y10d5m 其中 d 為蝸桿分度圓直徑。1 E—— 蝸桿材料的彈性模量。 E=2.07 50?Mpa I—— 蝸桿危險截面的慣性矩。 （3-74）?I641fd?? 其中 d 為蝸桿的齒根圓直徑。1f d =38mmf =1.02 10 （3-75）?I6438??5 L′—— 蝸桿兩端支撐點間的跨距。 L′ 0.9d =0.9 =184.5 （3-76）?205m —— 蝸桿所受的圓周力。1tF = = =241.6 （3-78）1tFdT05.46?N —— 蝸桿所受的徑向力。1rF 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 = = = tan20 =557.5 （3-79）1rF2t??ant2dT05.17??N 其中 α 為蝸輪齒形角。 α=20 ? ∴ 184.5 =0.00375 （3-80）64381.07.2485 2????y 3 0.00375<0.05=[ ],蝸桿的剛度滿足使用條件。?y 3.1.2.2.5 蝸桿傳動的潤滑方法 根據(jù)蝸輪蝸桿的相對滑動速度 V =0.44 ，ssm/ 載荷類型為重型載荷，故可采用油池潤滑。 3.1.2.2.6 一級蝸桿蝸輪傳動熱平衡計算校核及其選用冷卻裝置 = + （3-81）0ta??sPd????1 其中 ——周圍空氣的溫度，常溫情況下可取 20℃。at ——蝸桿蝸輪的傳動效率。? ＝0.634 ——箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取 =(8.15~17.45),w/(m2.℃)，d?d? 當(dāng)周圍空氣流動良好時 可取偏大值。這里取 ＝17d d P——輸入功率。 =6.04 41 41 =0.637 （3-82）?PwT?2?602.?kw ∴ =20℃+ =20℃+43℃=63℃ （3-83）0t .3501746.?）（ 63℃<80℃ 其中 80℃為其臨界溫度。 故在通風(fēng)良好的情況下，不需要加散熱裝置。 3.1.2.2.7 一級渦輪蝸桿傳動渦輪軸的校核 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 圖 3-3 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算 1T2tF2a1rFt1a 59 2281 R 2R (a)2tF1rF 59 2281 R 2R 220.4N.m HM 59 2281 R 2R1tF M 2r r 826.4N.m (b) (c) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 132.6N.m 482.0N.m VM T 圖 3-4 軸的載荷分析圖 其中 =3384.4 =5828.5 = =1531.71tFN1rF1a2tFN = 1531.7 （3-84）2t?dT = =557.5 （3-85）2rt?an? = =956.7 （3-86）1M??248.6?mN. = = = =131.1ca?224??????????????WTM???T22 ???32901.1057795? 14, 取 Z =20 Z =1.4 20=28 則 =9.525mi12?bPm 3.1.2.3 計算帶輪節(jié)圓直徑 = =60.67 （3-89）?11Zdb?205.9? = = =84.94 （3-90）22Pb8.m 3.1.2.4 計算帶長 L =2 a ?cos?+ + （3-91）p0??21d????18012d???? 要求： 0.7 （3-92）??21d?0a??21d 即 102m0a?2.91m 取 a =2000 =arcsin =3.48 （3-93）?ad21?? 則 L =2 +3.14 /2+3.14 /180 p98.02???94.867.0???67.094.8.3?? =629.3m inv = =3.14 =14.92 （3-94）?12Zb???2086? 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 ??5.86? 實際中心距 =198.8 （3-95）????cos210ZPab???m 3.1.2.5 帶輪傳動額定功率 （3-96）ZK0W =1 = =1 （3-97） 14.0??????sb b =25.4mm b 估計為 25.4mm0ss 3.1.2.6 輪寬 b =25.4 =24.42 （98）s?0?14.0??????PKZd 14.5???????m 所以 可取為 25.4 .sbm 3.1.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)中標(biāo)準(zhǔn)件的校核 3.1.3.1 軸承校核 3.1.3.1.1 一級渦輪蝸桿傳動蝸桿軸軸承校核 選取 7009AC 角接觸球軸承正裝 =241.6 =557.5 =1531.71tFN1r1aFN 1rF1tF1a 圖 3-5 軸承受力圖 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 求的軸承處支反力 = = =303.81R2 225.76.41?????????????N 軸向力 F =1531.7aeN 派生軸向力 =0.68 =206.61d?1R =0.68 =206.622 +F >1dFad 所以軸承 1 放松，軸承 2 壓緊 軸向力 = =206.6adN = +F =1738.32F1ae = =0.68<0.71Ra8.306 則當(dāng)量動載荷 = =206.61rPRN?2RFa7.083? 則當(dāng)量動載荷 =0.41 +0.85 =0.41 =1602.282rP?22aF5.1738.083??N 所以 2dFae1 所以軸承 1 壓緊，軸承 2 放松 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 29 軸向力 = + F =1290.1+2853.3=4143.41a2dae N = =2853.3 N = =0.966>0.7總1RFa8.453 則當(dāng)量動載荷 =0.41 +0.85 =5185.41rP?1R1aFN?總2RFa 7.068.493? 則當(dāng)量動載荷 = =4196.12rP總 N 所以 > ,校核軸承 11r2 = = =3.9 （3-100）nL60??????PC36.04???????4.5180233510?h 符合要求 3.1.3.2 鍵的選擇與校核 3.1.3.2.1 一級渦輪蝸桿傳動： 依據(jù)軸頸查文獻[1]表 6-1 取 l=22 63b?h14m 校核： = = =11.7 <[ ]=120~150 （3-101）p?kldT3210???8526345.07?Mpa?Mpa 符合條件 3.1.3.2.2 二級渦輪蝸桿傳動 依據(jù)軸頸查文獻[1]表 6-1 取 l=32 80b?h18m 校核 = = =95.3 <[ ]=120~150 （3-102）p?kldT3210???128085.23??Mpa?Mpa 符合條件 3.2 傾斜機構(gòu)的設(shè)計 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 3.2.1 傾斜軸的設(shè)計 3.2.1.1 傾斜軸尺寸計算 估計回轉(zhuǎn)工作臺及回轉(zhuǎn)機構(gòu)的總重量 =2000 9.8=19600GKg?N 其對傾斜軸的最大傾覆力矩 = =19600 =15484 （3-103）TM2eh?225.07.?m? 預(yù)估滑動軸承處軸頸 120mm 則 =1+ =1+0.5 120/2 400=1.0225 （3-104）fKRd2? 主軸在 =90 =0 時???? 支反力 =1C3.4096???9.0????5.031.?2. =45092.3 N 主軸在 = =90 時?K?? 支反力 K?21C1RG???2eh?f = 019.4.0962? =33305.9 N C 取大值1 所以實心軸頸 = =76.7 （3-105）d???315?lC?36102.459?m 取 =120mm 符合條件d 3.2.1.2 傾斜軸的強度校核 傾斜軸強度校核 = =37.1 < ??21234tFehWLG??4960??223201.4.591.???Mpa??? （3-106） 傾斜軸選用 45 號鋼調(diào)質(zhì) =60???Mpa 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 31 3.2.2 齒輪設(shè)計 扇形大齒輪選取 =8 =101mZ 傳遞齒輪選取 =8 =67 小齒輪選取 =8 =17 傾斜機構(gòu)齒輪為開式傳動，按齒根彎曲疲勞強度校核 傾斜機構(gòu)的齒輪為開式傳動，校核其齒根彎曲疲勞強度： 公式為 = （3-107）F?bmYKSat??F?? 扇形大齒輪： = = =38326.7tFdT?280.154N = =1.0 =1.518KVA??38.1.? =2.18FaY =1.79S =70bm =8 則 = =405.4F?6108779.2.35.1??Mpa = = =489.2 （3-108）??F?SKNlim3.1502?pa < 符合要求?F??? 傳遞齒輪： = = =38326.7tdT?280.154N = =1.0 =1.529KVA??39.1.? =2.25FaY =1.74S =87bm 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 32 =8m 則 = =329.6F?6108774.25.3529.1??Mpa = = =486.9??SKNlim. < 符合要求?F? 小齒輪： = = =38326.7tdT?2136.02N = =1.0 =2.244KA?V?K04.21.? =2.97FaY =1.52S b=110m m=8 則 = =441.2F?610852.97.324.??Mpa = = =530.8??SKNlim. < 符合要求?F? 3.2 底座和箱體的簡單設(shè)計 底座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度，其次是強度和抗振性能；當(dāng)同時 用作滑道時，滑道部分還應(yīng)具有足夠的耐磨性。此外，對具體的機械，還應(yīng)滿足特殊 的要求，并力求具有良好的工藝性。 底座和箱體的結(jié)構(gòu)尺寸和大小，決定于安裝在它的內(nèi)部或外部的零件和部件的形狀和 尺寸及其相互配置，受力與運動情況等。設(shè)計時應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆與操 作。 底座和箱體的一些結(jié)構(gòu)和尺寸，如壁厚，凸緣寬度，肋板厚度等，對機座和箱體的工 作能力，材料消耗，質(zhì)量和成本，均有重大的影響。但是由于這些部位的形狀不規(guī)則 和應(yīng)力的分布復(fù)雜性，基本上按照經(jīng)驗公式，經(jīng)驗數(shù)據(jù)，或比照現(xiàn)用的類似機件進行 設(shè)計，而略去強度和剛