I摘 要本文闡述了大型缸體翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)只講解了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)主要是為了使得缸體在生產(chǎn)過程中更容易加工，更容易焊接。機(jī)械結(jié)構(gòu)部分采用了軸類轉(zhuǎn)動(dòng)和大平面式定位裝置組成。包括整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、框架的設(shè)計(jì)等。在設(shè)計(jì)中對(duì)傳動(dòng)軸和基本部件的強(qiáng)度進(jìn)行了校荷，來保證其強(qiáng)度要求同時(shí)需要進(jìn)行焊接部分的強(qiáng)度校荷，來最終確定設(shè)計(jì)方案。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸、平穩(wěn)性、翻轉(zhuǎn)的連續(xù)性以及制造成本對(duì)提高焊接效率和保證安全性有很大的影響，研究了可以實(shí)現(xiàn)原地低位的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，并對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)時(shí)連續(xù)平穩(wěn)。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)占地空間小，制造成本低，具有良好的應(yīng)用前景，在國內(nèi)外焊接生產(chǎn)線上有很高的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞:焊接；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)IIABSTRACTThis paper expounds the mechanism design of large converter overturning, only on the design of mechanical structure design, the design is to make the boiler is easier to process in the production process, easy welding. The mechanical structure part adopts the structure of modular fixture chain turnover, hydraulic lifting. Including the transmission system design, the turnover mechanism design, hydraulic cylinder design. In the design of the transmission shaft and the basic components of the strength of the school charge, to ensure its strength requirements and the need for welding part of the strength of the school charge, to determine the final design scheme.Weld the structure size, steady, inside out consecution and manufacturing costs of the inside out machine to weld to the exaltation the efficiency and the assurance safeties contain very big influence.Studying can carry out an inside out and inside out organization, and carried on the analysis to the dynamic state stability, the result enunciation:Inside out organization at inside out is continuously steady.The inside out organization covers the space small, the manufacturing cost is low, having the good applied foreground, producing in the domestic and international welding on-line have the very high expansion value.Key words: Converter;Inside out organization;architectural designIII目 錄摘 要 .IIIABSTRACT IV目 錄 .V1 緒論 .11.1 課來題源及研究的目的和意義 .11.2 國內(nèi)外設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r 11.3 課題研究方法和手段 .11.4 課題應(yīng)達(dá)到的基本要求 .21.4.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 21.5 設(shè)計(jì)任務(wù)書的基本要求 .22 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì) .32.1 總體設(shè)計(jì)方案 .32.1.1 設(shè)計(jì)目的 32.1.2 設(shè)計(jì)原理 32.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概述 52.2.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成 .52.2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理 .52.2.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的功能要求 .52.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)與比較 52.3.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 52.3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的比較選擇 .83 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) .93.1 機(jī)構(gòu)框架設(shè)計(jì) 93.1.1 框架結(jié)構(gòu)材料 .93.1.2 結(jié)構(gòu)的成形方式 103.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)軸的設(shè)計(jì) .103.2.1 軸徑的確定 .123.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 123.3 踏板、轉(zhuǎn)盤及手輪的設(shè)計(jì) .153.4 平衡塊的設(shè)計(jì) 164 標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .164.1 軸承的選擇 174.1.1 軸承的基本概念 .174.1.2 滾動(dòng)軸承的主要類型、比較和選擇 .174.1.3 軸承型號(hào)的確定 .20IV4.1.4 軸承的壽命 .224.2 其它標(biāo)準(zhǔn)件選用 224.2.1 軸承座的選用 .224.2.2 軸套的選用 .234.2.3 開口銷的選用 .254.2.4 壓簧的選用 264.2.5 墊片的選用 264.2.6 鍵的選用 275 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的焊接與裝配 .295.1 框架的焊接 .295.1.1 選擇焊接方法 .295.1.2 確定焊接的形狀、尺寸和下料方法 .295.1.3 確定焊接接頭、坡口形式和坡口邊緣的加工方法 .305.1.4 焊接方案的確定 .305.2 零部件的裝配 305.2.1 機(jī)器裝配的基本概念 .305.2.2 零件在裝配中連接種類 .315.2.3 裝配方法 .325.2.4 裝配方案的確定 .335 結(jié)論 .33致謝 .34參考文獻(xiàn) .35一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)01 緒論1.1 課來題源及研究的目的和意義技術(shù)進(jìn)步的最重要和最有效的發(fā)轉(zhuǎn)方向之一就是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的過程，其中包括焊接過程的全盤機(jī)械化和自動(dòng)化。在焊接過程中，焊接工作本身所占的工作量不會(huì)超過總工作量的 25%~30%，剩余的工作就是裝配及其它的工作，其中包括運(yùn)輸及其它輔助工作，如工件調(diào)試、修整、檢測(cè)等。在工件制作過程中，我們必須多次繞其水平軸翻轉(zhuǎn)工件，這個(gè)翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)臺(tái)來實(shí)現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。運(yùn)用焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。這是因?yàn)槭褂梅D(zhuǎn)臺(tái)可以擴(kuò)大自動(dòng)焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總是在方便的位置下進(jìn)行，甚至可以提高工作的安全性，因?yàn)榉D(zhuǎn)臺(tái)能使最危險(xiǎn)的操作—翻轉(zhuǎn)工件實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 在缸體的生產(chǎn)過程中，用焊接方法制造更為有利。同時(shí)，在焊接生產(chǎn)加工中，當(dāng)缸體完成組對(duì)并進(jìn)行一面的焊接后，需要將其翻轉(zhuǎn)，以便焊接另一面。但由于缸體體積大、重量重，人工很難翻轉(zhuǎn)，所以需要專用的設(shè)備，尤其是在大批量生產(chǎn)中，就更需要一種翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)來完成這一操作，以提高生產(chǎn)效率。缸體翻轉(zhuǎn)提升機(jī)就是應(yīng)用在這種場(chǎng)合下的設(shè)備。1.2 國內(nèi)外設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)于翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式、推舉式等。并已在實(shí)際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉(zhuǎn)。目前國內(nèi)還未對(duì)各種形式的翻轉(zhuǎn)機(jī)制訂出系列標(biāo)準(zhǔn)，但國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉(zhuǎn)機(jī)，并成系列。另外，配合焊接機(jī)器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，國內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點(diǎn)位控制，控制點(diǎn)數(shù)以使用要求而定，但多為 2 點(diǎn)(每隔 180°)、4 點(diǎn)（每隔 90°） 、8 點(diǎn)（每隔 45°）控制，翻轉(zhuǎn)速度以恒速的 為多，但也有 變速的。翻轉(zhuǎn)機(jī)與機(jī)器人聯(lián)機(jī)按程序動(dòng)作，載重量多在 20 ～3000Kg 之間。例如我國汽車、摩托車等制造行業(yè)使用的弧焊機(jī)器人加工中心，已經(jīng)成功的采用國產(chǎn)頭尾架式的焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)，由于恒定速度的翻轉(zhuǎn)，點(diǎn)以電磁制動(dòng)和汽缸錐銷強(qiáng)制定位，所以多采用交流電動(dòng)機(jī)、普通齒輪副減速，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的制作精度比軌跡控制的低 1 到 2 級(jí)，造價(jià)便宜。今天，隨著市場(chǎng)需求的增加，人們對(duì)制作更加通用的機(jī)械化工具的需求日益增長(zhǎng)，前蘇聯(lián)重型機(jī)械制作工藝研究院科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合公司設(shè)計(jì)制造了帶兩個(gè)驅(qū)動(dòng)支架、翻轉(zhuǎn)與焊接同步進(jìn)行的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，用于焊接非剛性金屬構(gòu)件。杠桿—鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)已經(jīng)開始上市，這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)能夠方便的安裝在生產(chǎn)長(zhǎng)條形工件的流水線上。一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1在現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)中，框架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、頭尾架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)、環(huán)式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、推舉式翻轉(zhuǎn)臺(tái)等翻轉(zhuǎn)臺(tái)，已經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間地被用于機(jī)械制造工廠中，他們依然屬于世界先進(jìn)水平，仍屬新的工藝過程。1.3 課題研究方法和手段本課題主要采用機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)和材料力學(xué)相互結(jié)合的研究方法，并結(jié)合實(shí)際工廠中在實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品和相關(guān)資料進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。具體實(shí)施方法如下：（1）廣泛閱讀我國的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的論文和期刊，參考國外的成形翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案（2）分析研究缸體翻轉(zhuǎn)需要的條件、必要的自由度限制和整體支撐架材料的選擇（3）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（對(duì)多種機(jī)構(gòu)進(jìn)行可行性選擇） （4）對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行校核（5）總結(jié)1.4 課題應(yīng)達(dá)到的基本要求1.4.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中能實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的部分是整個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心部分，針對(duì)現(xiàn)在的加工工藝和材料的選擇主要考慮翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)、價(jià)格、生產(chǎn)率和翻轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。本課題的基本研究思路是采用夾具將缸體固定在平面上，利用支架兩端的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大平面的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)缸體的翻轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)中對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核，軸承的選擇來為翻轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)提動(dòng)理論基礎(chǔ)。1.4.2 可解決的主要問題實(shí)現(xiàn)了在焊接缸體的過程中，對(duì)于缸體的翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，使多次繞其水平軸翻轉(zhuǎn)工件，不用人工翻轉(zhuǎn)這個(gè)翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)臺(tái)來實(shí)現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。運(yùn)用焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保高品質(zhì)的產(chǎn)品。使用翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以擴(kuò)大自動(dòng)焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總在方便的位置下進(jìn)行，甚至可以提高工作的安全性，因?yàn)榉D(zhuǎn)臺(tái)能使最危險(xiǎn)的操作——翻轉(zhuǎn)工件實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。1.5 設(shè)計(jì)任務(wù)書的基本要求1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)，繪制運(yùn)動(dòng)原理圖； 2、繪制產(chǎn)品裝配圖； 3、典型非標(biāo)件設(shè)計(jì)，對(duì)非標(biāo)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度、剛度校核； 4、繪制全套非標(biāo)零件圖： 5、編寫設(shè)計(jì)說明書。22 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)方案2.1.1 設(shè)計(jì)目的該變位機(jī)構(gòu)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜，以便使所有的焊縫置于水平、船形等最佳的位置從而進(jìn)行焊接的設(shè)備。選擇合理有用的變位機(jī)構(gòu)能夠有效提高焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，并降低人工的勞動(dòng)強(qiáng)度及生產(chǎn)成本，加強(qiáng)安全文明生產(chǎn)，有助于現(xiàn)場(chǎng)管理。工作臺(tái)的翻轉(zhuǎn)采用手動(dòng)，因?yàn)槎ㄎ豢煽浚梢允构ぜ幱谧罾硐?、最可靠的焊接最佳位置進(jìn)行焊接。2.1.2 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)一個(gè)手動(dòng)H型雙座雙回轉(zhuǎn)式的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過手動(dòng)控制回轉(zhuǎn)手輪來控制焊裝夾具的翻轉(zhuǎn)，可以自行的調(diào)節(jié)所需翻轉(zhuǎn)的任意角度，實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)的360度的變位，方便于焊接，可以達(dá)到定位可靠，焊接方便的最佳功效。2.1.3 對(duì)機(jī)器的要求 設(shè)計(jì)機(jī)器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達(dá)到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出的。不管機(jī)器的類型如何，一般來說，會(huì)對(duì)機(jī)器提出以下的基本要求。1、使用功能要求機(jī)器應(yīng)該具有預(yù)訂的使用功能。這主要靠正確地選擇機(jī)器的工作原理，正確地設(shè)計(jì)或選用功能全面實(shí)現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和原動(dòng)機(jī)，以及合理地配置必要的輔助系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。2、經(jīng)濟(jì)性要求機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造和使用的全過程中，設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)就要全面綜合地進(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為機(jī)器的成本低；使用經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為高生產(chǎn)率，高效率，較少地消耗能源、原材料和輔助材料，以及低的管理和維護(hù)費(fèi)用等。提高設(shè)計(jì)和制造經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的主要途徑有：1）采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)的參數(shù)最優(yōu)化，達(dá)到盡可能精確的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，并保證機(jī)器足夠的可靠性。盡可能多地應(yīng)用 CAD 技術(shù)，加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度，降低設(shè)計(jì)的成本。2）最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的零部件。零件結(jié)構(gòu)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)及尺寸。3）盡可能采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料。4）合理地組織設(shè)計(jì)和制造過程。一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)35）力求改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少、易加工、易裝配。提高使用經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的主要途徑有：1）合理地提高機(jī)器的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，以期提高機(jī)器的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。2）選用高效率的傳動(dòng)系統(tǒng)，盡可能減少傳動(dòng)的中間環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗和生產(chǎn)成本。3）適當(dāng)?shù)夭捎梅雷o(hù)（如閉式傳動(dòng)、表面防護(hù)等）及潤(rùn)滑等措施，以便于延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。4）采用可靠的密封，減小或消除滲漏現(xiàn)象。3、勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求1）要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器符合勞動(dòng)保護(hù)法規(guī)的要求。設(shè)計(jì)時(shí)要按照人機(jī)工程學(xué)（ergonomics）的觀點(diǎn)盡可能減少操作手柄的數(shù)量，操作手柄及按鈕等應(yīng)放置在便于操作的位置，合理地規(guī)定操作時(shí)的驅(qū)動(dòng)力，操作方式要符合人們的心理和習(xí)慣（例如汽車轉(zhuǎn)向盤向左打則汽車向左拐彎等） 。同時(shí)，設(shè)置完善的安全防護(hù)及保安裝置、報(bào)警裝置、顯示裝置等，并根據(jù)工程美學(xué)的原則美化機(jī)器的外形及外部色彩。使操作者有一個(gè)安全、舒適的環(huán)境，不易產(chǎn)生疲勞。這也有助于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。2）要把環(huán)境保護(hù)提高到一個(gè)重要的位置。改善機(jī)器及操作者周圍的環(huán)境條件，如降低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲水平，防止有毒、有害介質(zhì)的滲漏及對(duì)廢水、廢氣和廢液進(jìn)行有效的治理等以滿足環(huán)境保護(hù)法規(guī)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境提出的要求。4、壽命與可靠性的要求任何機(jī)器都要求能在一定的壽命下可靠地工作。隨著機(jī)器的功能愈來愈先進(jìn)，結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜，發(fā)生故障的可能環(huán)節(jié)也愈來愈多。機(jī)器工作的可靠性受到了愈來愈大的挑戰(zhàn)。在這種情況下，人們對(duì)機(jī)器除了習(xí)慣上對(duì)工作壽命的要求外，明確地對(duì)可靠性也提出要求是很自然的。機(jī)器可靠性的高低是用可靠度來衡量的。機(jī)器的可靠度 R 是指在規(guī)定的使用時(shí)間（壽命）內(nèi)和預(yù)定環(huán)境條件下機(jī)器能夠正常工作的概率。機(jī)器不能正常工作，即機(jī)器由于某種故障而不能完成其預(yù)定的功能稱為失效。已有愈來愈多的機(jī)器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門，特別是那些因機(jī)器失效將造成巨大損失的部門，例如航空、航天部門，都相繼規(guī)定了在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)其產(chǎn)品，包括零部件，進(jìn)行可靠性分析與評(píng)估的要求，例如要求給出產(chǎn)品在工作壽命內(nèi)可以安全工作的定量說明。在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)組成機(jī)器的每個(gè)零件的可靠性提出要求，采用備用系統(tǒng)和在使用中對(duì)機(jī)器加強(qiáng)維護(hù)和檢測(cè)可以提高機(jī)器的可靠性。5、其他專用要求對(duì)不同的機(jī)器，還有一些為該機(jī)器所特有的要求。例如：對(duì)機(jī)床有長(zhǎng)期保持精度的要求；對(duì)飛機(jī)有質(zhì)量小、飛行阻力小而運(yùn)載能力大的要求；對(duì)流動(dòng)使用的機(jī)器（如鉆探機(jī)械）有便于安裝和拆卸的要求；對(duì)大型機(jī)器有便于運(yùn)輸?shù)囊蟮?。設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，在滿足前述共同的基本要求的前提下，還應(yīng)著重地滿足這些特殊要求，以提高機(jī)器的使用性4能。不言而喻，機(jī)器的各項(xiàng)要求的滿足，是以組成機(jī)器的機(jī)械零件的正確設(shè)計(jì)和制造為前提的。亦即零件設(shè)計(jì)的好壞，將對(duì)機(jī)器使用性能的優(yōu)劣起著決定性的作用。2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概述2.2.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是由整體承重支架、主軸、翻轉(zhuǎn)臺(tái)、軸承和手輪裝置等部分的組成的一個(gè)完整的實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。整體承重支架是作為一個(gè)打的支撐，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的支撐作用,主軸使翻轉(zhuǎn)臺(tái)能夠繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)臺(tái)是作為大的承載平面，用來承載缸體的（在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上有固定的缸體的夾具） ，軸承是為了和主軸配合保證轉(zhuǎn)動(dòng)。手輪裝置是人通過旋轉(zhuǎn)手輪來實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。2.2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能的實(shí)現(xiàn)是通過翻轉(zhuǎn)機(jī)臺(tái)的右端的手輪裝置，人通過旋轉(zhuǎn)手輪來帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)中間的翻轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，而工件是通過夾具固定在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上表面的，所以對(duì)翻轉(zhuǎn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件的翻轉(zhuǎn)，這就是翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基本翻轉(zhuǎn)功能的工作原理。2.2.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的功能要求實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)臺(tái)繞水平軸在 180°內(nèi)任意角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的焊接。同時(shí)翻轉(zhuǎn)臺(tái)需要具有一定的通用性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同形式的缸體的翻轉(zhuǎn)，所以需要其具有一定的通用性。2.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)與比較 2.3.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)題目“一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”可知，該機(jī)構(gòu)主要是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)功能，所做的設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以下是對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)件設(shè)計(jì)的詳細(xì)論述。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將工件沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設(shè)置機(jī)構(gòu)。在工件制作過程中我們必須多次繞水平軸翻轉(zhuǎn)工作，這個(gè)翻轉(zhuǎn)用翻轉(zhuǎn)太來實(shí)現(xiàn)較為合理、最有效、最安全。而根據(jù)用途不同可以分為通用型和專用型兩大類。前者用途廣泛，可以用于不同種類的料件，厚著范圍比較窄，僅適用特定形狀的工件，甚至專門用于某些尺寸功夫定的工件。有些專用翻轉(zhuǎn)機(jī)臺(tái)甚至是為了某幾條機(jī)械化或者自動(dòng)化生產(chǎn)流水線專門設(shè)計(jì)的。一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5翻轉(zhuǎn)臺(tái)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類，可分為雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、單支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)、杠桿式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)及滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)等。甚至可以依據(jù)翻轉(zhuǎn)臺(tái)保證工件繞固定軸翻轉(zhuǎn)的程度或者使工件升降或平移的程度進(jìn)行分類。1、方案一圖 2.2 翻轉(zhuǎn)臺(tái)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖 2.2 為裝有轉(zhuǎn)動(dòng)架的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，它是由前驅(qū)動(dòng)支架 1 和后從動(dòng)支架 4 組成，工件二固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架 3 上。轉(zhuǎn)動(dòng)架支撐面和地面的距離，可以依據(jù)工件的尺寸進(jìn)行調(diào)整，因而能減小轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。負(fù)荷能力不大的翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以通過手動(dòng)翻轉(zhuǎn)。對(duì)于小工件，人們通常使用單支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，這不僅是操作者易于接近工件，且可以節(jié)約勞動(dòng)場(chǎng)地，提高生產(chǎn)場(chǎng)地的利用率。這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)常用來焊接大型、平值的框架類構(gòu)件。用普通的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)來焊接這類工件。2、方案二 圖 2.3 滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)6圖 2.3 為滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)配合兩個(gè)滾輪，他們即可以是整體也可以是組合，最初滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)基本上是用來焊接框架類和箱體類工件，這些工件通常都緊固在布置于兩個(gè)滾輪之間的托架或者固定架上。上圖為一個(gè)滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)。翻轉(zhuǎn)臺(tái)由兩個(gè)滾輪 1 組成，滾輪奸設(shè)置了可拆卸的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架 3，臺(tái)架的上部 2 是可以拆下的。滾輪支撐在兩個(gè)從動(dòng)托輪 7 和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)托輪 8 上，在托輪的軸上裝有星形輪 6，星形輪由電動(dòng)機(jī) 5 通過兩級(jí)蝸桿減速器 4 來驅(qū)動(dòng)。與雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)比較，滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的有點(diǎn)在于：可以在旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上裝配和焊接大型框架類零件；易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長(zhǎng)梁架工件的條件更好。不足之處在于，難于接近位于滾輪之間的工件部位，通用性差。3、方案三圖2.4鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)圖2.4為鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)，它是由幾個(gè)支架組成，這些支架的每一根上都裝有驅(qū)動(dòng)鏈條2和從動(dòng)鏈條5和6.在鏈條上套著松垂的鏈條3，鏈條3用于支托需要翻轉(zhuǎn)的工件4.鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)具有兩個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)：即機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)難于用在自動(dòng)焊接中，因?yàn)楣ぜD(zhuǎn)后，僅靠鏈條支托而沒有其它輔助支撐使工件處于靜止不動(dòng)的位置；同時(shí)也很難固定正在運(yùn)動(dòng)中的焊接設(shè)備的軸心。4、方案四一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)7圖 2.5 千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)圖2.5為千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)，用于將平直的框架式構(gòu)件翻轉(zhuǎn)90°。千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)由轉(zhuǎn)動(dòng)架基座，一個(gè)液壓千斤頂及四只可調(diào)整半軸組成。半軸的推出靠液壓筒來實(shí)現(xiàn)。其上放置這工件的轉(zhuǎn)動(dòng)架可以繞這兩個(gè)半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)另外兩個(gè)半軸是收縮進(jìn)去的。千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)是為了特定工件設(shè)計(jì)制造的，基本上用于翻轉(zhuǎn)大尺寸的平直框架結(jié)構(gòu)件。2.3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的比較選擇綜合前面提出的方案，列出其優(yōu)缺點(diǎn)如下：方案一，雙支架的翻轉(zhuǎn)臺(tái)與其它翻轉(zhuǎn)臺(tái)相比較，它具有用途廣泛、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、消耗驅(qū)動(dòng)功率不高等優(yōu)點(diǎn)。而消耗驅(qū)動(dòng)功率不高是因?yàn)楣ぜ@著轉(zhuǎn)動(dòng)的縱軸正好與工件的重心相重合。這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)常用來焊接大型、平值的框架類構(gòu)件。用普通的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)來焊接這類工件。方案二，滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于：可以在旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上裝配和焊接大型框架類工件，易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長(zhǎng)條形工件的條件更好。不足之處在于難于接近位于轉(zhuǎn)輪之間的工件部位，通用型較差。方案三，即機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)難于用在自動(dòng)焊接中，因?yàn)楣ぜD(zhuǎn)后，僅靠鏈條支托而沒有其它輔助支撐使工件處于 靜止不動(dòng)的位置；同時(shí)也很難固定正在運(yùn)動(dòng)中的焊接設(shè)備的軸心。方案四，千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)是為了特定工件設(shè)計(jì)制造的，基本上用于翻轉(zhuǎn)大尺寸的平直框架結(jié)構(gòu)件。經(jīng)過比較，方案一的采用框架式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠很好的滿足缸體的翻轉(zhuǎn)要求并且方案一的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約勞動(dòng)產(chǎn)地可提高場(chǎng)地利用率。在使用過程中能夠很好的實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能，可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。故采用方案一框架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)缸體的翻轉(zhuǎn)功能。83 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)3.1 機(jī)構(gòu)框架設(shè)計(jì)3.1.1 框架結(jié)構(gòu)材料考慮到缸體本身重量較重，所以在選擇材料時(shí)應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度較強(qiáng)，而重量輕一點(diǎn)的材料來保證翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體的重量特別是翻轉(zhuǎn)臺(tái)部分（翻轉(zhuǎn)臺(tái)部分是和缸體連接在一起，在轉(zhuǎn)動(dòng)主軸時(shí)，翻轉(zhuǎn)臺(tái)也是需要轉(zhuǎn)動(dòng)的）所以，經(jīng)過基本篩選，我選擇 C 型槽鋼來作為翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的框架的基本材料。槽鋼的選擇：表3-1槽鋼規(guī)格型 號(hào) 每米重(kg) 型 號(hào) 每米重 (kg)C 80 × 50 × 20 × 2.25 3.886 C 180 × 50 × 20 × 3.00 8.007C 80 × 50 × 20 × 2.50 4.318 C 180 × 50 × 20 × 3.00 8.478C 80 × 50 × 20 × 2.75 4.749 C 180 × 50 × 20 × 3.00 8.949C 80 × 50 × 20 × 3.00 5.181 C 200 × 60 × 20 × 2.5 6.673C 100 × 50 × 20 ×2.25 4.239 C 200 × 70 × 20 × 2.5 7.065C 100 × 50 × 20 × 2.50 4.710 C 200 × 80 × 20 × 2.5 7.458C 100 × 50 × 20 × 2.75 5.181 C 200 × 50 × 20 × 3.0 7.850C 120 × 50 × 20 × 2.25 5.652 C 200 × 60 × 20 × 3.0 8.007C 120 × 50 × 20 × 2.50 4.592 C 200 × 70 × 20 × 3.0 8.478一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)9續(xù)表3-1表3-1為C形槽鋼的理論重量表,我們按照整個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的重量來初選槽鋼的尺寸，我選擇C200x70x20x3.0 規(guī)格的槽鋼來作為主體框架的焊接板材。C200x70x20x3.0 表示的意思：截面高度 H=200mm；截面寬度 B=70mm；卷邊寬度 C=20mm；厚度 t=3mm；整個(gè)槽鋼長(zhǎng)度的選擇我們按照缸體額尺寸來選擇，如果一個(gè)翻轉(zhuǎn)臺(tái)上只加一個(gè)工位的缸體翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，那么長(zhǎng)度就選得短一點(diǎn)，如果在一個(gè)翻轉(zhuǎn)臺(tái)上有幾個(gè)工位的缸體翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，那么整個(gè)翻轉(zhuǎn)臺(tái)就需要長(zhǎng)的槽鋼來焊接而成。3.1.2 結(jié)構(gòu)的成形方式我們選用槽鋼作為支架的主體材料，而將槽鋼組成整個(gè)支架，我們選擇用焊接的方式來實(shí)現(xiàn)主體框架的成形，其它部分需要通過螺栓鏈接將不同尺寸的板材連接在一起從而形成整體的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。C 120 × 50 × 20 × 2.75 5.103 C 200 × 80 × 20 × 3.0 8.949C 120 × 50 × 20 × 3.00 6.123 C 220 × 50 × 20 × 2.5 9.420C 140 × 50 × 20 × 2.50 5.495 C 220 × 60 × 20 × 2.5 7.065C 140 × 60 × 20 × 2.50 5.888 C 220 × 70 × 20 × 2.5 7.458C 140 × 50 × 20 × 3.00 6.594 C 220 × 80 × 20 × 2.5 7.850C 140 × 60 × 20 × 3.00 7.065 C 220 × 50 × 20 × 3.0 8.243C 160 × 50 × 20 × 2.50 5.888 C 220 × 60 × 20 × 3.0 8.478C 160 × 60 × 20 × 2.50 6.280 C 220 × 70 × 20 × 3.0 8.949C 160 × 70 × 20 × 2.50 6.673 C 220 × 80 × 20 × 3.0 9.420C 160 × 50 × 20 × 2.50 7.065 C 240 × 50 × 20 × 2.5 9.891C 160 × 60 × 20 × 3.00 7.536 C 240 × 60 × 20 × 2.5 7.458C 160 × 70 × 20 × 3.00 8.007 C 240 × 70 × 20 ×2.5 7.850C 180 × 50 × 20 × 2.50 6.280 C 240 × 80 × 20 × 2.5 8.635C 180 × 60 × 20 × 2.50 6.673 C 240 × 50 × 20 × 3.0 8.949C 180 × 70 × 20 ×2.50 7.065 C 240 × 60 × 20 × 3.0 9.420C 180 × 80 × 20 ×2.50 7.458 C 240 × 70 × 20 × 3.0 9.891C 180 × 50 × 20 × 3.00 7.536 C 240 × 80 × 20 × 3.0 10.362103.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)軸的設(shè)計(jì)根據(jù)整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)類型，對(duì)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。1、選擇軸的材料由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理硬度為 HRC40—45。2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。a 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預(yù)訂出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。b 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的。零件的周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等。c 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定零件在軸上的定位和裝拆方案確定后，軸的形狀大體確定。各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步確定軸的直徑時(shí)，通常還不知道支反力的作用點(diǎn)，不能決定彎矩的大小與分布情況，因而還不能按軸所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定軸的直徑。但在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，通常已能求得軸所受的扭矩。因此，可按軸所受的扭轉(zhuǎn)初步估算軸所需的直徑。一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)11有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來確定的。d 提高軸的強(qiáng)度的常用措施軸和軸上零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置等對(duì)軸的強(qiáng)度有很大的影響，所以應(yīng)在這些方面進(jìn)行充分考慮，以利提高軸的承載能力，減小軸的尺寸和機(jī)器的質(zhì)量，降低制造成本。1) 合理布置軸上零件以減小軸的載荷為了減小軸所受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不采用懸臂的支承形式，力求縮短支承跨距及懸臂長(zhǎng)度等。2）改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷通過改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)也可以減小軸上的載荷。3）改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。為此，軸肩處應(yīng)采用較大的過渡圓角半徑 r 來降低應(yīng)力集中。但對(duì)定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。4）改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度軸的表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理方法也會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度也愈低。因此，應(yīng)合理減小軸的表面及圓角處的加工粗糙度值。當(dāng)采用對(duì)應(yīng)力集中甚為敏感的高強(qiáng)度材料制作軸時(shí)，表面質(zhì)量尤應(yīng)予以注意。表面強(qiáng)化處理的方法有：表面高頻淬火等熱處理；表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)熱處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。通過碾壓、噴丸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理時(shí)，可使軸的表層產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力從而提高軸的抗疲勞能力。5）軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工和裝配軸上的零件，并且生產(chǎn)率高，成本低。一般地說，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。因此，在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式盡量簡(jiǎn)化。 3.2.1 軸徑的確定根據(jù)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的受力分析，在旋轉(zhuǎn)軸的軸徑最小處需要安裝手輪裝置，我們選擇軸徑為 48cm。軸的材料選擇 45 剛，經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理。123.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸的裝配方案圖 3.1 基本裝配圖如圖3.1，手輪處的軸的直徑為48mm，長(zhǎng)度與手輪連接處的寬度大致一樣為30mm，左端的階梯軸直徑為65mm，長(zhǎng)度75mm，左端裝有一對(duì)調(diào)心軸承和軸套，軸的直徑為80mm，軸的長(zhǎng)度為125mm，軸套的壁厚為5mm，所以調(diào)心軸承左端的軸的直徑為90mm，最左端的軸與板件，其直徑為120mm。軸的基本尺寸根據(jù)裝配需要和強(qiáng)度要求來選擇。（2）軸的零件的周向定位手輪和剎車是通過平鍵連接的，手輪處平鍵的截面bxh=14mmx9mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工長(zhǎng)為60mm，同時(shí)剎車裝置處的鍵選擇平鍵bxh=14mmx7mm，同樣的鍵槽需要鍵槽銑刀加工選擇平鍵為14mmx7mmx25mm。調(diào)心軸承由過渡配合來保證，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。確定軸上的圓角和倒角尺寸軸端的倒角為1x45°，各軸肩處放入倒角為R2.5mm和R5mm。軸上的載荷翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的荷載為500KG圖3.1為軸的結(jié)構(gòu)圖，而做出的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)13圖3-2轉(zhuǎn)動(dòng)軸受力情況示意圖由 0M?? ， 21=0FlG???；由 ， 12?；因?yàn)镚=500N， =105mm,l=335mm, 所以F1=342N ；F2=156N1l ??NTM1675max32????轉(zhuǎn)動(dòng)軸截面是直徑為d=80mm的圓形 ，則抗彎截面系數(shù) 333512081.0. mdW???抗扭截面系數(shù)333 42T以下進(jìn)行強(qiáng)度校核： （1）校核正應(yīng)力強(qiáng)度：許用應(yīng)力強(qiáng)度[ ]=60Mpa,1??彎曲的強(qiáng)度條件為：14MPaWMb 327.0512067????滿足強(qiáng)度條件。(2）校核剪應(yīng)力強(qiáng)度選σ=275MPa，而許用應(yīng)力PaT68.7102478???max[]??，滿足強(qiáng)度要求。（3）精確校荷軸的疲勞強(qiáng)度軸的材料為45剛 ，調(diào)質(zhì)處理。則 MPaaMPaB 15,275,6401???????軸承中心截面右側(cè)上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 查表可得。 ???因 ， 經(jīng)插值后可查得 025.8?dr.89dD31,0????通過查附圖可得軸的材料敏感系數(shù)為 85.,2.?q故有效應(yīng)力為 ??11???????26.???q尺寸系數(shù) 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。;67.0???8.0???軸按磨削加工表面質(zhì)量系數(shù)為92.???軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，則綜合系數(shù)為1?q8.2??????kK6.1???碳鋼的特性系數(shù) .0,2.~0????取一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1505.,1.~05.??????取于是計(jì)算安全系數(shù) 值，caS.31??maK??2.41?aS???5.198.2??Sc??故可知其安全截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)W計(jì)算得33372901.0. mdW???抗扭截面系數(shù) 彎矩M及彎曲應(yīng)力為N.132050???MPaWb8.729?扭矩 及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為3TT4.5148???過盈配合處的 ，查表可得，并取 ，于是得??k???k.016.3?53.216.8????k軸按磨削加工，則表面的質(zhì)量系數(shù)為9.0???故綜合系數(shù)為25.31??????kK6.???則軸的左側(cè)的安全系數(shù)為1667.41???maKS???5.21a??.16.42????SSc??故該軸左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的，至此軸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)束。3.3 踏板、轉(zhuǎn)盤及手輪的設(shè)計(jì)在上面剛提到的那個(gè)支架的底面那塊板上再焊接一塊小的支座，是為了裝踏板所需。該踏板除了與小支座連接外還與連桿上的接頭相連接。該踏板與小支座的連接是用的是鉸鏈銷的連接方法，該鉸鏈銷由 45 鋼做成，強(qiáng)度是很高的。在使用過程中，還需在鉸鏈銷的上面裝上一個(gè)軸套，是為了防止使用長(zhǎng)久后產(chǎn)生磨損，裝了軸套后，使用時(shí)只會(huì)對(duì)軸套有所磨損而已，一旦磨損時(shí)只需要更換軸套就可以再重新使用了，經(jīng)濟(jì)而且又方便。至于鉸鏈銷上，還應(yīng)該需在其兩端各開一個(gè)銷孔，目的是在于鉸鏈銷裝好后的定位。連桿上應(yīng)還需裝一個(gè)彈簧，是用于限位時(shí)的復(fù)位。連桿的頂端再焊接一個(gè)用來裝限位塊的東西，因?yàn)檫@只是根據(jù)限位塊的形狀而定的。軸上裝一個(gè)轉(zhuǎn)盤，用鍵以及緊定螺釘來固定，使它與軸之間能很好的裝配起來，使之不產(chǎn)生移位、松懈等情況。在轉(zhuǎn)盤上還可以根據(jù)實(shí)際需要開個(gè)卡槽，這個(gè)可以根據(jù)使用時(shí)客戶所需，在其所需要的任何一個(gè)角度的位子上開有個(gè)卡槽就可以了。而限位塊就是用于卡槽里的，當(dāng)轉(zhuǎn)過所需的一定的角度時(shí)，放掉踏板，彈簧就復(fù)位，既可以實(shí)現(xiàn)定位了。手輪是裝在軸端的，把它做成像一般汽車上所用的方向盤形狀即可。可以通過手輪來旋轉(zhuǎn)所需的角度。以上這些東西都是裝在同一個(gè)支座上的，此支座即是和支架上的那塊連接板一起用螺栓進(jìn)行固定的。3.4 平衡塊的設(shè)計(jì)平衡塊是單獨(dú)裝在另外一根左邊的軸上的。先是用一塊板通過鍵固定在軸上，而平衡塊則是和這塊板通過螺栓而連接在一起的。至于板的多少塊是根據(jù)實(shí)際需要增加或減少的。裝平衡塊的目的是在于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)力的輕重，使得在旋轉(zhuǎn)時(shí)可以調(diào)節(jié)到最佳的舒適度，從而達(dá)到最佳的效果。這樣，整個(gè)機(jī)構(gòu)就此設(shè)計(jì)完成了。一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)174 標(biāo)準(zhǔn)件的選用 4.1 軸承的選擇4.1.1 軸承的基本概念滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要原件之間的滾動(dòng)接觸來支18撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的，滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。滾動(dòng)軸承具有具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。4.1.2 滾動(dòng)軸承的主要類型、比較和選擇軸承的選擇應(yīng)該考慮幾個(gè)主要因素：（一）軸承的載荷軸承所受的載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷的大小來選擇軸承類型時(shí)，由于滾子軸承中主要原件是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后的變形也較小。而球軸承主要是點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或者中等的載荷，故在載荷較小時(shí)可以優(yōu)先選用球軸承。根據(jù)載荷的方向選擇軸承的類型時(shí)，對(duì)于純軸向載荷，一般選用推力軸承。較小的純軸向載荷可以選用推力球軸承；較大的純軸向負(fù)載可以選擇推力滾子軸承。對(duì)于純徑向載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或者滾針軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷的同時(shí)，還有不大的軸向負(fù)荷時(shí)，可以選用深溝球軸承或者角接觸軸承或者圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，可選用接觸角較大的角接觸軸承或者圓錐滾子軸承，或者向心軸承和推力軸承組合雜一起的機(jī)構(gòu)。（二）軸承的轉(zhuǎn)速從工作的轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的確定應(yīng)該確定一下幾點(diǎn)：1）球軸承和滾子軸承比較，有較高的極限轉(zhuǎn)速，故在高速時(shí)應(yīng)有線選用球軸承。2）在內(nèi)徑相同的條件下，外徑越小，則滾動(dòng)體就越小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體加在外圈滾道傷的離心力也就越小。因而也就適合在更高的轉(zhuǎn)速小工作。故在告訴時(shí)，宜選用相同內(nèi)徑而外徑較小的軸承。若用一個(gè)外徑較小的軸承而承載能力達(dá)不到要求時(shí)，可再并裝一個(gè)相同 的軸承。外徑較大的軸承適合低俗重載的場(chǎng)合。3）保持架的材料與結(jié)構(gòu)對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響較大。實(shí)體保持架比沖壓保持架允許高一些的轉(zhuǎn)速，青銅實(shí)體保持架允許更高的轉(zhuǎn)速。4)推力軸承的極限速度均很低。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速較高時(shí)，若軸向載荷不十分大，可以采用角接觸軸承承受純軸向力。5)若工作轉(zhuǎn)速略超過樣本中規(guī)定的極限轉(zhuǎn)速，可以選用較高公差等級(jí)的軸承，或者選用較大游隙的軸承，采用循環(huán)潤(rùn)滑或者油霧潤(rùn)滑，加強(qiáng)對(duì)循環(huán)油的冷卻等措施來改善軸承的高速性能。若搞左轉(zhuǎn)速超過極限轉(zhuǎn)速較多，應(yīng)選用特制的高速滾動(dòng)軸承。（三）軸承的調(diào)心功能當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時(shí)，或因軸受力彎曲或者傾斜時(shí)，會(huì)造成軸承內(nèi)外圈軸線發(fā)生傾斜。這時(shí)，應(yīng)采用有一定調(diào)心能力的調(diào)心軸承或者帶座外球面軸承。這類軸承在軸與軸承座孔的軸線有不大的相對(duì)偏斜時(shí)仍能正常工作。滾子軸承對(duì)軸承的偏斜最為敏感，這類軸承在偏斜狀態(tài)下的承載能力可能低于球軸承。因此在軸的剛度和軸承座孔的支撐剛度較低時(shí)，或者較大偏轉(zhuǎn)力距作用時(shí)，應(yīng)盡量一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)19避免使用這類轉(zhuǎn)矩。(四 )軸承的安裝和拆卸便于裝卸，也是選擇軸承類型時(shí)因考慮的一個(gè)因素。在軸承座沒有剖分面而必須沿軸向安裝和裝卸軸承部件。此外，軸承類型的選擇應(yīng)該考慮軸承裝置整體設(shè)計(jì)要求，主要是解決軸承的安裝、配置、緊固、調(diào)節(jié)、潤(rùn)滑、密封等問題.如果僅按軸承用于承受外載荷不同來分類時(shí)，滾動(dòng)軸承可以概括分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。向心軸承主要承受徑向載荷載荷，推力軸承只承受軸向載荷，向心推力軸承能夠同時(shí)承受徑向和軸向載荷。據(jù)此我們進(jìn)行軸承的選擇。（1）調(diào)心球軸承如圖調(diào)心球軸承徑向載荷能力比較小，因外圈滾道表面以軸承中點(diǎn)的球面，故能自動(dòng)調(diào)心，可承受較大的徑向載荷，同時(shí)也能承受一定的軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故具有調(diào)心性能，當(dāng)軸受力彎曲或傾斜而使內(nèi)圈中心線與外圈中心線相對(duì)傾斜不超過 1°～2.5°時(shí)，軸承仍能工作。一般適用于調(diào)心球軸承適用于承受重載荷與沖擊載荷、精密儀表、低噪音電機(jī)、汽車、摩托車、冶金、軋機(jī)、礦山、石油、造紙、水泥、榨糖等行業(yè)及一般機(jī)械等。圖 4.1 調(diào)心球軸承（2）調(diào)心滾子軸承如圖調(diào)心滾子軸承的性能和特點(diǎn)和調(diào)心軸承相同，但是具有較大的徑向載荷能力允許內(nèi)圈對(duì)外圈軸線偏斜量≦1.5°~2.5°。同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。一般用在造紙機(jī)械、減速裝置、鐵路車輛車軸、軋鋼機(jī)齒輪箱軸承座、軋鋼機(jī)輥?zhàn)印⑵扑闄C(jī)、振動(dòng)篩、印刷機(jī)械、木工機(jī)械、各類產(chǎn)業(yè)用減速機(jī)、立式帶座調(diào)心軸承。20圖4.2調(diào)心滾子軸承（3）深溝球軸承如圖當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可用來承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)、外軸線偏斜量≦8'~16'，大量生產(chǎn)，價(jià)格低。深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。當(dāng)其僅承受徑向載荷時(shí)，接觸角為零。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向游隙時(shí)，具有角接觸軸承的性能，可承受較大的軸向載荷 ，深溝球軸承的摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高。一般用在深溝球軸承可用于變速箱、儀器儀表、電機(jī)、家用電器、內(nèi)燃機(jī)、交通車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、工程機(jī)械、滾軸式輪滑鞋、悠悠球等一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)21圖4.3深溝球軸承（4）角接觸球軸承如圖可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因此一般成對(duì)使用。接觸角越大，軸向承載能力越高。高精度和高速軸承通常取 15 度接觸角。在軸向力作用下，接觸角會(huì)增大。一般使用在機(jī)床主軸、高頻馬達(dá)、燃汽輪機(jī)、離心分離機(jī)、小型汽車前輪、差速器小齒輪軸、油泵、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、各類變速器、燃料噴射泵、印刷機(jī)械。圖 4.4 角接觸球軸承通過對(duì)上述調(diào)心球軸承、調(diào)心滾子軸承、深溝球軸承和角接觸球軸承的詳細(xì)敘述，及各種軸承的性能和特點(diǎn)的比較，還有對(duì)整個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)的功能和徑向、軸向的負(fù)載情況來選擇。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸主要承受徑向載荷，而且在旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)翻轉(zhuǎn)軸心可能會(huì)偏離，綜上所述選擇調(diào)心滾子軸承比較合適。調(diào)心滾子軸承在徑向有很大的負(fù)荷能力，而且調(diào)心性能較好，能夠彌補(bǔ)同軸度誤差。4.1.3 軸承型號(hào)的確定根據(jù)軸的工作情況及客戶所指定的購入品廠家要求，這里選用調(diào)心滾子軸承型號(hào)為22316C [GB/T281-1994]。調(diào)心滾子軸承如圖：22圖4.5滾子調(diào)心軸承內(nèi)徑 80外徑 170寬度 60基本定額動(dòng)負(fù)荷 Cr(N):571基本定額靜負(fù)荷 Cor(N):189由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：fp=1.0 (軸承所受載荷平穩(wěn))調(diào)心滾子軸承的定義：調(diào)心滾子軸承是在有二條滾道的內(nèi)圈和滾道為球面的外圈之間，組裝著鼓形滾子的軸承。調(diào)心滾子軸承簡(jiǎn)介：調(diào)心滾子軸承具有兩列滾子，主要承受徑一載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。 調(diào)心滾子軸承有兩列對(duì)稱型球面滾子，外圈有一條共用的球面滾道，內(nèi)圈有兩條與軸承軸線傾斜一角度的滾道，具有良好的調(diào)心性能，當(dāng)軸受力彎曲或安裝不同心時(shí)軸承仍可正常使用，調(diào)心性隨軸承尺寸系列不同而異，一般所允許的調(diào)心角度為 1~2.5 度 ，該類型軸承的負(fù)荷能力較大，除能承受徑向負(fù)荷外軸承還能承受雙向作用的軸向負(fù)荷，具有較好的抗沖擊能力，一般來說調(diào)心滾子軸承所允許的工作轉(zhuǎn)速較低。調(diào)心滾子軸承按滾子截面形狀分為對(duì)稱形球面滾子和非對(duì)稱形球面滾子兩種不同結(jié)構(gòu)，非對(duì)稱調(diào)心滾子軸承屬早期產(chǎn)品，目前主要是為主機(jī)維修服務(wù)，新設(shè)計(jì)主機(jī)時(shí)則很少選用對(duì)稱形調(diào)心滾子軸承，內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過全面改進(jìn)設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化，與早期生產(chǎn)的調(diào)心滾子軸承相比，能夠承受更大的軸向負(fù)荷，這種軸承的運(yùn)行溫度較低，故可適應(yīng)較高轉(zhuǎn)速一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)23的要求，根據(jù)內(nèi)圈有無擋邊及所用保持架的不同可分為 C 型與 CA 型兩種,C 型軸承的特點(diǎn)是內(nèi)圈無擋邊和采用鋼板沖壓保持架,CA 型軸承的特點(diǎn)則為內(nèi)圈兩側(cè)均有擋邊和采用車制實(shí)體保持架為了改善軸承的潤(rùn)滑, 可向用戶提供外圈帶有環(huán)狀油槽和三個(gè)油孔的調(diào)心滾子軸承,以軸承后置代號(hào)/W33 表示,根據(jù)用戶的要求也可供應(yīng)帶內(nèi)圈油孔的調(diào)心滾子軸承,為了便于客戶裝卸和更換軸承, 還可提供內(nèi)孔帶有錐度的調(diào)心滾子軸承軸承,錐孔錐度為1:12 以后置代號(hào)為 K 表示,為了適應(yīng)特殊用戶的要求也可提供內(nèi)孔錐度為 1:30 的軸承,其后置代號(hào)為 K30 內(nèi)孔帶錐度的軸承可用鎖緊螺母將軸承直接裝在錐形軸頸上,也可借助緊定套或退卸套將軸承安裝在圓柱形軸頸上。4.1.4 軸承的壽命軸承轉(zhuǎn)速為 min30r[1] 計(jì)算徑向力： Fr=156N[2] 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 825.0196?orCF由線形插值法：X=1.0P=Fr=156N[3] 軸承壽命的計(jì)算6366 10570101???????????????hPCnLh式中：L——額定壽命，單位是 10^6；C——額定動(dòng)負(fù)荷（kg） ；P——當(dāng)量動(dòng)載荷（ kg） ；Lh——額定壽命（h） ；n——工作轉(zhuǎn)速（r/min）.故所選的軸承合格。4.2 其它標(biāo)準(zhǔn)件選用4.2.1 軸承座的選用軸承座的選用是根據(jù)軸承而定的，以上，軸承所選的是 22316C [GB/T281-1994]調(diào)心滾子軸承，所以在此選用 SN316 [GB/T7813-2008] 的軸承座。軸承座 SN316 如圖：24圖4.6 軸承座4.2.2 軸套的選用軸套是根據(jù)軸的規(guī)格以及實(shí)際需要來選的。鉸鏈銷上的軸套選擇：1215 SF-2軸套 SF-2 如圖：