【文章內(nèi)容簡介】 載荷分布系數(shù)KHβ=A+B［1+(b/ d1)2］(b/ d1)2+C103 b=+［1+（130/360）2］（130/360）2+103120=KHβ= 載荷系數(shù)K= KA KV KHαKHβ==K=彈性系數(shù)ZE= Mpa1/2節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH= 續(xù)表32接觸最小安全系數(shù)SHmin= 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，估計106 NL 108接觸壽命系數(shù)ZN1=許用接觸應(yīng)力[σH1]=σHlim1 ZN1 / SHlim=1200 /=1782Mpa[σH1] =1782Mpa驗算σH= ZE ZH Zε[ 2K T1 / bd12(u+1)/u ]=[ 2106 / 130/3602()/ ]1/2= [σH1]σH=計算表明，接觸疲勞強度較為合適。注：①表中圖和表查看參考書[3] 。 選擇工作臺的回轉(zhuǎn)電機 電機的驅(qū)動功率N 已知條件：焊接點最大線速度 Vmax=2500mm/min Vmin=250mm/min回轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)速 nmax=2500247?！?47。3000 = nmin=250247?！?47。3000 = η=—回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳動效率（，）由《焊接工裝夾具與變位機械》P127式（24）[1]功率計算公式 N=mmax nmax/9550η = G Emax nmax/9550η () =103 /( 9550) = KW 當(dāng)對工件實行自動焊接時，焊接線速度是一定的。隨著工件的大小及焊縫位置的改變，焊縫的回轉(zhuǎn)直徑也是改變，所以要求工作臺的回轉(zhuǎn)速度必須是無級調(diào)速的，實現(xiàn)不同的工件、不同的焊接位置達到相同的線速度，達到焊縫的質(zhì)量要求。工作臺的線速度在250mm/m—2500mm/min之間，速比為 1：10。工件在裝夾后，在不同的回轉(zhuǎn)速度下，有工件重心的偏心距產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)扭矩是一定的，所以要求電動機的輸出扭矩為恒扭矩。就目前來說，能實現(xiàn)恒扭矩?zé)o級調(diào)速的電機有三種：① Y系列普通異步交流電機。 Y系列普通異步交流電機一般只能實現(xiàn)1：10的恒扭矩調(diào)速，而且功率扭矩性差，不能滿足要求。② 直流電機。 直流電機調(diào)速技術(shù)發(fā)展比較早，有良好的起、制動性能，在很大范圍內(nèi)能平滑的調(diào)速，但其體積大、成本大，能耗大，對電網(wǎng)也有影響，縣被逐步取代。③ 交流變頻電機。 交流變頻電機的調(diào)速系統(tǒng)，由于調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不變，在各種變頻電機調(diào)速系統(tǒng)中效率最高，同時性能也最好，是交流變頻調(diào)速的主要發(fā)展方向。在比較之后，選擇交流變頻電機，該電機在調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不變，調(diào)速系統(tǒng)效率最高，性能最好。利用該電機在基頻以下屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的特性，將電機功率調(diào)低，達到輸出轉(zhuǎn)速速比1：10，輸出恒扭矩的要求。我選YVP系列變頻調(diào)速三相異步電動機，該類電機與變頻器裝置組成機電一體化系統(tǒng)，5—50HZ為恒轉(zhuǎn)矩運行區(qū)，50—100為恒功率運行區(qū)，調(diào)速比為1：20。查《機械設(shè)計手冊》P22109，選型號為YVP180L—8，其主要數(shù)據(jù)如下[4]： 表33回轉(zhuǎn)機構(gòu)的電動機的參數(shù)額定功率額定轉(zhuǎn)矩額定電流重量同步轉(zhuǎn)速11 KW144Nm25A250Kg750r/min總傳動比 i總 = 75 r/min247。 減速器的選擇 在焊接變位機的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，有個傳動比達到450的減速器。該減速器要求傳動效率高，承載能力大，傳動精度高，滿足安裝要求。 能實現(xiàn)這么大傳動比的減速器有三種： ① 圓柱齒輪減速器。 圓柱齒輪減速器的傳動比為1：400，需要幾個減速器串聯(lián)起來使用，體積很大。 ② 兩級蝸桿減速器。 在傳動比和體積上滿足要求，但其傳動效率低，特別是在輸入軸轉(zhuǎn)速很低（ r/min）的情況下更低。 ③ 三級行星齒輪減速器。 其傳動比和傳動效率（，且不隨輸入軸轉(zhuǎn)速的降低而降低）均能滿足要求，只是體積比蝸桿減速器大。相比較后，我選擇三級行星齒輪減速器。減速器中的齒輪由弧齒錐齒和行星齒輪傳動組成，具有以下特點：（1）體積小、重量輕，在相同條件下，比普通漸開線圓柱齒輪減速器的重量輕1/2以上，體積縮小1/2—1/3。（2）傳動效率高，—。查《機械設(shè)計手冊》P16—107，表16—2—77，選NGWS123—450減速器，其主要尺寸如下表[4]： 表34回轉(zhuǎn)機構(gòu)減速器的參數(shù)公稱傳動比輸入轉(zhuǎn)速輸入功率體積重量I=4501000r/min11kw145995010132000 Kg輸出數(shù)據(jù)：P=11= kw n=750247。450=4 工作臺傾斜機構(gòu)設(shè)計 傾斜機構(gòu) 。其傳動路線大致為：驅(qū)動電機——減速機構(gòu)——翻轉(zhuǎn)齒輪——翻轉(zhuǎn)軸——工作臺。在傳動系統(tǒng)中，動力的輸入為擺線針輪減速器。通過一帶制動輪聯(lián)軸器與第二級蝸桿減速器輸入軸連接，將動力傳給蝸桿減速器（減速比為30）。減速器輸出軸通過齒式聯(lián)軸器同齒輪軸連接，通過齒輪傳動，最終將動力傳給與支承梁連接的扇形齒輪，實現(xiàn)工作臺的翻轉(zhuǎn)。 傾斜機構(gòu)傳動簡圖在該傳動鏈中，翻轉(zhuǎn)齒輪傳動采用雙邊傳動，保證了傾斜過程中整機的穩(wěn)定性。在翻轉(zhuǎn)齒輪上設(shè)有限位塊和行程開關(guān)，以使工作臺能可靠地停留在所需位置及實現(xiàn)運動的自鎖。 選擇傾斜機構(gòu)的電機在α=αmin、β=900時出現(xiàn)最大傾斜力矩，MTmax= G(h12+ e2)1/2 。（：）(h12+ e2)1/2 =(6612 + 5002 )1/2=MTmax= G(h12+ e2)1/2 = 103103 =105 Nm ()電機傾斜機構(gòu)的驅(qū)動功率計算如下：假設(shè)傾斜機構(gòu)的最大轉(zhuǎn)速 nmax = r/min回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳動效率 η== 傾斜力矩圖（，, ）由《變位機械與工裝夾具》P127式（24）[1]P = MTmax n / 9550η= 530103 / (9550) = KW ()我選功率為30 KW 的電動機，選用擺線針輪減速器，其減速器和電機直聯(lián)，總體尺寸小且滿足要求。查《機械設(shè)計手冊》P16—151表16—2—116，選用XWDV30—8190—25。其主要數(shù)據(jù)如下[4]： 表41傾斜機構(gòu)的電動機參數(shù)傳動比輸入轉(zhuǎn)速電機功率輸出轉(zhuǎn)矩重量I=251500r/min30kw4423515 Kg總傳動比 i總 = 1500 r/min247。輸出功率 P=30 kw（忽略功率損失）輸出轉(zhuǎn)速 n=1500/25=60 蝸桿減速器 經(jīng)過一個減速器的減速后，傳動比仍較大。采用蝸桿減速器，體積小且傳動比較大，能實行自鎖，只是效率較低。 采用一級圓柱蝸桿傳動，輸入功率為30KW，轉(zhuǎn)速為60 r/min，傳動比為 i =30。 蝸桿減速器圖 蝸桿和蝸輪的設(shè)計材料選用 蝸桿采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，表面硬度48HRC—55HRC。蝸輪材料采用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2離心鑄造。設(shè)計如下: 表42蝸桿蝸輪的設(shè)計 計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果初選[d1/a]值當(dāng)量摩擦系數(shù)設(shè)vs =— m/①取uv =ρv =176。=30線上選[d1/a] = ，γ=6176。（Z=1），η=中心距計算蝸輪轉(zhuǎn)矩T 2=T1iη=10630/6030106 Nmm使用系數(shù)KA=轉(zhuǎn)速系數(shù)Zn=(n2247。8 + 1)－1/8=（60247。8247。30+1）－1/8Zn=彈性系數(shù)根據(jù)蝸輪副材料查表P260，ZE=164（MPa）1/2壽命系數(shù)Zh=接觸系數(shù) I 線查出Zρ= 接觸疲勞極限σHlim=660 Mpa接觸疲勞最小安全系數(shù)SHlim= 續(xù)表42 中心距a =[KAT2(ZE Zρ/ Zn ZhSHlim /σHlim)2]1/3=[106(164247。247。247。660) 2 ] 1/3= mm取a=315mm傳動基本尺寸蝸桿頭數(shù)取z1=1蝸輪齒數(shù)z1=1 z2=301=30取z2=30模數(shù)m=(—)a/ z2 =(—) 315/30=—取m=16mm蝸桿分度圓直徑d1= [d1/a]a=315=取d1=140mm蝸輪分度圓直徑d2=m z2=1630=480d2=480mm蝸桿導(dǎo)程角tanγ= z1m/ d1=116247。140= 176。γ= 176。蝸輪寬度b2=2m［+( d1/m+1)1/2］=216［+(140/16+1) 1/2］=取b2=120mm蝸桿圓周速度v1=∏d1n1/(601000)= ∏14060247。60000v1=相對滑動速度vs= v1/cosγ=176。vs =當(dāng)量摩擦系數(shù), ρv = 176。齒面接觸疲勞強度驗算 許用接觸應(yīng)力[σH]= Zn ZhσHlim / SHlim=660247。[σH]=最大應(yīng)力σH=ZE Zρ(KAT2/a3) 1/2 =164(106247。3153) 1/2σH =合格輪齒彎曲疲勞強度驗算齒根彎曲疲勞極限σFlim=377 Mpa彎曲疲勞最小安全系數(shù)取SFlim= 續(xù)表42 許用彎曲疲勞應(yīng)力[σF]= σFlim /SFlim=377/[σF]= Mpa 輪齒最大彎曲應(yīng)力σF=2 KAT2/m b2d2=2106247。16247。120247。480σF = Mpa合格蝸桿軸撓度驗算軸慣性矩I=∏d14/64=∏1404/64I =107㎜4允許蝸桿撓度［δ］= m = 16［δ］=蝸桿軸撓度δ= 2T2 l（tan2α+tan2(γ+ρv)）1/2/d