【正文】 軸受力表 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 12 ??N H N HF F N 12??NVNVFN 彎矩 M ?HMN 125 5 4 3 4 9 .7 51 9 2 3 3 8 .4 3??VVM N m mM m m 總彎矩 221 1 1 1 5 5 5 .1 4? ? ?HVM M M N m 222 2 2 1 4 5 9 4 .2 5? ? ?HVM M M N m 扭矩 T 1 ?T N m 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的齒輪才 c 截面強(qiáng)度 ，根據(jù)式（ 2— 19）進(jìn)行校核： ? ?22 ?? ??caMTW (2— 19) 軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ， ? ?ca MPa。 l=28179。 5） 取齒輪距箱體距離 a=20mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí) ，應(yīng)距箱體一段距離 s=8mm。 T=120179。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案 ： 經(jīng)分析比較，擬定圖（ 2— 6）為軸的結(jié)構(gòu)外形。 由于方案采用對(duì)稱布置回轉(zhuǎn)支承，故所受傾覆力矩，軸向力很小，不予考慮， 主要參考尺寸確定型號(hào)，因?yàn)楹附訖C(jī)要進(jìn)行內(nèi) 縫 焊接，所以回轉(zhuǎn)支承內(nèi)徑應(yīng)比 最大工件外徑大，與徐州萬達(dá)回轉(zhuǎn)支承廠家聯(lián)系后，所需回轉(zhuǎn)支承無標(biāo)準(zhǔn)件，但可以設(shè)計(jì)制造，回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)外形如圖 2— 5 所示。其他有 關(guān) 結(jié)構(gòu) 尺寸參看圖 （ 2— 4） 。 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 323 22 1 . 6 7 7 8 4 4 . 8 2 1 0 0 . 9 1 5 c o s 1 4 []0 . 2 4 4 0 0 . 7 6 FSnHYYm ???? ? ? ?? ?? =。 （ 1） 試算小齒輪分度圓直徑 1td? 3 231 2 1 . 6 7 8 4 4 . 8 2 1 0 4 . 9 8 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8()0 . 2 4 1 . 7 1 3 . 9 8 8 3 6 . 2 5td ? ? ? ?? ? ? = 因?yàn)橐c回轉(zhuǎn)支承配合，回轉(zhuǎn)支承孔徑要大，則需放大齒輪分度 圓直徑，故取 1td =600mm。 （ 3） 由 [1]表 10－ 7 選取尺寬系數(shù) d? ＝ 。 m) 輸出轉(zhuǎn)矩T(N178。 減速機(jī)與主軸聯(lián)接所用聯(lián)軸器應(yīng)保證同軸性，所以選擇鼓式齒形聯(lián)軸器 ，根據(jù)聯(lián)軸器選用規(guī)則，需按式（ 2— 13）計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： ca 1AT K T? （ 2— 13） 《查機(jī)械設(shè)計(jì)》表 141，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 AK =，則 ca 1AT K T? = N178。 二級(jí)擺線針輪減速機(jī)特點(diǎn) 擺線針輪減速器具有減速比大，傳動(dòng)效率高，體積小，重量輕，故障少，壽命長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪音小，拆裝方便，容易維修，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過載能力強(qiáng)， 耐沖擊，慣性力矩小，等特點(diǎn) 。 根據(jù) 電機(jī)額定功率以及電流，選擇型號(hào)為 MicroMaster440 西門子變頻器 。 但方案選擇電機(jī)經(jīng)變頻器調(diào)速，由于采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)輸出功率也要下降，為了保證調(diào)速后電機(jī)功率大于負(fù)載，故應(yīng)按式 （ 2— 11）計(jì)算電機(jī)功率 P， nmn= nPP （ 2— 11） 式中： P —— 電機(jī)實(shí)際輸出功率， kW； nP —— 電機(jī)額定功率， kW； n —— 電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速， r/min； mn —— 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速， r/min； 低速時(shí)功率大，則 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160M28，其主要性能如 表（ 2— 2）所示， 表 22 電機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 額定功率 額定電流 額定轉(zhuǎn)速 效率 功率因素 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 最大堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù) 重量 Y160M28 720r/min 85% 115Kg 至此可以算出工件最大扭矩 5maxmin9550 1 . 4 5 6 1 0wPT N mn? ? ? 等效到電機(jī)軸上 max eL TM i??? N178。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750、 1000、 1500、 3000 r/min，為方便調(diào)速，減少傳動(dòng)比，電機(jī)同步轉(zhuǎn)速選 dn =750r/min。如圖（ 22）當(dāng) r=， 密度 ，由以上數(shù)據(jù)可計(jì)算出管道的重量 G。179。 基本設(shè)計(jì)流程 （ 1） 了解工程實(shí)際中 棱 管法蘭自動(dòng)焊機(jī)的工作情況，為 主軸 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì)做前期準(zhǔn)備，同時(shí)整理相關(guān)的參考資料并且進(jìn)行必要的文獻(xiàn)檢索。 5 自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng) 自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)床中起著至關(guān)重要的作用，直接影響著焊縫質(zhì)量的好壞。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件能力的提高，現(xiàn)在通過計(jì)算機(jī)根據(jù) CAD 圖形庫(kù)中焊縫空間位置進(jìn)行預(yù)先的離線編程，再把控制焊接參數(shù)的傳感器獲得的數(shù)值經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，調(diào)節(jié)焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)和焊槍的空間位置。專家系統(tǒng)在與企業(yè)的緊密合作下完成，一般都能保證軟件的質(zhì)量和實(shí)用性。 焊接設(shè)備的智能控制技術(shù)發(fā)展 焊接設(shè)備如焊接變壓器、硅弧焊 整流器、晶閘管式弧焊整流器、脈沖弧焊電源、逆變焊電源等。 我國(guó) 自動(dòng)焊接設(shè)備 的發(fā)展趨勢(shì) 成套焊接設(shè) 備的微機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展 在焊接設(shè)備中發(fā)展應(yīng)用微機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)，如數(shù)控焊接電源、智能焊機(jī)、全自動(dòng)專用焊機(jī)和柔性焊接機(jī)器人工作站。 鑒于以上情況，我對(duì)管法蘭自動(dòng)焊機(jī)主軸結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及機(jī)床床身進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ribbed tube。這種方法比較適合對(duì)圓管與法蘭進(jìn)行焊接，但對(duì)棱管與法蘭的焊接就很困難，因?yàn)槔夤軣o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(shí)刻發(fā)生變化的，更關(guān)鍵的是對(duì)工件在焊接過程中形成的熱變形難以控制。焊接時(shí)，在法蘭內(nèi)外各設(shè)一把焊槍，焊槍不動(dòng)，滾輪架上的滾輪帶動(dòng)管件轉(zhuǎn)動(dòng)，焊槍對(duì)內(nèi)外兩焊縫進(jìn)行焊接。 flange。自動(dòng)焊接機(jī)要適應(yīng)不同工件的加工，加工參數(shù)不同，就必須增加機(jī)床的柔性系統(tǒng)，還要確保其產(chǎn)品質(zhì)量。在汽車、摩托車、船舶、鍋爐、工程機(jī)械和重型機(jī)械等行業(yè)重點(diǎn)推廣采用焊接機(jī)器人、焊接中心、焊接柔性制造系統(tǒng) ，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造及檢查技術(shù)。柔性焊接機(jī)器人工作站隨著其價(jià)格的不斷降低在我國(guó)會(huì)逐步推廣應(yīng)用，代表了成套焊接設(shè)備的微機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展方向。 二是企業(yè)和高等學(xué)?；蚩蒲兴献鬟M(jìn)行開發(fā)。通常，焊接機(jī)器人焊槍運(yùn)動(dòng)的軌跡是由操作人員將焊槍先沿焊縫行走一次的示教方法來實(shí)現(xiàn)的。 智能化自動(dòng)焊接設(shè)備 它利用各種高級(jí)的傳感元件，如視覺傳感器，觸覺傳感器，聽覺傳感器和激光掃描器等，并借助計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系 統(tǒng)具有識(shí)別、判斷、實(shí)時(shí)檢測(cè)，運(yùn)算、自動(dòng)編程、焊接參數(shù)存儲(chǔ)和自動(dòng)生成焊接記錄文件的功能。 。 176。 由于機(jī)床工件變化，卡盤所需功率不定，但大工件轉(zhuǎn)速較小工件小 5倍，由小工件參數(shù)計(jì)算即可滿足要求。 n=20~ r/min。 則 2 1 1 1 11 2 3 4 5? ? ? ? ? ??a =， 故有 wda= = 0 .7 6 7 k W??PP 。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的 目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，西門子變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，由于擺線輪上齒廊曲線的特點(diǎn)及其受針齒殼上針齒銷限制之故，擺線輪的運(yùn)動(dòng)成為即有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運(yùn)動(dòng)，在輸入軸正轉(zhuǎn)一周時(shí)，偏心套亦轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過一個(gè)齒差從而得到減速，再借助 W 輸出機(jī)構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)動(dòng)通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。 根據(jù)電機(jī)軸的尺寸，選 取型號(hào)為 AMN2 型。 m 主軸： 21 d 1 5 0 14 表 23 運(yùn)動(dòng)參數(shù)表 輸入功率P（ kW） 輸出功率P(kW) 輸入轉(zhuǎn)矩T(N178。 （ 2） 由 [1]圖 10－ 30 選取區(qū)域系數(shù) Hz ＝ 。 （ 9） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1％，安全系數(shù) S＝ 1，由 [1]式（ 10－ 12）得 1 lim 11 HNH K S???? ??? ＝ 930MPa 1 lim 11 HNH K S???? ??? ＝ H?????＝ 122HH??? ? ? ??? ? ? ?＝ 2） 計(jì)算 。 111[]FSHYY??? = 222[]FSHYY??? = 大齒輪數(shù)值大。 小 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ： 因齒輪齒頂圓直徑大于 400mm，而又小于 1000mm，故選用 輪輻 式為宜。 回轉(zhuǎn)支承選型 ： 此次設(shè)計(jì)中，回轉(zhuǎn)支承選型主要考慮承載力與尺寸兩個(gè)方面。 m，半聯(lián)軸器孔徑 1d =100mm，均滿足要求，故取該軸最小直徑 mind =100mm。 D179。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間距離 l =25mm，故取—Ⅱ Ⅲl =50mm。 h179。 1）確定支撐點(diǎn) 處值 1 2 32 8 9 , 1 1 3? ? ?L m m L L m m。 鍵的校核 聯(lián)軸器選用鍵校核 ： 1)已知該鍵 b179。 齒輪用鍵校核 ： 1)已知該鍵 b179。 26 氣動(dòng) 卡盤的選擇 本 次設(shè)計(jì)產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)內(nèi)外環(huán)縫 同時(shí)焊接的工藝，卡盤是關(guān)鍵技術(shù)，由于工件尺寸較大 ，所以卡盤必須是大孔徑或超大孔徑，而且還要保證法蘭裝夾時(shí)的對(duì)中性。大小齒輪嚙合時(shí)，在兩齒面間總有相對(duì)滑動(dòng)，在兩滑動(dòng)摩擦面之間一部份微凸體27 直接發(fā)生接觸，一部份由潤(rùn)滑油接觸，這種潤(rùn)滑狀態(tài)稱為“邊界潤(rùn)滑”。 根據(jù)工作條件及選用要求， 選錐入度小的潤(rùn)滑脂，最終 選用 MEP2 極壓鋰基潤(rùn)滑脂。 選擇電動(dòng)機(jī)容量 自動(dòng)焊機(jī) 移動(dòng) 電動(dòng)機(jī)功率 為 wda?? PP kW （ 3— 1） 式中 wp ──齒條所需的功率， kW； a? ──由電動(dòng)機(jī)至齒條的總效率。 d=mz=136mm aad =d+ 2 h =152 m m ffd =d 2 h =128 .5m m 齒條的參數(shù)確定 ： m 8m m L 100 00m m , =2 0 B =1 00m m， ，???? 。 故齒輪轉(zhuǎn)速為 n=710/20=。半聯(lián)軸器的孔徑 d=50mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L=112mm。鍵的工作長(zhǎng)度 ?lL－ b=66mm，接觸高度 k==。 2)根據(jù)國(guó)內(nèi)外機(jī)床導(dǎo)軌潤(rùn)滑實(shí)際應(yīng)用來選擇。 除了得到以上成果 ，本次設(shè)計(jì)還加強(qiáng)了自己文獻(xiàn)檢索和自學(xué)的能力，提高了對(duì)AUTO CAD 、 micro visio 的操作能力。 通過文獻(xiàn)檢索完成了對(duì) 自動(dòng)焊機(jī) 的學(xué)習(xí)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí) 計(jì)算出工作負(fù)載以及其他相干數(shù)據(jù)，借助數(shù)據(jù)確定了各傳動(dòng)件的型號(hào)或結(jié)構(gòu) ，并在 pro/e環(huán)境下完成了自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三維建模，通過查找手冊(cè)確定了標(biāo)準(zhǔn)連接件 的選型且制定了明細(xì)表。 圖 32 導(dǎo)軌 潤(rùn)滑方式與密封裝置的選擇 齒輪齒條嚙合 潤(rùn)滑 由于齒輪會(huì)隨著床身移動(dòng)，油潤(rùn)滑便不可取，只能選擇脂潤(rùn)滑，同第二章齒輪潤(rùn)滑一樣，選擇 合成 鋰基復(fù)合開 齒輪潤(rùn)滑油開齒樂（ HiGear20/20），這樣類型一樣，維護(hù)方便 。 h=14179。 m 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) maxmax nMMT ? =2，所以滿足要求。 31 查二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 ai=8 40 ，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為dn =i178。經(jīng)計(jì)算， w 2 .3 11000??FvP k W 電動(dòng)機(jī)至工件的傳動(dòng)總效率為 30 1 1 11 2 3? ? ? ??a （ 3— 3） 式中， 1 2 3??? 分別 為聯(lián)軸器、二級(jí)圓柱齒輪減速器、齒輪齒條傳動(dòng)的效率。 圖 29 軸承組 件 28 其它部件潤(rùn)滑 其他部件，例如回轉(zhuǎn)支承，減速器的潤(rùn)滑參照產(chǎn)品說明說，按要求進(jìn)行潤(rùn)滑劑的選擇和使用 。 3) 應(yīng)選擇添加有極壓抗磨劑的潤(rùn)滑油，以確 保在齒傳動(dòng)摩擦的高溫下能生成抗極壓 。新研制的大孔徑多爪氣動(dòng)卡盤的中心為大直徑通孔，以便于內(nèi)縫焊槍及其組件通過。 140mm， T=178。 180mm， T=178。由所選軸承系列 32024可查表知額定動(dòng)載荷 C=242kN。滾動(dòng)軸