【正文】 精度等級(jí)，材料及齒數(shù) ： 選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，自動(dòng)焊機(jī)速度不高，精度適中，選用 7 級(jí)精度（ GB1009588）。 試 選小齒輪齒數(shù) z1＝ 40，大齒輪齒數(shù) z2＝ 40179。 。 （ 2） 由 [1]圖 10－ 30 選取區(qū)域系數(shù) Hz ＝ 。 （ 4） 由 [1]圖 10－ 26 查得 1?? ＝ ， 2?? ＝ ， 則 ?? ＝ 1?? ＋ 2?? ＝ 。 （ 6） 由 [1]圖 10－ 21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim1H? ＝ 600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限 lim2H? ＝ 550MPa。 610 2N ＝ 1N /＝ 179。 （ 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 。 （ 2） 計(jì)算圓周速度 1160 1000tdnv ?? ? =（ 3） 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntm b= 1dtd? =144mm 11costnt dm z ?? = h= ntm = 16 b/h= （ 4） 計(jì)算縱向重合度?? tand z?? ? ?? = （ 5） 計(jì)算載荷系數(shù) K 已知 原動(dòng)機(jī)平穩(wěn)， 載荷 輕微震動(dòng) ， 查 [1]表（ 10—2） 取 AK =1 .25； 根據(jù) v=,7 級(jí)精度，由 [1]圖 10—8 查得動(dòng)載系數(shù) vK =；由 [1]表 10—4 查的HK?=。 由 [1]表 10—3 查得 HK? = FK? =。 （ 1） 計(jì)算載荷系數(shù) A V F FK K K K K???= （ 2） 根據(jù)縱向重合度??=，從 [1]圖 10－ 28 查得螺旋角影響系數(shù) Y?＝ （ 3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 17 11 3cosV zz ?? = 22 3cosV zz ?? = （ 4） 查取齒型系數(shù) 由 [1]表 10－ 5 查得 1FY? =； 2FY? = （ 5） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由 [1]表 10－ 5 查得 1SY? =； 2SY? = （ 6） 由 [1]圖 10— 20c 查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1FE? =500MPa， 大齒輪 的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2FE? =380MPa； （ 7） 由 [1]圖 10— 18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 1FNK =， 2FNK =。 111[]FSHYY??? = 222[]FSHYY??? = 大齒輪數(shù)值大。 18 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸 疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，要滿足量要求，故取 nm =16mm。 幾何尺寸計(jì)算 ： ． 1） 計(jì)算中心距 a=m(z1+ z2 )/2cos? = mm 圓整 后取 a=1517mm。12() 1 3 5 9 2 52 nz z ma? ? ??? 3） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 11 zd = 6 1 0 .1 0c o s ? ?nm mm 22 zd = 2 4 4 0 .3 9c o s ? ?nm mm 4） 計(jì)算齒輪寬度 d1b= d? =。 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。 旋向?yàn)橛倚??；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。 其中 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、鋼球與圓弧滾道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向力、徑向力和傾翻力矩。 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。 20 圖 25 回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)圖 圖中所示為單列四點(diǎn)接觸球式外斜齒式回轉(zhuǎn)支承，旋向?yàn)樽笮?nm =16mm。變動(dòng)的尺寸為 b=157mm，去掉尺寸 D。 初步計(jì)算軸的最小直徑 當(dāng)軸的支撐距離未定時(shí)，無(wú)法用強(qiáng)度確定軸徑，要用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑 d，見(jiàn)式（ 2— 18）： 21 30dA? Pn （ 2— 18） 查 [1]表 15— 3 得 0A =97，經(jīng)計(jì)算， d? 。 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。 ⅡⅢⅣⅠⅤⅥⅦⅧ 圖 26 主軸 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ： 1） 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求 ， Ⅰ — Ⅱ 軸段右端需制出一軸肩，故 Ⅱ —Ⅲ段直徑 —Ⅱ Ⅲd =117mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=120mm。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(zhǎng)度應(yīng)比 1L 略短些，取—Ⅰ Ⅱl =210mm。因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力作用，因此選用單列圓錐滾子軸承。 D179。 180179。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位 ，由 [2]查得 32024 軸承的定位軸肩高度 h=4mm，因此，取 —Ⅵ Ⅶd =128mm，軸環(huán)寬度 b≥ ，取 —Ⅵ Ⅶl =15mm。已知齒輪輪轂寬度為 150mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段 應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 —Ⅳ Ⅴl =148mm，齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度 h＞ ，故取 h=10mm，則軸環(huán)處的直徑 —Ⅴ Ⅵd =155mm，取—Ⅴ Ⅵl =15mm。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。已知滾動(dòng)軸承寬度 T=38mm，則— (150 148 ) 68Ⅲ Ⅳ ? ? ? ? ? ?l T S a m m。 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。 h=32179。 h179。 16179。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位由過(guò)渡配合來(lái)保證，此處選軸的直徑尺寸公差為 h6。對(duì)于 32024 型圓錐滾子軸承，查 GB/T297— 1994 得 a=29mm，因此作為簡(jiǎn)支梁的支承跨距 23?LL=226mm，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖 2— 7b） 。 1）確定支撐點(diǎn) 處值 1 2 32 8 9 , 1 1 3? ? ?L m m L L m m。 前面已選定軸材料為 40 rC 調(diào)質(zhì)，由 [1]表 15— 1 查得 1[ ] 70?? ? MPa，因此 1[]????ca ,故安全。由所選軸承系列 32024可查表知額定動(dòng)載荷 C=242kN。 查 [1]表 13— 6 得到 pf =. 1??prP f F = 3)演算軸承壽命。 鍵的校核 聯(lián)軸器選用鍵校核 ： 1)已知該鍵 b179。 l=28179。 180mm， T=178。鍵的工作長(zhǎng)度 ?lL=180mm，接觸高度 k==8mm。 齒輪用鍵校核 ： 1)已知該鍵 b179。 l=32179。 140mm， T=178。鍵的工作長(zhǎng)度 ??l L b =118mm，接觸高度 k==9mm。 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。針對(duì)以上技術(shù)要求， 發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)尚無(wú)與自動(dòng)焊機(jī)配套的自動(dòng)裝夾大孔徑氣動(dòng)卡盤。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(guò)。 圖 28 卡盤 潤(rùn)滑方式 與密封裝置 的選擇 齒輪潤(rùn)滑 該焊接機(jī)齒輪傳動(dòng)為開(kāi)式齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始齒輪傳動(dòng)有以下特點(diǎn)： 1）齒輪直徑大，不能使用全密封式罩殼連續(xù)循環(huán)油潤(rùn)滑方法； 2）齒輪周節(jié)速度大； 3）傳動(dòng)載荷重等。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”。 這些性能決定了開(kāi)式齒輪潤(rùn)滑選用潤(rùn)滑油的原則為： 1) 根據(jù) ISO 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定確定開(kāi)式齒輪傳動(dòng)載荷等級(jí)。 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 。 防銹性和抗水性都很好。 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。選用氈圈油封密封法，在軸承蓋上開(kāi)出梯形槽，將毛氈按標(biāo)準(zhǔn)制成帶型（尺寸大），放置在放置在梯形槽中以與軸密合接觸。 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(shuō)明說(shuō)，按要求進(jìn)行潤(rùn)滑劑的選擇和使用 。具體內(nèi)容見(jiàn)裝配圖。 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。查資料 [2]導(dǎo)軌摩擦因數(shù) ? =。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。 則 1 1 11 2 3? ? ? ??a =， 故有 wd a= = kW?PP。 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， ，???? 。 齒條地面到齒根處距離為 200mm。 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。 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750、 1000r/min。 故齒輪轉(zhuǎn)速為 n=710/20=。 m 等效到電機(jī)軸 eL TM i??? N178。 m 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) maxmax nMMT ? =2，所以滿足要求。 m 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)，選用 LT9 型鼓式齒形聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1000N178。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。 圖 31 LT9 聯(lián)軸器 鍵的校核 齒輪用鍵校核 1) 齒輪與減速機(jī)軸的周向定位采用鍵連接。 h=14179。 m。鍵的工作長(zhǎng)度 ?lL－ b=66mm，接觸高度 k==。 機(jī)床導(dǎo)軌選擇 由于自動(dòng)焊機(jī)移動(dòng)要求精度不高，故選用滑動(dòng)導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，比鐵路用軌道精度高。 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(kāi) 齒輪潤(rùn)滑油開(kāi)齒樂(lè)（ HiGear20/20），這樣類型一樣，維護(hù)方便 。流動(dòng)的潤(rùn)滑油還起到?jīng)_洗作用，避免低速重載下發(fā)生爬行現(xiàn)象，并減少振動(dòng)，降低高速時(shí)摩擦熱，減少熱變形。 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(lái)選擇。 35 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 床身的設(shè)計(jì) 機(jī)床床身結(jié)構(gòu)及尺寸參看圖（ 4— 1） 圖 41 床身 軸承端蓋的設(shè)計(jì) 穿通端蓋結(jié)構(gòu)尺寸參看圖（ 4— 2） 36 圖 4 2穿通式軸承端蓋 不穿通端蓋結(jié)構(gòu)尺寸參看圖（ 4— 3） 圖 43 封閉式軸承端蓋 整體主軸系統(tǒng)三維建模結(jié)果 見(jiàn)效果圖，圖（ 4— 4），圖（ 4— 5）圖（ 4— 6） 。 通過(guò)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(guò)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。最后，完成了主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制了裝配圖。 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