伸臂式焊接变位机设计--工作台回转机构设计

坏毕业设计（论文）任务书专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 052 姓名 下发日期题目 0.5t 伸臂式焊接变位机设计专题 工作台回转机构设计主要内容及要求主要内容：伸臂式焊接变位机的工作台回转机构的设计。编写设计说明书，绘制装配图及部分零件图。要求：必须以负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果。在教师指导下，独立完成设计任务，培养较强的创新意识和学习能力，获得机械工程师的基本训练。整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。计算步骤清晰，计算结果正确；图面整洁，视图齐全，布局合理，线条、文字及尺寸标注符合国家标准；使用计算机设计、计算和绘图；设计说明书要求内容完整，文字通顺，语言简练，图示清晰，重要计算公式和数据应注明出处。设计说明书不少于 2 万字，查阅文献 15 篇以上，翻译与课题有关的英文资料 2 篇，译文字数不少于 5 千汉字，绘制图纸折合总量不少于 5 张 A1。主要技术参数载重量 500kg，允许工件尺寸 3001500mm，工作台回转速度0.051r/min，伸臂旋转速度 0.72r/min，工作台最大回转力矩 750Nm，伸臂最大旋转力矩 1100Nm，伸臂旋转锥角 45进度及完成日期3 月 23 日 4 月 12 日（3 周）：课题调研，理解熟悉设计任务，借阅资料，翻译英文文献，制订设计计划。4 月 13 日 4 月 26 日（2 周）： 方案设计，选择确定机器总体方案及部件方案。4 月 27 日 5 月 31 日（5 周）： 技术设计，在草图的基础上完成装配图和零件图的绘制。6 月 1 日 6 月 14 日（2 周）：技术文件编制，编写完成毕业设计说明书，打印图纸，上交说明书和图纸。6 月 15 日 6 月 21 日（1 周）：教师审阅毕业设计，学生准备答辩。教学院长签字 日 期 教研室主任签字 日 期 指导教师签字 日 期指 导 教 师 评 语指导教师: 年 月 日指 定 论 文 评 阅 人 评 语评阅人: 年 月 日答 辩 委 员 会 评 语指导教师给定成绩(30%)评阅人给定成绩(30%)答辩成绩（40%） 总 评答辩委员会主席签字评定成绩青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书I摘要焊接变位机运动系统的设计是焊接变位机方案设计的核心内容，而焊接变位机运动自由度的确定是其前提条件。焊接变位机的关键是对变位机进行最佳位置焊接所需要的运动自由度的设计，如平动或转动的设计。伸臂式焊接变位机是将工件回转，翻转，以便使工件上的焊缝置于水平和船形位置的机械装置。伸臂式焊接变位机是应用最广泛的一种焊接变位机，载重量一般不超过 1 吨。其主体部分是翻转机构、回转机构、底座。此次论文论述了焊接变位机械的组成，工作原理，重点讲述了其中的回转机构的设计，回转机构通过带传动，二级蜗杆蜗轮减速器的传动，从而使工作台得到预期的回转速度。回转机构中测速发电机的使用，将其工作台的瞬间速度反馈到电动机，从而调整电动机的转速，进而使工作台的回转速度稳定在某个范围内，保证了焊缝质量。关键词：焊接变位机械；测速发电机；回转机构；减速器青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书IIAbstractThe design of the moving system of the welding positioner is the core content of the scheme design ,but the system depends on the moving freedoms certainty.The key part of the design of the welding positioner is the design of the moving freedom, according to the best welding position. The main parts of the welding positioner include overturning machinery, circumgyrating machinery,and the base.The arm-extending welding posioner is used most widely ,the load is less than one ton.The arm-extending welding positioner is the machine which makes the workpiece circumgyrate and overturn to make the welding line on the workpiece park the level direction and cymbate position. The welding positioners makeup and operating principle make up of the paper ,which disserates the design of the turning gear of the machine .The belt driving and two stage worm worm wheel retarder make the turning gear realize the mans anticipating speed.The use of the techogenerator which will feed back the instant speed to the generator and then the controller will adjust the speed makes sure of the high welding line quality.Key words: welding positioner; techogenerator; turning gear; retarder青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书III目录摘要 .IAbstract .II目录 .前言 .1第 1 章 绪论 .21.1 伸臂式焊接变位机械概述 .21.2 课题研究的意义及现状 .51.3 论文主要研究内容 .5第 2 章 回转机构中非标准件的设计计算及校核 .72.1 回转主轴的设计计算和校核.72.2 减速器的设计计算.92.3 带传动的设计计算.26第 3 章 回转机构中标准件的选择及校核 .293.1 轴承的选择及校核 .293.2 键的选择及校核 .343.3 电动机螺纹紧固件密封圈的选择及校核 .36第 4 章 焊接变位机械其它机构的简单设计概述 .374.1 伸臂梁的设计计算 .374.2 倾斜机构中减速器的设计计算 .374.3 底座和箱体的设计 .37结论 .39参考文献 .40致谢 .41附件 1 .42青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书IV附件 2 .53青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书1前言随着现代工业的发展和焊接技术的不断进步，焊接作为一种金属连接的工艺方法。在金属结构生产中已基本取代了铆接连接工艺。许多传统的铸锻制品也有焊接制品或铸-焊，锻 -焊制品所代替。焊接结构广泛用于是由于化工工业重型与矿山机械，起重与运输设备，汽车与船舶制造，航空航天技术，建筑结构与国防工业等领域中。许多产品，例如大型的超高压容器，除采用焊接工艺外，难以设想有更好的方法。在先进的工业国中，焊接产品的用钢量已达到总用钢量的 43%以上，为了制造如此庞大的焊接结构产品，需建立大量专门制造焊接结构的工厂，而其中焊接变位机则是满足其焊接工艺的重要基础。本次论文主要介绍 0.5t 伸臂式旋转焊接变位机的总体设计及其装配，其中包括回转机构，倾斜机构，箱体，底座的设计及其计算，重点介绍其中的回转机构的设计，回转机构主要包括工作台，回转主轴，二级蜗轮蜗杆减速器，带传动部分，电动机等。经过设计计算及其校核各个主轴，所选零件的强度和寿命达到要求的标准。编者2009 年 6 月青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书2第 1 章 绪论1.1 伸臂式焊接变位机械概述随着现代工业的发展和焊接技术的不断进步，焊接作为一种金属连接的工艺方法。在金属结构生产中已基本取代了铆接连接工艺。许多传统的铸锻制品也有焊接制品或铸- 焊，锻- 焊制品所代替。焊接结构广泛用于是由于化工工业重型与矿山机械，起重与运输设备，汽车与船舶制造，航空航天技术，建筑结构与国防工业等领域中。许多产品，例如大型的超高压容器，除采用焊接工艺外，难以设想有更好的方法。在先进的工业国中，焊接产品的用钢量已达到总用钢量的 43%以上，为了制造如此庞大的焊接结构产品，需建立大量专门制造焊接结构的工厂，而其中焊接变位机则是满足其焊接工艺的重要基础。近几年来对焊接产品的质量要求也越来越高，传统的手工定位已不能够满足其精度要求，焊接变位机械便应运产生使用，近几年并随着控制理论的成熟发展，将其运用到其机械当中，发挥了越来越大的作用。伸臂式焊接变位机械主要用于手工焊和筒形工件的自动焊，为了防止侧向倾覆以及不使整机机构尺寸过大，其载重量一般设计在 1000 千克，最大不超过 3000 千克。1.1.1 焊接变位机械的组成分类及使用特点焊接变位机械是焊接工艺设备的一部分，焊接工艺设备的分类见图 2-1。概括地说焊接变位机械由回转机构，倾斜机构及其底座三大部分组成：回转机构由工作台，回转主轴，二级蜗轮蜗杆减速器，带轮，电动机，箱体等组成；倾斜机构由伸臂梁，二级蜗轮蜗杆减速器，带轮，电动机，箱体等组成。通常焊接变位机械可分为变位机、翻转机、滚轮架、升降机等四大类：一、变位机变位机是通过工作台的旋转和翻转运动，使工件所有焊缝处于最理想的位置进行焊接，使焊缝质量的提高有了可靠的保证，它是焊接各种轴类、盘类、筒体等回转体零件 的理想设备，同时也可用来焊接机架、机座、机壳等非长形工件。选用变位机时应注意以下几点:青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书3(1) 应根据工件的质量、固定在工作台上的工件重心至台面的重心高度、重心偏心距来选用适当吨位的变位机。(2) 要在变位机上焊接圆形焊缝时，应根据工件直径与焊接速度计算出工作台的回转速度；如变位机仅用于工件的变位，工作台的回转速度及倾翻速度应根据工件的几何尺寸及重量选择，对大型、重型工件速度应慢些。工作台的倾翻速度一般是不能调节的，如在倾翻时要进行焊接工作，应对变位机提出特殊要求。(3) 工作台应有联接焊接地线的位置，且不受工作台回转的影响。不允许将焊接地线接在变位机机架上，从而使焊接电流通过轴承的转动零件。(4) 批量生产定型工件时，可选用具有程序控制性能的变位机。(5) 变位机只能使工件回转、翻动，要使焊接过程自动化、机械化，还应考虑用相应的焊接操作机械。二、翻转机它是将工件绕水平轴翻转，使之处于有利施焊位置的机械，适用于梁、柱、框架、椭圆容器等长形工件的装配焊接。焊接翻转机种类繁多，常见的有头架式、头尾架式、框架式、转环式、链条式及油压千斤顶式。(1) 头尾架式翻转机 这种翻转机由主动的头架及从动的尾架组成，它们之间的距离可根据所支撑的工件长度调节。当工作较重时应考虑将头尾架固定在基础上，防止倾倒。头尾架式翻转机的缺点是工件由两端支承，翻转时头架端要施加扭转力，因而不适用于刚性小，易挠曲的工件；另外，当设备安装不当，头尾架的两根枢轴不在同一轴线上时，工件会受到过大的扭转力矩使翻转困难，甚至造成工件扭坏或枢轴因发生超负荷而扭断。对于短工件可以不考虑两端支撑，可仅将工件固定在头架上进行反转，而不用尾架。(2) 框架式翻转机 用一根横梁连接在头尾架的枢轴上或工作台上，可构成框架式翻转机。工作时工件固定在横梁上有横梁带动工件一起翻转。为减小驱动力矩，应使横梁工件合成的纵向重心线尽可能与枢轴的轴线相重合。(3) 转环式翻转机 这类翻转机使用于长度和重量均较大，截面又多变化的工件翻转。(4) 液压千斤顶式翻转机 液压千斤顶式翻转机结构简单，载重量大，通常用于将工件作 的翻转。9045青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书4三、滚轮架图 2-1 焊接生产工艺装备的分类它是借助焊件与主动滚轮间的摩擦力带动圆筒形焊件旋转的机械装置。主要用于回转体工件的装配与焊接，其载重可从几十千克到千吨以上。按其结构形式可分为三大类：1、自调式滚轮架2、长轴式焊接滚轮架。3、组合式焊接滚轮架。四、升降机它是用来将工人及装备升降到所需的高度的装置，主要用于高大焊件的手工焊和半自动焊及装配作业。其主要结构形式有：1、管结构肘臂式。焊接生产工艺装备装配用工艺装备焊接用工艺装备装配焊接组合工艺装备装配焊接组合辅助装备检查用工艺装备定位器及定位装置推拉装置压夹器及装配装置装配台架焊件操作机械焊接机械焊工操作机械焊接辅助装置焊接变位机焊接滚轮架焊接翻转机横臂式焊接机单轨式焊接机悬架式焊接机门架式焊接机爬行式焊接机电渣焊焊接机焊接机器人焊丝处理装置焊剂回收装置焊剂垫青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书52、管筒肘臂式。3、板结构肘臂式。4、立柱式。1.1.2 伸臂式焊接变位机械的工作原理焊接变位机械主要为焊接工艺提供合适的工作焊点，其具体的实现过程是：回转机构由电动机拖动，电动机输出一定的转速，经过带轮一次减速后，然后经过二级蜗轮蜗杆减速器两次减速，最后由回转主轴，经过工作台输出焊件所需要的焊接速度，以期达到所需要的焊缝要求；倾斜机构主要实现工件在空间上的倾斜，本次论文所要研究的是倾斜机构空间四十五度范围内的倾斜，其具体的实现过程：整个倾斜机构由电动机拖动，电动机输出一定的转速，经过带轮一次减速后，然后经过二级蜗轮蜗杆减速器两次减速，最后其输出轴与锥角四十五度的伸臂梁相连接，伸臂梁与回转机构相连从而实现工作台在空间上的四十五度倾斜。底座在整个机械工作过程中起到抗振，平衡的作用。1.2 课题研究意义及现状当前焊接变位机械的研究在国内已经比较成熟，有普通的焊接变位机械，如伸臂式焊接变位机械,座式焊接变位机械等等。伸臂式焊接变位机械与座式焊接变位机械的区别是：伸臂旋转时在空间的轨迹为一锥面。因此在改变工件倾斜位置的同时，将伴随有工件的升高和下降。其中，有些焊接变位机械将液压系统应用到回转机构和倾斜机构中，实现了比较好的工作效果。本次论文处于对大学四年所学的知识进行的一次综合性的梳理及应用，对学生的综合能力进行的一次较为实质性的锻炼。1.3 论文主要研究内容本次论文从整体上对焊接变位机械进行设计，它包括焊接机械当中的倾斜机构，回转机构，以及底座的总体设计，同时对机械当中的回转机构进行了详细的设计描述：从工作台的设计到回转主轴，二级蜗轮蜗杆减速器，带轮及其传动带的设计计算，电动机的选择，箱体的设计等。该次论文中回转机构采用了测速发电机（测 速 发 电 机 是青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书6输 出 电 动 势 与 转 速 成 比 例 的 微 特 电 机 。 测 速 发 电 机 的 绕 组 和 磁 路 经 精 确 设 计 ， 其 输出 电 动 势 E 和 转 速 n 成 线 性 关 系 ， 即 E=Kn,K 是 常 数 。 改 变 旋 转 方 向 时 输 出 电 动 势的 极 性 即 相 应 改 变 。 在 被 测 机 构 与 测 速 发 电 机 同 轴 联 接 时 ， 只 要 检 测 出 输 出 电 动 势 ，就 能 获 得 被 测 机 构 的 转 速 ， 故 又 称 速 度 传 感 器 ）和导电装置，其目的是利用控制理论即将工作台的即时速度反馈给电动机，从而实现工作台的精确回转，保证焊接质量，获得优良的焊缝成型，导电装置可防止焊接电流通过轴承，齿轮等传动零件时起弧，产生 “咬伤”零件的现象青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书7第 2 章 回转机构中非标准件的设计计算和校核2.1.回转主轴的设计计算及校核工作台及其工件总质量 ，回转主轴的危险断面位于轴承处，所受的弯曲kgm70力矩为： 图 2-1 回转主轴受力分析示意图（2-1）sincosi2cosin22hGehMw其中： 综和质量，偏心距，这里取em160台面高度，这里取 。hh37这里 ， 的取值参见下表 2-1。e回转轴倾斜角。青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书8回转轴转角。表 2-1 焊接变位机械的型号及参数型号最大负荷Q(KG)偏心距 E (MM)重心距B(MM)台面高度 H (MM)回转速度N1(R/MIN)焊接额定电流A（M A）倾斜角度 ()HB25 25 40 63 - 0.5016.00 315 135HB25 25 50 80 - 0.258.00 500 135HB100 100 63 100 - 0.103.15 500 135HB250 250 160 400 1000 0.051.60 630 135HB500 500 160 400 1000 0.051.60 1000 135HB1000 1000 250 400 1250 0.051.60 1000 135HB2000 2000 250 400 1250 0.031.00 1250 135HB3150 3150 250 400 1600 0.031.00 1250 135HB4000 4000 250 400 1600 0.031.00 1250 135HB5000 5000 250 400 1600 0.0250.80 1250 135HB8000 8000 200 400 1600 0.0250.80 1600 135HB10000 10000 200 400 2000 0.0250.80 1600 135HB16000 16000 200 500 2000 0.0160.50 1600 120HB20000 20000 200 630 2500 0.0160.50 2000 120HB31500 31500 200 800 2500 0.0160.50 2000 120HB40000 40000 160 800 3150 0.0100.315 2000 105HB50000 50000 160 1000 3150 0.0100.315 2000 105HB80000 80000 160 1000 3150 0.0100.315 2000 105其轴承处的扭矩：， （2-2）cosineGMn按第三强度理论折算的当量弯矩为： （2-3）2nwxd22sicosicoehe该式在满足 条件时才出现最大值。sinhtg其值为: , （2-MGxd2ma4）对于指定的变位机： ，该数据由文献10表 7-11 查得。3.0he从而得出 741minctg青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书974.162min1maxhectg因此回转主轴的强度可选在 的范围内任意位置进行计算。iax其值：（2-32min10ehGd5）式中： 基本许用应力，且 ，nk1其中：比例因子 ，5.0应力集中系数 ，61k安全系数 ，7.n对称疲劳极限 根据材料确定，取回转主轴材料为 45 钢，正火处理。所对应1的 Mpa251Mpa8.467.1250代入上式可得： md.93.3132min在这里取 。942.2.减速器的设计计算总传动比： （2-150viio总6）平均传动比：7.38i2.2.1.二级蜗轮蜗杆的设计计算1.蜗轮蜗杆的尺寸确定选取实际蜗杆头数： 1z青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书10蜗轮齿数：（2-7）zi127.38.圆整蜗轮齿数： 392z根据蜗轮蜗杆工作情况，选取蜗杆特性系数: 8q蜗杆模数 和蜗轮模数 相等，m122取则蜗杆分度圆直径： （2-qd18） 81dm64（2-haa19）641da80蜗轮的分度圆直径：（2-zm2210）。3982d12.校核蜗轮的齿面接触疲劳强度蜗轮蜗杆材料选用：蜗轮选用铸造锡青铜：ZCuSn10P1; 蜗杆选用: 20Cr.蜗轮蜗杆中心矩:（2-qmaz2青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书1111）83921am10接触疲劳强度：（2-HEHaTKZ32/12）材料的弹性影响系数。单位是ZE MP对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时取 =160 。Ea两材料的接触系数，由文献11表 11-18 查得： =2.9Z工作载荷系数，K（2-KVA13）机械使用系数，A由文献11表 10-2 得： 1A齿面载荷分布系数K由文献11表 10-4 得： K动载系数， V由文献11表 10-8 得： 1V由于蜗轮圆周速度:（2-302/nD14） /14.56.0sm7.蜗轮的公称转矩：T2Mnmax2青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书12eG16.078.9mN97铸造锡青铜蜗轮的基本许用应力。H由文献11表 11-7 查得： ，MPa268（2-15）HFNHK9.1pa7.345其中： 蜗轮蜗杆工作寿命系数，FN（2-16） 9610应力循环系数：（2-17）LjnNh26019034蜗轮每转一次，每个轮齿的啮合次数.j这里取 1j蜗轮转速, ；n2min/2r工作寿命, HL10635hh92N340.KF9160HMpa857.34故蜗轮的齿面接触疲劳强度满足使用条件。3.校核蜗轮的齿根弯曲疲劳强度根据文献11公式：青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书13（2-YdTKFaFm2253.118）其中要求： F其中：蜗轮齿形系数，YFa2可由蜗轮的当量齿数：（2-rZVcos3219）及蜗轮变位系数 X2 决定：（2-madX2/1220） 83648905.237.m0可由文献11图 11-19 查得： 2.YFa螺旋角影响系数，Y（2-21）140r.795.95.0248369.53.1 FMPa42FNFK（222） 569.1Pa2.7其中 可由文献11表 11-8 查得 FMPaF56其中： 蜗轮蜗杆工作寿命系数，KN青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书14（223） 9610NKF为应力循环系数：（224）Ljnh26019034蜗轮每转一次，每个轮齿的啮合次数.这里取j 1j蜗轮转速, ；n2min/12r工作寿命, Lh 0635hh2191N340.KF（225）N5629.1MPa.7F蜗轮的齿根弯曲疲劳强度满足使用条件。4.蜗杆的刚度校核计算蜗杆受力后如产生过度变形，就会造成轮齿上的载荷集中，影响蜗轮与蜗杆的正确啮合。所以需进行蜗杆的刚度校核，其校核刚度条件为：（226）yEIyLFrt32481其中 蜗杆材料许用的最大挠度。10/dy0/664.其中： 蜗杆分度圆直径。1蜗杆材料的弹性模量。EMPa5107.2青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书15蜗杆危险截面的惯性矩。I（227） 64/1dfI其中 为蜗杆的齿根圆直径。df1（228）mchaf 21，468I.975蜗杆两端支撑点间的跨距。L（229）dL2.0319m8蜗杆所受的圆周力。FT1（230）dT11/2N464蜗杆所受的径向力。r1（231）022tantandFrN5.6t31097.06其中 ， 见其图 2-2T1r其中 为蜗轮齿形角。.02青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书16图 2-2 蜗轮蜗杆啮合受力示意图 （232）iT12其中: 蜗杆的公称转矩；1蜗轮的公称转矩。2 iT/21 mN*4612.03907.6其中: 二级蜗轮蜗杆的传动效率；（233）vtan5.传动导程角,1.7当量摩擦角；v可根据蜗轮蜗杆的相对滑动速度 由文献11表 11-18 查得.Vscos1Vcos1061ndsm132.0由文献11表 11-18 查得当量摩擦角 .54v青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书175.417tan95.061.02.359.0 3528.6.248y 9.y049蜗杆的刚度满足使用条件。5.二级蜗杆轴的强度校核鉴于二级蜗杆多处承受疲劳载荷，应对其疲劳强度进行校核，其轴径为 64mm校核如下，蜗杆轴力学模型简化如图 2-1 所示，图 2-3 二级蜗杆结构示意图青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书18青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书19C 点处受力分析如下： 1023456dTFt （2-34）N6，向其轴心处简化其弯矩为: NTdFa1302 mM*6.20tan634tan2FrN21D 点处受力分析如下：有前面相关数据可得： t14NdTFa7032（235） Ntr 5.260tan64an21 整个蜗杆轴所受的扭矩为： 。mNT*分别计算轴承处的水平力及竖直平面的受力：水平面：Frt2121（236）0MB（237）代入数据求得： .NF469114902竖直平面：tr2121（238）. 0MB（239）青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书20代入数据求得： .NF82018512由弯扭矩图可得危险截面出现在 D 处，则总的力矩为：mMVH*7632根据轴的弯扭合成强度条件为：cacaT22（240）其中： 折合系数，取 6.0轴的抗弯截面系数， 25731.d总的弯矩；M计算得： ， 。Paca6.29Mpaca60，故蜗杆轴满足其疲劳强度条件。c6.选取蜗杆传动的润滑方法根据蜗轮蜗杆的相对滑动速度: 载荷类型为重型载荷，故可采用油smVS132.0池润滑。7.二级蜗杆蜗轮传动热平衡计算校核及其选用冷却装置sptda /)1(0（241）其中: 周围空气的温度，常温情况下可取20。ta蜗杆蜗轮的传动效率, 61.0箱体的文献11面传热系数，可取d=(8.1517.45) cwm2当周围空气流动良好时 可取偏大值。这里取 .d15d输入功率。p2T青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书21（242）30/1097.pkw1.75.2to8,其中 80为其临界温度。058故在通风良好的情况下，不需要加散热装置。2.2.2 一级蜗轮蜗杆参数的计算1.蜗轮蜗杆的尺寸确定选取实际蜗杆头数： 1z蜗轮齿数： i2（243）考虑到电机的输出转速及带轮的传动比，这里取 29i 圆整蜗轮齿数：129z2z根据蜗轮蜗杆工作情况，选取蜗杆特性系数:81mqd（244）蜗杆模数 和蜗轮模数 相等，125取则蜗杆分度圆直径： qmd1（245）581dm40haa（246）1640da5青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书22蜗轮的分度圆直径：zmd22（247）。295dm142. 校核蜗轮的齿面接触疲劳强度首先蜗轮蜗杆材料选用：蜗轮选用铸造锡青铜：ZCuSn10P1，蜗杆选用: 20Cr.蜗轮蜗杆中心矩: qmaz2（248）82951am5.圆整其中心距： mw0根据公式： HEHaTKZ32/（249）材料的弹性影响系数。单位是ZE MP对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时取 =160 。ZEPa两材料的接触系数，由文献11表 11-18 查得： =2.9 工作载荷系数， KKVA（250）机械使用系数,由文献11表 10-2 得：A 1A齿面载荷分布系数,由文献11表 10-4 得： 动载系数，由文献11表 10-8 得：KV KV由于蜗轮圆周速度:302/2nD（251） /14.9075. sm.青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书23蜗轮的公称转矩：T2轴 承T12（252）9.0.46mN46这里轴承的效率取为: 轴 承铸造锡青铜蜗轮的基本许用应力,由文献11表 11-7 查得：H ，HMPa268HFNK（253）2689.1pa7.345其中： 蜗轮蜗杆工作寿命系数，FN9610K（254）为应力循环系数：LjnNh260（255）19034蜗轮每转一次，每个轮齿的啮合次数,这里取 .j 1j蜗轮转速, ；n2min/2r工作寿命, Lh 10635Lhh29N340.KF青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书24MpaH65.921047.2163H7.故蜗轮的齿面接触疲劳强度满足使用条件。3.校核蜗轮的齿根弯曲疲劳强度根据公式：YdTKFaFm2253.1（256）其中要求： F（257）其中： 蜗轮齿形系数，由蜗轮的当量齿数：YFa2rZVcos32（258）及蜗轮变位系数 X2 决定：madX2/12（259）5/405.180m5可由文献11图 11-19 查得： 92YFa螺旋角影响系数，Y140rY.795.0（260）95.14501097.53.1 FMPa82FNFK 562.1MPa.7（261）青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书25其中 可由文献11表 11-8 查得: F MPaF56其中： 蜗轮蜗杆工作寿命系数，KN9610NKF（262）应力循环系数：NLjnNh2601906（263）1340蜗轮每转一次，每个轮齿的啮合次数,这里取j 1j蜗轮转速, ；n2min/2r工作寿命, Lh 10635Lhh29N340.KFNF56291MPa.7F蜗轮的齿根弯曲疲劳强度满足使用条件。4. 蜗杆的刚度校核计算蜗杆产生过度变形，就会造成轮齿上的载荷集中，影响蜗轮与蜗杆的正确啮合。所以需进行蜗杆的刚度校核，其校核刚度条件为： yEIyLFrt32481（264）其中 蜗杆材料许用的最大挠度。y10/d0/44.青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书26其中： 蜗杆分度圆直径。1d蜗杆材料的弹性模量 ,EMPaE07.2蜗杆危险截面的惯性矩。I（265）64/1df其中 为蜗杆的齿根圆直径。f1mchaf 2（266）8.0.9461dfI42.75蜗杆两端支撑点间的跨距。L29.0145.m.30蜗杆所受的圆周力。Ft1（267）dTt1/ N16/蜗杆所受的径向力。r1（268）tan2r 8.47其中 为蜗轮齿形角， .0 （269）iT12其中: 蜗杆的公称转矩；T1蜗轮的公称转矩。2 i/21 mN19306.24其中: 二级蜗轮蜗杆的传动效率；（270）vtan95.0传动导程角,1.7青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书27当量摩擦角。v可根据蜗轮蜗杆的相对滑动速度 由文献11表 11-18 查得。Vs（271）co1ss061ndsm4.2由文献11表 11-18 查得当量摩擦角 .01v7.1tan95.08.5.390 .14.63.248352y 074yy07蜗杆的刚度满足使用条件。5.选取蜗杆传动的润滑方法根据蜗轮蜗杆的相对滑动速度 载荷类型为重型载荷，故可采用油smVS4.2池润滑。6.二级蜗杆蜗轮传动热平衡计算校核及其选用冷却装置sptda/)1(0（272）其中: 周围空气的温度，常温情况下可取 20。ta蜗杆蜗轮的传动效率, 8.0箱体的表面传热系数，可取: =(8.1517.45) ddcwm2当周围空气流动良好时 可取偏大值。这里取 .d15输入功率。 （273）pTp230/16.kw.5012to 3412.6青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书28, 其中 80为临界温度。803.61故在通风良好的情况下，不需要加散热装置。2.3 带传动的设计计算1.确定带轮的计算功率（274）PKAca工作情况系数：由文献11表 87 查得 =1.1A KA所需传递的额定功率即电动机的功率：PkwP606.01cakw.2.选择带的带型根据计算功率 和带轮转速 .ca. min150r选取普通 V 带的类型.由文献11图 8-11 选择为 Z 型带.3. 确定带轮的基准直径 并验算带速d1 初选小带轮的基准直径 根据 V 带的带型，参考文献11表 8-6 和文献11表 8-8 确定小袋轮的基准直径 .d1应使 这里取 （275）dmin1md71 验算带速 V根据文献11 公式 8-13 计算带的速度，带速不宜过高或过低，一般应使 V=525m/s ，最高不宜超过 30m/s. 计算大带轮的基准直径由 可得 di12 713.2dm92（276）其中 为大小带轮之间的传动比: ，由文献11 公式 8-8 加以圆整,取带i 3.150i轮直径 .md1024. 确定中心距 ，并选择带的基准长度 .aLd青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书29 结合式 ,初定中心距208a0（277）ddo21217. m349取 ao0 计算相应的带长 .Ldoadoddo 422210719702 m69（278）根据 由文献11 表 8-2 选取，可得 。Ldo Ld71 计算中心距 及其变动范围a传动的实际中心距近似为：（2-79）2/00d.2m考虑到带轮的制造误差,带长误差，带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要，常给出中心距的变动范围：（2-80）LAda015.min7105.2m4.29（2-81） 3x335. 验算小带轮上的包角 .1（2-82）ad0201578./3. 092.1故满足小带轮的包角条件。6. 确定带的根数 Z.带的根数 （2-PZrca/KPKLOA02青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书3083）其中： 当包角不等于 180 度时的修正系数，参见文献11表 8-2。KL当带长不等于试验所规定的特定带长时的修正系数参见文献11表 8-2。 7. 带轮选材大带轮的材料为 ,小带轮的材料为 Q235-A。20HT基准直径 ，由于安装带轮的轴径为 31 mm 。md1故带轮可采用腹板式 。青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书31第 3 章 回转机构中标准件的选择和校核3.1 轴承的选择及校核（部分轴承）3.1.1 对二级蜗杆轴轴承进行校核由所选轴承的型号 7011C 可知，其基本额定动载荷为：27.1 ,基本额定静载荷为：KN23.4 .将其简化为受力模型如下:KN1.根据静力学公式可求得轴承处的水平及竖直方向的力： NFbh820eh51v469v490青岛理工大学本科毕业设计