基于单片机8051的CO2焊接自动送丝机设计【11张图/13300字】【优秀机械毕业设计论文】
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说明书一份。37页,13300字。
任务书一份。
图纸共11张,如下所示
A0-装配总图.DWG
A0-送丝机构.DWG
A2-大齿轮.dwg
A2-蜗杆轴.dwg
A3-蜗轮.DWG
A3-车轮.dwg
A3-轮子.dwg
A3-轮轴.dwg
A3-轴1.dwg
A3-锥齿轮.dwg
A4-轴2.dwg
目录
摘要 4
1绪论 6
1.1送丝焊机概述 6
1.2送丝焊技术 6
1.2.1 送丝焊原理及特点 6
1.2.2 送丝焊的主要优点 7
1.3送丝自动焊机分类和结构特点 8
1.3.1送丝焊的分类 8
1.3.2送丝焊的结构特点 8
1.3.焊接自动送丝机 8
2.机械部分 9
2.1送丝进给系统方案设计 9
2.1.1 齿条、支撑杆、平衡杆的设计及校核 9
2.1.2 送丝进给齿轮的设计计算 15
2.1.3蜗杆的设计和校核计算 18
2.1.4送丝进给轴的设计及校核 20
2.1.5轴承校核 25
2.1.6 步进电动机的计算和选用 26
2.2 摆动机构方案设计 27
2.2.1整体方案设计 27
2.2.2 送丝的结构设计 28
3、微机数控系统硬件电路设计 30
3.1绘制系统电气控制的结构框图 30
3.2选择中央处理单元CPU的类型 30
3.2.1. 8051芯片引脚介绍 30
3.3 I/O口扩展 32
3.4 存储器的扩展 33
3.4.1 程序存储器的扩展 33
3.4.2数据存储器的扩展 34
3.5 上位机与单片机的通讯接口电路 35
3.6步进电机接口及驱动电路 36
3.6.1 脉冲分配器 36
3.6.2光电隔离和功率放大电路 37
3.7开关接口的设计 38
4 论文总结 40
致 谢 41
参考文献 42
摘要
现在市场应用最多的焊接自动送丝机,但它只能焊接直线形焊缝,很多情况下我们要求能够焊接曲线焊缝,并且有时要求可以焊接曲线角焊缝,这样直线送丝焊机就没办法完成这样的要求任务。本设计通过对焊接自动送丝机的数控化改型,利用单片机同时控制X,Z方向的步进电机,两轴联动通过插补使得送丝焊机按预定的轨道行走,从而完成任意曲线的焊接,同时也便于实现远程自动控制。
关键词:送丝焊接;曲线焊缝;数控化
Now the market applies the most welding machine , but it can weld the straight line sew only, under a lot of circumstances we request and can weld the curve sew, and sometimes request and can weld the curve Cape sew, the welding machine has no way to complete the mission thus and straightly. Through the numerical control modification of the submerged-arc welding machine, the design uses MCS-51 single chip microcomputer to control two electronic motors, which provide the movement of the direction of X and Z simultaneously .The two axes coordinate to make submerged-arc welding machine move along the designed track. At the same time, the machine achieves the long-distance automatic control.
Keywords: cover up the welding ;The curve sew;The number controls to turn











- 内容简介:
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课题名称 基于单片机 8051 的 接 自动送丝机 设计 课题名称 日平均 工作时间 6 小时 周平均 工作时间 36 小时 迄今缺席天数 0 天 出勤率( %) 100 指导教师指导情况 每周指 导次数 5 次 每周指 导时间 20 小时 指导方式 (集中或个别) 集中 是否 考勤 是 毕业设计(论文)工作进度内容及比重 已完成主要内容 比重( %) 待完成主要内容 比重( %) 英文翻译,开题报告,总体方案设计 40% 说明书及 单片机程序设计,图纸绘制 60% 存在问题及问题的解决情 况 送丝机 机构设计 存在部分问题 ,通过 查阅资料,与老师的讨论分析进行合理的改善。 单片机程序设计有待提高,通过钻研理论知识并结合生产实践进行现场论证 。 基于单片机 8051 的 接自动送丝机设计 目录 摘要 . 1 1绪论 . 4 机概述 . 4 技术 . 4 丝 焊原理及特点 . 4 丝 焊的主要优点 . 4 动焊机分类和结构特点 . 5 的分类 . 5 的结构特点 . 5 . 5 . 7 统方案设计 . 7 条、支撑杆、平衡杆的设计及校核 . 7 丝进给 齿轮的设计计算 . 13 . 16 的设计及校核 . 18 . 22 进电动机的计算和选用 . 23 动机构方案设计 . 24 . 24 丝 的结构设计 . 24 3、微机数控系统硬件电路设计 . 24 . 24 . 25 8051 芯片引脚介绍 . 25 ,但它只能焊接直线形焊缝,很多情况下我们要求能够焊接曲线焊缝,并且有时要求可以焊接曲线角焊缝,这样直线送丝焊机就没办法完成这样的要求任务。 本设计通过对焊接自动送丝机的数控化改型,利用单片机 同时控制 X,轴联动通过插补使得送丝焊机按预定的轨道行走,从而完成任意曲线的焊接,同时也便于实现远程自动控制。 关键词 :送丝焊接;曲线焊缝;数控化 it a of we no to of to of to At up he to 1 绪论 丝焊机概述 1 焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体的连接方法。被连接的两个物体(构件、零件)可以是各种同类或不同类的金属、非金属(石墨、陶瓷、玻璃、塑料等),也可以是一种金属和一种非金属。金属连接在现代工业中具有很重要的实际意义。 送丝焊接是当今生产效率较高的机械化焊接的方法之一,全称是送丝自动焊,又称焊剂层下自动电弧焊。 丝焊技术 丝焊原理及特点 送丝 焊是电弧在焊剂保护层下进行燃烧焊接的一种焊接方法。 送丝 焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊接剂覆盖下燃烧,电弧光不外露,因而叫做 送丝 焊。电弧被焊剂覆盖与空气隔离 ,焊接时没有弧光辐射,减轻对操作者身体的伤害。焊剂在燃烧时的冶金作用下焊缝得到有效的保护,使焊缝不产生气孔,夹渣等缺陷,焊缝质量较高。 送丝 焊的小车(焊车)都装有自动变速送丝机构和行走机构,焊接时自动送丝及行走 ,焊缝成型美观,生产效率高,因此, 送丝 焊在工业中被广泛采用。 送丝焊 焊接电弧在焊丝与工件之间燃烧。电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂熔化。熔化的金属形成熔池,熔融的焊剂成为熔渣。电弧向前移动时,电弧力将熔池中的液体金属推向熔池后方。在随后的冷却过程中,这部分液体金属凝固成焊缝。熔渣则凝固成渣壳覆盖于焊缝表面。熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外,焊接过程中还与熔化金属发生冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。 送丝 焊时,被焊工件与焊丝分别接在焊接电源的两极。焊丝通过与导电嘴的滑动接触与电源联接。焊接 回路包括焊接电源、联接电缆、导电嘴、焊丝、电弧、熔池、工作等环节。焊丝端部在电弧热作用下不断熔化,因而焊丝应连续不断地送进,以保持焊接过程的稳定连续进行。焊丝的送进速度应与焊丝的熔化速度向平衡。 丝焊的主要优点 1) 所用的焊接电流大,相应的电流密度也大。加上焊剂和熔渣的隔热作用,热效率较高,熔深大。工件的坡口可以较小,减少了金属填充量。 2)焊接速度高。以厚度 8 10钢板对接焊为例,单丝 送丝 焊速度可达50 80cm/工点弧焊则不达 10 13cm/ 3) 焊剂的存在不仅 能隔开熔化金属与空气的接触,而且使熔池金属较慢凝固。液体金属与熔化的焊剂间有较多时间进行冶金反应,减少了焊缝中产生气孔,裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝金属补充一些合金元素,提高焊缝金属的力学性能,满足石油工业特别是井下作业的需求。 4)在有风的环境中焊接时, 送丝 焊的保护效果比其他电弧焊方法好。对环境的要求较低,适合野外作业。 5)自动焊接时,焊接参数可以通过自动调节保持稳定。与手工电弧焊相比,焊接质量对焊工技艺水平的依赖程度可大大降低。 6) 没有电弧光辐射,劳动条件较好,可以较好的满足 7)焊缝质量高。因为熔渣隔绝空气的保护效果好,电弧区主要成分是 缝金属含氧量、含氮量大大降低;另外,焊接参数可以通过自动调节保持稳定,对焊工技术水平要求不高,焊缝成分稳定,机械性能比较好。 8)劳动条件好。除了减轻手工焊操作的劳动强度外,它没有弧光辐射,这是送丝焊的独特优点。 送丝 焊的众多优点决定了其在工业中的重要应用 。 1 丝自动焊机分类和结构特点 丝焊的分类 1)按用途分为通用和专用焊机。前者可以广泛用于各种结构的对接、角接、环缝和纵缝等焊接生产;后者则只能用来焊接某些特定的 金属结构和焊缝。 2)按送丝方式分为等速送丝式和电弧电压调节式焊机。前者适用于细焊丝或高电流密度的情况;后者适用于粗焊丝或低电流密度的情况。 3)按行走机构形式分为小车式、门架式、悬臂式三种。通用送丝自动焊机大都采用小车式行走机构,就属于这种结构形式。 4)按焊丝数量分为单丝、双丝和多丝焊机。目前国内大多用的是单丝焊机,双丝和多丝焊机是提高生产率和质量的有效途径,正日益收到重视。 丝焊的结构特点 1)机械结构。包括:送丝机头、行走小车、机头调节机构、导电嘴 、焊剂回收器等。 2)电源。可采用交流或直流电源进行焊接,可根据产品焊接要求及焊剂型号选择电源。 3)控制系统。包括:电源外特性控制、送丝和小车拖动控制及程序自动控制(其中主要是引弧和熄弧自动控制)。 送丝自动焊机为发电机 些采用晶闸管控制的送丝焊机也开始用于生产。 用途:可以焊接开坡口或不开坡口的对接焊缝、角接焊缝等,这种焊缝可以位于平面或与平面成 15度的斜面上。 技术规格:电源电压为 380V,焊接电流为 400丝直径为 3接速度为 15h。 电路组成:由焊接电源、焊接小车拖动电路、送丝拖动电路组成。 丝进给系统方案设计 条、支撑杆、平衡杆的设计及校核 焊接机头重 50N,当加入焊剂的时候,焊剂中大部分是二氧化硅,密度为 有一些其它物质和空隙,可以设倒入漏斗中的焊剂的密度为2g/作 的漏斗,那么焊剂 50N,机头总重 G=300N,且距齿条杆末端距离为 200齿条与平衡杆的移动速度比为 2,而设计要求焊接范围在0传动比可以计算平衡杆的移动范围为 750们将支撑齿条和平衡杆的支座两壁的距离设为 200以送丝进给杆齿条的长度就为 1700衡杠的齿条的长度为 950丝进给吃条的两端各留上 150便安装焊接机头,这样一来送丝进给齿条的总长度就可以设成 2000撑杠长度和送丝进给齿条的长度相同,其目的就是为了增加强度,防止送丝进给齿条的强度不足,减少系统的挠度,所以支撑杠的长度也为 2000样也在平 衡杠两端留上 150光杠长度以便装配重,设两配重的质心距平衡杠端点各为100可以将平衡杠的长度看成 1500 送丝进给齿条、支撑光杠、平衡杠的材料都选用 40,其密度为 送丝进给齿条、支撑光杠、平衡杠是同样的截面形状,外径 30径为 15个杆在重力的作用下,可以看成其上受到一个均匀分布的力,这个均布载荷 3 2 2 2 2 23 1 . 5 5 . 34 4 4 4c m (237 . 8 5 . 3 1 0 0 . 4 1 3 / 0 . 0 4 1 3 /q g A N m m N c m , (2图 1送丝进给机构受力示意图 如图 1:当齿条,平衡杠处于中间时,可以设整个系统的质心处于中间,则有平衡公式 12( 1 0 0 0 2 0 0 ) ( ) 7 5 0G m m , (212( ) 3 0 0 1 2 0 0 / 7 5 0 4 8 0m m N 当系统移动时,也就是齿条带动机头焊枪左右移动 l2 时候,根据传动比为 2,则平衡齿条相反方向移动 l 据李学平衡公式,求质心的位置,设质心移动了 则有: 12( 7 5 0 ) 1 0 0 0 ( )( 7 5 0 ) 2 2 0 0 0 ( 2 ) (1 2 0 0 2 )m l x q l xm l x q l x G l x , (212123 3 0 . 4 3 0 0 4 1 . 3 ( )( ) 4 1 . 3 1 6 5 . 2 3 0 0 l 的最大移动距离就是平衡齿条可以移动的范围,即 00500 设配重的分配为 125 0 0 , 2 0m N m N 带入上式 1 4 5 1 4 5x m m 在设计小车两端轮距距离为 500心始终在两轮之间,所以不会发生倾倒的现象。 校核强度 校核送丝进给齿条的强度,根据现实的经验可以知道当焊接机头移动到最远处时,是送丝进给齿条最危险的时候,故只要校核此时送丝进给齿条的强 度就可以了。对此时的强度校核如下 图 2 齿条受力简图 将均布载荷集中到送丝进给齿条的质心位置,力的大小为 000 , 0 00 4 1 , (2根据力平衡得: 2 0 0 8 2 . 6 6 5 0 1 5 0 1 8 5 0 1 6 5 5 / 2 1 8 8 8 . 5 5 q l G N B 点的受力最大,剪切强度和接触应力校核就要校核 4此点。 剪切应力 22221 8 8 8 . 5 5 1 8 8 8 . 5 5 4 3 . 5 6 3 . 1 4 ( 3 0 1 5 )()4Q d , (2故剪切强度足够。 由于支座的材料是铝,要低 于钢的强度,故要校核计算支座接触表面的挤压应力 ,支座壁厚设计为 10挤压截面面积 21 0 1 0 3 . 1 4 3 0 9 4 2 m m , (2挤压截面应力 1 8 8 8 . 5 5 2 . 0 942y j , (2铝的挤压应力取 5 0 故挤压强度足够。 计算抗弯强度 图 3 齿条载荷分析图 应用材料力学计算软件,可以将送丝进给齿条上的受力简化为图 3, 均布载 荷, 机头重量的一半,根据齿条上的受力可以得到齿条各截面上的剪力 5和弯矩图,如图 3 可以知道受到最大弯矩的位置是 B 点,弯矩大小为 1 9 4 . 9 6 9M N m 送丝进给齿条的抗弯截面模量3 3( ) 2 5 3 1 . 2 532dW m m 4 3 4( 1- ) 0 . 1 d 1 -, (21 ,1d 为齿条外径, d 为齿条内径。 那么齿条的弯曲应力为 3194969 7 7 . 0 22 5 3 1 . 2 5M N m m M P aW m m , (2其弯曲应力远小于许应弯曲应力,所以齿条的强度足够。 计算送丝进给 齿条的挠度 由于均布载荷的大小相对较小可以不计算,只要计算焊接机头移动到最远处时的挠度就可以了。弹性模量 E=380丝进给齿条的截面惯矩 44444 2 5 6)1530(64)(64 , (2根据送丝进给齿条的受力情况,由挠度公式得 32 , 其中 a 焊接机头到支座壁的距离, l 为支座两壁的距离。 挠度在我们设计的许可范围内,所以送丝进给齿条的挠度足够。 同理,平衡齿条上的受力也和送丝进给齿条上的情况一样,就是在焊接机头移动到最远处,即配重 动到最远处时是平衡齿条最危险的时候,要校核此时的 强度。图 4 平衡齿条受力简图 图 4 为为危险时的受力简图,将均布载荷集中到平衡齿条的质心位置,力的大小为 300 , 。 根据力平衡得: 4 5 0602 0 03 0 0 5 01 0 0(3 0 0 (2 3 7 02 0 0 4 5 0603 0 5 03 0 0 2 8 7 03 0 0 B 点的受力最大,剪切强度和接触应力校核就要校核此点。 剪切应力 530(2 2 8 4)(4 2222 M P (2故剪切强度足够。 支座接触表面的挤压应力 8 4 P , (229 4 2301010 , (2所以制作强度足够。 计算抗弯强度图 5 平衡齿条 的载荷分析图 同样应用材料力学计算软件,可以将平衡齿条上的受力简化为图 5, 均布载荷, 重量 重量,根据齿条上的受力可以得到齿条各截面上的剪力和弯矩图,如图 5 可以知道受到最大弯矩的位置是 A 点 6,弯矩大小为 333636| 。 平衡齿条的抗弯截面模量 34343 3 1)1(32 , (2 , 1d 为齿条外径, d 为齿条内径。 那么齿条的弯曲应力为 M P 3 13 3 3 6 3 6 , (2其弯曲应力小于许应弯曲应力,所以齿条的强度足够。 丝进给齿轮的设计计算 选定齿轮类型、精度等级、材料 和齿数 1)选用直齿圆柱齿轮传动。 2)速度最高在 600mm/速度不高,选用 7 级精度( 3)材料选择。两个齿轮都选用 40质),硬度为 280 4)小齿轮的齿数为 2,大齿轮的齿数为 z2=*32=64,其模数取m=厚取 16 校核两个齿轮的强度 齿条和支座壁之间的摩擦系数为 轮驱动齿条所需要的力 大齿轮: 62(1 小齿轮: 5 2 8 45 3 7 0(2 大齿轮的校核: 大齿轮齿根弯曲强度校核 齿根危险截面的弯曲强度条件为 0 , (2计算载荷系数 根据 .0v , 7 级精度,由图 10下查表或图都在璞良贵的第七版机械设计书中)查得动载荷系数 12.1直齿轮,假设 100/ 。有表 10得 K 由表 10得使用系数 1由表 10得 7 级精度,大齿轮相对支座非对称布置时, bK 22 , (2齿宽系数 , (2将数据带入上式得 1 3 1(22 , (2故载荷系数 (2齿上受力 ; 齿形系数 应力校正系数 查表 10 带入齿根危险截面的弯曲强度条件公式 M P , (2其弯曲强度取 500以齿根危险截面的弯曲强度足够。 大齿轮齿面接触疲劳强度校核 齿面接触疲劳强度条件为 11 , (2区域系数(标准直齿轮 020 时, Z ); 弹性影响系数 2/1188 ; 载荷系数根据上面得 (2由于是齿轮齿条传动所以 取 1; 齿轮受到的轴向力 ; 齿宽为 6 ; 齿轮的分度圆直径 01 ; 将参数 带入齿面接触疲劳强度校核公式得 MP , (2所以大齿轮的齿面接触疲劳强度足够。 小齿轮的校核 7: 小齿轮齿根弯曲强度校核 齿根危险截面的弯曲强度条件为 0 , (2计算载荷系数: 根据 .0v , 7 级精度,由图 10得动载荷系数 12.1 直齿轮,假设 100/ 。有表 10得 K ; 由表 10得使用系数 1 由表 10得 7 级精度,大齿轮相对支座非对称布置时, bK 22 , (2齿宽系数 , (2将数据带入上式得 3 1 1(22 (2故载荷系数 (2齿上受力 ; 齿形系数 应力校正系数 查表 10 带入齿根危险截面的弯曲强度条件公式 M P , (2其弯曲强度取 500以齿根危险截面的弯曲强度足够。 小齿轮齿面接触疲劳强度校核 齿面接触疲劳强度条件为 11 区域系数(标准直齿轮 020 时, Z ); 弹性影响系数 2/1188 ; 载荷系数根据上面得 (2由于是齿轮齿条传动所以 取 1; 齿轮受到的轴向力 ; 齿宽为 6 ; 齿轮的分度圆直径 01 ; 将参数带入齿面接触疲劳强度校核公式得 MP 4 31 4 5 07 6 , (2所以小齿轮的齿面接触疲劳强度足够。 杆的设计和校核计 算 根据 10085推荐,采取渐开线蜗杆( 根据材料的情况,并考虑到蜗杆传动传递的功率不大,速度不高,故蜗杆用 45钢;因希望功率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为 45 至55轮用铸锡磷青铜 属模铸造。 头数为 ,模数 为 径系数查表 11知 q , ,蜗杆齿宽 01 ;则蜗杆得分度圆直径为根据现场加工的要求和设计的条件暂时选择蜗杆齿数为 64,则涡轮得分度圆直径为 ,齿厚为 62 。 蜗轮齿面接触疲劳强度 蜗轮齿面接触疲劳强度的校核公式为 / 32 , (2计算载荷系数: 载荷系数公式为 , (2使用系数,查表 11以知道载荷均匀,无冲击,每小时运动次数少于 25 次,启动载荷小,故 选择 1 K 为齿向载荷分布系数,当蜗杆传动在平稳载荷下工作时,载荷分布不均的现象将由于工作表面良好的磨合而得到改善,此时可取 1K ; 动载荷系数,由于蜗杆传动一般较平稳,动载荷要比齿轮传动的小得多,故对于精确制造,且蜗轮圆周速度 32 时,可取动载荷系数 05.1 所以, ; (2材料的弹性影响系数,单位为 2/1对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时,取 2/1160 , 蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数,即接触系数 Z ,从图 11查得 Z , 由于蜗轮 的分度圆直径为 80杆的分度圆直径为 a= 蜗杆传动的功率为 将参数带入蜗轮齿面接触疲劳强度的验算公式为: M P 68332 (2 H 可以从表 11查到,故蜗轮的齿面接触强度足够。 蜗轮齿根弯曲强度计算: 蜗轮齿根弯曲强度的验算公式为 21 2 T , (2蜗轮的载荷系数为 , (2蜗杆传动的功率为 蜗轮齿形系数 2由蜗轮的当量齿数 322 及蜗轮的变形系数 2x 从图11查得,在 ,20 0*0 ,变形系数为 轮的当 则 螺旋角影响系数 9 1 9 01 000 Y , (2蜗杆直径 ,蜗轮直径 02 ,模数为 上述参数带入蜗轮齿根弯曲强度的验算公式得 M P T 9 6 212 (2查表 11蜗轮的基本许用弯曲应力 0 ,由于 ,所以蜗轮的齿根弯曲强度足够。 丝进给轴的设计及校核 图 6 轴的结构 1)拟订轴上零件的装配方案 根据上面图示, 1是和齿轮连接, 2也是和齿轮相连, 4、 7是两个轴承, 6和蜗轮连接。 2)根据轴向定位的要求确定 轴的各段直径和长度 ( 1)根据送丝进给齿轮所要传递的力矩大小,初步确定 621 ,为了满足大齿轮的轴向定位, 1段右端需制出一轴肩,故取 2段的直径032 ,大齿轮的齿宽为 16以 1的长度定为 621 。 ( 2)由于 2仍然要安装一个小齿轮,为了满足小齿轮的轴向定位要求, 2取 3的直径 443 ,送丝进给齿条的轴心和平衡齿条的轴心距离定为 80齿轮的齿厚和大齿轮的齿厚都是 16以 2长度可取 032 。 ( 3) 3轴起作用是过渡段,齿轮的位置要距传动蜗轮一段距离,其直 径443 ,长度以设计情况定为 47 ( 4)初步选择滚动轴承,因轴承受到径向力和轴向力的作用,又因轴向受力不大,故选择角接触球轴承,参照工作要求并根据 443 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的角接触球轴承 7006C,其尺寸为35530 ,故取 4的直径 054 ,长度取得稍微比 T 长些,取为 754 ,为了使轴承可以定位,所以要在右段设计一轴肩,此轴肩与轴承的内圈结合,直径要求在 36以 665 。 ( 5) 6安装的是一蜗轮,其左端靠 5的轴肩定位,跟蜗轮配合的轴和轴肩之间的高度要满足 h h 为 3周环的直径为 36以 6的轴直径可去 076 ,轴环宽度 ,且蜗轮距箱体内壁还要留有一定的间距,所以根据情况将轴环的长度 365 。 ( 6)蜗轮厚度为 16轮的右段和轴承的左端采用套筒定位,套筒的内径与和蜗轮配合的轴相配合,轴套要伸出与蜗轮配合那段轴,所以 676 。 ( 7)选择右段轴承,因轴承也是同时受到油径向力和轴向力的作用,但受力又不是很大,故选择角接触球轴承。参照工作要求并根据 076 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度等级的角接触滚子轴承 7005C,其尺寸为 24725 ,故取 7的直径 587 ,长度取得稍微比 T 长些,又因轴套要与轴承接触,取为 887 ,轴的末端有端盖定位。 3)轴上零件的轴向定位 齿轮和蜗轮的轴向定位均采用平键联接。按 21d 由手册查得单圆头平键截面4 ( 1096,键长 1432d 和 76d 由手册查得圆头普通平键分别是 4 和 5 ( 1096键长都为 14槽用键槽铣刀加工,同时为了保证齿轮和轴配合的良好的对中性,故选择选择齿轮轮毂与轴的配合为 6/7 滚动轴承与轴轴向定位是借过渡配合来保证的。 4)确定轴上圆角和倒角尺寸 周端倒角为 0451 ,各轴间的圆角半径为 5)校核轴的强度 8 应用力学平衡计算齿轮和蜗轮上受到的圆周力和径向力 大齿轮: , a a n 011 小齿轮: , a a n 022 蜗轮: , 920t a 0 8t a n 033 由轴上受力情况可以应用材料力学软件计算出轴上的弯矩图,如下:图 7 轴上的载荷分析图 a 图 8 轴的载荷分析图 b 轴上受力可以分解成相互垂直的两个方向的分力,一个方向受到的弯矩图如图 7,另个方向的弯矩图如图 8。危险截面可能是在 A 点的轴承处也可能在和蜗轮配合的那段轴段,所以要计算两者受到的总弯矩的大小,计算如下: 1) A 点轴承受到的总弯矩大小 3 1 82 6 8 0 27 3 5 9 0 22 2)蜗轮受到的总弯矩大小 590504877433288 22 故危险截面在 A 点轴承处的轴段。 A 轴段的转矩为 4 8 3 2 2207 5 222 21 , 进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面 A)的强度。根据第三强度理论及上面的受力数值,并取 ,计算轴上的应力 MP M )4 8 3 3 3 1 8)( 32222 (2轴的材料是 45 钢,调制处理,由表 15得 1 。因此 1 故安全。 承校核 查滚动轴承设计手册可知 7006C 轴承的 5200 , 02000 ;7005C 轴承的1500 , 4500 。 2根据上面的受力图可以得到两轴承受到的径向载荷 NF r 6 4 3 221 , NF r 9 0 1 222 。 P 和 2P 由于轴向受力相当小,所以可以直接设径向载荷系数和轴向载荷 系数都为121 021 因轴承运转中无明显冲击载荷,按表 13f ,取 f 。则 7 6 , (2 6 9 , (23)计算寿命: 分别带入公式得: h 1 2 0 0 07 2 5 5 9 3 3) 7 31 5 2 0 0(560 10)(6010 3616 , (2h 1 2 0 0 07 8 0 2 5 6) 6 61 1 5 0 0(560 10)(6010 3616 , (2故所选轴承可以满足寿命要求。 进电动机的计算和选用 1)转动惯量计算 9: 圆柱体转动惯量( 算公式如下: 82, (2对于钢材: 34 (2故轴的转动惯量为 23434 7 2 大齿轮的转动惯量为 23434 5 1 小齿轮的转动惯量为 23434 3 1 蜗轮的转动惯量为 23434 5 1 蜗杆的转动惯量为 1 1 434 折算到电机轴上的转动惯量 22 1 1 5 41( ,(22)电机的力矩计算: (1)快速空载启动时所需力矩 0m a MM , (2传动系统折算到电机轴上的总等效转动惯量 23m 6 21 1 5 (2折算到电机轴上的摩擦力矩 221 2(641 f (20M 由于没有预紧力的作用,故取 0。 则快速启动时所需力矩 20m a , (2根据最大静转矩选择电机型号 130据 所以选择五相十拍。 动机构方案设计 体方案设计 摆动机构的设计其目的主要是为了满足对角焊缝焊接的要求,又由于在焊接工作中焊枪上几乎没有工作载荷,所以对设计的零件在一定情况下不用对其进行强度校核。 对于角焊缝,焊接是焊枪的枪头要始终垂直于焊缝,这就要焊枪的枪头要可以摆动一定角度。 丝的结构设计 参考上届同学所做,焊剂下料口与焊丝出口又一定距离,且不 能转动,当要立焊或者焊缝是斜线的时候,由于焊丝在焊剂下料口后面并又一段距离,具有一定的滞后性,导致焊剂并不能铺在焊缝上,达不到焊接的条件,故改变设计方案,将焊剂下料口做称直杆状,并与送丝并行捆绑,使得焊剂下料口在焊丝出口前很短的距离,当立焊的时候,可
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