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1、目录目录1.设计方案确定 1.1 设计要求、技术要求. 1.2 回转机构的确定. 1.3 倾斜机构的确定. 1.4 机构预期寿命估算. 2.回转机构设计 2.1 回转轴强度计算. 2.2 根据回转轴直径及受力情况选择轴承. 2.3 设计回转轴结构尺寸、选择键. 2.4 回转机构驱动功率计算及电机选择. 2.5 设计回转轴减速机构. 2.6 回转主轴受力分析及校核，轴承校核. 3.倾斜机构设计. 3.1 方案确定 3.2 最大倾斜力矩计算 3.3V 带传动 3.4 涡轮蜗杆传动 3.5 扇形齿轮机构3.6 倾斜轴及轴承设计 4.总结 . 参考文献1.设计方案确定图 1-11.1 设计要求、技术要
2、求设计要求、技术要求表 1-1 设计要求、技术要求 工作 台回 转工作 台倾 斜载重 量回转速 度倾斜速 度工作台 尺寸重心高 度偏心距工作 台倾 斜角 度 电机 驱动电机 驱动660Kg0-1r/min0-1r/min700mm340mm200mm0-1351.2 回转机构的确定回转机构的确定由于工作台回转速度低，调速范围长，额定功率低，所以选择直流电动机； 因为总传动比较大，故可选择外购一个减速器及涡轮蜗杆机构，选用一级齿轮。1.3 倾斜机构的确定倾斜机构的确定工作台的倾斜运动一般是电动机经减速器减速后通过扇形齿轮带动工作台 倾斜。工作台的倾斜一般是为了使焊件定位，所以其倾斜速度多是恒定的
3、，可 以采用异步电动机驱动。选择两级减速器，涡轮蜗杆减速器，及半圆齿轮机构， 从而形成工作台 0135的调节范围。1.4 机构预期寿命估算机构预期寿命估算机构预期使用寿命为 5 年，由于变位机上面焊件不总是在全自动化条件下 焊接及安装和取放，即不是连续工作，则按运行时间按工作时间的 50%计算。以每天两班制，全年工作 300 个工作日记则其使用寿命为 5*300*2*8*50%=12000 小时。 根据焊接工装夹具及变位机械图册初步设计焊接变位机简图，如图 1- 2图 1-22.回转机构设计回转机构设计2.1 回转轴强度计算回转轴强度计算2.1.1 当量弯矩的计算当量弯矩的计算 如下图 2-1
4、，X 、Y、Z 三轴方向设定为主轴方向，Y 垂直主轴方向沿纸 面向上，X 轴垂直主轴纸面向外。 主轴受力有弯矩和扭矩。设 Mx 为绕 X 轴，My 为绕 Y 轴。 在焊件和夹具等综合作用下，回转轴的危险截面在轴承 A 处，A 点截面 处的弯矩为：Mw= ， Mx=G1h+G2esin22MxMyMy=G2ecos，且 G1=Gsin，G2=Gcos 整理得：Mw=G 222sinacos a2sinacosasinheheG-综合重量 e-综合重量偏心距 h-综合重心高-回转轴的转角 -回转轴的倾斜角 A 截面的所受扭矩Mn= G1ecos=Gesin cos 按照第三强度理论折算当量弯矩Mx
5、d= 22222cos( sincossin)MwMnG ehe当 与 满足 cot=sin 时e h当量弯矩有最大值Mxdmax=G=660*9.8*=2551378Nm=255Mpa22he223402002.1.2 初步计算轴径初步计算轴径 根据 Mxdmax 初步确定回转轴直径： 主轴材料选用 45#钢调质状态，其弯曲疲劳强度极限 -1=275MPa许用应力 = 1 Kn-1 见机械设计表 17-2-比例因子，取 0.5； K-应力集中系数，取 1.5； n-安全系数，取 1.6。则有 =50.55MPa0.5*275 1.7*1.6主轴直径 d 取 d=80mm xdmax3310*
6、M10*255137879.6150.55mm所以最小直径 dmin=80mm2.22.2 根据回转轴直径及受力情况选择轴承根据回转轴直径及受力情况选择轴承由于轴承受径向作用及轴向作用力，故选用圆锥滚子轴承， dmin=85mm。 根据要求，选用圆锥滚子轴承 30217。 基本尺寸 d=85mm D=150mm B=28mm 基本额定负载 Cr=178KN Cor=238KN 见机械设计课程 设计表 12-32.32.3 设计回转轴结构尺寸选择键设计回转轴结构尺寸选择键2.2.12.2.1 回转轴结构尺寸确定回转轴结构尺寸确定 根据轴的最小尺寸 d=80mm 轴承内径 d=85mm，初步确定轴
7、的个部分尺寸 如下图 2-2径向尺寸 轴向尺寸 d1=dmin=80mm l1=85mm d2=85mm l2=135mm d3=90mm l3=133mm 涡轮宽度 B0.75da1 d4=100mm l4=98mm d5=85mm l5=30.5mm 2.3.22.3.2 回转轴键的确定回转轴键的确定轴段上的直径为 80mm，则可取圆头普通平键，公称尺寸 b*h=22mm*14mm键长 l=63mm 轴段上的直径为 90mm，则可取圆头普通平键，公称尺寸 b*h=25mm*14mm键长 l=110mm选取见机械设计课程设计 表 11-282.42.4 回转机构驱动功率计算及电机选择回转机构
8、驱动功率计算及电机选择2.4.12.4.1 回转机构驱动功率计算回转机构驱动功率计算 由分析可知，在主轴呈水平位置时，即 =90，=0时，扭转力矩最大， 且 Mnmax=Ge， 用该值计算回转轴的驱动功率：N= fGeMn 9550（）N-回转轴的驱动功率 KW n-回转轴的最大转速 r/min -回转轴系统的传动效率 Mf-轴承处的摩擦力矩 Nm且 Mf=0.5f（Fada+Fbdb） f-轴承的摩擦系数 da 、 db-A、B 处的轴径 Fa 、 Fb-=90，=0时 A、B 处合成支反力。Fa =2 22 12()(K )GllhllRFb= 见焊接工装夹具及变位机械221K()eGhl
9、R表 2-1由设计可得，l=215mm，=111.5mm，R=200mm1K代入上式Fa =12556.28N2 22 2660*9.8215(340215)(215 111.5)215200Fb=10764.43N22660*9.8200*111.5340()215200摩擦系数 f 取 0.003 f 选取见机械设计课程 设计表 28.2-1 因 Mf=0.5*0.003（12556.28*55+10764.43*55）=2.973Nm又因 N= fGeMn 9550（）且对于一级齿轮传动 8 级精度 圆柱齿轮效率 1=0.97 单头蜗杆油润滑 2=0.8 滚动轴承 3=0.98 初选一级
10、摆线针轮减速器 4=0.93 =0.97*0.8*0.98*0.98*0.99*0.93=0.686N= =0.19KwfGeMn 9550（）.22.973 9550*0.686（660*9. 8*0）*12.4.22.4.2 电机选择电机选择 选用直流电动机 Z2-11，P=0.4kw，n=1500r/min 见机械传动设 计手册附录2.52.5 设计回转轴减速机构设计回转轴减速机构回转速度为 01r/min，则取回转速度为 1r/min 总传动比为 i 总= 1500/1=1500 选择减速器传动比 i1=25 选择齿轮传动比 i2=3涡轮蜗杆传动比 i3=20 外购减速器选择摆线针轮减
11、速器，型号 XWD4-6-1/25 见机械设 计手册第 5 卷表 2.5.12.5.1 涡轮蜗杆设计及校核涡轮蜗杆设计及校核 蜗杆转速 n=34.88/3=11.62 r/min 2.5.1.12.5.1.1 选择材料选择材料 蜗杆采用 45#表面淬火，4555HRC 涡轮采用铸锡青铜 ZCuSn10Pl，砂模铸造 2.5.1.22.5.1.2 确定主要参数确定主要参数 Z1=2，i=20，Z2=2*20=40 Z1 选取见 机械设计表 12-2 2.5.1.32.5.1.3 按齿面接触强度计算按齿面接触强度计算 作用在涡轮上的转矩 T2 按 Z1=2，=0.7 计算T2=T1*i*=9.55
12、*106*20*0.7=4.67*106Nmm0.4 11.62确定载荷系数 K，取 K=1.25 机械设计表 11-1 确定许用接触用力 HP 基本许用接触应力 HP=200MPa 应力循环次数 N=60nt=60*12000=41832011.62 20则应力集中系数 Zn=77 8810101.48418320N故许用接触应力 HP=Zn*HP=1.48*200=296MPa 由于青铜涡轮与钢蜗杆配对，则取ZE=160MPa确定模数 m 及蜗杆直径 d1m2d1=9KAT2*=9*1.25*4.67*106*=9594mm32E2HPZ()Z2160()40*296取 m2d1=11200 mm3，则有 m=10mm，d1=112mm 见机械设 计表 12-1 Z1=2，Z2=40，d2=mZ2=10*40=400mm中心距 a=（q+ Z2）=10/2*（11.2+40）=256mm 2mtan=0.057 得出 =316330，即 可以自锁。1Z2 11.2q2.5.1.42.5.1.4 蜗杆的热平衡计算蜗杆的热平衡计算=316Vs= =1V cos1d3.14*112*11.620.069/6*1000cos60*
