【正文】 械、工業(yè)機(jī)械人、隧道掘進(jìn)機(jī)、旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)燈行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 故載荷系數(shù) A V H HK K K K K???= （ 6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（ 2—15）得 311ttKddK? = （ 2—15） （ 7） 計(jì)算模數(shù) nm 11cosn dm z ?? = 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ： 由 [1]式 (10—17 2132d12 co s[]FSn HKT Y YYmz? ???????? 1） 確定計(jì)算參數(shù) 。 =； 按經(jīng)驗(yàn) ， 初選螺旋角 β ＝ 14176。 見圖（ 23）。10%，三相，交流， ； 保護(hù)功能：過載能力為 200%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間 3 秒和 150%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間 60 秒；過電壓、欠電壓保護(hù) 。這里列出一系列工件對(duì)應(yīng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速表，見表（ 2— 1）。 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 自動(dòng)焊機(jī)主軸電動(dòng)機(jī)功率 為 wda?? PP KW （ 2— 2） 式中 wp ──卡盤所需的功率， kW； 圖 22 工件截面圖 8 a? ──由電動(dòng)機(jī)至卡盤 的總效率。回轉(zhuǎn)支承可以很好地解決這一問題，制有外齒的回轉(zhuǎn)支承直接與主軸上的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出，既平穩(wěn)又節(jié)省空間。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中， CIMS 集下料、裝配、焊接等為一體的機(jī)器人生產(chǎn)中心，實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)真正的高精度、全自動(dòng)化的現(xiàn)代化革命，是未來焊接生產(chǎn)的發(fā)展方向。 工業(yè)發(fā)達(dá)國家現(xiàn)在已大量使用焊接機(jī)器人來進(jìn)行自動(dòng)化焊接生產(chǎn)。自動(dòng)焊接機(jī)憑借其高效性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)型等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代的機(jī)械發(fā)展應(yīng)用得到廣泛的應(yīng)用。 二 〇 一 二 年 六 月 題 目： 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 院 ： 機(jī) 械 學(xué) 院 系 別： 機(jī) 械 系 專 業(yè)： 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師 ： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘 要 近年來， 送變電、風(fēng)力機(jī)、大型戶外廣告牌 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 與柱管 的焊接特別是棱管 與 法蘭 的 焊接也成為了一個(gè)難點(diǎn)。 CAXA drawing. 目 錄 引 言 ........................................................... 1 第一章 緒論 ..................................................... 2 我國焊接自動(dòng)化的發(fā)展?fàn)顩r ................................ 2 我國自動(dòng)焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢 .............................. 2 成套焊接設(shè)備的微機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展 ............... 2 焊接設(shè)備的智能控制技術(shù)發(fā)展 ......................... 3 焊接計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 技術(shù)發(fā)展 ............... 3 自動(dòng)焊機(jī)的類型 ........................................... 4 剛性自動(dòng)化焊接設(shè)備 ................................ 4 自適應(yīng)控制自動(dòng)化焊接設(shè)備 ........................... 4 智能化自動(dòng)焊接設(shè)備 ................................. 4 自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng) ......................................... 5 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已知技術(shù)數(shù)據(jù) ................................. 5 基本設(shè)計(jì)流程 ............................................ 5 第二章 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算 ................... 6 傳動(dòng)裝置的整體設(shè)計(jì) ....................................... 6 傳動(dòng)方案的確定 ..................................... 6 電動(dòng)機(jī)的選擇 ............................................. 7 確定工件 轉(zhuǎn)速 ....................................... 7 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 ................................... 7 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ..................................... 9 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 ................... 9 選擇電動(dòng)機(jī)容量 ..................................... 9 電動(dòng)機(jī)的校核 ...................................... 11 變頻器的選擇 ............................................ 11 減速機(jī)的選擇 ............................................ 11 二級(jí)擺線針輪減速機(jī)工作原理 ........................ 11 二級(jí)擺線針輪減速機(jī)特點(diǎn) ............................ 12 聯(lián)軸器的選擇 ............................................ 12 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .............................. 13 計(jì)算各軸（零件）轉(zhuǎn)速 .............................. 13 計(jì)算各軸（零件）輸入功率 .......................... 13 計(jì)算各軸（零件）輸入轉(zhuǎn)矩 .......................... 13 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................... 14 高速齒輪設(shè)計(jì) ...................................... 14 回轉(zhuǎn)支承的設(shè)計(jì)選擇 ................................ 19 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................... 20 選擇 軸的材料 ...................................... 20 初步計(jì)算軸的最小直徑 .............................. 20 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................... 21 求軸上載荷 ........................................ 22 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 ........................ 24 軸承壽命的計(jì)算 .................................... 24 鍵的校核 .......................................... 25 氣動(dòng)卡盤的選擇 ......................................... 26 潤滑方式與密封裝置的選擇 ............................... 26 齒輪潤滑 ......................................... 26 滾動(dòng)軸承的潤滑與密封 ............................. 27 其它部件潤滑 ..................................... 28 第三章 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)移動(dòng)卡緊裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 .................... 29 傳動(dòng)裝置的方案設(shè)計(jì) ...................................... 29 電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)的選擇 .................................... 29 選擇電動(dòng)機(jī)類型 .................................... 29 選擇電動(dòng)機(jī)容量 .................................... 29 齒輪齒條參數(shù)設(shè)計(jì) .................................. 30 確定減速器型號(hào) .................................... 31 電動(dòng)機(jī)的校核 ...................................... 31 聯(lián)軸器的選擇 ............................................ 32 鍵的校核 ................................................ 32 機(jī)床導(dǎo)軌選擇 ............................................ 33 潤滑方式與密封裝置的選擇 ................................ 33 齒輪齒條嚙合潤滑 .................................. 33 導(dǎo)軌潤滑 .......................................... 33 第四章 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)箱體及附件設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................... 35 床身的設(shè)計(jì) .............................................. 35 軸承端蓋的設(shè)計(jì) .......................................... 35 整體主軸系統(tǒng)三維建模結(jié)果 ................................ 36 結(jié) 論 ........................................................... 37 參考文獻(xiàn) ........................................................ 39 謝 辭 ........................................................... 40 1 引 言 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，機(jī)械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，古老的生產(chǎn)方式已不能完全適應(yīng)新形勢的要求。微機(jī)控制的 IGBT 式逆變焊接電源，是實(shí)現(xiàn)智能化控制的較理想設(shè)備，目前我國正在大力發(fā)展和推廣應(yīng)用。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的 CIMS 系統(tǒng)是以焊接機(jī)器人為中心，在數(shù)控焊機(jī)及相應(yīng)的工藝裝備等技術(shù)保障的基 礎(chǔ)上，集信息流、物資流于一體的集成制造系統(tǒng)。主軸結(jié)構(gòu)直接影響著焊接機(jī)械手的位置和精度。 因?yàn)樽詣?dòng)焊機(jī)不是專用機(jī)床，工件大小各異，有一定柔性，已知機(jī)床加工工件直徑 為 — 2 米，故 放寬轉(zhuǎn) 速 范圍至 minn =, maxn =。 1i =2909，對(duì)應(yīng)變頻器調(diào)速后電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)定116~582r/min。10% ，單相 / 三相，交流， ； 380V480V177。半聯(lián)軸器的孔徑 d=100mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L=212mm。 試選小齒輪齒數(shù) z1＝ 40，大齒輪齒數(shù) z2＝ 40179。 由 [1]表 10—3 查得 HK? = FK? =?；匦С性诂F(xiàn)實(shí)工業(yè)中應(yīng)用很廣泛，被人們稱為： ―機(jī)器的關(guān)節(jié) ‖，是兩物體之間需作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又需同時(shí)承受軸向力、徑向力、傾翻力 矩的機(jī)械所必需的重要傳動(dòng)原件。為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而 不壓在軸的端面上，故 Ⅰ — Ⅱ 長度應(yīng)比 1L 略短些，取—Ⅰ Ⅱl =210mm。 軸向零件的周向定位 ： 齒輪半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用鍵連接。由所選軸承系列 32024可查表知額定動(dòng)載荷 C=242kN。 140mm， T=178。 3) 應(yīng)選擇添加有極壓抗磨劑的潤滑油，以確保在齒傳動(dòng)摩擦的高溫下能生成抗極壓 。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。 m 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) maxmax nMMT ? =2，所以滿足要求。 圖 32 導(dǎo)軌 潤滑方式與密封裝置的選擇 齒輪齒條嚙合 潤滑 由于齒輪會(huì)隨著床身移動(dòng)，油潤滑便不可取，只能選擇脂潤滑，同第二章齒輪潤滑一樣，選擇 合