小型自调式焊接滚轮架机械结构设计(含CAD图纸和说明书)
喜欢这个资料需要的话就充值下载吧。资源目录里展示的全都有预览可以查看的噢,下载就有,请放心下载,原稿可自行编辑修改=【QQ:11970985 可咨询交流】=喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有,下载后全都有,请放心下载,原稿可自行编辑修改=【QQ:197216396 可咨询交流】=
小吨位自调式焊接滚轮架机械结构设计摘 要焊接,是现代连接技术中非常重要的组成部分,广泛的应用于先进制造技术各个领域。尤其是近年来,焊接工业得到了飞快的发展,各种各样的焊接辅助装备也相继出现。有一种设备在装配焊接圆筒形工件的时候非常的常见,就是焊接滚轮架。焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械。焊接滚轮架的使用有不仅有利于实现焊接生产过程的机械和自动化、提高生产效率和缩短生产周期,也有助于提高工件的装配焊接质量、改善工人的操作环境。本次设计主要内容是对小吨位自调式焊接滚轮架的机械结构进行设计,在设计开始前,我查阅了大量焊接滚轮架相关资料,比如,焊接手册和机械手册,并进行了深刻的学习。然后根据要求和实际进行滚轮架的设计,最后,又对滚轮、轴和轴承等主要构件进行了必要的校准,校验结果表明设计数据都是符合要求的。该滚轮架结构简单,使用方便灵活,对焊件的适应性很强。设计中充分的考虑了滚轮架的合理性和经济性等因素。本次的毕业设计不仅检验了我四年的学习情况,也加强了我的思考能力和动手操作能力。关键词:焊接,自调式焊件滚轮架,焊接自动化 The Design of Mechanical Structure of Welding Roller-Beds ABSTRACTWelding is the very important component in the field of modern connection technology and be used widely in the field of advanced manufacturing technology.Especially in recent years,the welding industry has been developing rapidly and a variety of welding equipment appeared in succession.There is a kind of equipment, welding roller bed,very common in the process of assembling and welding of cylindrical for work-pieces.Welding roller-beds is used initiative and welding pieces of the wheel between the Mount relay driven welding rotating mechanical deformation.Welding roller-beds is a machine which is used in welding production and welding processes, and it is not only conducive to welding production mechanization and automation and shorten the cycle of the production process,but also to improving assembly welding-quality and the welding environment which the workers in.The main content of this paper is the design of mechanical structure of welding roller-beds.Before my design,I consulted a lot of resources about welding roller bed,for example Welding Handbook and The machinerys Handbook,and I studied them deeply.Then design according to the requirement and the practice.And I checked the main component such as roller、axle and bearing.The results showed that the design result meets the requirements.The welding roller-beds frame structure is simple, flexible, adaptive welded pieces of a strong, which is the most widely used form of the structure. And it could be fully considered the welding roller-beds frame reasonable and economic, and other factors.And the design of mechanical structure of welding roller-beds not only checked out the level of what I have learned during the four years study,but also trained my capability of cogitative and carrying out.KEY WORDS: Welding,Welding Roller Bed,Welding production automation7目录前言1第1章 焊接机械装备概述41.1 焊接机械装备41.1.1 焊接机械装备的分类41.1.2 焊接机械装备的应用51.1.3 焊接机械装备的设计原则61.2 焊接变位机械7 1.2.1 焊接变位机械分类71.2.2 通用焊接变位机械的特性81.3 焊件变位机械8 1.3.1 焊件变位机械分类8第2章 焊接滚轮架简述112.1 焊接滚轮架的功能和分类112.1.1 焊接滚轮架的功能112.1.2 滚轮架的分类12第3章 焊接滚轮架的设计143.1 电动机的选配143.1.1 焊接滚轮架用电动机特点143.1.2 电动机功率及型号的选定143.2 减速器的选配143.2.1 滚轮直径的确定143.2.2 减速器的设计153.3 联轴器的选配173.2.1 滚轮直径的确定143.4.1 蜗杆的设计183.4.2 蜗轮的设计193.4.3 蜗杆的结构设计193.4.4 齿根弯曲疲劳强度的校核213.5 滚轮轴的设计223.5.1 滚轮轴的设计计算223.5.2 滚轮轴的结构设计223.6 圆柱直齿轮的设计243.6.1 齿轮材料及基本参数243.6.2 按齿面接触强度计算设计243.7 蜗杆轴的校核263.8 滚动轴承的选择及寿命验算283.8.1 轴承型号的选择283.8.2 蜗杆轴承寿命的验算283.9 键的选择及校验303.10 机架的设计313.11 轴承端盖的设计31第4章 焊接滚轮架的校验计算334.1 驱动圆周力与摩擦阻力的计算334.2 滚轮支反力的计算364.3 驱动圆周力与支反力及中心角的确定364.4 滚轮轴上的载荷的计算384.5 附着力的验算394.6 润滑及密封说明39结论40谢 辞41参考文献42外文资料翻译43前言本次的毕业设计课题为小吨位自调式焊接滚轮架机械结构设计。自调式焊接滚轮架是一种必不可少的焊接辅助装备,在焊接结构的生产中具有广泛应用。对焊接滚轮架这种装备的设计生产是焊接生产装备工作的非常重要的内容,更是焊接结构生产的重要任务之一。随着传统制造业的的不断技术革新,大量的采用高度自动化的焊接装备备和配套的焊接辅助设备备是工业生产现代化的必然趋势。焊接滚轮架设备正是为满足市场需要而设计生产的。焊接装备制造业在大型化、精密化、高效化的快速发展形势下,焊接滚轮架的使用不仅可以简化焊接结构的装配焊接工艺,提高了生产的效率、缩短了生产周期,也大大减少了人工焊接过程中的随机不利因素,使生产过程更加的稳定,焊接质量得到了充分的保障。同时焊接滚轮架的应用也大大改善了焊接操作者的劳动环境,降低了工人的工作强度。另外,通过本次的毕业设计对焊接滚轮架进行研究与设计,使得我将本科四年期间所学的理论知识综合的运用到生产实际中去,这不仅有利于培养自己的设计思维,还提高我的分析问题和解决问题的综合能力,加强自己动手能力的培养。近十年来,在世界上工业发达的国家里焊接装备的发展速度非常快,在英、美、德以及日本等国家都有规模性的、开发能力超强的焊接装备制造企业,如芬兰的PEMAMEK(领英公司是全球焊接自动化装备制造业的领导者)公司、意大利的ANSALDO(安莎尔多)公司等。芬兰PEMAMEK 公司的PEMN300TN滚轮架在内地的销量一直很好。从目前焊接滚轮架国内的市场占有率来看,瑞典伊萨公司进入中国市场相对较早,在国际上的知名度很高,产品质量较稳定, 故障率也很低,拥有优秀的产品结构,许多公司都会选择使用ESAB(伊萨是世界领先的焊材生产商之一)的产品,但是其价格也较高。最近,意大利ANSALDO(安莎尔多)公司又推出了一款全液压具有防止轴向窜动功能的滚轮架,它主动轮的传动、从动轮的升高和各个滚轮承载量的平衡都是使用液压驱动和电液伺服阀控制,是一种非常新颖的滚轮架。国外焊接滚轮架种类多、系列全,承载重量也从11500t不等,适用于直径为18m的焊件的标准组合式滚轮架都有系列生产,其滚轮的线速度也可以在690m/h之间可无级变速。我国焊接设备制造业的起步较晚,但随着我国工业化进程的不断加快,我国的焊接结构生产的工艺装备领域的技术水平也有了了长足的进步。焊接装备的成套性以及自动化程度、制造的精度、质量也得到了很大的提高,应用领域逐步扩大,尤其是国家制定的拉动内需政策,更加改善了焊接装备制造行业的发展前景。可以想象,用不了几年,伴随着世界制造业中心逐步向中国转移,我国传统的制造业必须加快技术革新,大量的采用自动化较高的装备,这必定会促使我国焊接工艺装备制造业产生根本性的改进。目前在国内已经有几十家生产焊接工艺装备的厂家,某些企业更是具备了相当大的规模,所生产滚轮架承载量可以达到1600t,可适用于直径达到6m焊件,滚轮线速度也实现了在660m/h之间无级调速。具有防止焊件轴向窜动功能的焊接滚轮架也已经有厂家进行制造生产,但是,质量、精度仍有待提高。自调式滚轮架主要由机座、主动滚轮组、从动滚轮组、驱动机构、控制系统组成。机座为框架式结构,采用型材焊接成形。滚轮组采用热压成形工艺制作的钢胶组合滚轮。驱动机构有驱动电机、减速机、联轴器等组成。电机驱动力经过减速机输出轴带动滚轮主轴使其旋转从而带动放置在滚轮组上的工件。因此,本设计需要解决的主要内容有:机座材料的选择以及机座焊接结构的设计;滚轮组的材料及结构设计;电动机的选择,焊接滚轮架多使用的是三相异步电动机,无级调速,使得恒速运行;减速机的设计,包括蜗轮轮、蜗杆的设计。针对这些设计中需要解决的主要问题,我采取一下步骤:1 焊接滚轮架是利用主动滚轮与焊件之间的摩接力来带动焊件旋转的一种变位机械。在开始设计前收集焊接自动化、工装夹具的相关资料并认真学习,着重查阅焊接滚轮架的工作原理,机械结构等相关内容;2 焊接滚轮架有自调式滚轮架和非自调式滚轮架两种,选择经济合理的方案,根据要求设计自调式焊接滚轮架;3 查阅机械工业出版的机械工程手册补充本中的和焊接机械与自动化部分的相关内容包括焊接手册以及焊接滚轮架的设计标准JB/T91871999,并根据实际生产要求确定自调式焊接滚轮架机械结构的参数并进行设计、计算。计算包括驱动圆周力和摩擦阻力的计算、滚轮支反力的计算、驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定、附着力的验算等;4 最后根据设计计算的结果,绘制滚轮架的总装配图和零件图;并结合装配图、零件图和设计方案写出相应的说明书。 第1章 焊接机械装备概述1.1 焊接机械装备1.1.1 焊接机械装备的分类焊接是一种先进的制造工艺,它的发展是以适应工业发展的需要为基础的,并且直接为机械制造工业服务。焊接技术的发展是与制造工业的需要紧密相连的,在工业先进的国家,一半以上的钢结构工件需要采用焊接工艺才能加工成产品,在输油工业、矿山机械、重型运输设备、起重设备、金属结构、水陆交通工具、航天航空器、桥梁建筑等机械设备制造工业中,焊接都具有广泛的应用。近些年来,随着科学技术的飞速发展,工业技术的革命性创新,生产规模的逐年扩大,焊接结构也正向着超大型,超大容量,高参数,强耐磨,耐高温、低温,耐较大动载荷的方向发展,这就不仅要求为焊接生产工程提供性能更稳定,更高质量的焊机、焊接材料和焊接工艺,而且需要提供各种性能更加优异的焊接装备,使焊接生产实现更高的机械化和自动化,减少人为因素的不利干扰,达到稳定焊接质量,改善操作者劳动条件,促进文明生产,提高生产效率的目的。但是,焊接生产是综合性生产工程,在焊接生产过程中,不仅有焊接工序的安排影响,还有别的工序的配合,如备料、输送、装配、检验等工序。因此,焊接工业生产的机械化、自动化不仅和焊接工序本身有关,而且还包括了焊接工序相衔接的上下各工序的机械化、自动化,而只有各道工序均实现了机械化、自动化,焊接生产的机械化、自动化才能实现。焊接机械装备就是在焊接工程中和焊接工序相配合,能实现焊接生产的高度机械化、自动化,提高装配焊接质量,提高焊接生产效率的辅助装置和设备。这里所谓的辅助装置和设备的说法仅仅是为了区别焊机。焊机是焊接生产过程中的主要装备,而焊接机械装备相对于焊机是起到的是配合焊机进行焊接生产的作用,处于辅助的地位。焊接机械装备的范畴较为广泛。按用途分类,主要可以分为焊接工装夹具、焊接输送机构、焊接变位机械三类。焊接机械装备详细分类见表1-1所示。表1-1 焊接机械装备详细分类焊接机械装备焊接工装夹具(按动力源分类)手动夹具 气动夹具 液压夹具 磁力夹具电动夹具 真空夹具 混合式夹具焊接变位机械焊工变位机械焊工升降台焊机变为机械焊接操作机 电渣焊立架焊件变位机械焊接变位机 焊接回转台焊接翻转机 焊接滚轮架焊件输送机械上料装置 配料装置卸料装置 传送装置 各种专用吊具其他从属装置导电装置 焊剂输送与回收装置焊丝清理及盘丝装置 埋弧焊焊剂垫另外,焊接装备以使用范围分类又可以分为通用装备和专用装备两类。通用装备其特点是通用性强。能够适应多种产品结构且可以重复使用。它们可以单独使用,也可以和焊接生产线配合一起使用,成为焊接生产线的一个重要机构。但是由于这类的装备普遍机械化、自动化水平较低,大多用来生产多品种、小批量焊接结构。 而专用焊接机械装备的设计制造则是为了够满足单品种、大批量焊接生产。这种机械装备专用性极强、生产率较高,可以很好地满足特殊的产品结构、装配焊接工艺以及大批量生产的要求。这类装备包括某些焊接生产过程中专用的工装夹具、专用的机床等。1.1.2 焊接机械装备的应用焊接机械装备在焊接生产中有许多个方面的应用:1 在焊接生产中使用焊接工装夹具,零件的定位可以通过定位器完成,不用划线或者测量就能找到精确的装焊位置,既能保证了装配精度,又能加快作业的效率。此外焊接工装夹具的使用大多都可以大大降低操作工人的劳动强度还可以提高装焊效率;2 焊件可以在焊接工装夹具中被固定住或可以预先给于可能变形方向的反变形,所以可以用夹具控制或者消除工件在焊接过程中的变形;3 焊接变位机械的使用,有利于减少装配焊接过程中焊件翻转变位的时间,使得翻转变得方便快捷,从而提高焊机利用率和生产效率;4 采用焊接变位机械有利于使被焊工件处于最有利的焊接位置,这些位置大多为水平或者船型位置上,使得焊接便于操作且有利于保证焊件的焊接质量;5 利用焊接变位机械可以大大增加焊机的施焊范围。例如,采用相应的焊接变位机械和埋弧焊机配合使用时候可以完成内外环焊缝、空间曲线焊缝以及空间曲面的焊接作业;6 焊接机械装备的采用可使得手工操作变为机械操作,可以大大降低人为因素对焊接质量的不利影响,对焊工技术水平的要求也可降低;7 采用焊接机械装备后使得装配和焊接可以集中在一个工位上完成,减少工序的数量,既可以保证装配焊接的精度,又节约了车间使用面积;8 当在温度比较高、深水、有剧毒、有放射性物质的环境里实施焊接作业时,不宜由人工直接操作,这时候,与焊接机械装配相配合后就能在这些条件艰苦困难、环境危险的场合进行焊接作业。1.1.3 焊接机械装备的设计原则对于焊接机械装备的设计原则,第一就是要满足生产的需要,然后就要满足经济性、安全性。根据这些原则设计时,首先要知道要满足哪些工作职能的要求,然后再确定装备的工作原理以及机构特点和传动方式。最后再根据实际需要验算设计机构的传递的功率和转矩的大小,根据这些数据和工作要求对机构的强度、刚度和效率进行验算校核,最终设计出能在规定年限内操作时安全可靠焊接机械装备。另外,当满足以上原则的同时,要尽量考虑装备的经济性,让所设计出来的装备生产,使用成本降到最低,并且在以后的使用工程中,能量消耗和维修费用降低到最少。装备是否满足经济性可以用计算式(1-1)来判断 AJ+WJ+FJ J/NA0+W0+F0 (1-1)其中AJ、WJ、FJ分别代表采用装备后的单个工件进行装配焊接和机加工所需的费用;A0、W0、F0 分别代表没有采用装备的时候单个工件进行装配焊接和机加工所需的费用;J/N为装备的制造费用和采用装备加工的焊件数。只有满足式(1-1)时所设计制造的焊接装备才具有所谓的经济性。1.2 焊接变位机械 1.2.1 焊接变位机械分类在焊接生产过程中,经常会遇到需要焊工变换体位才能施焊的情况,这样不仅消耗焊工的体力,也使焊接工作变得繁琐,比较浪费时间而降低了生产效率。这时候就能够借助焊接变位机械来改变焊件、焊机或者焊工空间位置。焊接变位机械在装配焊接生产过程中的应用,有利于在焊接生产过程的实现高度的机械化和自动化,这不仅仅可以缩短装配焊接过程周期,提高生产效率,使得焊接过程变得更加的稳定,保证焊接质量,还可以减轻焊接操作工人的劳动强度。焊接变位机械的分类以及各类所包含的设备如表1-2所示。如表1-2所示的焊接变位机械均可以独立的工作,但他们在大多数情况是在焊接过程中作为焊机的辅助设备使用的。另外,有些变位机械不仅仅可以用在焊接操作中,还可以在变位机械上进行装配、切割、修整、钻孔、打磨、探伤以及喷漆等作业。表1-2 焊接变位机械及设备焊接变位机械焊件变位机械焊机变位机械焊工变位机械焊接变位机焊接滚轮架焊接回转台焊接翻转机焊接操作机电渣焊立架焊工升降台1.2.2 通用焊接变位机械的特性焊接变位机械的在装配焊接过程中的应用之所以非常广泛,这与焊接变位机械的特性是分不开的,一般情况下,通用焊接变位机械应该具备一下几种特性:1 通用焊接变位机械的适应性强,能够应对不同尺寸、不同形状的工件。他们均具有较宽的调速范围,其焊接运行速度也较稳定,另外焊接变位机械具有优秀的结构刚度;2 在焊接变位机械的传动链中,具有一级反行程自锁的功能,其中一个作用是在取消驱动力后,传动系统不会因为工件的自身重力或者机械构件的自重倒转或者松开工件;第二在电源、动力系统突然停止时,避免发生事故;3 焊接变位机械为了缩短生产周期,提高生产效率,其回程速度快,但因此产生的冲击和震动也相对较小;4 因为在焊接生产过程中大多会有金属飞溅,焊接变位机械往往就有良好的密闭性,并且容易清理散落在机器表面的熔渣;5 焊接变位机械的工作台面上能够方便的加装许多类型的加紧或者定位机构,且有相当高的强度和抗冲击性,提高了装配焊接精度。第2章 焊接滚轮架简述2.1 焊接滚轮架的功能和分类2.1.1 焊接滚轮架的功能随着工业的进步和科技的发展,焊接结构已经在重型机械、矿山机械、航空航天技术、大中型汽车轮船制造中得到广泛应用。然而,许多的产品,比如一些大型的高压、超高压大型容器,如果不采用焊接工艺,真的没有别的更好的制造工艺方法。压力容器、锅炉、管道等这些圆筒形容器的生产是诸多工业生产中重要的产业之一。而这些结构的生产与焊接滚轮架都有密切之联系。随着工业生产的现代化,对生产效率更高、劳动强度更低、产品质量更优的焊接结构的需求愈加紧迫。在一系列的焊接生产过程中,充分的利用各种工艺装备实现生产的机械化、自动化,有利于达到以上要求。因此,压力容器、管道等焊接结构的优化合理的焊接方法工艺、既高效又稳定的焊接工程装备,渐渐成为了新的课题研究方向。为了满足市场的需求,焊接滚轮架这类设备被广泛的设计、应用起来。焊接滚轮架是在焊接生产过程中借助于焊件和主动滚轮之间的摩擦力从而带动圆筒形状的焊件旋转实现环形焊接的一类重要的工艺装备,它广泛的应用于外形为圆筒形的工件,比如说锅炉、管道、潜水艇的耐压外壳,各种化工用的塔器等均能够放在滚轮架上翻滚,进行工件的纵向焊缝以及环向焊缝的装配和焊接作业。另外,除了焊缝的装配、焊接工作,也能够在焊接滚轮架上进行修整、钻孔以及探伤等作业。不仅如此,如果在滚轮架上加装转环,还可以用来装配焊接其他不规则的容器和梁柱形工件,例如锥形容器。焊接滚轮架在装配、焊接的过程中使用不仅可以简化焊接结构的装配、焊接工艺,提高了生产的效率、缩短了生产周期,也大大减少了人工焊接过程中的随机不利因素,使生产过程更加的稳定,焊接质量得到了充分的保障。同时焊接滚轮架的应用也大大改善了焊接操作者的劳动环境,降低了工人的工作强度。2.1.2 滚轮架的分类1 焊接滚轮架按结构形式不同分为两种类型。一种是长轴式滚轮架,滚轮排列是沿着两平行轴,主动滚轮是与驱动装置相连的轴向一排,另一排则是从动轮。有的长轴式滚轮架的滚轮为一根长条形滚柱,直径为0.30.4m,长度为15m。当焊件为筒体时在其上焊接不容易变形。长轴式焊接滚轮架主要适用于细长薄形的焊件组对和焊接。简图如下图2-1所示。图2-1 长轴式滚轮架M驱动装置另一种类是组合式滚轮架,它的主动滚轮架、从动滚轮架、混合式滚轮架各自独立,这些滚轮架之间可以依据焊件的重量、长度随意组合,因此较为方便灵活,对工件的适应性较强,是目前应用最为广泛的滚轮架。简图如下图2-2所示。图2-2滚轮组在支架上的组合a) 主动滚轮架 b)从动滚轮架 c)混合式滚轮架 M滚轮驱动装置2 焊接滚轮架按照调节方式分为两种类型。为了适应装配焊接不同直径的工件,焊接滚轮架的滚轮之间的间距应该能够调节,其调节的方式有两种。一种是非自调式的非自调式滚轮架是通过调节支架上的滚轮座来调节滚轮的间距。另一种为自调式的。自调式滚轮架,可以根据焊件直径来自动调整滚轮之间的距离。该类型的焊接滚轮架是由主动滚轮架和从动滚轮架构成,为成对使用,具有如下特点:在主动滚轮架上由驱动滚轮转动并在摩擦力的作用下带动工件转动,滚轮的承载能力较大,性能稳定。从动滚轮架滚轮部分与主动滚轮架一样,起承重的作用,从动滚轮无动力。主动滚轮架和从动滚轮架上的每个滚轮都可自身调节,不需要重新移动滚轮的位置就能适应不同直径的工件,保证滚轮对筒体的包角大于45、小于110。目前以自调式焊接滚轮架应用最广泛。简图如图2-3所示。图2-3 自调式滚轮架主动滚轮架图2-4 自调式滚轮架被动滚轮架10第3章 焊接滚轮架的设计3.1 电动机的选配本次的设计课题为小吨位自调式焊接滚轮架机械结构设计,目前国内外滚轮架最大载重量可以达到1500t。在此,将本次设计的自调式焊接滚轮架额定载重量定为10t。参阅参考文献1,根据焊接滚轮架驱动功率推荐表3-1可以选择所需电动机功率。表3-1 焊接滚轮架驱动功率推荐表额定载重量(X1)/T0.626102560100160250电机最小功率/kW0.40.7511.41.42.22.82.85.6由上表可知电动机最小额定功率为1.4kW。为了达到无级调速,且调速恒定,所以需要选择滑差式电动机,这类电动机调速范围广,起动转矩大。所以选择电动机型号为YHT51的换滑差式三相异步电动机。3.2 减速器的选配3.2.1 滚轮的设计我国在1999年发布了焊接滚轮架的行业标准JB/T91871999,由表3-2以及表3-3确定滚轮的结构形式和直径。表3-2 滚轮类型及使用范围类型特点使用范围钢轮承载能力强,制造简单一般用于重型焊件和需预热处理的焊件以及额定在和大于60t的滚轮架胶轮钢轮外包橡胶,摩擦力大,传动平稳但橡胶易压坏一般用于10t以下的焊件和有色金属容器组合轮钢轮与橡胶轮相结合,承载能力比橡胶轮高,传动平稳一般多用于1060t的焊件履带轮大面积履带和焊件接触用于轻型,薄壁大直径的焊件及有色金属容器根据表3-2滚轮类型及使用范围,由于滚轮架的额定载荷是10t,选择滚轮的结构为橡胶滚轮。结构如图3-1所示。图3-1 滚轮架滚轮结构使用橡胶滚轮时常在橡胶轮与金属的结合处将金属轮面开出几道沟槽,这样就大大增加了橡胶与金属的接触向积,使得结合更加牢度,避免脱胶。表3-3 焊接滚轮架滚轮技术参数滚轮直径/mm额定载重量X/t工件直径/mm0.626102560100180最大直径最小直径200+2001000250+2501600315+3152500400+4003150500+500400有上表可以选择滚轮直径为250mm。由中心角在45110度之间。工件直径250mm1600mm,经过三角函数的关系得出: 当工件直径为250mm时,两滚轮间距在191.34mm409mm之间适合。当工件直径为1600mm时,两滚轮间距在706mm1514mm之间适合。因此两滚轮间距的调节范围选定为:255mm800mm之间。3.2.2 传动比的分配在焊接作业过程中,焊接滚轮架滚轮的圆周速度大多为2060m/h之间可调。电动机YHT51的转速为4701410r/min。设滚轮每分钟旋转圈数为n,=0.432r/min;=1.271r/min;由此求的总传动比为i=。分配传动比,对各级间的传动比进行假设,动电动机输出到滚轮的输出共经历一个蜗轮蜗杆减速器,一对蜗轮蜗杆,三个圆柱直齿齿轮。选择蜗轮减速器的传动比为 ,蜗杆齿数Z=1,蜗轮齿数Z=23,齿轮1齿数Z=19,齿轮2齿数Z=20,齿轮3齿数Z=25。此时传动比为i=1078,计算滚轮的圆周速度 =20.07r/h=61.21r/h从计算可以得出,符合设计要求。3.3 蜗杆、蜗轮的设计3.3.1 蜗杆的设计蜗杆选择材料为45钢,齿面要求淬火,硬度为45-55HRC。轴向尺距 = 12.56mm查文献3表8-10可知分度圆直径为d1=40mm则直径系数q= =10齿顶圆直径;齿根圆直径;分度圆导程角 ;蜗杆轴向齿厚;蜗杆的法向齿厚。3.3.2 蜗杆的结构设计图3-2 蜗杆轴结构蜗杆的结构如图3-2所示。初选直径取考虑到有键槽,将直径增大7%,则:因此可以选。输入端:轴的最小直径为安装联轴器处的直径,考虑到蜗杆与电动机连接处电动机输出轴的直径选用TL4型号弹性套柱销联轴器,联轴器各个参数见表3-4所示。表3-4 蜗杆轴联轴器参数型号公称转距许用转速轴的直径1255700385224因此第一段d1=24mm,长度取轴上键槽键宽和键高以及键长为。第二段有轴肩,轴肩高h=(0.71)d=3mm,所以。轴承端盖的总长为20mm,根据拆装的方便取端盖外端面于联轴器右端面间的距离为,所以。第三段安装轴承,有结构可以选用圆锥滚子轴承,参考d2=30mm,查文献3选用30207型圆锥滚子轴承,轴承参数。为了定位,压紧轴承,轴承左端应突出轴肩2mm,所以。第四段轴肩用来定位轴承,轴肩高度由轴承结构决定,根据所选轴承,h=5mm,则,轴环宽度b ,在满足强度下,又要节省材料取轴肩宽度为L4=10mm。第五段直径,。第六段为蜗杆,由上述计算可知蜗杆分度圆直径40mm,齿顶圆直径48mm,长度由与蜗杆配合的蜗轮决定,取。第七段。第八段第九段安装轴承3.3.3 蜗轮的设计蜗轮为了节约材料,齿圈选青铜,而轮芯用灰铸铁制。蜗轮齿数, 变位系数 ,蜗轮分度圆直径;蜗轮喉圆直径齿根圆直径3.3.4 校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数 根据 齿形系数Y=2.55螺旋角系数应力循环系数根据蜗轮所选择的材料,蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数 可以得到:因此弯曲强度是满足的。3.4 蜗轮结构设计蜗杆采用齿圈式结构,如图3-3,这种结构由青铜齿圈及铸铁轮芯所组成。齿圈与轮芯多用H7/r6配合,并加装46个紧定螺钉或用螺钉拧紧后将头部锯掉,以增强联接的可靠性。螺钉直径取作(1.21.5)m,m为蜗轮的模数。螺钉拧入深度为(0.30.4)B,B为蜗轮宽度。图3-3 蜗轮结构3.5 蜗轮轴的结构设计图3-4 蜗轮轴结构蜗轮蜗杆单级减速器中,蜗轮安装在箱体中央,相对两轴承对称分布,蜗轮左面用轴肩定位轴向采用键和过度配合,两轴承分别以轴承肩和轴端盖定位,轴呈阶梯状,左轴承从左面装入,右轴承从右面装入。轴的最小直径为安装联轴器处的直径,由输出端开始往里设计。查机械设计手册选用KL3十字沟槽联轴器,联轴器各个参数见表3-5。表3-5 蜗轮轴联轴器参数型号公称转矩许用转速轴孔直径KL425040008411530第一段直径大小由联轴器决定,则,。轴上键槽取,。第二段因定位轴肩高度,。加上轴承端盖的长度,考虑到安装和拆卸的方便,取。第三段根据第二段轴直径,考虑到轴承的定位,选用型号为30208型圆锥滚子轴承,考虑到轴承右端用套筒定位,取齿轮距箱体内壁一段距离a=20mm,考虑到箱体误差在确定滚动轴承时应据箱体内壁一段距离S,取S=8mm蜗轮左端突出4mm定位尺寸。所以,。第四段为安装蜗轮的轴段,根据蜗轮轮廓宽度取,由于为了使套筒能压紧蜗轮则mm。该轴段上采用平键连接蜗轮,键,键长60mm,同时为了保证齿轮与轴配合由良好的对称,故选择齿轮轮毂与轴的配合为。第五段为轴环从右侧定位蜗轮,轴肩高度h=5mm,则第五段轴颈为,轴肩宽。第六段装配圆锥滚子轴承,。3.6 滚轮轴的结构设计图3-5 滚轮轴结构滚轮轴的结构及轴上零件固定如图3-5所示。第一段为安装齿轮的轴段,取直径,则第一段长度由齿轮轮毂的宽度确定,轮毂宽取,齿轮右侧有端盖定位,定位尺寸4mm,则L1=41mm。第二段齿轮左端采用轴肩定位,轴肩高度,故取,所以,由于装配需要长度选为。第三段选择调心滚子轴承,根据第二段轴颈,选择22208型调心滚子轴承,轴承尺寸为,则,为了便于定位轴承,定位尺寸3mm,则L3=20mm。第四段为轴承左端右端轴肩定位,轴肩高h=5mm,则,轴肩宽L4=20mm。第五段为安装滚轮处的轴段,取,。滚轮的左右两端轴承对称分布。滚轮和轴承之间采用套筒定位。滚轮和轴采用平键固定连接,建的,键长。另外为了使得滚轮与轴之间的配合良好,选择滚轮与轴的配合为。第六段和第七段尺寸分别和第四段和第三段相同。3.7 圆柱直齿轮的设计3.7.1 齿轮材料及基本参数1 小齿轮的材料为40,硬度为280,大齿轮的材料为45钢(调质),硬度为240,二者之差为40。2 精度等级选8级精度。3 选小齿轮齿数,大齿轮齿数,。4 选压力角为。5 查参考文献3中表9-7取小齿轮的接触疲劳强度极,查文献3表9-6,取SH=1,SF=1,YX=1.0。故 3.7.2 按轮齿弯曲疲劳强度计算设计1 齿轮的基本参数为Z1=16,Z2=20,Z3=25,。2 小齿轮的转矩可以根据所选择的电动机确定3 查齿形系数及载荷系数4 计算大、小齿轮的的值,并进行比较:5 则重合度系数为则由弯曲强度设计计算根据标准模数系列取m=8mm。6 几何尺寸的计算中心距为7 对齿面接触疲劳强度进行校核式中查文献3表9-5和9-6得由计算可知所以接触疲劳强度满足要求。3.7.3 齿轮的结构设计齿轮的结构要根据齿轮直径来确定。当齿轮直径与轴的直径差不多大时,应该做成一体的。当齿轮齿顶小于或者等于500mm时,要采用腹板式结构。当直径很小时,可采用实心的。所以滚轮架所用齿轮采用腹板式,结构如图3-6所示。图3-6 齿轮结构3.8 蜗轮轴的校核求轴上的载荷,要绘制应力弯曲图,首先根据蜗轮轴的结构图3-4做出轴的计算简图3-7。图3-7 轴的弯矩图和扭矩图作为简支梁的轴的支承跨距轴的弯矩图和扭矩图如图3-7所示,中间截面是轴的最容易失效的危险截面。现将计算的截面的 、及 的值计算过程及结果如下:对轴校核时,通常只需要校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面即可。根据上面计算的数据,蜗轮轴为单向旋转,扭转切应力则是脉动循环变应力。所以轴的计算应力:有以上校核可知安全。3.8 滚动轴承的寿命验算在此对30206圆锥滚子轴承进行寿命验算,轴承主要参数如下: D=62mm,d=30,B=16,T=17.25基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速对于30206型轴承,轴承派生轴向力 其中为判断系数,其值由的大小来确定,但现轴承轴向力未知,故先初取,因此可估算: , ,得 , , 进行插值计算,得,。 , ,两次计算的值相差不大,因此可以确定, ,。轴承当量动载荷、因为 ,径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1,对轴承2,因轴承运转中有中等冲击载荷,按文献3表13-6,取。则: 轴承计算寿命 减速器设计寿命 所以满足寿命要求。3.9 键的校验蜗杆上键87GB/T1096-2003,许用应力 ,取其平均值。键的工作长度:。校验强度为,所以此键强度符合设计要求。3.10 机架的设计焊接滚轮架机架为焊接构件,由于结构简单,生产批量不大,所以4吨焊接滚轮架的机架部分采用工字钢和钢板焊接而成。焊接前应该清理钢板上的油污等杂质,焊后应焊后检验是否有气孔、夹渣等缺陷。如有缺陷应修补。机架结构如图3-5所示。图3-4 机架结构3.11 轴承端盖的设计如3-6图所示,根据轴承座孔(外圈)直径170mm由参考资料得轴承端盖螺钉直径为d3=12mm,螺钉数目为4个。端盖的结构如图3-6所示。D4=D-(1015mm) 得D4=158mmD0=D+2.5D3 D0=200e=(11.2)d3 e=12 D2=D0+2.5D3 D2=150轴承端盖、轴承透盖都是按照此尺寸设计。图3-5 轴承端盖的设计26 第4章 焊接滚轮架的受力分析4.1 中心角的确定焊接滚轮架在实际设计应用中,为保证焊件在滚轮架上稳定、平稳地转动,中心角通常应不小于,我国制定的焊接滚轮架行业标准(ZBJT33003-1990)中规定,中心角应在范围内选取。4.2 滚轮间距及偏心系数确定由中心角在之间。根据表3-3知滚轮直径250mm,工件直径在250mm1600mm之间,由图4-1防焊件从滚轮架上倾覆的分析图,经过三角函数的关系得出:图4-1 防焊件从滚轮架上倾覆的分析图 当工件的最小直径为250mm时,两滚轮的间距应在191.34mm409mm之间选取最为合适。当工件的最大直径为1600mm时,两滚轮间距应在706mm1514mm之间选取最为合适。因此滚轮架的滚轮间距调节范围选定为255mm800mm之间。中心角的使用下限,主要受焊件静载稳定性的制约。当角给定后,偏心距只有满足焊件才不致从滚轮架上掉下而破坏其稳定性。则偏心系数=取=0.024.3 驱动圆周力与摩擦阻力的计算图4-2所示为滚轮架焊件的受力情况图,当重量为G、其偏心距e=0的筒体焊件1静置在主从动轮座上时,则主、从动滚轮上的支反力相等,即 式中 为中心角;D为焊件直径;为滚轮直径;L为滚轮之间的横向距离。图4-2 焊件受力图若焊件偏心距不为零,在主动滚轮滚轮圆周力的作用下,反时针转动,则焊件的受力情况如图4-1所示。主、从动滚轮分别作用到焊件上的支反力为 , (4-2)由图4-1知 ,0 , (4-3)将式(4-1)(4-3)带入(4-2)得当时 (4-4) 主动滚轮上的圆周力形成的主力矩首先要克服偏心力矩,其次还要克服从动轮处的反力矩,故焊件的力矩平衡方程式 即 (4-5)从动滚轮给予焊件的反力实为滚轮的摩擦阻力, 即 (4-6)式中 -滚轮轴径; -滚轮与滚轮轴的摩擦因数(滑动轴承,圆锥磙子轴承); -滚轮与焊件表面之间的滚动摩擦因数 将式(4-6)带入(4-5)得 (4-7)将式(4-4)(4-5)(4-7)联立,解出主动轮上的圆周力,当时, (4-8)将(4-8)代入(4-5)得出从动轮给予焊件的反力 (4-9)当时 4.4 附着力的验算 为了保证焊件在主动滚轮上不打滑,焊件在滚轮上的有效摩擦因数,应满足焊件在滚轮上的许用摩擦因数采用钢轮时,取=0.5因为f=F1/Ff1=0.099105/3.059105=0.032fp=0.5故实际的附着力满足设计要求。4.5 润滑及密封说明因为是下置式蜗杆减速器,且其传动的圆周速度,故蜗杆采用浸油润滑,取浸油深度h=12mm;润滑油使用50号机械润滑油。轴承采用润滑脂润滑,因为轴承转速v1500r /min,所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。在试运转过程中,所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃,不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。 结论经过十多周的收集资料、定方案、计算设计,终于完成了本次的设计工作。通过本次对小吨位自调式焊接滚轮架机械结构的设计,虽然紧张,但我收获了很多东西,特总结如下:1 本文所论述的是小吨位自调焊接滚轮架的整体和各部件的设计以及主要部件的校核。其中包括了传动部分,工作装置,辅助装置及机架的设计及轴、键、轴承等的校核。2 本焊接滚轮架具有中心距可根据焊件直径自行调节的特点,可适用于直径2501600mm的筒形工件焊接。3 本自调式焊接滚轮架的额定载荷为4T,主要使用于轻型薄壁筒形工件的装配焊接工程中,也适用于焊缝的检验等工作。4 本焊接滚轮架根据机械工业出版的机械工程手册补充本中的“焊接机械与自动化”部分、焊接手册以及焊接滚轮架的设计标准JB/T91871999设计的,考虑到经济性和便于日后的维护和保养,多采用标准件,机架为标准型钢焊接结构,工艺简单且使用寿命长。5 在设计过程中,由于理论基础知识把握得不牢固,在设计中难免会出现各种各样的难题,比如轴的设计步骤安排不当,联轴器、轴承选择不恰当等。这说明我对所学知识的运用能力较差,设计思维能力不强,需要多加锻炼。6 本次对小吨位自调焊接滚轮架的机械结构设计,巩固了我本科四年的理论知识,在设计过程中将理论综合的运用到实践中去,不仅加强了我的动手操作能力,还让我明白了做任何事情都必须有耐心,细心。32谢 辞在本次毕业设计小吨位自调式焊接滚轮架机械结构设计过程中,指导老师闫老师给予了极大的帮助,耐心的给我讲解滚轮架的工作原理,推荐的相关设计资料非常实用,因此我才逐渐的有了设计思路,最终顺利完成了设计,对此,我表示衷心的感谢!设计之初,崔老师,张老师辛苦的带着同学们去毕业实习,我在实习过程中见到了滚轮架,使我对滚轮架有了比较直观的认识,对我的毕业设计有质的帮助,所以非常感谢老师们的良苦用心!另外,在设计过程中,用到了各种相关知识,所以也要感谢我本科四年来所有教我的老师!最后,在设计过程中同学们也给我了许多建议,帮助我解决了很多问题,对此,向同学们致以谢意!33参考文献1王政.焊接工装夹具及变位机械.北京:机械工业出版社.2001 2陆文滔.焊接胎夹具设计.焊接技术.1994.1.40413张龙.机械设计课程设计手册(第一版).北京.国防工业出版社.20064方洪渊.焊接结构学.北京:机械工业出版社.2008.4(2010.9重印)3管道焊接技术.顾纪清.阳代军主编.北京.化学工业出版社,2005 4焊接冶金学(基本原理)/张文钺编著.北京.机械工业出版社.19965焊接冶金学.材料焊接性/李亚江主编.北京.机械工业出版社.20066焊接结构生产及设备/周浩森主编.北京.机械工业出版社.19997机械设计基础/杨可桢等主编.5版北京.高等教育出版社.20068吴宗泽.罗圣国主编.机械设计课程设计手册. 3版.北京.高等教育出版社.20069王纯详主编.焊接工装夹具设计.化学工业出版社.201110王政编著.焊接工装夹具及变位机械性能设计选用.机械工业出版社.200811清华大学吴宗泽罗圣国.机械设计课程设计手册.北京科技大学.200912江焕中.焊接方法与设备.机械工业出版社.199813杨峰.Pro/E曲面设计技巧与实例.北京. 中国铁道出版社.200214林清安.Pro/E 2001零件设计与工程图.北京.200215甘永立主编.几何量公差与检测.上海.上海科学技术出版社.200516方昆凡主编.公差与配合技术手册.北京.北京出版社.199917李庆华主编.材料力学.第二版.成都.西南交通大学出版社.200218成大先主编.机械设计手册.第四版.北京.化学工业出版.200219朱孝录主编.机械传动装置选用手册.北京.机械工业出版.199920刘艳革.焊接用自调式滚轮架设计.第2期P103.化工机械199821孙景荣.实用焊工手册.第三版.北京.化学工业出版社.2007.34
收藏
编号:16755879
类型:共享资源
大小:2.01MB
格式:ZIP
上传时间:2020-10-23
50
积分
- 关 键 词:
-
小型
调式
焊接
轮架
机械
结构设计
cad
图纸
以及
说明书
仿单
- 资源描述:
-
喜欢这个资料需要的话就充值下载吧。。。资源目录里展示的全都有预览可以查看的噢,,下载就有,,请放心下载,原稿可自行编辑修改=【QQ:11970985 可咨询交流】====================喜欢就充值下载吧。。。资源目录里展示的全都有,,下载后全都有,,请放心下载,原稿可自行编辑修改=【QQ:197216396 可咨询交流】====================
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。