变位机课程设计

目录

倾斜机构设计. ……………………………………………………………………

方案确定……………………………………………………………………………

倾斜力矩的计算 (20)

计算传动功率，选择电动机，计算传动比 (21)

设计倾斜轴的减速机构 (21)

带传动设计 (21)

圆柱齿轮的设计 (23)

倾斜轴的设计及轴承的设计 (25)

倾斜轴的设计 (25)

轴承的设计 (26)

倾斜轴的刚度校核 (26)

轴承的校核 (27)

小结 (28)

参考文献 (28)

1、设计要求、技术要求

表1-1设计要求、技术要求

2 倾斜机构机构设计 2.1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带V 和减速器减速后通过扇形齿轮带动工作台倾斜。采用异步电机带动，采用三级减速，V 带、蜗轮蜗杆减速及扇形齿轮机构，从而形成︒135~0的调速范围。

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错误！未找到引用源。300×2×8×0.5=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倾斜机构传动简图，如图1-2

主要设 计机构 变位器载重量Kg 工作台回转速度(r/min) 工作台倾斜速度(r/min) 工作台尺 寸(Φ/mm) 偏心距 (mm) 工作台倾斜 角度 重 心 高 度 mm 倾 斜 机 构

500

0.1~3

0~1

500

200

0°~135°

380

2.2 倾斜力矩计算

最大倾斜力矩出现在α=α

min

,β=90º或α=90º、β=0º时：

22

max 1T M G h e =+7.2200507500022=+=*6

10N.mm

注：h=h

3

1

h=507mm 2.3 计算传动功率、选择电机、计算传动比

本次焊接变位机倾斜机构采用电机驱动，由于摩擦力矩相对较小，可根据最大倾斜力矩、倾斜速度、传动机构总效率计算出传动功率，选择电机型号，确定总传动比。 1）计算倾斜机构传动功率N ：

Kw

M N T 734.0*9550n *==η

注：此公式来源于参考书目1第127页公式2-4 2）传动效率η的确定：

406.098.0*97.0*45.0*95.0...4321===ηηηηη

η1--V 带传动效率，取0.95；

η2--蜗轮蜗杆传动效率，取0.45；

η3--扇形齿轮传动效率，精度等级8级，取0.97；

η4--倾斜轴轴承连接效率，取0.98. 注：全部数据来源于参考书目2中表2-2 3）电机型号选取：

选择异步电机,型号为Y90S-6,相关参数为额定功率P=0.75，额定转速n=1000r/min,

则：总传动比i=1000/1=1000

注：电机选择来源于参考文献2表11-6

2.4 设计减速器

减速器由V 带、涡轮蜗杆和扇形此轮构成。总传动比为1000，设计V 带传动比i1为4，蜗轮蜗杆传动比i2取50，齿轮传动比i3取5.

注：传动比选取来源于参考文献2机械设计课程设手册表2-3

2.4.1计算倾斜机构运动及动力参数

1）计算各轴转速

n1=910r/min n2=n1/i1=910/4=227r/min n3=n2/i2=303.34/50=4.5r/min n4=n3/i3=6.07/6.7=0.91r/min 2）计算各轴的功率:

P 1=P 电机 =0.75 KW

P 2=P 1×η1=0.7125KW P 3=P 1×η1×η2=0.321KW

P 4=P 1×η1×η2×η3=0.311KW

3）计算各轴扭矩:

T1=9.55×106P1/n1=9.55×106×0.75/910=7.87 N·m

T2=9.55×106P2/n2=9.55×106×0.7125/227=30N·m

T3=9.55×106P3/n3=9.55×106×0.321/4.5=681.23N·m

T4=9.55×106P4/n4=9.55×106×0.311/0.91=3263.8 N·m

4）表2-1倾斜机构各轴的运动及动力参数

轴号转速n(r/min) 功率P/Kw 转矩T/n.m 传动比i 传动效率

I 910 0.75 7.87 4 0.95

II 227 0.7125 30

50 0.45

III 4.5 0.321 681.23

5 0.97

IV 0.91 0.311 3263.8

2.4.2 V 带传动 注：此部分设计中各项数据及公式均来源于彭文生等【机械设计】 普通V 带传动（方案二）A1000，GB/T 1171-2006，4根 1）传动功率确定

Pc=KA*P=1.1*0.75=0.825 KA--工况系数，查表13-10选取1.1 2）选择V 带型号

查图13-7普通带选型图知，d1=50-71mm ，Z 型带 3）确定带轮基准直径d1和d2 I.选取小轮直径d1

带轮直径小时紧凑，但弯曲应力大，使带的疲劳强度降低，具体选取时，一般d1大于等于最小直径，查表13-11并选用推荐标准值，d1取71mm. II.计算大轮直径d2

d2＝i *d1=3*71=211,并按标准值，取224mm. 4)确定中心距a 和带长Ld

I.一般初出定中心距a0=（0.75-0.8)-(d1+d2)取230mm II.初定带长和确定带长

初选中心距后，按下式13-21初算带长

()()

2

12120422c a d d d d a L -+++

=π

计算得：Lc=948.83mm,并查表13-7得基准长度Ld=1000mm 5)确定中心距a ，按下式13-22选取

2c

0L L a a d -+

≈

计算得a=255.59mm

中心距可调范围：a min =a-0.015Ld a max =a+0.03Ld ，计算得a min =240.59mm ，a max =285.59mm 6）验算小轮包角

下轮包角是影响V 带传动工作能力的重要因素，通常应该保证

o

o o a d 12060d 1801

21≥⨯--

=α

由计算得α1=168.53 7）确定V 带根数z

L o o o

K K P P P Z α)(∆+=

P0--单根带基本额定单功率 △P0--功率增量

查表13-4和13-5和13-7和13-9并计算出z=3.24，取z=4根。 8)确定带的初拉力F0

2c 015.2500

qv K Zv P F +⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=α 计算得F0=48.25N

9)计算带对轴的的压力Fq

2sin 210αZF FQ =

计算得Fq=38.39N 10)V 带传动的评价

对方案一和方案二分别进行计算并比较，确定选用方案二作为V 带传动设计方案。