20t自調(diào)式焊接滾輪架設(shè)計【說明書+CAD】

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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 of tube welding and welding assembly. Welding roller standing by structural form is divided into two categories : the first category is long axis-wheel frame., the second category is modular roller frame. In this paper, twenty pairs of modular T-welded wheel for the design, as well as axial, bond and other main component of checking. The results showed that the main components to meet the requirements. The roller 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 roller frame reasonable and economic, and other factors. Key words：weld, frock clamp, turning rolls; check; rationality目 錄摘要IAbstractII目錄III第1章緒論1第2章焊接機械概述22.1 焊接的應(yīng)用 22.2 焊接機械裝備 22.2.1焊接機械裝備的分類 22.2.2焊接機械設(shè)備在焊接生產(chǎn)中的作用 32.3焊接工裝夾具 42.3.1焊接工裝夾具的分類 42.3.2 焊接工裝夾具的特點 52.3.3焊接工裝夾具的設(shè)計要求 62.3.4焊接工裝夾具設(shè)計方案的確定 72.3.5焊件在夾具中的定位 82.4 焊接變位機械102.4.1 焊接變位機械的分類 102.4.2焊接變位機械應(yīng)具備的性能 112.5 幾類焊接機械設(shè)備的具體介紹122.5.1 焊接變位機122.5.2焊接翻轉(zhuǎn)機132.5.3焊接操作機142.5.4焊接滾輪架142.5.5關(guān)于滾輪架軸向竄動的問題16第3章方案的選擇與確定173.1自調(diào)式滾輪架的特點173.2滾輪驅(qū)動方案173.3減速裝置的選擇173.4聯(lián)軸器的選用203.5滾輪架滾輪的設(shè)計213.6軸的設(shè)計223.7軸承的選用253.8鍵的選用25第4章計算和校核 264.1焊接滾輪架的設(shè)計計算264.1.1驅(qū)動圓周力與摩擦阻力的計算264.1.2 滾輪支反力的計算 284.1.3驅(qū)動圓周力與支反力及中心角的確定294.2 軸的校核314.3滾輪處鍵的校核354.4軸承壽命計算36第5章 結(jié)論38參考文獻 39致謝41第1章 緒論本次設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進行的。這是我們對所學(xué)的各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次畢業(yè)設(shè)計之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓(xùn)練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉： （1）運用機械設(shè)計課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，根據(jù)此裝置的作用，通過現(xiàn)實中的要求完成此裝置的設(shè)置，使其達到設(shè)計的要求。（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計焊接滾輪架的訓(xùn)練，獲得設(shè)計某一裝置的設(shè)計理念，設(shè)計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的裝置的能力。（3）學(xué)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。 就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。第2章 焊接機械概述2.1 焊接的應(yīng)用焊接是一種制造技術(shù)，它是適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，以現(xiàn)代工業(yè)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，并且直接服務(wù)于機械制造工業(yè)。焊接技術(shù)的發(fā)展與制造工業(yè)的需要緊密相關(guān)，一般工業(yè)先進國家，鋼產(chǎn)量的50左右需采用焊接工藝才能形成產(chǎn)品；在石油化工、礦山冶金、金屬結(jié)構(gòu)、起重運輸、水陸交通、航天航空、橋梁建筑、電力能源等機械設(shè)備制造部門，焊接都有著重要而廣泛的應(yīng)用。許多設(shè)備中的大型結(jié)構(gòu)，幾乎都是焊接結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，焊接結(jié)構(gòu)正朝著超大型、高容量、高參數(shù)、耐磨、耐蝕、耐低溫、耐動載的方向發(fā)展，這就不僅需要為焊接生產(chǎn)提供質(zhì)量更高、性能更好的各種焊機、焊接材料和焊接工藝，而且要求提供各種性能優(yōu)異的焊接工裝設(shè)備，使焊接生產(chǎn)實現(xiàn)機械化和自動化，減少人為因素干擾，達到保證和穩(wěn)定焊接質(zhì)量、改善焊工勞動條件、提高生產(chǎn)率、促進文明生產(chǎn)的目的。但是，焊接生產(chǎn)是綜合性生產(chǎn)，在焊件制造過程中，除了焊接工序本身外，前后還有許多工序的配合，如備料、輸送、裝配、檢驗、矯正等工序。因此，焊接生產(chǎn)的機械化、自動化不僅僅局限于焊接工序本身，而且包括與焊接工序銜接的上下各工序的機械化、自動化，只有各個工序機械化、自動化了，才能實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的綜合機械化和自動化。2.2 焊接機械裝備2.2.1焊接機械裝備的分類焊接機械裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合有利于實現(xiàn)焊接生產(chǎn)機械化、自動化，有利于提高裝配一焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進行的各種輔助機械裝置和設(shè)備。這里稱之為輔助機械裝置和設(shè)備，是為了和焊機相區(qū)別。焊機是焊接生產(chǎn)過程中的核心設(shè)備，它包括焊接電源、焊接控制箱、焊接機頭等，有自己的獨立系統(tǒng)，不屬于焊接機械裝備的范疇。而焊接機械裝備相對于焊機是處于輔助地位的，是配合焊機進行焊接生產(chǎn)的機械裝置和設(shè)備。它包括的范圍較廣，按用途分，主要有焊接工裝夾具、焊接變位機械、焊件輸送機械三個方面，其次還有導(dǎo)電裝置、焊劑輸送與回收裝置、坡口準(zhǔn)備及焊縫清理與桔整裝置等。它們又是焊接機械裝備的從屬裝置。焊接機械裝備分為(1)焊接工裝夾具（按動力源分類）：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，磁力夾具，電動夾具，真空夾具，混合式夾具（2）焊接變位機械：焊工變位機械（焊工升降臺），焊機變位機械（焊接操作機，電焊渣立架），焊件變位機械（焊接變位機，焊接回轉(zhuǎn)臺，焊接翻滾機，焊接滾輪架），（3）焊接輸送機械：上料裝置，配料裝置，卸料裝置，傳送裝置，各種專用吊具（4）其他從屬裝置：導(dǎo)電裝置，焊劑輸送與回收裝置，焊絲清理及盤絲裝置，埋弧焊焊劑墊，坡口準(zhǔn)備及焊縫清理與精整裝置，吸塵及通風(fēng)裝置。從使用范圍來分，焊接機械裝備又分為通用和專用兩大類。通用焊接機械裝備通用性強、適應(yīng)性廣，整臺機械能適應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化重復(fù)使用。它們可以組合在一起使用，也可以組裝在焊接生產(chǎn)線上，成為焊接生產(chǎn)線的一個組成部分。由于這種裝備通用性強，所以機械化、自動化水平不是很高，主要滿足多品種、小批量焊接生產(chǎn)的需要。專用焊接機械裝備是為了適應(yīng)單品種、大批量焊接生產(chǎn)的需要專門設(shè)計制造的。這種裝備專業(yè)性強、生產(chǎn)宰高、控制系統(tǒng)先進，能很好地滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝焊工藝、生產(chǎn)批量的要求。例如：專用焊接工裝夾具、專用焊接機床就用于這類裝備2.2.2焊接機械設(shè)備在焊接生產(chǎn)中的作用焊接機械裝備對焊接生產(chǎn)的有利作用有如下幾個方面： 1)采用焊接工裝央具，零件由定位器定位，不用劃線，不用測量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置從而保證了裝配精度，加快了裝配作業(yè)的進程。此外，在焊接工裝夾具上大都采用磁力、液壓、氣動夾具，即使采用手動夾具，也都有擴力機構(gòu)，因此可減輕工人的體力勞動，提高裝配效率。 2)由于焊件在央具中可強行夾固或預(yù)先給予反變形，所以能控制或消除焊接變形。 3)采用焊接工裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，所以可提高焊件的互換性能；焊件上的配合孔、配合槽等機械加工要素可由原來的先焊接后加工改為先加工后焊接，從而避免了大型焊件燼后加工所帶來的困難，有利于縮短焊件的生產(chǎn)周期。 4)采用焊接變位機械，可縮短裝配和施焊過程中焊件翻轉(zhuǎn)變位的時間，減少了輔助工時，提高了焊機利用率和焊接生產(chǎn)率。 5)采用焊接變位機械可使焊件處于員有利的施焊位置-水平及船形位置上進行焊接。這有利于操作，有利于保證焊接質(zhì)量，而且可加大焊接工藝規(guī)范，充分發(fā)揮焊接方法的效能。 6)采用焊接變位機械可擴大焊機的焊接范圍。例如，埋弧焊機配合相應(yīng)的焊接裝備后，可完成內(nèi)外環(huán)縫、空間曲線焊經(jīng)的焊接和空間曲面的堆焊。7)采用焊接機械裝備后，可使手工操作變?yōu)闄C械操作，人僅處于控制機械的地位，減少了人為因素對焊接質(zhì)量的影響，也可降低對焊工操作技術(shù)水平的要求。8)采用焊接機械裝備后、可便裝配和焊接集中在一個工位上完成，可減少工序數(shù)量節(jié)約車間使用面積。9)只有與焊接機械裝備相配合，才能在條件困難、環(huán)境危險、不宜由人工直接操作的場合實現(xiàn)焊接作業(yè)。例如在高溫、深水、劇毒、有放射性的環(huán)境中進行焊接作業(yè)，都需要與相應(yīng)的焊接機械裝備相配合才能實現(xiàn)。10)欲使焊接工序本身實現(xiàn)機械化和自動化，或者使焊接生產(chǎn)過程實現(xiàn)綜合機械化、自動化，都需要焊接機械裝備舶配合才能實現(xiàn)。 總之焊接機械裝備對焊接生產(chǎn)的有利作用是多方面的?？偫ǘ?，就是保證焊接質(zhì)量，提高焊接生產(chǎn)串，改善工人的作業(yè)條件，實現(xiàn)機械化、自動化焊接生產(chǎn)過程四個方面。因此，無論在焊接車間或是在施工現(xiàn)場，焊接機械裝備已成為焊接生產(chǎn)中不可缺少的裝備之一，從面獲得了廣泛的應(yīng)用。2.3焊接工裝夾具2.3.1焊接工裝夾具的分類焊接工裝夾具是將焊件準(zhǔn)確定位并夾緊，用于裝配和焊接的工藝裝備。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，裝配和焊接是兩道重要的生產(chǎn)工序，根據(jù)工藝通常以兩種方式完成這兩道工序，一種是先裝配后焊接；一種是邊裝配邊焊接。我們把用來裝配以進行定位焊的夾具稱做裝配夾具；專門用來焊接焊件的夾具稱做焊接夾具；把既用來裝配又用來焊接的夾具稱做裝焊夾具。它們統(tǒng)稱為焊接工裝夾具。焊接工裝夾具按動力源分為七類：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，磁力夾具，真空夾具，電動夾具，混合式夾具。一個完整的夾具，是由定位器、夾緊機構(gòu)、夾具體三部分組成的。在裝焊作業(yè)中，多使用在夾具體上裝有多個不同夾緊機構(gòu)和定位器的復(fù)雜夾具(又稱為胎具或?qū)Ｓ脢A具)。其中，除夾具體是根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)形式進行專門設(shè)計外，夾緊機構(gòu)和定位器多是通用的結(jié)構(gòu)形式。定位器大多數(shù)是固定式的，也有一些為了便于焊件裝卸，做成伸縮式或轉(zhuǎn)動式的，并采用手動、氣動、液壓等驅(qū)動方式。夾緊機構(gòu)是夾具的主要組成部分，其結(jié)構(gòu)形式很多，且相對復(fù)雜，驅(qū)動方式也多種多樣。在一些大型復(fù)雜的夾具上，夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有多種，而且還使用多種動力源，有手動加氣動的、氣動加電磁的等等。這種多動力源夾具稱做混合式夾具。在先進工業(yè)國家里，對廣泛采用的一些夾緊機構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化在工藝設(shè)計時進行選用即可。我國焊接工作者，正進行著這方面的研究開發(fā)工作，相信不久也會有我們自己的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的夾緊機構(gòu)出現(xiàn)。2.3.2 焊接工裝夾具的特點焊接工裝夾具的特點，是由裝配焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)的形式?jīng)Q定的，與機床夾具比較有如下特點；1)由于焊件一般由多個簡單零件組焊而成，而這些零件的裝配和定位焊，在焊接工裝夾具上是按順序進行的，因此，它們的定位和夾緊是一個個單獨進行的。而機床夾具是對一個待機械加工的整體毛坯進行一次定位和夾緊。2)在焊接過程中，零件會因焊接加熱而伸長或因冷卻而縮短，為了減少或消除焊接變形，要求工裝夾具能對某些零件給予反變形或者作剛性的夾固；為了減少焊接應(yīng)力，又要允許某些零件在某一方向可以自由伸縮。因此，焊接工裝夾具不是對所有的零件都作剛性的夾固。機床夾具則不然，除少數(shù)加工細(xì)長件的夾具，如加工光杠、絲杠用的頂尖，要考慮工件機械加工時的熱變形對其作游動夾固外，其他夾具均對工件作剛性夾固。3)對機床夾具而言，加工后的工件，尺寸減小，重量減少更便于從夾具上取下。對焊接工裝夾具而言，裝焊完的結(jié)構(gòu)，尺寸增大，重量增加，形狀變得復(fù)雜，增加了從工裝夾具上卸下的難度。4)對用于熔焊的夾具，工作時主要承受焊件的重力、焊接應(yīng)力和夾緊力，有的還要承受裝配時的錘擊力；用于壓焊的夾具還要承受頂鍛力。面機床夾具主要承受工件的部分重力和切削力，且此切削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于焊接工裝夾具所承受的各種力。5)與機床夾具不同，焊接工裝夾具往往是焊接電源二次回路的一個組成部分，因此絕緣和導(dǎo)電是設(shè)計中必須注意的一個問題。例如，在設(shè)計電阻焊用的夾具時，如果絕緣處理不當(dāng)，將引起分流，使接頭強度降低。但對機床夾具而言，除電加工所用夾具外，不存在導(dǎo)電和絕緣的問題。6)焊接工裝夾具一般比機床夾具大。裝配夾具和裝焊夾具上的夾緊點、定位點比機床夾具上的多達幾倍甚至十幾倍，因此，設(shè)計難度較大，特別是定位點、夾緊點的數(shù)量、選位和兩者的對應(yīng)關(guān)系，都會影響夾具的功能和質(zhì)量。7)焊接工裝夾具主要用來保證焊接結(jié)構(gòu)各連接件的相對位置精度和整體結(jié)構(gòu)的形狀精度，而機床夾具主要用來保證零件的加工精度。8)除精密焊件所用的夾具外，一般焊接工裝夾具本身的制造精度，以及對焊件的定位精度均低于機床夾具的相應(yīng)指標(biāo)。以上八點是焊接工裝夾具與機床夾具的主要不同之處，設(shè)計焊接工裝夾具時，要充分考慮這些區(qū)別，使設(shè)計出來的夾具，能滿足使用要求。2.3.3焊接工裝夾具的設(shè)計要求1)焊接工裝夾具應(yīng)動作迅速、操作方便，操作位置應(yīng)處在工人容易接近、最宜操作的部位。特別是手動夾具，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應(yīng)設(shè)在工人最易用力的部位，當(dāng)夾具處于夾緊狀態(tài)時，應(yīng)能自鎖。2)焊接工裝夾具應(yīng)有足夠的裝配、焊接空間，不能影響焊接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機構(gòu)應(yīng)與焊道保持適當(dāng)?shù)木嚯x，或者布置在焊件的下方或側(cè)面。夾緊機構(gòu)的執(zhí)行元件應(yīng)能夠伸縮或轉(zhuǎn)位。3)夾緊可靠，剛性適當(dāng)。夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，夾緊后既不使焊件松動滑移，又不使焊件的拘束度過大而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。4)為了保證使用安全，應(yīng)設(shè)置必要的安全連鎖保護裝置。 5)夾緊時不應(yīng)損壞焊件的表面質(zhì)量，夾緊薄件和軟質(zhì)材料的焊件時，應(yīng)限制夾緊力，或者采取壓頭行程限位、加大壓頭接觸面積、加添銅、鋁村墊等措施。 6)接近焊接部位的夾具應(yīng)考慮操作手把的隔熱和防止焊接飛濺物對夾緊機構(gòu)和定位器表面的損傷。 7)夾具的施力點應(yīng)位于焊件的支承處或者布置在靠近支承的地方，要防止支承反力與夾緊力、支承反力與重力形成力偶。 8)注意各種焊接方法在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、隔磁、絕緣等方面對夾縣提出的特殊要求。例如，凸焊和閃光焊時，夾具兼作導(dǎo)電體；釬焊時夾具兼作散熱體，因此要求夾具本身具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。再如，真空電于束焊所使用的夾具，為了不影響電子束聚焦，在槍頭附近的夾具零件，不能用磁性材料制作，夾具也不能帶有剩磁。 9)用于大型板焊結(jié)構(gòu)的夾具，要有足夠的強度和剛度，特別是夾具體的剛度，對結(jié)構(gòu)的形狀精度、尺寸精度影響較大，設(shè)計時要留有較大的裕度。 10)在同一個夾具上，定位器和夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不宜過多，并且盡量只選用一種動力源。 11)工裝夾具本身應(yīng)具有較好的制造工藝性和較高的機械效率。 12)盡量選用已通用化、標(biāo)準(zhǔn)他的夾緊機構(gòu)以及標(biāo)準(zhǔn)的零部件來制作焊接工裝夾具。2.3.4焊接工裝夾具設(shè)計方案的確定確定工裝夾具方案時，夾具的合理性和經(jīng)濟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施。同時，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)和夾緊機構(gòu)方案的重要依據(jù)。除此之外還應(yīng)考慮經(jīng)濟上的因素，使夾具的制造、使用費用最低而取得的經(jīng)濟效益最大。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要對上述各因素進行綜合分析，只有全盤考慮，才能制定出最佳的設(shè)計方案。具體確定設(shè)計方案時，應(yīng)聯(lián)系以下幾個方面進行考慮： 1)焊件的整體尺寸和制造精度以及組成焊件的各個坯件的形狀、尺寸和精度。其中，形狀和尺寸是確定夾具設(shè)計方案、夾緊機構(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小；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)。 2)裝焊工藝對夾具的要求。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，不同的焊接方法對夾具提出的要求，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。 3)裝、焊作業(yè)可否在同一夾具上完成，或是需要單獨設(shè)計裝配夾具和焊接夾具。這往往與下述因素有關(guān)：（1）在裝焊夾具上，焊件的所有焊縫能否在最有利的施焊位置上焊完。（2）從裝配夾具上取下由裝配點定好位的部件時，是否會破壞各零件的相互位置。若部件剛性不好，則會發(fā)生整體變形，甚至定位焊點發(fā)生開裂，使已裝配好的零件發(fā)生位置變化。（3）裝配時不需要使焊件翻轉(zhuǎn)變位，而在焊接時，則需要使焊件翻轉(zhuǎn)變位，這樣，若采用裝焊夾具方案，是否會使夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。（4）裝配夾具，其定位器和夾緊機構(gòu)較多，若用于焊接，是否影響焊接機頭的焊接可達性；焊接夾具，為了防止焊件變形，雖具有較大的剛度和強度，但用于裝配時，能否承受裝配時的錘擊力。（5）裝、焊作業(yè)若在同一夾具上完成，能否合理地組織裝配工人、焊接工人相互協(xié)調(diào)作業(yè)。（6）車間的作業(yè)面積和起重運輸設(shè)備的負(fù)荷能力是否允許裝配和焊接作業(yè)分別在各自的夾具上進行。 4)焊件酌產(chǎn)量。例如，在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)選用專用、高效、省力的夾具結(jié)構(gòu)，像各種有動力源的夾具和聯(lián)動夾具就屬此類。在中小批量生產(chǎn)中，夾具主要以保證裝焊質(zhì)量為主，效率的高低是較為次要的問題，因此應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性廣的通用夾具，使夾具的結(jié)構(gòu)方案與焊件的產(chǎn)量相匹配。2.3.5焊件在夾具中的定位(一)物體定位原則-六點定則 在進行裝焊作業(yè)時，首先應(yīng)使焊件在夾具中得到確定的位置，并在裝配、焊接過程中一直將其保持在原來的位置上。我們把焊件按圖樣要求得到確定位置的過程稱為定位；把焊件在裝好作業(yè)中一直保持在確定位置上的過程稱為夾緊。 為了使焊件在夾具中得到要求的確定位置，應(yīng)先研究一下物體在空間的位置 圖2-1 物體的定位是怎樣被確定下來的。一個物體A如果在空間不與任何其他物體發(fā)生聯(lián)系，那么相對于空間互相垂直的三個坐標(biāo)軸就有六種活動的可能性，見圖1-1a，其中三種是分別沿x、y、z軸的移動，另三種是分別統(tǒng)x、y、z軸的轉(zhuǎn)動。物體的這種活動可能性叫做自由度。因此一個物體有六個自由度，這六個自由度被消除了，則物體在空間的位置就完全被確定了，所以自由度也是決定物體空間位置的獨立參數(shù)。 如圖2-1b所示，如果我們在xOy面上放一塊平板B來支承物體A，這時物體A在這個平面上只能沿Ox軸和Oy軸移動和繞Oz軸旋轉(zhuǎn)，而不能沿Oz軸移動和繞Ox軸和Oy軸旋轉(zhuǎn)，否隊物體A將脫離平板B。這說明文承扳B消除了物體A的三個自由度。如果我們再在物體A的xOz平面上放置兩塊擋鐵1和2(圖2-1c)物體A也就不能沿Oy軸移動和繞Oz軸旋轉(zhuǎn)了，從而又消除了兩個自由度。最后，只要在物體A的zOy平面上再設(shè)置一塊擋鐵3，消除物體沿Ox軸移動的自由度，則物體A的空間位置就被完全確定下來(圖2-1d)。從幾何學(xué)中知道，三點可以決定一平而，我們可以用三個定位支承點4、5、6(圖2-1e)代替圖2-1d中的支承平板B，同時也把擋鐵1、2、3當(dāng)做定位支承點，從而一個定位支承點平均消除了一個自由度。因此，確定物體的空間位置，就需要按圖2-1e布置的六個支承點消除物體活動的六個自由度，這就是物體定位的“六點定則”。 由圖2-1e可知，三個文承點在xOy平面上二個支承點在xOz平面上一個支承點在zOy平面上。我們把有三個支承點的平面稱做安裝基面。在這個面上，三個支承點不能在一條直線上，被支承工件的重心必須落在這三個支承點作為頂點所構(gòu)成的三角形內(nèi)。這三個定位支承點之間的距離越遠(yuǎn)，則安裝基面越大，焊件的安裝穩(wěn)定性和相關(guān)位置精度就越高，因此，應(yīng)選擇焊件輪廓尺寸最大的表面與安裝基面接觸。有兩個定位支承點的平面稱做導(dǎo)向基面。這兩個支承點的連線應(yīng)平行于安裝基面，而且兩點間的距離越遠(yuǎn)越有利于提高安裝精度，因此應(yīng)選焊件尺寸最長的表面與導(dǎo)向基面接觸。有一個定位支承點的平面稱做定程基面。顯然，安裝一個定位支承點就不需要很大的面積與長度，因此，通常是選擇焊件較小的表面與定程基面接觸。2.4 焊接變位機械2.4.1 焊接變位機械的分類 焊接變位機械是改變焊件、焊機或焊工空間位置來完成機械化、自動化焊接的各種機械設(shè)備。使用焊接變位機械可縮短焊接輔助時間提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度，保證和改善焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。焊接變位機械的分類及各類所屬設(shè)備如下： 圖2-2 焊接變位機械的分類各種焊接變位機械都可單獨使用，但在多數(shù)場合是相互配合使用的，它們不僅用于焊接作業(yè)，也可用于裝配、切割、檢驗、打磨、噴漆等作業(yè)。2.4.2焊接變位機械應(yīng)具備的性能。一般，通用的焊接變位機械應(yīng)具備的性能是：1)焊件變位機械和焊機變位機械要有較寬的調(diào)速范圍焊接運行速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。2)對尺寸和形狀各異的焊件，要有一定的適用性。3)在傳動鏈中，應(yīng)具有一級反行程自鎖傳動，以免動力源突然切斷時，焊件因重力作用而發(fā)生事故。4)與焊接機器人和精密焊接作業(yè)配合使用的焊件變位機械，視焊件大小和工藝方法的不同，其到位精度(點位控制)和運行軌跡精度(輪廓控制)應(yīng)控制在0.1-2mm之間，最高精度應(yīng)可達0.01mm。5)回程速度要快，但應(yīng)避免產(chǎn)生沖擊和振動。6)有良好的接電、接水、接氣設(shè)施，以及導(dǎo)熱和通風(fēng)性能。7)整個結(jié)構(gòu)要有良好的密閉性以免焊接飛濺物的損傷，對散落在其上的焊渣、藥皮等臟物應(yīng)易被清除。8)焊接變位機械要有聯(lián)動控制接口和相應(yīng)的自保護功能集中控制和相互協(xié)調(diào)動作。9)工作臺面上應(yīng)刻有安裝基線，井設(shè)有安裝槽孔，能方便的安裝各種定位器件和夾緊機構(gòu)。10)兼作裝配用的焊件變位機械，其工作臺面要有較高的強度和抗沖擊性能。 11)用于電子束焊、等離子弧焊、激光焊和釬焊的焊件變位機械，應(yīng)滿足導(dǎo)電、隔磁、絕緣等方面的特殊要求。2.5 幾類焊接機械設(shè)備的具體介紹 焊件變位機械是在燼接過程中改變焊件空間位置，使其有利于焊接作業(yè)的各種機械設(shè)備。焊件變位機械按功能不同，分為焊接變位祝、焊接滾輪架、焊接回轉(zhuǎn)臺和焊接翻轉(zhuǎn)機四類。在手工焊作業(yè)中，經(jīng)常使用各種焊件變位機械，但在多數(shù)場合，焊件變位機械是與焊機變位機械相互配合使用的，用來完成縱縫、橫續(xù)、環(huán)縫、空間曲線焊縫的焊接以及堆焊作業(yè)。焊件變位機械也是機械化、自動化裝焊生產(chǎn)線上的重要組成部分在以弧焊機器人為中心的柔性加工單元(Mc)和加工系統(tǒng)(Fk)中，焊件變位機械也是組成設(shè)備之一。在復(fù)雜焊件焊接和要求施焊位置精度較高的焊接作業(yè)中，例如窄間隙焊接、空間曲面的帶極堆焊等，都需要焊件變位機械的配合，才能完成其作業(yè)。2.5.1 焊接變位機焊接變位機是在焊接作業(yè)中將焊件回轉(zhuǎn)并傾斜，使焊件上的焊縫置于有利施焊位置的焊件變位機械。 焊接變位機主要用于機架、機座、機殼、法蘭、封頭等非長形焊件的翻轉(zhuǎn)變位。焊接變位機按結(jié)構(gòu)形式可分為三種：（1）伸臂式焊接變位機 其回轉(zhuǎn)工作臺繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并安裝在伸臂的一端，伸臂一般相對于某一轉(zhuǎn)軸成角度回轉(zhuǎn)，而此轉(zhuǎn)軸的位置多是固定的，但有的也可在小于的范圍內(nèi)上下傾斜。這兩種運動都改變了工作臺而回轉(zhuǎn)軸的位置，從而使該機變位范圍大，作業(yè)適應(yīng)性好，但這種形式的變位機，整體穩(wěn)定性較差。該機多為電動機驅(qū)動，承載能力在0.5t以下，適用于小型焊件的翻轉(zhuǎn)變位。也有液壓驅(qū)動的，承載能力多在10t左右，適用于結(jié)構(gòu)尺寸不大，但自重較大的焊件。伸臂式的焊接變位機在手工焊中應(yīng)用較多。（2）座式焊接變位機其工作臺連同回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過傾斜軸支承在機座上，工作臺以焊速回轉(zhuǎn)，傾斜軸通過扇形齒輪或液壓缸，多在的圍內(nèi)恒速或變速傾斜。該機穩(wěn)定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，適用于焊件的翻轉(zhuǎn)變位。是目前產(chǎn)量最大、規(guī)格最全、應(yīng)用員廣的結(jié)構(gòu)形式。常與伸縮營式焊接操作機或弧焊機器人配合使用。（3）雙座式焊接變位機 工作臺安裝在機座上，以所需的焊接速度回轉(zhuǎn)；形架座在兩例的機座上，多以桓速或所需的焊接速度繞水平軸線轉(zhuǎn)動。該機不僅穩(wěn)定性好，而且如果設(shè)計得當(dāng)，可使焊件安放在工作臺上后，隨形架傾斜的綜合重心位于或接近傾斜機構(gòu)的軸線，從而使傾斜驅(qū)動力短大大減小。因此重型焊接變位機多采用這種結(jié)構(gòu)。焊接變位機的基本結(jié)構(gòu)形式雖只有上述三種，但其派生形式很多，有些變位機的工作臺還具有升降功能。2.5.2焊接翻轉(zhuǎn)機焊接翻轉(zhuǎn)機是將焊件繞水平軸轉(zhuǎn)動或傾斜，使之處于有利裝焊位置的焊件變位機械。焊接翻轉(zhuǎn)機的種類較多，常見的有框架式、頭層架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式和推舉式等翻轉(zhuǎn)機。頭尾架式翻轉(zhuǎn)機，其頭架可單獨使用，在頭部裝上工作臺及相應(yīng)夾具后，可用于短小焊件的翻轉(zhuǎn)變位。有的翻轉(zhuǎn)機尾架做成移動式的以適應(yīng)不同長度焊件的翻轉(zhuǎn)變位，其中對應(yīng)用在大型構(gòu)件上的翻轉(zhuǎn)機，工作臺做成升降式的。 目前，我國還未對各種形式的焊接翻轉(zhuǎn)機制定出系列標(biāo)準(zhǔn)但已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的焊接翻轉(zhuǎn)機，并已成系列。 配合機器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機，國內(nèi)外均有生產(chǎn)，它們都是點位控制的，控制點數(shù)以使用要求而定，但多為2點(每隔)、4點(每隔)、8點(每隔)控制。翻轉(zhuǎn)速度以恒速為多。翻轉(zhuǎn)機與機器人聯(lián)機，按程序動作，載重量多在203000kg之間。我國汽車、摩托車制造行業(yè)使用的弧焊機器人加工中心，已成功地使用了國產(chǎn)頭尾架式和框架式焊接翻轉(zhuǎn)機。由于是恒速翻轉(zhuǎn)，點位控制，并輔以電磁制動和氣缸錐銷強制定位，所以多采用交流電動機驅(qū)動和普通齒輪副減速，其機械傳動系統(tǒng)的制造精度比軌跡控制的低1-2級，使產(chǎn)品造價大大降低。2.5.3焊接操作機 焊機變位機械是改變焊接機頭空間位置進行焊接作業(yè)的機械設(shè)備。它主要包括焊接操作機和電渣焊立架。焊接操作機的結(jié)構(gòu)形式很多，使用范圍很廣，常與焊件變位機械相配合，完成各種焊接作業(yè)。若更換作業(yè)機頭，還能進行其他的相應(yīng)作業(yè)。電渣焊立架的結(jié)構(gòu)形式和功能相對單一，主要用于厚壁焊件立縫的焊接。焊接操作機是能將焊接機頭(焊槍)準(zhǔn)確送到待焊位置，并保持在該位置或以選定焊速沿設(shè)定軌跡移動的焊接機頭的變位機械。2.5.4焊接滾輪架焊接滾輪架是借助主動滾輪和工件之間的摩擦力帶動筒形工件旋轉(zhuǎn)的焊接變位機械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的轉(zhuǎn)配與焊接。若對主、從動滾輪的高度作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，也可以進行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配于焊接。對于一些非圓長焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡箍內(nèi)，也可以在焊接滾輪架上進行裝焊作業(yè)。焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式分為兩類：第一類是長軸式滾輪架。滾輪沿兩平行軸排列，與驅(qū)動裝置相連的一排為主動滾輪，另一排為從動滾輪架，也有兩排均為主動滾輪的，主要用于細(xì)長薄形焊件的組隊與焊接。有的長軸式滾輪架其滾輪為一長形滾柱，直徑0.30.4m、長度15m。筒體置于其上不易軸向變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組對喝環(huán)縫的焊接。 長軸式滾輪架多是用戶根據(jù)焊件特點自行設(shè)計制造的，市場上可供選用的定型產(chǎn)品很少。第二類是組合式滾輪架，它的主動滾輪架從動滾輪架(圖混合式滾輪架(即在一個支架上有一個主動滾輪座和一個從動滾輪座)都是獨立的，使用時可根據(jù)焊件的重量和長度進行任意組合，其組合比例也不僅是1與1的組合。因此，使用方便靈活，對焊件的適應(yīng)性很強，是目前應(yīng)用員廣泛的結(jié)構(gòu)形式。國內(nèi)外有關(guān)生產(chǎn)廠家均有各自的系列產(chǎn)品供應(yīng)市場。為了焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距應(yīng)能調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方式有兩種：一種是自調(diào)式；一種是非自調(diào)式的。自調(diào)式可根據(jù)焊件的直徑自動調(diào)整滾輪間距；非自調(diào)式的是靠移動支架上的滾輪座來調(diào)節(jié)滾輪的間距的，但調(diào)節(jié)范圍有限。對重型滾輪架，多采用車間起重設(shè)備挪動滾輪座進行分段調(diào)節(jié)。對輕滾輪架型，多采用手動或電動絲桿-螺母機構(gòu)來移動滾輪座進行連續(xù)調(diào)節(jié)。為了便于調(diào)節(jié)滾輪架之間的距離，以適應(yīng)不同長度焊件的裝焊需要，有的滾輪架上還安有機動或非機動的行走機構(gòu)，沿軌道移行，以調(diào)節(jié)相互之間的距離。焊接滾輪架多采用直流電電動機驅(qū)動，降壓調(diào)速。但用于裝配作業(yè)的滾輪架則采用交流電動機驅(qū)動，恒速運行。近年來，隨著晶體閘流管變頻性能的完善以及價格的下降，采用交流電動機驅(qū)動。變頻調(diào)速的焊接滾輪架也日趨增多。焊接滾輪架的滾輪結(jié)構(gòu)主要有四種類型，其特點和適用范圍見表1-1。表2-1 滾輪架的結(jié)構(gòu)特點和適用范圍類型特點適用范圍鋼輪承載能力強，制造簡單一般用于重型焊件和需要預(yù)熱處理的焊件以及額定載荷大于60t的滾輪架膠輪鋼輪外包橡膠、摩擦力大、傳動平穩(wěn)但橡膠易壓壞一般多用于10t以下的焊件和有色金屬容器組合輪鋼輪和橡膠輪相組合，承載能力比橡膠輪高，傳動平穩(wěn)。一般多用于10t-60t的焊件腹帶輪大面積履帶和焊件接觸，有利于防止薄壁工件的變形，傳動平穩(wěn)但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜用于輕型、薄壁大直徑的焊件及有色金屬容器金屬滾輪多用鑄鋼和合金球墨鑄鐵制作，其表面熱處理硬度約為50HRC，滾輪直徑多在200700mm之間。國外焊接滾輪架的品種很多，系列較全，承載量11500t、適用焊件直徑18m的標(biāo)準(zhǔn)組合式滾輪架（即兩個主動輪座與兩個從動輪座的組合）均為系列供應(yīng)。其滾輪速度多在690m/h之間無級可調(diào)，有的還有防止焊件軸向攢動功能。我國已有不少廠家生產(chǎn)焊接滾輪架，最大承載量已達400t、適用焊件直徑可達6m，滾輪線速度多在640m/h之間無級調(diào)速。防軸向竄動的焊接滾輪架已有生產(chǎn)，但性能尚待提高。2.5.5關(guān)于滾輪架軸向竄動的問題 (1)問題的提出 焊接滾輪架驅(qū)動焊件繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)時，往往伴有軸向的竄動，從而影響焊接質(zhì)量和焊接過程的正常進行，嚴(yán)重時會導(dǎo)致焊接過程的中斷，甚至發(fā)生焊件傾覆等設(shè)備人身事故。因此，國內(nèi)一些工廠常采用在焊件端頭硬頂?shù)霓k法，強行制止焊件的竄動。這種辦法，對穩(wěn)定性要求很高的帶極堆焊和窄間隙焊等作業(yè)時采用硬性阻擋的辦法往往效果不佳。因為焊件重量大，旋轉(zhuǎn)時軸向竄動力也大，強行阻擋，則勢必使焊件旋轉(zhuǎn)阻力增大，引起轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，產(chǎn)生焊接缺陷，并可能使焊件端部已加工好的坡口因擠壓而破壞，有時甚至還會發(fā)生電動機過載燒壞事故。在此背景下，國外開發(fā)了防鈾向竄動技術(shù)，并于20世紀(jì)80年代中期推出了防止焊件軸向竄動的焊接滾輪架，將焊件的竄動量控制在以內(nèi)，滿足了各種焊接方法對施焊位置精度的要求。我國自20世紀(jì)80年代末期起也開展了此項技術(shù)的研究，并研制出了樣機。20世紀(jì)90年代初期，國內(nèi)個別焊接輔機制造廠已有產(chǎn)品上市，但未形成生產(chǎn)規(guī)模。在防竄精度(行標(biāo)規(guī)定)和使用可靠性方面，比瑞典和意大利等國的產(chǎn)品尚存在差距。（2）焊件發(fā)生軸向竄動的原因及影響因素對焊接滾輪架而言，當(dāng)滾輪和焊件都是理想的圓柱體且各滾輪尺寸一致，其轉(zhuǎn)動軸線都在同一水平面內(nèi)并平行于焊件軸線時，則主動滾輪驅(qū)動焊件作用在焊件上的力，和從動滾輪作用到焊件上的反力，均為圓周力。此時，焊件繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，不會產(chǎn)生軸向竄動。但是，當(dāng)這一條件受到破壞，例如滾輪架制造安裝存在誤差、焊件幾何形狀不規(guī)矩等，使前后排滾輪存在高差和滾輪軸線與焊件軸線不平行，從而導(dǎo)致焊件自重以及主動滾輪、從動滾輪與焊件接觸處存在軸向分力時，便形成了焊件軸向竄動的必要條件。但是各軸向力的方向并不完全一致。第3章 方案的選擇與確定3.1自調(diào)式滾輪架的特點 為了焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距應(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。自調(diào)式的可根據(jù)焊件的直徑自動調(diào)整滾輪的間距；非自調(diào)式的是靠移動支架上的滾輪座來調(diào)節(jié)滾輪的間距。若裝焊壁厚劇、而長度很長的筒形焊件時，宜用幾臺混合式滾輪架的組合。這樣，沿簡體長度方向均有主動滾輪驅(qū)動，使焊件不致打滑和扭曲。若裝焊壁厚較大、剛性較好的簡形焊件時，則常采用主動滾輪架和從動滾輪架的組合，這樣即使是主動滾輪架在簡體一端驅(qū)動焊件旋轉(zhuǎn)，但因焊件剛性較好，仍能保持轉(zhuǎn)速均勻，也不致發(fā)生扭曲變形。3.2滾輪驅(qū)動方案 為使焊接滾輪架的滾輪間距調(diào)節(jié)更為方便，機動性更強，組合更加便利，采用單獨驅(qū)動的焊接滾輪架日益增多。但是，每一主動滾輪均由一臺電動機驅(qū)動時，應(yīng)解決好各滾輪轉(zhuǎn)速的同步問題。由于制造工藝、材料性能等因素的影響，同一型號規(guī)格的電動機，其額定轉(zhuǎn)速實際上并不一致，因此要把實測數(shù)據(jù)最相近的一組電動機作為滾輪架的拖動電動機。焊接自調(diào)式滾輪架的驅(qū)動運動，多采用三相異步電動機驅(qū)動。對于20t自調(diào)式焊接滾輪架設(shè)計，我們選用調(diào)速式三相異步電動機，型號YHT51。另外，在驅(qū)動系統(tǒng)的控制回路中，應(yīng)有行程保護、過載保護、斷電保護及工作臺傾斜角度指示等功能。3.3減速裝置的選擇由工作條件可知滾輪圓周速度是2060m/h，滾輪的直徑為450mm，有步驟二可知,我們選擇的電動機為換向器式調(diào)速異步電動機YHT51轉(zhuǎn)速為4701410r/min,計算如下設(shè)滾輪每分鐘旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為n，=0.24r/min =0.71r/min由以上可得，整個傳動過程從4701410r/min減速到0.240.71r/min,而其中經(jīng)過的路徑為電動機-渦輪減速器-蝸桿-渦輪（齒輪1）-齒輪2-齒輪3（橡膠輪），由此求的傳動比為i=.之后對各級間的傳動比進行假設(shè)，通過計算我們選擇渦輪減速器的傳動比為 ，蝸桿z=1，渦輪z=41(齒輪1z=23)，齒輪2 z=23,齒輪3 z=30,傳動比為 i=2017計算滾輪的圓周速度 =19.75r/h =59.26r/h從計算可以得出，計算基本符合設(shè)計要求。1 減速器的選擇渦輪減速器我們選用直廓環(huán)面蝸桿減速器，型號為HWB125-40-1（JB/T7936-1999）直廓環(huán)面蝸桿減速器適用于冶金、礦山、起重、運輸、石油、化工、建筑等行業(yè)機械設(shè)備的減速傳動。其工作條件如下：1） 兩軸交錯角為90度；2） 螺桿轉(zhuǎn)速不超過1500r/min； 3） 螺桿中間平面分度圓滑動速度不超過6m/s；4） 減速器的工作環(huán)境溫度為040攝氏度，當(dāng)環(huán)境溫度低于0攝氏度和高于40攝氏度時，潤滑油要相應(yīng)的加熱和冷卻；5） 螺桿軸可正，反運轉(zhuǎn)。對減速器的選擇進行校核。（1） 按強度，公式如下 -減速器計算功率（Kw）; -工況系數(shù)，查表37.1-85； -原動機輸出或減速器輸入功率（Kw）; -減速器額定輸入功率（Kw）又=1.2，=6.1， 所以 所以符合要求（2）按熱功率校核，輸入功率校核按工作制度來進行，由于滾輪架要經(jīng)常啟動和停止，不需要校核輸入熱功率。2 渦輪蝸桿的選擇螺桿傳動用于交錯軸間傳遞運動及動力。通常交錯角為90度。它的主要優(yōu)點為：渦輪齒數(shù)為傳動比大，工作平穩(wěn)，噪聲低，機構(gòu)緊湊，可以自鎖。主要缺點：效率低，需要貴重的減摩性有色金屬。在焊接滾輪架設(shè)計中，渦輪蝸桿在第二級減速上，我們已經(jīng)選擇蝸桿的頭數(shù)，渦輪的齒數(shù)為，從機械設(shè)計手冊第2版表35.5-6（普通圓柱螺桿傳動的基本參數(shù)及其匹配）中我們選擇相應(yīng)的裝置，選擇如下，中心距a=160mm，m=6.3,螺桿分度圓直徑為，3 齒輪的選擇齒輪傳動類型的選擇原則1）滿足使用要求，如傳動結(jié)構(gòu)尺寸、重量、功率、速度、傳動比、壽命、可靠性的要求，對以上要求應(yīng)作全面的、深入的分析、滿足主要的要求兼顧其他。2）考慮工藝條件，如制造廠的工藝水平、設(shè)備條件、生產(chǎn)批量等。3）考慮合理性、先進性和經(jīng)濟性等。這里我們選擇漸開線圓柱齒輪， 傳動的效率和功率范圍大；傳動效率高，一對齒輪可達98%99%，精度愈高，效率愈高;對中心距的敏感性小，裝配和維修比較簡便;可以進行交位切削及各種修形、俢緣，以適用提高傳動質(zhì)量的要求；易于進行精確加工。由傳動比計算可知，齒輪的齒數(shù)分別為23，23，29，在減速器中，通常取m=(0.0070.02)a,其中a為中心距，對于傳遞動力的傳動模數(shù)m應(yīng)不小于2mm,這里選擇模數(shù)均取8mm。渦輪蝸桿及齒輪的校核在下一章中進行敘述。有關(guān)參數(shù)參考文獻143.4 聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件來確定。具體選擇是可以考慮以下幾點；（1）機械類型和傳動系統(tǒng)的配置情況。（2）所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)以及對緩沖和減震方面的要求，包括在穩(wěn)定工況下云裝的最大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的時間特性（瞬時的和連續(xù)的）。（3）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力的大小，對于高速傳動軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器。（4）兩軸相對位移的大小和方向，當(dāng)安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴(yán)格精確對中，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器。（5）聯(lián)軸器的可靠性、適用壽命和工作環(huán)境，通常由金屬元件制成不需要潤滑的聯(lián)軸器比較可靠，需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤滑完整程度的影響，而且可能污染環(huán)境。（6）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本，在滿足適用性能的前提下，用選用裝拆方便、維護簡單、成本低的聯(lián)軸器。在此焊接滾輪架中，電動機和減速器之間需要一個聯(lián)軸器連接，由于電動機的速度比較快，沖擊比較大，因此我們選擇彈性聯(lián)軸節(jié)。這類聯(lián)軸器都兩軸線的位移有一定的補償作用，又由于我們電動機啟動比較頻繁，傳遞的扭矩不是很大，所以我們選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器，這類聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)與剛性凸緣聯(lián)軸器相似，只是用套有橡膠彈性套的柱銷代替連接螺栓。柱銷中心分布圓直徑 其中是聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩（）。聯(lián)軸器外徑 其中是軸孔直徑。從減速器出來和蝸桿連接需要一個聯(lián)軸器，由于此處剛度較大，且無劇烈沖擊。故此我們選用十字滑塊聯(lián)軸器，這類聯(lián)軸器具有撓性，故可以補償兩軸的相對位移。十字滑塊聯(lián)軸器由兩個在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和一個兩面帶有凸牙的中間盤組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉(zhuǎn)時兩軸間的相對位移。這種聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面需要進行熱處理，以提高其硬度；為了減少摩擦及磨損，使用時應(yīng)從中間盤的油孔中注油進行潤滑。十字滑塊聯(lián)軸器效率。式中 -摩擦系數(shù)，一般取為； -為兩軸間徑向位移量；-為軸徑；單位mm 傳動軸與兩端的蝸桿之間需要兩個聯(lián)軸器，由于此處要求嚴(yán)格對中，且載荷不大較為平穩(wěn)，所以我們選用套筒聯(lián)軸器，這類聯(lián)軸器就是利用一個公用套筒，以鍵和銷的連接方式將兩根軸連接在一起同步運動，這類聯(lián)軸器目前尚無標(biāo)準(zhǔn)，強度計算按鍵連接或銷連接的方法進行。3.5滾輪架滾輪的設(shè)計前已述及，焊接滾輪架的滾輪結(jié)構(gòu)主要有四種類型，適用于不同場合。其中，橡膠輪緣的滾輪常因結(jié)構(gòu)不合理，或橡膠質(zhì)量不佳或掛膠工藝不完善，使用不久就會發(fā)生擠裂、脫膠而損壞。另外，常在橡膠輪綢與金屬的結(jié)合部，將金屬輪面開出多道溝槽，以增加橡膠與金屬的接觸向積，強化結(jié)合牢度，避免脫膠(圖3-3)。至于橡膠成分和掛膠工藝，在美國是一項專利，國內(nèi)蘭州石油化工機器廠，將國產(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輪壽命延長了許多。圖3-3滾輪結(jié)構(gòu)3.6軸的設(shè)計軸的設(shè)計主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。對于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，我們此次設(shè)計都是根據(jù)零件的安裝、定位等方面的要求，比較合理的確定的軸的形狀和尺寸。軸的計算通常都是在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后進行的校核計算，計算準(zhǔn)則則是滿足軸的剛度和強度的要求，必要時還應(yīng)校核軸的振動穩(wěn)定性。我們現(xiàn)在以滾輪軸為例來設(shè)計軸圖3-4 滾輪軸的結(jié)構(gòu)圖1由于我們選用的電動機功率范圍為，依次經(jīng)過渦輪蝸桿減速器（）、十字滑塊聯(lián)軸器（）、蝸桿渦輪齒輪（）、中間齒輪（）、又由于分到4個滾輪軸上，所以到達滾輪軸的最大功率為。又滾輪轉(zhuǎn)速。于是2求作用在齒輪上的力齒輪的分度圓直徑為 而 3初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取，于是得 滾輪軸的最小直徑顯然是安裝齒輪處的直徑，為了使所選的軸直徑與齒輪孔徑相適應(yīng)，取以標(biāo)準(zhǔn)值，。4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上零件的裝配方案滾輪軸上零件的具體裝配關(guān)系見上圖（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）安裝齒輪處的軸段的直徑。就得到齒輪輪轂的寬度為，齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取。齒輪右端由軸擋板固定。2) 段由于裝配需要直徑和長度選為3）初步選擇滾動軸承，因為軸承要承受較大的徑向載荷，故選擇調(diào)心滾子軸承，參照工作要求，并要求，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取2基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的調(diào)心滾子軸承22316，其基本尺寸為。故，。右端滾動軸承采用軸肩定位。有手冊上查的22316型軸承的定位軸肩高度，又由于有套筒的存在，因此，取4）安裝滾輪處的軸段的直徑；滾輪的左右兩端軸承對稱分布。那么，滾輪和軸承之間采用套筒定位。且至此已經(jīng)基本確定滾輪軸上的各段直徑和長度。 。 （3）軸上零件的周向定位齒輪、滾輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查的平鍵截面，長度為125mm，同時為了保證滾輪與軸配合有良好的對中性，故選擇滾輪與軸的配合為；同樣，齒輪與軸的連接，選用平鍵。滾動軸承與軸的周向定位是有過渡配合來保證的，（4）確定軸上圓角和倒角尺寸可以查表取右端的倒角為，各軸肩處的圓角半徑為。滾輪架的其他各軸的設(shè)計依據(jù)上面的步驟可以得到。3.7軸承的選用對于軸承的選用，我們首先選擇軸承類型考慮的因素主要有：軸承的載荷、軸承的轉(zhuǎn)速、軸承的調(diào)心性能、軸承的安裝和拆卸。在前面我們已經(jīng)選用滾輪軸上的軸承22316。在蝸桿蝸輪傳動時，有很大的軸向載荷，所以我們選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選