焊接变位机课程设计报告

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1-1

1.1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

660Kg 0-1r/min 0-1r/min φ

700mm

340mm 200mm 0-135°

1.2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

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，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0°~135°的调节范围。

1.4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1-2

2.回转机构设计

2.1回转轴强度计算

2.1.1当量弯矩的计算

如下图2-1，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：

22

+，Mx=G1h+G2esinβ

Mx My

My=G2ecosβ，且G1=Gsinα，G2=Gcosα整理得：

222

++

h e heβ

sin a cos a2sin a cosasin

G---综合重量

e---综合重量偏心距

h---综合重心高

β---回转轴的转角

α---回转轴的倾斜角

A截面的所受扭矩

Mn= G1ecosβ=Gesinα cosβ

按照第三强度理论折算当量弯矩

Mxd=

22222

cos(sin cos sin) Mw Mn G e h e

βααβ+=++

当α与β满足cotα=e

h sinβ时

当量弯矩有最大值

22

h e

+22

340200

+⋅m=255Mpa

2.1.2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σ-1=275MPa

许用应力[σ]=

1 Kn εσ

-

σ-1见《机械设计》表17-2 ε----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[σ]=0.5*275

1.7*1.6=50.55MPa

主轴直径d

79.61mm

==

取d=80mm

所以最小直径dmin=80mm

2.2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12-3

2.3设计回转轴结构尺寸选择键

2.2.1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，初步确定轴的个部分尺寸如下图2-2