電機端環(huán)中頻焊接機床設(shè)計

1、電機端環(huán)中頻焊接機床設(shè)計摘要：本文主要對傳統(tǒng)焊接技術(shù)進行了簡要介紹，對中頻感應(yīng)加熱技術(shù)進行了原理分析，最后對電機端環(huán)中頻焊接機床的設(shè)計方案和設(shè)計內(nèi)容作了重點說明。機床機構(gòu)的設(shè)計主要采用了回轉(zhuǎn)支承，齒輪嚙合傳動，蝸輪蝸桿升降機，減速電機，剪叉式升降平臺等技術(shù)，并且繪制了電機端環(huán)中頻焊接機床的裝配圖和部分零件圖。關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)支承；蝸輪蝸桿升降機；減速電機；剪叉式升降平臺the design of if welding machine for motor-centralabstract in this paper, the traditional welding techniques were br

2、iefed on the intermediate frequency induction heating technology for the analysis of the end of the motor-central if welding machine design and design elements were highlighted. the design of the main machine used slewing bearings, gears meshing transmission, worm gear lifts, geared motor, scissors-

3、style take-off and landing platform, such as technology, and drew a motor-central if welding machine assembly and parts of the map.keywords: rotary support; worm gear lifts; geared motor; scissors-style take-off and landing platform32第1章 緒 論1.1 課題的目的與意義通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)電機在運行時，轉(zhuǎn)子由于電負(fù)荷和熱負(fù)荷高、高速運行、頻繁起制動，它的端環(huán)焊接部位反復(fù)

4、受到很多力作用，非常容易發(fā)生斷裂，造成電機發(fā)生故障或損壞，從而使整個機器無法正常工作而對生產(chǎn)造成重大損失。電機制造企業(yè)現(xiàn)在大多還采用傳統(tǒng)的火焰加熱技術(shù)來焊接電機轉(zhuǎn)子的端環(huán)和導(dǎo)條。這些技術(shù)無法保證電機端環(huán)焊接的質(zhì)量，國外一些企業(yè)和我國少數(shù)企業(yè)已經(jīng)采用先進中頻感應(yīng)加熱設(shè)備來對電機轉(zhuǎn)子的端環(huán)和導(dǎo)銅條進行焊接加工。電機質(zhì)量得到很大的提高，但由于資金和技術(shù)原因，中頻焊接技術(shù)還處于壟斷地位，還不被大多數(shù)企業(yè)所采用。因此設(shè)計出能適應(yīng)中小電機企業(yè)使用的電機端環(huán)中頻焊接機床設(shè)備顯得由為重要。本課題要研究的就是設(shè)計出適應(yīng)中小企業(yè)使用的電機端環(huán)中頻焊接機床設(shè)備，這樣就可以使很多中小企業(yè)擺脫生產(chǎn)的瓶頸，提高國內(nèi)中小企

5、業(yè)生產(chǎn)能力和市場占有率，為他們爭取更多的利潤。由于新產(chǎn)品制造的需要，原有機械性能已不能滿足使用要求，需設(shè)計新的機械。對于我國目前機械制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，自行設(shè)計新的機械來滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求是解決這問題的最好方法。因為這樣我們可以綜合利用國內(nèi)外的先進技術(shù)，同時也可以積累設(shè)計的經(jīng)驗。隨著社會的進步，科技的發(fā)展，生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量將成為當(dāng)今制造業(yè)內(nèi)的兩大關(guān)鍵。對于生產(chǎn)質(zhì)量的提高主要依賴于設(shè)備的技術(shù)含量、材料的合理選擇、正確的工藝工裝以及操作人員的工作態(tài)度；同時對我們也有著更高的要求，所以這樣的的課題不但能進一步鞏固拓寬所學(xué)知識，培養(yǎng)對機械設(shè)計的技能及獨立分析問題，解決問題，并樹立正確的設(shè)計思想及掌握設(shè)

6、備設(shè)計的基本方法和步驟，為今后的設(shè)計工作打下一定的基礎(chǔ)。在設(shè)計過程中，通過閱讀各種相關(guān)設(shè)計手冊、圖冊等資料來進一步培養(yǎng)我們的識圖、制圖及軟件操作能力，為完成工程技術(shù)人員在機械設(shè)計方面所必備的設(shè)計能力打好基礎(chǔ)。該設(shè)備的研制成功對國內(nèi)廣大電機制造企業(yè)來說將是一個喜訊。因為該設(shè)備將適用于中小企業(yè)生產(chǎn)。如果它能廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)上，不僅可以打破國外企業(yè)在這個行業(yè)的壟斷地位，極大的帶動電機制造行業(yè)的發(fā)展，同時降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。1.2 課題研究的內(nèi)容本課題介紹了傳統(tǒng)焊接技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，并對中頻感應(yīng)加熱焊接技術(shù)進行了深入的研究和探索，重點說明了電機端環(huán)中頻焊接機床的整個機床的設(shè)計方案和設(shè)計

7、步驟，因此本課題對機床設(shè)計也進行了部分的介紹，最后通過的裝配來使使得整個方案可行、結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟實用，并滿足給定的設(shè)計技術(shù)要求。1.3 課題在國內(nèi)的發(fā)展概況當(dāng)前，國外的電機端環(huán)中頻焊接設(shè)備發(fā)展比較迅速，但是這些設(shè)備投資成本大、維修費用高。我國的中小型企業(yè)現(xiàn)在還沒有這個經(jīng)濟實力進口這些設(shè)備?，F(xiàn)今，我國正處在電機制造發(fā)展的快車道，很多電機制造企業(yè)正在積極的采用現(xiàn)今生產(chǎn)技術(shù)，廣大的中小電機制造企業(yè)沒有足夠的資金和技術(shù)來進口和設(shè)計先進的電機端環(huán)焊接設(shè)備。所以廣大的中小企業(yè)一直都用著傳統(tǒng)的電機端環(huán)焊接設(shè)備,生產(chǎn)效率很低，而大企業(yè)由于成本也無法擴大這種技術(shù)的應(yīng)用。這不但有礙我國電機制造企業(yè)的發(fā)展，而且也影

8、響了機械技術(shù)的革新。本課題的研究方向就是如何在現(xiàn)有的技術(shù)上設(shè)計出大企業(yè)和中小企業(yè)都適用可用的電機端環(huán)中頻焊接機床。1.4完成本課題的總體思路 該課題在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，擬定出若干方案，選擇一個最佳方案進行設(shè)計。完成本課題的總體思路如下：（1）熟悉設(shè)計的課題，查閱相關(guān)的文獻資料，編寫開題報告；（2）進行有關(guān)課題問題的調(diào)研；（3）擬定設(shè)計的總體方案并進行力學(xué)分析；（4）繪制總裝配圖；（5）繪制相關(guān)的零部件圖；（6）編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。第2章 機床總體設(shè)計方案2.1 電機端環(huán)中頻焊接機床設(shè)計的指導(dǎo)思想電機端環(huán)中頻焊接機床是主要針對電機轉(zhuǎn)子中導(dǎo)條和端環(huán)焊接的專用機床，主要解決傳統(tǒng)火焰焊接技術(shù)的弊端。機

9、床的設(shè)計必須充分的充分科學(xué)依據(jù)，需要具有豐富的工程科學(xué)知識。本課題設(shè)計的電機端環(huán)中頻焊接機床主要針對的是中小型企業(yè)，機床的總體設(shè)計思路如下：根據(jù)設(shè)計要求，要求在焊接過程中，電機轉(zhuǎn)子進行20r/min的繞軸旋轉(zhuǎn)運動，機床要求有上下200mm的升降范圍，且采用中頻感應(yīng)加熱器和線圈對轉(zhuǎn)子端環(huán)進行焊接。所以初步定為三部分的設(shè)計：回轉(zhuǎn)工作臺，升降機構(gòu)和支架平臺的設(shè)計。因此在設(shè)計過程中我們需要圍繞下面的四個問題進行設(shè)計工作：（1）機器的工作效率要高。（2）機器的生產(chǎn)成本要低，要能夠讓中小型的企業(yè)買的起。 （3）機器的操作不復(fù)雜，一般的工人經(jīng)過簡單的培訓(xùn)就可以操作。（4）機器的體積不易太大，適合中小型企業(yè)安

10、裝和使用。2.2電機端環(huán)中頻焊接機床的設(shè)計方案本次所設(shè)計的是利用中頻感應(yīng)電源和感應(yīng)線圈對電機轉(zhuǎn)子端環(huán)進行焊接的專用機床。是對傳統(tǒng)電機端環(huán)焊接機床的一種改進設(shè)計，通過對焊接技術(shù)、中頻感應(yīng)加熱技術(shù)、機床設(shè)計制造等相關(guān)技術(shù)的學(xué)習(xí)，再加上對傳統(tǒng)電機端環(huán)焊接機床的考察和分析，就可以對機床進行改進設(shè)計。傳統(tǒng)電機端環(huán)焊接機床采用絲杠來對機床的上下運動進行控制，動力源采用的是電機傳動，沒有旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)臺，電機轉(zhuǎn)子放置在上面不能進行轉(zhuǎn)動加熱，使得轉(zhuǎn)子焊接質(zhì)量不高，此次設(shè)計機床的傳動部分仍然采用電機傳動，因為電機傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、效率高等特點，是理想的動力裝置。根據(jù)機床的設(shè)計要求，機床的設(shè)計可以分為三部分

11、：回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計、升降機構(gòu)的設(shè)計和機床機架的設(shè)計。初步考慮，用齒輪嚙合傳動來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)臺的功能，電機轉(zhuǎn)子放置在一個回轉(zhuǎn)臺上，回轉(zhuǎn)臺與底座之間采用回轉(zhuǎn)支承連接，回轉(zhuǎn)支承由齒輪來帶動其轉(zhuǎn)動，進而帶動上支座轉(zhuǎn)動，齒輪下端與一減速器和電機相連，齒輪由自己設(shè)計制造。升降機構(gòu)按照傳統(tǒng)的升降機構(gòu)采用絲杠螺母副來實現(xiàn)，可以將螺母固定在機架上，電機帶動螺母旋轉(zhuǎn)，螺母的旋轉(zhuǎn)運動帶動絲杠的旋轉(zhuǎn)，絲杠的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榻z杠的軸向運動，最后由絲杠的軸向運動來提供機床所需的上下運動。但絲杠螺母副在現(xiàn)代生產(chǎn)中已逐漸被各式各樣的升降機取代，通過多方面的比較，采用蝸輪螺桿升降機來替代絲杠螺母副，由于該升降機的伸出軸為臥式的，與電

12、機軸直接相連接剛度太大，所以需設(shè)計一帶傳動來減速。機床的機架結(jié)構(gòu)的設(shè)計有很多種方法，經(jīng)過對叉車的升降臺和剪叉式升降平臺的比較，發(fā)現(xiàn)剪叉式升降平臺的構(gòu)造很適合此次機床的機架設(shè)計的要求，并且剪叉機架重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計和制造，所以此次設(shè)計采用剪叉支架式結(jié)構(gòu)來設(shè)計機床的機架。下面幾章分別詳細(xì)說明各部分的設(shè)計。第3章 機床回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計計算3.1 回轉(zhuǎn)機構(gòu)的工作原理回轉(zhuǎn)工作臺機構(gòu)用于支撐電機轉(zhuǎn)子并帶動其旋轉(zhuǎn)，查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，用于傳遞旋轉(zhuǎn)運動的回轉(zhuǎn)支承很適合用于此類回轉(zhuǎn)運動，被廣泛的應(yīng)用于大型起重機、挖掘機等機械中，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以此次選用回轉(zhuǎn)支承來裝配回轉(zhuǎn)工作臺。回轉(zhuǎn)支承分內(nèi)、外兩圈可將

13、外圈與回轉(zhuǎn)平臺栓接，內(nèi)圈與機床底座栓接。選用帶外齒的回轉(zhuǎn)支承，用一個小齒輪與外圈的齒進行嚙合傳動，小齒輪采用電動機帶動。由于小齒輪和電機的速度差很大，可以選用一個減速裝置，查閱相關(guān)資料可知，減速器又分為蝸輪蝸桿減速器、擺線針型減速器等，蝸輪蝸桿減速器減速比大、可以改變運動的方向，是理想的選擇，但考慮到該傳動處功率較低、機床本身的結(jié)構(gòu)簡單，此次設(shè)計選用帶前法蘭式擺線針型減速電機，該型減速電機的減速比大，結(jié)構(gòu)緊湊，頂部的法蘭可以直接與上層支板用螺栓連接固定。整個回轉(zhuǎn)工作臺的工作原理示意圖如下圖2-1所示:減速器小齒輪電機回轉(zhuǎn)支承圖3-1 回轉(zhuǎn)工作臺工作原理示意圖該圖最下端是一個減速電機，其伸出軸通

14、過平鍵與小齒輪連接，小齒輪通過嚙合將運動和力傳遞到回轉(zhuǎn)支承的外圈齒上，回轉(zhuǎn)支承的外圈又與回轉(zhuǎn)臺用螺栓相連接。當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時，通過齒輪嚙合傳動帶動整個回轉(zhuǎn)工作臺進行旋轉(zhuǎn)運動，達(dá)到了預(yù)期的目的。3.1.1 回轉(zhuǎn)支承的選型及參數(shù)回轉(zhuǎn)支承是兩物體之間需作相對回轉(zhuǎn)運動，又需同時承受軸向力、徑向力、傾覆力矩的機械所必需的重要傳動元件隨著機械行業(yè)的迅速發(fā)展， 回轉(zhuǎn)支承在船舶設(shè)備、工程機械、輕工機械、冶金機械、 醫(yī)療機械、 工業(yè)機器人、隧道掘進機、旋轉(zhuǎn)舞臺等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，它是適用于船用克令吊、汽車吊、挖掘機、塔式起重機等各類有相對回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動的產(chǎn)品回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)型式和規(guī)格尺寸，選用正確與否直接影響劍產(chǎn)品的

15、質(zhì)量和性能， 關(guān)系到經(jīng)濟效益常用回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)型式有四種：單排球式、交叉滾柱式、雙排球式、三排柱式。根據(jù)我們的經(jīng)驗和計算,有以下結(jié)論：相同外形尺寸的回轉(zhuǎn)支承, 單排球式的承載能力高于交叉滾柱式和雙排球式。 在傾覆力矩160噸米載荷以下，選用單排球式回轉(zhuǎn)支承其性價比高于三排柱式回轉(zhuǎn)支承，為首選形式。當(dāng)傾覆力矩高于160噸米時應(yīng)該優(yōu)先考慮選用三排柱式回轉(zhuǎn)支承。雙排球為三片式、雙滾道， 其材料、加制造、運輸費用都比單排球島得多， 而且滾道的形狀精度和表面粗糙度難以控制 因此有人認(rèn)為雙排球式是一種質(zhì)次價高的落后結(jié)構(gòu)三排柱式承載能力在兒種結(jié)構(gòu)型式中最火，雖然其成本最高，但仍為蠶載機械的首選型式，二三排柱

16、式造價最低所以中小規(guī)格的回轉(zhuǎn)支承應(yīng)以單排球式為首選型式，大規(guī)格以二排柱式為首選型式此次回轉(zhuǎn)支承無傾覆力矩，水平力也很小，綜合考慮上述因素，此次選用單排球四點接觸式回轉(zhuǎn)支承。根據(jù)電機的最大回轉(zhuǎn)直徑為800mm，考慮到突出的端環(huán)結(jié)構(gòu)為100mm左右和回轉(zhuǎn)支承上面的支承臺需要一定的傾斜度，可知回轉(zhuǎn)支承的直徑為500mm左右，查jbt 2300-1999回轉(zhuǎn)支承標(biāo)準(zhǔn)系列，故可初選回轉(zhuǎn)支承型號為011.25.400.11 jb/t2300-1999。軸承內(nèi)徑d=307mm，外徑d=493mm，軸承寬度h=70mm,外齒模數(shù)為63.1.2回轉(zhuǎn)支承的強度校核回轉(zhuǎn)支承在工作時，一般受到垂直力、水平力、和顛覆力

17、矩等的綜和作用。在此機床中由于重力直接作用在支承上，沒有偏移中心距，所以回轉(zhuǎn)支承不受顛覆力矩，垂直力應(yīng)等于整個電機轉(zhuǎn)子的重量，水平力因為很小，可以忽略不計。整個回轉(zhuǎn)軸承受力情況如下圖所示:frftgm圖3-2 回轉(zhuǎn)支承的受力圖將作用在回轉(zhuǎn)支承的各種載荷綜合后，有以下載荷：垂直力：力矩： 水平力： 切向力：基于以上論述，.單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承選型計算如下： 計算回轉(zhuǎn)支承的額定靜容量co式中：co 額定靜容量，kn f 靜容量系數(shù)，0.11knmm2 d 滾道中心直徑，mm d 鋼球公稱直徑，mm 滾動摩擦系數(shù)，0.001根據(jù)組合后的外載荷，計算當(dāng)量軸向載荷 式中：cp 當(dāng)量軸向載荷， kn

18、m 總傾覆力矩，knm fa 總軸向力，kn fr 總傾覆力矩作用平面的總徑向力，kn計算安全系數(shù),由表查得 (1)按靜態(tài)工況選型因接觸角（滾動體上力的作用方向與水平面的夾角）隨外載荷、的不同自動變化，所以要用以下兩種方法計算，只要有一種符合承載曲線圖即可。如果兩種均符合，則以與承載曲線圖較接近的一種為準(zhǔn)。方法（）： 方法（）： 式中：回轉(zhuǎn)支承當(dāng)量中心軸向力； 回轉(zhuǎn)支承的當(dāng)量傾翻力矩 回轉(zhuǎn)支承靜態(tài)工況下安全系數(shù)，。方法 =0方法 (2)按動態(tài)工況校核壽命（用6.1.2.1.1中相應(yīng)的方法或方法）方法（）： 方法（）： 式中：回轉(zhuǎn)支承動態(tài)工況下安全系數(shù)，。對照回轉(zhuǎn)支承的動態(tài)承載曲線，在曲線圖上找

19、出以上二點，其中一點在曲線以下說明壓力安全系數(shù)足夠。而螺栓的計算載荷為： fa=1750kn m=5566.3knm 強度足夠根據(jù)以上計算和選型結(jié)果，經(jīng)比較后選擇011.25.400.11 jb/t2300-1999型。相對而言，其體積小，重量輕?；剞D(zhuǎn)支承的部分參數(shù)如表3.1所示.表3.1 回轉(zhuǎn)支承型號及有關(guān)參數(shù)表型號外形尺寸(mm)安裝尺寸(mm）外齒參數(shù)ddhd1d2nm011.25.400493307704573432452863.2 減速電機的選用和校核 減速器是原動機與工作機之間減速增矩的傳動裝置，利用各種組合形式的齒輪傳動來完成動力與運動的傳遞，滿足工作要求。減速器可以獨立使用，也

20、可通過聯(lián)軸器與電動機相連，或者與電動機直接連成一體，構(gòu)成結(jié)構(gòu)緊湊的減速電機?，F(xiàn)代減速器大部分已經(jīng)系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)生產(chǎn)廠家專門制造，其優(yōu)點是質(zhì)量高、品種全、成本低，用戶可以直接選用，不必自行設(shè)計制造。通過查閱機械設(shè)計師手冊（下）一書，本次所需的電機不需很大功率，可選用sew中小功率的減速器與電機組合構(gòu)成的減速電機，根據(jù)機床的結(jié)構(gòu)和電機的最佳安裝位置，由于圓柱齒輪減速器可在任意位置臥式或法蘭安裝，所以初步選用r系列短軸距圓柱齒輪減速電機。首先計算電機所需的輸出功率；齒輪嚙合回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動時，所消耗的功率為回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動所受的摩擦力與回轉(zhuǎn)支承與齒輪嚙合處的速度的乘積?；剞D(zhuǎn)支承所受的摩擦力 式中：

21、鋼與鋼之間的滾動摩擦系數(shù) 嚙合處回轉(zhuǎn)支承的切向速度 式中: 回轉(zhuǎn)運動所消耗功率的公式 齒輪傳遞的效率按閉式齒輪傳動的效率計算查參考文獻得，電機的傳動效率按r型減速電機一級傳動的效率來計算，所以所選r型減速電機的所需輸出功率應(yīng)為選擇電機的使用系數(shù)：選用減速電機要考慮電機的使用系數(shù),使用系數(shù)由每天的運行時間，起停頻率z及慣性加速系數(shù)決定。電機負(fù)載分為三種類型：為均勻載荷，許用的慣性加速度系數(shù)0.2；為中等沖擊載荷，許用的慣性加速度系數(shù)3；為強沖擊載荷，許用的慣性加速度系數(shù)10；由于本回轉(zhuǎn)機構(gòu)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，所以選擇慣性加速系數(shù)為0.2，電機按每天工作兩班制（16小時每天）和300次起停每小時查機械設(shè)計師

22、（下）一書圖14.2-1得=1.2，所以所選的減速電機的sew-值要大于1.2。根據(jù)書中表14.3-4選擇2r07-dt56m型號r系列短軸距圓柱齒輪減速電機。其結(jié)構(gòu)是前法蘭式的。該機額定功率為0.09kw，輸出轉(zhuǎn)速為78r/min,減速比為16.73，使用系數(shù)為4.5，輸出端軸直徑為20mm，長度為40mm。3.3 齒輪的設(shè)計與校核齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動形式，其傳動的主要優(yōu)點是:瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)，傳動準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；適用的功率和速度范圍廣，功率從接近于零的微小值到數(shù)千萬瓦，圓周速度從很低到300m/s；傳動效率高，=0.920.98，在

23、常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率很高；工作可靠，使用壽命長；外廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。按齒輪傳動的工作條件，可分為開式齒輪傳動、半開式齒輪傳動及閉式齒輪傳動。按齒面的硬度，齒輪可分為軟齒面齒輪和硬齒面齒輪。本次設(shè)計的機床有外殼，并且齒輪傳動的承載力小，速度低，綜合考慮，小齒輪采用軟齒面齒輪，傳動采用閉式傳動。考慮到該處傳動的功率不大，結(jié)構(gòu)緊湊，故小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，查參考文獻9表6.1可得小齒輪齒面硬度為260hbs；因載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，故粗選7級精度；傳動方式為開式齒輪傳動，傳動平穩(wěn)，初選，;根據(jù)參考文獻9的介紹，在金屬切削機床中，若傳遞的功率不大，圓柱齒輪的齒寬系數(shù)可小到0.2，按

24、軟齒面齒輪、非對稱安裝查參考文獻9表6.5，根據(jù)實際情況，由于所傳遞的功率很小，故選齒寬系數(shù)。根據(jù)參考文獻9的介紹，閉式齒輪傳動主要失效形式是齒面點蝕，故先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計計算，再按齒根彎曲疲勞強度進行校核。根據(jù)參考文獻9式6.13可查得齒根彎曲疲勞強度的設(shè)計公式初選載荷系數(shù)，根據(jù)上幾章所算得的數(shù)據(jù)選用電速電機功率輸出功率，故小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為：查參考文獻9表6.3得材料系數(shù)按齒面硬度查參考文獻9圖6.8可得大、小齒輪的接觸疲勞強度，由參考文獻9中6.3式可得應(yīng)力循環(huán)計算公式，假設(shè)這對齒輪工作壽命為10年，每年工作300天，每天工作兩班制，則：查參考文獻9圖6.6得齒輪接觸疲勞強度,

25、取安全系數(shù)，根據(jù)參考文獻9許用接觸應(yīng)力計算公式,得：試算小齒輪分度圓直徑：取，由圓周速度計算公式根據(jù)參考文獻9表6.2查得,根據(jù)圓周速度、7級精度，查參考文獻9圖6.10得動載系數(shù),由參考文獻9圖6.13查得。則載荷系數(shù)即可以校正分度圓直徑，由于結(jié)構(gòu)和配合原因，實際此對齒輪的模數(shù)已由回轉(zhuǎn)支承外圈齒輪的模數(shù)而確定；取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)兩齒輪分度圓直徑即可求出由，可得兩分度圓直徑、由回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)可得出齒寬一般的小齒輪的齒寬為，取，考慮此處傳遞的力較小，又由于結(jié)構(gòu)的原因，小齒輪不須很大的結(jié)構(gòu)故可按齒寬來確定校核齒輪齒根彎曲疲勞強度根據(jù)參考文獻9式6.12可得許用彎曲疲勞強度計算公式為：查參考文獻9圖得大、小

26、齒輪的彎曲疲勞強度極限, 查參考文獻9圖6.7得彎曲疲勞壽命系數(shù),.根據(jù)參考文獻9式6.2可得許用彎曲應(yīng)力計算公式,根據(jù)經(jīng)驗，取彎曲疲勞安全系數(shù)，由國家標(biāo)準(zhǔn)取應(yīng)力修正系數(shù),則：根據(jù)齒數(shù)，由參考文獻9表6.4查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)，。故因為小齒輪的數(shù)值大，所以按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度校核；故齒輪彎曲疲勞強度足夠。3.4 齒輪鍵的強度校核 根據(jù)上面所選的2r07-dt56m型號r系列短軸距圓柱齒輪減速電機，伸出軸直徑為20mm可以選擇型號為632gb1096-79的普通平鍵，其基本參數(shù)見下表表3-1參數(shù)軸d120l132尺寸bhl =66322、鍵的計算尺寸見表3-2：表3-2參數(shù)軸尺寸b

27、hl =6632l323=29kh/2 =33、鍵的強度校核見表3-3：由1表12.1得：由上面所計算的小齒輪承受t=表3-3參數(shù)軸1t2100d120l32k3由上述計算可知鍵的強度滿足要求。第4章 機床升降機構(gòu)的設(shè)計計算4.1 升降機構(gòu)的工作原理通過查閱設(shè)計資料，一般機床的升降機構(gòu)，采用絲杠螺母副，可以傳遞很大的力，利用絲杠或螺母的垂直軸向運動來實現(xiàn)傳遞升降的，絲杠螺母分為螺母固定絲杠旋轉(zhuǎn)的，螺母旋轉(zhuǎn)絲杠固定的，還有螺母絲杠都旋轉(zhuǎn)的，考慮到本次設(shè)計的簡便和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，直接采用swl型蝸輪蝸桿升降機，swl型蝸輪蝸桿升降機具有有很高傳動精度，生產(chǎn)已經(jīng)進入標(biāo)準(zhǔn)化。該機內(nèi)部含有一個蝸輪螺桿傳動機

28、構(gòu)，當(dāng)蝸輪的伸出端轉(zhuǎn)動時，螺桿與其嚙合，作軸向運動，可帶動機床運動。蝸輪蝸桿有兩個伸出軸端，可用手柄或電機直接帶動，由于剛性傳動一般不適合一級傳動，再加上此處傳動精度不是很高，用柔性聯(lián)結(jié)比剛性聯(lián)結(jié)好，故采用v帶和電機伸出軸相連，選擇頂端帶法蘭的升降機，將蝸輪蝸桿升降機底端固定，頂部法蘭與上機架聯(lián)結(jié)。整個升降機構(gòu)的示意圖如下圖4.1所示：圖4.1 升降機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖該圖下面的常用三相異步電動機通過v帶將運動傳遞給上面蝸輪的一端伸出軸，通過軸的傳動和蝸輪蝸桿內(nèi)的換向功能將運動轉(zhuǎn)為螺桿頂部法蘭的軸向升降運動，法蘭頂部直接與機床上支板相連接，實現(xiàn)機床的上下運動。4.1.1升降機的選型及參數(shù)蝸輪螺桿升降

29、機，是通過蝸輪傳動螺桿完成提升、下降、推進、翻轉(zhuǎn)等功能，是一種基礎(chǔ)起重部件，已列為jb/8809-1998標(biāo)準(zhǔn)。廣泛地用于機工、冶金、建筑、水利、化工、醫(yī)療、文化、衛(wèi)生等各個行業(yè)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、安裝方便、使用靈活、可靠性好、穩(wěn)定性高、使用壽命長等優(yōu)點，可以用電動機或其他動力直接帶動，也可以手動?？紤]到整個機床的整體性和簡便，初步選用swl蝸輪螺桿升降機，采用電機帶動v帶進行傳動，本系列蝸輪螺桿升降機可以自鎖，承載能力2.5t-120t，最高輸入轉(zhuǎn)速1500r/min，最大提升速度2.7m/min，有不同的結(jié)構(gòu)形式和裝配方式，工作環(huán)境溫度在-20100之間，提升高度可自由確定。經(jīng)

30、過查閱和比較后，選擇螺桿同時做旋轉(zhuǎn)運動和軸向運動的結(jié)構(gòu)形式，裝配形式采用螺桿向上運動的形式，螺桿的頭部采用法蘭型與上支架栓結(jié)，升降速度不是很快，故采用慢速的傳動比，考慮到機床的上下運動的安全性，升降機螺桿的防護采用防旋轉(zhuǎn)型。已知升降機的提升負(fù)載應(yīng)等于上支架及其上面中頻感應(yīng)電源和石棉板等的總重，約1.5kn，螺桿的行程應(yīng)該等于機床的上下可移動距離，所以行程為200mm，提升速度不大于300mm/min,綜合考慮初選最小型號的swl2.5型蝸輪螺桿升降機。該機的最大提升負(fù)載為25kn，最大許用功率0.55kw，最大螺桿徑向力，最大螺桿驅(qū)動扭矩。蝸桿副采用稀油潤滑時總的效率，選擇的swl系列2.5型

31、蝸輪螺桿的參數(shù)見表4.1。表4.1 升降機的技術(shù)參數(shù)蝸桿轉(zhuǎn)速nr/min起升速度m/min起升力（2.5kn）n/mkw10000.250.710.07升降機驅(qū)動功率的計算a1 驅(qū)動功率 式中：p驅(qū)動功率，kw fa起升力，起升拉力，kn v起升速度，m/min 傳遞總效率。a2 驅(qū)動扭矩 式中：驅(qū)動扭矩，n/m p驅(qū)動功率，kw n轉(zhuǎn)速，r/min蝸桿伸出軸上，由于需要安裝帶輪，易產(chǎn)生徑向力和扭矩。對于該種渦輪螺桿可查得其最大螺桿徑向力，最大螺桿驅(qū)動扭矩。所需齒輪或帶輪的最小直徑：式中：齒輪或帶輪的最小直徑，m 最大徑向力，kn4.1.2 帶傳動的設(shè)計與校核帶傳動是由主動輪、從動輪及緊套在其

32、上的環(huán)形傳動帶所組成，按工作原理可分為摩擦帶和嚙合帶傳動，本次設(shè)計根據(jù)要求選用摩擦帶傳動，摩擦帶傳動中，傳動帶張緊在主動輪和從動輪之間，帶和兩輪接觸面之間產(chǎn)生壓力，本次設(shè)計中當(dāng)電動機上的主動輪隨著電動機轉(zhuǎn)動時帶動蝸輪螺桿伸出軸上的從動輪旋轉(zhuǎn)，完成運動和動力的傳遞。帶傳動具有以下優(yōu)點：緩沖和吸震、平穩(wěn)性好、噪音小；帶傳動靠摩擦，過載就打滑，可防止損壞其它零件；結(jié)構(gòu)簡單、易于維修、成本低廉。帶傳動也有些缺點：需要較大的張緊力，增大的軸和軸承的承受力；不能保證精確的傳動比；整個傳動裝置的外廓尺寸大，不夠緊湊；帶的壽命較低，傳動效率低。鑒于以上特點，帶傳動主要適用于：速度較高的場合，多用于原動機的輸出

33、的第一級傳動。帶的工作速度一般為530m/s；中小功率傳動，通常不超過50kw；傳動比一般不超過7，最大用到10；傳動比一般不要求十分準(zhǔn)確。v帶傳動與平帶傳動相比，v帶傳動是v帶與帶輪v型槽兩側(cè)面間的摩擦傳動，在同樣的張緊力下，v帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，加之v帶已標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)，因此v帶傳動得到廣泛的應(yīng)用。綜合上述所有因素，本次設(shè)計的機床結(jié)構(gòu)簡單，傳動比不要求十分準(zhǔn)確，傳動速度不高，傳動所需功率不大，所以在蝸輪螺桿的伸出軸和電機的伸出軸之間不采用聯(lián)軸器，而采用v帶傳動。由上節(jié)可得升降機的伸出軸轉(zhuǎn)速為1000r/min,所需功率較小，查手冊得帶傳動的機械效率為0.940.97，按最低效率0.

34、94來設(shè)計。v帶所需功率為選擇的電機為同步轉(zhuǎn)速1500r/min的y801-s的三相異步電動機，其額定功率0.55kw。滿載轉(zhuǎn)速1390r/min,滿載轉(zhuǎn)矩。其伸出軸直徑40mm，故帶傳動傳動，一天工作兩班制。選擇v帶型號查參考文獻6表4.6可得工作情況系數(shù) =1.0由參考文獻6式4.22可計算出功率選擇v帶型號，按，查參考文獻6圖4.11，選擇z型v帶。確定帶輪直徑根據(jù)參考文獻6圖4.4及表4.4，取小帶輪直徑，由式4.8可得帶速在525m/s之間,合適。從動帶輪直徑查表4.4 取實際傳動比從動輪實際轉(zhuǎn)速由于,所以合適。初步確定中心距和帶長根據(jù)式4.23 即取a0=160mm帶的基準(zhǔn)長度由式

35、4.24 計算查表4.2得 由式4.25可得中心距a由式4.26得中心距調(diào)整范圍為驗算小帶輪包角由式4.12 合適。確定v帶根數(shù)z 由，查參考文獻簡明機械設(shè)計手冊表6-1-37（b）得單根z型v帶的額定功率分別為0.27kw和0.31kw，用線性插值法求時的額定功率p0值 由式4.28 實驗條件下單根v帶額定功率值的增量，查機械設(shè)計簡明手冊表6-1-37（b）可得=0.2kw.查參考文獻6表4.8得包角系數(shù)ka=0.96查表4.2得長度系數(shù)=0.94v帶根數(shù) 合適計算單根v帶初拉力f0查表4.1得q=0.06kg/m由式4.29 由式4.30得對軸的壓力確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制帶輪工作圖，采用

36、實心式結(jié)構(gòu)，工作圖見附錄zhj-00-05。，采用實心式結(jié)構(gòu)，工作圖見附錄zhj-00-06。4.1.3 帶輪鍵的強度校核升降機軸鍵的校核1、確定蝸輪螺桿升降機伸出軸鍵的尺寸見表4.2表4.2 鍵的尺寸參數(shù)參數(shù)升降機軸d116l134尺寸bhl =55282、鍵的計算尺寸見表4.3：表4.3 鍵的計算尺寸參數(shù)參數(shù)升降機軸尺寸bhl =5528l282.5=25.5kh/2 =2.53、鍵的強度校核見表4.4：由1表12.1得：表4.4 鍵的受力參數(shù)參數(shù)軸1t1430d116l25.5k3由上述計算可知鍵的強度滿足要求。電機軸鍵的校核1、確定y801-4三相異步電機伸出軸鍵的尺寸見表4.5所示。

37、表4.5 電機軸鍵的尺寸參數(shù)參數(shù)電機軸d119l140尺寸bhl =66322、鍵的計算尺寸見表4.6所示：表4.6 電機軸鍵的計算參數(shù)參數(shù)軸尺寸bhl =6632l323=29kh/2 =33、鍵的強度校核見表4.7所示：由1表12.1得：表4.7 電機軸鍵的受力參數(shù)參數(shù)軸1t2400d119l29k3由上述計算可知鍵的強度滿足要求。第5章 機床機架的設(shè)計與校核5.1機床支架平臺的設(shè)計方案機架是各類機器的基本零件。它主要起支承作用，機器中的其它零件一般固定在機架上，因此機架承受著機器中其它零件和工件的總重量，機架又起著基準(zhǔn)的作用，以保證各零件間正確的相對位置，并使整個機器組成一個整體。支架平

38、臺的設(shè)計有很多種方法，本次設(shè)計中由于感應(yīng)線圈與電機轉(zhuǎn)子之間應(yīng)預(yù)留一定的調(diào)節(jié)距離，使得機床的上機架和底座之間要產(chǎn)生相對的運動，所以必須采用一個可活動的支架結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多方面的查閱，決定設(shè)計成剪叉式平臺的形式。兩根簡支架中間用銷軸進行鏈結(jié)，兩根支架的一端分別與上機架和底座相鉸接，另一端設(shè)計成滑動滾輪結(jié)構(gòu)，隨著滑輪在倒槽里的滾動，實現(xiàn)平臺的上下位移。這種升降平臺剛性較好，升降靈活，保壓性能也很好。剪叉式液壓升降平臺主要由底座、上平臺、剪叉、，它不僅能輕松實現(xiàn)平臺的上下運動，而且傳動平穩(wěn)，效率極高，下圖5.1為設(shè)計的剪叉式支架平臺的示意圖：圖5.1 剪叉式支架平臺的示意圖將升降機構(gòu)中升降機頂部的法蘭直接

39、與上機架聯(lián)結(jié)，將回轉(zhuǎn)工作臺下端固定在機床下機架上，在回轉(zhuǎn)臺上放置好待焊接的電機轉(zhuǎn)子，上機架上放好中頻感應(yīng)器和石面板和感應(yīng)線圈，通過回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)和升降機的上下運動來實現(xiàn)整個運動過程。5.2 機床剪叉支架的設(shè)計本次設(shè)計的機床機架為臥式平板式機床，考慮到實際的機床運動關(guān)系，此次機床機架采用剪叉式支架支承機床上平板的結(jié)構(gòu)，一個完整的剪叉支架平臺主要由底座、上平臺、剪叉上下提升裝置組成。本平臺的提升裝置即前面設(shè)計的升降機。本次設(shè)計的機床根據(jù)結(jié)構(gòu)可以確定出大概尺寸上平臺寬約1000mm，長約1600mm；上平臺最低停留高度與最高工作高度的間距為200mm。剪叉式升降平臺的設(shè)計，應(yīng)注意以下幾點：一是正確計算

40、所需的最大推力；二是校核各主要銷軸的抗剪切強度；三是計算上平臺及外叉臂在極限載荷下的變形，校核它們的剛度；四是為平臺設(shè)計一個合格升降系統(tǒng)。平臺各主要構(gòu)件的幾何尺寸、油缸的安裝位置及所需之工作行程，可以用作圖法或簡單的幾何計算求得。最大推力和升降系統(tǒng)已在前面設(shè)計，所以在此處只需確定平臺的一些基本結(jié)構(gòu)。 因為要支承的重力比較小，所以初步設(shè)計整個平臺使用兩副剪叉，左右各一副，成對稱布置。剪叉的下端與底座采用鉸鏈方式，上端在上平臺里滑動，由重物對上平臺的壓力對滑輪預(yù)緊，叉臂桿用料初定為1300 mm的普通熱軋槽鋼，在槽鋼的兩端進行加工處理，焊接上一小段鋼條，兩端鋼條上各需加工一個圓孔，圓孔中安裝上滾輪

41、，兩槽鋼背對背安裝，兩槽鋼之間用銷軸連接。上平臺框架用8號槽鋼，四根槽鋼背對上安裝，在槽鋼上焊接一塊厚10mm的鋼板作為支承面。叉臂的滾輪在兩側(cè)的槽鋼中滾動，槽鋼下焊接兩塊小鋼塊，并鏜上小孔安裝兩個座架。底座框架根據(jù)結(jié)構(gòu)用32a普通熱軋槽鋼背靠焊一框架，底下焊兩大塊平板作底座面。平板上再焊上兩截8號槽鋼做下滾輪的導(dǎo)軌。為了增加上平臺的穩(wěn)定感，可將c點的下移量控制在30 mm 內(nèi) 在上平臺上加焊一圈l455的角鐵，不僅可增強上平臺的剛度，還可起到防止工具從上平臺上滾下的作用。槽鋼一端的滾輪和軸承的連接很復(fù)雜，可以直接用帶螺栓軸的滾輪滾針軸承代替，其額定載荷為cr=23kn、cor=27kn，上平

42、臺共重約1000kn，大部分的力被升降機所承載，根據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，上平臺上不可能出現(xiàn)偏載問題，所以滾輪滾針軸承的強度足夠支承上平臺。5.3 支架平臺的強度校核從平臺結(jié)構(gòu)特點可初步判斷出，受較大剪切力的是兩槽鋼之間的轉(zhuǎn)動銷軸。從下面圖3可得出，o點銷軸所受的力很小，c點的升降機上端承受了機床的大部分重量，上機架的重量為1000n，四根簡支架平分200n的力，下面以單根簡支架分析其受力的情況， 單根簡支架的受力情況如下圖5.2所示。fcyfoy1foy2foxfdyfdxcodfcx圖5.2 外叉臂的受力示意圖假設(shè)機床上支架的總重500kg的總重都作用在四根簡支架上，當(dāng)簡支架運動到相互垂直時，簡支架

43、所受力為最大。首先校核當(dāng)中銷軸的抗剪切強度。圖5.2中 帶入平臺最低位置時的有關(guān)數(shù)據(jù)，即可算出fcx,fox,foy，再利用下面的公式計算出fo,fc： 銷軸均為45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其許用剪切應(yīng)力，c點銷軸的直徑為16mm，o點銷軸的直徑為24mm，c點銷軸的受力較大，因此所有銷軸有足夠的抗剪切強度。再校核上平臺和剪叉臂的剛度：bl/2l/2acpq圖5.3 上平臺的受力示意圖l/2l/2dondbfkc圖5.4 外叉臂的剛度分析從圖5.3可以看出，對上平臺的剛度校核，可以簡化為有跨度的簡支梁的剛度的校核。簡支梁的截面為兩側(cè)立的8#槽鋼，槽鋼的剛度很大，據(jù)經(jīng)驗所得，上面的重力比較小，完全可

44、以滿足要求，為了增加上平臺的穩(wěn)定感，還可在上平臺上加焊一圈l455的角鐵，不僅可增強上平臺的剛度，還可起到防止工具從上平臺上滾下的作用。從圖5.2可知，外叉臂受橫向力較大。對外叉臂，仍只計算平臺在最低位置時，其上段中點的橫向位移，如圖5.4所示，d點處的反力使外叉臂上段中點向下下移，下移量為，在升降機對上平面的推力作用下，k點上移量為 。k點總的下移量為。式中 ，查得1200 mm的6.5#普通槽鋼的慣性矩j=。所以6.5#普通槽鋼有足夠的剛度，所以整個簡支架機構(gòu)的設(shè)計可以滿足要求。設(shè)計總結(jié)本課題設(shè)計的電機端環(huán)中頻焊接機床有如下特點：結(jié)構(gòu)簡單實用；結(jié)構(gòu)件數(shù)量較少，使用安裝可靠；制造工藝性好；裝置維修簡單便利；裝置的尺寸、重量小，節(jié)省材料、節(jié)省空間。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多東西，鞏固了理論知識，提高了綜合運用知識的能力，學(xué)會用所學(xué)的知識去分析和解決工程中的實際問題，掌握了創(chuàng)新設(shè)計的方法。在設(shè)計過程中，我查閱了大量的相關(guān)圖書資料和機械資料，深入工廠實