焊接滾輪架說明書

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1、儲(chǔ)水筒筒體用滾輪架設(shè)計(jì)及其焊接工藝設(shè)計(jì) 姓 名 : 苗沖 學(xué) 號(hào) : 2010100921 專 業(yè) : 材料成型 10-2 指導(dǎo)老師 : 丁敏 2013 年 12 月 摘要 焊接裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合，有利于實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械 化，自動(dòng)化，有利于提高裝配焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進(jìn)行的各種輔 助裝置和設(shè)備。 焊接滾輪架是借助主動(dòng)滾輪與焊件之間的摩接力帶動(dòng)焊接旋轉(zhuǎn)的變位機(jī) 械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接。若對(duì)主、從動(dòng)滾輪的高度作 適當(dāng)調(diào)整，也可進(jìn)行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配與焊接。對(duì)于一些非圓長(zhǎng) 形焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡箍?jī)?nèi)，也可在焊接滾輪架

2、上進(jìn)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(yīng)能調(diào)節(jié)。 焊接滾輪架的使用能大大提高焊縫質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。 焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式分為兩類：第一類是長(zhǎng)軸式滾輪架。第二類是組合式滾 輪架。本文主要對(duì)組合式 25Kg 焊接滾輪架進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)軸、鍵等主要構(gòu)件進(jìn) 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(jiǎn)單，使用方便靈 活，對(duì)焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)。設(shè)計(jì)中充分的考慮了滾輪架的合理性和經(jīng)濟(jì)性等因 素。 關(guān)鍵詞：焊接，工裝夾具，滾輪架 第一部分： 焊接滾輪架的設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .錯(cuò)誤！ 未定義書簽。 1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 ■錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.2給

3、定參數(shù) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 二、 設(shè)計(jì)方案分析及確定 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.1滾輪架類型的確定 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.2傳動(dòng)方案的確定 錯(cuò)誤！未定義書簽。 三、 滾輪形式及尺寸參數(shù)的確定 錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.1滾輪形式的確定 錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.2滾輪尺寸及中心距的確定 錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.3焊接滾輪架傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 四、 滾輪架受力分析及校核 錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.1焊接滾輪軸的設(shè)計(jì)及校核 錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.2蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。 五、 滾輪架零部件的設(shè)計(jì)與選擇 錯(cuò)誤！未定義書簽。 5.

4、1軸承端蓋的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 5.2鍵的選擇 19 5.3聯(lián)軸器的選擇 20 5.4機(jī)架的設(shè)計(jì) 21 第二部分：儲(chǔ)水筒筒體焊接工藝設(shè)計(jì) 六、 任務(wù)描述 .錯(cuò) 誤！ 未定義書簽。 七、 焊接母材304不銹鋼簡(jiǎn)介 錯(cuò)誤！未定義書簽。 八、 TIG焊工藝 錯(cuò)誤！未定義書簽。 九、 焊接操作 .錯(cuò)誤！未定義書簽。 第三部分：結(jié)論 第一部分：焊接滾輪架的分析設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 本次課程設(shè)計(jì)的題目為焊接滾輪架及儲(chǔ)水筒焊接工藝設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要 包括產(chǎn)品的形狀設(shè)計(jì)和制造工藝。 設(shè)計(jì)應(yīng)按照所指定的產(chǎn)品類型、產(chǎn)品形狀和工作要求作出合理的產(chǎn)品工藝 分析，制

5、定出相應(yīng)的制造工藝和焊接工藝，同時(shí)對(duì)幾種擬訂的設(shè)計(jì)方案加以比 較，選出最合理的一種，完成設(shè)計(jì)總圖。主要包括： （1） 根據(jù)焊接工藝要求，設(shè)計(jì)焊接滾輪架； （2） 繪制出全套工程圖紙； （3） 完成設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫說明書。 1.2給定設(shè)計(jì)參數(shù) 長(zhǎng)度 l=1000mm 厚度h=2mm 直徑 D=1000mm 通過這次設(shè)計(jì)所采用是304不銹鋼，估計(jì)密度為7.92T/m3 故可以的到所需要設(shè)計(jì)的滾輪架的承重為 0.049T 0 焊接滾輪的圓周速度：V=6-60m/h 中心角：〉=45 ~110 、設(shè)計(jì)方案分析及確定 2.1滾輪架類型的確定 2.1.1方案一：滾輪架類型：長(zhǎng)軸式

6、滾輪架 滾輪沿兩平行軸排列，與驅(qū)動(dòng)裝置相聯(lián)的一排為主動(dòng)滾輪，另一排為從動(dòng) 滾輪。也有兩排均為主動(dòng)滾輪的，主要用于細(xì)長(zhǎng)薄型焊件的組對(duì)與焊接，一般 由用戶根據(jù)焊件情況設(shè)計(jì)定制。如圖 2.1. 驅(qū)動(dòng)方案： 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)滾輪，即用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩排滾輪, 圖2.1長(zhǎng)軸式滾輪架 現(xiàn)兩排均為主動(dòng)輪的傳動(dòng)方案 2.1.2方案二：滾輪架類型：組合式滾輪架 組合式滾輪架,如圖2.2,的主動(dòng)滾輪架，從動(dòng)滾輪架，混合式滾輪架都是 獨(dú)立的，使用時(shí)可根據(jù)焊件的重量和長(zhǎng)度進(jìn)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(duì)焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)，是目前應(yīng)用最廣 泛的結(jié)構(gòu)形式。

7、 從曲痣輪廢 & 圖2.2組合式滾輪架 驅(qū)動(dòng)方案：一臺(tái)電動(dòng)機(jī)只驅(qū)動(dòng)一個(gè)滾輪架，如圖 2中的c圖即為一臺(tái)電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)滾輪。 2.1.3方案的選定： 本次設(shè)計(jì)的采用組合式滾輪架，使用時(shí)可根據(jù)焊件的重量和長(zhǎng)度進(jìn)行任意 組合，其組合比例也不是1與1的組合；同時(shí)可以無級(jí)調(diào)速，焊速調(diào)節(jié)范圍 廣；因此，使用方便靈活，對(duì)焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)。 2.2傳動(dòng)方案的確定 2.2.1滾輪驅(qū)動(dòng)方案的擬定 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(dòng)輪單獨(dú)驅(qū) 動(dòng)的設(shè)計(jì)方案，即每個(gè)主動(dòng)輪單獨(dú)利用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。不過要注 意解決好各主動(dòng)輪的同步問題，在選用電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)結(jié)構(gòu)

8、上要盡量選用特性 一致且經(jīng)過實(shí)測(cè)的使用。針對(duì)該設(shè)計(jì)方案選擇一對(duì)主動(dòng)輪單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的滾輪架。 2.2.2傳動(dòng)方案的確定 整個(gè)傳動(dòng)過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)減速過程，且總的傳動(dòng)比比較大，可以采用三 級(jí)減速：一級(jí)蝸輪蝸桿減速；二級(jí)齒輪減速器減速；三級(jí)蝸輪蝸桿減速。 三、滾輪架形式及其尺寸參數(shù)的確定 3.1滾輪形式的確定 滾輪架的滾輪結(jié)構(gòu)主要有四種類型，不同類型滾輪的特點(diǎn)及其適用范圍如 表2.1所示 表2.1滾輪形式選擇 類 特點(diǎn) 使用范圍 型  鋼 輪 承載能力強(qiáng)，制造簡(jiǎn)單 一般用于重型焊件和需預(yù)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

9、膠，摩擦力 大，傳動(dòng)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(dòng) 平穩(wěn) 一般多用于10~~60t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(dòng)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 由于這次設(shè)計(jì)的滾輪承重較小，故選用膠輪即能滿足設(shè)計(jì)要求。 3.2滾輪尺寸及中心距確定 321滾輪尺寸的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及由滾輪架載重，結(jié)合表 3.2來選擇滾輪直徑D=200mm 表3.2滾輪直直徑選擇參考表 滾輪 額定載重量X1 筒體工件

10、直 直徑 徑 mm mm 0.6 2 6 10 25 60 100 160 250 最小 直徑 最大 直徑 200 + 200 1000 250 + + + 250 1600 315 + + + 315 2500 400 + + 400 3150 500 + + + + 500 4000 630 + + + + 630 5000

11、 800 + + + + 800 6300 1000 + + 1000 8000 1250 + 1250 322滾輪中心距的確定 當(dāng)中心角的:>130時(shí)支反力和圓周力急劇增大，相反，當(dāng):角太小時(shí)，滾 輪架上的筒體焊件放置有可能不穩(wěn)定。因此在實(shí)際應(yīng)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(dòng)，我國(guó)制定的焊接滾輪架行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)(ZBJ/T33003-1990)中規(guī)定中心角:應(yīng)在45度到110度之間。 Lmax - 2 Dmax2 Dr sin^ =( 10

12、00+200)*sin55 =983mm D + D 45 Lmm =2 ——L [sin— =( 1000+200)*sin22.5 =459mm I 2 丿 2 故459m^ L三983mm,綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、空間占用、方便運(yùn)輸?shù)纫蛩? 3.3焊接滾輪架傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 331滾輪架電動(dòng)機(jī)的選擇 焊接滾輪架多采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，降壓調(diào)速。 焊接滾輪架的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T9187-1999)中規(guī)定了不同噸位的焊接滾輪架 的電動(dòng)機(jī)最小功率，見表4.1. 表4.1滾輪架電動(dòng)機(jī)最小功率 1 0.6 6 10 25 6U 100 ]60 250 電胡機(jī)

13、量小功車 kw 0.4 0.7S 1 1.4 22 2.K 2.S 5.6 由前面可知，設(shè)計(jì)的額定重量小于 0.6T，采用兩個(gè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的滾輪架，因 此選擇功率P=0.8KW轉(zhuǎn)數(shù)1000r/min，型號(hào)為Z2-11的直流電動(dòng)機(jī)。 3.3.2傳動(dòng)比的確定 3.3.2.1總傳動(dòng)比的計(jì)算 根據(jù)焊接滾輪架行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T9187-1999)，V=6~60m/s,故主動(dòng)滾輪轉(zhuǎn) 速范圍為 1000V/(二 Dr) n — =0.159m/s~1.59m/s 60 由于采用的是降壓調(diào)速，故選用 n=1.59m/s即可滿足調(diào)速要求。由電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算出總傳動(dòng)比：

14、 i =匹 =1000m/s /1.59m/s=629 n 3.3.2.2傳動(dòng)比的分配 整個(gè)傳動(dòng)過程，分三級(jí)進(jìn)行減速，傳動(dòng)比的分配如下：第一級(jí)采用蝸輪蝸 桿減速機(jī)進(jìn)行減速，傳動(dòng)動(dòng)比為i 1=9；第二級(jí)采用齒輪減速機(jī)進(jìn)行減速，傳動(dòng) 比為i 2=3;第三級(jí)采用蝸輪蝸桿減速，傳動(dòng)比為i 3=25。 因?yàn)?i 1 *i 2 *i 3 =9*3*25=600 與 628相差不是不是很大，故可以滿足設(shè)計(jì) 使用的要求。 3.4 滾輪架滾輪尺寸的確定 由于滾輪架的額定載荷小于 0.6t ，所以選用膠輪結(jié)構(gòu)。滾輪直徑為 200mm滾輪寬為70mm 四、滾輪架受力分析計(jì)算與設(shè)

15、計(jì)校核 4.1焊接滾輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 4.1.1焊接滾輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 圖3-1焊接滾輪架受力簡(jiǎn)圖 1 —焊件 2 —主動(dòng)滾輪 3 —從動(dòng)滾輪 圖3所示為焊件滾輪架及焊件的受力簡(jiǎn)圖，圖中 2為一列主動(dòng)滾輪，3為 一列從動(dòng)滾輪。當(dāng)重量為 G其偏心距e=0的筒體焊件1靜置在主、從動(dòng)滾輪 座上時(shí)，則主、從動(dòng)滾輪上的支反力相等，即 2cos 2 D + Dr 2 (D Dr)2-L2 式中「一中心角；D—焊件直徑; Dr —滾輪直徑; L —主、從動(dòng)滾輪之間的橫向距離; ①當(dāng) rmxa 即：.=110 時(shí)，F(xiàn)f —： mxa Ffmax=

16、3000/2/cos55 =2616N ②當(dāng) r —. min 即〉=45 時(shí)， Ff「min Ffmm=3000/2/cos22.5 =1624N 當(dāng)焊件的偏向距不為零時(shí)，在主動(dòng)滾輪圓周力 F1的作用下，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng), 則焊件是受力情況如圖2所示。圖中F2是焊件借助摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，滾輪作用到焊件上的反力。此時(shí) a ；s in — f1 2cos— 2 .a sin 2 bcos竺- sin 冬 2 2丿 (1) f2 a. 2cos— 2 + a sin 2 a ；sin 2 a ct bcos sin — 2 F, =

17、G bsin.「"‘cos: -1 F2 - G bsin： cos：、T 與主動(dòng)滾輪軸搭配的軸承圓錐滾子軸承，故 f=0.02，滾輪采用橡膠輪，故 (1 =2.5。 初定滾輪軸徑dr=20mm,貝U Dr fd r 2 J =200/(0.02*20+2*2.5)=37 取 b=40mm ①當(dāng)―=110時(shí): 由(1)( 2)( 3)( 4)式得： Ff仁2736N Ff2=2615N F1=130N F2=70N ②當(dāng)〉=45時(shí)： 由(1)( 2)( 3)( 4)式得： Ff1=1698N Ff2=1623N F1=120N

18、F2=60N 通過比較上述兩組計(jì)算結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)第①組的計(jì)算結(jié)果較大，故后續(xù)計(jì)算 應(yīng)采用第①組的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。 由于同一列上的滾輪數(shù)量為2,即ip = 2，所以載荷作用不均勻系數(shù) Kp =10 則 作用在一個(gè)主動(dòng)滾輪上的載荷 P AfU Kp =2739N ip 作用在一個(gè)從動(dòng)滾輪上的載荷 P = F 2f2 F22 Kp =2615N 2 ip p 設(shè)主動(dòng)滾輪軸上兩軸承中點(diǎn)間的距離 L=400mm則在Pi的作用下，主動(dòng)滾 輪軸的彎曲力矩 Mw=P1*L/4=400 x 1370/4=137000N? mm 由于是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)滾輪，所以每一輪軸所承受的扭矩 -

19、Dr 〔 dr 、；—2 1 Kp Mn = |Fi 可 + f 丁 + 卩 \；Ffi * Fi * — =10199 N ? mm -2 i 2 丿 一 ip 所以主動(dòng)滾輪所受的當(dāng)量彎矩 Mxd — Mw2 Mn2 =137379 N ? mm 該主動(dòng)滾輪軸采用45鋼制造，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P354其（T b=590Mpa安全系數(shù) 取 nb =2，則[c ]= c b/n b=590/2=295Mpa,則 主動(dòng)滾輪軸的計(jì)算直徑 =16.7mm 因?yàn)閐

20、=20mm 4.1.2主動(dòng)滾輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 主動(dòng)滾輪軸與軸承配合處的尺寸在前面已經(jīng)計(jì)算： d=80mm這里就不在重 復(fù)計(jì)算，主動(dòng)滾輪軸與蝸輪和圓螺母配合處的最小軸徑計(jì) d (該主動(dòng)滾輪軸采用45鋼制造，(T b=590Mpa其許用安全系數(shù)取， nb =2，則[(T ]= (T b/n b=590/2=295Mpa,);這就是說只要主動(dòng)滾輪軸的最小軸 徑大于7mm即可滿足使用要求，該軸的其它尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主動(dòng)滾輪軸 的尺寸如下圖所示： 由于該軸在設(shè)計(jì)時(shí)是按強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這里可不必重新校核軸的強(qiáng)度 了。由于軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，在設(shè)計(jì)軸的同時(shí)，需根據(jù)與軸承配合的軸徑 (d=

21、20mm選對(duì)應(yīng)的軸承型號(hào)，選用圓錐滾子軸承，型號(hào)為：滾動(dòng)軸承 30304GB/T297-1994。 4.2蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4..2.1渦輪軸的設(shè)計(jì) 蝸桿與十字滑塊聯(lián)軸器配合處的軸徑最小，為便于聯(lián)軸器的安裝，取蝸桿 的最小軸徑與擺線針輪減速器的輸出軸徑相等，即實(shí)際的最小軸徑 dmin = 30 mm，設(shè)計(jì)尺寸如下圖所示： 422蝸桿軸的強(qiáng)度校核計(jì)算： 蝸桿材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P354其 590MPa安全 b 系數(shù)取nb=2，則[c]= c b/n b

22、=590/2=295Mpa蝸桿最小軸徑可根據(jù)蝸桿所受 的扭矩進(jìn)行校核計(jì)算，蝸輪的工作扭矩為 T2=Mn=10199 N- mm蝸桿為單頭， 故 =0.7，設(shè)蝸桿的工作扭矩為「,則 T2 16.124*10 i 一 33 0.7 = 0.698 105NLmm dmin _3 10T1 3 10 0.698 105 「［二廠■ 295 =13.36mm ：： 30mm 故，滿足設(shè)計(jì)使用要求。 由于軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，在設(shè)計(jì)軸徑的同時(shí)，需根據(jù)軸徑選擇所需軸承的型號(hào)。 這里由于所受軸向力向里，考慮到設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，這里決定選用圓錐滾子軸 承；根據(jù)蝸桿軸與軸承配合處的軸徑為 d=20

23、mm可確定出所需軸承的型號(hào)為: 滾動(dòng)軸承 30304 GB/T297 —1994。 4.2.3蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.2.3.1蝸桿功率與材料的選擇 蝸桿的輸入功率 P2=P*?帶輪*?1*?2=0.4*0.95*0.89*0.99=0.335KW 式中 帶輪一V帶傳動(dòng)的效率，帶輪=0.95 ; i—擺線針輪減速機(jī)的傳動(dòng)效率， i =0.89 ; 2 —聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，2 =0.99 ; 蝸桿的轉(zhuǎn)速 n 2=n1/i1=1000/24=41.67r/mi n 蝸桿采用45鋼，表面高頻淬火，硬度為45~55HRC蝸輪齒圈材料采用 ZCuSnlOPJ金屬模鑄造，內(nèi)圈采用4

24、5鋼制成。 4.2.3.2重要參數(shù)的計(jì)算 根據(jù)傳動(dòng)比i3=25，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12-2，取乙=1 ,Z2=i3*Z仁25 采用蝸輪的工作轉(zhuǎn)矩Mn進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，則 T2=Mn=10199N/mm 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12-5得基本許用接觸應(yīng)力！「hp 】 = 220MPa，設(shè)計(jì)使用期 限為10年(th=24000h),則應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60 n3th=60*(1000/3/8/25)*24000=2.4*10 壽命系數(shù) Zn=1 故許用應(yīng)力二hp =Zn L「hp220MPa =220MPa 由于是鋼蝸桿與銅蝸輪配對(duì)使用，故 Ze =160、MPa 確定中心距a a =

25、136mm 表3-4蝸輪及蝸桿的主要尺寸參數(shù)表 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及結(jié)果 mm 中心距 a a=136 蝸桿軸向模數(shù) m m=1.25 蝸桿頭數(shù) Zi Zi=1 蝸輪齒數(shù) 乙 乙勻X Zi=25 傳動(dòng)比 i i=25 蝸桿直徑系數(shù) q i6 齒頂咼系數(shù) ha* ha*=i 蝸桿軸向齒距 R Fx = n X m=3.93 蝸桿導(dǎo)程 FZ FZ = Z i X Fx =3.93 蝸桿軸截面齒 廓壓力角 a a =20 間隙 C C= (0.2~0.3 ) m 取 C=0.25 蝸桿齒頂咼 hal ha1= h

26、a* X m 蝸桿齒根高 hf i 蝸桿齒高 hi h1 = ha1 +hf1 =14.1 蝸桿分度圓直 徑 di 20 五、滾輪架零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇 5.1 軸承端蓋的設(shè)計(jì) 如下圖所示，根據(jù)軸承座孔（外圈）直徑 170m訕《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 表4—6查得軸承端蓋螺釘直徑為d3=12mm螺釘數(shù)目為4個(gè)。如圖2—4所 示，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P133頁可知， D4=D-（10~15mm） 得 D4=158mm D0=D+2.5D3 D0=200 e=（ 1~1.2） d3 e=12 D2=D0+2.5D3 D2=150 軸承端蓋、軸承透蓋都是按照

27、此尺寸設(shè)計(jì)。 5.2 鍵及聯(lián)軸器的選擇 5.2.1 主動(dòng)滾輪軸上鍵的選擇及型號(hào)確定 鍵的鏈接采用普通平鍵聯(lián)接，這種鍵應(yīng)用最廣，普通平鍵按照 鍵的端部形狀分為：圓頭、方頭、和單圓頭三種。為了減小軸在加工過程 中所引起的應(yīng)力集中，這里決定選用 A型鍵。根據(jù)與鍵配合的軸徑d=85mn及軸 長(zhǎng)L=236mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P107頁可得所需鍵的型號(hào)，與蝸輪配合 處的軸徑d=75mm軸長(zhǎng)L=75mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P107頁可確定該處 所用的鍵型號(hào)。 5.2.2蝸輪軸上鍵的選擇及型號(hào)確定 蝸桿軸與凸緣聯(lián)軸器軸器配合處需用一個(gè)鍵，為了減小軸在加工過程中所 引起的應(yīng)力集中，這里也選用

28、 A型鍵。根據(jù)與鍵配合的軸徑d=30mn及軸長(zhǎng) L=60mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P107頁可得該處所用的鍵的型號(hào)為：鍵 YL5o 5.3聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)蝸桿軸的軸徑大小查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》進(jìn)行確定。選擇凸緣聯(lián)軸 器，型號(hào)YL5. 名 稱 公稱扭矩 范圍 軸徑范 圍 最大轉(zhuǎn)速范 圍 特點(diǎn) 應(yīng)用條件 凸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 經(jīng)常用于 緣 成本低可傳 荷載平穩(wěn) 連 動(dòng)較大扭 有輕度沖 軸 10~20000 10~180 1400~13000 距，但不等 擊的條件 器 消除沖擊。 下，鏈接

29、 對(duì)所連兩軸 低速和剛 間的偏移缺 性不大的 乏補(bǔ)償能力 兩軸。  NZ 撓 25~600 15~65 3800~10000 外形尺寸 小,飛輪力 用于小功 率，高轉(zhuǎn) 性 矩小 速，沒用 爪 急劇沖擊 型 載荷的情 聯(lián) 況卜 軸 器 十 結(jié)構(gòu)緊湊， 無較大沖 字 120~20000 15~150 100~250 尺寸小，壽 擊，轉(zhuǎn)速 滑 命長(zhǎng)。但制

30、不咼的， 塊 造比較復(fù)雜 存在兩軸 聯(lián) 徑向相對(duì) 軸 位移時(shí)米 器 用 5.4機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架零件支撐著機(jī)器中的全部零件，保證組成機(jī)器的各零件處于正確的工 作位置，承受各零件的作用力，并傳遞到基礎(chǔ)上。 每臺(tái)機(jī)器都有各自的特殊功能，因而，為滿足這些特殊要求，機(jī)架零件具 有各自的結(jié)構(gòu)形狀。常見的機(jī)架結(jié)構(gòu)形狀可以分為以下幾類機(jī)座類，如各種機(jī) 床的機(jī)身；⑦底座類，如由電動(dòng)機(jī)、減速器和卷筒組成的電動(dòng)絞車的底座；② 箱體類，如速器的機(jī)體。 由于機(jī)架零件形狀復(fù)雜，一般多采用鑄件。鑄鐵因具有鑄造性能好、價(jià) 廉、吸收振動(dòng)能

31、力強(qiáng)及剛度高等特點(diǎn)，在機(jī)架零件中應(yīng)用最廣。受載情況嚴(yán)重 的機(jī)架零件，可用鑄鋼。 對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)批量不大的大中型機(jī)架，常用由型鋼和鋼板焊接成的 焊接件。它質(zhì)量小，生產(chǎn)工期短，不同部件可用不同牌號(hào)的鋼材。焊接的機(jī)架 零件質(zhì)量比鑄造的可減輕 40％左右。為提高強(qiáng)度和剛度在接頭處常焊以加強(qiáng)板 和加強(qiáng)筋。為減少機(jī)械加工，應(yīng)在機(jī)架上安裝各部件的支承面處焊有鋼板，以 便區(qū)分加工面。焊后應(yīng)熱處理消除內(nèi)應(yīng)力。 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量不大，所以該焊接滾輪架的機(jī)架部分采用工字鋼 和鋼板焊接而成。 第二部分：儲(chǔ)水筒筒體焊接工藝設(shè)計(jì) 六、任務(wù)描述 按給定的基本母材設(shè)計(jì)壓力容器橢圓形型封頭與設(shè)備筒體處的焊接

32、接頭型 式及坡口型式 , 選擇合適的焊接方法及焊接材料 七、焊接母材 304 不銹鋼簡(jiǎn)介 304 不銹鋼是一種通用性的不銹鋼材料，防銹性能比 200 系列的不銹鋼材 料要強(qiáng)。耐高溫方面也比較好，一般使用溫度極限小于 650C。304不銹鋼具有 優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。對(duì)氧化性酸，在實(shí)驗(yàn)中得 出：濃度w 65%勺沸騰溫度以下的硝酸中，304不銹鋼具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。對(duì) 堿溶液及大部分有機(jī)酸和無機(jī)酸亦具有良好的耐腐蝕能力。 304不銹鋼化學(xué)牌號(hào)為 06cr19ni10 304不銹鋼化學(xué)成份 C Si Mn P S Cr Ni Mo w 0.08 w 1.00 w

33、 2.00 w 0.15 w 0.03 18.00-20.00 8.00~10.50 - 物理性能： 抗拉強(qiáng)度 (T b (MPa)》520 條件屈服強(qiáng)度 (T 0.2 (MPa)> 205 伸長(zhǎng)率 S 5 (%) > 40 斷面收縮率 書(%) > 60 硬度：w 187HB0 90HRBW 200HV 八、TIG焊工藝 TIG焊又稱鎢極氬弧焊，是一種非熔化極惰性氣體保護(hù)焊，其工藝過程： 在惰性氣體保護(hù)下，通過鎢極與薄壁不銹鋼板之間產(chǎn)生電弧產(chǎn)生的熱熔化鋼板 的對(duì)接而形成熔池來產(chǎn)生焊縫，屬于自熔化焊接。不銹鋼薄板采用鎢極氬弧焊 比其它焊接方法有非常好的優(yōu)越性能：焊縫質(zhì)量高；電

34、弧熱量集中，功率密度 大，熱影響區(qū)小；單面焊雙面成型，明弧操作，便于對(duì)電弧熔池的觀察；板材 表面及焊縫質(zhì)量好。 因此，采用TIG焊接方法對(duì)薄壁不銹鋼板進(jìn)行焊接適應(yīng)了現(xiàn)代產(chǎn)品高質(zhì)量 的要求，是焊接生產(chǎn)由手工向自動(dòng)化發(fā)展的標(biāo)志。 焊接電流 焊接電流是鎢極氬弧焊最主要的工藝參數(shù)，電弧熱量正比于焊接電流，要 改變電弧功率主要通過改變焊接電流的大小來實(shí)現(xiàn)。焊接時(shí)，增加焊接電流可 以增加熔深和熔寬，即可焊的板厚增加。在焊接條件和其它工藝參數(shù)不變的情 況下，一定厚度的薄壁不銹鋼板的焊接電流只能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，超出此范 圍，就會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷。 焊接速度 焊接速度與線能量有關(guān)，線能量反比于焊接速度

35、，焊接速度決定著對(duì)每單 位長(zhǎng)度焊縫所提供的能量，同時(shí)影響熔深和熔寬，焊接速度的快慢直接影響焊 縫的質(zhì)量。如果提高焊接速度，線能量將會(huì)降低，可避免金屬過熱，減少熱影 響區(qū)，熔深和熔寬也減小。因此在保證焊接質(zhì)量的前提下，盡量提高焊接速 度。但焊接速度過快會(huì)產(chǎn)生保護(hù)效果差，焊縫正反面不均勻和未焊透等缺陷。 所以在鎢極氬弧焊的時(shí)候，焊接速度比較才能保證焊接質(zhì)量。 電弧電壓和電弧長(zhǎng)度 電弧的熱量也正比與電弧電壓，根據(jù)鎢極氬弧焊的電弧靜特性，焊接過程 中電弧電壓只與電弧的高度有關(guān)，而對(duì)焊接電流影響很小。因此，在焊接電流 一定的情況下，改變電弧電壓可以電弧的功率。電弧電壓和弧長(zhǎng)存在一個(gè)簡(jiǎn)單 的線性函數(shù)關(guān)

36、系，當(dāng)弧長(zhǎng)增加時(shí)，電弧電壓成正比增加，電弧功率增加。但電 弧長(zhǎng)度超出一定的范圍后，在弧長(zhǎng)增加的同時(shí)，弧柱的截面積也增加，熱效率 降低，保護(hù)效果變差。焊接時(shí)電弧長(zhǎng)度對(duì)熱影響區(qū)有直接的影響。薄壁不銹鋼 板焊接時(shí)，鎢極伸出噴嘴的長(zhǎng)度一般在 8-10mm左右，電弧的長(zhǎng)度控制在2mm左 右為最佳。 4、焊接電極 鎢極氬弧時(shí)采用的電極材料一般為鈰鎢和釷鎢，焊接時(shí)要求電極有發(fā)射電 子能力強(qiáng)、容易引弧、電弧的穩(wěn)定性好，尤其在高溫的時(shí)候不易熔化，許用電 流大等性能。目前被廣泛使用的鈰鎢具有電子逸出功比釷鎢電極低 10%弧束 細(xì)長(zhǎng)，熱量集中，可提高電流密度 5-8%;使用壽命長(zhǎng)，是釷鎢的一倍；引弧容 易、方

37、便、穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)。所以，鈰鎢的使用率更高。在選定電極材料后，要根據(jù) 焊接電流的大小選擇合適直徑的電極，不同直徑的電極有不同電流使用范圍見 表4.1。另外鎢極的形狀對(duì)焊接有一定的影響。電極端部的錐角 a和端部平臺(tái) 直徑對(duì)電弧的穩(wěn)定和焊縫成形有重要的影響。端部角度如果太小，電流密度將 提高，焊縫容易產(chǎn)生弧坑，所以不同直徑的鎢極 a角和平臺(tái)要求是不一樣的， 具體見表4.2。 表4.1  直 15 70— 150— 250— 400— 500— 流正接 —80 150 250 400 500 750 直 10— 15— 25

38、— 40— 55— 流反接 20 30 40 55 80 交 20 60— 100— 160— 200— 290— 流 —60 120 180 250 320 390 表4.2 鎢 極直徑 l mm .0 1 0 1. 6 1. 6 1. 4 2. 4 2. 2 3. 2 3. 端 部直徑 d mm .125 0 25 1. 5 0. 8 0. 8 0. 1 1. 1 1. 5 1. 端 部角度 0 a 2 1 0 20 0 25 0 30

39、 0 35 0 45 0 60 0 90 保護(hù)氣體 TIG焊所采用的保護(hù)氣體一般為氬氣。氬氣是一種單原子惰性氣體，它即 不與金屬反應(yīng)，也不熔于金屬中，本身的導(dǎo)熱系數(shù)小，高溫時(shí)不分解。但用氬 氣作為保護(hù)氣時(shí)焊接速度慢，生產(chǎn)效率低。 用Ar+H2混合氣體可以提高電弧能量，增加焊接速度。在氬氣中加入氫 氣，可以提高電弧電壓，從而提高電弧熱功率，增加熔深，提高焊接速度。表 4.3是在其它工藝參數(shù)一定的情況下，分別用 Ar和Ar+H2作為保護(hù)氣時(shí)的焊接 速度比較。 表4.3 保護(hù)氣種類 板厚mm 焊接電流A 焊接速度 mm/min Ar 0.5 30 40

40、0 Ar 1.0 60 300 Ar+ H2 0.5 30 800 Ar+ H2 1.0 60 800 可見，采用A葉H2混合氣體可明顯提高焊接速度。用 A葉H2混合氣體焊 接1.6mm以下的不銹鋼板對(duì)接接頭，焊接速度比純氬快 50%此外還有防止咬 邊和抑制CO氣孔產(chǎn)生作用。因此，采用 A葉H2混合氣體不僅可以獲得優(yōu)質(zhì)焊縫 而且還可以保證焊接生產(chǎn)效率，克服了氬弧焊速度慢的缺點(diǎn)，是逐漸被接受的 保護(hù)氣體。 九、焊接操作 在不銹鋼薄板的TIG焊過程中，要獲得高質(zhì)量的焊縫，除板材、焊接設(shè) 備、焊接專機(jī)外，操作技術(shù)和焊接工藝參數(shù)也很重要。據(jù)多年焊接經(jīng)驗(yàn)，焊接 不銹鋼薄板時(shí)

41、要注意以下幾點(diǎn)： 工件在焊接之前，必須進(jìn)行除油和除銹處理，保證工件被焊面無彎曲和毛 刺。 工件在焊接過程中，會(huì)自動(dòng)收縮變形，所以在工件裝夾的時(shí)候，起焊位置 不銹鋼板要對(duì)緊，而在結(jié)束焊接的位置兩不銹鋼板對(duì)接面之間要留一定的間 隙，來留給工件自動(dòng)收縮。如果不留間隙，則在焊接過程中，會(huì)產(chǎn)生焊縫搭接 現(xiàn)象，會(huì)造成未焊透的焊接缺陷。表 4是不銹鋼薄板焊接時(shí)焊接結(jié)束位置留有 間隙大小。 表4.4 板厚 /mm 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 間隙 /mm 2 2 1 1 0.5 0.5 在焊接過程中，要保持電弧長(zhǎng)度不變和電極始終在焊縫的中心位置。電

42、弧 長(zhǎng)度的改變會(huì)影響電弧的熱功率，使焊縫背面成型不均勻，嚴(yán)重的會(huì)造成焊穿 或未焊透等缺陷；電極偏離焊縫中心會(huì)造成兩板材受熱不均，出現(xiàn)未焊透和焊 穿缺陷。 下表是不銹鋼薄板焊接的工藝參數(shù)： 表4.5 焊 接電流 /A 焊 接速度 /mm/min 電 極直徑 /mm 正面 保護(hù)氣 /Ar+H2 勻匕 冃 面保護(hù) 氣/Ar 托 罩氣 /Ar 電 弧高度 /mm 0.5 30 800 1.6 12 3 1 0 1.5 -2 1.0 60 800 2.4 12 3 1 0 1.5 -2 1.5 115

43、700 2.4 12 3 1 0 1.5 -2 2.0 155 500 2.4 12 3 1 1.5 0 -2 2.5 180 300 2.4 12 3 1 0 1.5 -2 3.0 215 200 2.4 12 3 1 0 1.5 -2 結(jié)論： 通過本次焊接滾輪架的機(jī)械設(shè)計(jì)，可以得出以下結(jié)論： 1. 本文所論述的是組合式焊接滾輪架的整體以及各部件的設(shè)計(jì)以及主要部 件的校核。其中包括了傳動(dòng)部分，工作裝置，輔助裝置及機(jī)架的設(shè)計(jì)及軸、 鍵、軸承等的校核 2. 本焊接滾輪架可適用于不同長(zhǎng)

44、度筒形工件焊接。 3. 本焊接滾輪架額定載荷為25千克,主要應(yīng)用于薄壁輕型筒形工件的焊 接，也可用于工件的裝配，及焊接檢驗(yàn)等工作。 4. 本焊接滾輪架多采用標(biāo)準(zhǔn)件制造，機(jī)架多采用標(biāo)準(zhǔn)型鋼制造，工藝簡(jiǎn) 單，成本低廉，便于維護(hù)和保養(yǎng)，使用壽命長(zhǎng)。 5. 本焊接滾輪架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)易，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，并且可以根據(jù)焊件 的特點(diǎn)任意組合等優(yōu)點(diǎn) 參考文獻(xiàn) [1] 陳煥明 . 焊接工裝設(shè)計(jì) . 北京：航空工業(yè)出版社， 2006. [2] 宗培言. 焊接結(jié)構(gòu)制造技術(shù)與裝備 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007. [3] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版） . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2002

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