畢業(yè)設計說明書正文

1、電機端環(huán)中頻焊接機床設計摘要：本文主要對傳統(tǒng)焊接技術進行了簡要介紹，對中頻感應加熱技術進行了原理分析，最后對電機端環(huán)中頻焊接機床的設計方案和設計內容作了重點說明。機床機構的設計主要采用了回轉支承，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，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。關鍵詞：回轉支承；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 b

2、riefed 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查發(fā)現(xiàn)電機在運行時，轉子由于電負荷和熱負荷高、高速運行、頻繁起制動，它的端環(huán)焊接部位反

4、復受到很多力作用，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)的火焰加熱技術來焊接電機轉子的端環(huán)和導條。這些技術無法保證電機端環(huán)焊接的質量，國外一些企業(yè)和我國少數企業(yè)已經采用先進中頻感應加熱設備來對電機轉子的端環(huán)和導銅條進行焊接加工。電機質量得到很大的提高，但由于資金和技術原因，中頻焊接技術還處于壟斷地位，還不被大多數企業(yè)所采用。因此設計出能適應中小電機企業(yè)使用的電機端環(huán)中頻焊接機床設備顯得由為重要。本課題要研究的就是設計出適應中小企業(yè)使用的電機端環(huán)中頻焊接機床設備，這樣就可以使很多中小企業(yè)擺脫生產的瓶頸，提高國內中小

5、企業(yè)生產能力和市場占有率，為他們爭取更多的利潤。由于新產品制造的需要，原有機械性能已不能滿足使用要求，需設計新的機械。對于我國目前機械制造業(yè)的發(fā)展狀況，自行設計新的機械來滿足工業(yè)生產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外的先進技術，同時也可以積累設計的經驗。隨著社會的進步，科技的發(fā)展，生產效率及生產質量將成為當今制造業(yè)內的兩大關鍵。對于生產質量的提高主要依賴于設備的技術含量、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知識，培養(yǎng)對機械設計的技能及獨立分析問題，解決問題，并樹立正確的設計思想及掌握

6、設備設計的基本方法和步驟，為今后的設計工作打下一定的基礎。在設計過程中，通過閱讀各種相關設計手冊、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，為完成工程技術人員在機械設計方面所必備的設計能力打好基礎。該設備的研制成功對國內廣大電機制造企業(yè)來說將是一個喜訊。因為該設備將適用于中小企業(yè)生產。如果它能廣泛的應用于生產上，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，提高了生產效率。1.2 課題研究的內容本課題介紹了傳統(tǒng)焊接技術的發(fā)展狀況，并對中頻感應加熱焊接技術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計方案和設

7、計步驟，因此本課題對機床設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、結構合理、經濟實用，并滿足給定的設計技術要求。1.3 課題在國內的發(fā)展概況當前，國外的電機端環(huán)中頻焊接設備發(fā)展比較迅速，但是這些設備投資成本大、維修費用高。我國的中小型企業(yè)現(xiàn)在還沒有這個經濟實力進口這些設備。現(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)今生產技術，廣大的中小電機制造企業(yè)沒有足夠的資金和技術來進口和設計先進的電機端環(huán)焊接設備。所以廣大的中小企業(yè)一直都用著傳統(tǒng)的電機端環(huán)焊接設備,生產效率很低，而大企業(yè)由于成本也無法擴大這種技術的應用。這不但有礙我國電機制造企業(yè)的發(fā)展，而且也

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

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

10、安裝和使用。2.2電機端環(huán)中頻焊接機床的設計方案本次所設計的是利用中頻感應電源和感應線圈對電機轉子端環(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計，通過對焊接技術、中頻感應加熱技術、機床設計制造等相關技術的學習，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，沒有旋轉的回轉臺，電機轉子放置在上面不能進行轉動加熱，使得轉子焊接質量不高，此次設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構簡單、安裝方便、效率高等特點，是理想的動力裝置。根據機床的設計要求，機床的設計可以分為三部

11、分：回轉工作臺的設計、升降機構的設計和機床機架的設計。初步考慮，用齒輪嚙合傳動來實現(xiàn)回轉臺的功能，電機轉子放置在一個回轉臺上，回轉臺與底座之間采用回轉支承連接，回轉支承由齒輪來帶動其轉動，進而帶動上支座轉動，齒輪下端與一減速器和電機相連，齒輪由自己設計制造。升降機構按照傳統(tǒng)的升降機構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，螺母的旋轉運動帶動絲杠的旋轉，絲杠的旋轉運動轉變?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

12、電機軸直接相連接剛度太大，所以需設計一帶傳動來減速。機床的機架結構的設計有很多種方法，經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造很適合此次機床的機架設計的要求，并且剪叉機架重量輕，結構簡單，易于設計和制造，所以此次設計采用剪叉支架式結構來設計機床的機架。下面幾章分別詳細說明各部分的設計。第3章 機床回轉機構的設計計算3.1 回轉機構的工作原理回轉工作臺機構用于支撐電機轉子并帶動其旋轉，查閱相關資料發(fā)現(xiàn)，用于傳遞旋轉運動的回轉支承很適合用于此類回轉運動，被廣泛的應用于大型起重機、挖掘機等機械中，技術已經相當成熟，所以此次選用回轉支承來裝配回轉工作臺?；剞D支承分內、外兩圈可

13、將外圈與回轉平臺栓接，內圈與機床底座栓接。選用帶外齒的回轉支承，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、機床本身的結構簡單，此次設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，結構緊湊，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支承圖3-1 回轉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

14、通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支承的外圈齒上，回轉支承的外圈又與回轉臺用螺栓相連接。當電機轉動時，通過齒輪嚙合傳動帶動整個回轉工作臺進行旋轉運動，達到了預期的目的。3.1.1 回轉支承的選型及參數回轉支承是兩物體之間需作相對回轉運動，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， 回轉支承在船舶設備、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、旋轉舞臺等行業(yè)得到了廣泛的應用，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轉運動的產品回轉支承的結構型式和規(guī)格尺寸，選用正確與否直接影響劍產品

15、的質量和性能， 關系到經濟效益常用回轉支承的結構型式有四種：單排球式、交叉滾柱式、雙排球式、三排柱式。根據我們的經驗和計算,有以下結論：相同外形尺寸的回轉支承, 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，選用單排球式回轉支承其性價比高于三排柱式回轉支承，為首選形式。當傾覆力矩高于160噸米時應該優(yōu)先考慮選用三排柱式回轉支承。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 因此有人認為雙排球式是一種質次價高的落后結構三排柱式承載能力在兒種結構型式中最火，雖然其成本最高，但仍為蠶載機械的首選型式，二三排

16、柱式造價最低所以中小規(guī)格的回轉支承應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支承。根據電機的最大回轉直徑為800mm，考慮到突出的端環(huán)結構為100mm左右和回轉支承上面的支承臺需要一定的傾斜度，可知回轉支承的直徑為500mm左右，查JBT 2300-1999回轉支承標準系列，故可初選回轉支承型號為011.25.400.11 JB/T2300-1999。軸承內徑d=307mm，外徑D=493mm，軸承寬度H=70mm,外齒模數為63.1.2回轉支承的強度校核回轉支承在工作時，一般受到垂直力、水平力、和顛覆

17、力矩等的綜和作用。在此機床中由于重力直接作用在支承上，沒有偏移中心距，所以回轉支承不受顛覆力矩，垂直力應等于整個電機轉子的重量，水平力因為很小，可以忽略不計。整個回轉軸承受力情況如下圖所示:FrFtGM圖3-2 回轉支承的受力圖將作用在回轉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支承選型計算如下： 計算回轉支承的額定靜容量Co式中：Co 額定靜容量，kN f 靜容量系數，0.11KNmm2 D 滾道中心直徑，mm d 鋼球公稱直徑，mm 滾動摩擦系數，0.001根據組合后的外載荷，計算當量軸向載荷 式中：Cp 當量軸向載荷， kN

18、 M 總傾覆力矩，kN·m 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,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。方法（）： 方法（）： 式中：回轉支承當量中心軸向力； 回轉支承的當量傾翻力矩 回轉支承靜態(tài)工況下安全系數，。方法 =0方法 (2)按動態(tài)工況校核壽命（用6.1.2.1.1中相應的方法或方法）方法（）： 方法（）： 式中：回轉支承動態(tài)工況下安全系數，。對照回轉支承的動態(tài)承載曲線

19、，在曲線圖上找出以上二點，其中一點在曲線以下說明壓力安全系數足夠。而螺栓的計算載荷為： Fa=1750KN M=5566.3KNM 強度足夠根據以上計算和選型結果，經比較后選擇011.25.400.11 JB/T2300-1999型。相對而言，其體積小，重量輕。回轉支承的部分參數如表3.1所示.表3.1 回轉支承型號及有關參數表型號外形尺寸(mm)安裝尺寸(mm）外齒參數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

20、以獨立使用，也可通過聯(lián)軸器與電動機相連，或者與電動機直接連成一體，構成結構緊湊的減速電機?，F(xiàn)代減速器大部分已經系列化和標準化，由專業(yè)生產廠家專門制造，其優(yōu)點是質量高、品種全、成本低，用戶可以直接選用，不必自行設計制造。通過查閱機械設計師手冊（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成的減速電機，根據機床的結構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；齒輪嚙合回轉支承轉動時，所消耗的功率為回轉支承轉動所受的摩擦力與回轉支承與齒輪嚙合處的速度的乘積?；剞D支承所受的摩

21、擦力 式中： 鋼與鋼之間的滾動摩擦系數 嚙合處回轉支承的切向速度 式中: 回轉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為選擇電機的使用系數：選用減速電機要考慮電機的使用系數,使用系數由每天的運行時間，起停頻率Z及慣性加速系數決定。電機負載分為三種類型：為均勻載荷，許用的慣性加速度系數0.2；為中等沖擊載荷，許用的慣性加速度系數3；為強沖擊載荷，許用的慣性加速度系數10；由于本回轉機構運轉平穩(wěn)，所以選擇慣性加速系數為0.2，電機按每天工作兩班制（16小時每天）和300次起停每小

22、時查機械設計師（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。其結構是前法蘭式的。該機額定功率為0.09KW，輸出轉速為78r/min,減速比為16.73，使用系數為4.5，輸出端軸直徑為20mm，長度為40mm。3.3 齒輪的設計與校核齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應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千萬瓦，圓周速度從很低到300M/S；傳動效率高，=0.9

23、20.98，在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率很高；工作可靠，使用壽命長；外廓尺寸小，結構緊湊。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，結構緊湊，故小齒輪選用45鋼調質處理，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可

24、小到0.2，按軟齒面齒輪、非對稱安裝查參考文獻9表6.5，根據實際情況，由于所傳遞的功率很小，故選齒寬系數。根據參考文獻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計計算，再按齒根彎曲疲勞強度進行校核。根據參考文獻9式6.13可查得齒根彎曲疲勞強度的設計公式初選載荷系數，根據上幾章所算得的數據選用電速電機功率輸出功率，故小齒輪傳遞的轉矩為：查參考文獻9表6.3得材料系數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式可得應力循環(huán)計算公式，假設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

25、接觸疲勞強度,取安全系數，根據參考文獻9許用接觸應力計算公式,得：試算小齒輪分度圓直徑：取，由圓周速度計算公式根據參考文獻9表6.2查得,根據圓周速度、7級精度，查參考文獻9圖6.10得動載系數,由參考文獻9圖6.13查得。則載荷系數即可以校正分度圓直徑，由于結構和配合原因，實際此對齒輪的模數已由回轉支承外圈齒輪的模數而確定；取標準模數兩齒輪分度圓直徑即可求出由，可得兩分度圓直徑、由回轉支承的結構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，又由于結構的原因，小齒輪不須很大的結構故可按齒寬來確定校核齒輪齒根彎曲疲勞強度根據參考文獻9式6.12可得許用彎曲疲勞強度計算公式為：查參考文

26、獻9圖得大、小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,.根據參考文獻9式6.2可得許用彎曲應力計算公式,根據經驗，取彎曲疲勞安全系數，由國家標準取應力修正系數,則：根據齒數，由參考文獻9表6.4查取齒形系數和應力校正系數，。故因為小齒輪的數值大，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6×32GB1096-79的普通平鍵，其基本參數見下表表3-1參數軸d120L132尺寸b×h×L =6&#

27、215;6×322、鍵的計算尺寸見表3-2：表3-2參數軸尺寸b×h×L =6×6×32l323=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 機床升降機構的設計計算4.1 升降機構的工作原理通過查閱設計資料，一般機床的升降機構，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的，螺母旋轉絲杠固定的，還有螺母絲杠都旋轉的，考慮到本次設計的簡便和結構的優(yōu)化，直

28、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，生產已經進入標準化。該機內部含有一個蝸輪螺桿傳動機構，當蝸輪的伸出端轉動時，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)結比剛性聯(lián)結好，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。整個升降機構的示意圖如下圖4.1所示：圖4.1 升降機構結構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的換向功能將運動轉

29、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蝸輪螺桿升降機，是通過蝸輪傳動螺桿完成提升、下降、推進、翻轉等功能，是一種基礎起重部件，已列為JB/8809-1998標準。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)，具有結構緊湊、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，最高輸入轉速1500r

30、/min，最大提升速度2.7m/min，有不同的結構形式和裝配方式，工作環(huán)境溫度在-20100之間，提升高度可自由確定。經過查閱和比較后，選擇螺桿同時做旋轉運動和軸向運動的結構形式，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，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型。已知升降機的提升負載應等于上支架及其上面中頻感應電源和石棉板等的總重，約1.5KN，螺桿的行程應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。該機的最大提升負載為2

31、5KN，最大許用功率0.55KW，最大螺桿徑向力，最大螺桿驅動扭矩。蝸桿副采用稀油潤滑時總的效率，選擇的SWL系列2.5型蝸輪螺桿的參數見表4.1。表4.1 升降機的技術參數蝸桿轉速nr/min起升速度m/min起升力（2.5KN）N/mKW10000.250.710.07升降機驅動功率的計算A1 驅動功率 式中：P驅動功率，KW Fa起升力，起升拉力，KN V起升速度，m/min 傳遞總效率。A2 驅動扭矩 式中：驅動扭矩，N/m P驅動功率，KW n轉速，r/min蝸桿伸出軸上，由于需要安裝帶輪，易產生徑向力和扭矩。對于該種渦輪螺桿可查得其最大螺桿徑向力，最大螺桿驅動扭矩。所需齒輪或帶輪的

32、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 帶傳動的設計與校核帶傳動是由主動輪、從動輪及緊套在其上的環(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，本次設計根據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生壓力，本次設計中當電動機上的主動輪隨著電動機轉動時帶動蝸輪螺桿伸出軸上的從動輪旋轉，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；結構簡單、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

33、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型槽兩側面間的摩擦傳動，在同樣的張緊力下，V帶傳動能產生更大的摩擦力，加之V帶已標準化并大量生產，因此V帶傳動得到廣泛的應用。綜合上述所有因素，本次設計的機床結構簡單，傳動比不要求十分準確，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。

34、由上節(jié)可得升降機的伸出軸轉速為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0.94來設計。V帶所需功率為選擇的電機為同步轉速1500r/min的Y801-S的三相異步電動機，其額定功率0.55kw。滿載轉速1390r/min,滿載轉矩。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 =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

35、4.4 取實際傳動比從動輪實際轉速由于,所以合適。初步確定中心距和帶長根據式4.23 即取a0=160mm帶的基準長度由式4.24 計算查表4.2得 由式4.25可得中心距a由式4.26得中心距調整范圍為驗算小帶輪包角由式4.12 合適。確定V帶根數Z 由，查參考文獻簡明機械設計手冊表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Ka=0.96查表4.2得長度系數=0.94V帶根數 合適計算單根V

36、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構尺寸，繪制帶輪工作圖，采用實心式結構，工作圖見附錄ZHJ-00-05。，采用實心式結構，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 鍵的尺寸參數參數升降機軸d116L134尺寸b×h×L =5×5×282、鍵的計算尺寸見表4.3：表4.3 鍵的計算尺寸參數參數升降機軸尺寸b×h×L =5×5×28l282.5=25.5kh/2 =2.

37、53、鍵的強度校核見表4.4：由1表12.1得：表4.4 鍵的受力參數參數軸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。表4.5 電機軸鍵的尺寸參數參數電機軸d119L140尺寸b×h×L =6×6×322、鍵的計算尺寸見表4.6所示：表4.6 電機軸鍵的計算參數參數軸尺寸b×h×L =6×6×32l323=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參數軸1T240

38、0d119l29k3由上述計算可知鍵的強度滿足要求。第5章 機床機架的設計與校核5.1機床支架平臺的設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。支架平臺的設計有很多種方法，本次設計中由于感應線圈與電機轉子之間應預留一定的調節(jié)距離，使得機床的上機架和底座之間要產生相對的運動，所以必須采用一個可活動的支架結構，經過多方面的查閱，決定設計成剪叉式平臺的形式。兩根簡支架中間用銷軸進行鏈結，兩根支架的一端分別與上機架和底座相鉸接，另一端設計成

39、滑動滾輪結構，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中升降機頂部的法蘭直接與上機架聯(lián)結，將回轉工作臺下端固定在機床下機架上，在回轉臺上放置好待焊接的電機轉子，上機架上放好中頻感應器和石面板和感應線圈，通過回轉臺的旋轉和升降機的上下運動來實現(xiàn)整個運動過程。5.2 機床剪叉支架的設計本次設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系，此次機床機架采用剪

40、叉式支架支承機床上平板的結構，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計的升降機。本次設計的機床根據結構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計，應注意以下幾點：一是正確計算所需的最大推力；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；四是為平臺設計一個合格升降系統(tǒng)。平臺各主要構件的幾何尺寸、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)已在前面設計，所以在此處只需確定平臺的

41、一些基本結構。 因為要支承的重力比較小，所以初步設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，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。底座框架根據結構用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

42、再焊上兩截8號槽鋼做下滾輪的導軌。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 在上平臺上加焊一圈L45×5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，上平臺共重約1000KN，大部分的力被升降機所承載，根據結構的關系，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構特點可初步判斷出，受較大剪切力的是兩槽鋼之間的轉動銷軸。從下面圖3可得出，O點銷軸所受的力很小，C點的升降機

43、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機床上支架的總重500KG的總重都作用在四根簡支架上，當簡支架運動到相互垂直時，簡支架所受力為最大。首先校核當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數據，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，作調質處理，其許用剪切應力，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，

44、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立的8#槽鋼，槽鋼的剛度很大，據經驗所得，上面的重力比較小，完全可以滿足要求，為了增加上平臺的穩(wěn)定感，還可在上平臺上加焊一圈L45×5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的設計可以滿足要求。設計總結本課題設計的電機端環(huán)中頻焊接機床有如下特點：結構簡單實用；結構件數量較少，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)設計，我學到了很多東西，鞏固了理論知識，提高了綜合運用知識的能力，學會用所學的知識去分析和解決工程中的實際問題，掌握了創(chuàng)新設計的方法。在設計過程中，我查閱了大量的相關圖書資料