機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-雙攪拌軸攪拌摩擦焊焊機(jī)設(shè)計(jì)【全套圖紙proe三維】

1、<p><b>　　浙江理工大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題 目 雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 09機(jī)械設(shè)

2、計(jì)制造及其自動(dòng)化（4）班 </p><p>　　姓 名 學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　系 主 任 學(xué)院院長 胡旭東 </p><p>　　二〇一三年五

3、月十二日</p><p>　　全套圖紙，加153893706</p><p>　　浙 江 理 工 大 學(xué)</p><p><b>　　機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信說明</b></p><p>　　我謹(jǐn)在此保證：本人所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)，凡引用

4、他人的研究成果均已在參考文獻(xiàn)或注釋中列出。設(shè)計(jì)說明書與圖紙均由本人獨(dú)立完成，沒有抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為。如出現(xiàn)以上違反知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。</p><p><b>　　聲明人（簽名）：</b></p><p>　　2013年5月12日</p><p><b>　　摘 要</b>

5、;</p><p>　　攪拌摩擦焊技術(shù)是90年代發(fā)展起來的、自發(fā)明到工業(yè)應(yīng)用時(shí)間跨度最短和發(fā)展最快的一項(xiàng)新型固相連接新技術(shù)，公認(rèn)為是最有前途和最適合航空材料以及結(jié)構(gòu)件制造的工藝方法之一。攪拌摩擦焊（FSW）是一個(gè)相對(duì)較新的固態(tài)焊接過程。這種連接技術(shù)具有節(jié)能，高效，環(huán)保，用途廣泛的特點(diǎn)。特別是，它可以用于高強(qiáng)度航天鋁合金和其他金屬的合金，這些合金是很難通過常規(guī)焊接熔焊。 FSW被認(rèn)為是金屬連接在十年的發(fā)展中最有標(biāo)志

6、性的成果。[6]</p><p>　　本文設(shè)計(jì)出的雙攪拌軸摩擦焊焊機(jī)，總功率約3千瓦，適合于普通厚度的鋁及其合金的工藝試驗(yàn)試件的焊接，攪拌摩擦頭轉(zhuǎn)速約6000r/min，焊接速度為500—600mm/min，最大加工焊縫厚度15mm，焊縫長度500mm。文中介紹了攪拌摩擦焊焊接技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)，概要地介紹了攪拌摩擦焊的技術(shù)優(yōu)勢、研究現(xiàn)狀、工業(yè)應(yīng)用和發(fā)展前景。針對(duì)工藝試驗(yàn)試件攪拌摩擦焊機(jī)，主要設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核了

7、設(shè)備各主要部分，均能夠滿足試驗(yàn)用焊機(jī)的要求。</p><p>　　本機(jī)器由于采用雙攪拌頭，因此相對(duì)于一般的攪拌摩擦焊焊機(jī)效率更高。相對(duì)于一般的攪拌摩擦焊焊機(jī)，該機(jī)器也非常的經(jīng)濟(jì)和容易操作。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙攪拌軸摩擦焊；固相焊接；鋁合金焊接；焊機(jī)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p>&l

8、t;p>　　Friction stir welding (FSW) was firstly used in the 1990s, which is swiftest in development and is shortest in time from being invented to being applied, it is also treated as one of the technology that have a b

9、right future and the most suitable for aviation and component manufacture.Friction stir welding (FSW) is a relatively new solid-state joining process. This joining technique is energy efficient, environment friendly, an

10、d versatile. In particular, it can be used to join high-strength aero</p><p>　　This task is to sign a machine used in laboratory. Its power is about three kilowatt, rotation rate approximately is 6000r/min,

11、and welding speed is from 500 to 600mm/min. It can be apply to welding the aluminum and aluminum alloys. In addition, the welding thickness can’t exceed 15mm and length 500mm. In this paper, the basal principle and featu

12、res of FSW is introduced, and the priority, prospect and application are also expounded. Importantly, main parts of the FSW machine was designed and cal</p><p>　　The advantage of this machine is that it is m

13、ore efficient than the normal FSW machine because it has a twin-stir.Compared with other machine,it is also very cheap and easy-to-use.</p><p>　　Key words：Twin-stir Friction welding；Solid phase welding；Alum

14、inum alloys welding；Application prospect；Welding machine design</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><

15、;p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1攪拌摩擦焊簡介1</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.2.1攪拌摩擦焊技術(shù)發(fā)展歷史及研究成果2</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)攪拌軸摩擦焊技術(shù)發(fā)展發(fā)展應(yīng)用3</p><p

16、>　　1.2.3攪拌摩擦焊中雙攪拌軸摩擦焊技術(shù)目前的應(yīng)用情況和前景5</p><p>　　1.3本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義6</p><p>　　第2章 雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.1 焊機(jī)的總體設(shè)計(jì)以及規(guī)劃7</p><p>　　2.2 各部件設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.2.1

17、攪拌頭及夾具設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.2.2 攪拌系統(tǒng)功率計(jì)算9</p><p>　　2.2.3攪拌系統(tǒng)傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.2.4攪拌軸的設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.2.5攪拌系統(tǒng)V帶設(shè)計(jì)20</p><p>　　2.2.6X-Y工作臺(tái)設(shè)計(jì)26</p><

18、;p>　　2.2.7傳動(dòng)絲杠設(shè)計(jì)27</p><p>　　2.2.8減速齒輪的設(shè)計(jì)30</p><p>　　2.2.9液壓缸選擇33</p><p>　　第3章 AutoCAD與Pro/E軟件簡介34</p><p>　　3.1軟件簡介34</p><p>　　3.2三維模型35</p>

19、<p>　　第4章 總結(jié)與展望37</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1攪拌摩擦焊簡介</p><p

20、>　　1991年．?dāng)嚢枘Σ梁?Friction stir Welding．FSW)由英國焊接研究所(The Welding lnstirate-TWl)發(fā)明，這項(xiàng)杰出的焊接技術(shù)一步一步地為世界制造技術(shù)的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。</p><p>　　自1991年攪拌摩擦焊(Friction stir Welding．FSW)被發(fā)明到現(xiàn)在，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外的眾多領(lǐng)域出現(xiàn)它的身影。如今，攪拌摩擦焊焊已經(jīng)在諸多制

21、造領(lǐng)域（船舶、軌道列車、航天、航空、汽車、兵器、電子電力等）達(dá)到規(guī)?；?、工業(yè)化的應(yīng)用水平。如在船舶制造領(lǐng)域，在1996年攪拌摩擦焊就在挪威MARINE公司成功地應(yīng)用在鋁臺(tái)金快速艦船的甲板、側(cè)板等結(jié)構(gòu)件的流水線制造。在軌道車輛制造領(lǐng)域，日本HITACHI公司首先于1997年將攪拌摩擦焊技術(shù)應(yīng)用于列車車體的快速低成本制造。成功實(shí)現(xiàn)了大壁板鋁合金型材的工業(yè)化制造．在世界宇航制造領(lǐng)域．?dāng)嚢枘Σ梁敢呀?jīng)成功代替熔焊實(shí)現(xiàn)了大型空間運(yùn)載工具如運(yùn)載火箭和

22、航天飛機(jī)等的大型高強(qiáng)鋁合金燃料貯箱的制造，波音公司的DELTA II型和Iv型火箭已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了攪拌摩擦焊制造t并于1999年首次成功發(fā)射升空。2000年世界汽車工業(yè)，如美國TOWER汽車公司等就利用攪拌摩擦焊實(shí)現(xiàn)了汽車懸掛支架、輕合金車輪、防撞緩沖器、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝支架以及鋁合金車身的焊接。2002年8月，美國月蝕航空公司利用FSW技術(shù)研制出了全攪拌摩擦焊輕型商用飛機(jī)，并且首次試飛成功[7]。</p><p>　　

23、至2004年9月，全世界約有130家各個(gè)行業(yè)的公司和大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)獲得了英國焊接研究所授權(quán)的攪拌摩擦焊非獨(dú)占性專利許可。英國、美國、法國、德國、瑞典、日本和中國等先后獲得了該專利的使用權(quán)。至今為止我國先后已經(jīng)有二十多家單位。獲得了該項(xiàng)專利的使用權(quán)[8]。</p><p>　　雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)作為攪拌摩擦焊技術(shù)的一種，它的最大特點(diǎn)就是可以提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，它也可以使得焊縫區(qū)域更大，焊接質(zhì)量更高。目前存在的雙攪

24、拌軸一般采用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)相反的攪拌頭同時(shí)進(jìn)行焊接。</p><p>　　在不久的將來，攪拌摩擦焊技術(shù)將會(huì)一直以任何一種焊接方法無法比擬的速度發(fā)展，在更多的領(lǐng)域發(fā)揮著它的作用。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1攪拌摩擦焊技術(shù)發(fā)展歷史及研究成果</p><p>　　攪拌摩擦焊在其發(fā)明初期主要解決厚度1

25、.2毫米的鋁合金板材焊接問題；1996年，用FSW技術(shù)解決了6～12毫米的鋁、鎂、銅合金的連接．1997年實(shí)現(xiàn)了12-25毫米厚鋁合金板的攪拌摩擦焊．并且在宇航結(jié)構(gòu)件上得到應(yīng)用。1999年攪拌摩擦焊可以焊接50毫米厚的銅合金及75毫米厚度的鋁合金零件和產(chǎn)品。2004年，英國焊接研究所已經(jīng)能夠單道單面實(shí)現(xiàn)100毫米厚鋁合金板材的攪拌摩擦焊。迄今，在材料的厚度上，單道焊可以實(shí)現(xiàn)厚度為0.8～100mm鋁合金材料的焊接：雙道焊可以焊接180m

26、m厚的對(duì)接板材。最近，又開發(fā)了可以連接0.4mm鋁板的微型攪拌摩擦焊技術(shù)[9]。</p><p>　　攪拌摩擦作為一種優(yōu)選焊接技術(shù)，已經(jīng)在從技術(shù)研究向高層次的工程化和工業(yè)化應(yīng)用階段發(fā)展。就拿國外的例子來說：在美國的宇航制造工業(yè)、北歐的船舶制造工業(yè)、日本的高速列車制造等制造領(lǐng)域[10]?？傊?dāng)嚢枘Σ梁敢呀?jīng)廣泛地涉及到了在船舶制造工業(yè)、航空航天工業(yè)、軌道交通及陸路交通工業(yè)、汽車工業(yè)以及兵器、建筑、電力、能源、家電等工

27、業(yè)。</p><p>　　攪拌摩擦在今年來取得的成就主要可以從以下幾方面來體現(xiàn)：</p><p>　　（1）攪拌摩擦焊在船舶制造工業(yè)上的應(yīng)用</p><p>　　目前攪拌摩擦焊在船用鋁合金的焊接方面研究應(yīng)用較多，幾乎可以焊接所有系列的鋁合金材料，另外，攪拌摩擦焊也可以實(shí)現(xiàn)鋁合金與銅合金、鋁合金與鎂合金等不同材料的焊接。攪拌摩擦焊與普通摩擦焊相比，因不受軸類零件的限制

28、，可焊接直焊縫、角焊縫。傳統(tǒng)焊接工藝焊接鋁合金時(shí)要求對(duì)表面進(jìn)行去除氧化膜處理，并要求在48 h內(nèi)進(jìn)行焊接，而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可，并對(duì)裝配要求不高。因此，攪拌摩擦焊是船用鋁合金結(jié)構(gòu)首選的連接技術(shù)。</p><p>　　（2）攪拌摩擦焊在航天航空工業(yè)上的應(yīng)用</p><p>　　以英國焊接研究所、波音、空客以及美國月蝕公司為代表的攪拌摩擦焊技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的先鋒已經(jīng)取得了豐碩的

29、成果。近期的研究結(jié)果表明攪拌摩擦焊可以在飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)、翼盒結(jié)構(gòu)、機(jī)身結(jié)構(gòu)、艙門結(jié)構(gòu)、裙翼結(jié)構(gòu)、機(jī)艙氣密隔板以及貨物裝卸結(jié)構(gòu)等方面得到應(yīng)用[11]。</p><p>　?。?）攪拌摩擦焊在高速列車鋁合金焊接的應(yīng)用</p><p>　　在攪拌摩擦焊出現(xiàn)后，攪拌摩擦焊由于是一種無需外加焊接材料的焊接方法，因此沒有熔化焊接時(shí)選擇焊接材料的困難，也節(jié)省了焊材費(fèi)用。更重要的是沒有熔化焊接凝固時(shí)的一次結(jié)

30、晶過程，克服了焊接高強(qiáng)鋁合金時(shí)的結(jié)晶裂紋、氣孔和夾雜傾向，不會(huì)產(chǎn)生焊縫塌陷問題，也不會(huì)形成焊縫鑄造組織和低強(qiáng)區(qū)。因此攪拌摩擦取代了先前的熔化焊，成為焊接高速列車時(shí)優(yōu)先選擇的焊接方法。</p><p>　?。?）攪拌摩擦焊在其他領(lǐng)域的應(yīng)用</p><p>　　攪拌摩擦焊除了上述3個(gè)領(lǐng)域外，還在軌道交通及陸路交通工業(yè)、汽車工業(yè)在兵器、建筑、電力、能源、家電等工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。而且都取得

31、了或多或少的成就。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)攪拌軸摩擦焊技術(shù)發(fā)展發(fā)展應(yīng)用 </p><p>　　2002年，北京航空制造工程研究所與英國焊接研究所正式簽署攪拌摩擦焊專利許可協(xié)議，并在技術(shù)合作的基礎(chǔ)上成立了中國攪拌摩擦焊中心。中國攪拌摩擦焊中心的成立標(biāo)志著攪拌摩擦焊技術(shù)正式登陸中國。中國攪拌摩擦焊中心全權(quán)代表英國焊接研究所，發(fā)售和管理中國地區(qū)(包括香港、澳門和臺(tái)灣)的攪拌摩擦焊

32、技術(shù)專利許可，從此為攪拌摩擦焊技術(shù)在中國地區(qū)的發(fā)展、推廣和工業(yè)化應(yīng)用打開了大門[12]。</p><p>　　圖1-1采用攪拌摩擦焊焊接的鋁合金材壁機(jī)</p><p>　　圖1-2攪拌摩擦加工技術(shù)的發(fā)展 </p><p>　　自攪拌摩擦焊進(jìn)入國內(nèi)后，較快的運(yùn)用于我國工業(yè)上的許多領(lǐng)域（船舶制造行業(yè)、航天制造工業(yè)、軌道交通行業(yè)等）。</p><p&

33、gt;　　攪拌摩擦焊在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，主要通過船舶制造行業(yè)、航天制造工業(yè)兩方面來介紹。首先在船舶制造行業(yè)，2006年4月，我國設(shè)計(jì)制造了國內(nèi)第一臺(tái)用于大型船用型材料拼焊的攪拌摩擦焊設(shè)備，此后，中國攪拌摩擦焊中心大力發(fā)展鋁合金型材壁板的攪拌摩擦焊制造。其次，攪拌摩擦焊在航天制造工業(yè)也發(fā)揮著重大的作用。目前，國內(nèi)對(duì)于2000系列、7000系列以及鋁鋰合金的材料制成的太空交通運(yùn)載工具都優(yōu)先采用攪拌摩擦焊。中國攪拌摩擦焊中心于‘十五’期間重點(diǎn)對(duì)

34、航天運(yùn)載火箭攪拌摩擦焊開展了系統(tǒng)的科研攻關(guān)，國內(nèi)的航天制造工業(yè)企業(yè)也積極采用了攪拌摩擦焊技術(shù)。 除卻上述的兩個(gè)領(lǐng)域外，攪拌摩擦焊在國內(nèi)還廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、軌道交通行業(yè)、電子電力能源行業(yè)。</p><p>　　上圖1-2為攪拌摩擦焊在國內(nèi)的發(fā)展趨勢。隨著攪拌摩擦焊研究、技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用推廣的不斷深入，基于攪拌摩擦的基本原理形成了材料鏈接、材料改姓、材料成行等多種材料加工方法。</p><p&

35、gt;　　總之，在中國，攪拌摩擦焊的研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用才剛剛起步，在市場化的環(huán)境下，通過引進(jìn)、消化、吸收和技術(shù)創(chuàng)新，攪拌摩擦得到了快速發(fā)展，尤其在航空、航天等領(lǐng)域、在國家政策和項(xiàng)目的支持下，攪拌摩擦焊必將在我國其他工業(yè)領(lǐng)域得到較快的推廣。</p><p>　　1.2.3攪拌摩擦焊中雙攪拌軸摩擦焊技術(shù)目前的應(yīng)用情況和前景</p><p>　?。?）雙攪拌軸摩擦焊技術(shù)的工作原理</p&

36、gt;<p>　　在提及雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)的工作原理前，我們先講講攪拌摩擦焊的工作原理：攪拌摩擦焊過程中，一個(gè)柱形帶特殊軸肩和針凸的攪拌頭旋轉(zhuǎn)著緩慢插入被焊接工件，攪拌頭和被焊接材料之間的摩擦剪切阻力產(chǎn)生了摩擦熱，使攪拌頭鄰近區(qū)域的材料熱塑化(焊接溫度一般不會(huì)達(dá)到和超過被焊接材料的熔點(diǎn))，當(dāng)攪拌頭旋轉(zhuǎn)著向前移動(dòng)時(shí)，熱塑化的金屬材料從攪拌頭的前沿向后沿轉(zhuǎn)移，并且在攪拌頭軸肩與工件表層摩擦產(chǎn)熱和鍛壓共同作用下，形成致密固相連

37、接[6]。</p><p>　　相對(duì)于攪拌摩擦焊的工作原理，雙攪拌摩擦焊縫為采用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)相反的攪拌頭同時(shí)進(jìn)行焊接，由于兩個(gè)攪拌頭轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，產(chǎn)生的工作扭矩因相互抵消而減弱，焊接過程中采用較小的側(cè)向裝夾力就能實(shí)現(xiàn)可靠的連接。在雙攪拌頭復(fù)雜的機(jī)械力和摩擦熱的作用下，塑性金屬的流動(dòng)、焊接溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場都將受到影響，這會(huì)對(duì)焊件性能產(chǎn)生很大的影響。</p><p>　　雖然兩者看起來是十分的相

38、似，無非是多了一個(gè)攪拌軸，但是雙攪拌軸摩擦焊相對(duì)于攪拌摩擦焊有以下優(yōu)點(diǎn)：（a）可以得到比攪拌摩擦焊更寬的焊縫區(qū)域；（b）焊接質(zhì)量更高；（c）兩個(gè)攪拌頭同時(shí)焊接可以產(chǎn)生更多的熱量，該方法可以運(yùn)用于鋼及其他高溫合金攪拌摩擦焊中；（d）可以確保在較小的扭矩下實(shí)現(xiàn)材料的可靠連接，（e）生產(chǎn)效率更高。</p><p>　　目前雙攪拌軸摩擦焊有以下幾種：平行并列式雙頭(Parallel Twin-stir)攪拌摩擦焊、前后交

39、錯(cuò)排列式雙頭(Staggered Twin-stir)攪拌摩擦焊、前后一字排列式雙頭(Tandem Twin-stir)攪拌摩擦焊。</p><p>　?。?）雙攪拌軸摩擦焊技術(shù)取得得成就</p><p>　　TWI采用雙攪拌軸進(jìn)行了雙頭攪拌摩擦焊焊接，試驗(yàn)中得出了在6mm厚6082-T6鋁合金一字排列式雙頭攪拌摩擦焊搭接接頭中，無論前進(jìn)側(cè)還是后退側(cè)的焊縫區(qū)域殘留氧化物均有所減少，前后交錯(cuò)

40、排列式雙頭攪拌摩擦焊3mm厚5083-H111鋁合金搭接接頭的金相分析表明，焊接區(qū)域尺寸可達(dá)板厚度的4.3倍。</p><p>　　在一系列的試驗(yàn)后，事實(shí)證明了雙攪拌軸摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其不足之處。多頭系統(tǒng)可以確保在較小的扭矩下實(shí)現(xiàn)材料的可靠連接。采用 前后交錯(cuò)排列式雙頭攪拌摩擦焊工藝，用于材料加工和搭接焊具有獨(dú)特優(yōu)勢，而且可以在更大的對(duì)接間隙下實(shí)現(xiàn)對(duì)接接頭的可靠連接[7]。</p><p&

41、gt;　　由此，在接下來的幾年內(nèi)，雙攪拌軸摩擦焊技術(shù)將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　1.3本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義</p><p>　　通過對(duì)相關(guān)資料、文獻(xiàn)的查找，獲得相關(guān)資料，了解雙攪拌摩擦焊焊接原理及相關(guān)工藝，了解其的應(yīng)用范圍，了解雙攪拌摩擦焊在焊接中的優(yōu)勢，了解雙攪拌軸摩擦焊的研究現(xiàn)狀和在工業(yè)中的應(yīng)用，以及攪拌摩擦焊的發(fā)展前景。參照已有的雙攪拌軸摩擦焊技術(shù)設(shè)計(jì)相

42、關(guān)資料，設(shè)計(jì)一臺(tái)能焊接焊縫厚度為15mm，焊縫長度為500mm的雙攪拌軸摩擦焊實(shí)驗(yàn)用焊機(jī)。在寫設(shè)計(jì)說明書的過程中，要求對(duì)關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)寫得比較詳細(xì)、具體，并校核該實(shí)驗(yàn)用焊機(jī)的各主要部分。</p><p>　　第2章 雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計(jì)</p><p>　　本章講述雙攪拌軸攪拌摩擦焊焊機(jī)的重要部分的設(shè)計(jì)計(jì)算過程。主要包括以下幾方面：焊機(jī)的總體設(shè)計(jì)、攪拌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（主要講雙攪拌軸的設(shè)計(jì)以

43、及攪拌系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)）、伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（主要為工作臺(tái)的設(shè)計(jì)）。</p><p>　　此攪拌摩擦焊焊機(jī)，攪拌摩擦頭轉(zhuǎn)速約6000r/min，焊接速度500—600mm/min，最大加工焊縫厚度15mm，焊縫長度500mm，總功率約4000瓦左右。</p><p>　　此機(jī)器主要使用于普通的鋁及其合金，該焊機(jī)由于是雙軸的，可以雙件同時(shí)加工，大大提高了生產(chǎn)效率。</p><p

44、>　　2.1 焊機(jī)的總體設(shè)計(jì)以及規(guī)劃</p><p>　　此雙攪拌軸摩擦焊縫焊機(jī)由于為雙軸，所以采取雙件生產(chǎn)。為了使得該機(jī)器更加經(jīng)濟(jì)使用，所以采用一般的A3鋼焊接結(jié)構(gòu)。以下是此焊機(jī)的一些整體結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，首先工作臺(tái)平面約離地面高越1300mm，焊機(jī)總高度約1750mm（適合于工作人員的操作）總長度約1400mm，工作臺(tái)面長度約1000mm，寬度約800mm，工作臺(tái)上下移動(dòng)約80mm。機(jī)頭高度約為200mm，攪

45、拌軸中心距機(jī)體約500mm。工作臺(tái)箱體總長約1000mm，高度約400mm?？紤]到及其的中提美觀，將伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)部分放入工作臺(tái)的箱體內(nèi)。同理，液壓推動(dòng)系統(tǒng)也將放于工作臺(tái)的箱體內(nèi)，便于液壓推動(dòng)過程中將工作臺(tái)垂直向上推動(dòng)。為了便于該系統(tǒng)的維修和檢測，在起前方開一個(gè)天窗便于維修時(shí)的操作。電氣控制部分將放于及其的左后下方（此部分不再本次設(shè)計(jì)范圍內(nèi)）。攪拌系統(tǒng)的電機(jī)放在電機(jī)座上，然后再將電機(jī)座固定在機(jī)體上，調(diào)整電機(jī)座在機(jī)體上的位置就可以調(diào)整V帶

46、輪中心距。為了方便觀察，在集體后方開一個(gè)觀察窗口，便于機(jī)器的維修和檢測。工作臺(tái)箱體正面的左方將放置一個(gè)控制臺(tái)，操作起來很方便。以上便是本臺(tái)機(jī)器的整體布局的規(guī)劃。</p><p><b>　　2.2各部件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.2.1 攪拌頭及夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　攪拌頭是攪拌摩擦焊技術(shù)的關(guān)鍵，由特殊形狀的攪拌焊針和軸肩組成

47、，軸肩直徑大于攪拌焊針直徑。攪拌焊針用具有良好耐高溫力學(xué)和物理特性的抗摩損材料制造，并進(jìn)行表面處理。</p><p>　　對(duì)于不同厚度的板所用的攪拌摩擦頭不同，方便攪拌頭的更換，夾持部分采用螺紋聯(lián)接，夾持部分為M12，長度為L=15mm，焊針直徑D=3—10mm，焊針做成特殊的螺旋狀，加大了焊針與工件的接觸面積，同時(shí)也有利于被焊金屬的攪動(dòng)，如圖2-1所示。軸肩半徑為焊針直徑的三倍[17]，肩部直徑為D=9—30m

48、m，軸肩采用如圖2-2所示的圖案，有利于軸肩與塑化材料緊密地結(jié)合在一起，這樣也提高了軸肩與焊件表面的接觸面積，同時(shí)也提高了焊接時(shí)的閉合性，從而可以防止塑化的材料在攪拌頭旋轉(zhuǎn)時(shí)噴射出去。各型號(hào)攪拌摩擦頭的參數(shù)見表2-1。</p><p>　　表2-1 攪拌摩擦頭參數(shù)及焊縫截面積</p><p>　　攪拌頭夾具用于聯(lián)接攪拌頭和攪拌軸，其具體結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。</p><p

49、>　　2.2.2 攪拌系統(tǒng)功率計(jì)算</p><p>　　查資料得到鋁合金在焊接時(shí)的需要的最高溫升為600℃，本機(jī)器主要設(shè)計(jì)成適合于15mm一下的，焊縫截面積約為240mm2,焊速約為500mm/min，由于熱傳遞和熱量損失，設(shè)能量利用率約為50%，則單位時(shí)間內(nèi)焊縫溫升部分體積為：2x240x500=240000mm3 （由于本機(jī)器為雙軸，則需要將截面面積加倍），能量計(jì)算公式為[18] </p>

50、<p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：C——比熱容（J/kgK）</p><p>　　△T——溫度變化值（℃）</p><p><b>　　V——體積（m3）</b></p><p>　　ρ——密度（kg/m3）</p><p><

51、;b>　　η——效率</b></p><p><b>　　E——能量（J）</b></p><p>　　查得鋁的各項(xiàng)參數(shù)如下[23]</p><p>　　ρ=2700Kg/m3，C=904.3J/Kg·K</p><p>　　由式（2-1）單位時(shí)間內(nèi)需要能量為</p><p

52、>　　由于該機(jī)器為雙軸，則功率為：</p><p>　　選用伺服電機(jī)SM-150-230-20LFB（額定轉(zhuǎn)速2000r/min，長度L=60mm，額定扭矩2.3NB）</p><p>　　攪拌摩擦焊焊機(jī)輸入工件的總功率為[16]</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：N——輸入

53、工件總的熱功率（J）</p><p>　　n——攪拌摩擦頭的轉(zhuǎn)速（r/min）</p><p><b>　　μ——摩擦系數(shù)</b></p><p>　　F——工件上壓力（N）</p><p>　　r0、r1——焊頭軸肩和焊針的半徑（mm）</p><p>　　因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)輸入工件的能量與總功率相

54、等，在單位時(shí)間內(nèi)則有</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　查得鋁與鋼的摩擦系數(shù)為0.17[18] ，由式（2-2）、（2-3）得</p><p><b>　　F=84.7N</b></p><p>　　則兩個(gè)攪拌頭向前移動(dòng)阻力為</p><p>

55、;　　由此可以得出對(duì)于不同板厚的材料在焊接時(shí)的壓力和焊接速度，見表2-2。</p><p>　　表2-2 不同板厚在焊接時(shí)的壓力和焊速</p><p>　　2.2.3攪拌系統(tǒng)傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)</p><p>　　傳遞功率，轉(zhuǎn)速，（為了方便設(shè)計(jì)和選材，把雙攪拌頭的傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)成傳動(dòng)比為1的三個(gè)齒輪），則齒數(shù)比。</p><p><b>　

56、　1．選擇齒輪材料</b></p><p>　　為了便于制造，采用軟齒面齒輪，查表得，大齒輪采用45鋼正火處理，170～210HBS，小齒輪采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，217～255HBS。</p><p>　　2．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　一對(duì)鋼制外嚙合齒輪設(shè)計(jì)公式為</p><p><b>　?。?-4）<

57、;/b></p><p>　?。?）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩</p><p>　?。?）選擇齒輪齒數(shù)，則實(shí)際傳動(dòng)比為</p><p><b>　　傳動(dòng)比誤差為</b></p><p>　?。?）轉(zhuǎn)速不高，功率不大，選擇齒輪精度為8級(jí)</p><p>　　（4）載荷平穩(wěn)，對(duì)稱布局，軸的鋼度較大，查

58、表2-4取K=1.5</p><p>　　表2-4 載荷綜合系數(shù)K</p><p><b>　　表2-5齒寬系數(shù)</b></p><p>　?。?）查表2-5取齒寬系數(shù)</p><p>　?。?）確定許用接觸應(yīng)力</p><p><b>　　查得 </b></p>

59、;<p><b>　　查表2-6得</b></p><p>　　表2-6 最小安全系數(shù)SHmin和SHmin</p><p>　　對(duì)于長期工作的齒輪，[σH]可按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　由式（2-5）得</b

60、></p><p>　　（7）計(jì)算齒輪分度圓直徑</p><p><b>　　由式（2-4）得</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算模數(shù)</b></p><p>　　查表2-7取m=1.5。</p><p>　　表2-7 漸開線圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（GB1357—

61、87） mm</p><p>　?。?）計(jì)算齒輪主要尺寸及圓周速度</p><p>　　表2-8傳遞動(dòng)力的齒輪精度（Ⅱ公差組）等級(jí)的選擇與應(yīng)用</p><p>　　不妨取分度圓半徑d=48mm</p><p>　　Z=D/m=96/1.5=64 </p><p><b>　　中

62、心距</b></p><p><b>　　齒輪寬度</b></p><p><b>　　圓周速度</b></p><p>　　查表2-8可知能用6級(jí)精并選用1號(hào)二硫化鉬鋰基脂進(jìn)行潤滑。</p><p>　　3．校核齒根彎曲強(qiáng)度</p><p>　　校核齒根彎曲強(qiáng)度

63、用以下公式</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　?。?）復(fù)合齒形系數(shù)根據(jù)由表2-5查得</p><p>　?。?）確定許用應(yīng)力[σF]。</p><p>　　對(duì)于長期單面工作的齒輪，其齒根受脈動(dòng)循環(huán)彎曲應(yīng)力，此時(shí)可按下式計(jì)算</p><p><b>　　(2

64、-7)</b></p><p><b>　　由圖1-7查得</b></p><p>　　查表2-6得，由式（2-7）得</p><p>　?。?）式中已知 ，，，</p><p><b>　?。?）校核計(jì)算。</b></p><p><b>　　由式（

65、2-6）得</b></p><p><b>　　校核計(jì)算安全。</b></p><p><b>　　4．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　齒輪按照表2-9進(jìn)行設(shè)計(jì)。初步取d=30mm，利用軸肩作軸向固定，8X22的鍵作周向固定。查表2-10得，鍵t=4.0mm，t1=3.3mm。n1取1mm。</p&

66、gt;<p>　　表2-9 圓柱齒輪結(jié)構(gòu)及尺寸</p><p>　　表2-10 平鍵 </p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　模數(shù)m=1.5；</b></p><p>　　分度圓半徑d=48mm

67、；</p><p>　　齒頂圓直徑=99mm；</p><p>　　齒根圓直徑=92.25mm；</p><p><b>　　齒數(shù)z=64。</b></p><p>　　2.2.4攪拌軸的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1．選擇軸的材料</b></p><

68、;p>　　攪拌摩擦焊機(jī)的功率P=2.99KW，由于功率不大又無特殊要求，故攪拌軸可選用常用的45號(hào)鋼并作正火處理。查得。</p><p>　　對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，可按下式計(jì)算軸的最直徑</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　查表2-12得C=118-107，由式（2-8）得</p><p&g

69、t;　　計(jì)算所得是最小處的軸徑，不妨取d=20mm，前端留出M20X20于攪拌頭的夾具相連，后端也留出M20X20，用于做軸向固定。</p><p>　　表2-11按轉(zhuǎn)矩計(jì)算軸用的[t]和C值</p><p><b>　　2．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　d1=20mm，L1=20mm，此處用于軸的軸向固定選用M20螺母（GB617

70、0-86），并加彈簧墊片（GB93-87）。</p><p>　　d2=25mm，L2=40mm，由于該軸的轉(zhuǎn)速為6000r/min,30205圓錐滾子軸承在脂潤滑的情況下極限轉(zhuǎn)速為7000r/min,符合要求，故選擇30205的圓錐滾子軸承。具體數(shù)據(jù)參考表格2-12。</p><p>　　表2-12圓錐滾子軸承（GB/T297—1994）</p><p>　　d3

71、=30mm, L3=46mm，用于安裝齒輪，此處開一個(gè)8X32，t=4.0,ti=3.3的鍵槽</p><p>　　d4=36mm, L4=6mm，用于齒輪的軸向固定</p><p>　　d5=32mm, L5=72mm</p><p>　　d6=25mm，L6=16mm，用于安裝30205軸承</p><p>　　d7=20mm，L7=20

72、mm，用于安裝攪拌頭夾具</p><p>　　軸的總長為220mm</p><p>　　30206軸承用1號(hào)二硫化鉬鋰基脂進(jìn)行潤滑，由表1-13查得，符合6000r/min轉(zhuǎn)速的要求。</p><p><b>　　3．軸上受力分析</b></p><p>　　齒輪對(duì)軸的作用力為，攪拌摩擦頭對(duì)軸的作用力為，軸向力，則：&l

73、t;/p><p>　　水平面 </p><p>　　解得 </p><p>　　垂直面 </p><p>　　解得 </p><p>　　則 &l

74、t;/p><p>　　表2-13 圓錐滾子軸承的基本額定動(dòng)載荷C和基本額定靜載荷C0 KN</p><p>　　查表2-13得e=0.37，Y=1.6，X=0.40</p><p>　　表2-14 角接觸型軸承派生軸向力S</p><p><b>　　由表2-14得</b></p><p>　　，軸有

75、沿方向移動(dòng)的趨勢，軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”，由平衡條件可得作用在軸承1和1上的軸向載荷分別為</p><p>　　因軸承Ⅰ上的作用力大于軸承Ⅱ上的作用力，故僅對(duì)軸承Ⅰ進(jìn)行壽命計(jì)算，軸承壽命可由下式進(jìn)行計(jì)算</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p

76、><p>　　表2-15動(dòng)載荷系數(shù)KP</p><p>　　查表2-15得，由式（2-10）得</p><p>　　查表1-14得C=39.0KN，由式（2-9）得</p><p><b>　　4．計(jì)算彎矩</b></p><p><b>　　水平面彎矩</b></p>

77、;<p>　　截面b： </p><p><b>　　垂直面彎矩</b></p><p>　　截面a： </p><p><b>　　5．計(jì)算扭矩</b></p><p>　　表2-16 軸的許用彎曲應(yīng)力 N/mm2</p><p>　　又

78、根據(jù)σB=600N/mm2,查表2-16得[σ-1]b=55N/mm2, [σ0]b=95N/mm2,故</p><p><b>　　6．計(jì)算當(dāng)量彎矩</b></p><p><b>　　截面a：</b></p><p><b>　　截面b：</b></p><p>　　7．分

79、別計(jì)算a和b處的直徑</p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的直徑為20mm，截面b處為螺紋聯(lián)接沒有削弱，所以，此軸強(qiáng)度足夠，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.2.5攪拌系統(tǒng)V帶設(shè)計(jì)</p><p>　　帶輪傳遞的功率：p=2.9kw，轉(zhuǎn)速約為6000r/min，滿足傳動(dòng)比為i=3，（由于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為2000r/min）</p><p>

80、<b>　　1．選擇V帶型號(hào)</b></p><p>　　計(jì)算功率PC由下式確定</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中：KA——工作情況系數(shù)</p><p>　　P——需要傳遞的名義功率（KW）</p><p>　　查表2-3得工作情況系

81、數(shù)，由式（2-17）計(jì)算得</p><p>　　根據(jù)PC和n由圖1-9選用Z型V帶。</p><p>　　2．確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2</p><p>　　已知 （2-12）</p><p><b>　?。?-13)</b></p

82、><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　小帶輪直徑dd1宜選大些，可減小帶的彎曲應(yīng)力，有利于延長帶的壽命；在傳遞的轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，dd1選大一些可降低帶工作時(shí)的圓周力，從而可以減少帶的根數(shù)。通常小輪直徑dd1應(yīng)大于或等于最小基準(zhǔn)直徑dmin。若dd1過大，傳動(dòng)的外廓也將增大。由表1-18選擇小輪直徑為dd1=60mm， 由式（2-12）得</p&

83、gt;<p>　　表2-17 V帶輪最小基準(zhǔn)直徑dmin及基準(zhǔn)直徑系列 mm</p><p>　　由表2-17選擇dd2=180mm</p><p>　　實(shí)際傳動(dòng)比 </p><p>　　實(shí)際轉(zhuǎn)速 </p><p>　　傳動(dòng)比偏差 ，小于5%，符合條件。</p>

84、<p><b>　　3．驗(yàn)算帶速V0</b></p><p>　　帶速太高，帶的離心力很大，使帶的離心應(yīng)力增大，并使帶與輪之間的壓緊力減小，摩擦力隨之減小，從而使傳動(dòng)能力下降；帶速過低，傳遞相同功率時(shí)帶所傳遞的圓周力增大，需要增加帶的根數(shù)。一般應(yīng)使帶速V在5—25m/s范圍內(nèi)工作，尤以V=10—20m/s為宜。帶速由下式確定</p><p><b&

85、gt;　　（2-15）</b></p><p><b>　　由式（2-15）得</b></p><p>　　帶速在5—25m/s范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　4.確定中心距a，V帶基準(zhǔn)長度Ld</p><p>　?。?）初選中心距a0。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)中心距有一定的要求，即大于400mm，根據(jù)得，初選a0為

86、450mm,符合取值范圍。</p><p>　?。?）計(jì)算初定的帶長Ld。。由式（2-7）得</p><p>　　（3）基準(zhǔn)帶長Ld。由表2-18選用Ld=1400mm, KL=1.14</p><p>　　表2-18普通Z型V帶基準(zhǔn)長度Ld系列及長度系數(shù)KL</p><p>　?。?）實(shí)際中心距a。實(shí)際中心距由下式確定</p>

87、<p><b>　　（2-16）</b></p><p><b>　　由式（2-16）得</b></p><p>　　考慮安裝和張緊V帶的需要，留出±50mm作為中心距距調(diào)整量,不妨取550mm。</p><p>　　5．核算小輪上包角α1</p><p><b>　

88、　由式（2-14）得</b></p><p><b>　　6．確定V帶根數(shù)z</b></p><p><b>　?。?-17）</b></p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　表2-19 傳動(dòng)比系數(shù)Ki</p><p

89、>　　表2-20 彎曲影響系數(shù)Kb</p><p>　　根據(jù)n1和n2得，查表1-20得Ki=1.14，查表1-21得Kb=0.39x10-3，由式（1-17）得</p><p><b>　　表2-21包角系數(shù)</b></p><p>　　查表2-8得Kα=0.93，由式（2-17）得</p><p>　　選用Z型

90、V帶4 根。</p><p>　　7．確定帶的預(yù)拉力F</p><p>　　預(yù)拉力是保證帶傳動(dòng)正常工作和重要條件。預(yù)拉力不足，極限摩擦力減小，傳動(dòng)能力下降；預(yù)拉力過大，又會(huì)使帶的壽命降低，軸和軸承的壓力增大。</p><p>　　表2-22 普通V帶的規(guī)格</p><p>　　查表2-22得Z型V帶的質(zhì)量為</p><p&

91、gt;　　單根普通V帶合適的預(yù)拉力由下式確定</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p><b>　　由式（2-19）得</b></p><p>　　8．計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力</p><p><b>　?。?-20）</b></p>&l

92、t;p>　　為設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，必須確定帶傳動(dòng)作用在帶輪軸上的力FQ。</p><p><b>　　由式（2-20）得</b></p><p><b>　　帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?）大V帶輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖2-6大帶

93、輪示意圖</p><p>　　大V帶輪結(jié)構(gòu)按照?qǐng)D2-6進(jìn)行設(shè)計(jì)。用M6X16的緊定螺釘與電機(jī)輸出軸作軸向固定，8X50的鍵作周向固定。查表1-25得，鍵t=4.0mm，t1=3.3mm。C取1mm。</p><p><b>　　具體尺寸見零件圖。</b></p><p><b>　?。?）小V帶輪設(shè)計(jì)</b></p&

94、gt;<p>　　小V帶輪結(jié)構(gòu)按照?qǐng)D2-7再結(jié)合表2-23進(jìn)行設(shè)計(jì)。用中間軸作軸向固定， 6X32的鍵作周向固定。查表2-24得，鍵的t=3.5mm，t1=2.8mm，C取1mm。</p><p><b>　　具體尺寸見零件圖。</b></p><p>　　2.2.6X-Y工作臺(tái)設(shè)計(jì)</p><p>　　X-Y平臺(tái)外形尺寸及重量估

95、算</p><p>　　Y向拖板（上拖板）尺寸：長×寬×高?。?00×500×40</p><p>　　重量：按重量＝體積×材料比重估算</p><p><b>　??；</b></p><p>　　X向拖板（下拖板）尺寸：800×800×40</

96、p><p><b>　　重量：</b></p><p>　　導(dǎo)軌及滑塊重量查表得：約60N；</p><p>　　夾具及工件重量：約200N；</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：15.8N;</p><p>　　底座：1400×900×40</p><p>&

97、lt;b>　　重量3.93N；</b></p><p>　　X-Y平臺(tái)總重量：約3993.6N。</p><p>　　攪拌頭向下的壓力及行走抗力：壓力P壓=84.7N，行走抗力＝14.4N。（以焊接15mm鋁板為準(zhǔn)）</p><p>　　根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)選取BRS25B-L100的導(dǎo)軌，如圖2-8所示</p><p>　　圖2-

98、8導(dǎo)軌與滑塊示意圖</p><p>　　2.2.7 傳動(dòng)絲杠設(shè)計(jì)</p><p>　　攪拌頭對(duì)工件的壓力為87.4N，故工作臺(tái)面向下的總壓力為</p><p>　　鋼與鋼在有潤滑劑時(shí)的摩擦系數(shù)[20]f=0.05～0.1，得工作臺(tái)與工作面板間的滑動(dòng)摩擦力為</p><p>　　由于發(fā)生熱塑性變形的金屬對(duì)攪拌頭的也有一定阻力，同時(shí)為了防止工作臺(tái)

99、面鎖死不動(dòng)，故將伺服系統(tǒng)的推力增加一點(diǎn)，即可提供500N左右的力。工作臺(tái)移動(dòng)的最大速度約為600mm/min，因此，絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞的功率為</p><p>　　查得絲杠傳動(dòng)的效率為</p><p>　　因此，伺服電機(jī)的功率約為</p><p>　　選用SM130-100-15-LFB伺服電機(jī)（最大轉(zhuǎn)速：1500r/min，額定功率1kw）</p>&

100、lt;p>　　初選傳動(dòng)絲杠的梯形螺紋螺距為2mm，則絲杠最大轉(zhuǎn)速，減速機(jī)構(gòu)的減速比為：</p><p><b>　　傳動(dòng)比為</b></p><p>　　絲杠傳動(dòng)的輸出功率為500W左右，輸入功率為1000W左右，傳動(dòng)效率0.5，因工作臺(tái)平時(shí)正常運(yùn)動(dòng)所需的功率不到400W，即使絲杠傳動(dòng)效率有所下降，工作臺(tái)也能照樣正常運(yùn)行。</p><p>

101、;　　工作臺(tái)箱體內(nèi)腔長度為600mm，絲杠傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速低，且受徑向力很?。▋H齒輪對(duì)軸有徑向作用力），用1號(hào)二硫化鉬鋰基脂對(duì)絲杠進(jìn)行潤滑。絲杠兩端選用6205軸承，6205軸承用1號(hào)二硫化鉬鋰基脂進(jìn)行潤滑。查表1-13得6205軸承的寬度為15mm，絲杠兩端為2X450的倒角，因此，絲杠總長為L=700mm。</p><p><b>　　1．選擇絲杠材料</b></p>&

102、lt;p>　　此伺服系統(tǒng)的功率不大，故選用常用的45號(hào)鋼并作正火處理。</p><p><b>　　確定絲杠的最小直徑</b></p><p>　　查表得系數(shù)＝2，＝1，壽命值L=</p><p>　　查表得使用壽命時(shí)間T＝1500h，初選絲杠螺距t=5mm，的絲杠轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　所以L

103、＝</b></p><p><b>　　查表得＝2，＝1</b></p><p><b>　　Y向絲杠牽引力</b></p><p><b>　　X向絲杠牽引力：</b></p><p><b>　　所以最大動(dòng)負(fù)荷</b></p>

104、<p><b>　　Y向N</b></p><p><b>　　X向N</b></p><p>　　對(duì)于一般的傳動(dòng)絲杠，可按下式計(jì)算其最直徑</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　式中：Q——軸向載荷（N）</p>&l

105、t;p>　　d2——螺紋中徑（mm）</p><p>　　[P]——許用壓強(qiáng)（N/mm2）</p><p><b>　　，</b></p><p>　　為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜太多，一般取，梯形螺紋。已知，取[P]=4 N/mm2，由式（2-21）得</p><p>　　絲杠兩端用的6206軸承，為方

106、便安裝，故取絲杠螺紋大徑為d=38mm</p><p>　　d1=30mm，L1=18mm，用于安裝6206軸承，查得6205軸承寬度為16mm；</p><p>　　d2=36mm，L2=6mm，符合6206軸承的安裝要求；</p><p>　　d3=38mm, L3=620mm，絲杠的梯形螺紋；</p><p>　　d4=30mm, L4

107、=30mm，用于安裝減速大齒輪，用平建822做軸向固定；</p><p>　　d5=22mm, L5=30mm，用于安裝6205軸承，用作軸承軸向定位。</p><p>　　2.2.8減速齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　傳遞功率，轉(zhuǎn)速，，則齒數(shù)比。</p><p><b>　　1．選擇齒輪材料</b></p>

108、<p>　　為了便于制造，采用軟齒面齒輪，查表1-3得，大齒輪采用45鋼正火處理，170～210HBS，小齒輪采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，217～255HBS。</p><p>　　2．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　一對(duì)鋼制外嚙合齒輪設(shè)計(jì)公式為</p><p><b>　?。?-22）</b></p><p&

109、gt;　?。?）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。（電機(jī)的平均傳動(dòng)功率為700w）</p><p>　?。?）選擇小齒輪齒數(shù)，則實(shí)際傳動(dòng)比為</p><p><b>　　傳動(dòng)比誤差為</b></p><p>　?。?）轉(zhuǎn)速不高，功率不大，選擇齒輪精度為8級(jí)。</p><p>　?。?）載荷平穩(wěn)，對(duì)稱布局，軸的鋼度較大，查表1-4取K

110、=1.5。</p><p>　?。?）查得齒寬系數(shù)。</p><p>　?。?）確定許用接觸應(yīng)力</p><p><b>　　查得 </b></p><p><b>　　查得</b></p><p>　　對(duì)于長期工作的齒輪，[σH]可按下式計(jì)算</p><

111、;p><b>　　（2-23）</b></p><p><b>　　由式（2-23）得</b></p><p>　?。?）計(jì)算齒輪分度圓直徑。</p><p><b>　　由式（2-22）得</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算模數(shù)。</b>

112、;</p><p>　　查表2-23取m=2。</p><p>　　表2-23 漸開線圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（GB1357—87） mm</p><p>　?。?）計(jì)算齒輪主要尺寸及圓周速度。</p><p>　　表2-24傳遞動(dòng)力的齒輪精度（Ⅱ公差組）等級(jí)的選擇與應(yīng)用</p><p><b&

113、gt;　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　中心距</b></p><p><b>　　齒輪寬度</b></p><p><b>　　，取 </b></p><p><b>　　圓周速度</b></p><

114、;p>　　查表2-24可知能用8級(jí)精并選用1號(hào)二硫化鉬鋰基脂進(jìn)行潤滑。</p><p>　　3．校核齒根彎曲強(qiáng)度</p><p>　　校核齒根彎曲強(qiáng)度用以下公式</p><p><b>　?。?-24）</b></p><p>　　（1）復(fù)合齒形系數(shù)根據(jù)查得</p><p>　?。?）確定許

115、用應(yīng)力[σF]。</p><p>　　對(duì)于長期單面工作的齒輪，其齒根受脈動(dòng)循環(huán)彎曲應(yīng)力，此時(shí)可按下式計(jì)算</p><p><b>　　(2-25)</b></p><p><b>　　由圖1-7查得</b></p><p>　　查表1-6得，由式（2-25）得</p><p>

116、;　　（3）式中已知 ，，，</p><p><b>　?。?）校核計(jì)算。</b></p><p><b>　　由式（2-24）得</b></p><p><b>　　校核計(jì)算安全。</b></p><p><b>　　4．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p&

117、gt;<p>　　初步取d=30mm，利用軸肩作軸向固定，8X22的鍵作周向固定。查表得，鍵t=4.0mm，t1=3.3mm。n1取1mm。</p><p><b>　　得到：</b></p><p><b>　　模數(shù)m=2</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b><

118、/p><p><b>　　中心距</b></p><p><b>　　齒輪寬度</b></p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p>　　df1=42mm

119、 df2=194mm</p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p>　　da1=33mm da2=185mm</p><p>　　2.2.9液壓缸選擇</p><p>　　（1）選擇液壓推桿的直徑。</p><p>　　普通通用液壓缸的壓力等級(jí)為≤16M

120、Pa[26-28]，故液壓缸內(nèi)徑為</p><p>　?。?）選擇液壓缸標(biāo)準(zhǔn)件。</p><p>　　設(shè)備對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)無特殊要求，故選用通用的標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，采用尾部法蘭安裝，桿端不帶耳環(huán)，行程為80mm，型號(hào)為Y-HG1-E40/22X80LF2HL1OT1，并選用與其配套的液壓泵，選用一個(gè)特殊液壓控制閥。</p><p>　　第3章 AutoCAD與Pro/E軟件

121、簡介</p><p><b>　　3.1軟件簡介</b></p><p>　　AutoCAD是美國Autodesk公司首次于1982年開發(fā)的自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計(jì)文檔和基本三維設(shè)計(jì)。DWG是業(yè)界使用最廣泛的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)格式之一，可以通過它讓所有人員隨時(shí)了解設(shè)計(jì)者的最新設(shè)計(jì)決策。借助支持演示的圖形、渲染工具和強(qiáng)大的繪圖和三維打印功能，能夠讓設(shè)計(jì)

122、更加出色。借助AutoCAD中強(qiáng)大的文檔編制工具，設(shè)計(jì)者可以加速項(xiàng)目從概念到完成的進(jìn)程。使用自動(dòng)化、管理和編輯工具可以最大限度地減少重復(fù)性任務(wù)，并加快項(xiàng)目完成速度。AutoCAD具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進(jìn)行各種操作。AutoCAD具有廣泛的適應(yīng)性，它可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計(jì)算機(jī)和工作站上運(yùn)行。</p><p>　　Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的C

123、AD/CAM/CAE一體化的三維軟件。以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。</p><p><b>　　3.2三維模型</b></p><p>　　附上三維模型截圖如下。</p><p>　　圖3-1 整體外觀展示&l

124、t;/p><p>　　圖3-2 傳動(dòng)帶輪展示</p><p><b>　　圖3-3主軸箱展示</b></p><p><b>　　第4章 總結(jié)與展望</b></p><p>　　通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)出了雙攪拌軸攪拌摩擦焊焊機(jī)的主軸箱部分，其中包括攪拌軸，傳動(dòng)齒輪，帶輪這三部分的一系列數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)、計(jì)