500公斤数控座式焊接变位机设计机械CAD图纸.doc

本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 500公斤数控座式焊接变位机摘要 座式焊接变位机是通过工作台的回转或倾斜，使焊缝处于水平或船形位置的装置，它可以实现与操作机或焊机联控，可应用于各种轴类、盘类、筒体等回转体工件的焊接。本次设计题目是设计一台500公斤数控座式焊接变位机，可实现焊接工件的回转、倾斜，而且工作台的回转和倾斜运动采用数控控制，以便与机器人配合联动，实现工件上的各类焊缝的自动焊接。本次设计采用步进电动机进行驱动，直接与无级变速器及涡轮蜗杆减速器机构相连接，以带动工作台转动。所以控制进入步进电动机的脉冲数量，就可控制工作台转角的大小；控制进入步进电动机的脉冲频率，就可控制工作台的转动速度；改变步进电机中各绕组的通电顺序，便是工作台正传或反转。因此 ，该变位机可实现点位控制，并有较高的到位精度。步进驱动系统采用开环控制，传动机构比较简单，从而设计、调整、维修都很方便。本次设计的主要内容包括:数控座式焊接变位机的底座、回转机构、倾斜机构等的机械设计、装配图和零件图设计，数控步进电机的选型等。整个机械系统应简单可靠，操作方便。编写相应的设计说明书。关 键 词：焊接、步进电机、变位机4DESIGN OF 500 kg CNC WELDING DISPLACEMENT MACHINEABSTRACT Seat type welding machine is through the displacement worktable turn or tilt, the weld seam in horizontal or boat form position of the device, which can realize Manipulator or welding machine with but connected controlling, can be applied to various axial, plate, barrel etc of axially symmetrical workpiece welding. This design topic is to design a 500 kilograms NC seat type welding displacements machine, It can realize the fluctuation on turn, tilt, and the rotary and tilt table adopts CNC control, in order to exercise with robot cooperate linkage, realize the of all kinds of workpiece weld automatic welding. This design adapts the stepping motor driven directly and variator and worm and worm reducer institutions, to drive workbench is connected to rotate. So control into stepping motor pulse quantity, can control the size of workbench corner; Control into stepping motor pulse frequency, it can control the rotation speed worktable; Change stepping motor of the winding electrify sequence, days or reverse is workbench. Therefore, this shift machine can realize position control and have higher in position precision. Stepping driving system USES the open loop control, transmission mechanism is simpler, thus design, adjustment, maintenance is very convenient. The design of the main content includes NC seat type welding displacements machine base, such as swing mechanism, the tilt institution of mechanical design, assembly and parts graph design, NC stepping motor selection, etc. The mechanical system should be simple, reliable and convenient operation. Write the corresponding design specification.KEY WORDS：Welding, Stepping motor, Displacements machine目 录前 言2第1章 总体方案拟定8§1.1 焊接变位机概述8§1.1.1 焊接变位机定义8§1.1.2焊接变位机的类型和特点8§1.1.3 驱动系统11§1.2 总体方案的确定12第2章 电动机的选择及传动比的分配13§2.1 电动机的选择13§2.1.1 主要技术参数13§2.1.2 电动机的选择13§2.2.1回转轴总传动比的计算及其分配16第3章 零件设计和选用18§3.1 零件的结构设计18§3.2回转轴的强度校核19§3.2.1轴上的受力分析及计算19§3.2 回转轴齿轮强度校核23§3.3 键强度校核24§3.4 轴承的选用24参考文献27致谢2828前 言焊接是一种制造技术，它是适应工业发展的需要，以现代工业为基础发展起来的，并且直接服务于机械制造工业。焊接技术的发展与制造工业的需要紧密相关。许多设备中的大型结构，几乎都是焊接结构。现在，随着科学技术的进步，生产规模的日益扩大，焊接结构正朝着超大型、高容量、高参数、耐磨、耐蚀、耐低温、耐动载的方向发展。这就不仅需要为焊接生产提供各种性能优异的焊接工装设备，使焊接生产实现机械化和自动化，减少人为因素的干扰，达到保证和稳定焊接质量、改善焊工劳动条件、提高生产率、促进文明生产的的目的。在现代加工和制造过程中，焊接变位机已悄然成为一种不可缺少的设备，其作用越来越突出。特别是近十年来，这一产品在我国工程机械行业有了较大的发展，获得了广泛的应用。焊接变位机的种类主要有伸臂式焊接变位机 、座式焊接变位机 、双座式焊接变位机。而数控技术的应用，让这一技术又迎来了新的发展。各种机械产品和机械设备的结构件大多数都很复杂，尤其是各种机械的主要关键部件，其焊接质量的好坏直接影响整机性能。而数控式焊接变位机的应用就解决了这些后顾之忧，数控式焊接变位机能提高焊接质量及生产效率，降低工人的劳动强度和生产成本，加强安全文明生产和自动化，有利于现场管理。选择合适的变位机能将被焊工件的各类焊缝转动到最佳位置,从而避免立焊、仰焊,提高焊接质量及生产效率。特别是入世的冲击，机械市场竞争将会越来越激烈，数控技术在焊接中的应用是国内企业应对挑战的新选择。因此，近年来焊接变位机得到国内工程机械行业的广泛共识，对这方面的投入都在加大。一、国内外同类设计的发展情况现在我国生产焊接变位机的厂家已经不少，大都不成规模。以变为机为主导产品发展起来的企业，尚未形成。天津鼎盛公司工程机械有限公司、无锡市利达焊接机械有限公司、济南优科数控设备网、威达自动化设备有限公司等单位生产的变位机在国内占有较大市场。到2000年，国内已开发的变位机产品约70余种规格。以下简单介绍这些变位机的基本型式。以上基本型产品发展了17个系列，主要为普通型，用于手把焊。此外还有调速型、联控型和机器人配套型产品。但是，在我国焊接变位机时一个年轻的产品，由于制造业之间发展水平的差异，很多企业的焊接工位还没有装备焊接变位机；同时相关的研究也比较薄弱。在人们眼中仍然认为焊接变位机是一个无足轻重的产品。然而在国际上，包括各种功能的产品在内，有百余系列。在技术上有普通型的，有无隙传动私服控制型的；产品的额定负荷范围达到0.1KN18000KN。我国对于焊接变位机的研究还处于一个低级阶段。德国Severt公司，美国Aroson公司，我国天津鼎盛公司工程机械有限公等，算是比较典型的生产焊接变位机的企业。德国的CLOOS、奥地利igm、日本松下机器人公司等，都生产伺服控制与机器人配套的焊接变位机。Severt公司：该公司就生产8中类型的产品，其中7种是焊接变位机。每种型式的焊接变位机，按其功能讲，均包括基本型、调速型、CNC程控型和机器人配套型等4种产品；德国的CLOOS是国际生产焊接设备的大型公司之一。生产焊接机器人和焊接变位机等产品。也生产作为焊接机器人外部轴的焊接变位机。在我国，除可见与焊接机器人系统配套进口的L型双回转式、倾翻-回转式和单回转式变位机外，还生产卧式单座单回转WPV、立式单回传RR502以及各种多轴焊接机器人配套的变位机。美国Aroson公司生产的焊接设备有焊接变位机、操作机、滚轮架等，可称世界之最。这个公司生产的焊接变位机，主要类型为倾翻-回转式、倾翻-回转升降式。双座双回转式，双座单回转式和双座单回转升降式。其承载能力范围为11Kg18Kg吨。日本松下机器人公司。这个公司生产的机器人外部设备-焊接变位机有12个系列。他们把传动装置、机座、夹具体等做成了标准模块，集合而成这些产品系列1,7,8。焊接变位机以其独特的性能，在工业发达的国家已经得到了广泛的应用。焊接变位机在实际应用中呈现出如下主要特点：1)焊件变位机械和焊机变位机械有较宽的调速范围,稳定的焊接运行速度,以及良好的结构刚度2)对尺寸和形状各异的焊件，有一定的适用性。3)在传动链中，具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。4)与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度和运行轨迹精度能控制在0.12mm之间，最高精度可达0.01mm。5)回程速度快，能避免产生冲击和振动。6)有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。7)整个结构有良好的密闭性，以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等应易清除。8)焊接机械有联动控制接口和相应的自保护功能，以便集中控制和相互协调动作。9)工作台面上刻有安装基线，并设有安装槽孔，能方便地安装各种定位器件和夹紧机构。10) 兼作装配用的焊件机械，其工作台面有较高的强度和搞冲击性能。11) 用于电子束焊、等离子焊弧焊、激光焊和钎焊的焊件机械，能满足导电、隔磁、绝缘等方面的特殊要求。二、 典型企业的具体介绍德国Severt公司该公司主要生产8种类型的产品，其中7种是焊接变位机。每种型式的焊接变位机，按其功能讲，均包括基本型、调速型、CNC程控型和机器人配套型等4种产品。S10型，包括S10.1、2、3、4型等4个产品系列。即：L型双回转式、L型双回转升降式； L型双回转-倾翻式、L型双回转-倾翻升降式；2×L型双回转式、2×L型双回转升降式；2×L型双回转-倾翻式、2×L型双回转-倾翻升降式。S20型，包括S20.1、2型2个产品系列。即：单座单回转式、单座单回转升降式；C型双回转式。S30型，包括S30.1、2型2个产品系列。即：立式单回转；立式单回转双工位。S40型，包括S40.1、2、3、4、5、6、7等7个产品系列。即：双座单回转分体式；双座首尾单回转式；H型双座双回转式；双座首尾单回转尾架移动式；双座首尾倾翻尾架移动式；双座3轴单回转式；单座滚圈单回转式、双座滚圈单回转尾架移动式。S50型：包括S50.1、2、3、4、5、6、7型，7个多轴（自由度）产品系列。即：立式3轴单回转双工位式；立式单回转双工位2×倾翻-回转式（5轴）；立式单回转多工位2×L型双回转式（5轴）；立式单回转双工位2× L型双回转倾翻式（7轴）；立式单回转双工位2×双座单回转式（3轴）；立式单回转双工位2×C型双回转式（5轴）；立式单回转双工位2×卧式单座单回转（3轴）。S60型：包括S60.1、2型2个产品系列。即：倾翻-回转式（0°90°）；倾翻-回转式（±90°）。S70型：包括S70.1、2、3型3个产品系列。即：立式多工位式4轴（4自由度）单回转；立式多工位2×倾翻-回转式（6自由度）；立式4工位立式4轴单回转。以上共33个产品型式，每种型式都包括上述四种功能的产品，相当于132个产品系列。额定负荷为100dN10kdN。美国Aroson公司美国Aroson公司生产的焊接设备有焊接变位机、操作机、滚轮架等，可称世界之最。这个公司生产的焊接变位机，主要类型为倾翻回转式、倾翻回转升降式、双座双回转式，双座单回转式和双座单回转升降式。其承载能力范围为11 kg1810吨。手动双回式。C 系列，型号C1000、2000、4000。承载能力25磅4000磅。小型倾翻-回转式。LD系列，型号LD 60N、150N、300N，承载能力分别为132磅、330磅、660磅。倾翻-回转式，倾翻角度135°。D、HD系列，承载能力314磅7万磅。 倾翻-回转（换销）定位升降式，倾翻角度135°。AB系列（30 AB1200），承载能力4300磅12万磅。倾翻-回转（齿轮齿条）无级升降式，GE系列，倾翻角度135°，型号（GE25GE3500，承载能力2500磅35万磅。倾翻-回转式，倾翻角度90°，G系列，G400G4-MEGA型，承载能力4000磅400万磅。双座双回转式，DCG系列，最大产品承载能力为500吨。单回转式HTS 系列，HTS5、9、12、20、32、40、50、60、90、160、240，承载能力为500磅24万磅。单回转（齿轮齿条）升降式，HTS- GE系列，HTS5 GE、HTS 240GE，承载能力为500磅24万磅。德国CLOOS公司德国CLOOS公司是国际上生产焊接设备的大型公司之一。生产焊接机器人、焊机等产品。也生产作为焊接机器人外部轴的焊接变位机。在我国，除可见到与焊接机器人系统配套进口的L型双回转式、倾翻-回转式和单回转式变位机外，还生产卧式单坐单回转WPV、立式单回转RR502以及各种多轴焊接机器人配套的变位机，如立式多工位2×卧式单回转R-WPV 2型（3轴）、立式多工位2×C型双回转式R- WPV2-CD（5自由度）、立式多工位2×倾翻-回转GR-WPK 2（5轴）、立式多工位2×倾翻-回转×单回移动转式GR-WPK 2-CD（9轴）等。这些产品的主参数，最大允许承载能（max. admissible load capacity）用N表示。日本松下（Panasonic）公司日本松下公司也是机器人制造公司。这个公司生产的机器人外部设备焊接变位机有12个系列。他们把传动装置、机座、夹具体等作成了标准模块，集合而成这些产品系列。按轴数和结构型式分类。1轴变位机3个系列，即：立式单回转、卧式单座单回转、双座单回转式；2轴变位机有5个系列，即：C、L、H、准L型双回转式及2×卧式单座单回转式；3轴变位机有3个系列，即：立式多工位2×立式单回转、卧式多工位2×双座单回转式、2×卧式单座单回转式；5轴变位机有1个系列，立式多工位2×L型双回转式。最大有效负荷（Max. payload）200kg、500kg、1000kg。三、任务来源在焊接作业中，经常使用各种焊件变位机械，但在多数场合，焊件变位机械是与焊机变位机械相互配合使用的，用来完成纵缝、横缝、环缝、空间曲线焊缝的焊接以及堆焊作业。焊件变位机械也是机械化、自动化装焊生产线上的重要组成部分。在以弧焊机器人为中心的柔性化加工单元（FMC）和加工系统（FMS）中，焊件变位机械也是组成设备之一。在复杂焊件焊接和要求施焊位置精度较高的焊接作业中，例如窄间隙焊接、空间曲面的带极堆焊等。都需要焊件变位机械的配合，才能完成其作业1-2,7-8。故本课题便来源于生产，以便用自己大学几年所学的专业知识位社会敬献一份微薄的力量。四、研究内容设计一台500公斤数控座式焊接变位机，可实现焊接工件的回转、倾斜，而且工作台的回转和倾斜运动采用数控控制，以便与机器人配合联动，实现工件上的各类焊缝的自动焊接。主要包括：1数控座式焊接变位机的底座、回转机构、倾斜机构等的机械设计、装配图和零件图设计，数控步进电机的选型等；2设计参数：载重量500kg；最大回转力矩500N·m；最大倾斜力矩500N·m；工作台回转速度01 r/min；工作台倾斜速度00.5 r/min；工作台倾斜角度0°90°；工作台尺寸700mm。3整个机械系统应简单可靠，操作方便。4编写相应的设计说明书。五、研究意义焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工的空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械设备。焊接变位机应用的意义在于，可以缩短焊接辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度，保证和改善焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法的效能。焊接变位技术是针对传统的焊接行业的一次革命，具有划时代的意义7。六、 进度计划第 1 周：调查研究、获取资料信息，编写开题报告。第23周：继续学习，进行本专业外文阅读和翻译的工作。第45周：进行设计方案的论证、分析和比较工作。第67周：设备的机械结构图、装配图设计。第89周：进行机械装配图、零件图设计。第1011周：撰写设计说明书。第1213周：修改和打印论文、图纸，准备进行答辩工作。第1章 总体方案拟定§1.1 焊接变位机概述§1.1.1 焊接变位机定义在焊接过程中，我们经常会遇到焊接变位以及选择合适的焊接位置的情况，为了解决这一问题，焊接变位机也就理所应当的出现了。它可以通过工作台的回转和翻转，使待焊处置于合适位置，很好的和焊接设备结合使用，实现焊接的自动化，机械化，提高生产效率和焊接质量。概括来讲，焊接变位机就是移动工件，使之待焊部位处以合适易焊接的位置的焊接辅助设备。选择合适的焊接变位机能提高焊接质量及生产效率，降低工人的劳动强度及生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。特别是入世的冲击，工程机械市场竞争将会越来越激烈，国内企业必须适应形势，通过焊接变位机等基础设备投入达到生产能力的革命7。§1.1.2焊接变位机的类型和特点焊接变位机按结构形式可分为三类：1.伸臂式焊接变位机图1-1 伸臂式焊接变位机 1-回转工作台 2-伸臂 3-倾斜轴 4-转轴 5-机座回转工作台安装在伸臂一端，伸臂一般相对于某倾斜轴成角度回转，而此倾斜轴的位置多是固定的，但有的也可小于100°的范围内上下倾斜。该机变位范围大，作业适应性好，但整体稳定性差。其适用范围为1t以下中小工件的翻转变位。在手工焊中应用较多。多为电动机驱动，承载能力在0.5t以下，适用于小型罕见的翻转变位。也有液压驱动的，承载能力多，适用于结构尺寸不大，但自重较大的焊件。2.座式焊接变位机图1-2 座式焊接变位机1-回转工作台 2-倾斜轴 3-扇形齿轮 4-机座座式焊接变位机工作台有一个整体翻转的自由度。可以将工作翻转到理想的焊接位置进行焊接。另外工作台还有一个旋转的自由度。该种变位机已经系列化生产，主要用于一些管，盘的焊接。工作台边同回转机构支承在两边的倾斜轴上，工作台以焊速回转，倾斜边通过扇形齿轮或液压油缸，多在140°的范围内恒速倾斜。该机稳定性好，一般不用固定在地地基上，搬移方便。其适用范围为1至50t工件的翻转变位，是目前应用最广泛的结构形式，常与伸缩臂式焊接操作机配合使用。座式变位机座式变位机通过工作台的回转或倾斜，使焊缝处于水平或船形位置的装置。工作台旋转采用变频无级调速，工作台通过扇形齿轮或液压油缸驱动倾斜。它可以实现与操作机或焊机联控。控制系统可选装三种配置：按键数字控制式、开关数字控制式和开关继电器控制式。该产品应用于各种轴类、盘类、筒体等回转体工件的焊接。是目前应用最广泛的结构形式。座式变位机根据载重不同，可分为座式变位机和小型座式变位机。该机稳定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，适用于0.550t焊件的翻转变位。是目前产量最大、规格最全、应用最广的结构形式。常与伸缩臂式焊接操作机或弧焊机器人配合使用。3.双座式焊接变位机双座式焊接变位机是集翻转和回转功能于一身的变位机械。翻转和回转分别由两根轴驱动，夹持工件的工作台除能绕自身轴线回转外，还能绕另一根轴做倾斜或翻转，它可以将焊件上各种位置的焊缝调整到水平的或“船型”的易焊位置施焊，适用于框架型，箱型，盘型和其他非长型工件的焊接。工作台座在“U”形架上，以所需的焊速回转，“U”形架座在两侧的机座上，多以恒速成或所需焊速绕水平轴线转动。该机不仅整体稳定性好，而且如果设计得当，工件安放在工作台上以后，倾斜运动的重心将通过或接近倾斜轴线，而使倾斜驱动力矩大大大减少，因此，重型变位机多采用这种结构。其适用范围为50t以上重型大尺寸工件的翻转变位，多与大型门式焊接操作机或伸缩臂式焊接操作机配合使用。双座式焊接变位机适用于50t以上大尺寸焊件的翻转变位。在焊接作业中，常与大型门式焊接操作机或伸缩臂式焊接操作机配合使用。图1-3 双座式焊接变位机1-工作台 2-型架 3-机座 4-回转机构 5-倾斜机构图1-4 变位器的派生形式示意图1工作台 2轴承 3机座 4推举液压缸 5伸臂 焊接变位机的基本结构形式虽只有上述三种，但其派生形式很多，有些变位机的工作台还具有升降功能，如图1-4。§1.1.3 驱动系统焊接变位机工作台的回转运动，多采用直流电动机驱动，无级变速。工作台的倾斜方式有两种，一种是电动机经减速器减速后通过扇形齿轮带动工作台倾斜或通过螺旋副使工作台倾斜;另一种是采用液压缸直接推动工作台倾斜。这两种方式都有应用，在小型变位机以电动机驱动为多。工作台的倾斜速度多是恒定的，但对应用于空间曲线焊接及空间曲面的堆焊的变位机，则是无级调速的。工作台的升降运动，几乎都采用液压驱动，通过柱塞式或活塞式液压缸进行。在电动机驱动的工作台回转、倾斜系统中，常设有一级蜗杆传动，使其具有自锁功能。有的为了精确到位，还设有制动装置，在变位机系统中，当工作台在创作位置以及焊件重心偏离工作台回转中心时，工作台在转动过程中，重心形成的力矩在数值和性质上是周期变化的，为了避免因齿侧间隙在存在在力矩性质改变时产生冲击，导致焊接缺陷，在用于堆焊或重要焊缝施焊的大型变位上，设置了搞齿隙机构或装置。工作台的回转运动应具有较宽的调速范围，国产变位调速比一般为1:33左右。国外产品一般为1:40, 有的甚至达1:200。工作台回转时，速度应平稳均匀，在最大载荷下的速度波动不得超过5%。另外，工作台倾斜时，特别是向上倾斜时，运动应自如，即使在最大的载荷下，也不应产生抖动。§1.2 总体方案的确定图1-5 传动方案总体框图机器通常由原动机、传动装置和工作机等三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可用改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作机功能要求。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。方案中，通过电动机输出转速和转矩，通过第一级蜗轮蜗杆传动减速，第二级齿轮传动减速，最终带动工作台回转轴转动，来满足机器的性能和使用。 第2章 电动机的选择及传动比的分配§2.1 电动机的选择§2.1.1 主要技术参数回转工作台设计参数工作台尺寸 700允许最大荷重 500kg工作台回转速度 01r/min工作台倾斜速度 00.5r/min工作台最大回转力矩 500Nm 工作台最大倾斜力矩 500Nm工作台倾斜角度 0°90°§2.1.2 电动机的选择本设计选用了步进电机。结构形式，按安装位置取为卧式封闭型电动机。一、 外形和安装形式见表2-1，2-2，图2-1，2-2。表2-1电动机规格及性能型号减速比步距角配用丝杠脉冲当量配用电机JBF-45:20.660.01110BC-380CJBF-525:120.36100.01110BC-380CJBF-61:10.660.01110BYG-5502JBF-75:30.4540.005110BF-003JBF-85:40.660.01110BC-380CJBF-122:10.3120.01130BC-3100A 表2-2电动机外形和安装形式型号DD1D2D3L1L2L3L4H电机型号JBF-411020402852159028185110BC380CJBF-511020402852159028185110BC380CJBF-613020403352509028190130BC3100JBF-7110207090253195528175110BF003JBF-811020402852159028185110BC380CJBF-1213020403352509028190130BC3100A图2-1短出轴电机安装尺寸图2-2长出轴电机安装尺寸二、 选择电动机容量1、回转轴步进电机a.工作机所需功率工作台的最大静转矩T500Nm，转速为1r/min，故工作机所需功 率 (2-1)b.电动机的输出功率 从电动机到工作轴间的总效率，则其中、分别为联轴器，涡轮减速器，齿轮，滚动轴承副的传动效率。电动机的输出功率，则 (2-2)c.电动机转速的选择 同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。如选用转速高的电动机，其尺寸和重量小，价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。故选用。2、倾斜轴步进电动机a.倾斜轴所需功率 已知倾斜轴转速为，最大静转矩为，则有公式(2-1)得，b.电动机的输出功率 从电动机到翻转轴的总效率，则其中为滑动轴承的传动效率；则有公式(2-2)可得电动机的输出功率c.选择电动机转速 选择电动机转速为。§2.2 传动链的总传动比及其分配§2.2.1回转轴总传动比的计算及其分配1.回转轴总传动比的计算 由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可确定传动装置应有的总传动比2.合理分配各级传动比 传动装置总传动比是各级传动比的连乘积，即其中、分别为回转轴减速器传动比和齿轮传动比；因回转轴上的涡轮减速器采用外购件，型号为WHT08-50-I，其外形尺寸如下表，其速比有：8、10、12.5、16、20、25、35、40、50九种，本减速器取，故。表2-3 WHT型涡轮减速器的型号及其外形尺寸型号ABB1B2B3CC1HH1H2H3hLWHT04411451253525120105711907717312118.5WHT066518015640301551266323310531515144WHT0880240206*1825534205*210172*14890*88278110*122277*27920175*180WHT10100292*290238*2166842250*256196*176105*100336135*142335*33125210*215§2.2.2翻转轴总传动比的计算及其分配1.翻转轴总传动比的计算由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可确定传动装置应有的总传动比2.合理分配各级传动比传动装置总传动比是各级传动比的连乘积，即其中分别为翻转轴涡轮减速器和齿轮的传动比；因涡轮减速器采用外购件，其型号为WHT80-50-I，同回转轴减速器，其传动比取为，则第3章 零件设计和选用§3.1 零件的结构设计本设计中，涡轮减速器采用外购件，不需结构设计，故这里只对带动工作台回转的轴进行结构设计。1. 选择轴的材料该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢，而且通过查表12-2知，。2. 初步估算轴的最小直径： 其中由机械设计中表15-3查得，对45钢其取值范围为126103，取，则因存在键槽，故键槽处为了安全，轴径应加大5%7%，故3.确定各轴段直径初步选择轴承型号为圆锥滚子轴承30212，其内经为，又定位轴肩一般单边高度为35mm,因此轴的结构如图3-1。各段轴径从左到右分别为：，各段长度应根据所在处装配零件的宽度而定；选用30212轴承；考虑到箱体的铸造误差及装配时留有必要的间隙，取齿轮端面至箱体间的距离取a=10mm，滚动轴承盖的厚度为10mm。考虑轴的结构工艺性，在轴的上端与下端均制成倒角，两端装轴承处为磨削加工，为便于加工，工作台安装处的键槽布置在同一母线上，并取同一截面尺寸。 图3-1 轴的整体结构及其各段尺寸§3.2回转轴的强度校核§3.2.1轴上的受力分析及计算图3-2 回转轴的受力分析轴上受力分析如上图，下面就水平和竖直面的受力计算如下水平面：图3-3 轴在水平面内的受力分别对两轴承作用点取矩，得解得：，竖直面：图3-4 图在竖直面内的受力分别对两轴承作用点取矩，得解得：，§3.1.2轴的强度校核a. 轴所受弯矩的计算计算危险截面处的弯矩：H面：V面：合成弯矩：b.轴的强度校核按弯扭组合强度校核：式中：轴所受弯矩，；轴所受扭矩，；轴的计算应力，；轴的抗弯截面系数，；对称循环变应力时轴的许用弯曲应力；折合系数，当扭转切应力为静应力时，其值为；当扭转切应力为脉动循环变应力时，其值为；当扭转切应力为对称循环变应力时，其值为；此处轴上的变应力取为对称循环，即。图3-5 轴上所受弯矩和扭矩图由机械设计中表15-4查得：，其中b、t分别为键的宽度和键槽深度，由机械设计课程设计表14-1查得：，；危险截面处的轴径为，带入公式得：将以上数据分别带入强度校核公式，得：轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计中表15-1查得，显然，故轴满足安全要求。§3.2 回转轴齿轮强度校核a.按齿面弯曲疲劳强度计算 公式为：式中：计算弯曲应力，； 载荷系数，由机械设计中表10-2，表 10-3，图10-8，图10-13分别查得， ，故 ；其值为；许用弯曲应力，为安全系数，此处为，由机械设计图10-20c查得，由图10-18查得，故，。、为齿型系数，由机械设计表10-5查得，；故，可见两齿轮的计算弯曲应力均满足安全要求。b.按接处疲劳强度计算 强度条件为：式中：接处计算应力，；弹性影响系数，由机械设计表10-6查得；齿数比，此处为，当为内啮合时取“”，当为外啮合时取“”。许用接触应力，公式同，由机械设计图10-19查得，由图10-21d查得，所以，故；所以，将以上数据带入强度条件得：可见两齿轮计算接触应力均小于许用接触应力，故均满足安全要求。经过以上校核可见齿轮强度满足设计要求。§3.3 键强度校核假定载荷在键的工作面上是均匀分布的，普通平键的强度条件为其中：传动的转矩，此处为500Nmm; 键与轮毂键槽的接触高度，为键高；建的工作长度，圆头平键，平头