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一种焊接设备翻转机构设计【18张图纸】【优秀】

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关键词：: 一种焊接设备翻转机构设计 18 图纸优秀优良

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一种焊接设备翻转机构设计

47页 21000字数+说明书+任务书+开题报告+外文翻译+18张CAD图纸【详情如下】

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摘要

本文阐述了大型缸体翻转提升机构的设计，设计只讲解了机械结构设计,设计主要是为了使得缸体在生产过程中更容易加工，更容易焊接。机械结构部分采用了轴类转动和大平面式定位装置组成。包括整体系统设计、翻转机构的设计、框架的设计等。在设计中对传动轴和基本部件的强度进行了校荷，来保证其强度要求同时需要进行焊接部分的强度校荷，来最终确定设计方案。

焊接翻转机构的结构尺寸、平稳性、翻转的连续性以及制造成本对提高焊接效率和保证安全性有很大的影响，研究了可以实现原地低位的翻转机构，并对动态稳定性进行分析，结果表明：翻转机构在翻转时连续平稳。翻转机构占地空间小，制造成本低，具有良好的应用前景，在国内外焊接生产线上有很高的推广价值。

关键词:焊接；翻转机构；结构设计

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 课来题源及研究的目的和意义1

1.2 国内外设备目前的发展状况1

1.3 课题研究方法和手段1

1.4 课题应达到的基本要求2

1.4.1 翻转机构设计指导思想2

1.5 设计任务书的基本要求2

2 翻转机构整体方案设计3

2.1 总体设计方案3

2.1.1 设计目的3

2.1.2 设计原理3

2.2翻转机构系统概述5

2.2.1翻转机构系统组成5

2.2.2翻转机构的工作原理5

2.2.3翻转机构的功能要求5

2.3翻转机构总体方案设计与比较5

2.3.1 翻转机构总体方案设计5

2.3.2翻转机构的比较选择8

3 翻转机构结构零部件的设计9

3.1机构框架设计9

3.1.1框架结构材料9

3.1.2 结构的成形方式10

3.2 翻转机构轴的设计10

3.2.1轴径的确定12

3.2.2 轴的结构设计12

3.3 踏板、转盘及手轮的设计15

3.4平衡块的设计16

4 标准件的选用16

4.1轴承的选择17

4.1.1轴承的基本概念17

4.1.2滚动轴承的主要类型、比较和选择17

4.1.3轴承型号的确定20

4.1.4轴承的寿命22

4.2其它标准件选用22

4.2.1轴承座的选用22

4.2.2轴套的选用23

4.2.3开口销的选用25

4.2.4 压簧的选用26

4.2.5 垫片的选用26

4.2.6 键的选用27

5 翻转机构的焊接与装配29

5.1 框架的焊接29

5.1.1选择焊接方法29

5.1.2确定焊接的形状、尺寸和下料方法29

5.1.3确定焊接接头、坡口形式和坡口边缘的加工方法30

5.1.4焊接方案的确定30

5.2零部件的装配30

5.2.1机器装配的基本概念30

5.2.2零件在装配中连接种类31

5.2.3装配方法32

5.2.4装配方案的确定33

5 结论33

致谢34

参考文献35

1 绪论

1.1 课来题源及研究的目的和意义

技术进步的最重要和最有效的发转方向之一就是实现生产的过程，其中包括焊接过程的全盘机械化和自动化。

在焊接过程中，焊接工作本身所占的工作量不会超过总工作量的25%~30%，剩余的工作就是装配及其它的工作，其中包括运输及其它辅助工作，如工件调试、修整、检测等。在工件制作过程中，我们必须多次绕其水平轴翻转工件，这个翻转工作用翻转台来实现是最合理、最有效、最安全的。

运用焊接翻转台可以大大提高劳动生产率、缩短生产周期、确保得到高品质的产品。这是因为使用翻转台可以扩大自动焊的应用，可以使焊接工作总是在方便的位置下进行，甚至可以提高工作的安全性，因为翻转台能使最危险的操作—翻转工件实现机械化。

在缸体的生产过程中，用焊接方法制造更为有利。同时，在焊接生产加工中，当缸体完成组对并进行一面的焊接后，需要将其翻转，以便焊接另一面。但由于缸体体积大、重量重，人工很难翻转，所以需要专用的设备，尤其是在大批量生产中，就更需要一种翻转提升机构来完成这一操作，以提高生产效率。缸体翻转提升机就是应用在这种场合下的设备。

1.2 国内外设备目前的发展状况

对于翻转机构，现在已有很多的形式。如有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式等。并已在实际生产中用于各种工件的翻转。目前国内还未对各种形式的翻转机制订出系列标准，但国内已有厂家生产头尾架式的翻转机，并成系列。在现在社会生产中，框架式翻转台、头尾架式翻转台、链式翻转台、环式翻转台、推举式翻转台等翻转台，已经较长时间地被用于机械制造工厂中，他们依然属于世界先进水平，仍属新的工艺过程。

1.3 课题研究方法和手段

本课题主要采用机械设计、理论力学和材料力学相互结合的研究方法，并结合实际工厂中在实际应用的产品和相关资料进行整体设计。具体实施方法如下：

（1）广泛阅读我国的翻转机构的论文和期刊，参考国外的成形翻转机构的设计方案

（2）分析研究缸体翻转需要的条件、必要的自由度限制和整体支撑架材料的选择

（3）系统总体方案设计、机构设计（对多种机构进行可行性选择）

　　　（4）对设计的机构件的强度进行校核

　　　（5）总结

1.4 课题应达到的基本要求

1.4.1 翻转机构设计指导思想

翻转机构中能实现翻转的部分是整个翻转机构设计的核心部分，针对现在的加工工艺和材料的选择主要考虑翻转机构的生产、价格、生产率和翻转的平稳性。本课题的基本研究思路是采用夹具将缸体固定在平面上，利用支架两端的轴的转动带动大平面的转动来实现缸体的翻转，在设计中对轴的强度进行校核，轴承的选择来为翻转功能的实现提动理论基础。

1.4.2 可解决的主要问题

　　　实现了在焊接缸体的过程中，对于缸体的翻转实现了机械化，使多次绕其水平轴翻转工件，不用人工翻转这个翻转工作用翻转台来实现是最合理、最有效、最安全的。运用焊接翻转台可以大大提高劳动生产率、缩短生产周期、确保高品质的产品。使用翻转台可以扩大自动焊的应用，可以使焊接工作总在方便的位置下进行，甚至可以提高工作的安全性，因为翻转台能使最危险的操作——翻转工件实现机械化。

1.5 设计任务书的基本要求

1、机构运动原理设计，绘制运动原理图；

2、绘制产品装配图；

3、典型非标件设计，对非标件进行结构及强度、刚度校核；

4、绘制全套非标零件图：

5、编写设计说明书。

一种焊接设备翻转机构设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：一种焊接设备翻转机构设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：） 2012年11月12日课题来源本课题来源于企业，为一些产线上生产需要而设计的翻转机构，使在现有的人工翻转的基础上实现，翻转的机械化而做的设计。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）（1）课题科学意义该课题主要是为了培养学生理论联系实际、查表能力及经验估计的能力培养，要求学生能够结合企业实际生产现状，针对机构件设计在实际应用中出现的一些问题，综合所学的机械原理、机械设计、理论力学等一些在设计中应用到的设计方法，在现有的翻转机构的基础上，设计一个简单实用的焊接设备的翻转机构，从而达到解决实际工程问题的能力。在设计焊接设备翻转机构时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，以减少产品的设计生产成本。（2）焊接设备翻转机构的研究状况及其发展前景对于翻转机构，现在已有很多的形式。如有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式等。并已在实际生产中用于各种工件的翻转。目前国内还未对各种形式的翻转机制订出系列标准，但国内已有厂家生产头尾架式的翻转机，并成系列。另外，配合焊接机器人使用的框架式、头尾架式翻转机，国内外均有生产。它们都是点位控制，控制点数以使用要求而定，但多为2点(每隔 180)、4点（每隔90）、8点（每隔45）控制，翻转速度以恒速的为多，但也有变速的。翻转机与机器人联机按程序动作，载重量多在20 3000Kg之间。例如我国汽车、摩托车等制造行业使用的弧焊机器人加工中心，已经成功的采用国产头尾架式的焊接翻转机，由于恒定速度的翻转，点以电磁制动和汽缸锥销强制定位，所以多采用交流电动机、普通齿轮副减速，机械传动系统的制作精度比轨迹控制的低1到2级，造价便宜。今天，随着市场需求的增加，人们对制作更加通用的机械化工具的需求日益增长，前苏联重型机械制作工艺研究院科学生产联合公司设计制造了带两个驱动支架、翻转与焊接同步进行的双支架翻转台，用于焊接非刚性金属构件。杠杆链式翻转台已经开始上市，这种翻转台能够方便的安装在生产长条形工件的流水线上。在现在社会生产中，框架式翻转台、头尾架式翻转台、链式翻转台、环式翻转台、推举式翻转台等翻转台，已经较长时间地被用于机械制造工厂中，他们依然属于世界先进水平，仍属新的工艺过程。研究内容和手段（1）了解典型翻转结构；（2）分析翻转机构的基本要求，给出机构的总体设计方案；（3）设计机构，主要件的二维工程零件图和二维工程装配图；（4）论文包括：非标件的设计，标准件的选用，整体成形的方案；（5）设计中存在的问题；翻转机构实现翻转的重量受限制；经济性分析等问题拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析本课题主要采用机械设计、理论力学和材料力学相互结合的研究方法，并结合实际工厂中在实际应用的产品和相关资料进行整体设计。具体实施方法如下：（1）广泛阅读我国的翻转机构的论文和期刊，参考国外的成形翻转机构的设计方案（2）分析研究缸体翻转需要的条件、必要的自由度限制和整体支撑架材料的选择（3）系统总体方案设计、机构设计（对多种机构进行可行性选择）（4）对设计的机构件的强度进行校核研究计划及预期成果研究计划：2012年11月10日-2012年11月15日：选毕业设计研究课题。2012年11月15日-2012年11月25日：填写毕业实习报告。2012年11月15日-2012年11月30日：按照要求修改毕业设计开题报告。2012年12月5日-2013年1月30日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月5日-2013年5月5日：课题内相关内容的计算校核。2013年4月15日-2013年5月15日：Autocad的绘图。2013年4月30日-2013年5月15日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：在装配过程中，对设计出来的产品进行调试，观察是否能达到预期设计的效果，能达到的话，能够实现翻转料件的工序的机械化。特色或创新之处适用于企业对现有的人工翻转的低机械化水平进行改善，能够提高生产效率，实现翻转的机械化可降低工人的劳动强度、减少机械加工工艺时间和降低机械零件的生产成本。已具备的条件和尚需解决的问题翻转机构现在很多已经基本成型，或者已经成为一个系列的产品，能够实现很多的工件的翻转功能的实现这一基本要求。对某些大型的工件的翻转的翻转机构的设计还没有成形。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编编号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：一种焊接设备翻转机构一种焊接设备翻转机构信信机机系系机机械械工工程程及及自自动动化化专专业业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚信信承承诺诺书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）一种焊接设备翻转机构是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 94 学号： 0923161 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I摘摘要要本文阐述了大型缸体翻转提升机构的设计，设计只讲解了机械结构设计,设计主要是为了使得缸体在生产过程中更容易加工，更容易焊接。机械结构部分采用了轴类转动和大平面式定位装置组成。包括整体系统设计、翻转机构的设计、框架的设计等。在设计中对传动轴和基本部件的强度进行了校荷，来保证其强度要求同时需要进行焊接部分的强度校荷，来最终确定设计方案。焊接翻转机构的结构尺寸、平稳性、翻转的连续性以及制造成本对提高焊接效率和保证安全性有很大的影响，研究了可以实现原地低位的翻转机构，并对动态稳定性进行分析，结果表明：翻转机构在翻转时连续平稳。翻转机构占地空间小，制造成本低，具有良好的应用前景，在国内外焊接生产线上有很高的推广价值。关键词关键词: :焊接；翻转机构；结构设计IIABSTRACT This 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目目录录摘要 .IIIABSTRACT .IV目录.V1 绪论 .11.1 课来题源及研究的目的和意义 .11.2 国内外设备目前的发展状况.11.3 课题研究方法和手段 .11.4 课题应达到的基本要求 .21.4.1 翻转机构设计指导思想 .21.5 设计任务书的基本要求 .22 翻转机构整体方案设计 .32.1 总体设计方案 .32.1.1 设计目的 .32.1.2 设计原理 .32.2 翻转机构系统概述.52.2.1 翻转机构系统组成 .52.2.2 翻转机构的工作原理 .52.2.3 翻转机构的功能要求 .52.3 翻转机构总体方案设计与比较.52.3.1 翻转机构总体方案设计 .52.3.2 翻转机构的比较选择 .83 翻转机构结构零部件的设计 .93.1 机构框架设计.93.1.1 框架结构材料 .93.1.2 结构的成形方式 .103.2 翻转机构轴的设计.103.2.1 轴径的确定 .123.2.2 轴的结构设计 .123.3 踏板、转盘及手轮的设计 .153.4 平衡块的设计.164 标准件的选用 .164.1 轴承的选择.174.1.1 轴承的基本概念 .174.1.2 滚动轴承的主要类型、比较和选择 .174.1.3 轴承型号的确定 .20IV4.1.4 轴承的寿命 .224.2 其它标准件选用.224.2.1 轴承座的选用 .224.2.2 轴套的选用 .234.2.3 开口销的选用 .254.2.4 压簧的选用 .264.2.5 垫片的选用 .264.2.6 键的选用 .275 翻转机构的焊接与装配 .295.1 框架的焊接 .295.1.1 选择焊接方法 .295.1.2 确定焊接的形状、尺寸和下料方法 .295.1.3 确定焊接接头、坡口形式和坡口边缘的加工方法 .305.1.4 焊接方案的确定 .305.2 零部件的装配.305.2.1 机器装配的基本概念 .305.2.2 零件在装配中连接种类 .315.2.3 装配方法 .325.2.4 装配方案的确定 .335 结论 .33致谢 .34参考文献 .35一种焊接翻转机构设计01 绪论绪论1.1 课来题源及研究的目的和意义课来题源及研究的目的和意义技术进步的最重要和最有效的发转方向之一就是实现生产的过程，其中包括焊接过程的全盘机械化和自动化。在焊接过程中，焊接工作本身所占的工作量不会超过总工作量的 25%30%，剩余的工作就是装配及其它的工作，其中包括运输及其它辅助工作，如工件调试、修整、检测等。在工件制作过程中，我们必须多次绕其水平轴翻转工件，这个翻转工作用翻转台来实现是最合理、最有效、最安全的。运用焊接翻转台可以大大提高劳动生产率、缩短生产周期、确保得到高品质的产品。这是因为使用翻转台可以扩大自动焊的应用，可以使焊接工作总是在方便的位置下进行，甚至可以提高工作的安全性，因为翻转台能使最危险的操作翻转工件实现机械化。在缸体的生产过程中，用焊接方法制造更为有利。同时，在焊接生产加工中，当缸体完成组对并进行一面的焊接后，需要将其翻转，以便焊接另一面。但由于缸体体积大、重量重，人工很难翻转，所以需要专用的设备，尤其是在大批量生产中，就更需要一种翻转提升机构来完成这一操作，以提高生产效率。缸体翻转提升机就是应用在这种场合下的设备。1.2 国内外设备目前的发展状况国内外设备目前的发展状况对于翻转机构，现在已有很多的形式。如有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式等。并已在实际生产中用于各种工件的翻转。目前国内还未对各种形式的翻转机制订出系列标准，但国内已有厂家生产头尾架式的翻转机，并成系列。另外，配合焊接机器人使用的框架式、头尾架式翻转机，国内外均有生产。它们都是点位控制，控制点数以使用要求而定，但多为 2 点(每隔 180)、4 点（每隔 90）、8 点（每隔 45）控制，翻转速度以恒速的为多，但也有变速的。翻转机与机器人联机按程序动作，载重量多在 20 3000Kg 之间。例如我国汽车、摩托车等制造行业使用的弧焊机器人加工中心，已经成功的采用国产头尾架式的焊接翻转机，由于恒定速度的翻转，点以电磁制动和汽缸锥销强制定位，所以多采用交流电动机、普通齿轮副减速，机械传动系统的制作精度比轨迹控制的低 1 到 2 级，造价便宜。今天，随着市场需求的增加，人们对制作更加通用的机械化工具的需求日益增长，前苏联重型机械制作工艺研究院科学生产联合公司设计制造了带两个驱动支架、翻转与焊接同步进行的双支架翻转台，用于焊接非刚性金属构件。杠杆链式翻转台已经开始上市，这种翻转台能够方便的安装在生产长条形工件的流水线上。一种焊接翻转机构设计1 在现在社会生产中，框架式翻转台、头尾架式翻转台、链式翻转台、环式翻转台、推举式翻转台等翻转台，已经较长时间地被用于机械制造工厂中，他们依然属于世界先进水平，仍属新的工艺过程。1.3 课题研究方法和手段课题研究方法和手段本课题主要采用机械设计、理论力学和材料力学相互结合的研究方法，并结合实际工厂中在实际应用的产品和相关资料进行整体设计。具体实施方法如下：（1）广泛阅读我国的翻转机构的论文和期刊，参考国外的成形翻转机构的设计方案（2）分析研究缸体翻转需要的条件、必要的自由度限制和整体支撑架材料的选择（3）系统总体方案设计、机构设计（对多种机构进行可行性选择）（4）对设计的机构件的强度进行校核（5）总结1.4 课题应达到的基本要求课题应达到的基本要求 1.4.1 翻转机构设计指导思想翻转机构设计指导思想翻转机构中能实现翻转的部分是整个翻转机构设计的核心部分，针对现在的加工工艺和材料的选择主要考虑翻转机构的生产、价格、生产率和翻转的平稳性。本课题的基本研究思路是采用夹具将缸体固定在平面上，利用支架两端的轴的转动带动大平面的转动来实现缸体的翻转，在设计中对轴的强度进行校核，轴承的选择来为翻转功能的实现提动理论基础。 1.4.2 可解决的主要问题可解决的主要问题实现了在焊接缸体的过程中，对于缸体的翻转实现了机械化，使多次绕其水平轴翻转工件，不用人工翻转这个翻转工作用翻转台来实现是最合理、最有效、最安全的。运用焊接翻转台可以大大提高劳动生产率、缩短生产周期、确保高品质的产品。使用翻转台可以扩大自动焊的应用，可以使焊接工作总在方便的位置下进行，甚至可以提高工作的安全性，因为翻转台能使最危险的操作翻转工件实现机械化。1.5 设计任务书的基本要求设计任务书的基本要求 1、机构运动原理设计，绘制运动原理图； 2、绘制产品装配图； 3、典型非标件设计，对非标件进行结构及强度、刚度校核； 4、绘制全套非标零件图： 5、编写设计说明书。无锡太湖学院学士学位论文22 翻转机构整体方案设计翻转机构整体方案设计2.1 总体设计方案总体设计方案 2.1.1 设计目的设计目的该变位机构是将工件回转、倾斜，以便使所有的焊缝置于水平、船形等最佳的位置从而进行焊接的设备。选择合理有用的变位机构能够有效提高焊接的质量和生产效率，并降低人工的劳动强度及生产成本，加强安全文明生产，有助于现场管理。工作台的翻转采用手动，因为定位可靠，可以使工件处于最理想、最可靠的焊接最佳位置进行焊接。 2.1.2 设计原理设计原理设计一个手动H型双座双回转式的翻转机构，通过手动控制回转手轮来控制焊装夹具的翻转，可以自行的调节所需翻转的任意角度，实现焊接时的360度的变位，方便于焊接，可以达到定位可靠，焊接方便的最佳功效。 2.1.3 对机器的要求对机器的要求设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般来说，会对机器提出以下的基本要求。 1、使用功能要求机器应该具有预订的使用功能。这主要靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用功能全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。 2、经济性要求机器的经济性体现在设计、制造和使用的全过程中，设计机器时就要全面综合地进行考虑。设计制造的经济性表现为机器的成本低；使用经济性表现为高生产率，高效率，较少地消耗能源、原材料和辅助材料，以及低的管理和维护费用等。提高设计和制造经济性指标的主要途径有： 1）采用先进的现代设计方法，使设计的参数最优化，达到尽可能精确的设计计算结果，并保证机器足够的可靠性。尽可能多地应用 CAD 技术，加快设计的进度，降低设计的成本。 2）最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零部件。零件结构尽可能采用标准化结构及尺寸。 3）尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料。 4）合理地组织设计和制造过程。一种焊接翻转机构设计3 5）力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配。提高使用经济性指标的主要途径有： 1）合理地提高机器的机械化和自动化水平，以期提高机器的生产率和产品的质量。 2）选用高效率的传动系统，尽可能减少传动的中间环节，以期降低能源消耗和生产成本。 3）适当地采用防护（如闭式传动、表面防护等）及润滑等措施，以便于延长机器的使用寿命。 4）采用可靠的密封，减小或消除渗漏现象。 3、劳动保护和环境保护要求 1）要使所设计的机器符合劳动保护法规的要求。设计时要按照人机工程学（ergonomics）的观点尽可能减少操作手柄的数量，操作手柄及按钮等应放置在便于操作的位置，合理地规定操作时的驱动力，操作方式要符合人们的心理和习惯（例如汽车转向盘向左打则汽车向左拐弯等）。同时，设置完善的安全防护及保安装置、报警装置、显示装置等，并根据工程美学的原则美化机器的外形及外部色彩。使操作者有一个安全、舒适的环境，不易产生疲劳。这也有助于提高劳动生产率和产品质量。 2）要把环境保护提高到一个重要的位置。改善机器及操作者周围的环境条件，如降低机器运转时的噪声水平，防止有毒、有害介质的渗漏及对废水、废气和废液进行有效的治理等以满足环境保护法规对生产环境提出的要求。 4、寿命与可靠性的要求任何机器都要求能在一定的寿命下可靠地工作。随着机器的功能愈来愈先进，结构愈来愈复杂，发生故障的可能环节也愈来愈多。机器工作的可靠性受到了愈来愈大的挑战。在这种情况下，人们对机器除了习惯上对工作寿命的要求外，明确地对可靠性也提出要求是很自然的。机器可靠性的高低是用可靠度来衡量的。机器的可靠度 R 是指在规定的使用时间（寿命）内和预定环境条件下机器能够正常工作的概率。机器不能正常工作，即机器由于某种故障而不能完成其预定的功能称为失效。已有愈来愈多的机器设计和生产部门，特别是那些因机器失效将造成巨大损失的部门，例如航空、航天部门，都相继规定了在设计时必须对其产品，包括零部件，进行可靠性分析与评估的要求，例如要求给出产品在工作寿命内可以安全工作的定量说明。在设计时对组成机器的每个零件的可靠性提出要求，采用备用系统和在使用中对机器加强维护和检测可以提高机器的可靠性。 5、其他专用要求对不同的机器，还有一些为该机器所特有的要求。例如：对机床有长期保持精度的要求；对飞机有质量小、飞行阻力小而运载能力大的要求；对流动使用的机器（如钻探机械）有便于安装和拆卸的要求；对大型机器有便于运输的要求等。设计机器时，在满足前述共同的基本要求的前提下，还应着重地满足这些特殊要求，以提高机器的使用性无锡太湖学院学士学位论文4能。不言而喻，机器的各项要求的满足，是以组成机器的机械零件的正确设计和制造为前提的。亦即零件设计的好坏，将对机器使用性能的优劣起着决定性的作用。2.2 翻转机构系统概述翻转机构系统概述 2.2.1 翻转机构系统组成翻转机构系统组成翻转机构主要是由整体承重支架、主轴、翻转台、轴承和手轮装置等部分的组成的一个完整的实现翻转的系统。整体承重支架是作为一个打的支撑，用于实现对整个机构的支撑作用,主轴使翻转台能够绕水平轴转动。翻转台是作为大的承载平面，用来承载缸体的（在翻转台上有固定的缸体的夹具），轴承是为了和主轴配合保证转动。手轮装置是人通过旋转手轮来实现主轴的转动从而带动翻转台的转动。 2.2.2 翻转机构的工作原理翻转机构的工作原理翻转机构实现翻转的功能的实现是通过翻转机台的右端的手轮装置，人通过旋转手轮来带动旋转轴转动，通过旋转的转动带动中间的翻转台实现翻转，而工件是通过夹具固定在翻转台上表面的，所以对翻转台的翻转的实现就能够实现对工件的翻转，这就是翻转机构实现基本翻转功能的工作原理。 2.2.3 翻转机构的功能要求翻转机构的功能要求实现翻转台绕水平轴在 180内任意角度翻转，实现对工件的焊接。同时翻转台需要具有一定的通用性，能够实现对不同形式的缸体的翻转，所以需要其具有一定的通用性。2.3 翻转机构总体方案设计与比较翻转机构总体方案设计与比较 2.3.1 翻转机构总体方案设计翻转机构总体方案设计根据对题目“一种焊接翻转机构设计”可知，该机构主要是为了实现机构的翻转功能，所做的设计翻转机构，以下是对翻转机构的机构件设计的详细论述。翻转机构翻转机构是将工件沿水平轴转动或倾斜，使之处于有利于加工位置的变位设置机构。在工件制作过程中我们必须多次绕水平轴翻转工作，这个翻转用翻转太来实现较为合理、最有效、最安全。而根据用途不同可以分为通用型和专用型两大类。前者用途广泛，可以用于不同种类的料件，厚着范围比较窄，仅适用特定形状的工件，甚至专门用于某些尺寸功夫定的工件。有些专用翻转机台甚至是为了某几条机械化或者自动化生产流水线专门设计的。一种焊接翻转机构设计5 翻转台根据其结构形式进行分类，可分为双支架翻转台、单支架翻转台、链式翻转台、杠杆式翻转台、千斤顶式翻转台及滚轮式翻转台等。甚至可以依据翻转台保证工件绕固定轴翻转的程度或者使工件升降或平移的程度进行分类。 1、方案一图 2.2 翻转台式翻转机构图 2.2 为装有转动架的双支架翻转台，它是由前驱动支架 1 和后从动支架 4 组成，工件二固定在转动架 3 上。转动架支撑面和地面的距离，可以依据工件的尺寸进行调整，因而能减小转动力矩。负荷能力不大的翻转台可以通过手动翻转。对于小工件，人们通常使用单支架翻转台，这不仅是操作者易于接近工件，且可以节约劳动场地，提高生产场地的利用率。这种翻转台常用来焊接大型、平值的框架类构件。用普通的双支架翻转台来焊接这类工件。 2、方案二图 2.3 滚轮式翻转台无锡太湖学院学士学位论文6 图 2.3 为滚轮式翻转台配合两个滚轮，他们即可以是整体也可以是组合，最初滚轮式翻转台基本上是用来焊接框架类和箱体类工件，这些工件通常都紧固在布置于两个滚轮之间的托架或者固定架上。上图为一个滚轮式翻转台系统。翻转台由两个滚轮 1 组成，滚轮奸设置了可拆卸的旋转台架 3，台架的上部 2 是可以拆下的。滚轮支撑在两个从动托轮 7 和两个驱动托轮 8 上，在托轮的轴上装有星形轮 6，星形轮由电动机 5 通过两级蜗杆减速器 4 来驱动。与双支架翻转台比较，滚轮式翻转台的有点在于：可以在旋转台架上装配和焊接大型框架类零件；易于接近工件的端头；由于工件的两端之间布置了托轮，固定长梁架工件的条件更好。不足之处在于，难于接近位于滚轮之间的工件部位，通用性差。3、方案三图2.4链式翻转台图2.4为链式翻转台，它是由几个支架组成，这些支架的每一根上都装有驱动链条2和从动链条5和6.在链条上套着松垂的链条3，链条3用于支托需要翻转的工件4.链式翻转台具有两个重要的优点：即机构简单、工作可靠和不需要固定工件。但是链式翻转台难于用在自动焊接中，因为工件翻转后，仅靠链条支托而没有其它辅助支撑使工件处于静止不动的位置；同时也很难固定正在运动中的焊接设备的轴心。 4、方案四一种焊接翻转机构设计7 图 2.5 千斤顶式翻转台图2.5为千斤顶式翻转台，用于将平直的框架式构件翻转90。千斤顶式翻转台由转动架基座，一个液压千斤顶及四只可调整半轴组成。半轴的推出靠液压筒来实现。其上放置这工件的转动架可以绕这两个半轴转动，此时另外两个半轴是收缩进去的。千斤顶式翻转台是为了特定工件设计制造的，基本上用于翻转大尺寸的平直框架结构件。 2.3.2 翻转机构的比较选择翻转机构的比较选择综合前面提出的方案，列出其优缺点如下：方案一，双支架的翻转台与其它翻转台相比较，它具有用途广泛、结构简单、价格低、消耗驱动功率不高等优点。而消耗驱动功率不高是因为工件绕着转动的纵轴正好与工件的重心相重合。这种翻转台常用来焊接大型、平值的框架类构件。用普通的双支架翻转台来焊接这类工件。方案二，滚轮式翻转台的优点在于：可以在旋转台架上装配和焊接大型框架类工件，易于接近工件的端头；由于工件的两端之间布置了托轮，固定长条形工件的条件更好。不足之处在于难于接近位于转轮之间的工件部位，通用型较差。方案三，即机构简单、工作可靠和不需要固定工件。但是链式翻转台难于用在自动焊接中，因为工件翻转后，仅靠链条支托而没有其它辅助支撑使工件处于静止不动的位置；同时也很难固定正在运动中的焊接设备的轴心。方案四，千斤顶式翻转台是为了特定工件设计制造的，基本上用于翻转大尺寸的平直框架结构件。经过比较，方案一的采用框架式翻转机构能够很好的满足缸体的翻转要求并且方案一的结构简单，节约劳动产地可提高场地利用率。在使用过程中能够很好的实现翻转的功能，可以大大的提高劳动生产率。故采用方案一框架式翻转台的翻转机构来实现缸体的翻转功能。无锡太湖学院学士学位论文83 翻转机构结构零部件的设计翻转机构结构零部件的设计3.1 机构框架设计机构框架设计 3.1.1 框架结构材料考虑到缸体本身重量较重，所以在选择材料时应尽量选择强度较强，而重量轻一点的材料来保证翻转机构整体的重量特别是翻转台部分（翻转台部分是和缸体连接在一起，在转动主轴时，翻转台也是需要转动的）所以，经过基本筛选，我选择 C 型槽钢来作为翻转机构的框架的基本材料。槽钢的选择：表3-1槽钢规格型号每米重(kg)型号每米重(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 3.005.181 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 2.504.710 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 2.255.652 C 200 60 20 3.0 8.007C 120 50 20 2.50 4.592 C 200 70 20 3.0 8.478一种焊接翻转机构设计9 续表3-1 表3-1为C形槽钢的理论重量表,我们按照整个翻转机构的重量来初选槽钢的尺寸，我选择C200x70x20x3.0 规格的槽钢来作为主体框架的焊接板材。C200x70x20x3.0 表示的意思：截面高度 H=200mm；截面宽度 B=70mm；卷边宽度 C=20mm；厚度 t=3mm；整个槽钢长度的选择我们按照缸体额尺寸来选择，如果一个翻转台上只加一个工位的缸体翻转机构，那么长度就选得短一点，如果在一个翻转台上有几个工位的缸体翻转机构，那么整个翻转台就需要长的槽钢来焊接而成。 3.1.2 结构的成形方式结构的成形方式我们选用槽钢作为支架的主体材料，而将槽钢组成整个支架，我们选择用焊接的方式来实现主体框架的成形，其它部分需要通过螺栓链接将不同尺寸的板材连接在一起从而形成整体的翻转机构。C 120 50 20 2.755.103 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 2.505.495 C 220 60 20 2.57.065C 140 60 20 2.505.888 C 220 70 20 2.57.458C 140 50 20 3.006.594 C 220 80 20 2.57.850C 140 60 20 3.007.065 C 220 50 20 3.08.243C 160 50 20 2.505.888 C 220 60 20 3.08.478C 160 60 20 2.50 6.280 C 220 70 20 3.08.949C 160 70 20 2.506.673 C 220 80 20 3.09.420C 160 50 20 2.507.065 C 240 50 20 2.59.891C 160 60 20 3.00 7.536 C 240 60 20 2.57.458C 160 70 20 3.008.007 C 240 70 20 2.57.850C 180 50 20 2.50 6.280 C 240 80 20 2.58.635C 180 60 20 2.50 6.673 C 240 50 20 3.08.949C 180 70 20 2.50 7.065 C 240 60 20 3.09.420C 180 80 20 2.50 7.458 C 240 70 20 3.09.891C 180 50 20 3.00 7.536 C 240 80 20 3.010.362无锡太湖学院学士学位论文103.2 翻转机构轴的设计翻转机构轴的设计根据整个机构的运动类型，对轴进行设计，包括结构设计和工作能力计算两方面内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。 1、选择轴的材料由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45 钢，经调质处理硬度为 HRC4045。 2、轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 a 拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。所谓装配方案，就是预订出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。 b 轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等来保证的。零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对运动。常用的周向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。 c 各轴段直径和长度的确定零件在轴上的定位和装拆方案确定后，轴的形状大体确定。各轴段所需的直径与轴上的载荷大小有关。初步确定轴的直径时，通常还不知道支反力的作用点，不能决定弯矩的大小与分布情况，因而还不能按轴所受的具体载荷及其引起的应力来确定轴的直径。但在进行轴的结构设计前，通常已能求得轴所受的扭矩。因此，可按轴所受的扭转初步估算轴所需的直径。一种焊接翻转机构设计11 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的公差。确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。 d 提高轴的强度的常用措施轴和轴上零件的结构、工艺以及轴上零件的安装布置等对轴的强度有很大的影响，所以应在这些方面进行充分考虑，以利提高轴的承载能力，减小轴的尺寸和机器的质量，降低制造成本。 1) 合理布置轴上零件以减小轴的载荷为了减小轴所受的弯矩，传动件应尽量靠近轴承，并尽可能不采用悬臂的支承形式，力求缩短支承跨距及悬臂长度等。 2）改进轴上零件的结构以减小轴的载荷通过改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。 3）改进轴的结构以减小应力集中的影响轴通常是在变应力条件下工作的，轴的截面尺寸发生突变处要产生应力集中，轴的疲劳破坏往往在此处发生。为了提高轴的疲劳强度，应尽量减少应力集中源和降低应力集中的程度。为此，轴肩处应采用较大的过渡圆角半径 r 来降低应力集中。但对定位轴肩，还必须保证零件得到可靠的定位。 4）改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度轴的表面粗糙度和表面强化处理方法也会对轴的疲劳强度产生影响。轴的表面愈粗糙，疲劳强度也愈低。因此，应合理减小轴的表面及圆角处的加工粗糙度值。当采用对应力集中甚为敏感的高强度材料制作轴时，表面质量尤应予以注意。表面强化处理的方法有：表面高频淬火等热处理；表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理；碾压、喷丸等强化处理。通过碾压、喷丸进行表面强化处理时，可使轴的表层产生预压应力从而提高轴的抗疲劳能力。 5）轴的结构工艺性轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上的零件，并且生产率高，成本低。一般地说，轴的结构越简单，工艺性越好。因此，在满足使用要求的前提下，轴的结构形式尽量简化。 3.2.1 轴径的确定轴径的确定根据对旋转轴的受力分析，在旋转轴的轴径最小处需要安装手轮装置，我们选择轴径为 48cm。轴的材料选择 45 刚，经过调质热处理。无锡太湖学院学士学位论文12 3.2.2 轴的结构设计轴的结构设计（1）拟定轴的装配方案图 3.1 基本装配图如图3.1，手轮处的轴的直径为48mm，长度与手轮连接处的宽度大致一样为30mm，左端的阶梯轴直径为65mm，长度75mm，左端装有一对调心轴承和轴套，轴的直径为80mm，轴的长度为125mm，轴套的壁厚为5mm，所以调心轴承左端的轴的直径为90mm，最左端的轴与板件，其直径为120mm。轴的基本尺寸根据装配需要和强度要求来选择。（2）轴的零件的周向定位手轮和刹车是通过平键连接的，手轮处平键的截面bxh=14mmx9mm，键槽用键槽铣刀加工长为60mm，同时刹车装置处的键选择平键bxh=14mmx7mm，同样的键槽需要键槽铣刀加工选择平键为14mmx7mmx25mm。调心轴承由过渡配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为m6。确定轴上的圆角和倒角尺寸轴端的倒角为1x45，各轴肩处放入倒角为R2.5mm和R5mm。轴上的载荷翻转机构的荷载为500KG 图3.1为轴的结构图，而做出的计算简图如图一种焊接翻转机构设计13 图3-2转动轴受力情况示意图由0M ，21=0M FlGl ；由0F ， 120FFFG；因为G=500N，=105mm,l=335mm, 所以F1=342N；F2=156N1lNTMM1675max32 转动轴截面是直径为d=80mm的圆形，则抗弯截面系数 33351200801 . 01 . 0mmdW 抗扭截面系数 333102400802 . 02 . 0mmdWT 以下进行强度校核：（1）校核正应力强度：许用应力强度=60Mpa,1 弯曲的强度条件为：无锡太湖学院学士学位论文14 MPaWMb327.05120016750 满足强度条件。 (2）校核剪应力强度选=275MPa，而许用应力 MPaWTTT68.710247872 max ，满足强度要求。（3）精确校荷轴的疲劳强度轴的材料为45刚，调质处理。则 MPaMPaMPaB155,275,64011 轴承中心截面右侧上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及查表可得。因，经插值后可查得 0625. 0805dr125. 18090dD 31. 1, 0 . 2 通过查附图可得轴的材料敏感系数为 85.0,82.0qq 故有效应力为82. 111q 26. 111q 尺寸系数扭转尺寸系数。;67. 082. 0 轴按磨削加工表面质量系数为 92. 0 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为1q 8 . 211kK 62. 111kK 碳钢的特性系数 1 . 0, 2 . 01 . 0取一种焊接翻转机构设计15 05. 0, 1 . 005. 0取于是计算安全系数值，caS 0 . 31maKS 2 .241maKS 5 . 198. 222SSSSSSca 故可知其安全截面左侧抗弯截面系数W计算得 33372900901 . 01 . 0mmdW 抗扭截面系数弯矩M及弯曲应力为 mmNM.13200150120330500 MPaWMb81. 17290013200 扭矩及扭转切应力为3T MPaMPaWTTT4 . 514587872 过盈配合处的，查表可得，并取，于是得kkk8 . 0 16. 3k53. 216. 38 . 0k 轴按磨削加工，则表面的质量系数为 92. 0 故综合系数为 25. 311kK 62. 211kK 则轴的左侧的安全系数为无锡太湖学院学士学位论文16 67. 41maKS 5 .211maKS 5 . 156. 422SSSSSSca 故该轴左侧的强度也是足够的，至此轴的设计计算结束。3.3 踏板、转盘及手轮的设计踏板、转盘及手轮的设计在上面刚提到的那个支架的底面那块板上再焊接一块小的支座，是为了装踏板所需。该踏板除了与小支座连接外还与连杆上的接头相连接。该踏板与小支座的连接是用的是铰链销的连接方法，该铰链销由 45 钢做成，强度是很高的。在使用过程中，还需在铰链销的上面装上一个轴套，是为了防止使用长久后产生磨损，装了轴套后，使用时只会对轴套有所磨损而已，一旦磨损时只需要更换轴套就可以再重新使用了，经济而且又方便。至于铰链销上，还应该需在其两端各开一个销孔，目的是在于铰链销装好后的定位。连杆上应还需装一个弹簧，是用于限位时的复位。连杆的顶端再焊接一个用来装限位块的东西，因为这只是根据限位块的形状而定的。轴上装一个转盘，用键以及紧定螺钉来固定，使它与轴之间能很好的装配起来，使之不产生移位、松懈等情况。在转盘上还可以根据实际需要开个卡槽，这个可以根据使用时客户所需，在其所需要的任何一个角度的位子上开有个卡槽就可以了。而限位块就是用于卡槽里的，当转过所需的一定的角度时，放掉踏板，弹簧就复位，既可以实现定位了。手轮是装在轴端的，把它做成像一般汽车上所用的方向盘形状即可。可以通过手轮来旋转所需的角度。以上这些东西都是装在同一个支座上的，此支座即是和支架上的那块连接板一起用螺栓进行固定的。3.4 平衡块的设计平衡块的设计平衡块是单独装在另外一根左边的轴上的。先是用一块板通过键固定在轴上，而平衡块则是和这块板通过螺栓而连接在一起的。至于板的多少块是根据实际需要增加或减少的。装平衡块的目的是在于调节旋转力的轻重，使得在旋转时可以调节到最佳的舒适度，从而达到最佳的效果。这样，整个机构就此设计完成了。一种焊接翻转机构设计174 标准件的选用标准件的选用 4.1 轴承的选择轴承的选择 4.1.1 轴承的基本概念轴承的基本概念滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要原件之间的滚动接触来支无锡太湖学院学士学位论文18撑转动零件的，滚动轴承已经标准化。滚动轴承具有具有摩擦阻力小，功率消耗少，起动容易等优点。 4.1.2 滚动轴承的主要类型、比较和选择滚动轴承的主要类型、比较和选择轴承的选择应该考虑几个主要因素：（一）轴承的载荷轴承所受的载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据。根据载荷的大小来选择轴承类型时，由于滚子轴承中主要原件是线接触，宜用于承受较大的载荷，承载后的变形也较小。而球轴承主要是点接触，宜用于承受较轻的或者中等的载荷，故在载荷较小时可以优先选用球轴承。根据载荷的方向选择轴承的类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推力轴承。较小的纯轴向载荷可以选用推力球轴承；较大的纯轴向负载可以选择推力滚子轴承。对于纯径向载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或者滚针轴承。当轴承在承受径向载荷的同时，还有不大的轴向负荷时，可以选用深沟球轴承或者角接触轴承或者圆锥滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触轴承或者圆锥滚子轴承，或者向心轴承和推力轴承组合杂一起的机构。（二）轴承的转速从工作的转速对轴承的确定应该确定一下几点： 1）球轴承和滚子轴承比较，有较高的极限转速，故在高速时应有线选用球轴承。 2）在内径相同的条件下，外径越小，则滚动体就越小，运转时滚动体加在外圈滚道伤的离心力也就越小。因而也就适合在更高的转速小工作。故在告诉时，宜选用相同内径而外径较小的轴承。若用一个外径较小的轴承而承载能力达不到要求时，可再并装一个相同的轴承。外径较大的轴承适合低俗重载的场合。 3）保持架的材料与结构对轴承转速影响较大。实体保持架比冲压保持架允许高一些的转速，青铜实体保持架允许更高的转速。 4)推力轴承的极限速度均很低。当工作转速较高时，若轴向载荷不十分大，可以采用角接触轴承承受纯轴向力。 5)若工作转速略超过样本中规定的极限转速，可以选用较高公差等级的轴承，或者选用较大游隙的轴承，采用循环润滑或者油雾润滑，加强对循环油的冷却等措施来改善轴承的高速性能。若搞左转速超过极限转速较多，应选用特制的高速滚动轴承。（三）轴承的调心功能当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差时，或因轴受力弯曲或者倾斜时，会造成轴承内外圈轴线发生倾斜。这时，应采用有一定调心能力的调心轴承或者带座外球面轴承。这类轴承在轴与轴承座孔的轴线有不大的相对偏斜时仍能正常工作。滚子轴承对轴承的偏斜最为敏感，这类轴承在偏斜状态下的承载能力可能低于球轴承。因此在轴的刚度和轴承座孔的支撑刚度较低时，或者较大偏转力距作用时，应尽量一种焊接翻转机构设计19避免使用这类转矩。 (四)轴承的安装和拆卸便于装卸，也是选择轴承类型时因考虑的一个因素。在轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和装卸轴承部件。此外，轴承类型的选择应该考虑轴承装置整体设计要求，主要是解决轴承的安装、配置、紧固、调节、润滑、密封等问题. 如果仅按轴承用于承受外载荷不同来分类时，滚动轴承可以概括分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类。向心轴承主要承受径向载荷载荷，推力轴承只承受轴向载荷，向心推力轴承能够同时承受径向和轴向载荷。据此我们进行轴承的选择。（1）调心球轴承如图调心球轴承径向载荷能力比较小，因外圈滚道表面以轴承中点的球面，故能自动调心，可承受较大的径向载荷，同时也能承受一定的轴向载荷。该类轴承外圈滚道是球面形，故具有调心性能，当轴受力弯曲或倾斜而使内圈中心线与外圈中心线相对倾斜不超过 12.5时，轴承仍能工作。一般适用于调心球轴承适用于承受重载荷与冲击载荷、精密仪表、低噪音电机、汽车、摩托车、冶金、轧机、矿山、石油、造纸、水泥、榨糖等行业及一般机械等。图 4.1 调心球轴承（2）调心滚子轴承如图调心滚子轴承的性能和特点和调心轴承相同，但是具有较大的径向载荷能力允许内圈对外圈轴线偏斜量1.52.5。同时也能承受任一方向的轴向载荷。有高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。该类轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，能补偿同轴度误差。一般用在造纸机械、减速装置、铁路车辆车轴、轧钢机齿轮箱轴承座、轧钢机辊子、破碎机、振动筛、印刷机械、木工机械、各类产业用减速机、立式带座调心轴承。无锡太湖学院学士学位论文20 图4.2调心滚子轴承（3）深沟球轴承如图当量摩擦系数最小，在高速转动时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内、外轴线偏斜量816，大量生产，价格低。深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷，深沟球轴承的摩擦系数很小，极限转速也很高。一般用在深沟球轴承可用于变速箱、仪器仪表、电机、家用电器、内燃机、交通车辆、农业机械、建筑机械、工程机械、滚轴式轮滑鞋、悠悠球等一种焊接翻转机构设计21 图4.3深沟球轴承（4）角接触球轴承如图可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。由于一个轴承只能承受单向的轴向力，因此一般成对使用。接触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取 15 度接触角。在轴向力作用下，接触角会增大。一般使用在机床主轴、高频马达、燃汽轮机、离心分离机、小型汽车前轮、差速器小齿轮轴、油泵、罗茨鼓风机、空气压缩机、各类变速器、燃料喷射泵、印刷机械。图 4.4 角接触球轴承通过对上述调心球轴承、调心滚子轴承、深沟球轴承和角接触球轴承的详细叙述，及各种轴承的性能和特点的比较，还有对整个翻转机构要实现的功能和径向、轴向的负载情况来选择。翻转机构的旋转轴主要承受径向载荷，而且在旋转轴转动时翻转轴心可能会偏离，综上所述选择调心滚子轴承比较合适。调心滚子轴承在径向有很大的负荷能力，而且调心性能较好，能够弥补同轴度误差。 4.1.3 轴承型号的确定轴承型号的确定根据轴的工作情况及客户所指定的购入品厂家要求，这里选用调心滚子轴承型号为22316C GB/T281-1994。调心滚子轴承如图：无锡太湖学院学士学位论文22 图4.5滚子调心轴承内径 80 外径 170 宽度 60 基本定额动负荷 Cr(N):571 基本定额静负荷 Cor(N):189 由机械设计手册查得：fp=1.0 (轴承所受载荷平稳) 调心滚子轴承的定义：调心滚子轴承是在有二条滚道的内圈和滚道为球面的外圈之间，组装着鼓形滚子的轴承。调心滚子轴承简介：调心滚子轴承具有两列滚子，主要承受径一载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。有高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。该类轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，能补偿同轴度误差。调心滚子轴承有两列对称型球面滚子，外圈有一条共用的球面滚道，内圈有两条与轴承轴线倾斜一角度的滚道，具有良好的调心性能，当轴受力弯曲或安装不同心时轴承仍可正常使用，调心性随轴承尺寸系列不同而异，一般所允许的调心角度为 12.5 度，该类型轴承的负荷能力较大，除能承受径向负荷外轴承还能承受双向作用的轴向负荷，具有较好的抗冲击能力，一般来说调心滚子轴承所允许的工作转速较低。调心滚子轴承按滚子截面形状分为对称形球面滚子和非对称形球面滚子两种不同结构，非对称调心滚子轴承属早期产品，目前主要是为主机维修服务，新设计主机时则很少选用对称形调心滚子轴承，内部结构经过全面改进设计及参数优化，与早期生产的调心滚子轴承相比，能够承受更大的轴向负荷，这种轴承的运行温度较低，故可适应较高转速一种焊接翻转机构设计23的要求，根据内圈有无挡边及所用保持架的不同可分为 C 型与 CA 型两种,C 型轴承的特点是内圈无挡边和采用钢板冲压保持架,CA 型轴承的特点则为内圈两侧均有挡边和采用车制实体保持架为了改善轴承的润滑, 可向用户提供外圈带有环状油槽和三个油孔的调心滚子轴承,以轴承后置代号/W33 表示,根据用户的要求也可供应带内圈油孔的调心滚子轴承,为了便于客户装卸和更换轴承, 还可提供内孔带有锥度的调心滚子轴承轴承,锥孔锥度为1:12 以后置代号为 K 表示,为了适应特殊用户的要求也可提供内孔锥度为 1:30 的轴承,其后置代号为 K30 内孔带锥度的轴承可用锁紧螺母将轴承直接装在锥形轴颈上,也可借助紧定套或退卸套将轴承安装在圆柱形轴颈上。 4.1.4 轴承的寿命轴承的寿命轴承转速为 min30r 1 计算径向力：Fr=156N 2 计算当量动载荷 825. 0189156orrCF 由线形插值法：X=1.0 P=Fr=156N 3 轴承寿命的计算 6366101565713060106010hPCnLh式中：L额定寿命，单位是 106； C额定动负荷（kg）； P当量动载荷（kg）； Lh额定寿命（h）； n工作转速（r/min）. 故所选的轴承合格。4.2 其它标准件选用其它标准件选用 4.2.1 轴承座的选用轴承座的选用轴承座的选用是根据轴承而定的，以上，轴承所选的是 22316C GB/T281-1994调心滚子轴承，所以在此选用 SN316 GB/T7813-2008 的轴承座。轴承座 SN316 如图：无锡太湖学院学士学位论文24 图4.6 轴承座 4.2.2 轴套的选用轴套的选用轴套是根据轴的规格以及实际需要来选的。铰链销上的轴套选择：1215 SF-2 轴套 SF-2 如图：一种焊接翻转机构设计25 图4.7 轴套 SF-2 适用于高载低速下的旋转、摇摆运动以及在重载下经常启闭而无法加油的部位，在边界润滑条件下可长期使用而不用加油，过程加油将会大大提高轴套的使用寿命。耐磨层表面有规格的油穴可以作为储油孔使用。目前已广泛使用于冶金机械、矿山机械、水利机械、汽机车、建筑机械、农用机械、轧钢机械等。最大承载压力：70N/mm2 适用温度范围：-40+130 摄氏度最高滑动速度：2.5m/s 摩擦系数：0.050.25 允许最高 PV 值（干）：2.8N/mm2 .m/s 允许最高 PV 值（油）：22N/mm2 .m/s SF-2 作用： 1、承载好，耐磨性能良好。 2、适用于高载低速下的旋转运动、摇摆运动及经常在载荷下启闭频繁而不易形成流体动力润滑的场合。 3、在边界润滑条件下可长期不加油保养，而在过层中加油使轴承使用寿命更长。 4、表面塑料层在加工成型时可留一定的余量，装配压入座孔后可自行加工，以达到更好的装配尺寸。 5、产品主要运用于汽车底盘、冶金机械、矿山机械、水利机械、建筑机械、农用机械、轧钢设备等。连杆上的轴套选择：1225 SF-1 轴套 SF-1 如图：无锡太湖学院学士学位论文26 图4.8 轴套 SF-1 适用于无法加油或较难的工作部位,耐磨性能好、摩擦系数小、使用寿命长;走合性能好、低噪音、无污染、耐腐蚀性好；运转中形成的转移膜起到保护对磨轴的作用，无咬轴现象；对磨轴的加工要求低，减轻了用户加工成本。 SF-1 的作用： 1、无油润滑或少油润滑，适用于无法加油或很难加油的场所，可在使用时不保养或少保养。 2、耐磨性能好，摩擦系数小，使用寿命长。 3、有适量的弹塑性，能将应力分布在较宽的接触面上，提高轴承的承载能力。 4、静动摩擦系数相近，能消除低速下的爬行，从而保证机械的工作精度。 5、能使机械减少振动、降低噪音、防止污染，改善劳动条件。 6、在运转过程中能形成转移膜，起到保护对磨轴的作用，无咬轴现象。 7、对于磨轴的硬度要求低，未经调质处理的轴都可使用，从而降低了相关零件的加工难度。 8、薄壁结构、质量轻，可减小机械体积。 9、钢背面可电镀多种金属，可在腐蚀介质中使用；目前已广泛应用于各种机械的滑动部位,例如：印刷机、纺织机、烟草机械、微电机、汽车、摩托车与农林机械等等。 4.2.3 开口销的选用开口销的选用根据实际需要,选公称直径 d 为 2.5cm、长度为 20cm,GB/T91-2000材料为低碳钢、不经表面处理的开口销。开口销如图：一种焊接翻转机构设计27 图4.8 开口销该开口销用于铰链销和踏板及支座连接防松，把开口销插入铰链销孔内，并将开口销尾部扳开，防止铰链销与踏板和支座的相对转动。 4.2.4 压簧的选用压簧的选用压簧是压缩弹簧的简称，一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等，广泛用于机器、仪表中。根据实际需要，选择尺寸为 3.5x37x110 的压簧。压簧如图：图4.9 压簧 4.2.5 垫片的选用垫片的选用无油润滑或少油润滑,适用于无加油或较难加油的场合，可以在使用时不保养或少保养。耐磨性能好，摩擦系数小，使用寿命长。可在-195 280范围内使用。走合性能好，低噪音；薄壁结构，质量轻，对磨轴的硬度要求低，起到保护对磨轴的作用，无咬轴现象。广泛运用于各种机械的滑动部位，如自动化机设备（伸缩、摇摆、滑动、弯曲、回旋、回转部位）油压气缸导套、齿轮泵浦、纺织机械、自动售货机、压铸机、橡胶机械、烟草机、健身器材、摩托车、汽机车等等。 SF-1 标准止推垫片尺寸：轴径键键槽公称直径公称尺寸公称宽度深度无锡太湖学院学士学位论文28 图 4.10 止推垫片尺寸表4-1止推垫片说明：SF 止推垫片，安装时必须钻孔，用定位销钉以固定于基体上。在此翻转机构中，轴端的直径为 48mm,因此止推垫片的选择我选择 WC46SF 的规格来配合 48mm 的轴径。 4.2.6 键的选用键的选用普通平键用途最广，因为其结构简单，拆装方便，对中性好，适合高速、承受变载、冲击的场合。由于设计的需要，选择 B 型平键。根据轴的公称直径来选择键的截面尺寸，根据轮毂的长度来选择键的长度表4-2 平键尺寸一种焊接翻转机构设计29轴径键键槽宽度深度偏差较松一般较紧轴毂半径dbhb轴 H9毂D10轴 N8毂 JS9轴毂P9t偏差t1偏差最大最小682221.21810333+0.0250+0.060+0.020-0.004-0.0290.0125-0.006-0.0311.81.410124442.51.80.08 0.1612175553.02.31722666+0.0300+0.078+0.0300-0.0300.015-0.012-0.0423.5+0.102.8+0.1022308784.03.30.16 0.25303810810+0.0360+0.098+0.0400-0.0360.018-0.015-0.0515.03.33844128125.03.34450149145.53.850581610 166.04.358651811 18+0.0430+0.120+0.0500-0.0430.0215-0.018-0.0617.04.40.25 0.4065752012 207.54.975852214 229.05.485952514 259.05.4951102816 28+0.0520+0.149+0.0650-0.0520.026-0.022-0.07410.06.41101303218 3211.0+0.207.4+0.200.40 0.601301503620 3612.08.41501704022 4013.09.41702004525 4515.010.42002305028 50+0.0620+0.180+0.0800-0.0620.031-0.026-0.08817.011.40.70 1.02302605632 5620.012.42602906332 6320.012.42903307036 70+0.0740+0.220+0.1000-0.0740.0370.032-0.10622.0+0.3014.4+0.301.2 1.6无锡太湖学院学士学位论文303303808040 8025.015.43804409045 9028.017.444050010050 100+0.0870+0.260+0.1200-0.0870.0135-0.037-0.12431.019.52.0 2.5 注:普通平键,导向平键和键槽尺寸及公差应符合本标准的规定平键轴槽长度公差用 H14 在键的选择中我们根据轴径来确定键的尺寸，轴径 48mm 的轴径处我选择bxh=14mmx9mm 的键，在左侧轴径 65mm 的轴处选择的键的尺寸为 bxh=18mmx11mm 的键。一种焊接翻转机构设计315 翻转机构的焊接与装配翻转机构的焊接与装配该翻转机构在设计制造完成后，须经过专门的安装调试后才能够正常的使用。该机构框架部分主要采用焊接方式联接，轴、轴承等其它零部件则采用一定的装配工艺装配而成。5.1 框架的焊接框架的焊接焊接工艺的内容和步骤一般是：选择焊接方法确定坯料的形状、尺寸和下料方法确定焊接接头、坡口形式和坡口边缘的加工方法选择装配与焊接顺序选择焊接规范标注焊接代号。 5.1.1 选择焊接方法选择焊接方法选择焊接方法时要考虑:金属材料的焊接功能；焊接技术要求；车间的设备条件和技术状况；生产的批量和成本。一般常见的焊接方式有手弧焊、埋弧焊、焊、电渣焊、气焊、电焊、缝焊、摩2CO檫焊和钎焊等焊接方式。对于不同的金属材料不同的焊接方式焊接性能不同，并且对于焊接的接头也是一样的。焊接接头一般分为对接、T 行接、搭接三种焊接接头方式。选择不同的焊接方式对于材料的尺寸特别是材料的板厚也是有所区分的，板厚一般分为三种：薄板（20mm），对于不同的板厚焊接成形的性能也不同。焊接的质量也是我们选择焊接方式的一个考量标准，焊接可能会导致板材在热影响区发生变形，焊接接口处的焊缝的表面光滑度。焊接的效率和焊接设备的费用也是考量时需要考虑的。 5.1.2 确定焊接的形状、尺寸和下料方法确定焊接的形状、尺寸和下料方法首先需要分析整体机构是由哪些坯料组成的，确定每一块坯料的形状和尺寸，进而选择下料方法。下料一般有如下几种。 1）剪切一般用于 6mm 以下的板料。 2）氧气切割适用于各种钢材。 3）锯割适用于截面尺寸不太大的型材。 4) 机床加工适用于特定形状的坯料。 5）等离子弧切割和碳弧气刨等属于较先进的下料方法。无锡太湖学院学士学位论文32 5.1.3 确定焊接接头、坡口形式和坡口边缘的加工方法确定焊接接头、坡口形式和坡口边缘的加工方法 (1)焊接接头焊接接头即用焊接方法连接的接头由焊缝、融合区和热影响区组成。在手工电弧焊接中，由于焊件的厚度、结构形状及使用条件的不同，其焊接形式及坡口形式也不同。焊接接头的形式主要可分为对接接头、T 形接头、角接头以及搭接接头四种。在焊接接头处我们不做深入叙述和研究。 (2)坡口形式在此翻转机构中我们采用的是手工电弧焊接 Q235 板材的焊接接头、坡口形式、焊缝形状与尺寸以及图样标准可参照（金属加工工艺及工装设计）表 3-3.对于手工电弧焊接的焊接接头、坡口及焊缝形式与尺寸都有明确的注释和基本尺寸，还包括基本的标注方法。 (3)坡口边缘的加工方法坡口边缘的加工方法，可以根据焊件的尺寸、形状与本单位的加工条件来选用。一般有以下集中方法。 1) 剪边不开坡口的较薄的钢板可用剪床剪边 2）刨边用刨床或者刨边机可对直边加工出任何形式的坡口 3) 车削用于管子坡口 4）氧气切割应用较广的坡口边缘方法，可以得到任何角度 V 形、X 形坡口 5）铲削用风铲铲坡口 6）碳弧气刨利用碳弧气刨对焊件的边缘进行加工 5.1.4 焊接方案的确定焊接方案的确定在整体框架的成形方案中我选择用手工电弧焊接 Q235 板材，而在整个焊接过程中因为焊件的厚度、结构形状和使用条件的不同，整个焊接的下料的方法，在这个结构中我选择锯割和氧气切割的方式，来进行焊接板材的加工，其焊接的形式和坡口的形式也是不同的，因为在整个支架结构中我们选择的是板材的焊接形式来实现整体框架的，所以我们选择的坡口形式为刨边的坡口边缘加工方法来对板材的直边进行加工。5.2 零部件的装配零部件的装配 5.2.1 机器装配的基本概念机器装配的基本概念根据规定的技术要求，将零件或部件进行装配和连接，使之成为半成品或者成品的过程成为装配。机器的装配是机械制造最后一个环节，它包括装配、调整、检验和试验等工作。一种焊接翻转机构设计33装配过程使零件、套件、组件和部件间获得一定的相互位置关系，所以装配过程也是一种工艺过程。 5.2.2 零件在装配中连接种类零件在装配中连接种类（1）固定连接它在装配后，零件之间不能相互运动。固定连接又可分为 1）可拆卸的固定连接连接后零件还可以再拆开，并在连接时不会损坏其它连接零件。如螺纹连接、键连接、销连接等。 2）不可拆卸的固定连接连接后零件不可以再拆开，若拆开则零件会遭到不同程度的损坏，且不能直接再使用。如过盈连接、铆接、焊接和粘接等。（2）活动连接装配后的零件在工作中按工作要求能作相对运对。活动连接也可以分为以下两种： 1）可拆卸的活动连接拆卸后不损坏零件的配合面。如各种圆柱面、圆锥面、螺旋面间隙配合的零件。 2）不可拆卸的活动连接拆卸后将损坏零件的配合面。如各种活动连接的铆合头、滚动轴承等。 (3) 配合 1)配合基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。配合反映了机器上相互结合零件之间的松紧程度； 2)间隙或过盈孔的尺寸减去相配合的尺寸所得的代数差。此差值为正时是间隙，为负时是过盈； 3)间隙配合具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合； 4)过盈配合具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合； 5)过渡配合可能具有间隙或过盈的配合； 6)配合公差允许间隙或过盈的变动量。对于间隙配合，其配合公差为最大间隙与最小间隙的代数差的绝对值；对于过盈配合，其配合公差为最大过盈与最小过盈的代数差的绝对值；对于过渡配合，其配合公差为最大间隙与最大过盈的代数差的绝对值。配合公差均等于相互配合的孔、轴的公差之和。 (5)基准制为了简化和有利于标准化，以尽可能少的标准公差带形成最多种的配合，国标规定了两种等效的基准制，即基孔制和基轴制。在基孔制中，为了得到松紧程度不同和各种配合，将孔的公差带位置固定不动，而变动轴的公差带位置。基孔制以孔为基准件，称为基准孔。基准孔的公差带位于零线以无锡太湖学院学士学位论文34上，其下偏差为零。在基轴制中，为了得到松紧程度不同和各种配合，将轴的公差带位置固定不动，而变动孔的公差带位置。基轴制以轴为基准件，称为基准轴。基准轴的公差位于零线以下，其上偏差为零。 5.2.3 装配方法装配方法这里讲的装配方法，是指零件和部件间最终能达到配合精度的方法。从装配尺寸链的角度来看，装配方法就是解尺寸链，即通过调整各组成环的制造公差，来达到装配后封闭环的预定精度。装配方法可分为完全互换法、选配法、调整法、修配法四种。 (1)

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