50吨焊接滚轮架主动滚轮架设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 50 吨焊接滚轮架主动滚轮架设计 摘 要 在焊接生产中，经常会遇到需要焊接变位及选择合适焊接位置的情况，针对这些实际需要，我们设计和研制了各种各样的焊接变位装置。焊接滚轮架就是一种能实现焊件自动变位的焊接辅助设备。它的动力驱动装置通过传动装置驱动主动滚轮转动，利用主动滚轮与圆筒类工件之间的摩擦力带动工件旋转实现变位，可实现工件的焊缝处于最理想的位置进行焊接，从而大大提高焊缝的焊接质量和生产率，并大大降低焊工劳动强度。 本次设计的题目是 50 吨焊接滚轮架主动滚轮架的设计，要求可根据工件的直径调节滚轮的中 心距，整个机械系统简单可靠，操作方便，经济适用。本次设计的主要内容包括：主动滚轮架的底座、主动滚轮机构、减速器机构等的机械设计、装配图和零件图设计以及编写设计说明书。本文简要地介绍了 50 吨滚轮架设计的主要内容，包括设计题目的分析、总体方案的确定、电机的选择、传动比的分配、主动滚轮机构的设计以及主要传动件的设计校核等内容。本次设计的 主动滚轮架与从动滚轮架是相互独立的，使用时可根据焊件的重量和长度进行任意组合，因此使用方便灵活，对焊件的适应性很强。 关键词： 焊接，滚轮架，可调式，设计，校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 F A n it is us to to we a of is of of of it of in so as to of of is of a of be to of be to of my of a 50 is in of of of of to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 be to of of it is to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 前 言 . 1 第一章 题目分析与方案确定 . 3 设计题目分析 . 3 给定参数 . 3 传动方案的确定 . 4 第二章 主动滚轮架的设计计算 . 5 滚轮的直径及中心距的确定 . 5 驱动圆周力和摩擦力的计 算 . 6 滚轮轴上的载荷的计算 . 8 滚轮轴径大小的计算 . 8 附着力验算 . 9 焊接滚轮架 的电动机驱动功率的确定 . 9 电动机型号的确定 . 10 传动比分配 . 10 第三章 各级传动的校核计算 . 11 步设计计算参数 . 11 带传动的设计计算 . 11 蜗轮蜗杆传动校核计算 . 12 第一级齿轮传动的校核计算 . 14 第二级齿轮传动的校核计算 . 17 第四章 轴承和轴的校核计算 . 20 轴及轴承的校核 . 20 轴及轴承的校核 . 23 轴及轴承的校核 . 27 键的校核计算 . 31 结 论 . 33 参考文献 . 34 致 谢 . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前 言 在焊接生产中，经常会遇到需要焊接变位及选择合适焊接位置的情况，针对这些实际需要，我们设计和研制了各种各样的焊接变位装置，使焊缝处于易焊位置，可以实现焊接的机械化、自动化，从而提高了焊接的质量和焊接效率并大大地降低了工人的劳动强度。焊接变位装置广泛应用于化工，锅炉，压力容器，电器，铁路交通，冶金等工业部门的自动焊接系统。 焊接滚轮架就是一种能实现焊件自动变位的焊接辅助设备，它与焊接操作机、焊接变位机并称为焊接辅助设备中三大机 【 1,7,8】 。 在焊接行业机械化、自动化迅猛发展的背景下，焊接滚轮架应运而生。它作为一种焊接配套设备，由底座、主动滚轮、从动滚轮、支架、传动装置，动力驱动装置等组成。动力驱动装置通过传动装置驱动主动滚轮转动，利用主动滚轮与圆筒类工件之间的摩擦力带动工件旋转实现变位，可实现工件的内外环缝和内外纵缝处于最理想的位置进行焊接。通常它与焊接操作机配合使用可实现筒形的工件的内外环缝和内外纵缝的自动焊接，从而大大提高焊缝的焊接质量和生产率，并大大降低焊工劳动强度。另外，焊接滚轮架还可以作为检测、装配圆筒体工件的设备。 在现代加工和制造 过程中，焊接滚轮架已悄然成为了一种不可缺少的焊接变位设备，其作用越来越突出。 随着我国制造业的迅猛发展 ，尤其是为满足我国 机械、电子、纺织、 石油、化工、 航空航天以及国防 工业的迅猛发展的需求 ，大壁 厚 、大型化、高容量、耐磨蚀、耐动载的锅炉 及 石油、化工压力容器的用量日益增加， 与此同时 其接头焊接质量的要求也愈来愈高。 在 上述压力容器的焊接生产中，焊接滚轮架 就成了不可或缺 的辅助装备之一 。 特别是近十年来，这一产品在我国工程机械行业获得了广泛的应用。世界范围内，新的焊接技术应用越来越广泛，新的焊接工艺方法不断涌现。 焊接技术的高 速发展，对焊接生产的机械化和自动化提出了 更高 的要求， 对 焊接机械设备的需求量也越来越大 。 目前，国外焊接设备 正朝着 高精度、数字化、智能化控制、大型化、集成化以及多功能化 的方向发展，并且 专业焊接设备日新月异。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 为赶上世界先进潮流，振兴我国装备制造业，大量采用高度自动化的先进加工设备和焊接装备来促进我国制造装备的升级换代，是我们真正实现工业现代化的必由之路。 尽管近年来我国也有一些企业生产焊接滚轮架，最大载重量可达 400 吨，适应焊件直径可达 6 米，滚轮线速度多在 6s 之间无级调速 【 1。然而 相比较国外，我国 焊接滚轮架的研制还 不够成熟 ， 在实际 生产中 依然需要 引进国外 的焊接设备。 这样，一方面要花费大量的外汇，另一方面也远远不能满足 我国 日益增长的焊接生产需要 。 在此背景下，研究设计一批先进、高效、自动化程度高的焊接装备就显得尤为迫切，这必将促进我国焊接装备制造业发生根本性的变革。 本次设计的主要内容是一台 50 吨焊接滚轮架主动滚轮架的设计，可根据工件的直径调节滚轮的中心距，使用方便。主要包括： 1 50 吨焊接滚轮架主动滚轮架的底座、主动滚轮机构、减速器机构等的机械设计、装配图和零件图设计。 2. 设计参数：额定载重量 50 吨，工件直径 10003000 3整个机械系统应简单可靠，操作方便，经济适用。 4编写相应的设计说明书。 设计的计划安排如下： 第 12 周：调查研究、获取资料信息，编写开题报告。 第 23 周：继续学习，进行本专业外文阅读和翻译的工作。 第 45 周：进行设计方案的论证、分析和比较工作。 第 67 周：设备的机械结构图、装配图设计。 第 89 周：进行机械装配图、零件图设计。 第 1011 周：撰写设计说明书。 第 1213 周：修改和打 印论文、图纸，准备进行答辩工作。 2013 年 5 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第一章 题目分析与方案确定 计题目分析 本次设计的题目是： 50 吨焊接滚轮架 主动滚轮架设计。 焊接滚轮架是一种能实现焊件自动变位的焊接辅助设备，它与焊接操作机、焊接变位机并称为焊接辅助设备中三大机。 焊接滚轮架借 助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊件旋转 可实现工件的内外环缝和内外纵缝处于最理想的位置进行焊接。通常它与焊接操作机配合使用，能够大大提高焊接质量和生产率，并大大降低焊工劳动强度。另外，焊接滚轮架还可以作为检测、装配圆筒体工件的设备。 焊接滚轮架按结构形式分为两类 【 1】 ：第一类是长轴式滚轮架，第二类是组合式滚轮架。组合式滚轮架又包括主动滚轮架、从动滚轮架和混合式滚轮架。它的主动滚轮架，从动滚轮架，混合式滚轮架都是独立的，使用时可根据焊件的重量和长度进行任意组合。因此，使用方便灵活，对焊件的适应性很强。本次设计 的题目就是主动滚轮架的设计，草图如下： 图 1动滚轮架 【 1 定参数 额定载荷： 50 吨 G=50 103 105N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 焊接滚轮的圆周速度： V=1860m/h 范围内无级可调 中心角： 11045 焊件直径： 10003000动方案的确定 整个传动过程 ， 实质上是一个减速过程 ，即由电动机提供动力，经过减速装置传动带动主动滚轮转动。由于电机一般转速为 1000r/右， 而主动滚轮的转速却不到 1r/此减速机构要求能实现比较大的 传动比 ，总传动比要高达一千以上。鉴于较大的传动比，很容易想到蜗轮蜗杆减速机构【 35】 ，因此减速传动方案可拟定为：电动机经 V 带传动进行一级减速，然后经蜗轮蜗杆进行二级减速，最后连续经过两级斜齿圆柱齿轮进行三、四级减速。 传动方案简图如下图所示 ： 图 1动方案简图 【 3,14】 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第二章 主动滚轮架的设计计算 轮的直径及中心距的确定 由表 2知本次设计的 50 吨滚轮架选取滚轮直径 00 当中心角的 130 时支反力和圆周力急剧增大，相反，当 角太小时，滚轮架上的筒体焊件放置有可能不稳定。因此在实际应用中为使焊件在滚轮架上获得可靠的稳定性，并保证焊件可以平稳的转动 应不小于 40 度，我国制定的焊接滚轮架行业标准（ 33003【 1,6】 中规定中心角 应在 45度到 110 度之间。 表 2轮直径选取 【 1】 滚轮的转速 n=50060 6018100 0 ）（=（ r/式中 Drm/h 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 由公式 【 1】 2(2可得 当 D=1000 L=5741228当 D=3000L=13392867此两主动滚轮的中心距 L 可取为 000500个值。实际生产过程中可根据焊件直径的大小调整滚轮间的中心距，从而满足不同直径焊件的焊接生产要求。 由公式 【 1】L (2可得当中心 距取 000，可适应的焊件直径为 D=7202113中心距取 500，可适应的焊件直径为 D=13313419此可设定当焊件直径为 D=10002000，将滚轮中心距调整为 000行焊接；当焊件直径为 D=20003000，将滚轮中心距调整为 500 动圆周力和摩擦力的计算 图 2接滚轮架受力简图 【 17】 1 焊件 2 主动滚轮 1 3 主动滚轮 2 当重 量为 G,其偏心距材质均匀的筒体焊件 1 静置在滚轮座上时，则两滚轮上的支反力相等，即： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 22)(22(2中 中心角； D 焊件直径； 滚轮直径； L 两滚轮之间的中心距 当 即 110 时， 55 当 即 45 时， 当重量为 G,其偏心距材质均匀的筒体焊件 1 在滚轮座上转动时，两滚轮的受力如下 ： 2 11 (2b=2r 2 式中 滚轮 1 支反力； 滚轮 2 支反力； 滚轮 1 驱动圆周力； 滚轮 2 驱动圆周力； b 与滚轮尺寸和材料有关的系数； 滚轮轴径； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 f 滚轮与滚轮轴的摩擦因数； 滚轮与焊件的摩擦因数 与主动滚轮轴搭配的轴承圆锥滚子轴承，故 f=轮采用钢轮，故 = 初定滚轮轴径 70 b=500 =100 由于当 =110。 时受力最大，故采用 =110。 进行计算。由公式（ 2得：521 555 由公式（ 2得： 轮轴上的载荷的计算 由于同一列上的滚轮数量为 2，即 2以载荷作用不均匀系数1则作用在主动滚轮上的载荷为： 2=2 11 2 325 ）（）（ 轮轴径大小的计算 设主动滚轮轴上两轴承中点间的距离 l=460在 1P 的作用下，主动滚轮轴的弯曲力矩为：w 751 以每一轮轴所承受的扭矩为：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 ）（所以主动滚轮所受的当量弯矩为： 7522 73 （滚轮轴采用 45 钢调质，查机械设计 【 4,9】 知许用弯曲应力=60为 满足寿命要求。由于深沟球轴承受力极小无需校核。 轴及轴承的校核 t 00022 1 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 7015 106ta n r 0592 0ta 6ta n 式中 二轴的结构以 及受力如图 4示，然后可分别将二轴的空间受力分解到 h 面和 v 面，其受力图分别如图 4图 4示。其中 图 4轴的结构及空间受力 对 h 面的受力有： 4002 NF r NF t a 由以上几式联立可求得： F NF 02 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 图 4轴 h 面受力图及弯矩图 求出各个未知力后即可画出二轴在 h 面内的弯矩图， h 面内弯矩 图如图4示。 同理对于 v 面有： a NF t NF r 2371 NF 求出各个未知力后即可画出二轴在 v 面内的弯矩图， v 面内弯矩图如图4示。 图 4轴 v 面受力图及弯矩图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 图 4轴受的弯矩图与扭矩图 求出两平面的弯矩图后，可将其合成二轴所受的总弯矩图如图 4示，则可以确定二轴弯矩最大的截面为危险截面。 轴的强度校核公式 【 5】 为： 122 截面系数； 轴计算应力； 1- 则危险截面计算应力为： 622322 查得 45 钢调质处理后， 1-=60有 2，故用 轴承 30313 的基本额定动载荷为NC r 185000则圆锥滚子轴承的寿命为： 3185 06010 310616 000h 则该轴承满足寿命要求。 轴及轴承的校核 t 106 00022 1 11 5930 630 0ta NF 97 12026 0ta 00ta 式中 三轴的结构以及受力如图 4示，然后可分别将三轴的空间受力分解到 h 面和 v 面，其受力图分别如图 4图 4示。其中 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 为输入端齿轮对轴的力， 图 4轴的结构及空间受力 对 h 面的受力有： 1121a 31 NF a 12 NF t 1063001NF t 62 则由以上几式联立可求得： NF 00921 F 42 38求出各个未知力后即可画出三轴在 h 面内的弯矩图， h 面内弯矩图如图4示。 同理对于 v 面有： 2 11112 2121 aa a M F 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 图 4轴 h 面受力图及弯矩图 其中NF a 31 NF a 12 97121NF r 则由以上几式联立可求得： NF 83531 NF 求出各个未知力后即可画出三轴在 v 面内的弯矩图， v 面内弯矩图如图4示。 图 4轴 v 面受力图及弯矩图 求出两平面的弯矩图后，可将其合成三轴所受的总弯矩图如图 4示，则可以确定三轴弯 矩最大的截面为危险截面。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 图 4轴弯矩图与扭矩图 轴的强度校核公式为： 122 轴计算应力； 1- 则危险截面计算应力为： 650 004 319322 查得 45 钢调质处理后， 1-=60有 2，故用 校核。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31 轴承 22216 的基本额定动载荷为NC r 118500则圆锥滚子轴承的寿命为： 2118 06010 310616 000h 则该轴承满足寿命要求。 的校核计算 键强度校核公式为： PP 3102(4式 中 P P而电机轴的键无需校核。 一轴的键为50812 键 1 个 则有 k=4mm,l=38有 d=40=63Nm 则键的计算应力为： 0632102 33 查得键的许用挤压应力为 P=150 P 键 1 个 则有 k=6mm,l=80有 d=75=1954Nm 则键的计算应力为： 0195 42102 33 查得键的许用挤压应力为 P=150 P 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 键 2 个 则有 k=8mm,l=90又有 d=100=7365Nm 则键的计算应力为： 10736 52102 33 查得键的许用挤压应力为 P=150 P 键 2 个 则有 k=10mm,l=122有 d=142=19355Nm 则键的计算应力为： 10193 552102 33 查得键的许用挤压应力为 P=150 P 第二个键为2802240 键 1 个 则有 k=11mm,l=240又有 d=170=19355Nm 则键的计算应力为： 0193 552102 33 查得键的许用挤压应力为 P=150 P 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 33 结 论 本次设计的题目是： 50 吨焊接滚轮架主动滚轮架设计，主要完成了以下内容： 1、 完成了从焊接滚轮架的工作原理、结构以及传动方式。合理地选择传动类型，拟定了总体方案，从而完成了总体方案的设计。 2、 完成了电动机的选择和总传动比分 配，其中电机的选择包括选择电动机容量、选择电动机的转速和取外形以及安装形式。 3、 完成了传动件、箱体的机械结构设计，包括零件的加工、安装、调整、拆卸维修等必要结构的设计。 4、 完成了整个滚轮架装配图和主要零件图的设计。 5、 完成了设计说明书的编写。 本次设计的 主动滚轮架的滚轮采用双电机独立驱动，这就使得主动滚轮架与从动滚轮架是相互独立的，使用时可根据焊件的重量和长度将它们进行任意组合，因此使用方便、灵活，对焊件的适应性很强。传动系统采用了带传动、蜗轮蜗杆传动等平稳性较好的传动形式，这就使得整个系统传动平稳、冲击较小。另 外，带传动的存在还有过载保护功能，蜗轮蜗杆传动使得整个传动系统结构比较紧凑。本次设计的滚轮架的不足之处主要是细节结构有待继续优化，有的地方是由于初期设计不够合理，使得后面设计时只能以牺牲经济性为代价来满足强度要求。总的来说，本次设计的焊接滚轮架 整个机械系统简单可靠，操作方便、经济适用，达到了设计的要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 34 参考文献 1 王政焊接工装夹具及变位机械 M北京：机械工业出版社， 2001 年 2 王政焊接工装夹具及变位机械图册 M北京：机械工业出版社， 2001年 3 王昆，何小柏，汪信 远机械设计（基础）课程设计 M北京：高等教育出版社， 2006 年 4 濮良贵，纪名刚机械设计（第八版） M北京：高等教育出版社， 2006年 5 陈殿云工程力学 M兰州：兰州大学出版社， 2000 年 6 成大先等机械