5噸焊接滾輪架設計（全套含CAD圖紙）

喜歡就充值下載吧，資源目錄下展示的全都有，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 摘 要焊接就是運用各種可熔的合金（焊錫）聯(lián)接金屬部件的進程。焊錫的熔點比被焊材料的低，這樣部件就會在不被熔化的情況下，通過其表面發(fā)生分子間的聯(lián)絡結(jié)束焊接。焊接可以分為軟焊接和硬焊接，軟焊接溫度低于 450，硬焊接高于 450。硬焊接通常用于銀、金、鋼、銅等金屬，其焊接點比軟焊接強健得多，抗剪強度為軟焊接的 2030 倍。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。第二類是組合式滾輪架。本文主要對組合式 5T 焊接滾輪架進行設計，并對軸、鍵等主要構(gòu)件進行了校核。結(jié)果表明各主要部件符合要求。該滾輪架結(jié)構(gòu)簡單，使用方便靈活，對焊件的適應性很強。設計中充分的考慮了滾輪架的合理性和經(jīng)濟性等因素。關鍵詞關鍵詞：焊接；軟焊接；滾輪架 Abstract Welding is the process of joining metal parts using a variety of fusible alloys (solder). The melting point of the solder is lower than that of the material to be welded so that the parts will be welded by the intermolecular contact on their surfaces without being melted. Welding can be divided into soft and hard soldering, soft soldering temperatures lower than 450C, and hard solderings higher than 450C. Hard soldering is usually used for metals such as silver, gold, steel, and copper. The soldering point is much stronger than soft soldering, and the shear strength is 20 to 30 times that of soft soldering. Welded roller carriages are divided into two types according to the structure: The first type is a long-axis roller carriage. The second category is a combined roller carriage. This article mainly designs the combined 5T welding roller frame and checks the main components such as the shaft and the key. The results show that the major components meet the requirements. The roller frame has a simple structure, is convenient and flexible to use, and has a strong adaptability to a weldment. In the design, the rationality and economical efficiency of the roller frame are fully considered.Keywords:welding; soft soldering; roller carrier 目 錄第一章 文獻綜述.11.1 焊接的應用 .11.2 焊接機械裝備 .11.2.1 焊接機械設備的分類.21.2.2 焊接機械裝備對焊接生產(chǎn)的作用.21.3 焊接自動化： .31.4 焊接工裝夾縣 .41.4.1 焊接工裝夾具的特點.51.4.2 焊接工裝夾具的分類.61.4.3 對焊接工裝夾具的設計要求.61.4.4 焊件在焊接工裝夾具中的定位方法.71.5 焊接變位機械 .81.5.1 焊接變位機械的分類.81.5.2 焊接變位機械應具備的性能.91.6 幾類焊接機械設備的具體介紹 .101.6.1 焊接變位機.101.6.2 焊接翻轉(zhuǎn)機.111.6.3 焊接操作機.121.6.4 焊接滾輪架.13 1.6.5 關于滾輪架軸向竄動的問題.16第二章 方案的選擇與確定.182.1 組合式滾輪架的特點： .182.2 滾輪驅(qū)動方案 .202.3 減速器的選擇： .202.4 連軸器的選用： .212.5 滾輪架滾輪的設計 .212.6 軸的設計 .232.7 軸承的選用 .242.8 軸承端蓋的設計 .252.9 絲杠的設計 .262.10 鍵的設計 .272.11 機架的設計 .272.12 表面粗糙度 .29第三章 計算與校核.303.1 焊接滾輪架的設計計算 .303.1.1 驅(qū)動圓周力與支反力的分析及中心角的確定.303.1.2 焊接滾輪架的受力分析 .333.1.3 滾輪支反力的計算.34 3.2 電動機的選定 .363.3 軸的校核 .373.4 滾輪處鍵的校核 .383.5 軸承壽命計算 .383.6 軸承的強度計算 .39結(jié)論.41致謝.42參考文獻.43 第一章 文獻綜述1.1 焊接的綜合應用焊接是一種制造技術，它適應工業(yè)發(fā)展的需要，是在現(xiàn)代工業(yè)的基礎上發(fā)展起來的，直接為機械制造業(yè)服務。焊接技術的發(fā)展與制造業(yè)的需求密切相關。在一般工業(yè)發(fā)達國家，約有 50的鋼鐵生產(chǎn)需要使用焊接工藝來形成產(chǎn)品，包括石油化工，采礦和冶金，金屬結(jié)構(gòu)，起重運輸，水陸交通，航空航天，橋梁建筑，電力和其他機械設備制造部門，焊接方面有著廣泛的應用。設備中的許多大型結(jié)構(gòu)幾乎都是焊接結(jié)構(gòu)。目前，隨著科學技術的進步和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，焊接結(jié)構(gòu)正朝著超大規(guī)模，高容量，高參數(shù)，耐磨，低溫，動態(tài)的方向發(fā)展，寬容的負載，這不僅需要提供焊接生產(chǎn)。更高的品質(zhì)，更好的性能的各種焊接機器，焊接材料和焊接工藝，同時還提供各種性能卓越的焊接夾具設備，使焊接生產(chǎn)機械化和自動化，減少人為因素干擾，確保和穩(wěn)定焊接質(zhì)量，改善焊工的勞動條件，提高生產(chǎn)率，促進文明生產(chǎn)的目標。然而，焊接生產(chǎn)是一項綜合性生產(chǎn)。在焊接制造過程中，除了焊接過程本身之外，協(xié)作前后還有很多過程，比如準備，運輸，裝配，檢查，校準等過程。因此，焊接生產(chǎn)的機械化自動化不僅限于焊接過程本身，還包括與焊接過程相關的上部和下部過程的機械化和自動化。只有每道工序的機械化和自動化才能實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的綜合機械化和自動化。1.2 焊接機械分類焊接機械設備是與焊接過程中的焊接生產(chǎn)相配合，有利于實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的機械化，自動化，有利于提高裝配焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速實施各種輔助裝置和設備。這被稱為輔助設備和設備，以區(qū)別于焊工。焊接機是焊接過程中的核心設備。它包括焊接電源，焊接控制箱，焊接機頭等。它有自己的獨立系統(tǒng)，不屬于焊接機械設備類別。焊機設備相對于焊機處于輔助位置，并且是用焊機進行焊接生產(chǎn)的設備和設備。它包括種類繁多，根據(jù)使用要領，主要有焊接夾具，焊接位移機械和焊接運輸機械三個方面，其次是導電裝置，助焊劑輸送和回收裝置，溝槽準備和焊縫清理后處理裝置等。他們也是焊接機械設備的下屬設備1從使用要點來看，焊接機械設備分為普通和私人兩大類。通用焊接機械設備通用性強，適應性強，整機可反復使用，適應產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化。它們可以一起使用或在焊接線上組裝，作為焊接線的組成部分。由于這種設備的多功能性，機械化和自動化水平不高，主要滿足多品種，小批量焊接生產(chǎn)的需要。 。特殊的焊接機器和設備是專門設計和制造的，以滿足單一型，大批量焊接生產(chǎn) 的需要。這種設備專業(yè)性強，生產(chǎn)效率高，控制系統(tǒng)先進，可以很好地滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，組裝焊接工藝和產(chǎn)量的要求。例如：特種焊接夾具，特種焊接機屬于這種類型的設備。1.2.1 焊接機械設備的分類 焊接機械裝備可分為四大類：1.焊接工裝夾具 2.焊接變位機械 3.焊接輸送機械 4.其他從屬裝置。其中， 1）焊接工裝夾具（按動力源分類）可分為：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）焊接變位機械可分為：焊工變位機械 焊機變位機械 焊件變位機械其中焊件變位機械可分為：焊接變位機 焊接回轉(zhuǎn)臺 焊接翻轉(zhuǎn)機 焊接滾輪架 3）焊件輸送機械可分為：上料裝置 配料裝置 卸料裝置 傳送裝置 各種專用吊具 4）其他從屬裝置可分為： 導電裝置 焊劑輸送與回收裝置 焊絲清理及盤絲裝置 埋弧焊焊劑墊等1.2.2 焊接機械裝備對焊接生產(chǎn)的作用 焊接機器和設備對焊接生產(chǎn)的有益影響如下：1）使用焊接夾具，由定位器定位的零件，無需標記，無需測量即可獲得精確的裝配位置，從而確保裝配精度加快了裝配過程。此外，大部分焊接夾具均由磁性，液壓和氣動夾具制成。即使使用手動夾具，它們也都具有力量擴展機制，這可以減少手工勞動并提高裝配效率。2）由于可以預先在夾具中強制夾緊或防止焊接，所以可以控制或消除抗變形。3）使用焊接夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，可以提高焊接件的互換性;焊接時的匹配孔匹配槽可以從原來的焊接變?yōu)楹笃诩庸ず附樱瑥亩苊饬舜笮秃附雍蠛附犹幚淼睦щy。有助于縮短焊接生產(chǎn)周期4）采用焊接位移機械可縮短裝配過程中的焊接反轉(zhuǎn)時間，減少輔助工作時間，提高焊接機的利用率和焊接生產(chǎn)率。5）采用焊接移位機可以使焊件在最合適的焊接位置 - 船舶焊接的水平和位置，有 利于焊接作業(yè)，保證焊接質(zhì)量，還可以增加焊接工藝規(guī)范充分發(fā)揮焊接方法的有效性6）使用焊接位移機械可以擴大焊接機的焊接范圍。例如，埋弧焊機配備相應的焊接設備后，即可完成內(nèi)外圓焊縫，空間曲線焊縫和空間曲面焊接。7）使用焊機設備后，可以將手動操作轉(zhuǎn)換為機械操作。人們可以控制機器，減少人為因素對焊接質(zhì)量的影響，也可以降低對焊工操作技術水平的要求。8）使用焊接設備后，可以在一個工位進行組裝和焊接。減少進程數(shù)量并節(jié)省工作區(qū)域。9）焊接操作只能在條件困難，環(huán)境危險的條件下才能實現(xiàn)，并且不適合直接與焊接機組裝在一起直接操作。例如，在高溫，深水，劇毒，放射性環(huán)境下進行焊接作業(yè)。總之，焊接機器和設備對焊接生產(chǎn)的有益作用是很多的。不僅保證了焊接質(zhì)量，提高了焊接生產(chǎn)率，改善了工作人員的工作條件，而且實現(xiàn)了焊接的機械化，自動化，提高了生產(chǎn)精度。因此，無論是在焊接車間還是在施工現(xiàn)場，焊接機械設備已經(jīng)成為焊接生產(chǎn)中不可或缺的機械設備之一，因此得到了廣泛的應用。 11.3 焊接自動化： 焊接機器人的應用：進入 20 世紀以來，與 20 世紀一樣，隨著中國改革步伐的加快和國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，一些企業(yè)以“更新設備，加強技術改造，適應性變化滿足市場需求，生產(chǎn)有競爭力的產(chǎn)品。“ ，穩(wěn)定和提高企業(yè)利潤“作為公司生存和發(fā)展的關鍵措施之一，在此背景下，機械制造中使用的焊接機器人數(shù)量也大幅增加，據(jù)統(tǒng)計，1996 年中國有 70 家工廠中國擁有 500 多臺焊接機器人，其中弧焊機器人占 53，點焊機器人占 46，機器人其余部分用于其他焊接方法。當時使用的國內(nèi)機器人主要從德國，日本，奧地利，意大利，瑞典等國家進口，其中德國和日本的產(chǎn)量最高，分別占 39和 30。這些進口焊接機器人中，超過94是五軸或六軸鉸接式球坐標焊接機器人，這些機器人在 90 年代初和中期代表了國際水平。其中，特別是工程機械制造業(yè)引進的五條焊接柔性生產(chǎn)線具有特別先進的性能。幾乎所有人都配備了接觸尋找和電弧跟蹤系統(tǒng)，有些機器人和焊接位移機器也具有同步運動。特征。 9 國內(nèi)使用焊接機器人主要集中在汽車，摩托車和建筑機械三大行業(yè)。其中，汽車及零部件制造業(yè)的焊接機器人占全部焊接機器人的 65，摩托車工業(yè)和工程機械行業(yè)的焊接機器人分別占 15和 16。它們分布在電器，自行車，機車和航空航天領域。其他行業(yè)的機器人僅占 4。在中國，高達 98的點焊機器人用于汽車和零部件制造行業(yè)。這是因為點焊機器人只適用于薄板非密封結(jié)構(gòu)的焊接。在汽車行業(yè)，它們主要用于焊接板材，車廂和車身等金屬板材沖壓件?？傊S著我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展和市場需求的進一步發(fā)展，可以預見，焊接機器人及其配套焊件將出現(xiàn)扭曲，將越來越多地應用于中國機械制造行業(yè)。越來越廣泛。1.4 焊接工裝夾具 焊接夾具是為了準確定位和夾緊焊件。用于裝配和焊接的工藝設備。在焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中，組裝和焊接是兩個重要的生產(chǎn)過程。根據(jù)這個過程，這兩個過程通常以兩種方式完成。一個是先組裝后焊接，另一個是焊接在組件的一側(cè)。我們稱裝配工具用于定位焊接作為裝配夾具;專門用于焊接焊接件的夾具稱為焊接夾具;用于裝配和焊接的夾具稱為裝配夾具。它們統(tǒng)稱為焊接夾具。焊接夾具根據(jù)電源分為七種類型：電動夾具，真空夾具，磁性夾具，液壓夾具，氣動夾具，手動夾具完整的夾具由三部分組成，定位器，夾緊機構(gòu)和夾具。在焊接操作中，使用在夾具上專門安裝多個不同的夾緊機構(gòu)和定位器的復雜夾具（也稱為夾具或特殊夾具）。其中，除了根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)特別設計夾子之外，夾緊機構(gòu)和定位器通常具有共同的結(jié)構(gòu)形式。1.4.1 焊接工裝夾具的特點 焊接夾具的特性取決于裝配焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)的形式。與夾具相比，以下功能是：1）由于焊接件通常由多個簡單部件焊接，所以這些部件的組裝和定位焊接在焊接夾具上依次進行。因此，它們的定位和夾緊分別進行。 。機床夾具對待加工的完整毛 坯進行定位和夾緊。2）在焊接過程中，部件由于焊接加熱而延長或由于冷卻而縮短。為了減少或消除焊接變形，夾具要求部分構(gòu)件抗變形或剛性夾緊;為了減少焊接應力，還允許一些零件在一定方向上可以自由伸展。因此，焊接夾具不會嚴格夾緊所有部件。機床的夾具不是這種情況。除了用于加工長件的幾個夾具（例如加工拋光棒的頂部）之外，有必要考慮加工工件期間的熱變形，使其移動并夾緊，夾具將剛性夾緊工件。3）對于機床刀柄，加工后的工件尺寸和重量減小，從而更容易從夾具上取下。對于焊接夾具，焊接結(jié)構(gòu)的尺寸，重量和形狀增加，這增加了從夾具卸載的難度。4）對于用于熔焊的夾具，主要零件受到焊接件的重力，焊接應力和中心緊固力，而有些在裝配時受到錘擊力;用于壓焊的夾具也受到鍛造力的作用。機床夾具主要承受工件重力和切削力的一部分，該切削力遠小于焊接夾具承受的各種力。5）與機床夾具不同，焊接夾具通常是焊接電源二次回路的一個組成部分。因此，在設計中必須注意絕緣和傳導。例如，在設計電阻焊接夾具時，如果絕緣處理不當，會引起分流，從而降低接頭的強度。但是，對于機床的夾具，除了用于電加工的夾具之外，沒有導電問題。焊接結(jié)構(gòu)有多種類型，不同的形狀和尺寸，并且焊接工藝的要求也不盡相同。為了滿足焊接件的需要，匹配的焊接工具在形式，工作原理和技術要求上也存在很大差異。為適應技術管理工作的需要，便于掌握各類焊接工裝的工作特點和基本設計方法，有必要先對焊接工裝進行分類。1.4.2 焊接工裝夾具的分類普通焊機按用途和應用分類按目的分類：1）裝配工藝設備。這類模具的主要任務是根據(jù)工藝要求，根據(jù)工件間的位置精確固定待焊接工件的構(gòu)件，然后進行點焊，而不是直接參與正式的焊接工作。這種類型的工具被稱為組裝式定位焊接夾具。它包括每個定位器，夾具，推拉裝置，裝配架和裝配架。2）焊接工藝設備。這種類型的模具專門用于焊接點焊的工件。如各類焊機，龍門式， 懸臂式，平臺式，履帶式等。3）裝配焊接工藝設備。這種類型的工具不僅可以完成整個焊件的組裝，還可以完成焊接的焊接工作。這種模具通常是專用焊接機或自動焊接裝置，或者是一種用于組裝焊接的綜合機械化裝置，例如一些自動焊接線。在實際生產(chǎn)中，如果要通過焊接完成焊件，則通常難以依靠單一工具來完成焊件。相反，它需要使用多種焊接工具，以實現(xiàn)焊接過程的機械化和自動化。按應用分類1）通用焊接工具。目前，國家已經(jīng)制定了很多焊接工藝要求的標準，如滾動框架行業(yè)的 JB / T 9187 標準。所謂萬能焊接工具是指已經(jīng)標準化，應用范圍較大的工裝。這種類型的模具通常不需要調(diào)整或輕微調(diào)整，并且可以用于將工件組裝或焊接到不同的工件上。2）特殊焊接工具。只適用于特定類型工件的裝配或焊接，一般不能通用。這種焊接工具一般應根據(jù)需求進行設計，或者由專業(yè)制造商進行協(xié)商和定制。3）靈活的焊接工具。它指的是通過調(diào)整自身尺寸來適應某種形狀和尺寸變化的焊接工具。1.4.3 焊接工裝夾具的設計要求 1）焊接夾具應快速且易于操作，并且操作位置應在工作人員能夠輕松訪問和操作的地方。特別是手動夾具的操作力不能太大，操作頻率不宜過高，操作高度應設在工人最有可能使用的部位。當夾縣處于夾緊狀態(tài)時，它應該能夠自鎖。2）焊接夾具應有足夠的組裝和焊接空間。它不會影響焊接操作和焊工的觀察，也不會妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機構(gòu)應保持在距焊縫適當?shù)木嚯x處，或者布置在焊件下方或側(cè)面。夾緊機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)應能夠彎曲或轉(zhuǎn)位。3）可靠的夾緊和適當?shù)膭傂?。夾緊位置不會破壞焊接件的定位位置和幾何形狀。夾緊后，焊件不會松動滑動，也不會使焊件的結(jié)合度過大。4）為確保使用安全，應設置必要的安全鏈保護裝置。5）焊接時，不應損壞焊件的表面質(zhì)量。夾緊薄片和軟材料焊件時，應限制夾緊力，或限制頭部行程限制，增加壓頭的接觸面積，以及銅，鋁襯墊等措施。6）靠近焊接區(qū)域的固定裝置應考慮操作手柄的隔熱和焊接飛濺物對夾緊機構(gòu)和固定 器表面的損壞。7）夾具的使用點應位于焊件的支撐處或接近支撐的位置另一方面，有必要防止軸承反作用力和夾緊力，支撐反作用力和重力形成一對。8）注意導熱，導電，磁選，絕緣等各種夾具焊接方法的特殊要求。例如，當進行凸焊和閃光焊接時，夾具用作導體;當夾具被釬焊時，它也用作散熱器，所以夾具本身需要具有良好的導電性和導熱性。又例如，對于真空電子束焊接中使用的夾具，為了不影響電子束的聚焦，靠近槍尖的夾具部件不能由磁性材料制成，并且夾具不能具有剩磁。9）用于大型板焊接結(jié)構(gòu)的夾具必須具有足夠的強度和剛度，特別是夾具的比剛度，并且對結(jié)構(gòu)形狀精度和結(jié)構(gòu)尺寸精度有很大影響，為設計留下很大的余地。10）在同一個夾具上，定位器和夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不應該太多，并且只能使用一個電源。11）夾具本身應具有良好的制造工藝和高機械效率。12）盡量使用通用和標準化的夾緊機構(gòu)和標準組件來制造焊接夾具。1.4.4 焊件在焊接工裝夾具中的定位方法 前已述及，在裝焊作業(yè)中，焊件按圖樣要求，在夾具中得到確定位置的過程稱為定位。 焊件在夾具中要得到確定的位置，必須遵循物體定位的“六點定則”。但對焊接金屬結(jié)構(gòu)件來說，被裝焊的零件多是些成形的板材和型材，未組焊前剛度小、易變形，所以常以工作平臺的臺面作為焊件固定面。另外、對焊接金屬結(jié)構(gòu)的每個零件，不必都設六個定位支承點來確定其位置，因為各零件之間都有確定的位置關系，可利用先裝好的零件作為后裝配零件某一基面上的定位支承點，這樣，就可以簡化夾具結(jié)構(gòu)，減少定位器的數(shù)量。 為了保證裝配精度，應將焊件幾何形狀比較規(guī)則的邊和面與定位器的定位面接觸，并得到完全的覆蓋。在夾具體上布置定位器時，應注意不妨礙焊接和裝卸作業(yè)的進行，同時要考慮焊接變形的影響。如果定位器對焊接變形有限制作用、則多做成拆卸式或退讓式的。操作式定位器應設置在便于操作的位置上。 在批量生產(chǎn)中使用的專用夾具，其夾具體是根據(jù)焊件形狀、尺寸、定位及夾緊要求、裝配施焊工藝等專門設計的。夾具體上安裝著定位器以保證零件 2 相對零件1 的垂直度和相對高度。零件定位后，用圓偏心杠桿夾緊機構(gòu)夾緊，以保證施焊時零件的相互位置不發(fā)生改變。對夾具體的要求是：有足夠的強度和剛度；便于裝配和焊接作業(yè)的實施；能將裝焊好的焊件方便地卸下；滿足必要的導電、導熱、通水、通氣及通風條件；容易清理焊渣、銹皮等臟物；有利于定位器、夾緊機構(gòu)位置的調(diào)節(jié)與補償；必要時，還應具有反變形的功能。 通常，作為通用夾具體的裝焊平臺多為鑄造結(jié)構(gòu)，而專用夾具體多為板焊結(jié)構(gòu)。1.5 焊接變位機械 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作業(yè)。1.5.1 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)卒，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備如下（如圖 1-1）： 圖圖 11 焊接變位機械的分類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)。1.5.2 焊接變位機械應具備的性能 一般來說，通用焊接變位機應具有以下特性：1）焊縫變形機械和焊接機械位移機械必須具有較寬的調(diào)速范圍，焊接操作速度以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。2）對各種尺寸和形狀的焊件必須有一定的適用性。3）傳動鏈中應有自鎖防沖擊傳動裝置，以避免動力源突然失效，焊件應為重力事故。焊接移位機是各種機械設備，它們在焊接過程中改變焊件的空間位置，以便于焊接操作。根據(jù)不同的功能，焊接位移機分為四類：焊接定位器，焊接輥托架，焊接旋轉(zhuǎn)工作臺和焊接變頻器。在手動焊接操作中，經(jīng)常使用各種焊接位移機器，但是在大多數(shù)情況下，焊接位移機器與焊接位移機器一起使用以完成縱向接頭，橫向接頭和圓形接頭?？臻g曲線焊接和焊接操作。焊機位移機也是機械化和自動化裝配線的重要組成部分。焊接機械是一種改變焊件，焊工或焊工位置以完成機械化和自動化焊接的各種機械設備。使用焊接機可縮短車削和移位焊件的輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低工人的勞動強度，提高焊接質(zhì)量，充分發(fā)揮各種焊接方法的效果。1.6 幾類焊接機械設備的具體介紹 1.6.1 焊接變位機 (一)功能及結(jié)構(gòu)形式 焊接變位機，是在焊接作業(yè)中將焊件回轉(zhuǎn)并傾斜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，機殼等非長形工件的焊接。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：適用與輕小焊件的翻轉(zhuǎn)空位，載重量一般不超過 1 噸。 圖圖 12 伸臂式焊接變位機伸臂式焊接變位機2，座式焊接變位機 如圖 13 所示，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 110 一 140 度的范圍內(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0.5100 噸焊件的翻轉(zhuǎn)變位。是目前產(chǎn)量最大、規(guī)格最全、應用最廣的結(jié)構(gòu)形式。常與伸縮臂式焊接操作機或弧焊機器人配合使用。 圖圖 13 座式焊接變位機座式焊接變位機 1回轉(zhuǎn)工作臺 2傾斜軸 3扇形齒輪 4機座3，雙座式焊接變位機，有較高的穩(wěn)定性，適用于大型和重型工件的翻轉(zhuǎn)變位，載重量一般都在 50 噸以上。 圖圖 14 雙座式焊接變位機雙座式焊接變位機 1工作臺 2凹形架 3機座 4回轉(zhuǎn)裝置 5傾斜機構(gòu)1.6.2 焊接翻轉(zhuǎn)機焊接變位翻轉(zhuǎn)機是一種可以實現(xiàn)大型回轉(zhuǎn)零件在焊接時變位、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)位置，以便獲得更佳焊接位置的焊接輔助設備，可配用熔化極氣體保護焊機(CO2/MAG 焊機)。如圖 1-5、圖 1-6。產(chǎn)品主要由立柱提升機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)以及控制器組成。 圖圖 15 輕型焊接翻轉(zhuǎn)臺輕型焊接翻轉(zhuǎn)臺 圖圖 16 焊接翻轉(zhuǎn)機焊接翻轉(zhuǎn)機1.6.3 焊接操作機 焊接操作機作為一種焊接輔助機械，被廣泛地應用于鍋爐、壓力容器、管道和金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)。與滾輪架、變?yōu)闄C或翻轉(zhuǎn)機相配，可焊接大直徑管道內(nèi)外縱、環(huán)縫。可根據(jù)用戶工藝要求選配焊接系統(tǒng)，還可選配焊接系統(tǒng)，還可選配焊接跟蹤系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，焊劑自動輸送回收系統(tǒng)或擺動器。 焊接操作機是將焊件準確地送到并保持在待焊接位置或以選定的焊速沿規(guī)定的軌跡移動焊機的機械裝置。 焊接操作機與焊接變位機、焊接滾輪架等焊件變位裝置配合使用，可完成多種焊縫的焊接，也可以進行工件表面的自動焊接。9 焊接操作機可分為：平臺式焊接操作機、伸縮臂式操作機（圖 1-7）、門式操作機（圖 1-8）、橋式操作機、臺式操作機 圖圖 17 伸縮臂式操作機伸縮臂式操作機 圖圖 18 固定門式操作機固定門式操作機1.6.4 焊接滾輪架 焊接滾輪架是借助主動滾輪與焊件之間的摩接力帶動焊接旋轉(zhuǎn)的變位機械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接。若對主、從動滾輪的高度作適當調(diào)整，也可進行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配與焊接。對于一些非圓長形焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡箍內(nèi)，也可在焊接滾輪架上進行裝焊作業(yè)。為了焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距應能調(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（如圖 1-9）； 圖圖 19 自調(diào)式焊接滾輪架自調(diào)式焊接滾輪架 非自調(diào)式滾輪架是通過調(diào)節(jié)支架上的滾輪座來調(diào)節(jié)滾輪的間距的（如圖 1-10）。 圖圖 110 非自調(diào)式焊接滾輪架非自調(diào)式焊接滾輪架 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。長軸式滾輪多是用戶根據(jù)焊件特點自行設計制造的，市場可采用的定型產(chǎn)品很少 圖圖 111 長軸式滾輪架長軸式滾輪架第二類是組合式滾輪架（如圖 1-12），它的主動滾輪架，從動滾輪架，混合式滾輪架都是獨立的，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，對焊件的適應性很強，是目前應用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。 圖圖 1 11212 組合式滾輪架組合式滾輪架對于重型滾輪架（如圖 1-13），多采用車間起重設備挪動滾輪架座進行分段調(diào)節(jié)。對輕型滾輪架，多采用手動或電動絲杠螺母機構(gòu)來移動滾輪座進行連續(xù)調(diào)節(jié)。 圖圖 113 200 噸重型焊接滾輪架噸重型焊接滾輪架1.6.5 關于滾輪架軸向竄動的問題如果輥子和焊件都是理想的圓柱體，并且這些輥子的尺寸相同，并且它們的旋轉(zhuǎn)軸線處于同一水平面并且平行于焊件的軸線，則放置在輥框架上的焊件不會產(chǎn)生軸向缺陷。這是理想的情況。但實際上這是不可能的，特別是在焊件中，不可能實現(xiàn)理想的氣缸。多次試驗證明，主，副滾筒在水平和軸向位置上的位置是良好的并且是固定的，并且在下次使用時它們?nèi)匀粫苿印＜词故窍嗤暮讣?，調(diào)整后也不會晃動，但當它向另一個方向旋轉(zhuǎn)時，或者焊件抬起并移動到滾輪架上時，焊件將發(fā)生晃動，更不用說更換其他焊件。一些國內(nèi)工廠在焊件末端使用硬頂?shù)姆椒?。這種方法會損壞設備和焊件。這是無奈。國外制造的防翻斗滾輪架可以滿足要求，但不幸的是價格相對昂貴。理論和實踐證明，軸向湍流影響焊件的主要原因是輥子軸線與焊件軸線平行。因此，在制造和使用焊接滾筒托架時，首先需要做到以下幾點：1）主托架和副托架位于同一中心線上。 2 輥子的軸線全部在水平面上并且彼此平行。 3 輪距相等。實際上，滾輪框架上的焊件的軸向移動導致焊件本身進行螺旋運動。如果可以采取措施，則將焊件的左旋轉(zhuǎn)更改為右旋，反之亦然。焊件不再進行螺旋運動。 9目前有三個執(zhí)行機構(gòu)可以完成這項任務：（1）自升式執(zhí)行機構(gòu)從動滾輪架的單側(cè)滾輪可以上下移動，以抵消焊件的軸線。同時，焊件自重的軸向分量也發(fā)生變化。這種調(diào)整方法的優(yōu)點是調(diào)整靈敏度高，缺點是制造成本高，體積大。（2）偏置式執(zhí)行機構(gòu)從動滾輪架兩側(cè)的滾輪可沿滾輪垂直中心線同向偏移，以改變滾輪和焊件的軸向摩擦分量。這種調(diào)整方法的優(yōu)點是靈敏度高，但最大的缺點是輥子上的磨損過大。（3）平移執(zhí)行機構(gòu)從動滾輪框架兩側(cè)的滾輪可垂直于焊件軸線同時水平移動，以達到調(diào)整焊件軸線和調(diào)整角度的目的滾筒的軸線。這種調(diào)整方法的優(yōu)點是穩(wěn)定性好，制造成本低，結(jié)構(gòu)簡單，不需要額外的安裝空間。驅(qū)動輪速度控制 我們的目的是檢測焊件在軸向的湍流位移。從原理上，我們可以采用焊件氣缸壁一側(cè)的檢測方法和焊件端面的檢測方法。缸壁側(cè)的檢測方法不受焊件端面誤差的影響。然而，這種檢測方法需要去除氣缸壁的垂直旋轉(zhuǎn)分量，加上打滑，氣缸表面粗糙度和污垢的影響。傳感器不容易通過。焊件端面的檢測方法是目前使用的檢測方法。這種檢測不可避免地受到焊件端面的不平坦性和焊件軸線的垂直方向的影響。因此，焊件的測試端面需要加工。但是，對于大型焊件，這種加工所需的精度越高，難度和成本就越高。能夠減少對端面加工的要求非常重要。例如，該工藝要求焊件的軸向移動不大于2mm，但焊接端的測試表面粗糙度大于2mm，在這種情況下是否防止焊件的軸向移動是針對 One 滾動支架是否實用的重要指標。 第二章 方案的選擇與確定確定焊接滾輪架方案時，其合理性和經(jīng)濟性是主要考慮的因素。當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、定位基準和夾緊機構(gòu)方案的重要依據(jù)。除此之外，還應考慮經(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，只有通盤考慮，才能制定出最佳的設計方案具體確定設計方案時，應聯(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??；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，不同的焊接方掃對夾具提出的要求，像埋弧焊，可能要求在夾具上設置焊劑墊；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)能否在同一夾具上完成，或是需要單獨設計裝固夾具和焊接夾具。 本次設計采用組合式滾輪架進行設計2.1 組合式滾輪架的特點： 1)主從動滾輪架各自獨立，可根據(jù)焊件的重量，長度任意組合，使用方便靈活 滾輪架靠滾輪對的自由擺動或靠絲杠的調(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) 2)可無級調(diào)速，焊速范圍大，速度穩(wěn)定。3)為了便于調(diào)節(jié)滾輪架之間的距離，以適應不同長度焊件的裝焊要求，有的滾輪 架上還安有機動或飛機動行走機構(gòu)，沿軌道行走，調(diào)節(jié)相互之間的距離。 焊接滾輪架多采用直流電動機驅(qū)動，降壓調(diào)速。這種方式沿用已久，技術很成熟，電動機的機械特性較硬，啟動力矩較大，是目前滾輪架使用最廣的拖動調(diào)速方式。缺點是電動機結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)速范圍較窄，一般恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速范圍為 1：10 左右低速時的速度不夠穩(wěn)定，有爬行現(xiàn)象。也有滾輪架是采用交流異步電動機拖動，變頻調(diào)速。近幾年隨著晶體管變頻器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)速的滾輪架也日趨增多。其優(yōu)點是調(diào)速范圍寬，可達 1：20，轉(zhuǎn)動平滑性好，低速特性硬。缺點是低速段過載倍數(shù)降低較大，變頻電源的價格也較高。但隨著電動機額定功率的增加，價格上升則相對平緩，所以在重型焊接滾輪架上，采用交流異步電動機拖動和變頻調(diào)速較為適合。本次設計的焊接滾輪架噸為 4 噸，采用直流電動機。為是焊接滾輪架的滾輪間距離調(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，應解決好個滾輪之間的同步問題。由于制造工藝，材料性能等因素的影響，其額定轉(zhuǎn)速實際上并不一致，因此，要把實測數(shù)據(jù)較為接近的一組電動機做為焊接滾輪架的拖動電動機。另外，對重型焊接滾輪架，還應考慮以測速發(fā)電機為核心的速度反饋裝置來保證各滾輪轉(zhuǎn)速的同步。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 200700mm 之間。國外滾輪架品種很多，系列較全，承載量 11500t，使用焊件直徑 18m 的標準組合式滾輪架（即兩個主動輪座與兩個從動輪座的組合）均成系列供應。其滾輪線速度多在 690mh 之間無極可調(diào)有的還有防止焊件軸向竄動的功能。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 660mh 之間無級調(diào)速。防軸向竄動的滾輪架已有生產(chǎn)，但性能質(zhì)量尚待提高。我國在 1990 年頒布了焊接滾輪架的行業(yè)標準（ZBJ/T33003-1990）中規(guī)定：主動滾輪的圓周速度應在 660m/h 范圍內(nèi)無級可調(diào)，速度波動量按不同的焊接工藝要求，要低于510，滾輪轉(zhuǎn)速應穩(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滾輪架上進行焊接時，在整個焊接過程中允許工件的軸向竄動量為3mm。傳動機構(gòu)中渦輪副齒輪副等傳動零件，應符合國標中的 8 級精度等級。2.2 滾輪驅(qū)動方案為使焊接滾輪架的滾輪間距調(diào)節(jié)方便可靠，組合便利，采用主動輪單獨驅(qū)動的設計方案，即每個主動輪單獨利用一臺電動機和減速機構(gòu)驅(qū)動。不過要注意解決好各主動輪的同步問題，在選用電動機和減速機結(jié)構(gòu)上要盡量選用特性一致且經(jīng)過實測的使用。因為長軸式滾輪架是用戶根據(jù)焊件特點自行設計制造的，市場可供選用的定型產(chǎn)品很少，已不常用，所以本次設計的 4 噸級滾輪架采用組合式設計它的主動滾輪架，從動滾輪架，混合式滾輪架都是獨立的，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，對焊件的適應性很強，是目前應用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。2.3 減速器的選擇：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。本次采用圓弧圓柱蝸桿減速器。蝸桿傳動是傳遞交錯軸之間的動力常用的交錯角=90。它具有單級轉(zhuǎn)動比大工作平穩(wěn)，振動小，噪音低及可做成自鎖形式等特點。 圓弧蝸桿傳動除具有普通蝸桿傳動的優(yōu)點外，還有以下特點：齒形優(yōu)良，蝸桿渦輪齒面為凹凸共軛嚙合，當量曲率小，齒面間潤滑油膜容易形成，齒面接觸應力低具有良好的強度和潤滑集合條件。接觸線及形狀分布合理。蝸桿和渦輪嚙合時瞬間接觸線相對滑動方向形成的夾角近于直角。減速器選用標準件，其型號的選定是根據(jù)傳動比和中心距綜合考慮選定的。中心距不能超過滾輪安裝的高度，即滾輪中心軸離地面的距離。選定中心距為 100。 再根據(jù)工作條件：工作荷載平穩(wěn)無沖擊，每日工作 8 小時，每小時啟動 10 次，啟動轉(zhuǎn)矩為輸出轉(zhuǎn)矩的 2.5 倍。4 根據(jù)機械傳動裝置選用手冊： 與滾輪相連的減速器選擇型號： CWU 10030 JB/T793595 外形尺寸查看了機械傳動裝置選用手冊表 3.11，是蝸桿在渦輪之下的圓柱蝸桿減速器。 與電動機相連的減速器選擇型號：SCWO 10025 JB/T793595 外形尺寸參看機械傳動裝置選用手冊表 3.111，是蝸桿在渦輪之上的圓柱蝸桿減速器。 減速器第一次使用時當運轉(zhuǎn) 150300h 后需更換潤滑油，在以后的使用中應定期檢查油的質(zhì)量。對于混入雜質(zhì)或變質(zhì)的油需及時更換。一般情況下，對于長期連續(xù)工作的減速器，每 5001000h 必須換油一次。應加入與原來牌號相同的油，不得不同品牌混用。牌號相同而粘度不同的油允許混合使用工作中，當發(fā)現(xiàn)油溫溫升超過 80 度或油池溫度超過 100 度及產(chǎn)生不正常噪音時，應停止使用，檢查原因。減速器應定期檢修如發(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，備件必須按標準制造。2.4 連軸器的選用：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)正常工作時是否允許兩個半聯(lián)軸器軸線產(chǎn)生相對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)接兩軸軸線嚴格對中，因為它不能補償兩軸的相對位移。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)軸器可以通過兩半聯(lián)軸器間的相對運動來補償被聯(lián)接兩軸的相對位移。其常用類型有十字滑塊聯(lián)軸器、齒輪聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器等。彈性聯(lián)軸器包含有彈性元件，不僅具有吸收振動和緩解沖擊的能力，而且能夠通過彈性元件助變形來補償兩軸的相對位移。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 根據(jù)以上特點: 與電動機相連的聯(lián)軸器采用 NZ 撓性爪型聯(lián)軸器,再根據(jù)軸徑大小查機械設計與制造簡明手冊選用代號為 QZB110.2.00 型號 NZ2 （兩個） 。 與滾輪相連的聯(lián)軸器采用凸緣連軸器再根據(jù)軸徑大小查機械設計與制造簡明手冊選用 YL8 型 （一個） 。 兩蝸桿減速器之間采用十字滑塊聯(lián)軸器，根據(jù)軸徑大小查機械設計與制造簡明手冊選用 JBZQ438486 KL 型 十字滑塊聯(lián)軸器 （兩個） 。 表表 21 聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器選擇名稱公稱扭矩范圍軸徑范圍最大轉(zhuǎn)速范圍特點應用條件凸緣連軸器 102000010180140013000結(jié)構(gòu)簡單，成本低可傳動較大扭距，但不等消除沖擊。對所連兩軸間的偏移缺乏補償能力經(jīng)常用于荷載平穩(wěn)有輕度沖擊的條件下，鏈接低速和剛性不大的兩軸。NZ 撓性爪型聯(lián)軸器256001565380010000外形尺寸小，飛輪力矩小用于小功率，高轉(zhuǎn)速，沒用急劇沖擊載荷的情況下十字滑塊聯(lián)軸器1202000015150100250結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，壽命長。但制造比較復雜無較大沖擊，轉(zhuǎn)速不高的，存在兩軸徑向相對位移時采用2.5 滾輪架滾輪的設計 滾輪架的滾輪結(jié)構(gòu)主要有四種類型，其特點和使用范圍見表 2-2。 表表 22 滾輪形式選擇滾輪形式選擇類型 特點 使用范圍鋼輪承載能力強，制造簡單一般用于重型焊件和需預熱處理的焊件以及額定在和大于 60t 的滾輪架膠輪鋼輪外包橡膠，摩擦力大，傳動平穩(wěn)但橡膠易壓壞一般用于 10t 以下的焊件和有色金屬容器 組合輪鋼輪與橡膠輪相結(jié)合，承載能力比橡膠輪高，傳動平穩(wěn)一般多用于 1060t 的焊件履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)較復雜。用于輕型，薄壁大直徑的焊件及有色金屬容器 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，脫膠而破壞。為此，設計滾輪時，常常在橡膠輪緣兩側(cè)開出 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，將金屬輪面開出多道溝槽，以增加橡膠與金屬的接觸面積，強化結(jié)合牢度，避免脫膠。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。1 圖圖 21 滾輪的設計滾輪的設計如圖 21 所示。滾輪直徑為 250mm，寬 150mm。滾輪邊緣采用橡膠來增大摩擦力。 2.6 軸的設計 圖圖 2 22 2 軸的設計軸的設計軸主要是用來支承轉(zhuǎn)動的機械零件，如齒輪、帶輪等，并傳遞運動和動力。根據(jù)軸所受載荷的不同，可分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸三種。只承受彎距作用的軸稱為心軸。心軸可以是轉(zhuǎn)動的，如火車的輪軸。也可以是固定的，如自行車的輪軸。傳動軸是只傳遞轉(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)軸是機器中最常見的軸，如齒輪減速箱中的軸均是轉(zhuǎn)軸。此次設計的軸為轉(zhuǎn)軸，即承受彎矩又傳遞轉(zhuǎn)矩。軸在工作時常受到變應力的作用，其失效形式多為疲勞斷裂。因此軸的材料首先應具有一定的疲勞強度，同時還應滿足工藝性和經(jīng)濟性方面的要求。鈾的常用材料主要是碳素鋼和合金鋼。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 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其中以 45 號鋼應用最普遍。與合金鋼相比，碳素鋼價廉，對應力集中的敏感性小。并且經(jīng)過正火或調(diào)質(zhì)等熱處理后，其綜合機械性能都會有很大改善相提高。本次設計的軸采用 45 號碳素鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理。軸的結(jié)構(gòu)設計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、類型、布置及固定方式，軸的加工和裝配方法等。所以在設計時，要根據(jù)具體的工作情況，綜合考慮各種影響因素，經(jīng)濟合理地確定軸的結(jié)構(gòu)。如圖 22，這次設計的軸分三段，中間段與滾輪通過鍵鏈接在一起。左右段各安裝一個滾動軸承。同時左段還與聯(lián)軸器通過鍵鏈接在一起。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76Hg150mm，左段軸長 138mm，右段軸長 58mm。 2.7 軸承的選用軸承分為滾動軸承，滑動軸承兩類12 滑動軸承工作時，軸與軸承之間存在滑動摩擦。其缺點是摩擦損耗較大，使用維護也較復雜。而滑動軸承的優(yōu)點是： (1)結(jié)構(gòu)簡單，制造、裝拆方便。 (2)具有良好的耐沖擊性和良好的吸振性能， (3)承載能力大，使用壽命長。 因此滑動軸承在高速、精密機構(gòu)和低速重載、床、沖壓機械和農(nóng)業(yè)機械中如高速精密機、沖壓機械和農(nóng)業(yè)機械中應用較多。 圖圖 23 滾動軸承滾動軸承 滾動軸承是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。其基本結(jié)構(gòu)如圖23 所示，它一般是由內(nèi)圈 1、外圈 2、滾動體 3 和保持架 4 等組成。內(nèi)圈安裝在軸頸上并一起轉(zhuǎn)動，外圈安裝在軸承座上。滾動軸承的內(nèi)、外圈上加工有滾道，當內(nèi)、外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體即在內(nèi)、外因的滾道中滾動。常用的滾動體有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子、非對稱球面滾子等。保持架用于將滾動體彼此分開，以免它們之間相互接觸產(chǎn)生摩擦 與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小、功耗少、啟動靈活、互換性好等優(yōu)點，因而獲得了廣泛的應用，其缺點是抗沖擊能力差，轉(zhuǎn)速過高時易出現(xiàn)噪音等。滾動軸承已標準化，并由專業(yè)廠家生產(chǎn)。此次設計的 4 噸焊接滾輪架，根據(jù)軸徑 50mm選用圓柱滾子軸承 ，型號 23092.8 軸承端蓋的設計 首先，根據(jù)軸承座孔（外圈）直徑 100mm 由機械設計課程設計表 46 查得軸承端蓋螺釘直徑為 d3=10mm，螺釘數(shù)目為 4 個。如圖 24 所示，由機械設計課程設計表 47 可知，D4=D-(1015mm) 得 D4=85mmD0=D+2.5D3 D0=125e=1.2d3 e=12 D2=D0+2.5D3 D2=150 軸承端蓋、軸承透蓋都是按照此尺寸設計。 圖圖 24 軸承端蓋軸承端蓋2.9 絲杠的設計 所謂絲杠傳動就是由絲杠副聯(lián)接相鄰構(gòu)件而組成的傳動機構(gòu)。在機械傳動中，絲杠副是較常用的機構(gòu)之一。 絲杠傳動（或稱螺旋傳動）可以把旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，也可以把直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動。絲杠傳動即可以傳遞能量或動力，也可以用來傳遞運動或用來調(diào)整 零件的相互位置。因此，在機床、起重設備、鍛壓機械、測量儀器、船舶等傳動機構(gòu)中都廣泛的應用了絲杠副。最常見的絲杠副為滑動絲杠副和滾珠絲杠副兩種 滑動絲杠副有以下特點: 1) 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。 由于滑動絲杠副為一般的絲杠、螺母所組成故其結(jié)構(gòu)簡單。制造容易 2）減速傳動比大 由于當絲杠轉(zhuǎn)過一圈時，螺母只移動一個導程，而導程可以做的很小。因此可以做到很大的減速比 3）運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 由于絲杠與螺母的嚙合是連續(xù)的而且同時嚙合的圈數(shù)較多所以其運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無噪聲。但低速或微調(diào)時可能出現(xiàn)爬行。 滑動絲杠副的材料 由于以上原因，本次設計采用滑動絲杠來調(diào)節(jié)滾輪之間的中心距以適應不同直徑的筒體工件的焊接要求。根據(jù)絲杠副工作時的受力特點，絲杠和螺母的材料應具有足夠的強度、耐磨性和良好切削加工性能。對于精密傳動的絲扛還要求在熱處理后有較好的尺寸穩(wěn)定件。一般的滑動絲杠選用 35、45、50 號等中碳鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。此次設計采用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的 45 號中碳鋼做為絲杠的材料。如圖 25 所示，螺母的螺紋分兩段設計，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。對螺紋的技術要求是： 圖圖 2 25 5 絲杠的設計絲杠的設計初車螺紋后，時效處理。 一個螺距誤差不大于 0.025，螺距最大積累誤差：在25 時，不大于 0.035，在130 時支反力和圓周力急劇增大，相反，當角太小時，滾輪架上的筒體焊件放置有可能不穩(wěn)定。因此在實際應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)動應小于 40 度我國制定的焊接滾輪架行業(yè)標準（ZBJ/T33003-1990）中規(guī)定中心角應在 45 度到 110 度之間。 表表 31 滾輪直徑選擇滾輪直徑選擇 由中心角應在 45 度到 110 度之間。工件直徑在 250mm1600mm 之間，經(jīng)過三角函數(shù)的關系得出： 當工件直徑為 250mm 時，兩滾輪間距在 191.34mm409mm 之間適合。 當工件直徑為 1600mm 時，兩滾輪間距在 706mm1514mm 之間適合。 因此兩滾輪間距的調(diào)節(jié)范圍選定為：255mm800mm 之間。 在計算是選取角的最大允許值110 圖 3-4 所示為典型滾輪架焊接受力圖，圖中當重量為 G 偏心距 e=0 的筒體焊件置于主從動滾輪座上時，主從動滾輪上的支反力相等，即3.1.2 焊接滾輪架的受力 圖圖 3-4 滾輪受力分析滾輪受力分析 (32)222 ()2cos2rfrDDGFGDDL式中： 中心角 D -焊件直徑 Dr 滾輪直徑 L 主，從動滾輪之間的橫向距離當偏心距時滾輪切向摩擦力0 (33)12sin2sincos1FFGb式中：-中心角 b-與滾輪幾何尺寸和材料有關的系數(shù)其中 (34)2rrDbfd式中： Dr滾輪直徑 滾輪直徑rd f 滾輪與滾輪軸摩擦因數(shù)（滾動軸承 f=0.02） u 滾輪與焊件表面之間的摩擦因數(shù)（鋼輪為=0.60.8，橡膠輪為=2.53.5）因為橡膠輪摩擦力大，傳動平穩(wěn)，因此選用橡膠輪=3.5mm 3.1.3 滾輪支反力的計算 架在滾輪座上的簡體轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動圓周力 Fl和反力 F2將使支反力 Ff1、Ff2發(fā)生變化。實際上，焊件只有按圖所示位置逆時針轉(zhuǎn)動時，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。如果焊件順時針轉(zhuǎn), f 動，則 F1、F2 方向向上，、的數(shù)值減小。所以,計算滾輪最大支反力時，應以圖 31fF2fF3 所示的焊件重心位置和轉(zhuǎn)向為準進行計算。1經(jīng)公式推導得： (35) (36) (37)經(jīng)計算 ： 由公式 33 b31.25mm由公式 36 f1f235785.3FFN由公式 32 121348.7FFN 對獨立驅(qū)動的主動滾輪，每一輪軸的扭矩： (38)22n111M()22rrPfpDdKFfFFi 式中：輪軸的扭矩nM 滾輪切向摩擦力1F 滾輪直徑rD 滾輪與滾輪軸摩擦因數(shù)f9950nM nN 主動滾輪上的支反力1fF 荷載作用不均勻系數(shù)，當=2 是，pKpi1pK 同一列上滾輪座數(shù)量pi 經(jīng)計算：155.91/nMN m 焊接滾輪架的電動機驅(qū)動功率： (39)9950nM nN總 式中：N每個主動滾輪電動機驅(qū)動功率 nM主動滾輪軸的傳遞轉(zhuǎn)矩（N*m） n主動滾輪的轉(zhuǎn)速，即許用最高轉(zhuǎn)速（r/min） 傳動機構(gòu)總效率 其中：由于我國在 1990 年頒布了焊接滾輪架的行業(yè)標準（ZBJ/T33003-1990）中規(guī)定：主動滾輪的圓周速度應在 660m/h 范圍內(nèi)無級可調(diào)。主動滾輪按最大線速度進行計算：主動滾輪轉(zhuǎn)速 (310)60m/hn=60* R 式中： n主動滾輪的轉(zhuǎn)速 R滾輪直徑60m/hn=60* R 經(jīng)計算：n=1.27（r/min） 滾輪架總傳動效率的計算： （311）222 總N Z聯(lián)凸聯(lián)滑塊聯(lián)蝸磨 滾 式中： 總滾輪架系統(tǒng)總的傳動效率。 NZ 型撓性爪型聯(lián)軸器傳動效率，用于電動機與蝸桿減速器之間，N Z聯(lián)=0.99N Z聯(lián) 凸緣聯(lián)軸器傳動效率，用于滾輪與減速器之間，=0.99凸聯(lián)凸聯(lián) 十字滑塊聯(lián)軸器傳動效率，=0.98滑塊聯(lián)滑塊聯(lián) 滾滾動軸承效率傳動效率，=0.99滾 蝸桿減速器傳動效率，=0.7蝸蝸 工件與滾輪之間的傳動效率，=0.92磨磨 （以上效率數(shù)據(jù)來自于機械設計課程設計表 24） 經(jīng)計算總=0.41 再根據(jù)公式 38 計算出 N=0.17KW3.2 電動機的選定 上面計算的電動機功率為 0.17kw，但根據(jù)目前廠家生產(chǎn)的 4T 滾輪架的實際產(chǎn)品。電動機功率應進行放大。這是因為滾輪或工件不能做到絕對的平滑，尤其是許多筒狀工件都有橫向焊縫，當橫向焊縫通過滾輪是會產(chǎn)生很大的附加力矩?？紤]