800kg座式焊接变位机说明书

学生学号0121301091045 实验课成绩

学生实验报告书

实验课程名称800kg座式焊接变位机设计

开课学院材料学院

指导教师姓名陈士民

学生姓名贺凡凡

学生专业班级成型1303

2016-- 2017学年第 1 学期

工装、模具设计任务书

学生姓名：贺凡凡专业班级：成型1303

指导教师：陈士民工作单位：材料学院

题目：800Kg座式焊接变位机设计

初始条件：

工作台回转电机驱动

工作台倾斜电机驱动

载重量800Kg

工作台回转速度0.04~1.2r/min

工作台倾斜速度0~1 r/min

工作台尺寸Φ800

重心高度h=450 mm

偏心距e=240mm

工作台倾斜角度0°~135°

要求完成的主要任务：

设计座式焊接变位器，完成以下工作：

1. 确定座式焊接变位器结构型式；

2. 设计座式焊接变位器回转结构或倾斜机构并校核；

3. 选择重要外购件如减速器、电机等型号；

4. 一般设计座式焊接变位器机架、工作台等结构件；

5. 绘制座式焊接变位器总装图1张、重要零件图2张；

6. 编制设计说明书1份字数2000~3000。

时间安排：

设计工作以10工作日计算（按5天/周工作日计）：

1.设计开题讲课，借绘图工具、资料0.5天；

2.确定座式焊接变位器总体方案1.5天；

3.回转或倾斜机构设计、计算1.5天；

4.机构设计、计算1.5天；

5.焊接变位器机架设计1天；

6.机械制图2.5天；

7.编制设计说明书1天；

8.答辩0.5天。

指导教师签名：2016年11月12日

系主任（或责任教师）签名：年月日

1.设计方案确定 (1)

1.1设计要求、技术要求 (1)

1.2回转机构的确定 (1)

1.3倾斜机构的确定 (1)

1.4机构预期寿命估算 (1)

2.回转机构设计 (2)

2.1回转轴强度计算 (2)

2.2根据回转轴直径及受力情况选择轴承 (5)

2.3设计回转轴结构尺寸、选择键 (5)

2.4回转机构驱动功率计算及电机选择 (6)

2.5设计回转机构的减速机构 (7)

2.5.1外购减速器的选择 (7)

2.5.2蜗轮蜗杆的设计 (7)

2.5.3蜗轮蜗杆的校核 (10)

2.5.4键的校核 (11)

2.6回转主轴受力分析及校核，轴承校核 (11)

2.6.1回转轴的受力分析 (11)

2.6.2回转轴的强度校核 (12)

2.6.3回转轴轴的刚度校核 (15)

2.6.4轴承的校核 (16)

3.小结 (17)

参考文献 (17)

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φ

重心高

度

偏心距

电机驱动电机驱动800kg 0.04-1.2r/

min

0-1r/min 800mm 450mm 240mm

1.2回转机构的确定

由于工作台回转速度低，调速范围大，额定功率低，所以选择直流电动机；因为总传动一般大，故可选择外购一个减速器，再设计一个一级蜗轮蜗杆机构，使其具有自锁功能。

1.3倾斜机构的确定

工作台的倾斜是为了使工件定位，其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。采用带轮、蜗轮蜗杆减速及半圆齿轮机构，从而形成的调速范围。

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可能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小时。回转机构：直流电动机、蜗轮蜗杆、外购减速器

倾斜机构：V带传动、外购减速器、异步电动机、扇形齿轮

机构预期寿命为12000h

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

2.回转机构设计

2.1回转轴的强度计算

如下图2-1所示，X、Y、Z三轴方向设定Z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。

图2-1 焊接变位器回转机构的受力状态

图2-1

主轴受力有弯力矩和扭矩。

绕X轴M x，绕Y轴M y

在焊件和夹具等综合重要作用下，回转轴的危险断面在轴承A处，A点垂直回转轴线的截面上受有弯曲力矩M w和扭矩M n.

因此有

βαααsin cos hesin 2e sin h 22w ++=G M 其中

G —综合重量

e —综合重心偏心距 h —综合重心高

β错误!未找到引用源。—回转轴的转角

α—回转轴的倾斜角

A 截面受的扭矩为

按第三强度理论折算当量弯矩 计算分析后得到当满足与βα

当量弯矩有最大值，为

max xd M =G 2

2

e h +=

228009.8450240⨯⨯+=3998400N.mm 根据max xd M 初步确定回转轴的直径：

主轴材料选择材料为45#钢调质状态，其弯曲疲劳强度极限-1275a MP σ= 见《机械设计》表8-2. 许用应力：

1[]Kn εσσ-=

错误!未找到引用源。； K —应力集中系数取1.7； n —安全系数取1.6； 则有根据公式： []MPa Kn 55.506.17.12755.01=⨯⨯==-εσσ

则主轴直径mm M d dx 48.9255

.503998400

10][1033max =⨯=≥σ

取最小值d min =93mm

2.2根据回转轴直径及受力选择轴承

max xd M =3

998400N.

m

d min =93mm