2017畢業(yè)論文-小型焊接滾輪架的工程設(shè)計(jì)

1、<p>　　常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)誠(chéng)信承諾書(shū)</p><p>　　本人鄭重聲明： 所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><p>

2、　　常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用授權(quán)說(shuō)明</p><p>　　本人完全了解常熟理工學(xué)院有關(guān)收集、保留和使用畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的規(guī)定，即：本科生在校期間進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬常熟理工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)被查閱和借閱；學(xué)校可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編畢

3、業(yè)設(shè)計(jì)（論文），并且本人電子文檔和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。</p><p>　　保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)在解密后遵守此規(guī)定。</p><p>　　小型焊接滾輪架的工程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　焊接裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合，有利于實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械化，自動(dòng)化，有利于提

4、高裝配焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過(guò)程加速進(jìn)行的各種輔助裝置和設(shè)備。焊接滾輪架是借助主動(dòng)滾輪與焊件之間的摩接力帶動(dòng)焊接旋轉(zhuǎn)的變位機(jī)械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接。焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式分為兩類：第一類是長(zhǎng)軸式滾輪架。第二類是組合式滾輪架。本文主要對(duì)組合式小型焊接滾輪架進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)軸、鍵等主要構(gòu)件進(jìn)行了校核。結(jié)果表明各主要部件符合要求。該滾輪架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便靈活，對(duì)焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)。設(shè)計(jì)中充分的考慮了滾輪架的合理性和經(jīng)濟(jì)性等因素

5、。</p><p>　　關(guān)鍵詞：焊接 工裝夾具 滾輪架</p><p>　　Small welding roller stand</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Welding equipment is a machine which is used in welding p

6、roduction and welding processes, and it is conducive to welding production mechanization and automation, to improving assembly welding-quality. Then it could prompte to speed up the process of welding production of the v

7、arious assistive devices and equipment. Welding roller is used initiative and welding pieces of the wheel between the Mount relay driven welding rotating mechanical deformation. Welding roller stands for the main pieces

8、of </p><p>　　Key Words：weld; frock clamp; turning rolls </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1. 方案的選擇與確定1</p><p>　　1.1滾輪架簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2滾輪架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1&

9、lt;/p><p>　　1.3焊接滾輪架的設(shè)計(jì)：1</p><p>　　1.4組合式滾輪架特點(diǎn)3</p><p><b>　　1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　1.6關(guān)于滾輪架軸向竄動(dòng)的問(wèn)題5</p><p>　　1.7傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　

10、2. 焊接滾輪架的設(shè)計(jì)與計(jì)算8</p><p>　　2.1焊接滾輪架主要技術(shù)參數(shù)：8</p><p>　　2.2計(jì)算總傳動(dòng)效率8</p><p>　　2.3無(wú)級(jí)變速器的選用：8</p><p>　　2.4減速器的選擇：8</p><p>　　2.5聯(lián)軸器的選擇9</p><p>　　

11、2.6滾輪架滾輪的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.7軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.8軸承的選擇12</p><p>　　2.9軸承端蓋的設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.10絲桿的設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.11鍵的設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.12機(jī)架的設(shè)計(jì)

12、15</p><p>　　2.13表面粗糙度的計(jì)算16</p><p>　　2.14驅(qū)動(dòng)圓周力與摩擦阻力的計(jì)算：17</p><p>　　2.15滾輪支反力的計(jì)算18</p><p>　　2.16驅(qū)動(dòng)圓周力與支反力的分析及中心角的確定19</p><p>　　2.17滾輪軸上載荷與驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算22<

13、/p><p>　　2.18附著力的計(jì)算23</p><p>　　2.19軸承壽命的計(jì)算24</p><p>　　2.20軸承的強(qiáng)度計(jì)算：25</p><p>　　2.21電動(dòng)機(jī)的選型26</p><p>　　2.22普通圓柱蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算27</p><p>　　2.22.

14、1模數(shù)m和壓力角a27</p><p>　　2.22.2蝸桿的分度圓直徑27</p><p>　　2.22.3蝸桿頭數(shù)27</p><p>　　2.22.4導(dǎo)程角Y27</p><p>　　2.22.5傳動(dòng)比i和齒數(shù)比u28</p><p>　　2.22.6蝸輪齒數(shù)28</p><p&g

15、t;　　2.22.7蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距a28</p><p>　　2.23軸的校核30</p><p>　　2.24焊接滾輪架的底架設(shè)計(jì)30</p><p><b>　　結(jié)語(yǔ)31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p><b&g

16、t;　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p>　　第一章 方案的選擇和確定</p><p><b>　　1.1滾輪架簡(jiǎn)介</b></p><p>　　隨著焊接生產(chǎn)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)焊接生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化提出了越來(lái)越高的要求，焊接機(jī)械設(shè)備的需求量也越來(lái)越大。焊接滾輪架設(shè)備正是為滿足市場(chǎng)需要而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。它是借助焊件與主動(dòng)滾輪間的摩

17、擦力來(lái)帶動(dòng)圓筒形焊件旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置，主要用于圓筒形焊件的焊接與裝配。</p><p>　　焊接滾輪架是借助主動(dòng)滾輪與工件之間的摩擦力帶動(dòng)筒形工件旋轉(zhuǎn)的焊接變位機(jī)械。它主要應(yīng)用于筒形工件的縱向焊縫,環(huán)向焊縫的裝配和焊接作業(yè),也可以在焊接滾輪架上進(jìn)行修整,割孔及探傷等作業(yè)。滾輪架是容器生產(chǎn)中最常用的一種工藝裝備。</p><p>　　焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式分為兩類。第一類是長(zhǎng)軸式滾輪架,主動(dòng)滾輪

18、裝置一根有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)輪裝在另一公共軸，滾輪中心距一般是可調(diào)節(jié)，適用于焊接薄壁，長(zhǎng)度大的筒形工件。第二類是組合式滾輪架，主動(dòng)滾輪架與從動(dòng)滾輪架各自獨(dú)立，可根據(jù)工件的長(zhǎng)度任意組合，使用方便、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。是目前應(yīng)用最廣一種的滾輪架。</p><p>　　1.2滾輪架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　1)可根據(jù)焊件的重量、長(zhǎng)度任意組合，使用方便、靈活；</p><p>

19、;　　2)在規(guī)定的范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)滾輪中心距，適用不同直徑的焊件，圓筒體焊件放置平穩(wěn)；</p><p>　　3)采用可控硅供電直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，無(wú)級(jí)調(diào)速，焊速范圍大，速度穩(wěn)定；</p><p>　　4)適用性強(qiáng)，使用廣泛；</p><p>　　5)采用組合式滾輪，鋼輪外包橡膠，傳動(dòng)平穩(wěn)，摩擦力大，壽命長(zhǎng)；</p><p>　　6)對(duì)工件輪壓小，可

20、避免工作表面產(chǎn)生冷作硬化。</p><p>　　1.3焊接滾輪架的設(shè)計(jì)</p><p>　　焊接滾輪架是借助主動(dòng)滾輪與焊件之間的摩接力帶動(dòng)焊接旋轉(zhuǎn)的變位機(jī)械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接。若對(duì)主、從動(dòng)滾輪的高度作適當(dāng)調(diào)整，也可進(jìn)行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配與焊接。對(duì)于一些非圓長(zhǎng)形焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡箍?jī)?nèi)，也可在焊接滾輪架上進(jìn)行裝焊作業(yè)。為了焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪

21、架的滾輪間距應(yīng)能調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方式有兩種：一種是自調(diào)式的；一種是非自調(diào)式的。如圖1-1，1-2</p><p>　　圖1-1自調(diào)式焊接滾輪架</p><p>　　圖1-2非自調(diào)式焊接滾輪架</p><p>　　焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式分為兩類：</p><p>　　第一類是長(zhǎng)軸式滾輪架（如圖1-3）。滾輪沿兩平行軸排列，與驅(qū)動(dòng)裝置相連的一排為主動(dòng)滾輪

22、，另一排為從動(dòng)滾輪。長(zhǎng)軸式滾輪多是用戶根據(jù)焊件特點(diǎn)自行設(shè)計(jì)制造的，市場(chǎng)可采用的定型產(chǎn)品很少</p><p>　　圖1-3長(zhǎng)軸式滾輪架</p><p>　　第二類是組合式滾輪架（如圖1-4），它的主動(dòng)滾輪架，從動(dòng)滾輪架，混合式滾輪架都是獨(dú)立的，使用時(shí)可根據(jù)焊件的重量和長(zhǎng)度進(jìn)行任意組合，其組合比例也不僅是1與1的組合。因此，使用方便靈活，對(duì)焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)，是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。<

23、/p><p>　　圖1-4組合式滾輪架</p><p>　　1.4組合式滾輪架特點(diǎn)</p><p>　　1)主從動(dòng)滾輪架各自獨(dú)立，可根據(jù)焊件的重量，長(zhǎng)度任意組合，使用方便靈活 滾輪架靠滾輪對(duì)的自由擺動(dòng)或靠絲杠的調(diào)節(jié)作用在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滾輪中心距，適用不同直徑的焊件，圓筒體焊件放置平穩(wěn)</p><p>　　2)可無(wú)級(jí)調(diào)

24、速，焊速范圍大，速度穩(wěn)定。</p><p>　　3)為了便于調(diào)節(jié)滾輪架之間的距離，以適應(yīng)不同長(zhǎng)度焊件的裝焊要求，有的滾輪架上還安有機(jī)動(dòng)或飛機(jī)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，沿軌道行走，調(diào)節(jié)相互之間的距離。</p><p>　　焊接滾輪架多采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，降壓調(diào)速。這種方式沿用已久，技術(shù)很成熟，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性較硬，啟動(dòng)力矩較大，是目前滾輪架使用最廣的拖動(dòng)調(diào)速方式。缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)速范圍較窄，一般恒

25、轉(zhuǎn)矩的調(diào)速范圍為1：10左右低速時(shí)的速度不夠穩(wěn)定，有爬行現(xiàn)象。也有滾輪架是采用交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，變頻調(diào)速。</p><p>　　近幾年隨著晶體管變頻器性能的完善以及價(jià)格的下降，采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，變頻調(diào)速的滾輪架也日趨增多。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍寬，可達(dá)1：20，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑性好，低速特性硬。缺點(diǎn)是低速段過(guò)載倍數(shù)降低較大，變頻電源的價(jià)格也較高。但隨著電動(dòng)機(jī)額定功率的增加，價(jià)格上升則相對(duì)平緩，所以在重型焊接滾輪架上，采用交

26、流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)和變頻調(diào)速較為適合。本次設(shè)計(jì)的焊接滾輪架噸為4噸，采用直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　為是焊接滾輪架的滾輪間距離調(diào)節(jié)更為方便，機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)，組合更加便利，采用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的焊接滾輪架日益增多。但是每一主動(dòng)滾輪均由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)解決好個(gè)滾輪之間的同步問(wèn)題。由于制造工藝，材料性能等因素的影響，其額定轉(zhuǎn)速實(shí)際上并不一致，因此，要把實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較為接近的一組電動(dòng)機(jī)做為焊接滾輪架的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。另外，對(duì)重型焊接

27、滾輪架，還應(yīng)考慮以測(cè)速發(fā)電機(jī)為核心的速度反饋裝置來(lái)保證各滾輪轉(zhuǎn)速的同步。</p><p>　　焊接滾輪架的金屬滾輪多采用鑄鐵和合金球磨鑄鐵制作，其表面熱處理硬度約為50HRC，滾輪直徑多在200~700mm之間。</p><p>　　國(guó)外滾輪架品種很多，系列較全，承載量1~1500t，使用焊件直徑1~8m的標(biāo)準(zhǔn)組合式滾輪架（即兩個(gè)主動(dòng)輪座與兩個(gè)從動(dòng)輪座的組合）均成系列供應(yīng)。其滾輪線速度多在

28、6~90m／h之間無(wú)極可調(diào)有的還有防止焊件軸向竄動(dòng)的功能。</p><p>　　我國(guó)已有不少?gòu)S家生產(chǎn)焊接滾輪架，最大承載量已達(dá)400t，適用焊件直徑可達(dá)6m，滾輪線速度多在6~60m／h之間無(wú)級(jí)調(diào)速。防軸向竄動(dòng)的滾輪架已有生產(chǎn)，但性能質(zhì)量尚待提高。</p><p>　　我國(guó)在1990年頒布了焊接滾輪架的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ZBJ/T33003-1990）中規(guī)定：主動(dòng)滾輪的圓周速度應(yīng)在6－60m/h范

29、圍內(nèi)無(wú)級(jí)可調(diào)，速度波動(dòng)量按不同的焊接工藝要求，要低于±5％~±10％，滾輪轉(zhuǎn)速應(yīng)穩(wěn)定、均勻，不允許有爬行現(xiàn)象。按GB150規(guī)定制造的筒體類工件在防軸向竄動(dòng)滾輪架上進(jìn)行焊接時(shí)，在整個(gè)焊接過(guò)程中允許工件的軸向竄動(dòng)量為±3mm。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中渦輪副齒輪副等傳動(dòng)零件，應(yīng)符合國(guó)標(biāo)中的8級(jí)精度等級(jí)。</p><p><b>　　1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p>&l

30、t;p>　　結(jié)合所設(shè)計(jì)殼體的實(shí)際尺寸，工裝采用非自調(diào)式滾輪架。</p><p>　　非自調(diào)式焊接滾輪架是利用主動(dòng)滾輪與焊件之間的摩擦力帶動(dòng)焊件旋轉(zhuǎn)的一種焊接變位機(jī)械，可根據(jù)工件直徑大小不同，移動(dòng)滾輪組，調(diào)節(jié)滾輪中心距。非自調(diào)式焊接滾輪架結(jié)構(gòu)形式如圖1-5所示。</p><p>　　圖1-5非自調(diào)式滾輪架</p><p>　　1.底座2.滾輪架3.蝸桿減速器4.

31、電動(dòng)機(jī)5.聯(lián)軸器6.無(wú)級(jí)變速器7.滾輪調(diào)節(jié)裝置</p><p>　　1.6關(guān)于滾輪架軸向竄動(dòng)的問(wèn)題</p><p>　　如果滾輪和焊件都是理想的圓柱體，且各滾輪尺寸一致，并且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線都在同一水平面內(nèi)并與焊件軸線平行時(shí)，放在滾輪架上的焊件是不會(huì)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的，這是理想情況。但實(shí)際上是不可能做到的，尤其是焊件就不可能做到理想中的圓柱體。 多次試驗(yàn)證明將主、從滾輪架在水平和軸向上的位

32、置找好，固定下來(lái)，下次再用時(shí)仍會(huì)竄動(dòng)。即便是同一個(gè)焊件，此時(shí)調(diào)整后已不再竄動(dòng)，但換個(gè)方向旋轉(zhuǎn)或?qū)⒃摵讣跗鹨苿?dòng)位置后再放到滾輪架上，該焊件又會(huì)竄動(dòng)了，更不用說(shuō)換另外一個(gè)焊件了。 國(guó)內(nèi)一些工廠采用在焊件端頭硬頂?shù)霓k法，這種辦法對(duì)設(shè)備和焊件都有損害，實(shí)屬無(wú)奈。國(guó)外制作的防竄滾輪架，雖能滿足要求，可惜價(jià)格較昂貴。 理論和實(shí)踐都證明：影響焊件做軸向竄動(dòng)的主要原因是滾輪各軸線與焊件軸線的平行度。因此，在制造和使用焊接滾輪架時(shí)，首先

33、要盡量做到：①主、從滾輪架都位于同一中心線上。②各滾輪的軸線都在一個(gè)水平面內(nèi)且相互平行。③滾輪間距相等。實(shí)際上，焊件在滾輪架上的軸向竄動(dòng)，其焊件本身是在作螺旋運(yùn)動(dòng)，如能采取措施，把焊件的左旋及時(shí)地改為右旋或?qū)⒂倚臑樽笮?，直至焊件不再作螺旋運(yùn)動(dòng)為止。[9] 目前，已有三種執(zhí)行機(jī)</p><p><b>　　1.7傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　確定

34、焊接滾輪架方案時(shí)，其合理性和經(jīng)濟(jì)性是主要考慮的因素。當(dāng)焊件的焊接方法及工藝確定后，所選夾具結(jié)構(gòu)，首先要能保證焊接工藝的實(shí)施。同時(shí)，焊件結(jié)構(gòu)尺寸以及組成焊件坯料的制作工藝和制造精度，則是確定夾具定位方法、定位基準(zhǔn)和夾緊機(jī)構(gòu)方案的重要依據(jù)。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上的因素，使夾具的制造、使用費(fèi)用最低而取得的經(jīng)濟(jì)效益最大。由于上述各因素都不是孤立存在的，它們之間往往有聯(lián)系又有制約，所以在確定夾具方案時(shí)要對(duì)上述各因素進(jìn)行綜合分析，只有通盤考慮，才

35、能制定出最佳的設(shè)計(jì)方案具體確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)聯(lián)系以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮： </p><p>　　1)焊件的整體尺寸和制造精度以及組成焊件的各個(gè)坯件的形狀、尺寸和精度。其中．形狀和尺寸是確定夾具設(shè)計(jì)方案、夾緊機(jī)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)形式的主要依據(jù)，并且直接影響其幾何尺寸的大??；制造精度是選擇定位器結(jié)構(gòu)形式和定位器配置方案以及確定定位器本身制造精度和安裝精度的主要依據(jù)。</p><p>　　2)裝焊工藝對(duì)

36、夾具的要求。例如與裝配工藝有關(guān)的定位基面裝配次序、夾緊方向?qū)A具結(jié)構(gòu)提出的要求。再如，不同的焊接方掃對(duì)夾具提出的要求，像埋弧焊，可能要求在夾具上設(shè)置焊劑墊；電渣焊要求夾具保證能在垂直位置上施焊；電阻焊要求夾具本身就是電極之一等。</p><p>　　3)裝、焊作業(yè)能否在同一夾具上完成，或是需要單獨(dú)設(shè)計(jì)裝固夾具和焊接夾具。</p><p>　　焊接滾輪架是采用摩擦接合的機(jī)械傳動(dòng)，主要用來(lái)焊接

37、圓形工件的環(huán)形焊縫。本設(shè)計(jì)選用的是非自調(diào)式焊接滾輪架，其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1-6所示。</p><p>　　圖1-6傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖</p><p>　　1.電動(dòng)機(jī)2.無(wú)級(jí)變速器3.標(biāo)準(zhǔn)蝸桿減速器4.蝸桿減速器5.滾輪</p><p>　　第二章 焊接滾輪架的計(jì)算</p><p>　　2.1焊接滾輪架主要技術(shù)參數(shù)</p><p&g

38、t;　　額定載重量：4t； </p><p>　　工件直徑：250~1600mm； </p><p>　　滾輪直徑：450mm；</p><p>　　滾輪寬度：170mm; </p><p>　　滾輪圓周速度：6~60m／h </p><p>　　2.2計(jì)算總傳動(dòng)效率</p><p&g

39、t;　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上冊(cè)得：蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率η1=0.72；軸承傳動(dòng)效率η2=0.99；聯(lián)軸器效率η3=0.99?？倐鲃?dòng)效率：η總=η無(wú)極×η12×η26×η33。</p><p>　　代入數(shù)值得: =0.9×0.722×0.996×0.993=0.41</p><p>　　2.3無(wú)極變速器的選擇</p>&l

40、t;p>　　為適應(yīng)不同焊接速度的要求，主動(dòng)滾輪要經(jīng)常變更轉(zhuǎn)速。在電動(dòng)機(jī)與蝸桿減速器之間。常采用一級(jí)無(wú)極變速器。</p><p>　　當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速n1一定時(shí)，輸出軸最快轉(zhuǎn)速n2max與最慢轉(zhuǎn)速n2min之比，即變速范圍R。且R=imax/imin,一般設(shè)計(jì)為對(duì)稱調(diào)速，即升速比與降速比相等。選用調(diào)速范圍4：1，即R=4。升速比imax=i= =2，降速比imin=1/i=1/ =0.5。</p>

41、<p><b>　　2.4減速器的選擇</b></p><p>　　蝸桿減速器按蝸桿外形結(jié)構(gòu)分為圓柱蝸桿減速器，環(huán)面蝸桿減速器，錐蝸桿減速器三大類。</p><p>　　本次采用圓弧圓柱蝸桿減速器。蝸桿傳動(dòng)是傳遞交錯(cuò)軸之間的動(dòng)力常用的交錯(cuò)角∑=90°。它具有單級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)比大工作平穩(wěn)，振動(dòng)小，噪音低及可做成自鎖形式等特點(diǎn)。</p><

42、p>　　圓弧蝸桿傳動(dòng)除具有普通蝸桿傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)外，還有以下特點(diǎn)：齒形優(yōu)良，蝸桿渦輪齒面為凹凸共軛嚙合，當(dāng)量曲率小，齒面間潤(rùn)滑油膜容易形成，齒面接觸應(yīng)力低具有良好的強(qiáng)度和潤(rùn)滑集合條件。接觸線及形狀分布合理。蝸桿和渦輪嚙合時(shí)瞬間接觸線相對(duì)滑動(dòng)方向形成的夾角近于直角。</p><p>　　減速器選用標(biāo)準(zhǔn)件，其型號(hào)的選定是根據(jù)傳動(dòng)比和中心距綜合考慮選定的。中心距不能超過(guò)滾輪安裝的高度，即滾輪中心軸離地面的距離。選定中

43、心距為100。</p><p>　　再根據(jù)工作條件：工作荷載平穩(wěn)無(wú)沖擊，每日工作8小時(shí)，每小時(shí)啟動(dòng)10次，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為輸出轉(zhuǎn)矩的2.5倍。[4]</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)》：</p><p>　　與滾輪相連的減速器選擇型號(hào)： CWU 100－30－Ⅰ JB/T7935－95 外形尺寸查看了《機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)》表3.1－1，是蝸桿在渦輪之下

44、的圓柱蝸桿減速器。</p><p>　　與電動(dòng)機(jī)相連的減速器選擇型號(hào)：SCWO 100－25－Ⅰ JB/T7935－95 外形尺寸參看《機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)》表3.1－11，是蝸桿在渦輪之上的圓柱蝸桿減速器。</p><p>　　減速器第一次使用時(shí)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)150~300h后需更換潤(rùn)滑油，在以后的使用中應(yīng)定期檢查油的質(zhì)量。對(duì)于混入雜質(zhì)或變質(zhì)的油需及時(shí)更換。一般情況下，對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)工作的減速

45、器，每500~1000h必須換油一次。應(yīng)加入與原來(lái)牌號(hào)相同的油，不得不同品牌混用。牌號(hào)相同而粘度不同的油允許混合使用。</p><p>　　工作中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油溫溫升超過(guò)80度或油池溫度超過(guò)100度及產(chǎn)生不正常噪音時(shí)，應(yīng)停止使用，檢查原因。</p><p>　　減速器應(yīng)定期檢修如發(fā)現(xiàn)膠合或顯著磨損，必須采取有效措施予以制止或排除，備件必須按標(biāo)準(zhǔn)制造。</p><p>　

46、　2.5連軸器的選擇：</p><p>　　聯(lián)軸器的類型很多．根據(jù)其是否包含彈件元件，可以劃分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。剛性聯(lián)軸器根據(jù)正常工作時(shí)是否允許兩個(gè)半聯(lián)軸器軸線產(chǎn)生相對(duì)位移又分為固定式剛性聯(lián)袖器和可移式剛性聯(lián)袖器。固定式剛性聯(lián)軸器，要求被聯(lián)接兩軸軸線嚴(yán)格對(duì)中，因?yàn)樗荒苎a(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。其常用類型有夾殼聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器等?？梢剖絼傂月?lián)軸器可以通過(guò)兩半聯(lián)軸器間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償被聯(lián)接兩軸的相對(duì)位移。

47、其常用類型有十字滑塊聯(lián)軸器、齒輪聯(lián)軸器和萬(wàn)向聯(lián)軸器等。</p><p>　　彈性聯(lián)軸器包含有彈性元件，不僅具有吸收振動(dòng)和緩解沖擊的能力，而且能夠通過(guò)彈性元件助變形來(lái)補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。其常用類型有——彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和輪胎式聯(lián)軸器等。[4]</p><p><b>　　根據(jù)以上特點(diǎn):</b></p><p>　　與電動(dòng)機(jī)相連的聯(lián)

48、軸器采用NZ撓性爪型聯(lián)軸器,再根據(jù)軸徑大小查《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》選用代號(hào)為Q\ZB110.2.00型號(hào)NZ2 （兩個(gè)）。</p><p>　　與滾輪相連的聯(lián)軸器采用凸緣連軸器再根據(jù)軸徑大小查《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》選用YL8型 （一個(gè)）。</p><p>　　兩蝸桿減速器之間采用十字滑塊聯(lián)軸器，根據(jù)軸徑大小查《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》選用JB\ZQ4384—86 KL型 十字滑塊

49、聯(lián)軸器 （兩個(gè)）。 </p><p>　　表2—1 聯(lián)軸器選擇</p><p>　　2.6滾輪架滾輪的設(shè)計(jì)（圖附錄1）</p><p>　　滾輪架的滾輪結(jié)構(gòu)主要有四種類型，其特點(diǎn)和使用范圍見(jiàn)表2-2。</p><p>　　表2—2 滾輪形式選擇</p><p>　　由于滾輪架的額定載荷是4t，所以選用膠輪結(jié)構(gòu)。橡膠輪緣

50、的滾輪常因結(jié)構(gòu)不合理，或橡膠質(zhì)量不佳或掛膠工藝不完善，使用不久就會(huì)發(fā)生擠裂，脫膠而破壞。為此，設(shè)計(jì)滾輪時(shí)，常常在橡膠輪緣兩側(cè)開(kāi)出15度的倒角，以留出承載后橡膠變形的空間，避免擠裂。另外，常在橡膠輪輞與金屬的結(jié)合部，將金屬輪面開(kāi)出多道溝槽，以增加橡膠與金屬的接觸面積，強(qiáng)化結(jié)合牢度，避免脫膠。至于橡膠成分和掛膠工藝，在美國(guó)是一項(xiàng)專利，國(guó)內(nèi)蘭州石油化工機(jī)器廠，將國(guó)產(chǎn)橡膠輪緣的坦克支重輪用在焊接滾輪架上，取得了很好的效果，使?jié)L輪壽命延長(zhǎng)了許多。

51、</p><p>　　如圖附錄1所示。滾輪直徑為250mm，寬150mm。滾輪邊緣采用橡膠來(lái)增大摩擦力。</p><p>　　2.7軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（圖附錄2）</p><p>　　軸主要是用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪等，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。根據(jù)軸所受載荷的不同，可分為心軸、傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)軸三種。</p><p>　　只承受彎距作用的軸稱為心軸

52、。心軸可以是轉(zhuǎn)動(dòng)的，如火車的輪軸。也可以是固定的，如自行車的輪軸。傳動(dòng)軸是只傳遞轉(zhuǎn)矩的軸。如聯(lián)接汽車變速箱與后橋的軸。既承受彎矩又傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸是機(jī)器中最常見(jiàn)的軸，如齒輪減速箱中的軸均是轉(zhuǎn)軸。此次設(shè)計(jì)的軸為轉(zhuǎn)軸，即承受彎矩又傳遞轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　軸在工作時(shí)常受到變應(yīng)力的作用，其失效形式多為疲勞斷裂。因此軸的材料首先應(yīng)具有一定的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)還應(yīng)滿足工藝性和經(jīng)濟(jì)性方面的要求。鈾的常用材料主要是

53、碳素鋼和合金鋼。碳素鋼分普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。常用的有35，40，45，50號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其中以45號(hào)鋼應(yīng)用最普遍。與合金鋼相比，碳素鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小。并且經(jīng)過(guò)正火或調(diào)質(zhì)等熱處理后，其綜合機(jī)械性能都會(huì)有很大改善相提高。本次設(shè)計(jì)的軸采用45號(hào)碳素鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。影響軸結(jié)構(gòu)的因素很多，如軸上載荷的大小、分布及性質(zhì)，軸上零件的數(shù)目

54、、類型、布置及固定方式，軸的加工和裝配方法等。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)具體的工作情況，綜合考慮各種影響因素，經(jīng)濟(jì)合理地確定軸的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　如圖附錄2所示，這次設(shè)計(jì)的軸分三段，中間段與滾輪通過(guò)鍵鏈接在一起。左右段各安裝一個(gè)滾動(dòng)軸承。同時(shí)左段還與聯(lián)軸器通過(guò)鍵鏈接在一起。</p><p>　　中間軸段軸徑尺寸為50mm與滾輪的間隙配合采用的優(yōu)先配合，中段軸長(zhǎng)150mm，左段軸長(zhǎng)138

55、mm，右段軸長(zhǎng)58mm。</p><p><b>　　2.8軸承的選用</b></p><p>　　軸承分為滾動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承兩類[12]</p><p>　　滑動(dòng)軸承工作時(shí)，軸與軸承之間存在滑動(dòng)摩擦。其缺點(diǎn)是摩擦損耗較大，使用維護(hù)也較復(fù)雜。而滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)是：</p><p>　　(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、裝拆方便。<

56、;/p><p>　　(2)具有良好的耐沖擊性和良好的吸振性能，</p><p>　　(3)承載能力大，使用壽命長(zhǎng)。</p><p>　　因此滑動(dòng)軸承在高速、精密機(jī)構(gòu)和低速重載、床、沖壓機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械中如高速精密機(jī)、沖壓機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用較多。</p><p><b>　　圖2-1滾動(dòng)軸承</b></p>&l

57、t;p>　　滾動(dòng)軸承是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。其基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，它一般是由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4等組成。內(nèi)圈安裝在軸頸上并一起轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈安裝在軸承座上。滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外圈上加工有滾道，當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、外因的滾道中滾動(dòng)。常用的滾動(dòng)體有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子、非對(duì)稱球面滾子等。保持架用于將滾動(dòng)體彼此分開(kāi)，以免它們之間相互接觸產(chǎn)生摩擦</p><

58、;p>　　與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小、功耗少、啟動(dòng)靈活、互換性好等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得了廣泛的應(yīng)用，其缺點(diǎn)是抗沖擊能力差，轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)易出現(xiàn)噪音等。滾動(dòng)軸承已標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠家生產(chǎn)。此次設(shè)計(jì)的4噸焊接滾輪架，根據(jù)軸徑50mm選用圓柱滾子軸承 ，型號(hào)2309</p><p>　　2.9軸承端蓋的設(shè)計(jì)（圖附錄3）</p><p>　　首先，根據(jù)軸承座孔（外圈）直徑100mm由《機(jī)械

59、設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4—6查得軸承端蓋螺釘直徑為d3=10mm，螺釘數(shù)目為4個(gè)。</p><p>　　如圖附錄3所示，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4—7可知，</p><p>　　D4=D-(10~15mm) 得D4=85mm</p><p>　　D0=D+2.5D3 D0=125</p><p>　　e=1.2d3

60、 e=12 </p><p>　　D2=D0+2.5D3 D2=150</p><p>　　軸承端蓋、軸承透蓋都是按照此尺寸設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.10絲桿的設(shè)計(jì)（圖附錄4）</p><p>　　所謂絲杠傳動(dòng)就是由絲杠副聯(lián)接相鄰構(gòu)件而組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在機(jī)械傳動(dòng)中，絲杠副是較常用的機(jī)構(gòu)之一。</p&

61、gt;<p>　　絲杠傳動(dòng)（或稱螺旋傳動(dòng)）可以把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，也可以把直線運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絲杠傳動(dòng)即可以傳遞能量或動(dòng)力，也可以用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)或用來(lái)調(diào)整零件的相互位置。因此，在機(jī)床、起重設(shè)備、鍛壓機(jī)械、測(cè)量?jī)x器、船舶等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中都廣泛的應(yīng)用了絲杠副。最常見(jiàn)的絲杠副為滑動(dòng)絲杠副和滾珠絲杠副兩種</p><p>　　滑動(dòng)絲杠副有以下特點(diǎn):</p><p>　　1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

62、，制造容易。</p><p>　　由于滑動(dòng)絲杠副為一般的絲杠、螺母所組成故其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。制造容易</p><p><b>　　2）減速傳動(dòng)比大</b></p><p>　　由于當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)過(guò)一圈時(shí)，螺母只移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，而導(dǎo)程可以做的很小。因此可以做到很大的減速比</p><p>　　3）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 由于絲杠與螺母的嚙合是連續(xù)的而

63、且同時(shí)嚙合的圈數(shù)較多．所以其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無(wú)噪聲。但低速或微調(diào)時(shí)可能出現(xiàn)爬行。</p><p><b>　　滑動(dòng)絲杠副的材料</b></p><p>　　由于以上原因，本次設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)絲杠來(lái)調(diào)節(jié)滾輪之間的中心距以適應(yīng)不同直徑的筒體工件的焊接要求。</p><p>　　根據(jù)絲杠副工作時(shí)的受力特點(diǎn)，絲杠和螺母的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐磨性和良好切削加工

64、性能。對(duì)于精密傳動(dòng)的絲扛．還要求在熱處理后有較好的尺寸穩(wěn)定件。一般的滑動(dòng)絲杠選用35、45、50號(hào)等中碳鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。此次設(shè)計(jì)采用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)中碳鋼做為絲杠的材料。</p><p>　　如圖附錄4所示，螺母的螺紋分兩段設(shè)計(jì)，左段螺紋左旋，右段螺紋右旋。這樣才可以保證調(diào)節(jié)滾輪間距的功能。對(duì)螺紋的技術(shù)要求是：</p><p>　　初車螺紋后，時(shí)效處理。 一個(gè)螺距誤差不大于0.025，

65、螺距最大積累誤差：在<25時(shí)，不大于0.035，在<100時(shí)不大于0.05.</p><p><b>　　2.11鍵的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　鍵的鏈接采用普通平鍵聯(lián)接，這種鍵應(yīng)用最廣，普通平鍵按照鍵的端部形狀分為</p><p>　　圓頭、方頭、和單圓頭三種。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用圓頭鍵

66、，尺寸參考了《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2—5。</p><p>　　2.12機(jī)架的設(shè)計(jì)（圖附錄5）</p><p>　　機(jī)架零件支撐著機(jī)器中的全部零件，保證組成機(jī)器的各零件處于正確的工作位置，承受各零件的作用力，并傳遞到基礎(chǔ)上。</p><p>　　每臺(tái)機(jī)器都有各自的特殊功能，因而，為滿足這些特殊要求，機(jī)架零件具有各自的結(jié)構(gòu)形狀。常見(jiàn)的機(jī)架結(jié)構(gòu)形狀可以分為以下幾類機(jī)座類，如

67、各種機(jī)床的機(jī)身；底座類，如由電動(dòng)機(jī)、減速器和卷筒組成的電動(dòng)絞車的底座；箱體類，如速器的機(jī)體。</p><p>　　由于機(jī)架零件形狀復(fù)雜，一般多采用鑄件。鑄鐵因具有鑄造性能好、價(jià)廉、吸收振動(dòng)能力強(qiáng)及剛度高等特點(diǎn)，在機(jī)架零件中應(yīng)用最廣。受載情況嚴(yán)重的機(jī)架零件，可用鑄鋼。</p><p>　　對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)批量不大的大中型機(jī)架，常用由型鋼和鋼板焊接成的焊接件。它質(zhì)量小，生產(chǎn)工期短，不同部件可

68、用不同牌號(hào)的鋼材。焊接的機(jī)架零件質(zhì)量比鑄造的可減輕40％左右。為提高強(qiáng)度和剛度在接頭處常焊以加強(qiáng)板和加強(qiáng)筋。為減少機(jī)械加工，應(yīng)在機(jī)架上安裝各部件的支承面處焊有鋼板，以便區(qū)分加工面。焊后應(yīng)熱處理消除內(nèi)應(yīng)力。</p><p>　　由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量不大，所以4噸焊接滾輪架的機(jī)架部分采用工字鋼和鋼板焊接而成。</p><p>　　如圖附錄5所示，支撐滾輪的機(jī)架可以在底座機(jī)架之上滑動(dòng)，滾輪機(jī)架

69、兩端與工字鋼兩端非固定式結(jié)合，結(jié)合方式見(jiàn)圖。兩部分的機(jī)架由絲杠鏈接完成滾輪之間間距的調(diào)節(jié)。滾輪機(jī)架架在兩根10號(hào)工字鋼之上。這兩根工字鋼是由與其垂直的10號(hào)工字鋼相連的。鏈接方式采用焊接。左邊蝸桿減速器也是架在兩根10號(hào)工字鋼之上，這兩部分是由一塊鋼板經(jīng)過(guò)焊接相連的。右邊的蝸桿減速器直接安放在鋼板之上。電動(dòng)機(jī)安裝在兩根14號(hào)工字鋼之上。14號(hào)工字鋼和電動(dòng)機(jī)之間墊了兩塊鋼板以保證其位置的正確性。</p><p>&

70、lt;b>　　2.13表面粗糙度</b></p><p>　　零件表面經(jīng)機(jī)械加工后，由于機(jī)床、刀具的振動(dòng)，切屑分離時(shí)產(chǎn)生的塑性變形以及刀痕等原因，零件的表面不可能是一個(gè)理想的光滑表面，經(jīng)放大后可看出表面仍然是高低不平，這種加工表面具有較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性，稱為表面粗糙度。</p><p>　　在規(guī)定表面粗糙度參數(shù)的允許值時(shí)，應(yīng)考慮如下原則：</p&

71、gt;<p>　　1)在滿足零件功能和外觀要求的前提下，盡量取大的粗糙度參數(shù)值。</p><p>　　2)同一零件上，工作表面的粗糙度值應(yīng)小于非工作表面。</p><p>　　3)摩擦表面的粗糙度值應(yīng)小于非摩擦表面；滾動(dòng)摩擦表面的粗糙度值應(yīng)小于滑動(dòng)摩擦表面；運(yùn)動(dòng)速度高、單位壓力大的摩擦表面的粗糙度值應(yīng)小于運(yùn)動(dòng)速度低、單位壓力小的摩擦表面。</p><p&g

72、t;　　4)對(duì)承受變動(dòng)載荷的零件表面，以及最容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，例如零件的團(tuán)角、溝槽處，粗糙度值應(yīng)較小。</p><p>　　5)配合性質(zhì)要求高的結(jié)合面、密封面以及要求聯(lián)接可靠、受重載的過(guò)盈配合表面和配合間隙小的間隙配合都應(yīng)方小的粗糙度值。</p><p>　　6)同一公差等級(jí)的零件，小尺寸比大尺寸、軸比孔的租糙度值要求小。</p><p>　　7)要求耐腐蝕的

73、零件表面，粗糙度值應(yīng)較小。</p><p>　　8)表面粗糧度要求應(yīng)與尺寸及形狀公差相協(xié)調(diào)，一般來(lái)說(shuō)，尺寸及形狀公差要求較高時(shí)，粗糙度值應(yīng)較小。[3]</p><p>　　根據(jù)以上原則標(biāo)注了個(gè)零件的表面粗糙度，在機(jī)架上采用了12.5的表面粗糙度。</p><p>　　除此之外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中還要處理好公差配合的問(wèn)題，加工出來(lái)的焊接滾輪架才能正常平穩(wěn)的運(yùn)行。</p

74、><p>　　2.14驅(qū)動(dòng)圓周力與摩擦阻力的計(jì)算</p><p>　　圖 2-2焊接滾輪架受力圖</p><p>　　1-焊件 2-主動(dòng)滾輪 3-從動(dòng)滾輪</p><p>　　當(dāng)重量G=4T，其偏心距為e=0的焊件1靜置在主從滾輪座上時(shí)，則主從動(dòng)滾輪上的支反力相等，即</p><p><b>　?。?-1）<

75、;/b></p><p>　　式中： ————中心角</p><p>　　D ————-焊件直徑</p><p>　　Dr ————滾輪直徑</p><p>　　L ————主，從動(dòng)滾輪之間的橫向距離</p><p>　　當(dāng)偏心距時(shí)滾輪切向摩擦力</p><p><b>

76、　?。?-2）</b></p><p>　　式中：-------中心角</p><p>　　b-------與滾輪幾何尺寸和材料有關(guān)的系數(shù)</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　(2-3)</b></p><p><b>

77、　　式中：</b></p><p>　　Dr————滾輪直徑</p><p><b>　　————滾輪直徑</b></p><p>　　f ———— 滾輪與滾輪軸摩擦因數(shù)（滾動(dòng)軸承f=0.02）</p><p>　　u ———— 滾輪與焊件表面之間的摩擦因數(shù)（鋼輪為=0.6~0.8，橡膠輪為=2.5~3.5）

78、。這里取=3.5</p><p>　　2.15滾輪支反力的計(jì)算</p><p>　　架在滾輪座上的簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)圓周力Fl和反力F2將使支反力Ff1、Ff2發(fā)生變化。實(shí)際上，焊件只有按圖所示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因Fl、F2力的方向向下，才使Ff1、Ff2數(shù)值增大，且增大的份額往往超過(guò)因角增加或者摩擦因數(shù) 增加而增大的份額。如果焊件順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則F1、F2方向向上，、的數(shù)值減小。所以,計(jì)算

79、滾輪最大支反力時(shí)，應(yīng)以圖2-2所示的焊件重心位置和轉(zhuǎn)向?yàn)闇?zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。[1]</p><p><b>　　經(jīng)公式推導(dǎo)得：</b></p><p>　　(2-4) (2-5)</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)代入計(jì)算 ：可以得

80、出 </p><p>　　2.16驅(qū)動(dòng)圓周力與支反力的分析及中心角的確定</p><p>　　圖2-3Kf與的關(guān)系曲線</p><p>　　1—圓錐滾子軸承 2—滑動(dòng)軸承</p><p>　　圖2-3是單位焊接重量圓周力與中心角的關(guān)系曲線。兩條曲線都是用滾輪直徑=410mm，滾輪軸徑=70mm的標(biāo)準(zhǔn)組合式滾輪架按單位焊接重量圓周力、支反力與

81、中心角的關(guān)系作出的，但曲線1所用為圓錐滾子軸承，軸承的誘導(dǎo)摩擦因數(shù)f=0.02，滾輪處的滾動(dòng)摩擦因數(shù)=3mm；曲線2所用為滾動(dòng)軸承，f=0.1，=3mm。圓周力F1是根據(jù)公式算出的，所以該曲線反應(yīng)的是e=0時(shí)角對(duì)應(yīng)的最大值[1]</p><p>　　圖2-4Kf與的關(guān)系曲線</p><p>　　圖2-4是單位焊件重量支反力與中心角的關(guān)系曲線，關(guān)系曲線的建立條件與圖2-3相同。滾輪作用在焊件

82、上的支反力是根據(jù)：公式2-6算出的，所以該曲線反映的是e＝0時(shí)角對(duì)應(yīng)的最大值。</p><p>　　分析圖2-3和圖2-4可得出如下結(jié)論：</p><p>　　1)當(dāng)G一定時(shí)，在＝20°~70°范圍內(nèi)，支反力和驅(qū)動(dòng)圓周力的變化較小。對(duì)滾動(dòng)軸承，圓周力F1約等于0.01G；對(duì)滑動(dòng)軸承，F(xiàn)1約等于0.02G；支反力 (0．5—0．6)G。即滾輪軸承無(wú)論采用滾動(dòng)的或是滑動(dòng)的，

83、都對(duì)Ff值影響不大，但對(duì)Fl值的影響較大。</p><p>　　2)當(dāng)由70°增至130時(shí)，主動(dòng)滾輪的驅(qū)動(dòng)圓周力將增加1倍。對(duì)滾動(dòng)軸承，F(xiàn)1≈0.02G，對(duì)滑動(dòng)軸承，F(xiàn)1≈G；支反力也增加了1倍，1．2G。</p><p>　　3)當(dāng)＞130°時(shí)，支反力和驅(qū)動(dòng)圓周力急劇增大，在160°~165°時(shí)達(dá)到崩潰值，因此角的許用上限應(yīng)小于130°，

84、一般不超過(guò)120°</p><p>　　4)在同一值的情況下，若將滾輪軸上的滾動(dòng)軸承改為滑動(dòng)軸承，則驅(qū)動(dòng)圓周力將增加一倍，但支反力變化不大</p><p>　　因此，從降低能耗、節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的角度出發(fā)，應(yīng)設(shè)計(jì)或選用滾輪軸承為滾動(dòng)軸承的焊接滾輪架。另外，中心角的使用上限應(yīng)不大于120°。</p><p>　　中心角的使用下限，主要受焊件靜載穩(wěn)定性的

85、制約。如圖3—4所示，當(dāng)角給定后，偏心距只有滿足</p><p>　　圖3—3 防焊件從滾輪架上傾覆的分析用途</p><p><b>　　(2-7) </b></p><p>　　式中： e———— 偏心距D————工件直徑 ———— 中心角</p><p>　　焊件才不致從滾輪架上掉下而破壞其穩(wěn)定性。</p

86、><p>　　實(shí)際應(yīng)用中，為使焊件在滾輪架上獲得可靠的穩(wěn)定性并保證焊件能夠平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)，通常中心角應(yīng)不小于40°，在偏心距等于零時(shí)，也應(yīng)采用此值。</p><p>　　由表2-3可知本次設(shè)計(jì)的4000kg滾輪架選取滾輪直徑為250mm，則筒體工件的直徑范圍為250~~1600mm,當(dāng)中心角的>130時(shí)支反力和圓周力急劇增大，相反，當(dāng)角太小時(shí)，滾輪架上的筒體焊件放置有可能不穩(wěn)定。因

87、此在實(shí)際應(yīng)用中為使焊件在滾輪架上獲得可靠的穩(wěn)定性，并保證焊件可以平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)小于40度我國(guó)制定的焊接滾輪架行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ZBJ/T33003-1990）中規(guī)定中心角應(yīng)在45度到110度之間。</p><p>　　表2-3 滾輪直徑選擇</p><p>　　由中心角應(yīng)在45度到110度之間。工件直徑在250mm~1600mm之間，經(jīng)過(guò)三角函數(shù)的關(guān)系得出：</p><p>

88、;　　當(dāng)工件直徑為250mm時(shí)，兩滾輪間距在191.34mm~409mm之間適合。</p><p>　　當(dāng)工件直徑為1600mm時(shí)，兩滾輪間距在706mm~1514mm之間適合。</p><p>　　因此兩滾輪間距的調(diào)節(jié)范圍選定為：255mm~800mm之間。</p><p>　　在計(jì)算是選取角的最大允許值</p><p>　　2.17滾輪軸

89、上的載荷與驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算</p><p>　　當(dāng)已知滾輪架上的驅(qū)動(dòng)圓周力和支反力后，每個(gè)滾輪和軸徑上的計(jì)算載荷為</p><p>　　（2-8） </p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中 ——作用在一個(gè)主動(dòng)輪上的載荷</p><p>　　——作用在一個(gè)

90、從動(dòng)輪上的載荷</p><p>　　——同一列上的滾輪座數(shù)量</p><p>　　——載荷作用不均勻系數(shù)，當(dāng)=2時(shí)，=1.當(dāng) 時(shí)，=1.2～1.3</p><p><b>　　==17905</b></p><p>　　對(duì)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)滾輪，每一輪軸的扭矩</p><p><b>　?。?/p>

91、2-10）</b></p><p>　　式中： ————輪軸的扭矩</p><p>　　————滾輪切向摩擦力</p><p><b>　　————滾輪直徑</b></p><p>　　————滾輪與滾輪軸摩擦因數(shù)</p><p>　　————主動(dòng)滾輪上的支反力</p>

92、<p>　　————荷載作用不均勻系數(shù)，當(dāng)=2是，</p><p>　　————同一列上滾輪座數(shù)量</p><p><b>　　經(jīng)計(jì)算：</b></p><p>　　焊接滾輪架的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率：</p><p>　　式中：N————每個(gè)主動(dòng)滾輪電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率</p><p>　　———

93、—主動(dòng)滾輪軸的傳遞轉(zhuǎn)矩（N*m）</p><p>　　n————主動(dòng)滾輪的轉(zhuǎn)速，即許用最高轉(zhuǎn)速（r/min）</p><p>　　————傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率</p><p>　　其中：由于我國(guó)在1990年頒布了焊接滾輪架的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ZBJ/T33003-1990）中規(guī)定：主動(dòng)滾輪的圓周速度應(yīng)在6－60m/h范圍內(nèi)無(wú)級(jí)可調(diào)。主動(dòng)滾輪按最大線速度進(jìn)行計(jì)算：</p>

94、;<p><b>　　主動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　(2-11)</b></p><p>　　式中： n————主動(dòng)滾輪的轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　R————滾輪直徑</b></p><p>　　經(jīng)計(jì)算：n=3.24（r/min）

95、</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　2.18附著力的驗(yàn)算</p><p>　　為了保證焊件在主動(dòng)滾輪上不打滑，焊件在滾輪上的附著力應(yīng)滿足</p><p>　　式中 ——焊件在滾輪上的附著系數(shù)，即滑動(dòng)摩擦因數(shù)，對(duì)于橡膠輪，=0.3～0.4</p><p><b&g

96、t;　　=6.8</b></p><p>　　2.19軸承壽命計(jì)算</p><p>　　軸承預(yù)期壽命的選擇如表2-4所示：</p><p>　　表2-4軸承預(yù)期壽命參考</p><p>　　因?yàn)槭?T焊接滾輪架，設(shè)滾輪架上工件為4T進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　當(dāng)量動(dòng)載荷:</b&

97、gt;</p><p><b>　　(2-12)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　P — 當(dāng)量載荷</b></p><p>　　— 動(dòng)載荷系數(shù)（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14—9可知，平穩(wěn)或有輕微沖擊時(shí)，為1.0-1.2。選擇=1.2

98、進(jìn)行設(shè)計(jì)）</p><p><b>　　R — 徑向荷載</b></p><p><b>　　A — 軸向荷載</b></p><p>　　X — 徑向荷載系數(shù)（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14—10可知X=1）</p><p>　　Y — 軸向荷載系數(shù)</p><p>　　因?yàn)椴捎?/p>

99、的是圓柱滾子軸承，軸向力為0.</p><p><b>　　軸承壽命為：</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—— 以小時(shí)計(jì)算的軸承基本額定壽命</p><p>　　n

100、 —— 軸承轉(zhuǎn)速（根據(jù)公式3—6， n=1.27）</p><p>　　C —— 基本額定動(dòng)載荷（查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表8—142知C=64.9kN）</p><p>　　P —— 當(dāng)量動(dòng)載荷</p><p>　　—— 壽命指數(shù)（對(duì)滾子軸承=10/3）</p><p><b>　　經(jīng)計(jì)算：</b></

101、p><p>　　=52437h>14000~30000h</p><p><b>　　每六年需更換</b></p><p>　　2.20軸承的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　為限制滾動(dòng)軸承在靜載荷或沖擊載荷作用下產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。</p><p><b>　　(2-1

102、4)</b></p><p>　　式中：R、A——軸承所受的徑向載荷和軸向載荷，</p><p>　　X0、Y0 ——計(jì)算當(dāng)量靜載荷時(shí)的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)。</p><p>　?。ú椤稒C(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表14-10知X0=1，Y0=0）</p><p>　　經(jīng)計(jì)算P0=35785.3N</p><p&g

103、t;<b>　　當(dāng)量靜載荷應(yīng)滿足：</b></p><p><b>　　(2-15)</b></p><p>　　式中：P0——當(dāng)量靜載荷</p><p>　　C0——基本額定靜載荷（查簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表15-20知，C0=42770N)</p><p>　　S0——靜載荷安全系數(shù)(查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表

104、14-12知，S0=0.9）</p><p>　　經(jīng)計(jì)算=36524.8，P0=35785.3，軸承強(qiáng)度滿足要求</p><p>　　2.21電動(dòng)機(jī)的選型</p><p>　　為了滿足工藝過(guò)程的要求，一般生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)速度比較低，而電動(dòng)機(jī)多數(shù)具有較高的速度，因此電動(dòng)機(jī)不能與生產(chǎn)機(jī)械直接連接，而需要在兩者之間加裝減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。上面2.17計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)功率為0.18k

105、w，但根據(jù)目前廠家生產(chǎn)的4000kg滾輪架的實(shí)際產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)進(jìn)行放大。這是因?yàn)闈L輪或工件不能做到絕對(duì)的平滑，尤其是許多筒狀工件都有橫向焊縫，當(dāng)橫向焊縫通過(guò)滾輪是會(huì)產(chǎn)生很大的附加力矩?？紤]上訴因素功率應(yīng)留足夠余量才能使?jié)L輪架穩(wěn)定工作。另外1990年頒布了焊接滾輪架的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ZBJ/T33003-1990）中規(guī)定了不同噸位的焊接滾輪架的電動(dòng)機(jī)最小功率見(jiàn)表2-5。</p><p>　　表2-5 電動(dòng)機(jī)功率&l

106、t;/p><p>　　根據(jù)上訴情況電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)放大數(shù)倍，電動(dòng)機(jī)功率選定為：</p><p>　　型號(hào)：JO2-214</p><p>　　功率：P=1.1KW </p><p>　　轉(zhuǎn)速：N=1500r/min</p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>&l

107、t;b>　?。?-16）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　i—————傳動(dòng)比</b></p><p>　　—————電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速</p><p>　　—————主動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)速</p><p>　　根據(jù)總傳動(dòng)比i=7

108、93決定選用兩臺(tái)蝸桿減速器進(jìn)行減速。傳動(dòng)比分別選用30，25</p><p>　　2.22普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　2.22.1模數(shù)m和壓力角a</p><p>　　蝸桿和蝸輪嚙合時(shí)，在中間平面上，蝸桿的軸向模數(shù)、壓力角與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等，即，ZA蝸桿的軸向壓力角a為標(biāo)準(zhǔn)值，其余三種(ZN、ZI、ZK)蝸桿的法向壓力角a

109、一為標(biāo)準(zhǔn)值，蝸桿軸向壓力角與法向壓力角的關(guān)系為：</p><p><b>　　（2-17）</b></p><p><b>　　式中：Y為導(dǎo)程角。</b></p><p>　　2.22.1蝸桿的分度圓直徑</p><p>　　在蝸桿傳動(dòng)中，為了保證蝸桿與配對(duì)蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿具有同樣尺寸的蝸

110、輪滾刀來(lái)加工與其配對(duì)的蝸輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就得有一種對(duì)應(yīng)的蝸輪滾刀。對(duì)于同一模數(shù)，可以有很多不同直徑的蝸桿，因而對(duì)每一模數(shù)就要配備很多蝸輪滾刀。顯然，這樣很不經(jīng)濟(jì)。為了限制蝸輪的數(shù)目及便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，就對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)，模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑dl，而把比值q：稱為蝸桿的直徑系數(shù)。d與q已有標(biāo)準(zhǔn)值，常用的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1及直徑系數(shù)q見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》(西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室)表1 l--2。如

111、果采用非標(biāo)準(zhǔn)滾刀或飛刀切制蝸輪，dl與q值可不受標(biāo)準(zhǔn)的限制。</p><p>　　2.22.3蝸桿頭數(shù)</p><p>　　蝸桿頭數(shù)z1可根據(jù)要求的傳動(dòng)比和效率來(lái)選定。單頭蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比可</p><p>　　以較大，但效率較低。如果要提高效率，應(yīng)增加蝸桿的頭數(shù)。但蝸桿的頭數(shù)過(guò)</p><p>　　多，又會(huì)給加工帶來(lái)困難。所以，通常蝸桿頭數(shù)

112、取為l、2、4、6。</p><p>　　2.22.4導(dǎo)程角Y</p><p>　　蝸桿的直徑系數(shù)和蝸桿頭數(shù)選定之后，蝸桿分度圓梓上的導(dǎo)程角也就確定了。</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　式中：p為蝸桿軸向齒距</p><p>　　2.22.5傳動(dòng)比i和齒數(shù)比u

113、</p><p>　　傳動(dòng)比i= （2-19）</p><p>　　式中：、分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。</p><p>　　齒數(shù)比u=Z2/Z1</p><p>　　式中：z2為蝸輪的齒數(shù)為 1 7．</p><p>　

114、　當(dāng)蝸桿為主動(dòng)時(shí)，i=n1/n2=z2/z1=u=50</p><p>　　2.22.6蝸輪齒數(shù)</p><p>　　蝸輪齒數(shù)z：主要是根據(jù)傳動(dòng)比來(lái)確定。應(yīng)注意：為了避免滾刀切制蝸輪時(shí)產(chǎn)生根切與干涉，理論上應(yīng)使Z2min≥17，但當(dāng)z2小于26時(shí)，嚙合區(qū)要顯著減小，將影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，而在z2≥30時(shí)，則可始終保持有兩對(duì)以上的齒嚙合，所以通常規(guī)定z2>28，對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)，一般z2≤8

115、0，這是因?yàn)楫?dāng)蝸輪直徑一定時(shí)，z2越大，模數(shù)越小，將使輪齒的彎曲強(qiáng)度削弱，當(dāng)不變時(shí)，蝸輪的尺寸將要增大，使相嚙合的蝸桿支承間距加長(zhǎng)，這將降低蝸桿的彎曲剛度，容易產(chǎn)生撓曲，而影響正常工作，根據(jù)蝸輪減速器所分配的傳動(dòng)比i=50，查表11．1得zl=l，z2=50。</p><p>　　2.22．7蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距a</p><p>　　(1)根據(jù)GB＼T 10085．1988的推薦，采用漸

116、開(kāi)線蝸桿(z1)。這種蝸桿的端面齒廓為漸開(kāi)線，所以它相當(dāng)于一個(gè)少齒數(shù)(齒數(shù)等于蝸桿頭數(shù))、大螺旋角的漸開(kāi)線圓柱斜齒輪。這種蝸桿可以在專用機(jī)床上加工。</p><p>　　(2)根據(jù)庫(kù)存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中速，故蝸桿選用45號(hào)鋼，因傳遞效率高，耐磨性好些，故蝸桿螺旋面要求淬火，硬度為45～55t-IRC，蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSnl0Pl，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈

117、用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵}IT200制造,在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，有公式 </p><p>　　按z=l，估取效率rl=0．7，則</p><p>　　（3)確定載荷系數(shù)K</p><p>　　因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)K B=l，由表11．5選取工作情況系數(shù)鼬=1，轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，由圖10．8可取動(dòng)載系數(shù)KFl．0l(《機(jī)械設(shè)計(jì)》)。</