（大学本科毕业论文机械工程设计与自动化专业）圆柱体相贯线焊接专机工作台设计计算说明书.docx

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1、圆柱体相贯线焊接专机工作台设计计算阐明书一圆柱齿轮设计1.1电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机，设定皮带拉力F=IOoON,速度V=2.0ms2、电动机功率选择：(1)传动安装的总功率：总=涡轮xr4轴承Xr1齿轮Xr1联轴器Xr)惟法轮=0.960.9840.970.990.96=0.85(2)电机所需的工作功率：P1作=FV/100Or)总=1000210000.85=2.4KW12确定电动机转速计算工作台工作转速：n工作台=1.5rmin按手册P7表1引荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速传动比范围a=3-60考虑到电机转速太小，将会形成设计成本加高，因此添加V带

2、传动，取V带传动比I,=2-4,则总传动比范围为I=624故电动机转速的可选范围为n,d=an工作台=(624)x15=936fmin,加上V带减速，取减速比为5,那么nd=45180rmin符合这一范围的同步转速有60、100、和150rmio由于工作台n1准台=1.5rmin,圆锥齿轮传动比1:1,蜗轮蜗杆传动比10,齿轮传动比2,V带传动比5,F=IOOONV=2.0msn匚作台=15rmin=0.85P超=2.4KW电机转速150rmin因此选择电机转速150rmino1.3 确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S60其次要功能：额

3、定功率：3KW,额定转速150rmin,额定转矩2.0。质量IOkg。1.4 计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比：i总=n电动/n工作台=150/1.5=1002、分配各级传动比1）取齿轮i轮=2（单级减速器i=26合理）；2）圆锥齿轮传动比1:1,3）蜗轮蜗杆传动比10,4）V带传动比5,1.5运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（rmin）=n.u5=1505=30rminn=i齿轮=302=15（rmin）n=ni涡轮=15/10=1.5（rmin）n1作=nm=1,5（rmin）2、计算各轴的功率（KW）Pi=P饰=2.4KWP=P=2.40.96=2.304KWPm=PnX

4、n轴承Xn法轮=2.304x0.98x0.96=2.168KWPiv=Pm轴承Xr1涡轮=2.168x0.98x0.96=2.039KW3、计算各轴扭矩（Nmm）T=9.55106Pn=9.551062.4/150电动机型号Y132S-6=152800NmmT=9.55106Pn=9.551062.304/30=733440NmmT=9.55106Pn=9.551062.168/15=138029NmmTiv=9.55106Piviv=9.551062.0391.5=12985799Nmm1.6齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用

5、40Cr调质，齿面硬度为240260HBS0大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P139表612选7级精度。齿面精糙度Ra163.2m(2)按齿面接触疲劳强度设计由d76.43(kT(u+1)diOH2)i3确定有关参数如下：传动比i齿=2取小齿轮齿数Z1=I0。则大齿轮齿数：Z2=iZ=210=20实践传动比Io=2O2=1O传动比误差：i-ioI=222=O%v25%可用齿数比：u=i0=2由课本P138表6-10取d=0.9(3)转矩TnT=9.55106Pn=9.551062.304/30=733440Nmm(4)载荷系数k由课本P128表67取k=1(5)许用接触应

6、力Oh葭=2Zi=IOZ2=20u=6T=733440Nmmoh=OHiimZNT/SH由课本P134图6-33查得：OHIimZ1=570MPdOHIimZ2=350MPd由课本P133式6-52计算应力循环次数N1N1i=60n1rth=60301(163658)=8.4107N12=N1ii=8.41072=4.2107由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数：Znti=O.92ZNT2=0.98通用齿轮和普通工业齿轮，按普通可靠度要求选取安全系数Sh=I-OOhi=oH1imIZNTI/Sh=570X0.92/1.OMpa=524.4MpaOh2=CrHIim2ZnT2Sh=35

7、0X0.98/1.OMpa=343Mpa故得：d30(kT(u1)duH2)v3=301733440(6+1)0.96343213mm=50mm模数：m=dZ=5010=5mm根据课本P107表6-1取标准模数：m=5mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P132(6-48)式F=(2kTbm2Z)YFaYsaH确定有关参数和系数分度圆直径：d=mZ=510mm=50mmd2=mZ2=52mm=IOOmrn齿宽：b=dd=0.950mm=45mm取b=45mmb=50mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数Ysa根据齿数Zi=10zZ2=20由表6-9相得YFa1=2.80Ysa1=I.55Hi

8、mz=570MpaH1imZ2=350MpaN1i=8.4107N12=4.2107Znti=O.92Znt2=0.98QH=524.4MpaQH2=343Mpad=50mmm=5mmd=50mmd2=1mmb=45mmb=50mmYFaI=2.80Ysai=I.55YFa2=2.14Ysa2=1.83YFa2=2.14(8)许用弯曲应力OfYsa2=1.83根据课本P136(6-53)式：OFIim1=290MPaQf=OFIimYstYnt/SfOF1im2=210Mpa由课本图6-35C查得：Ynti=O.88OFIimI=290MPaOF1im2=210MPaYnt2=0.9由图636

9、查得：Ynti=O.88Ynt2=0.9Yst=2实验齿轮的应力修正系数Yst=2Sf=I.25按普通可靠度选取安全系数Sf=I.25计算两轮的许用弯曲应力fI=CTFiimiYSTYNT1/Sf=290x2x0.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Fim2YSTYNT2/Sf=21020.91.25Mpa=302.4Mpa将求得的各参数代入式(6-49)Fi=(2kTbm2Z)YFaiYsai=(2150021.8452.5220)2.801.55Mpa=77.2MpaOfiFi=77.2MpaF2=(2kT1bm2Z2)YFaiYsaiF2=11.6Mpa=(2150021.84

10、52.52120)2.141.83Mpa=11.6Mpaof2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=m2(Z+Z2)=2.52(20120)=175mm(10)计算齿轮的圆周速度Va=175mmV=d601000=3.1450458.2601000V=1.2ms=1.2ms1.7轴1的设计计算1.7.1输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS根据课本P235(10-2)式，并查表102,取C=II5d115(2.304/458.2)13mm=19.7mm考虑有键槽，将直径增大5%,则d=19.7(1+5%)mm=20.69/.选d=22mm2

11、、轴的结构设计(1)轴上零件的定位，固定和拆卸单级减速器中可将齿轮安排在箱体地方，绝对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，左面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定(2)确定轴各段直径和长度工段：d=22mm长度取1=50mm.h=2cc=1.5mmd=22mm段:d2=d+2h=22+2x2x15=28mmd=22mm.d2=28mm初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,1=50mm宽度为16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm,经过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁

12、应有一定矩离而定，为此，d2=28mm取该段长为55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小12=93mm2mm,故II段长：d3=35mm12=(2+20+1655)=93mmIII段直径d3=35mm13=1i-1=50-2=48mm13=48mmIV段直径d4=45mmd4=41mm由手册得：c=1.5h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm长度与左面的套筒相反，即14=20mm14=2mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸,应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：(30+3x2)=36mm因此将IV段设计成阶梯形，左段直径为36mmV段直径

13、d5=30mm.长度15=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距1=IOOmm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d=50mm求转矩：已知T2=500218Nmm求圆周力：Ft根据课本P127(6-34)式得Ft=2T2d2=50021.8/50=1000.436N求径向力Fr根据课本P127(6-35)式得Fr=Fttan=1000.436tan200=364.1N由于该轴两轴承对称，所以：1A=1B=50mm(1)绘制轴受力简图(如图a)(2)绘制垂直面弯矩图(如图b)轴承支反力：Fay=Fby=F2=182.05NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MCI=FAy1/2=182.05x50=9.1Nm(3)绘制程度面弯矩图(如图C)截面C在程度面上弯矩为：Mc2=FAz12=500.250=25Nm(4)绘制合弯矩图(如图d)Mc=(Mc2+Mc22)z2=(9.12252)12=26.6Nm(5)绘制扭矩图(如图e)转矩：T=9.55(P2n2)106=48Nmds=30mm1=IOOmmFt=1000.436NFr=364.1NFay=182.05NFby=182.05NFaz=500.2NMc=9.1Nm(