40t焊接滾輪架設計【說明書+CAD】
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青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書
第1章 緒論
1.1 課題研究的意義及現狀
隨著焊接生產技術的高速發(fā)展，對焊接生產的機械化和自動化提出了越來越高的要求，焊接機械設備的需求量也越來越大。焊接滾輪架設備正是為滿足市場需求而設計生產的，它是借助焊件與主動滾輪間的摩擦力來帶動圓筒形焊件的焊接與裝配。
近年來，在筒形工件內外環(huán)縫的焊接中，組合式焊接滾輪架取代長軸式、固定式等焊接滾輪架，獲得了廣泛的應用?，F實生產中，應用最多的標準組合是由兩個主動輪座配兩個從動輪座來驅動和支承工件。但是主、從動輪座在支架上的布置有兩種方案 一種是兩個主動輪座和兩個從動輪座分別布置在兩個支架上，另一種是每個支架上各布置一個主動輪座和從動輪座。前者宜用于壁厚較大剛性較好的工件，后者宜用于長度較大剛性較差的工件。
1.2 論文主要研究內容
本論文主要對焊接滾輪架的分類以及應用進行闡述，對焊接滾輪架的主動輪、從動論進行相應的定量分析。全文的主要內容包括以下幾個方面：
（1） 滾輪架分類
（2） 滾輪架中心角與驅動力、支反力的關系
（3） 滾輪架驅動方案及軸向竄動的問題
（4） 主動滾輪中減速器、轉軸、軸承等的設計
（5） 從動滾輪中轉軸、圓錐滾子、滑動軸承等的設計
I
青島理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書
第2章 滾輪架概述
2.1 本文滾輪架適用范圍
本章內容闡述了焊接滾輪的分類、技術要求、試驗方法和檢驗規(guī)則等內容。
本章焊接滾輪架適用于通用型滾輪架。對于有特殊要求的滾輪架或專用機可參考本章內容，由制造廠與用戶雙方協商處理。
2.2 焊接滾輪架的分類
滾輪架由滾輪和基座組成。
2.2.1 滾輪型式分類
基本滾輪、交換滾輪、差動滾輪、可調中心高滾輪及可偏轉軸線滾輪五種。
2.2.2 滾輪架分類
長軸式滾輪架和組合式滾輪架兩大類。
（1）長軸式滾輪架
多個滾輪沿筒體類工件兩側成兩行同軸排列，一側均為主動輪，另一側為從動輪，且主動輪與從動輪數相同。用于細長筒體工件的裝配和焊接。
（2）組合式滾輪架
組合式滾輪架由兩個滾輪支承在同一個基座上組成滾輪架，可根據工件的重量和長度由兩架或多架任意組合。按組合滾輪類別可分為基本式滾輪架、交換式滾輪架、自調式滾輪架、可調中心高滾輪架和可偏轉軸線滾輪架五種。
（3）交換式滾輪架
由交換滾輪和基本滾輪組成，變換交換輪的位置可獲得不同的中心距，以適應不同直徑的工件。
（4）自調式滾輪架
由差動滾輪組成的滾輪架。自調式滾輪架可隨工件直徑不同，滾輪隨擺架自動調整滾輪中心距使工件獲得平衡支承。自調式滾輪架通過差動齒輪系統驅動主動滾輪。
（5）可調中心高滾輪架
由可調中心高滾輪和基本滾輪組成，通過調節(jié)一個滾輪的中心高使筒體類工件在旋轉時產生一個與工件竄動方向相反的軸向分力來消除工件的軸向竄動。
（6）可偏轉軸線滾輪架
由可偏轉軸線滾輪和基本滾輪組成，通過調節(jié)可偏轉軸線滾輪軸線與筒體類工件母線的夾角獲得一個與工件竄動方向相反的軸向分力來消除工件的軸向竄動。
滾輪架的傳動方式和機構示意圖見表2。
2.3 中心角與驅動力、支反力的關系
工件在滾輪架上的中心角與兩滾輪架的橫向間距和工件及滾輪的直徑有關。
根據工件在滾輪架上的受力分析，若在公式推導中做一些簡化，可得到工件的驅動力矩，運動阻力，支反力、的表達式如下：
（2-1）
（2-2）
（2-3）
（2-4）
為便于討論 ，在上四式中若令 e=0，則有，，若取 =4lcm，=7cm， ，f=0．1(滑動軸承)，f=0．01(滾動軸承 )，可作出此條件下的和曲線 (圖 2.1a，b)，由圖 2.1看出 ：
(1)當G一定時，范圍內，T／G和 Q／G變化較小， (滾動軸承)， (滑動軸承)，說明工件轉動的驅動力不大 ，僅為自重的％～％；支承= (0．5 ～0．6)G，說明采用滑動或滾動軸承對支承力影響不大 。
(2)當 由 70°增至 130°時 ，驅動力增加一倍 ， (滾動軸 承 )， (滑動軸承)，支反力也同樣增加了一倍 ，。
（a） (b)
圖2-1 單位重量驅動力，單位重量支反力與中心角的關系曲線
(3)當 a>130°時 ，T／G和 Q／G 急劇增大 ，在 160° ～ 1 65°時達到崩潰值 ，工件有可能楔入兩滾輪之間使工件變形、滾輪架卡壞。因此 角應限制在 130°以下，為安全計最好不超過 110°。
(4)同一 值下，滑動軸承的驅動力是滾動軸承的二倍 ，因此驅動功率也是二倍的關系， 但支反力相差不大。所以，保要結構上允許，單輪載量在 100t以上的滾輪架應盡量采用滾動軸承。
以上得出了中心角的使用上限 ，其下限可根據工件在滾輪上的靜載穩(wěn)定性確定 ，即根據不發(fā)生傾覆的必要條件確定，。
這是理論推導結果，實際應用中，即或很小 (e相對于 R很小)，也不能使過小。通常，為了使工件穩(wěn)定轉動，又不使驅動功率增加，在滿足工件不煩覆的條件下中心角應大于并接近 30°為宜。
2.4 型號標志方法
焊接滾輪架型號以名稱、額定載重量、結構類型、傳動形式、沿工作軸線移動功能以及速度穩(wěn)定程度分級等代號編制。
HGJ
X1-X2
X3
X4-X5
速度穩(wěn)定程度分級
沿軸線移動功能
傳動形式
結構形式
滾輪架額定載重
滾輪架代號
圖2-2 滾輪架型號表示方法
2.4.1 GHJ表示焊接滾輪架名稱。
2.4.2 表示焊接滾輪架額定載重量代號，直接以噸數表示。
2.4.3 表示結構分類代號，表2-1。
表2-1 結構分類代號
結構分類代號
結構分類名稱
1
長軸式滾輪架
2
基本式滾輪架
3
交換式滾輪架
4
自調式滾輪架
5
可調中心滾輪架
6
可偏轉軸線滾輪架
2.5 正常使用條件及技術要求
焊接滾輪架在下列使用條件下應能正常工作。
2.5.1 海拔高度不超過1000 m。
2.5.2 周圍環(huán)境空氣溫度不應超過下列限值：
a）最高溫度40℃；
b）最低溫度0℃。
2.5.3 空氣相對濕度
在日平均溫度不大于25℃時，最濕月份的平均最大相對濕度為90%。
2.5.4 焊接滾輪架使用場所應無嚴重危害或影響滾輪架正常使用的爆炸性或腐蝕性工業(yè)氣體、水蒸氣、鹽霧和化學性沉積物等。
2.5.5 供電電網品質JB/T 9187－1999.8
電壓波動（當頻率為額定值時）%；
頻率波動（當電壓為額定值時）%。
2.5.6 焊接滾輪架兩地軌上平面的平面度應達到GB/T 1184的有關要求。兩地軌的平行度應符合GB/T1184 的有關要求。
2.5.7 使用環(huán)境如有特殊要求，用戶可與制造廠協商，作特殊防護設計。
2.5.8 技術要求
2.5.8.1 主動滾輪應采用直流電動機或交流寬調速電動機通過變速箱驅動。
2.5.8.2 主動滾輪圓周速度應滿足焊接工藝的要求，在6～60 m/h范圍內無級可調。如有特殊要求，制造廠和用戶協商確定。
2.5.8.3 滾輪圓周速度應穩(wěn)定、均勻，不允許有爬行現象，其允許的速度波動量Δv 按不同的焊接工藝要求劃分為A、B兩級（見表2-2）。
表2-2 速度穩(wěn)定性能代號
速度穩(wěn)定程度
速度允許波動百分比
A
％
B
％
2.5.8.4 焊接滾輪架制造和裝配精度要求
2.5.8.4.1 焊接滾輪架的蝸輪副、齒輪副等傳動零部件應符合GB/T 1356、GB/T 10095 和GB/T 10089中8 級精度要求。
2.5.8. 4. 2 焊接滾輪架所有中心高必須相等，允許公差為GB/T 1800.3—1998中IT8的要求。
2.5.8.4.3 滾輪兩頭和中部圓跳動應符合GB/T 1184的有關要求。
2.5.8.4.4 工件兩側滾輪裝配后或調整中心距后兩軸線平行度、滾輪軸線與基座底面的平行度以及滾輪軸線與基座上和地軌側面配合面的平行度在滾輪全長上測量應符合GB/T 1184的有關要求。
2.5.8.4.5 工件兩側滾輪中心距在滾輪裝配后或調整中心距后允許公差為GB/T1800.3—1998中IT8精度要求。
2.5.8.5 焊接滾輪架必須配備可靠的焊接電纜旋轉接地器，不允許焊接電流流經滾輪架的軸承。
2.5.8.6 滾輪工作面的材料建議按滾輪額定載重量選取。
2.5.8.6.1 滾輪架額定載重量10 t，采用橡膠輪面。
2.5.8.6.2 滾輪架額定載重量＞10 t而60 t，采用金屬橡膠組合輪面，金屬輪面承重，橡膠輪面驅動）。
2.5.8.6.3 滾輪架額定載重量＞60 t，采用金屬輪面。
2.5.8.6.4 長軸式滾輪架的滾輪工作面的材料由供需雙方商定。
2.5.8.7 滾輪直徑、滾輪架的額定載重量及筒體類工件最大、最小直徑應符合表7 規(guī)定。
2.5.8.8 焊接滾輪架每對滾輪的中心距必須能根據筒體類工件的直徑作相應的調整，保證兩滾輪對筒體的包角大于45°，小于110°。
2.5.8.9 筒體類工件在防軸向竄動滾輪架上進行焊接時，在整個焊接過程中工件的軸向竄動量應。
2.5.8.10 主動滾輪驅動電動機最小功率建議按表2-3選取。
表2.5.2中所列功率值為一臺電動機驅動一對主動滾輪時的功率。如果用兩臺電動機分別驅動兩個主動滾輪時，電動機的功率值應為表2-3中所列數值的一半。
表2-3 主滾輪電動機的最小功率
載重量
0.6
2
6
10
25
60
100
160
250
最小功率
0.4
0.75
1
1.4
1.4
2.2
2.8
2.8
5.6
2.5.8.11 電氣控制系統的安全指標應符合GB 4064 要求。
2.5.8.12 焊接滾輪架應采用優(yōu)質鋼制造，如用焊接結構的基座，焊后必須進行消除應力熱處理。
2.5.8.13 出廠前，滾輪架非工作面應噴漆。
2.5.8.14 焊接滾輪架應在適當位置設有固定的起吊鉤。
2.6 檢查與驗收及標志、包裝、運輸及保管
2.6.1 出廠檢驗
滾輪架出廠前應按2.6.4所提項目和精度檢查制造和裝配質量，并進行空載試車。
2.6.1.1 按GB/T 10095、GB/T 10089中8 級精度及檢查方法檢查齒輪、蝸輪副等傳動零件的質量。
2.6.1.2 將滾輪架置于平臺上用高度尺測量滾輪架基座下基準面至滾輪中心尺寸，應滿足2.6.4.2 要求。
2.6.1.3 用百分表測量滾輪的圓跳動，應滿足2.6.4.3 要求。
2.6.1.4 將滾輪架置于平臺上用高度尺測量各滾輪兩端中心高的差，即為滾輪軸線與基座底面的平行度；用平尺、方箱、高度尺測量滾輪兩端到基座上和地軌側面配合面的水平尺寸差，即為兩滾輪軸線平行度及滾輪軸線與地軌側面平行度，其值應滿足6.4.4 要求。
2.6.1.5 用平尺和外徑百分表測量兩滾輪的中心距，應滿足2.6.4.5 要求。
2.6.1.6 空載試車
2.6.1.6.1 空載試車時間應不少于1 h。檢查各主動輪旋轉有無卡死現象，減速箱、變速箱有無異常聲。
2.6.1.6.2 電動機調至最高和最低轉速時，用線速度測定儀分別檢查滾輪的最大和最小圓周速度，應滿足2.6.2 要求，圓周速度波動量應達到2.6.3要求。
2.6.2 型式試驗
型式試驗可由供需雙方協商確定，必要時，應由用戶配合進行。
2.6.2.1 負載試車
2.6.2.1.1 滾輪架在額定載重下（對50 t以上的滾輪架試驗載重量由用戶在額定載重量以下選擇）進行負載試車。
2.6.2.1.2 在室溫20℃自然通風條件下，在達到熱平衡后用電阻法測量驅動電動機的溫升應小于表2.6.1所列數值。
表2-4 電動機的允許升溫
絕緣等級
A
B
B
F
H
允許溫度
60
75
80
100
125
2.6.2.1.3 用線速度測定儀檢測筒體工件表面線速度，應達到2.6.3 要求。
2.6.2.1.4 對于防竄動滾輪架在負載試車全部時間內，測量工件總的軸向竄動應滿足2.6.9 要求。
2.6.3 標志、包裝、運輸及保管
2.6.3.1 焊接滾輪架的標牌上應有型號、額定載重量、滾輪線速度范圍、筒體工件直徑范圍、電動機功率、網路額定電壓、滾輪架自重、滾輪架外形尺寸、出廠編號、出廠日期、制造廠名等。
2.6.3.2 包裝箱應堅固，能防雨水，便于起重?？煞植考b。
2.6.3.3 包裝時應同時裝入產品合格證、使用說明書、安裝圖、裝箱單等技術文件。
2.6.3.4 在運輸過程中不允許傾倒和強烈振動。
2.6.3.5 焊接滾輪架出廠前和到貨后使用廠不立即安裝時，存放場地應符合2.5.2～2.5.4 要求。
2.7 滾輪驅動方案及軸向竄動的問題
2.7.1 滾輪驅動方案
為使焊接滾輪架的滾輪間距調節(jié)方便可靠，組合便利，采用主動輪單獨驅動的設計方案，即每個主動輪單獨利用一臺電動機和減速機構驅動。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構上要盡量選用特性一致且經過實測的使用。
因為長軸式滾輪架是用戶根據焊件特點自行設計制造的，市場可供選用的定型產品很少，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構形式。
2.7.2. 關于滾輪架軸向竄動的問題
如果滾輪和焊件都是理想的圓柱體，且各滾輪尺寸一致，并且其轉動軸線都在同一水平面內并與焊件軸線平行時，放在滾輪架上的焊件是不會產生軸向竄動的，這是理想情況。但實際上是不可能做到的，尤其是焊件就不可能做到理想中的圓柱體。
多次試驗證明將主、從滾輪架在水平和軸向上的位置找好，固定下來，下次再用時仍會竄動。即便是同一個焊件，此時調整后已不再竄動，但換個方向旋轉或將該焊件吊起移動位置后再放到滾輪架上，該焊件又會竄動了，更不用說換另外一個焊件了。
圖2-3 滾輪架傳動示意圖
國內一些工廠采用在焊件端頭硬頂的辦法，這種辦法對設備和焊件都有損害，實屬無奈。國外制作的防竄滾輪架，雖能滿足要求，可惜價格較昂貴。
理論和實踐都證明：影響焊件做軸向竄動的主要原因是滾輪各軸線與焊件軸線的平行度。因此，在制造和使用焊接滾輪架時，首先要盡量做到：①主、從滾輪架都位于同一中心線上。②各滾輪的軸線都在一個水平面內且相互平行。③滾輪間距相等。
實際上，焊件在滾輪架上的軸向竄動，其焊件本身是在作螺旋運動，如能采取措施，把焊件的左旋及時地改為右旋或將右旋改為左旋，直至焊件不再作螺旋運動為止。
目前，已有三種執(zhí)行機構可完成防止工件竄動任務：
（1）頂升式執(zhí)行機構 從動滾輪架的一側滾輪可以做升降運動，使焊件軸線發(fā)生偏移，同時也使焊件自重產生的軸向分量發(fā)生變化。這種調節(jié)方式其優(yōu)點是調節(jié)靈敏度較高，缺點是制造成本高，體積大。
（2）偏移式執(zhí)行機構 從動滾輪架的兩側滾輪沿其垂直中心線可做同向偏移，以此改變滾輪與焊件的軸向摩擦分力。這種調節(jié)方式其優(yōu)點是靈敏度高，但最大的缺點是對滾輪的磨損太大。
（3）平移式執(zhí)行機構 從動滾輪架的兩側滾輪可以同時垂直于焊件軸心線做水平移動，從而達到調節(jié)焊件軸心線以及調節(jié)滾輪軸線夾角的目的。這種調節(jié)方式其優(yōu)點是穩(wěn)定性好，制造成本低，結構簡單，不占用額外的安裝空間。
確定焊接滾輪架方案時，其合理性和經濟性是主要考慮的因素。當焊件的焊接方法及工藝確定后，所選夾具結構，首先要能保證焊接工藝的實施。同時，焊件結構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方案的重要依據。除此之外，還應考慮經濟上的因素，使夾具的制造、使用費用最低而取得的經濟效益最大。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、夾緊機構類型和結構形式的主要依據，并且直接影響其幾何尺寸的大?。恢圃炀仁沁x擇定位器結構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。
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、夾緊方向對夾具結構提出的要求。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。
2.7.3 滾輪架滾輪的設計
滾輪架的滾輪結構主要有四種類型，其特點和使用范圍．
由于滾輪架的額定載荷是40t，所以選用膠輪結構。橡膠輪緣的滾輪常因結構不合理，或橡膠質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開出15°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，國內蘭州石油化工機器廠，將國產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。
2.7.4 連軸器的選用：
聯軸器的類型很多．根據其是否包含彈件元件，可以劃分為剛性聯軸器和彈性聯軸器兩大類。剛性聯軸器根據正常工作時是否允許兩個半聯軸器軸線產生相對位移又分為固定式剛性聯袖器和可移式剛性聯袖器。固定式剛性聯軸器，要求被聯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軸器和凸緣聯軸器等。可移式剛性聯軸器可以通過兩半聯軸器間的相對運動來補償被聯接兩軸的相對位移。其常用類型有十字滑塊聯軸器、齒輪聯軸器和萬向聯軸器等。
彈性聯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——彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器和輪胎式聯軸器等。
第3章 滾輪架的設計與校核
3.1. 電動機及帶輪的選擇
3.1.1 電機的選擇
G/4
Fn
圖3-1 主動滾輪受力圖
(3-1)
(3-2)
(3-3)
(3-4)
查表，考慮到滾輪可能存在偏心,故選擇
直流電動機Z4-31
功率：1.5KW
額定轉速：1500
數量：2臺
3.1.2 主動滾輪直徑
表3-1 設計驅動力矩參考值
載重量/t
3
5
10
20
40
60
80
滾輪直徑寬度/mm
170100
250130
270130
315170
350220
400260
470300
驅動力矩/N.m
300
800
1000
3200
5000
10000
12000
由表,選擇主動滾輪直徑480-500-480mm
從動輪直徑450mm
3.1.3 帶傳動的設計
（1）確定計算功率Pca:
據機械設計教材表8-7,選擇Ka=1.2,則
（3-5）
（2）選擇V帶的帶型:
據計算功率與小帶輪轉速,從[3]文獻圖8-1選取普通V帶的帶型A型.
（3） 確定帶輪的基準直徑d并驗算帶速V:
1）初選小帶輪的基準直徑d: d=90mm
2）驗算帶速V:
（3-6）
3） 計算大帶輪的基準直徑:
（3-7）
故取
（4）確定中心距,并選擇V帶的基準長度:
1) 據文獻[3]公式,得
（3-8）
即,取
2） 據文獻[3]公式,得
（3-9）
=
=
故取
（5）計算中心距及其變動范圍:
實際中心距: （3-10）
=
（3-11）
（3-12）
1） 確定小帶輪的包角:
（3-13）
帶的根數(已查得=1.07, =0.17,K=0.93,=0.91):
Z = （3-14）
3.2 減速器的設計與選擇:
選取滾輪圓周轉速48 ,滾輪直徑500mm
故 （3-15）
綜上, （3-16）
又,取,擺線針輪減速器Xw5-4的，取蝸桿，單頭,渦輪, 導程角（見圖3-2）
3.3 主動滾輪的設計
3.3.1 主要零件設計
1) 初步確定主動滾輪的最小直徑
取軸的材料為45鋼，調制處理，據文獻[3]15-3，取=112，于是
= (3-17)
選圓錐滾子軸承30230，D=270mm，T=49mm，C=400KN，=364KN
Y=1.4，=0.8
圖 3-2 渦輪蝸桿示意圖
2) 受力分析
(3-18)
=
=
= = (3-19)
= = (3-20)
=
(3-21)
=
(3-22)
=
(3-23)
圖3-3 渦輪蝸桿受力圖
3) 轉軸彎扭校核
據圖得：
+= (3-24)
得
=
=
(3-25)
=
G/4
55°
115
200
170
圖 3-4 軸的受力分析圖
又 + = (3-26)
得
= (3-27)
綜上，主動軸的受力，彎扭如圖：
4） 校核計算
= = (3-28)
=
(3-29)
Ft
Fr
Ft1
Fr1
G/4
55°
Fr2
Ft2
115
200
170
T
T
Mh/N.m
4691.53
7426.26
Mv/N.m
12889
13449.71
T/N.m
圖3-5 軸的彎扭受力圖
16812.873
設扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，則=0.6，軸的計算應力為：
= (3-30)
=
之前已選定軸的材料為45鋼，調制處理，由文獻[3]表15-1查得，=60MPa，因此，故軸的直徑符合要求。
3.3.2 圓柱蝸桿傳動的設計：
由于在渦輪蝸桿傳動中,渦輪較蝸桿更容易造成損壞,故只需校核渦輪強度即可.
1） （3-31）
=
2) 查文獻[9]手冊，得
d=11200，=30，=200MPa，K=1.2，=800.613N.m
a. 實際接觸強度:
（3-32）
=
= d
故渦輪接觸強度符合要求.
b. 實際彎曲強度:
查手冊,得 = 4.2, =33MPa
（3-33）
= d
故渦輪彎曲強度符合要求.
3) 熱平衡計算:
已知 = 13 , =0.7, 設=60 , =20,則
= = （3-34）
=
而 =
故須采用在傳動箱內裝循環(huán)冷卻管路.
3.3.3 軸承的校核
據軸的直徑,選擇軸承為雙列圓錐滾子軸承30130,又因軸承2在滾輪運轉時,較軸承1受力大,故只需校核軸承2的使用壽命即可.
據 = ,得
= = （3-35）
= = = （3-36）
1) 當與同向時,如圖:
Fae
Fd1
Fd2
圖3-6 從動軸的軸向力（一）
+ ,故
軸承2被壓緊, 軸承1被放松.
所以: = = （3-37）
= + = （3-38）
2) 當與反向時,如圖:
Fae
Fd1
Fd2
圖3-7 從動軸的軸向力（二）
+ ,故
軸承1被壓緊, 軸承2被放松.
所以: = + = （3-39）
= = （3-40）
綜上，當與反向時，與較大，故當計算軸承的使用壽命時采用與反向時的與。
3） / = 1.17 e =0.44，取 X=1，Y=1.4，則
（3-41）
=
/ = 0.357 e =0.44，取 X=1，Y=0，則
（3-42）
=
= = （3-43）
= h
3.3.4 鍵的選擇與校核：
1） 鍵的選擇：
渦輪鍵：b h l = 36 20 70 數量： 2
滾輪鍵：b h l = 40 22 260 數量： 2
2） 鍵的校核：
渦輪鍵： = = （3-44）
滾輪鍵： = = （3-45）
3.3.5 軸承蓋與聯軸器的設計
1）選擇螺釘連接式軸承蓋：
（3-46）
（3-47）
m 自定 （3-48）
2） 聯軸器的設計：
= （2.3～4） d = （2.3～4） 50 （3-49）
L = （3.5～6） d =（3.5～6） 50 （3-50）
h = （0.36～0.6） d =（0.36～0.6） 50 （3-51）
H = （2.8～3.2） d = （2.8～3.2） 50 （3-52）
（3-53）
L
d
D0
D
H
圖3-8 聯軸器示意圖
3.4 從動滾輪的設計
3.4.1 從動軸承的使用壽命計算：
據圖得 F = G/8 = = N （3-54）
P = = （3-55）
= N
故 = （3-56）
= h
3.4.2 軸承蓋的設計
= （3-57）
e = （3-58）
F
F
G/8
G/8
圖3-9從動軸承受力圖
3.4.3 軸的設計
A
B
l
a
b
圖3-10 從動軸受力圖
F
F
= （120+10+10+42.5） 2 =365 mm
= 365/2 + 120/2 =242.5 mm
= 122.5 mm
= （0.0003-0.0005）
0.001
據受力圖得，
= 2 （3-59）
（3-60）
= （3-61）
解 w = 2
=2
得 d
得 d
綜上，選擇從動輪軸的直徑為90mm。
3.4.4 滑動軸承的設計
選用錫青銅，=15MPa，=3 m/s，=20 mPa
據機床軸承常用的寬徑比范圍，取寬徑比為1。則
= （3-62）
v = （3-63）
v = （3-64）
得 B = d =
結論
本論文結合40t焊接滾輪架的基本要求和特點，對焊接滾輪架的設計進行了闡述以及計算，所做的工作主要有以下幾個方面：
（1） 滾輪架的分類
（2） 滾輪架驅動方案及軸向竄動的問題
（3） 滾輪架中心角與驅動力、支反力的關系
（4） 主動滾輪中減速器、轉軸、軸承等的設計
（5） 從動滾輪中轉軸、圓錐滾子、滑動軸承等的設計
（6） 主動滾輪裝配圖的繪制
（7） 從動滾輪裝配圖的繪制
（8） 滾輪架裝配圖的繪制
（9） 主動滾輪軸零件圖的繪制
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致謝
至此，論文已做好了，這幾個月，忙忙碌碌，學到不少東西。在此，特別感謝我的導師劉琨明老師，，他平易近人，治學嚴謹，學識淵博，幽默風趣。大學四年里，時時刻刻的感受到他的言談舉止中，充滿了對學生的關懷，對教育事業(yè)的熱愛，對本職工作的勤勞負責。他不但是我們的老師，更是我們的貼心朋友。這次很榮幸在劉老師的指導下，順利完成了畢業(yè)論文設計。真誠的祝福劉老師身體健康，家庭幸福，工作順利。
在此，還得感謝我的同學，他們指導和幫助我完成了此次畢業(yè)設計。真心祝福他們在新的人生征程里走的更美好，過的更開心快樂。
四年結束了，幾多歡笑，幾多淚水，幾多快樂，幾多傷心。細細回想，大學的生活讓我們感觸頻深，從剛踏入大學時候的懵懵懂懂，到現在即將畢業(yè)的成熟。我們經過了，留下了自己的青春的腳印，灑下了自己年輕的汗水。不管這四年是否值得，但是毫不懷疑它是我們人生當中最有價值的一筆財富。記住這四年吧，記住我們的熱情奔放的歲月，銘記我們的可愛真誠的老師和朋友。
畢業(yè)了，終于畢業(yè)了?；厥走^去，暢想未來，讓我們充滿信心，滿腔熱情，努力奮斗，創(chuàng)出一番屬于我們的美好的天地。不管生活怎么樣，但是我們仍然要相信天無絕人之路，只要我們努力，只要我們拼搏，美好明天即將到來。
最后，真誠的祝福機械052班全體同學和大學四年中為我們默默奉獻的老師生活快樂，事業(yè)有成。
編者：王寧云
2009.06.15
附件1
外文資料翻譯
外文資料翻譯1
數字模型的產品設計與制造
王忠慶，郭春亮
摘要：CAD / CAM集成技術已經引起人們重視，并成為國際學術和商業(yè)研究中一個焦點，通過接近10年的努力，在三維參數化建模功能模型方面已經取得很大的進步。UG，SOLIDWORK和MDT也把這些技術應用到它們各自的特征里去，然而，從幾何特征到數字模型并沒有中取得明顯的發(fā)展?；赟TEP標準，有人提出了產品信息表達的基本模式和數據交換的框架，但由于復雜的應用程序，它在一定程度上很難來確?？刹僮餍?。本文闡述的模型將數字鴻溝共享模式（沒有數據模型）的產品設計和制造分為五個部分： ①數碼產品三維造型設計; ②數碼產品的技術工藝設計; ③數字化產品裝配設計; ④數碼產品制造工藝設計; ⑤數碼產品管理設計。資源模型不應列入。在產品設計時，它應該是一個周邊模型，這是本文的創(chuàng)新角度。
上述五個核心型號是從實體單元的功能進入數字模型。產品定義應建立在實體單元的基礎上，以及實體單元應當按照“代加工處理”的規(guī)則 ，因此，作者在IMCC'2000還提出了構建幾何切削方法。通過這種方式，可以得到一體化的“形成-加工-裝配-加工-管理”。這是本文的核心。
關鍵詞：產品數字化，實體單元技術，計算機輔助設計，工藝，制造
1. 導言
在討論對產品設計和制造進行作數字模型之前，有必要澄清數字產品設計和產品數字化技術是什么？
例如，有些人可能認為， “數字化制造技術是適用于數字技術，以支持整個生命周期的產品制造活動，并優(yōu)化企業(yè)和數碼產品的運行，且可利用數字技術在工業(yè)產品中獲得數字產品，并結合信息技術和制造技術一步一步來將制造技術數字化。 “這其實是一種片面、不理解本質的理解。
數字化產品很不同于數碼產品。產品數字化：數字化的部分，例如，包括實體單元的類代碼功能，實體單元的風格特點，實體單元的形狀特征，實體單元的物理特征，實體單元的制造功能，部分實體單元的功能描述，部分實體單元的組合功能，零件圖的信息功能等過程，通過數字模型形成產品數字化，把數字化信息（如參數大?。┖头菙底中畔ⅲㄈ缥锢硇畔ⅲ?5 鋼）進入數字信息（包括算術運算符號和邏輯運算）。數字化產品設計是使產品數字化，從而達到產品的數字化。 （即他們將有數字化功能，如機構單位的特點，工藝特點，生產特點，相互關聯的功能和代碼的功能） 。機制設計，優(yōu)化設計，有限元分析和模擬設計，工藝過程和生產工藝設計可以通過信息技術等實現。
2. 數字模型的三維實體單元
很長一段時間內產品的最小單位被拆解為“部分”。因此，人們便建議“成組技術”和并對產品的參數進行了研究。因此，很多的CAD / CAPP的研究正是根據本套技術進行 。然而，計算機輔助設計的思想，必須改變基于現代CAD技術的現狀，以實現三維基本要素?，F在三維基本單位，也叫實體單元。
本文在這些研究基礎上第一次提出了三維數字實體模型（ SUDM ）。這些實體單元必須符合規(guī)定的生產過程，并必須有明顯的特征參數和大量的實體要素。
2.1三維實體單位的分類及代碼：
三維基本實體單元可以構成復合實體（每一種零件），對于千變萬化的形成類型，可以使用實體參數單元構建。根據加工成形原理，它可分為多種基本實體單元：
1 ）簡單的實體單元： 01筒形， 02錐形， 03盒， 04球， 05桿， 06環(huán)狀機構， 07環(huán)， 08矩形環(huán)，09環(huán)， 10三角形環(huán)。
2 ）功能型實體單元：如彈簧，花鍵，齒輪等，只有通過計算的方法到穩(wěn)固的單元。
3 ）特征參數實體單元：他們可以通過建立一個中心構建實體單元，從而建造標準參數。如：螺栓，螺母，球形封頭鍵等。
4 ）頂點擬合實體單元：如隨機形狀，只有提取隨機點，以適應構建穩(wěn)定的單元，但要經過過濾的功能得到參數。
5 ）自我定義的實體單元：主要截面是自我定義和提供的參數，這塑造通過擠壓能形成。
上述所確定的技術參數的實體單元，有利于建模，根據圖1碼的三維實體單元的功能，實現智能構建的產品設計、實現三維設計的對象適應圖形控制。
實體單元代碼包括三個方面內容：第一部分中提取一些部分的代碼，即實體單元代碼，部分一體化的網絡代碼。例如，梯形螺栓所示：
氣缸0610101矩形0610802氣缸0610103
氣缸0610104盒立方體0610305
前2位是數字，中間3位實體的單元代碼，后兩位是來收集順序號碼，因此部分網絡代碼是建造這些單元的布爾運算。
2.2三維實體單元的特征模型：
零件特征模型必須建立在穩(wěn)定的單元特征模型，在實體單元功能模型的穩(wěn)定基礎上進行單元功能設計和鑒定。實體單元的形狀特征設計的方法將在下節(jié)討論（見圖2 ）
2.3.部分取向特征造型：
我們可以認為，該產品的功能是一些單元穩(wěn)定的特點，，以及各種實體單元的功能連接到數據庫中，屬于功能提供的數據。功能模型是產品設計定位和生產過程的重要部分。
下面的例子顯示了構建數據模型與特征參數（鍵槽） 。實體單元分類原則與特征提取技術是通過實體建立在這一實體單元進行造型，但應符合加工規(guī)則。
在表中，主要的實體單元即原始的實體單元和穩(wěn)定單元（子單元），過渡實體單元（輔助單元）是構建于輔助加工（如：倒角），這種方式形成符合成型概念的過程。
由于CAD與CAPP的應用，會有不同的重點和目的，它們必須有對應關系和相關的特征提取。特征建模必須根據工藝塑造原則，迅速編輯特征參數。出于這個原因，產品功能結合幾何單元的一些技術屬性所體現的制造特征，是生產關系的功能和設計功能。
2.4三維實體單元的參數數據庫模型
三維實體單元的參數數據庫模型是根據構建幾何切削方法確定。
1 ）基本數據庫模型（ GDBM ） ：如技術要求，標題欄等
2 ）特征參數數據庫模型（ FDBM ） ：說明實體的基本幾何特征，有適應功能（如：大小限制，形狀分析，切割仿真，流流程設計，函數優(yōu)化等）
3 ）構件產品數據庫模型（ CDBM ） ：相對坐標系統，坐標系，運動的屬性，關系屬性和穩(wěn)定的單元。
4 ）技術屬性數據庫模型（ TDBM ） ：該屬性附加到穩(wěn)定的單元， 如材料，精度，加工類型等。
5 ）實體單元功能數據庫模型（ UDBM ） ：功能參數適應需要一個過程，即原始數據的產品設計。
數據庫模式最重要的，可以是一個關系型，表類型，文本類型和描述型，或綜合其中幾種。
3 . 三維實體單元數字化模型的技術規(guī)劃
規(guī)劃設計的技術主要是實體單元數字模型的信息。實際上，它是建立一個模型組成的重要部分?！耙徊糠值拿枋鲂畔?穩(wěn)定單元加工表面的特征信息+穩(wěn)定單元不加工表面的特征信息” ，這是所謂的“技術模式” 。圖3CAPP系統宏觀構建技術模式要求在穩(wěn)定的單元建立一個標準的“技術模式”，使計算機系統的設計技術規(guī)劃，從這些資料可以閱讀，實現自動生成一個技術規(guī)劃。
該模型如圖3所示是宏觀建造的一個“技術模式” ：整個模型采用了子模型，這是相互引用，完全結合起來，形成穩(wěn)定單元信息加工所要求的資料，然后在有機形式的基礎上形成穩(wěn)定單元的代碼系統。
3.1加工表面的編碼原則以產品為導向
“構建模式”把信息描繪成一部分和其相關性，這些能通過被構建來表達。根據表面的切割加工及其塑造特點，部分的形狀以其穩(wěn)定的單元特征描述，他們的相互關系和聯系可以構建功能的一部分切割面。整個信息和一部分的尺寸鏈可通過宏觀構建一部分有關“技術模式”代碼系統形成。
規(guī)定碼：功能標記實體單元，編號= 01 ? 99 ;主要特征表面標記， MFS_編號= 01 ? 99 ，這標志著從左至右，01?99是標識序列的主要工作面;加工表面標記，質譜_編號= XX01 ?99 ，第XX其中包括價值序列編號， 00 ? 99的順序是加工表面。處理方法優(yōu)于序列碼的3位代碼。說明加工表面功能是根據進行的外部和內部序列，其次，外部形態(tài)特征描述按順序從左至右，而內部形狀特征是按順序從外到內。
圖4技術示范
3.2研究產品定位的技術原理模型
“技術示范”小組模式可以表達的關系模型，在同一時間，他們可以建立相互關聯的關系，下面的圖表顯示了構建“技術模式” 的關鍵，每個子模型設計是設計中的數據構建，必須以反映技術特點，并從中系統分析;在每一個模式，不僅是耦合度應小，并應聚合高，而且數字的功能要實現在同一時間。
3.3以3D - CAPP系統為導向的型號產品的技術文件的理論研究
傳統的CAPP生成方法是一個非常復雜的問題，但是簡單的CAPP為通過三維CAPP系統穩(wěn)定單元的技術方法，所謂3D_CAPP 。該產品模型3D_CAPP工藝文件是一個系統的模型，有一些子模型，系統內顯示在下面（圖5 ） 。技術經驗，技術知識，選擇項目，基礎技術項目的決策選擇（加工鏈） ，智能基礎技術產生的計劃和基礎決策安排的輔助技術（其中包括：確定一部分夾緊機構，安排熱處理等） ，所有穩(wěn)定單元的調節(jié)數字代碼，所有的工藝決定由數據庫驅動組合決定，智能邏輯，使程序的編輯工作量又下降到最低限度，從而號碼數據庫（或表格）也下降到最低限度，數據結構圖5成為緊湊，因為徹底擺脫限制后，采用實體單元一體化和工藝技術，穩(wěn)定的單元是數字化單元，能實現數字化產品設計。PDM的設計可以在此基礎上交互式管理和共享數據庫，程序，資源，控制和管理上的新一代的技術文件。完整3D_CAPP規(guī)劃應包含下列程序：
Part_3D_CAD → 制造的CAPP →刀具路徑設計→ CAM →數控文件（數控） →遠程控制（ DNC系統） →在線加工
4. 結論
3D_CAD / CAPP / CAM集成/ DNC技術的產品設計和制造模式正改變 “產品制造工藝”的原則，其主要內容是在工具路徑設計的核心，通過自動選擇技術數據，數控加工的技術設計。它可以實現穩(wěn)定的單元正?；?，穩(wěn)定單元的實體和工具路徑的設計。此外，它能夠用實體單元的技術位數帶有創(chuàng)意的實現綜合CAPP，帶有CAD / CAM / DNC技術的一體化的數字化功能系統。
外文資料翻譯2
數控車床可靠性增長措施的應用研究
于捷，賈亞洲
摘要：根據收集的l6臺某系列數控車床的可靠性數據，對該系列數控車床攻關前后的各項可靠性指標進行評價。根據故障分析，對該系列數控車床提出了可靠性增長措施。
關鍵詞：數控車床；可靠性；增長措施；評價指標
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1001—3881(2005)1—037—2
某系列車床是國內一家知名車床廠的主導產品?！笆濉逼陂g，吉林大學與該機床廠合作承擔國家重點科技攻關項目——數控技術產業(yè)化工程數選定該系MTTR列數控車床的可靠性作為攻關目標，通過幾年的跟蹤調查研究，針對該系列數控車床的故障分析，對該系列數控車床提出了可靠性
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