小直径钢管超声波探伤机构的设计（优秀含CAD及三维仿真）
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解决金属切削问题的智能专家系统的开发 乌鲁达大学 ， 机械工程系， 尔萨，土耳其 于 2004 年 9 月 8 日收稿， 于 2005 年 1 月 31 日 接受 2005 年 3 月 21 日可在线 摘 要 在金属切削 方面 ，这些问题需要有良好的分析，以便遇到任何意外的结果之前， 可以 采取 有效的 防范措施。这一 过程 在实现 产品 质量稳定和控制生产总成本 方面起很 重要的 作用。但是，需要 一个 拥有 在 金属切削 方面有大量 经验 和知识的 专家是一项艰巨的任务 。 在本 文 ， 智能专家系统 （ 查 并解决了 在金属切削领域遇 到的三个主要问题 ： 车削，铣削和 钻孔。许多 金属切削 方面的问题都被考虑在内，如在 车削 过程中的工件 内部插入转折点 ， 铝 件 车削 ， 沟 槽车削， 螺纹车削 等工序 ; 在 铣削 方面 面铣，方肩铣，端铣，多用途铣和侧铣 等工序；在 和钻 孔 作业，使用 固定 或可转位钻头钻 孔等。以 给出建议的切削参数 而且能及时 更新 在切削 问题， 产生 原因和补救措施等方面的 数据库， 因此 系统能够处理 的问题数量在 增加。 关键词 ： 金属切削问题 专家系统 具磨损 1、引言 现代制造业的目标是，在组织设施能够进行有效控制，以便能以在较短 生产周期内以较低的生产价格制造出高质量的产品 。为了实现能以较低的价格获得更优质的产品，制造部门格关注采用更好的刀具和高精密的机械等 1。然而，在大多数情况下对于生产要求这是不够的。专业的工作选择正确的工具是重要的，但是为了更高效的制造，刀具磨损也应考虑在内。在文献中，许多出版物上对于不同材料制造的刀具的磨损的确做了很多研究 2。 金属切削是切削碎片的形成过程。虽然切削过程是把金属切削成所规定的形状和大小，但这必须通过定义切削碎片工作来完成。切削碎片的形成意味着一个新的金属界面不断形成并沿刀具材料承受着 非常高的压力和温度 3。所产生的区域成为发生金属扩散和化学反应的理想场所。所有刀具在加工过程中不断变得破旧，并继续这样工作直到它们报废。刀具磨损是不可避免的，如果能了解刀具磨损的时间，程度，类型时，刀具磨损就不再是一个消极的进程。 在不同的金属切削过程中存在着几种不同的磨损机理，相近 不同类型的问题由于这些机制作用的结果而联系交织在一起。如果这些问题能够得到很好的分析，我们就有可 能找到其中每一种问题的正确的解决方案。 在分析金属切削问题时这个问题应当明确界定，而且其可能的原因也应该得到确认。找一个拥有知识 和大量金属切削经验的专家是一项艰巨的任务。今天在金属切削领域，关于解决切削碎片问题的专业设施主要由切削刀具生产企业提供。由于在这一领域工作的人是有限的，因此并不总是能够找到真正需要的专家。在现有专家聘用费用昂贵而且人员稀缺的领域中专家系统一直特别受欢迎。对于解决金属切削问题专家系统将是非常有益的。 2、专家系统在协助发展制造工艺上的应用 基于知识的系统或专家系统是一个体现狭窄领域的知识并解决该领域相关问题的计算机程序。专家系统通常包括两个主要内容，知识基础和推理机制（图 1）。 基础知识包含一个可以表述 为由 则、事实说明、框架、对象、程序和案件组合而成的知识领域。推理机制，是专家系统操纵存储的知识并对遇到的生产问题提出解决方案的一个组成部分 4。 一个人类专家利用知识和推理最终得出的结论，专家系统也是如此。推理在专家系统试图模仿结合人类专家的知识的过程中进行。因此，专家系统的结构或架构有些类似于人类专家的执行情况。因此，专家系统可以比喻成专家。 一个比较明显的问题是规则的收集。人类专家聘用费用高昂，而且并不想要坐下来写关于他们是怎样得出他们结论的那些大量的规则。更重要的一点，他们可 能也无法做到。虽然他们通常会遵循逻辑的路径来得到他们的结论，但是把那些规则放入一套标准之中实际上是非常困难的，并且也许是不可能的。 对于许多人类专家下面这种情况是很可能的。虽然他们开始时有着自己的专业规则，但是在工作中通过自己的工作经验知识来开展自己的工作，并且通过直觉得出正确的解决方案。它们可能都跟随逻辑路径，但是在沿着这逻辑的路径上，他们精神上已经 跳过许多步骤。专家系统不能做到这一点，它需要很清楚的知道各种规则。 专家系统的一个很突出的好处是能够广泛把知识分发给每一个专家，或者可以同时汇总的几个远远相隔 的几个专家的知识。当偶尔的执行任务时专家系统特别有用，而专家每次执行任务时则需要重新学习工作程序。 专家系统是用来规范操作的。如果你有三个机器操作员（或工程师）来执行相同的任务，但是每个人都会做的不同。而专家系统则每次都可以用同样的方式来工作。 这些系统可用于培训员工，指导他们，或进行实际执行如计算任务。专家系统的另一个用途是作为专家辅助您的工作。他们将使您能更准确，更一致，更快，从而为专家能更创意的完成任务而节省了时间。当处理乏味、重复的任务时这是特别有用的。 因此，一旦领域知识被专家系统提取，建设此系统 的过程比较简单。能被发展的专家系统的易用性，导致了刀具广泛应用。在工程，可以找到在各种任务上的应用，包括选料，机械零件，刀具，设备和工艺，信号解释，状态监测，故障诊断，机器和过程控制，机械设计，工艺规划，生产调度和系统配置。最近专家系统所执行的一些具体任务的例子如下： (1)确定和规划离岸结构重要组成部分的检查时间表 5; (2)在设计和评价能源热电厂方面培训技术人员 6; (3)配置输纸机构 7; (4)在有限元分析锻造变形时自动重新啮合 8; (5)存储，检索和修改平面连杆机构设计 9; (6)应用于发动机油产品的添加剂配方设计 10; (7)选择刀具和切削参数 11 有几个潜在的研究领域肯定了专家系统在制造业方面价值 14， 15 et 16在其文章中讨论了关于加工操作规划的系统框架。在此框架中从电子刀具目录和网络环境下的加工实例数据库中提取和组织的加工技术诀窍了发挥了主要作用。在有参考的情况下可以构成加工数据，这些加工数据来自翻查的刀具目录，相关的国际标准，参考教材和手册。 在一般车削和铣削时， 11在专家系统的应用对于解决制造工程师目前所面临的 et 17开发了一种优化棱镜组件加工业务的专家系统。他们描述了一种新的 码方案用于代表待加工得棱镜组件表面。 18在可以作为霍隆的 5 轴曲面加工过程中提出了一个用来选择刀尺寸和工具方向的算法。铣削表面分为三个阶段，即粗加工，半粗加工和精加工。该算法在曲率分析的基础上选择最佳的刀具并且在立方（凹 面上自主的计划刀具路径。本文的主要目 的是建立这种涵盖了主要的金属切削问题的系统，并帮助那些参与金属切削工作的人们提高产品质量。 3、专家系统在解决金属切削问题上的应用 决金属切削问题时应考虑的因素 在金属切削过程中大部分问题是磨损的结果。所有刀具在加工过程中不断变得破旧，并继续这样工作直到它们报废。刀具磨损是不可避免的，如果能了解刀具磨损的时间，程度，类型时，刀具磨损就不再是一个消极的进程。因此，如果对刀具磨损所导致的问题以及其他不利于机械加工业务的有害因素进行了分析，我们就有可能找到其中个个问题的正确解决方案。这将减少 非生产性故障的检查时间，因此，减少了加工时间、非生产性停工时间、加工费用并且提高生产效率。在解决金属切削加工问题时所使用的专家系统的结构图如图 1。通过软件需要考虑的输入列于图 2。 特点 该软件已开发利用 视化编程语言。而建立一个咨询系统的主要困难在获取和研究在解决方案中使用的要素。根据目前在解决金属切削问题上的设计，一旦选中操作类型，对于每个类型的操作的四个主要阶段已经确定： (1)切削数据的建议。 (2)问题的定义。 (3)切割数据评价。 (4)问题的汇总 。 削数据的建议 在加工过程中刀具的正确选择是实现最大的生产力的关键。但是，虽然工具是正确的，如果加工条件不符合标准，特别是在切削参数一般稳定，问题将会出现而且刀具的最佳寿命将无法达成。切削参数不正确，刀柄、夹紧的振动和缺乏刚性这些都是金属切削的主要问题。 除了解决问题该软件对每个操作类型（业务类型如前所述）、每个材料组 (, M ), 每个应用类型（粗，中，完成）、每加工条件类型（好，一般，困难）提供切削数据的建议并且显示如图 4 的可用插入列表。在这里不是为了找到应用 程序的最合适的插入点但是监测金属切削中使用的插入的初始值和切削参数的工作范围（即切削速度，进给量和切削深度）。在这个阶段决定的合适的等级与所选操作，材料组，应用程序等有关。此外，个个材料组的材料清单能够清楚的看到。 推荐切削参数值取自 0，其他厂商的刀具切削参数可作为建议的值。切削数据显示值是在一定的材料硬度和一定的刀具寿命下得到的。对于任何工件材料跟指定的值相比具有不同的硬度值而且如果刀具寿命超过 15 分钟，提供的切削数据应乘以修正系数（见表 1）。 析金属切削问题 目前有在金属切削过程中存在多种不同 /类似的问题。表面上看这些问题有些是相同的，但是很难相区分开来。问题类型的分类已经形成评估加工操作的重要基础，它通过获取刀具等级以及适合切削类型材料类型的正确的加工条件而优化了生产力。正确的工具，良好的出发切削数据，专家的支持下，自己的经验，工件的材料和优质的设备条件是加工成功的重要因素。对各种工具制造商问题清单的聚合进行归类形成了可由软件使用的 用户分析金属切削问题时要么在一个或两个阶段之一：从菜单中直截了当的挑选出定义的问题或者首先检查金 属切削过程中使用的切削数据，之后访问定义的问题。问题定义模块显示问题的清单，包括其可能的原因及补救措施。一旦选定一个问题（例如，后刀面磨损的转折点或在钻深孔是的转头的跳动），一张图片，清楚的提供了问题的界 定和其可能原因的列表。因此一旦选择了可能的原因就确定了相应的补救措施。更多与该问题有关的信息通过点击 “？”获得（图 5）。 削数据评估 在金属切削过程中，大部分的问题是切削数据不合适应用程序的结果。因此，在这些问题直接列出之前，用户被建议检查操作，应用程序和加工条件的切削参数以确定是否切削速度，进给量和切削深度是否与事先插入的长度，厚度和圆角半径相符。切削数据模块检查在运行中的切削参数是否与插入的相符而且这项工作基本上是与理想的切削数据值进行比较，理想的切削数据值是目录值和校正因子的乘积。如果不相符（这意味着切削参数的值不在范围内），用户应修正切削参数。在铣削和钻孔只有切削速度和进给速度值被考虑，在钻孔时钻头直径和钻头中心或周边的等级被考虑在内（图 6）。在图中对中型钢（ L 代表轻型， M 代表中型， H 代表中型铣削操作）面铣的切削参数被评估，由于使用价值远低于由给定硬度和刀具寿命计算的理想值， 则就会显示警告。 一旦切削数据被审查（和纠正），下一个步骤就是访问这个问题的定义模块。由于切削数据被修正，原因列表和补救措施将会不同而且“切削速度过高”或者“进给量太低” 将不会是有关问题产生的根源。 该软件能够在各种业务类型中分析超过 100 多种问题，并对近 200 个问题原因提供补救措施（ 340 补救措施）。他系统中包含的知识有两个主要来源：从事金属切削领域的专家或者来自于技术文件，目录和各种刀具生产公司的手册 21， 22， 23， 24和 25。 题编辑 系统中包含的 知识有两个主要来源：从事金属切削领域的专家或者来自于技术文件，目录和各种刀具生产公司的手册。一个专家系统的成功之处隐藏在像人类专家一样的扩展结构当中。人类专家遇到每一次新的解决方案时都增加了他的知识并且在未来分析时能再利用这些知识。因此， 一个可扩展增长的数据库结构，它能处理每天越来越多的问题。 由于系统有单独的和模块化的知识基础，只要进入到数据库编辑获得知识文件就可以很容易的更新系统。系统包含的信息越多，它能够处理的金属切削方面的问题就越多。 知识库是系统的核心，因此，负责生产、添加、删 除或修改是那些少数人的任务。因此，用户需要知道密码才能进入的知识库。问题编辑允许和问题，原因和补救措施相关的问题，图片和资料档案添加到知识库。此外，还有可能增加新的问题原因或原本已存在知识库中的问题原因的新的补救办法（图 7）。 该系统是多语言，因此它能够处理无论是土耳其文还是英文的金属切削的问题。一旦确定语言被确定，所有程序菜单和问题，原因及补救措施清单都用所选择的语言显示出来。 4、结论 本文介绍了一种为解决各种加工操作任务 中 金属切削问题的专家系统 。 由于在 许多文献中没有很多关 于 此主题 的 工作 也 因为这种类型 的系统可以实现多 种 金属切削业的要求 ， 这里所描述的工作可以 认为是 一件有益的工作 。 在制造业，特别是在小型或中型加工车间 ，切削数据是不正确 是 问题的主要原因。工具一般 以 较低的切削数据运行 来使他们在频繁的启动中能维持较长的寿命。 这就显然是 低效率的利用 金属切削时间。由于系统提供 的便利 之一 便是 评估的切削参数 ， 这将帮助用户 为应用程序 选择合适的速度，进给量 或切削深度。如果切削数据是正确的 而且 金属切削问题 也得到 解决 ， 由于发生故障 而引起 的停顿将缩短，良好的利用发电能力 的目的将可以达到而且 金属 得 切削时间 将会有所减少 。 这 就 意味着生产 成本 将会下 降很多 。 该系统开发 也为了培训从事 金属切削业 的人。 这些照片和有关问题的资料 将会 帮助用户更多 的 认识了解他们。这些图片和信息 收集于应用于 工业 的 各种手册和 研究报告 。 参考文献 1 1994. 2 , , of 004； 25： 5251. 3 P A, A 26(6). 4 O. . An 005； 21（ 2）： 835 X, . A , A, W, in X (), 1994. p. 1818. 6 L, K, a , A. of of on 996. p. 5300. 7 Y, H. of to a of on 996. p. 4956. 8 , , ,. , An to in 6 (1997), 8792. 9 . . A to 1 (1997), 107119. 10 Z ,to 1 (1997), 167172. 11 of an in a J 3 (2001), 306311. 12 V. of 8 (2002), 112. 13 V. A, J 990 (1999), 310317. 14 of 9 (1990). 15 1988). 16 An of J 07 (2000), 160166. 17 .A of by a J 3 (1997), 163168. 18 of (1999) (2). 19 62000. 20 72002. 21 2001. 22 29: 0221996. 23 1993. 24 103 1994. 25 1995. *,to be in to of is to 2is of as a of If +90 224 4428176; +90 K. 1 +90 224 4428176; +90 224 7 (2006) - 211 2005 in to at a To a to be in by 1. is in of is be is a is at to to be by a is at 3. it an of to do so to of is a in in of it is a an a of in In a in is A of as in in or in of of is 005 In do on in of of a 004;6059, 005034& it be to to of a in be be is a an a of in in in by of in is it is to an he/is in in an be an is of to to a of as to to to be a to a F . be is o in a of do 212a to do to K. 7 (2006) 102710342. or to An a an 1). be as 212is of an to to 4.A at so an in an in or of a is an an 1. of is of a or to of in a is to it is to or it do it be to a as a is as to to be is to in an of is be to a of of In be a of of of by of an 5; in of 6; 7; a of 8; 9; 0; or 1113to in 14,15et 16 in in in On of be is of K. 7 (2006) 10271034 10292. of 1 on in is of by AD NC et 17 an to a T to be of 18 an as a is in to on of is to of in to A in of in to do so of is K. 7 (2006) 102710343. a if of is if as as it be to of of of of in is 1. by A in a in in is if up to as be of in of a of of ,M ), of of of 4). it is to of in it is to K. 7 (2006) 10271034 1031in of of is of is 4. to of 20, be as as a 5 be by )20 +40 +60 +80 +1001 0 45 K. 7 (2006) 10275. 19B 040 80 80 60 10 15 20of In of to be of to an to of of of is to BS or by or by in to to a is in or in a a of a is is by ? (5)of of to of if in in is 6. a K. 7 (2006) 10271034 1033of of If is no of in is to In in of 6). In of L M H is a 7. to is be of is of 00of in of to 00 340 in in of or of 2125in in of or of of an is in he to in an to a it is to it in is of of a to or to to to to of to be to it is to to or to in 7)is it is is in an of in in of in as a of In in or of at fre 宁 毕业设计 (论文 ) 小直径钢管超声波探伤机构的设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 I 宁 毕业设计 (论文 ) 小直径钢管超声波探伤机构的设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 I 摘 要 整机结构主要由电动机、机架、传动带、 减速机构、丝杠、卡盘 构成。由电动机产生动力通过带轮减速器将需要的动力传递到带轮上，带轮带动 减速装置 ， 减速装置将动力输出到卡盘和丝杠上面， 从而带动整机装置运动 本论文研究内容摘要： (1) 小直径钢管超声波探伤机构 总体结构设计。 (2) 小直径钢管超声波探伤机构 工作性能分析。 (3)电动机的选择。 (4)对 小直径钢管超声波探伤机构 的传动系统、执行部件及机架设计。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)运用计算机辅助设计，对设计的零件进行三维建模。 (7)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词： 小直径钢管超声波探伤机构 ，结构设计 ，三维建模 he is of a by a to to to to of (1) of (2) of (3) of (4) (5) of (6) of 3D of (7) to of 3D 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 1 第 2 章 传动方案的拟定 . 9 第 3 章 电机的选择及传动装置的运动和动力参数的计算 . 11 机类型和结构形式的选择 . 11 机选择 . 11 第 4 章 带轮的计算 . 13 传动设计 . 13 择带型 . 14 定带轮的基准直径并验证带速 . 14 定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 . 15 定带的根数 z . 16 定带轮的结构和尺寸 . 16 定带的张紧装置 . 16 第 5 章 传动零件的设计计算 . 19 轮的设计计算 . 19 速级齿轮的设计计算 . 22 第 6 章 丝杠传动机构机械结构设计 . 27 定脉冲当量 . 27 珠丝杠螺母副的计算和选型 . 27 度的选择 . 27 杠导程的确定 . 27 大工作载荷的计算 . 27 大动载荷的计算 . 28 珠丝杠螺母副的选型 . 29 滚珠丝杠副的支承方式 . 29 动效率的计算 . 29 度的验算 . 30 定性校核 . 31 界转速的验证 . 31 杠轴的校核 . 32 的校核 . 33 承的校核 . 33 第 7 章 轴的计算 . 35 第 8 章 滚动轴承的选择和计算 . 45 第 9 章 联轴器的选择和计算 . 48 结论 . 49 参考文献 . 50 致 谢 . 51 第 1 章 绪论 1 2 第 1 章 绪论 3 4 第 1 章 绪论 5 第 1 章 绪论 超声波探伤是无损检验技术的方法之一，对提高和保证产品产量起了重要作 用。因此，无损检测技术在我国的机构、冶金、化工、国防、交通运输等工矿企业中得到了广泛的应用。 超声波探伤已应用于检验 45、 95、 130 等粗糙表面的圆钢和成品薄臂钢管，并获得了显著效果。超声波探伤能将有缺陷的圆钢和钢管筛选出来，还可以根据探伤结果来判断缺陷的性质，从根本上改善和提高产品质量。现将使用脉冲反射式超声波水浸法探伤的原理、特征等做一下认证，并对设计，探伤技术等参数做介绍。对薄壁钢管的水浸法探伤于 1993 年开始研究于 1997 年正式投入产品的无损检测。 1 管道焊缝的特点 对于直径不大 ,长度较长的管道焊缝 ,只能在管外单面焊接。管道焊缝的焊接工艺 ,要求对口的内圆直径一致。即使是同规格的管子 ,由于轧制时造成的椭圆度和厚薄不一致 ,也需加工出内坡口以利焊接。为便于超声波探伤 ,要求将内坡口加工得距焊缝根部有一定长度 ,一般不小于 25 采用单面焊接的第 1 道施焊打底很重要。因此处应力较高且与汽、水等易产生腐蚀的介质接触 ,如果此处有缺陷 ,易向焊缝内部发展延伸。 为使焊缝根部焊接平整 ,解决的方法之一是在管子里面衬垫圈 ,即所谓带垫圈焊缝。但这种焊缝钝边与垫圈接触的尖角易产生裂纹。目前 ,带垫圈焊缝结构已很少采用 ,只是发电厂老 机组中尚有较多的这种焊缝。 不带垫圈焊缝手工打底的缺点是根部不平整 , 易产生缺陷。采用常用的氩弧焊工艺打底时 ,若工艺掌握比较熟练 ,打底的焊缝根部较平整 ,缺陷较少。若工艺不当 ,特别是对高强度合金钢 ,根部也容易产生裂纹等缺陷。 2 管道焊缝探伤方法 焊缝探伤的基本方法有纵波探伤和横波探伤法 2 种。常使用的是横波探伤法 ,其原因是焊缝有一定增强量。表面凹凸不平 ,用纵波探伤法 (直探头 )探伤 ,探头难以放置 ,所以必须在焊缝两侧即母材上用斜角入射的方法进行探伤。另外 ,还有焊缝中危险性的缺陷大致垂直于焊缝表面 ,用斜角探伤容易发现 。 在高合金钢管道焊缝中 ,会产生横向裂纹。检查这种缺陷可将焊缝加强面适当打磨平 , 6 用斜探头在焊缝加强面上顺焊缝方向探测 ,即焊缝上扫查。探头角度适当选小 ,以便声束能达到根部。但打磨加强面的工作量大 ,从补强的角度也不允许大量地打磨加强面 ,因此只能适当抽查。 探测焊缝上部缺陷一般都使用二次波。探测焊缝根部的缺陷 ,使用一次波或三次波。实践表明 ,一次波优于三次波 ,其优点在于 :声程短 ,因材质衰减的能量损失少 ,声束截面小 ,更便于发现根部缺陷及其定量 ,在管壁上无多次反射 ,避免了因管壁不光滑造成的反射声能损失。 探头扫查方式如 图 1 所示 ,探头始终对着焊缝 ,沿焊缝作锯齿形移动 ,并以 1015#的角度略微摆动探头 ,以便发现各种形状和方位的缺陷。锯齿形移动的间距不大于晶片宽度 ,探头垂直方向移动范围 ,一般是一个跨距左右。 在扫查过程中 ,对探头的压力要保持平稳 ,移动速度要保持均匀 ,以保证声耦合良好。 3 对探测面的要求 在探伤中探头要在探测面上左右前后移动 ,若探测面不平整 ,将直接影响到探伤结果 ,为此必须对探测面进行修整。 探测面的修整方法是先用砂轮机或砂轮碎片除掉附着的飞溅物和异物 ,若还不能消除再用锤子敲掉 ,然后用钢丝刷或布头擦亮。 探测 面的粗糙度越低 ,声耦合条件越好 ,判断准确性也越高 ,否则会给探伤带来困难。若频率越高 , 影响越显著。 两侧探伤面的修整宽度 B 满足 (见图 2) 第 1 章 绪论 7 4 管道焊缝探伤流程 要的准备工作 (1)了解所探管道的系统图、焊缝的结构形式及焊缝工艺。 (2)鉴定仪器的主要性能。 (3)测定探头的主要参数 ,包括探头前沿距离和折射角大小 ,必要时修磨探头透声楔块 ,使其达到要求的折射角。 (4)测绘定量曲线 (例如 线 ,距离 波高曲线 ,沟槽的深度 波高曲线等 ),如使用标尺面板 ,要预先绘制好。 (5)制作定位尺。 伤前的辅助工作 (1)打磨焊缝两侧的管面 ,每侧打磨宽度大于一个跨距。要求去掉明显的高低不平、焊渣和锈层。 (2)如果所用试块的接触面与管面粗糙度不一样 ,要测试补偿量。 (3)涂耦合剂。 8 (4)测量焊缝两侧紧靠焊缝的管壁厚度 ,其部位为每侧 4 点 ,每点相距 90#,两侧共 8 点。如有条件可增加测点。 伤步骤 (1)调整扫描速度和探伤灵敏度。 (2)初探。初探的扫查可分 3 步进行 : 探查根部缺陷 ; 探查焊缝根部和中部缺陷 ; 波搜索灵敏度 ,探查焊缝上部缺陷。 在初探过程中若发现缺陷反射信号 ,则立即在管面上相应位置作出记号 ,以便细探。 (3)细探。对于初探所发现的缺陷 ,均要在探伤灵敏度下定量 ,长条形缺陷或根部缺陷要测长。仔细观察反射信号的波形和动态波形特征以及声程特点 ,联系探测部位和缺陷位置 ,综合判断缺陷的性质。 (4)记录。仪器的参数、测厚数据、焊口编号以及发现缺陷的有关数据要作好详细记录。 (5)分析整理记录数据 ,评定焊缝的质量并编写评语。 第 2 章 本章标题 9 第 2 章 传动方案的拟定 机器一般由原动机、传动机、工作机组成。传动装置在原动机和 工作机之间传递运动和动力，并籍以改变运动的形式、速度大小和转矩大小。传动装置一般包括传动件（齿轮传动、带传动、链传动等）和支承件（轴、轴承和机体等）两部分。它的重量和成本在机器中占很大的比例，其性能和质量对机器的工作影响也很大。因此合理设计传动方案具有重要意义。 1 左下角为电机，电机连接着皮带轮，皮带轮连接着齿轮减速器。 最上面的是个滚珠丝杠 ， 中间的是主轴 ， 主运动一个是旋转，一个是进给 2 此处为主轴，需要个三爪卡盘或其他夹具固定住钢管，从而实现钢管的旋转。 此处为滚珠丝杠，丝杠上的螺母连接着超声波探头，可沿着钢管进行正反的进给运动，管材长度 10 4 要求钢管每旋转一次，超声波探头进给一次，不能有漏检。 5 需通过相关参数选择合适的伺服电机。 第 4 章 本章标题 11 第 3 章 电机的选择及传动装置的运动和动力参数的计算 机类型和结构形式的选择 由于直流电机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此选择交流电动机。 机选择 本次设计为设计不变（或变化很小）下长期连续运行的机械，只有所选电机的额功率 于或稍大于所需的电动机工作功率 电动机在工作时就不会过热，通常就 不必校验发热和启动力矩。 首先，一般应用建议选用 交流电机 。 第二，根据功率确定是采用 单相电机 还是 三相电机 。一般几个千瓦以上的都建议采用 三相电机 ， 三相电机 的转矩平稳性较好。再根据电网和实际功率选择电压等级和容量。 第三，根据你对电机转速的稳定性的要求，比如说，负载变化后，是否允 许转速有少量的变化，如果允许，建议选用 异步电机 ，否则，只能选用 同步电机 。 第四，根据转速范围选择 电机极对数 。 初步选择 12 第 4 章 本章标题 13 第 4 章 带轮的计算 传动设计 输出功率 P=9速 000r/500r/表 4 工作情况系数原动机 类 类 一天工作时间 /h 10 1016 16 10 1016 16 载荷 平 稳 液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（ ）；离心式压缩机；轻型运输机 荷 变动小 带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（ ）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛 荷 变动较大 螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械 荷 变动很大 破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机 据 稳 ，两班工作制（ 16小时），查机械设计 ， 取 1 . 1 9 9 . 9 k e P k W 14 择带型 普通 械设计 3 11选取。 根据算出的 3000r/查图得： 0 100可知应选取 带。 定带轮的基准直径并验证带速 由机械设计 3 7查得，小带轮基准直径为 80 100取 075 295表 13 表 3 Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 2121= 2 , = 9 0 2 = 1 8 0 m md 所 以 由机械设计 3得280 误差验算传动比：21= 2 . 0 2( 1 )d 误（ 为弹性滑动率） 第 4 章 本章标题 15 误差111 0 0 % 1 . 5 8 % 5 %i 误 符合要求 带速 1 9 0 3 0 0 0v = 1 2 . 6 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 满足 5m/以宜选用 总之，小带轮选 带轮选择 带轮的材料：选用灰铸铁， 定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 由机械设计 13 12 查得， A 型带的初拉力 面已得到 1a =z=8，则 1a 1 5 3 . 72 s i n = 2 8 1 3 3 . 4 6 s i n N = 2 0 7 9 . 2 8 z F 对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小 , 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 V 带两侧面间的第 4 章 本章标题 17 夹角是 40 ，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通 为 32 、 34 、 36 、 38 （按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表 7在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。 表 普通 自 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 基准线上槽深 h 基准线下槽深 h 槽间距 e 8 12 15 19 37 第一槽对称面至端面的距离 f 6 7 9 16 23 28 最小轮缘厚 5 6 10 12 15 带轮宽 B B =( z e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 18 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 极限偏差 1 辐）结构的不同分为以下几种型式： （ 1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮 (3)，如图 7 （ 2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮 ( 300 )，如图 7 （ 3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮 (d) 100 )，如图 7 （ 4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮 ( 500 )，如图 7 （ a） （ b） （ c） （ d） 图 7轮结构类型 根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（ a） ,大带轮选择腹板带轮如图（ b） 第 5 章 传动零件的设计计算 19 第 5 章 传动零件的设计计算 轮的设计计算 按设计计算公式 1 选择齿轮类型 、精度等级、材料及齿数。 1）根据传动方 案，选用直齿圆柱齿轮传动。 2）运输机为一般工作机器，速度不高，选用 7级精度（ 3）材料选择 由表 (10择小齿轮材料为 40质），硬度为 280 齿轮材料为 45钢（调质），硬度为 240 者硬度差为 40 4）初选小齿轮的齿数1 24Z ，2 1 1 4 . 0 2 2 4 = 9 6 . 4 8Z i Z ，选2 97Z 2 按齿面接触强度设计 由设计公 式 2131 2 12 . 3 2 ( )t Ht d ud u （注 :脚标 试算值 ,下同 .） （ 1）确定公式内各计算数值 1）试选载荷系数 2）计算小齿轮转矩 5 5 41119 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 6 . 3 3 6 4 . 2 0 2 1 01440 3）由表 10（非对称布置） 4）由表 10 21 8 9 p5）由图 10疲劳强度极限li m 1 600；大齿轮的接触疲劳强度li m 2 5506）由式 109116 0 6 0 1 4 6 0 1 ( 2 8 3 0 0 8 ) 3 . 3 6 4 1 0hN n j l 812 6 . 4 6 9 1 05 . 2 （ 一齿面啮合次数； 工作寿命） 7）由图 10 9 3 , 0 . 9 6H N H 8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数为 S=1，由式 10 20 1 l i m 112 l i m 22558528 （ 2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径1入 H较小值 由计算式 2131 2 12 . 3 2 ( )t Ht d ud u 得， 1 ）计算 圆周速度 11 3 . 6 5 5 76 0 1 0 0 0mV s 3）计算齿轮 b 1 1 4 8 . 5 1 4 8 . 5 1d m m m m 4)计算齿宽与齿高比 . 5 1 2 . 0 2 1 2 524z 齿轮高 *( 2 ) 2 . 0 2 1 2 5 2 . 2 5 4 . 5 4 7 8ah h c m m m 齿高比 4 8 . 5 1 1 0 . 6 74 . 5 4 7 85）计算载荷系数 K 根据 mV s ， 7 级精度， 由图 10得 动载系数 由表 10 1由表 107级精度 ,小齿轮相对轴承为非对称布置 查得 由 1 . 4 , 1 0 . 6 7H bk h 查图 10 故载荷系数 A V H K K K =）按实际的载荷系数校正所算分度圆直径，由式（ 10 第 5 章 传动零件的设计计算 21 311 5 1 . 5 7t d m 7）计算模数115 1 . 5 7 2 . 1 4 924 3 按齿根弯曲强度设计 由式（ 10 13 212 F a s a （ 1）确定计算参数 1)图 1000F E ，大齿轮弯曲疲劳 强度极限为2 380F E 2)由图 10120 . 9 0 , 0 . 9 2F N F 3)算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 由公式 (10 111 3 1 4 . 2 9F N F 222 2 4 4 . 2 9F N F 4)算载荷系数 A V F K K K =1 1 . 1 2 1 1 . 3 4 1 . 5 0 5)取齿形系数，应力校正系数 由表 10 11222 . 6 5 , 1 . 5 82 . 1 6 , 1 . 8 1 6)比较大小齿轮 a 的大小 11 1 0 . 0 1 3 3 2F a S a 22 2 0 . 0 1 6 0 0F a S a 大齿轮的数值大 （ 2）设计计算 22 3 22 1 . 5 6 2 4 2 0 2 0 0 . 0 1 5 4 9 8 1 . 5 21 2 4m m m 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，终合考虑，满足两方面，对模数就近取整，则 m= 11 5 1 . 5 7 212 . 5dz m 大齿轮齿数21 4 . 0 2 8 4 . 4 取2 84z 4 几何尺寸计算 （ 1）计算中心距 12 2Z Z = 2)分度圆直径 11225 2 . 5210d z m m md z m m m （ 3） 算齿轮宽度 1 整后取 125550B 速级齿轮的设计计算 1 选择齿轮类型 、精度等级、材料及齿数。 1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 2）运输机为一般工作机器，速度不高，选用 7级精度（ 3）材料选择 由表 (10择小齿轮材料为 40面淬火），硬度为 48齿轮材料为 40质），硬度为 280 ）初选小齿轮齿数1 24Z ，213 72。 2 按齿面接触强度设计 按设计计算公式（ 10 2231 2 12 . 3 2 * * ( )t Ht d ud u （ 1）确定公式内各计算数值 第 5 章 传动零件的设计计算 23 1）试选 2）计算小齿轮转矩 55 52229 5 . 5 1 0 6 . 1 59 5 . 5 1 0 m 1 . 6 4 1 0 8 . 2 m N 3）由表 104）由表 10 21 8 9 p5）由图 10齿面硬度查得小齿轮的接触疲 劳强度极限 900；大齿轮的接触疲劳强度li m 2 6506）由式 108116 0 6 0 2 8 1 1 ( 2 8 3 0 0 8 ) 6 . 4 7 1 0hN n j l 18 8226 . 4 7 1 0 1 . 6 2 1 04NN i 7）由图 10 9 6 , . 0 9 8H N H 8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数为 S=1，由式 10 1 l i m 112 l i m 220 . 9 6 9 0 0 8 6 40 . 9 8 6 5 0 6 3 7a a p M p M （ 2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径1计算式 21 231 22 12 . 3 2 * ( )t Ht d i 得，1 ）计算圆周速度 22 6 7 . 5 8 3 5 8 . 2 1 . 2 6 76 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0mV s 3）计算齿轮 b 1 0 . 8 6 7 . 5 8 5 4 . 0 6 4d m m m m 4)计算齿宽与齿高比 . 0 6 4 2 . 2 5 2 624m 24 齿轮高 *( 2 ) 2 . 2 5 2 . 2 5 2 6 5 . 0 6 8 5h c m m m 齿高比 5 4 . 0 6 4 1 0 . 6 75 . 0 6 8 55）计算载荷系数 K 由 10，； 根据 mV s ， 7 级精度， 由图 10 因为是直齿轮 所以 1, 1； 由表 10级精度 ,小齿轮相对轴承为非对称轴承时 . 由 查图 10 . 故载荷系数 1 1 . 0 3 1 1 . 4 2 6A V H K K K =）按实际的载荷系数校正所算分度圆直径，由式（ 10 3311 1 . 4 6 96 7 . 5 8 1 . 3d m =） 计算模数117 0 . 3 9 2 . 9 3 3 824dm m m m 按齿根弯曲强度设计 由式（ 10 13 212 F a s a （ 1）确定计算参数 1)图 10得小齿轮弯曲疲劳强度极限1 600F E ，大齿轮弯曲疲劳强度极限为2 500F E 2)10 8 3 , 0 . 8 7F N F 3)算弯曲疲劳许用应 力 取弯曲疲劳安全系数 由公式 (10 第 5 章 传动零件的设计计算 25 111 0 . 8 3 6 0 0 3 5 5 . 71 . 4F N F EF a P M 222 0 . 8 7 5 0 0 3 1 0 . 71 . 4F N F EF a P M 4)算载荷系数 1 1 . 0 3 1 1 . 3 3A V F K K K =)取齿形系数，应力校正系数 由表 101222 . 6 5 , 1 .
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