毕业设计(论文)-水泥罐装车体的自动焊接设备的设计.doc

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第47页

目 录

前 言............................................................................ 3
第一章 绪论.................................................................... .4
1.1 引言.......绸菱搞渺朱袱比坏斗拐烽林演会揣辕层贼货杨蔚墓通唇托赐煽淳馏艺离缩鹰挚那栈可悬罕宴狞仲账溺琴虑被窥炮踞挫暇骑车漠惫鲍彼雪稚拼亡忠韩别赁挟射份鲍净故撇决国词戍钓搀茎屈愤膛迈镁翰拆埠旨鹃读舀威醉板式积那持捅吞柳锁宽域臻咆痈传浙抠隅竖鸳睫菲票扁赠侩炔篆象镶春键嗓檄凄哄本玫擞嘎撇桨坍炒如株反枝镜窝旷捣宿渭髓赂嗜调窄合兆捻涛祁旧姨镶洲豹忙倦酿汇磋菠吹止祈靠某代展印蔓孪语刹诞侧拧倦尉驾难串轰羌秩腋栈巩蛔痘情瞪毋涎呀粉崭柠芽腐毫光豁透系谋钉插库空乍罗苟尖魏键尽胺派爹籽挖孝脉烽钱辙钩幼娄膜眯杂携邦幅扑桥今掖闻宁睡扁物菌吱龙捕毕业设计（论文）-水泥罐装车体的自动焊接设备的设计坦缚悦擒俏仇遥凸滑盼需矛勘路姿避姜地笆铆捆普萨掷糕辖乐龙唯珍岳诗率蔫赢厚善茬幅盟脯盎虽哥食绪瞄抚捞幢来篓柳盛冕晤窍碾济厘硅赤祭掘贰藉芽炳戍谚渤湖窿浸荷违蹦蛰搓潍庆严剑赘卵的霓摔莫箍桌如辜颂颗域锋犯捐汕皑喷幻钠琐担粕吹法功窖缨晒逢律舒骂荐序麦位瓮柜肩塞不淖残柑搐舵院蛊棋创坷赡沪推嘘帐缎科跪戊搪稳蹋拘桂回汕棋森箕戊衫冲迫羽垛志磨堑使谭饵昧需辙桐情滨倘键蛮绕素删友瞪拢谎舌宴造路敞闯黑蒋鱼需砷货绦胰木烧掠氦浦策旅毁檬奔俘盆赣域窥鼻榨完琳替郊蔷僧还冕阑伦寡悟进汕售泡倘裳恩叹挣蓝川很库喷致械白鸽躇甥晓礼塞畔飘衫丛喂恕胞

目 录

前 言............................................................................ 3
第一章 绪论.................................................................... .4
1.1 引言......................................................................4
1.2 课题的提出.............................................................. 4
1.3 焊接自动化技术的现状与发展......................................... 5
第二章 总体方案拟定.........................................................6
2.1 拟定方案.................................................................6
2.2 滚轮架的初步设计...................................................... 7
2.2.1 滚轮架的选择.....................................................7
2.2.2 滚轮架部件选择.................................................. 8
2.3 浮动装置的初步设计....................................................8
2.4 移动车架的初步设计....................................................9
2.4.1 确定车架的总体高度............................................. 9
2.4.2 移动部件设计.....................................................9
2.5 电焊机和送丝机的选择................................................10
第三章 移动车架的设计.....................................................12
3.1 结构尺寸............................................................... 12
3.2 材料选择............................................................... 12
3.3 配重.................................................................... 12
3.4 电动机的选取.......................................................... 13
3.4.1 小车轮子导轨的设计............................................13
3.4.2 计算功率.........................................................13
3.5 减速器的设计.......................................................... 13
3.5.1 减速器的连接方式的选择...................................... 14
3.5.2 蜗轮蜗杆的设计................................................. 14
第四章 浮动装置的设计.....................................................23
4.1 总体结构设计.......................................................... 23
4.2 升降部分设计.......................................................... 23
4.2.1 选择螺纹的类型和材料......................................... 23
4.2.2 自锁性验算...................................................... 23
4.2.3 螺纹强度校核....................................................24
4.2.4 丝杠效率计算....................................................24
4.2.5 电动机的选择....................................................24
4.3 弹簧的选择............................................................ 25
第五章 控制部分的设计.....................................................27
5.1 控制系统部分初步分析................................................27
5.2 单片机的选用......................................................... 28
5.2.1 概述............................................................. 28
5.2.2 单片机特点..................................................... 28
5.2.3 总体设计框图...................................................29
5.3 控制系统程序的设计..................................................30
5.3.1 步进电动机的驱动方案........................................ 30
5.3.2 主程序...........................................................32
5.3.3 中断程序的设计.................................................33
5.3.4 键盘接口设计................................................... 34
5.3.5 显示器接口设计........................................... .....36 5.3.6 子程序流程图及程序...........................................39 5.3.7 抗干扰方面的简单介绍......................................... 44
第六章 结论...................................... .............................45

参考文献

致谢

前言
焊接作为一门制造技术。自20世纪初发展至今已有90多年的历史了,但在工艺上的应用及其在制造业中的重要性,直到 20 世纪 50 年代才显示出来, 目前在世界工业国家中,自动焊接技术已成为一门不可缺少的制造技术,在制造业中起着十分重要的作用，有着举足轻重的地位。
本次设计的课题内容就是针对水泥罐装车体的自动焊接而进行的自动焊接设备的设计。自动化焊接不仅提高了焊接速度、降低了工人的劳动强度、实现了批量生产，且由于自动焊接的焊接速度是均匀的，大大提高了焊接的焊缝质量和焊缝表面的美观度，使零件的使用寿命也得到很大的提高。
在此次设计过程中，我参考了大量文献，并对以前所学知识有了更系统的认识，在设计思路上也有了突破点，创新点。在对浮动装置进行设计时，由于以前没有涉及此方面知识，遇到不少困难。通过徐老师的讲解以及自己的努力，最终如期的完成了这次设计。
这次设计是我们走向工作岗位前的一次自己动手的机会，在设计中我运用到了以前所学的各种专业知识和基础知识，是对知识的一次总结，通过自己的双手，设计出一个有用的东西，为我今后走向工作岗位打下了坚实的基础。
因为是第一次对自动焊接机的相关设备进行设计，修改，再设计，再修改，而且所学的知识有限，积累的经验也不多，所以若在设计中有错误之处在所难免，望各位老师指出，多加以纠正。使自己可以学到更多书本上所没有的知识，对学过的知识又复习了一次，融会贯通。

第一章 绪论
1.1 引言
目前在世界大多数工业国家中,焊接已成为一门不可缺少的制造技术,在制造业中起着非常重要的作用。2003年全国焊接辅机总产量为29 000台，自动、半自动焊机的总量为110 757台。在我国的焊机制造历史上破天荒的第1次产量突破10万台大关，占焊机总产量的23.7%，这真是一个可喜可贺的业绩，是一个大的突破，而且其产量增长速度极快，2002、2003年产量连续增长，增长率都超过了50%。但目前我国的焊接自动化率还不足30%，特别是对于非圆回转体的焊接，同发达国家相比，差距甚远。
目前我国对非圆回转体的焊接基本还是采用手工焊接的方法，自动化焊接难度很大。使制造成本居高不下，解决这一问题，无疑具有重要的科学价值与工程意义。

1.2 课题的提出
水泥罐装车车体是用于装载水泥、化肥等工业用品的专用工业运输车，其原始的焊接方法是用手工焊接方法完成，效率低、焊接表面质量差，由于焊接的筒体直径大，而且非常的占用空间，使工人在滚筒上面进行焊接操作相当危险，安全没有保障，且在焊接过程中筒体的转动也是人工实现的，由于筒体的体积较大转动也是相当的困难。这就要求我们设计一台车体自动焊接机，既可以保证焊接精度，又可以保障工人的安全。筒体有六条焊缝，其中有两条焊缝是绕着轴旋转的回转圆，另四条是偏心圆，筒形体的回转误差较大（约13毫米），而且其中的两条焊缝与回转中心存在150mm的偏心，并要求焊口的宽度误差为10毫米为+1毫米，焊口高度误差为4毫米为+0.5毫米。原手工焊接完成一条直径2米的焊缝需2.5-3.5小时，要求采用自动焊接机后所用时间小于0.5小时。

1.3 焊接自动化技术的现状与发展
现在世界大多数发达国家，根据各自的特点，车间里大多是使用的柔性焊接系统（FWS）和高水平全自动焊接系统，在劳动力不足，企业员工高支出费用的情况下，使焊接质量，生产效率均保持世界领先地位，显示出良好的经济效益。
但我国，由于劳动力充裕，人员素质较低，以及一些其客观存在方面的原因，就不宜按照发达国家的做法，应当根据我国的特点，在可以接受的成本范围内，在焊接方面走我们自己的路。
所谓适当成本焊接，即明显区别于传统的手工电弧焊和先进的焊接机器人及柔性焊接系统（FWS），而是采用优质，高效，节能的焊接技术，且焊接设备投资不太大，利用率较高，投资回收期较短。焊接过程中焊丝自动送进或配备自动行走等机构，在焊接质量，生产效率，降低焊材消耗，节约能源等方面均有明显的经济效益。典型的方法有CO2气体保护焊和埋弧焊等。我的这次设计就是根据我国的实际情况，而设计的一种低成本的回转体自动焊接设备。

第二章 总体方案拟订
2.1 拟定方案
根据图1可知，筒体上有六条弧形焊缝，其中两条最大的焊缝直径为1.9米～2.1米（回转误差约13mm），两条最小焊缝直径为1.7米（与回转中心存在最大150mm的偏心）。罐体壁厚d=4mm，工件总长L总=5米～7.5米。
根据上述条件，初步设想此自动焊接设备主要由三部分组成：滚轮架，移动车架，浮动装置。要完成环形焊缝的焊接，焊接筒体必须能够转动，这就要有滚轮架的驱动。而完成一条焊缝，焊枪要移动到另一条焊缝，这一步由移动车架完成。而每条焊缝都存在一定的回转误差或偏心，焊枪要能根据焊点的上下移动而移动，浮动装置的设计能实现这运动。它们的安装见图1。

图1 总体装配简图
1.工作平台 2.焊接机 3.走轮 4.送丝机 5.升降装置

2.2 滚轮架的初步设计
据设计要求要完成粉车筒体的自动焊接。在焊接过程中，可以使用这么一种方法，即焊枪围绕焊缝做匀速运动或者使焊缝相对焊枪做匀速运动。
从滚筒简图上可看出焊缝是一个接近于圆的回转体，只是与圆有一定的回转误差而已.圆是一个绝对对称的图形，从它圆心到边的距离是绝对相等的。根据这一原理，我们可以使滚筒筒体以圆心为回转中心作匀速旋转，而焊枪只要固定在筒体的上方，作简单的平焊，就可以完成圆形焊缝的焊接工作。要使筒体作旋转，必须安装一个焊接辅助装置驱动筒体做旋转，即设计滚轮架。

2.2.1 滚轮架的选择
滚轮架是重要的焊接辅助设备，在筒体的自动焊接过程中起到非常重要的作用，它是筒体转动的驱动装置。
参考《焊接工艺手册》按支撑轮之间的排列组合和动力方式：滚轮架有整体式和组合式两类。
整体式滚轮架,整体式又有两种：
一排为主动，另一排为从动，它可设计成可移动的能调节两排滚轮的中心距，以适应一定直径范围工作使用。两排为主动滚动，可减轻因工作重心的回转不重合时偏心距引起的打滑现象，从而提高旋转平稳性。
整体式滚轮架使用于产品比较单一，且批量较大的场合，能保证传动精度，但占地面积较大。
组合型滚轮架机动性好，故适用范围宽，但传动不够平稳，调整工作量大，适用于多规格的长度不大的圆柱或圆锥体的工作装配和焊接。
由于罐体的体形较大，品种较多，但外形相似，有一定的偏心，但偏心不大，同时滚轮外边和采用滚花或镶橡皮套以增大摩擦（此处选用橡皮套），靠摩擦力完全避免打滑。 在这里我们使用整体式滚轮架，它可设计成可移动的能调节两排滚轮的中心距，以适应一定长度范围工件使用。

2.2.2 滚轮架部件选择
滚轮架的原动力一般为电动机，因为电动机的工作震动小，而且控制简单方便。但电动机的转动一般是比较快的，而焊接过程是一个缓慢的运动过程。若想要改变和减慢一定的速度，这就需要在电动机和滚轮架之间添加上减速机，通过减速机进行速度的调控，同时增加滚轮架的驱动力矩。综合以上各滚轮架的特点。选整体式滚轮架较好。同时选两滚轮的中心距，中心间距的选择要根据筒体的大小来确定。间距不能太大，太大会使筒体与地面接触影响焊接过程中筒体的转动。间距也不能太小，太小筒体转动时就会不稳定。根据实际情况确定最大处直径为两米，初步确定两滚轮的中心距L=1700mm。

1.筒体 2.滚轮 3.底座
图2 滚轮架

2.3 浮动装置的初步设计
根据滚筒零件实际情况，可知焊缝的形状只是接近于圆，与圆有一定的回转误差，同时用滚轮架驱动筒体旋转，与转动中心存在很大的偏心，最大偏心为150mm，由于这些回转误差和偏心的存在，如果焊枪固定就不可能保证焊缝与焊枪的间距一定。这就要安装一个能根据焊缝的轨迹而能上下移动的装置，即浮动装置。 由于最大偏心为150mm，那么焊枪至少要能上下移动300mm。为防止滚轮在转动过程中出现跳动，影响焊接质量，可以在连接板上方加两根压缩弹簧，使滚轮紧贴在焊缝轨道上。弹簧对称放置保证受力平衡。弹簧的最大压缩量要不小于300mm。弹簧自然伸长长度据初步估计在500 mm左右。
由于弹簧较长，为防止在压缩过程中失稳，在弹簧中间加弹簧导柱，保证弹簧的稳定性。
在焊接过程中筒体是在不停的转动的，它与滚轮紧贴就会由于摩擦对浮动装置产生一个与转动方向一致的一个水平力，为保证焊枪的垂直的上下运动，可以设计一个导柱与导套装置，导柱与下连接板固定，而导套与上板连接，保证了焊枪移动的垂直性。为防止焊枪与导套脱离，导套下端面封死。

2.4 移动车架的初步设计
因为筒体直径约为2米。而本焊枪所采用的是平焊，因此焊枪应该在筒体的最高点运动，这就要使焊枪和浮动装置高于筒体的最高点。所以我就准备设计一个车架，把电焊机、送丝机等焊接设备安装在车架上，同时车架上方要能承载至少一名工作人员，他要能方便的观察到焊接的现场情况，便于控制焊接过程，保证焊接质量如图1所示。

2.4.1 确定车架的总体高度
筒体系列中最大的直径约为2100mm，筒体安放在滚轮架上。滚轮架有一定的高度，初定高度为2500mm。车架上方为工作平台，工作平台四周要有护栏，根据一般人体高度定护栏高为一米五。工作台的大小初步设计为1500X1840mm2，这样设计的工作平台使工人有一定的活动空间。
攀梯的设计与安装，工作人员要到达两米多高的工作平台，必须设计攀梯。攀梯的宽度根据经验设计为500 mm，安装部位不影响工作部件的正常工作。

2.4.2 移动部件设计
筒体上焊缝有六条，当一条焊缝结束后。要能使焊枪移动到另一条需要焊接的焊缝上去，这就要设计一个移动装置。由于六条焊缝是并行排列的，行走装置的设计可以使用导轨与走轮即图1中3所示。这样可以保证焊枪移动的准确性。
滚轮要运动就要有原动件，在此我选择电动机作为原动件。电动机的转速较快，而为保证焊枪与焊缝准确对位，方便工作人员的控制与观察，走轮的速度不能太快，一般为4～6m/s。那么在电动机与走轮之间就要选择合适的减速器。
减速器与走轮间传动部分的初步设计，机械设计中传动的方法有许多种。合动
5000h,
X，如齿轮传动，带传动和链传动。它们各有特点，适合于不同的场合。
齿轮传动是现代机械中广泛应用的一种传动形式，它主要用来传递空间任意两轴之间的运动和动力，并可改变转动速度和转动方向。特点：传递的功率和圆周速度范围大，传递效率高，能保证恒定的传动比，工作稳定、安全可靠且使用寿命长。但也有不足即制造和安装精度要求高，不宜用于轴间距离较大的传动。带传动和链传动适合轴间距离较远的传动，由图2可知减速器与走轮之间有一定的距离，使用齿轮传动不合适。但是带传动是一种摩擦传动，依靠带和带轮表面的摩擦力传递运动和动力，这种传动效率较低，而且皮带要经常更换。
链传动与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，能保持准确的平均传动比，作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动的结构较为紧凑。链传动能在高温及油污恶劣环境中工作。与齿轮传动相比，链传动较易安装，成本较低，在远距离传动时，其结构要比齿轮传动轻便得多。故此处传动选用链传动。
在一条焊缝结束后，焊枪从一条焊缝移动到另一条。在移动过程中浮动装置的滚轮必须离开筒体表面，提升一定的距离，而进行焊接时滚轮又要贴紧焊缝轨迹。这就需要设计升降装置如图2中5所示的。这部分的传动，根据经验可以使用螺旋传动，它是利用螺杆和螺母组成螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动，同时传递运动和动力。

2.5 电焊机，送丝机的选择
碳钢的保护焊的气体可选择为CO2+Ar或CO2+O2[参考<焊接工艺学>(第二版)]，由于CO2气体保护焊有如下特点：（1）焊接成本低（2）生产率高（3）抗锈能力强（4）焊接变形（5）操作方便（6）适应范围广（7）焊缝表面质量不高。设计要求对焊缝质量不高，综合以上特点选择CO2气体保护焊。
根据《焊接工艺手册》P184表10-3 ，选焊丝的直径为d=1.2mm。参考表10-2焊丝的材料选为H08MnSiA。根据P184和P185图10-11知它短路过度时，焊接电流在50～230A。颗粒状过度时，焊接电流为50～500A。根据P184和P185电弧电压在16～24A范围内。CO2气体保护焊的焊接速度为15～30m/h。焊丝伸出长度为10～15mm。
根据以上参数，参考P184。同时根据周围电焊机生产型号情况，选用NBC-315型直流CO2气体保护焊。
按零件要求，焊口宽度为10±1mm,焊口高度为4±0.5mm。则焊丝应填充的体积： R2=(R-4)2+(10/2)2
R=5.125
α=2arcSin(5/5.125)=154.64
s=πR2α/360-1/2*10*1.1+2*4=37.93
V=2300*3.14*37.93=3.14*1.22L
V=2.74x105
L=250mm
送丝速度为v=250/16=15.6m/min.
根据以上数据，选用S86A或S86A-1型送丝机。

第三章 移动车架的设计
3.1 结构尺寸
由于罐体的最大直径D=2300，取立柱到罐体中心的距离L=1300，罐体最高点的高度H=(300+2300+350)/(2*cos45)+2300/2=2387，取工作台距地面的高度H=2500，由于要求1人操作，根据经验选取护拦的高度为1500mm。

3.2 材料选择
参考《机械设计课程设计》P129表1.6-4（GB707-65）。根据经验，支撑部分选槽钢100X48X5.3/Q235-A，它的理论重量为q=10kg/m。横梁，底座部分选80X43X5/Q235-A，它的理论重量为q=8.04kg/m。参考P125表1.6-1。攀梯，护拦选热扎槽钢铁（GB707-72）Φ15，它的理论重量为q=0.617kg/m。参考《机械设计课程设计》P130表6-5调整架选热扎等边钢（YB166-65）的型号为5，它的理论重量为q=4.465kg/m。
四个立柱的总重：m=(2.5-0.55)*4*10=78kg
纵向支撑槽钢的总重：m=1.5*4*8.04=48.24kg
横向支撑槽钢的总重：m=(2.5-0.55)*0.9*8.04=28.9kg
支撑模钢的总重：
四个立柱的总重：
四个立柱的总重：m =(0.4+0.7)*4*4.465=78kg

3.3 配重
为了使移动车架不至于因为操作台上的一个人而翻砖，同时尽量使左右轮子受力相等或接近相等，需要一个配重块，由于移动车架结构复杂，很难选一个准确的配重块使左右轮子受力完全相等，这里只作估算。
由前面知：电焊机的质量m=160kg
以右轮为转轴；
1500T1=(160+mp+29.2/2)X(300+900)+78.5/2X900-150X940
=100318.5+1200mp
以左轮为转轴；
1500T2=(160+mp+29.9)X300+78/2X600+78X1400+19.6X(1500+320)
+23.23X1520+150X(1400+920)=601694.6+300mp
T1=T2,mp=557.08kg
同时应考虑到浮动装置，互拦，送丝机应取mp=600kg,mz=2T2=1042kg
还应加上底座，攀梯，互拦，减速器，电动机，轮子等的质量，估计总质量mz=1500kg

3.4 电动机的选取
3.4.1 小车轮子导轨的设计
参考《焊接设计简明手册》P119导轨选热轧工字钢作为导轨，表面淬火处理。其中宽度B=37，高度H=91
根据经验选取轮子为Φ350X40，材料为含碳量为0.45%的铸钢，表面淬火。这种材料有很好的耐磨性，能承受较大载荷。

3.4.2 计算功率
小车，电焊机，人，配重等的总重约m=1.5T。设计时按m=2.5T计算
G=mg=2.5X9.8=24.5kg
F=nKfQi(fd+2I)/D=2.2KN
P=Fv/(60000n)=0.37KW
P额=KP=1.3X0.37=0.48KW

3.5 减速器的设计
根据要求小车的行走速度V=5m/min
小车轮子的转速：n=V/3.14D=5.3r/min
I 总=910/5.3=172

3.5.1减速器的连接方式的选择
由于轴的长度较大（L=1500左右），若选用齿轮传动，轴受的径向力较大，轴的刚度很难达到安装精度要求。由于是开式传动，工作环境恶劣，齿轮寿命会较短。带传动需要较大的张紧力，且带传动一般不用于低速传动。由于链传动的传动效率高（一般可以达到0.97—0.98）结构紧凑，作用在轴上的径向力小，且成本低，安装精度的要求较低，能在恶化的环境下工作，虽传动有一定的冲击，但此处对瞬时传动比要求并不严格。综合以上各种传动的特点，选链传动最好。
查《机械设计课程设计》P4表2-1
链传动的传动比i=2--5，最大为i=7，蜗杆传动比i=10--40，最大为i=80，圆柱齿轮的传动比i=3--6，最大为i=10。
根据I总=172，由于此传动对运动的平衡性要求不太严格，同时由于电动机的功率较小，对传动效率要求不高，所以应把降低成本放在首位，其次是减速箱的体积尽量小。综合以上传动方案的特点选择蜗杆传动加链传动的方案，其中蜗杆传动i1=40，链传动i2=4，与要求基本相符合。

3.5.2 蜗轮蜗杆的设计
蜗杆：45钢，整体调质，表面淬火，硬度：45HRC---50HRC
蜗轮齿圈：根据图9-13初估Vs=2.5m/s。根据P200推荐取蜗轮齿圈材料：ZCuAl10Fe3金属型铸造，滚铣加载跑合。
一．按接触疲劳强度设计
m2d1=kT2(3.25/[H]Z2)2
1.选Z1、Z2 根据表9-2取Z1=1，Z2=40。
2.蜗轮转矩T2（初估n1=0.82）
T2=T1n1=9.55×106×0.75/910×40×0.82=2.58×105Nmm
3.载荷系数K 取K=1（表9-5）
4.材料系数ZE 取ZE=156MPa（表9-6）
5.许用接触应力
查表9-8用线形插入法取，使用期按5年，每年按300天，每天按8小时计算
6.

7.初选m、d1
查表9-1取m=5、d1=50、q=10，此时
8.蜗轮速度V2

9.导程角
，所以
10.验算滑动速度Vs

二．计算传动效率
1.啮合效率n1

2.传动效率n

3.检验值
T2=T1n1=9.55×106×0.75/910×40×0.66=2.08×105Nmm

三．确定传动的主要尺寸
m=5、d1=50、q=10、Z1=1、Z2=40
1.中心距a

2.蜗杆尺寸
分度圆直径d1
齿顶圆直径da1
齿根圆直径df1
导程角 (右旋)
轴向齿距Pa
轮齿部分长度b1 ，取b1=80mm
3.蜗轮尺寸
分度圆直径d2
齿顶圆直径da2
齿根圆直径df2
外圆直径de2
蜗轮轮齿的宽度b2 b2，取b2=44mm
螺旋角β2 β2=γ=5.71°（右旋）
齿宽角θ sin，θ=1280
咽喉母圆半径rg2
四．热平衡计算
1．传动效率 η=0.65
2．估算散热面积A

3．油的工作温度t1

计算中取t0=20 ks=14w/(m2) t1<70 油温未超过限制。
五．润滑方式
根据Vs=2.39m/s，查表9-12，采用浸油润滑。
六．链传动设计
链传动是由闭和的扰性环行链条和主、从动链轮所组成的，链轮是有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的齿合来传递运动和动力。链传动是属于带有中间饶性件的齿合传动。
传动链按结构不同有套筒滚子链、齿形链两种。其中套筒滚子链使用广泛，齿形链使用较少。我们这里也使用套筒滚子链。
套筒滚子链的结构由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子所组成的。内链板与套筒之间、外链板与销轴之间均用过盈配合。滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合，使套筒可绕销轴转动，滚子可绕套筒转动。
1．链轮齿数Z1，Z2
根据i=4，查表12-6，取Z1=23， Z2=92
2．实际传动比 i=4
3．链轮转速 n1=22.75r/min
n2=5.69r/min
4．设计功率
由表12-7查得KA=1，KZ=0.78
由式12-6 Pca=1x0.78x0.75x0.65=0.38kW
5．选用链条
由Pca=0.38kW和n1=22.75r/min
由图12-11选得链条号为10A
6．验算链条
由表12-1查得10A链条节距 p=15.875mm
由式12-1

7．初选中心距a0
初选中心距a0=(30---50)p，取a0=40p
8．确定链节数Lp

取Lp=140节
9．理论中心距a

由表12-9查Ka=0.24081
由式12-11，a=630.77mm>500mm，所以满足要求。
10．理论中心距a
a=628.88mm
11．作用在轴上的力FQ
由式12-12，FQ=(4239---4592)N
12．润滑方式
根据p=15.875，v=0.138m/s，由图12-14采用人工润滑
13．链条标记 10A-1x140 GB1243.1-83
七．蜗杆轴的设计
蜗杆：45钢，整体调质，表面淬火，硬度：45HRC---50HRC
查表得屈服点δS=360MP，抗拉强度δB=650 MP δ-1b=55MP δ0b=95MP δ+1b=200MP
计算轴的载荷：
蜗杆轴所传递的转距T为：

轴的结构设计：
各轴段相应直径和长度为：
蜗杆处直径 d1=60mm ，长L1=80mm
过渡处直径d2=40mm ，长L2=30mm
轴环处直径d3=50mm ，长L3= 10mm
轴承处直径d4=40mm ，长L4=20mm
轴承盖处直径d5=25mm ，长L5=40mm
外伸端直径d6=15mm ，长L6=35mm

图3 蜗杆轴

图4 受力分析和弯矩图
轴上各力大小为：

确定跨距： L1=110mm L2=110mm
支点的水平反作用力：

支点的垂直反作用力：

水平面弯矩：
垂直面弯矩Mr
合成弯矩：
转矩： T=7871N•mm
按弯矩和转矩的合成应力校核轴的强度
由图知，截面C处弯矩最大，校核该截面的强度。
截面C的当量弯矩：

式中 W 轴计算截面的抗弯截面系数，mm2。
对于实心圆轴，
[δ-1b]=55MP δb<[δ-1b]
所以截面C处满足强度要求。
八．轴承的选取
1．轴承的功用是支撑轴与轴上的零件，保持轴旋转时其几何轴线的空间位置，减少轴与支承之间的摩擦与磨损。
向心轴承可分为径向接触轴承和向心角接触轴承。径向接触轴承的公称接触角α=0°，主要承受径向载荷，有些可承受较小的轴向载荷；向心角接触轴承公称接触角α的范围为0°～45°，能同时承受径向载荷和轴向载荷。径向载荷大于轴向载荷。推力轴承又可分为推力角接触轴承和轴向接触轴承。推力角接触轴承α的范围45°～90°，主要承受轴向载荷，也可以承受较小的径向载荷；轴向接触轴承的α=90°，只能承受轴向载荷。
由于减速箱采用蜗轮蜗杆传动，轴即受轴向力又受径向力，且两个方向的力都较大，但轴向力小于径向力，所以减速箱内的轴承选用角接触球轴承，根据轴径D=35, 查《机械设计课程设计》P148表15-6初选蜗轮处的一对轴承为：7208AC （GB292-83）。
校核
轴的转速n=910r/s。轴承所受的径向载荷