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绕丝筛管缠绕机摘要：绕丝筛管缠绕机是一种应用很广泛的机械设备，这个设备生产出来的筛管是国际上近年来出现的一种新型产品，该产品由成形不锈钢丝经绕焊而成。它具有结构简单、焊接强度高、缝隙均匀价格合理、流通面积大、耐磨、耐腐蚀、不受温度及压力影响、安全可靠、标准化程度高、寿命长、成本低等优点。现在我国已能大量生产全焊式不锈钢筛管，并用于石油、化工、矿山、冶金、水利、电力、造纸、制药、饮食及环保等行业的分级筛选、脱水和油、气、水的过滤方面。因此，对绕丝筛管缠绕机的设计开发是很有实际意义的.关键词：缠绕机 筛管 焊接辽宁工程技术大学毕业设计（论文）参考文献1 成大先.机械设计图册S.化学工业出版社.20002 李洪.实用机床设计手册S.沈阳:辽宁科学技术出版社.19993 叶瑞文.机床大件焊接结构设计M.北京:机械工业出版社.19864 邱宣怀.机械设计M.北京:机械工业出版社.19855 机床设计手册编写组编.机床设计手册S.北京:机械工业出版社.19876 柯礼立.大中型机床的精化改造M.北京:机械工业出版社.19897吴宗泽.机械结构设计M.北京:机械工业出版社.19988蒋尊贤,李自治.机械设计手册S.辽宁科学技术出版社.19929徐灏.机械设计手册第四卷S.北京:机械工业出版社.199110蔡春源.机械零件设计手册S.冶金工业出版社.199411 卜炎.中国机械设计大典S.江西科学技术出版社.200212王洪兴,李木,刘秉忠.机械设计工程学M.中国矿业大学出版社.199913张树森.机械制造工程学M.东北大学出版社.200114刘宝延，程树康.步进电动机及其驱动控制系统M.哈尔滨工业大学出版社.199815巩云鹏，田万禄，张祖立，黄秋波.机械设计课程设计M.东北大学出版社.200016p.n.rao. Manufacturing technology: metal cutting and machine tools.机械工业出版社M.2003 -39-辽宁工程技术大学毕业设计（论文）引言绕丝筛管缠绕机是一种新面世的用于生产绕丝筛管的机械产品，目前国内筛管生产厂家所使用的绕丝筛管缠绕机大部分是依靠国外进口的。虽然有的厂家与某个科研单位共同研制了这种机械设备，但生产出来的产品精度很难达到用户的要求。在石油的钻采作业中，筛管是一种重要的器材，常用于先期完井或采油防砂。目前，使用较多的筛管是绕丝筛管。这种筛管的制造方法是:在均匀分布于圆周的筛杆上或开孔的金属衬管上，缠绕某种截面的钢丝并焊牢，留出一定的缝隙作为筛孔。这种制造方法在我国已被较多的厂家所采用，如胜利油田就是从国外引进了绕丝筛管生产线，满足了不同用户的需求。经有关部门测试，国产全焊式不锈钢筛管的开口率、缝隙均匀度及外表面光洁度接近美国贝克尔公司的同类产品，绕丝与筋条焊点抗拉强度500N/mm，规格为60的筛管，整管拉断力可达320kN。在绕丝筛管出现之前，油井、水井的防砂滤网原多采用铜丝网、陶粒和环氧树脂胶砂管，由于材料的强度较差，所以使用时间短，易损坏，造成井下大量出砂，使机泵损坏，不得不停产维修，影响原油生产。现在很多油田，如大庆、大港、胜利等，已采用了国产全焊式不锈钢筛管，使用情况表明，.国产筛管性能稳定，能够提高油、水井的利用率，保证油、水井的正常生产，降低原油的生产成本，最终提高了采收率，特别对油井早期防砂和油热力开采具有一定的优越性。把绕丝筛管展平后，可制成筛板，现已广泛地用在采油厂污水处理系统的单阀滤罐中，代替了原来的过滤网。由于这种筛板强度另外，大直径全焊式不锈钢筛管经切割展高、耐温，耐压、耐腐蚀、缝隙均匀，易于清理，所以保证了污水处理站的正常运行，为油田的生产发挥了良好的作用。因此，对绕丝筛管缠绕机的设计和开发有很大的实在意义。-1-开题报告设计的题目：绕丝筛管缠绕机设计题目的意义：绕丝筛管缠绕机是一种新面世的用于生产绕丝筛管的机械产品，目前国内筛管生产厂家所使用的绕丝筛管缠绕机大部分是依靠国外进口的。虽然有的厂家与某个科研单位共同研制了这种机械设备，但生产出来的产品精度很难达到用户的要求。在石油的钻采作业中，筛管是一种重要的器材，常用于先期完井或采油防砂。目前，使用较多的筛管是绕丝筛管。这种筛管的制造方法是:在均匀分布于圆周的筛杆上或开孔的金属衬管上，缠绕某种截面的钢丝并焊牢，留出一定的缝隙作为筛孔。这种制造方法在我国已被较多的厂家所采用，如胜利油田就是从国外引进了绕丝筛管生产线，满足了不同用户的需求。在绕丝筛管出现之前，油井、水井的防砂滤网原多采用铜丝网、陶粒和环氧树脂胶砂管，由于材料的强度较差，所以使用时间短，易损坏，造成井下大量出砂，使机泵损坏，不得不停产维修，影响原油生产。现在很多油田，如大庆、大港、胜利等，已采用了国产全焊式不锈钢筛管，使用情况表明，.国产筛管性能稳定，能够提高油、水井的利用率，保证油、水井的正常生产，降低原油的生产成本，最终提高了采收率，特别对油井早期防砂和稠油热力开采具有一定的优越性。把绕丝筛管展平后，可制成筛板，现已广泛地用在采油厂污水处理系统的单阀滤罐中，代替了原来的过滤网。由于这种筛板强度另外，大直径全焊式不锈钢筛管经切割展高、耐温，耐压、耐腐蚀、缝隙均匀，易于清理，所以保证了污水处理站的正常运行，为油田的生产发挥了良好的作用。因此，对绕丝筛管缠绕机的设计和开发有很大的实在意义。方案的比较：方案一根据设计的目的和要求，主轴的运动形式是转动，而工件的运动形式是边转动边移动。主轴的转动靠齿轮带动来实现的。工件的转动是通过夹具将工件夹紧与主轴同步转动，而工件的移动，通过尾座来带动工件移动，尾座通过滚珠丝杠螺母副与滚珠丝杠连接起来，同时在尾座上安装一个夹具将工件夹紧。且在主轴上安装套筒，套筒为两层。一层套筒通过花键与主轴连接，在二层套筒上开出一排齿条，通过齿轮与齿条啮合推动套筒向外移动，即工件的移动。由于此装置设计要求的精度较高，而齿轮齿条的啮合根本就不能保证精度，故此方案不合适。方案二：主轴的结构：在主轴外安装一个套筒，套筒与主轴采用花键连接，同时在双键与主轴连接处开出一米多长的键槽。另外，齿轮安装在套筒上，这样 齿轮带动套筒转动，即齿轮带动主轴转动。丝杠与尾座通过螺母副连接，丝杠带动尾座前进，尾座通过工件推动主轴在套筒里滑动。进给运动：滑移齿轮2与3啮合，1与4不啮合，实现进给尾座自由移动：滑移齿轮4作用，1、2、3不作用，通过手轮转动实现尾座自由移动。此方案出现的问题是当工件完全进入主轴箱时，主轴尾部要伸出主轴箱外很长一段，由于主轴很粗，质量很大，且没有支撑，很难保证主轴平稳移动，所以此方案不合适。方案三：主轴箱内主轴的结构与方案二中主轴的结构一样，只是在主轴尾部安装一个套筒，该套筒与箱壁连在一起同时在套筒最尾部放上支撑以支撑主轴。此方案虽然可实现设计要求，但主轴的初始位置无法保证，故此方案不合适。方案四：此方案与方案三中主轴箱的结构相同，只是在主轴尾部用丝杠螺母副与下面的丝杠连接，目的是支撑主轴。通过手轮实现主轴的回位。此方案存在两个问题：（一）。当工件实现进给运动时，与尾座连的滚珠丝杠和支撑主轴的丝杠之间容易产生干扰，很难保证进度；（二）主轴回位问题，虽然可通过手轮带动丝杠可以实现，但效率太低。故此方案不合适。方案五： 此方案中主轴结构与前面所述一至。主轴箱后面的丝杠螺母副采用的是开合螺母，当工件实现进给时，开合螺母打开，这样两根丝杠之间就没有干扰了，同时还能支撑主轴。主轴的回位有机动和手动两种。手动时，开合螺母合上，通过转动手轮，可使主轴回位，另外还可微调主轴的初始位置。机动时，将滑移齿轮移位，通过丝杠带动尾座连同工件与主轴一起回位。尾座自由移动：在滚珠丝杠的左端有一个离合器，断开离合器，通过手轮来调整尾座初始位置。根据以上各个方案的比较， 确定方案五为最佳方案研究计划进度表: 1周6周 查资料; 7周8周 调研 9周13周 选定设计方案 14周17周 绘制图纸参考文献1成大先主编.机械设计图册.化学工业出版社,20002 李洪主编.实用机床设计手册.沈阳:辽宁科学技术出版社,19993 叶瑞文编著.机床大件焊接结构设计.北京:机械工业出版社,19864 邱宣怀等编.机械设计.北京:机械工业出版社,19855 机床设计手册编写组编.机床设计手册.北京:机械工业出版社,19876 柯礼立编著.大中型机床的精化改造.北京:机械工业出版社,19897 吴宗泽主编.机械结构设计.北京:机械工业出版社,19988 蒋尊贤,李自治主编.机械设计手册.辽宁科学技术出版社,19929徐灏编著.机械设计手册第四卷.北京:机械工业出版社,199110 蔡春源编著.机械零件设计手册.冶金工业出版社,199411 卜炎主编.中国机械设计大典.江西科学技术出版社,200212 王洪兴,李木,刘秉忠.机械设计工程学.中国矿业大学出版社,1999目录前言.1第一章 绕丝筛管缠绕机的有关理论及工作原理.2第二章 方案的选择6第三章 箱体的设计.11第四章 电动机的选择144.1 步进电动机及其发展.144.2 步进电动机的特点.144.3 步进电动机的主要参数.154.4 步进电动机的分类.16第五章 焊接方式的选择185.1 焊接的概述.185.2 焊接的方法.18第六章 各传动轴的估算和验算.20第七章 按弯曲刚度校核轴的直径.23第八章 齿轮的校核.27第九章 经济性分析36第十章 后 续.37致谢.38参考文献.39辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第一章 绕丝筛管缠绕机的有关理论及工作原理目前筛管生产所参照的技术主要是卷绕成形技术。卷绕成形将是一种很有前途的加工方法,能够制造功能性零件,特别是金属零件,效率高、成本低可直接应用于工业生产。卷绕成形可以作为零件的最终成形手段,也可以作为零件的粗加工手段。在铸模制造等方面有其它材料添加制造加工方法无法比拟的优越性。卷绕成形是一种能够制造功能性零件、效率高、成本低可直接应用于工业生产的材料添加制造方法;其原理是通过一根或数根具有一定廓形的带材的卷绕形成零件主体部分;卷绕成形工艺的适用材料范围广,可以是金属、塑料、纸、纤维织物等;给出了卷绕成形加工的定义及工艺过程、适用范围、信息模型、高效的加工设备及应用实例。目前竞争日益激烈,如何快速地开发出新型产品以响应市场的需求是生产厂家,也是科技工作者关注的热点问题。零件的成形可分为材料去除、材料变形和材料添加3种方式。材料添加制造因其非传统的成形思想(将材料单元按照一定方式堆积、叠加成零件所需形状)和优于传统加工方法的性能潜力而倍受瞩目。材料添加制造方法是一种先进的成形技术,主要应用于模型或原型的制造或某些特定的产品,极少应用于实际生产。究其原因主要有：成形材料的物理性能不能满足产品的要求;成本高;效率低。根据“Rapid Prototyping Report”对其读者调查,材料问题是现有的材料添加制造方法中存在的主要问题。目前用于材料添加制造的成形材料的成形性能大多不太理想,成形件的物理性能一般不能满足功能性、半功能性零件的要求。特别是在制造传统的功能零件金属零件方面,虽然已有了很大的进步(如,DTM公司推出了RapidSteel2.0新型烧结材料,Op-tomec公司推出的LENS系列金属直接沉积成形机等),但与实际生产尚有一定的距离。而且成形材料的价格一般都比较高,造成高生产成本。将现有的材料,特别是功能材料进行改造或预处理,使之适合于材料添加制造的工艺要求,是降低材料成本的一个有效方法。而开发可以直接应用现有功能材料的工艺方法则能根本地解决成形材料问题,也只有这样才能有效地拓宽材料添加制造的应用范围。成本高一方面来自于昂贵的成形材料,另一方面则是设备价格的不菲,实质是设备的性能价格比不理想。若开发出一种成形设备能够满足实际生产的性能价格比要求,价格将不是问题。由于现有材料添加制造工艺自身的限制,如LOM需要进行废料切碎,SLS、SLA、FDM等点积成形工艺需要进行截面扫描等加工过程,致使加工效率较低。清华大学精密仪器系制造工程研究所开发的卷绕成形加工工艺是一种能够制造功能性零件(特别是金属零件),可直接采用现有材料而无须开发专用成形材料,效率高、成本低,是一种可直接应用于工业生产的新型加工工艺方法。一 卷绕成形的定义及工艺过程卷绕成形加工方法工艺(rolling shaping process, RSP)是指通过一根或数根具有一定廓形的带材卷绕形成零件主体部分的加工方法(见图1),该带材称为芯带(roll lam inated strip, RLS)。各点法线方向均垂直于卷轴W的型面称为零件的周型面,若一周型面在卷轴W方向上的投影为该零件投影的外廓线,则将该周型面称为最大周型面;其余型面称为零件的端型面。如图所示的零件是由一根宽窄连续变化的芯带卷绕而成,所示零件由3根芯带卷绕而成。卷绕成形加工的工艺过程如下:(1) 对零件进行可制造性评价若该零件可采用卷绕成形加工工艺,则进行下一步,否则试用其它方法。(2) 根据零件的实体模型计算芯带的理论廓形即以一定方式将零件的实体模型分层展开所得到的廓形,例如,从零件的最大周型面开始向内做间距为芯带厚度的等距面Pi,求各等距面与零件端型面的交集Ai,将上述等距面由内至外依次展为平面并拼接,各等距面上的交集Ai所形成的集合Ai及其连接线即为芯带的理论廓形。(3) 计算芯带的实际加工廓形从实际生产的角度考虑,在满足零件精度要求的前提下,可对芯带的廓线进行变形处理,以提高材料利用率和加工效率。(4) 根据芯带的实际加工廓形生成芯带加工NC程序。(5) 在芯带加工设备上完成芯带成形加工。(6) 在芯带卷绕设备上卷绕该步骤可与上一步合并,在一体化的加工设备上一次完成。工件卷绕成形后,在芯带的结束处施以焊接或粘接,保证工件取下后不致散开。(7) 根据零件的不同要求进行后续工艺有些零件卷绕完成后不需要其它后续工艺,而有些零件必须通过其它工艺过程才能达到要求。典型的后续工艺有去应力退火、精加工、去除型芯等。二 适用范围卷绕成形加工方法对原材料没有特殊的要求,现有的具有一定韧性的薄带材均可应用,无需使用昂贵的专用材料,可以是金属、塑料、纸、纤维织物等。当然,根据零件的性能要求可选用具有特殊涂敷层的原材料,如具有热粘性的纸带、涂有绝缘层的硅钢带等。卷绕成形的加工精度取决于带材的厚度、芯带廓形的计算误差、芯带的成形加工误差和卷绕误差等因素。它既可以作为零件的最终成形手段,也可以作为零件的粗加工工序。芯带加工时,可根据零件的精度要求对理论廓形进行变形处理,从而提高材料利用率,降低成本。芯带成形时,切割装置仅需加工芯带轮廓曲线,而无须进行废料切碎、截面扫描等其它加工,对于某些零件其有效加工路径本身就短于其它的材料添加制造工艺,因而卷绕成形加工工艺具有很高的加工效率。由于卷绕成形工艺自身的限制,当采用纯卷法作为零件最终成形手段时,对零件的形状有一定的要求。采用单一芯带纯卷法可以加工的零件形状具有如下特征:1 具有最大周型面;2 最大周型面在卷轴W方向上的投影为连续光滑曲线,当原材料未 涂敷粘接材料时,该投影应为连续光滑凸曲线;3 零件在卷轴W上投影的最小长度不得小于加工设备所要求的最小宽度;4 芯带的理论廓形应为图2所示拓扑形式中的1种,或是几种的组合;5 卷绕成形加工需要型芯,当需要去除型芯时,型芯的周型面应为零件最大周型面的等距曲面。当上述条件无法满足时,需要采用其它工艺辅助加工。三 信息模型卷绕成形加工工艺信息处理系统根据零件的信息以及可加工性知识、设备能力对零件的可加工性进行判断见图3。若该零件可以采用卷绕成形加工工艺,则进行下一步计算;若不可以则需试用其它方法。此时输入的零件信息为零件的材料和零件的立体模型。零件的立体模型可以有2种表达方式:1描述零件的函数,适合于等截面环形零件等一些简单的零件;2零件的STL文件,适合于形状复杂的零件。芯带的理论廓形计算完毕后,卷绕成形加工工艺信息处理系统根据零件的精度要求信息、设备的能力、材料的性能和工艺规划的知识进行工艺规划,确定芯带的排料方式和走刀的顺序,对芯带的理论廓形进行变形处理,计算芯带的实际加工廓形。卷绕成形加工工艺信息处理系统根据芯带的排料方式、走刀顺序和芯带的实际加工廓形计算芯带的NC程序,并根据芯带成形加工机床检测到的带材厚度变化反馈信息,以及芯带卷绕加工机床检测到的零件形状变化反馈信息进行调整,以保证成形零件的精度,其中对NC程序的调整可以实时进行,也可以在生产一定数量的零件之后进行4。-5-辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第七章 按弯曲刚度校核轴的直径轴在载荷作用下若产生过大的弯曲变形，会影响轴上正常的工作。例如：安装在齿轮上的轴，如轴的弯曲刚度不足而产生过大的挠度y和偏角，会使齿轮啮合发生偏载。在电动机中，轴的过大挠度y会改变电动机转子与钉子间的间隙，使电动机性能恶化。对于滚动轴承支承的轴，偏转角会使轴承内、外圈互相倾斜，如偏转角超过滚动轴承的允许转角，就显著降低轴承的使用寿命。因此，设计轴时，需要对其进行弯曲刚度的校核12。传动轴的弯曲刚度校核1 轴上受力分析轴上传递的扭矩：轴I上的受力分析如图所示。因此：齿轮的圆周力： 齿轮的径向力： （一般啮合角为20）齿轮的法向力： =640.4/0.94=681.5N根据平衡条件，得到如下数据：Y方向： ， ， N； , ;Z方向： ， ， ， 2. 弯矩图由于齿轮的作用力在水平平面的由于齿轮的作用力在垂直的弯矩图由于齿轮的作用力在D截面的最大合成弯矩 图3转矩图T1=48030Nm4确定危险截面并计算其安全系数根据轴的结构尺寸及弯矩图、转矩图，截面B处弯矩最大，且有轴承配合引起的应力集中；截面D处弯矩最大，且有齿轮配合与键槽引起的应力集中，故为危险截面4。因此，对载面D进行安全系数校核。由于轴转动，弯矩引起对称循环的弯曲应力，其应力副为： 式中，W抗弯截面系数，由轴上开有花键槽时的截面系数得：; 弯曲正应力的平均应力：根据公式：式中，材料在对称循环应力时试见的弯曲疲劳极限。查机械设计工程学表4-1轴的常用材料及其主要机械性得：=270Mpa 正应力的有效应力集中系数，由应力集中系数表得：按键查得=1.57；按配合查得=1.25。此处取=1.25。表面质量系数，轴经切削加工，由不同表面粗糙度的表面质量系数查得：。-尺寸系数。由绝对尺寸影响系数表得：=0.81；得：270*1037.43转矩=48.03，考虑到轴上作用的转矩总是有些变动，故单向传递的轴的扭剪应力一般视为动脉循环应力：根据公式可得：式中 -材料在对称循环应力时试件的扭转疲劳极限，经查表得：=140， =0.1 ；K-剪应力的有效应力集中系数，经查表得：按键查得=1.40；按配合查得=1.88，此处取=1.88；-尺寸系数，查表得： =0.76。按公式S=,可以。-25-辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第三章 箱体的设计刚度和强度的要求是箱体设计的重要设计准则。对于某些箱体零件，还应进行震动稳定性和热变形的校核计算。大多数的箱体设计是以刚度作为第一设计条件，如机床主轴及床身，立柱，机械压力机等。按刚度条件设计所得到的截面尺寸一般比安强度设计所得到的尺寸要大。因此，满足刚度条件的箱体往往也满足强度条件，但是某些结构也不尽然11。箱体的设计应满足以下一般要求：1. 可靠性箱体在使用期内必须安全可靠，其结构迎合所承受的外力相协调，能满足强度，刚度，震动稳定性，疲劳强度，热并行等方面的要求。2. 实用性箱体是机器的重要组成部分，他的精度，表面粗糙度，尺寸和形位公差等技术指标必须确保机器的使用功能和使用寿命。3. 工艺性箱体结构应该容易铸造或焊接，减少和防止铸造或焊接缺陷，便于机械加工，便于机器的装配和调试。焊接结构应便于实现机械化核自动化焊接。4. 经济性要尽量减轻结构的重量，降低材料的成本，减少能源消耗，加工工时和制造成本。根据箱体的用途不同，在箱体和机架的设计中，对以上各项要有所偏重，又要统筹兼顾。箱体的设计步骤7：第一步:确定箱体的基本形状和尺寸 箱体的基本形状尺寸是根据机器的用途、安装在机器内部和外部零件的位置与尺寸、相互运动关系，以及他们的安装和拆卸条件确定的，也取决于运动情况和所承受的载荷情况。综合以上各种情况，并根据箱体的种类和用途及所掌握的资料相对比，运用设计人员经验作类比设计，来确定箱体的基本尺寸。基本尺寸包括其外形尺寸、界面形状、壁厚和加强肋等相关尺寸。根据生产条件确定其毛坯类型。还要综合各种情况选择箱体材料。箱体、的草图设计师箱体设计中最重要的一步。第二步:常规计算采用材料力学的理论和计算方法或者经验公式对草图设计中的结构进行刚度、强度、稳定性等方面的校核计算。对不符合要求之处进行修改，达到设计要求。第三步:有限元静动态分析、模型试验和优化设计 根据所得到的应力分布和变形情况及振动特性来改进设计。优选设计方案和参数，使设计指标达到最佳。第四步:工艺审查和经济分析根据生产条件对结构设计中有关的内容如铸造、焊接、热处理、机械加工、装配等进行工艺审查，对不足之处进行改进，还要进行成本预算。在完成步骤一至四以后，设计工作已经完成，可以投产。但是对于复杂的大型箱体还要完成体的现场测试。在及其总装负荷试车或者超负荷试车时，也可以在机器的工作现场对箱体的应力、变形、振动特征、外载荷等设计参数进行测试。将这些参数和原设计的结果进行分析比较，进一步修改原设计，使之更加完善。 对于受力较小、结构简单、一般用途得像体零件，完成一、二、四步骤就可以了。对于简单的箱体零件设计，只完成步骤一和四就可以投产，如中小型减速机箱体的电动机机座等。对于受力复杂，机构复杂的大型重要箱体，必须完成一到五的全部设计步骤。-11-第九章 经济性分析从这台设备的整体布局和经济性分析，在设计该机器设备时，各个零部件大致选用以下材料：1. 床身，主轴箱以及尾座选用铸铁；2. 主轴选用45#钢；3. 导轨选用铸铁淬火钢导轨；4. 带动主轴转动的电机选用步进电动机；5. 滚珠丝杠采用海特传动工业集团的ZG型精密滚珠丝杠。其他的零部件，如轴承之类的都是选用国家标准。因此，本设备只有步进电动机和滚珠丝杠的价格比较贵一点，在选用步进电动机和滚珠丝杠时，应考虑到电动机的特性和滚珠丝杠的承载能力。按目前的情况来看，我国各电动机厂家正在大量生产步进电动机，从而使步进电动机的价格大幅度下降，国外进口的步进电动机的价格大约是812美元，而国内的价格只有56美元，所以步进电动机的价格比普通电动机的价格还要便宜。辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第二章 方案的选择方案一：传动系统图如图一所示根据设计的目的和要求，主轴的运动形式是转动，而工件的运动形式是边转动边移动。主轴的转动靠齿轮带动来实现的。工件的转动是通过夹具将工件夹紧与主轴同步转动，而工件的移动，通过尾座来带动工件移动，尾座通过滚珠丝杠螺母副与滚珠丝杠连接起来，同时在尾座上安装一个夹具将工件夹紧。且在主轴上安装套筒，套筒为两层。一层套筒通过花键与主轴连接，在二层套筒上开出一排齿条，通过齿轮与齿条啮合推动套筒向外移动，即工件的移动。由于此装置设计要求的精度较高，而齿轮齿条的啮合根本就不能保证精度，故此方案不合适。1 图一Fig.1方案二：传动系统图如图2所示主轴的结构：在主轴外安装一个套筒，套筒与主轴采用花键连接，同时在双键与主轴连接处开出一米多长的键槽。另外，齿轮安装在套筒上，这样 齿轮带动套筒转动，即齿轮带动主轴转动。丝杠与尾座通过螺母副连接，丝杠带动尾座前进，尾座通过工件推动主轴在套筒里滑动。进给运动：滑移齿轮2与3啮合，1与4不啮合，实现进给尾座自由移动：滑移齿轮4作用，1、2、3不作用，通过手轮转动实现尾座自由移动。此方案出现的问题是当工件完全进入主轴箱时，主轴尾部要伸出主轴箱外很长一段，由于主轴很粗，质量很大，且没有支撑，很难保证主轴平稳移动，所以此方案不合适。图二Fig.2方案三：传动系统图如图三所示主轴箱内主轴的结构与方案二中主轴的结构一样，只是在主轴尾部安装一个套筒，该套筒与箱壁连在一起同时在套筒最尾部放上支撑以支撑主轴。此方案虽然可实现设计要求，但主轴的初始位置无法保证，故此方案不合适。图三Fig.3方案四：传动系统图如图四所示此方案与方案三中主轴箱的结构相同，只是在主轴尾部用丝杠螺母副与下面的丝杠连接，目的是支撑主轴。通过手轮实现主轴的回位。此方案存在两个问题：（一） 当工件实现进给运动时，与尾座连的滚珠丝杠和支撑主轴的丝杠之间容易产生干扰，很难保证进度；（二） 主轴回位问题，虽然可通过手轮带动丝杠可以实现，但效率太低。故此方案不合适。图四Fig.4方案五：传动系统图如图五所示此方案中主轴结构与前面所述一至。主轴箱后面的丝杠螺母副采用的是开合螺母，当工件实现进给时，开合螺母打开，这样两根丝杠之间就没有干扰了，同时还能支撑主轴。主轴的回位有机动和手动两种。手动时，开合螺母合上，通过转动手轮，可使主轴回位，另外还可微调主轴的初始位置。机动时，将滑移齿轮移位，通过丝杠带动尾座连同工件与主轴一起回位。尾座自由移动：在滚珠丝杠的左端有一个离合器，断开离合器，通过手轮来调整尾座初始位置。图五Fig.5根据以上各个方案的比较， 确定方案五为最佳方案。-9-辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第五章 焊接方式的选择5.1 焊接的概述焊接是连接由于在被焊材料之间建立了原子间的联系而实现的。据统计，占世界总产量50%60%的钢都是经过焊接加工才投入使用的 。在传统工业中，如机械制造、造船、能源、交通、石油、化工、核工业、航空、航天、建筑等制造领域，焊接与热切割作为一种最基本的加工手段，已获得了极广泛的应用，没有这两种工艺手段的饿应用，现代化优质高效机械产品的生产已几乎是成为不可能。随着高新技术，新材料工业的发展，焊接技术已在微电子工业，表面工程及新材料工程中发挥着特殊的加工制作作用，被 加工的对象也跨出了金属材料范围而扩大到了各种非金属材料领域3。52 焊接的方法根据焊接过程中达到建立原子间联系所能获能量来源的不同，把焊接方法有分成了溶焊、压焊、钎焊及堆焊四大类：521 溶焊熔焊：将焊件接头加热至熔化状态，不加压力以完成焊接的方法。熔焊包括气焊、手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。溶焊是最基本的焊接方法，在焊接生产中占主导地位。溶焊主要用于机械制造中所有同种金属，部分种金属及某些非金属材料的焊接。522 压焊压焊：对焊件通过施加压力（加热或不加热）以完成焊接方法。压焊包括电阻焊（对焊、缝焊、点焊、凸焊）、摩擦焊、冷压焊、扩敷焊、高频焊、爆炸焊、超声波焊等。电阻焊在压焊中占主导地位，主要用于汽车等薄板构件的装配，焊接；摩擦焊更适于圆形、管行截面工件焊接，正逐步代替闪光对焊。523 钎焊 钎焊：利用熔点比焊件底的钎料与焊件共同加热至钎焊温度（高于钎料熔点），底于焊件熔点，液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散以实现连接的方法。钎焊包括烙铁钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、炉中钎焊等。钎焊适用于金属、非金属异种材料之间的钎焊，可焊接复杂结合面的工件，焊接变形小。524堆焊堆焊：机械制造行业中一个重要的制造和维修手段，它是用焊接方法将填充金属熔敷在金属材料或零件表面以得到特殊的表面性能或需要的尺寸的工艺方法。目的是提高设备或零件的使用寿命，节省制造和维修费用。由于此装置加工的工件是钢丝筛管，它是通过钢丝缠绕在笼子形的钢筋上形成的。当钢丝与筋接触的同时焊接在一起，而筛管的要求是尽量圆形的。因此，焊接时，需要加热快，变形小，生产率高等特点。根据以上对焊接方法的了解和对加工工件的要求，选定感应焊接为此装置的焊接方法。-19-辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第八章 齿轮的校核（一） 啮合齿轮Z1和Z3的校核。（参考机械设计工程学）121 选择齿轮材料查表8-17 ， 小齿轮选用45号调质，齿面硬度为HBS1=245275HBS；大齿轮先用45号正火, 齿面硬度为HBS1=210240HBS。2 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动的等级，按=估取圆周速度vt=0.5m/s，参考表8-14、表8-15选取公差组8级。小轮分度圆直径d1，由式（8-53）得 齿宽系数查表8-23按齿轮相对轴承为非对称布置，取=0.4；根据系统传动图知 ：小轮齿数Z1=25 ，大齿轮齿数Z3=100。传动比3.85，齿数比为4，则传动误差为3.75%，误差范围在5%范围内，合适。小轮转距T1 由式（8-53）得P=T1n1/9.55=0.329载荷系数K 由式（8-54）得 使用系数 查表8-20 =1动载荷系数 查图8-57得初值=1.02齿向载荷分布系数 查图8-60得=1.07齿向载荷分配系数 由式（8-55）及=0得查表并插值得 =1.16则载荷系数K的初值 =11.021.071.16=1.226弹性系数 查表8-22得节点影响系数 查图8-64（=0，得 =2.5重合度系数 查图8-65（）得：=0.87许用接触应力 由式（8-69）得接触疲劳极限应力查图8-69知： 硬化系数ZW 查图8-71及说明得：ZW=1接触强度安全系数 查表8-27，按一般可靠度查，取=1.6即有 故的设计初值为 齿轮模数m ，查表8-3得： m=6小轮分度圆直径参数圆整值 圆周速度v 与估取=0.5m/s很相近，对取值影向不大，不必修正。故= 1.02，K=1.226小轮分度圆直径=150mm大轮分度圆直径 中心距 齿宽 大轮齿宽 =90mm小轮齿宽 =+(510)=95mm3齿根弯曲疲劳强度校核计算由式（8-66） 齿形系数 查图8-67 ，得： 小轮 =2.65 大轮 =2.22应力修正系数 查图8-68 小轮 =1.59 大轮 =1.8重合度系数 由式（8-67） 许用弯曲应力 由式（8-71） 弯曲疲劳极限 查图8-72 ，得： 弯曲寿命系数 查图8-73，得： 尺寸系数 查图8-74， 得： =1安全系数 查表8-27， 得： =1.6则 故 终上所述，根据对齿根弯曲疲劳强度的校核，两个齿轮的齿根弯曲强度足够，能够保证正常运作。（二） 合齿轮Z6和Z7的校核。（参考机械设计工程学）1 选择齿轮材料查表8-17 ， 小齿轮选用45号调质，齿面硬度为HBS1=245275HBS；大齿轮先用45号正火, 齿面硬度为HBS1=210240HBS。2 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动的等级，按=估取圆周速度vt=0.086m/s，参考表8-14、表8-15选取公差组8级。小轮分度圆直径d1，由式（8-53）得 齿宽系数查表8-23按齿轮相对轴承为非对称布置，取=0.8；根据系统传动图知 ：小轮齿数Z6=30 ，大齿轮齿数Z7=113。传动比3.85，齿数比为3.765，则传动误差为2.2%，误差范围在5%范围内，合适。小轮转距T1 由式（8-53）得P=T1n1/9.55=0.329载荷系数K 由式（8-54）得 使用系数 查表8-20 =1动载荷系数 查图8-57得初值=1.02齿向载荷分布系数 查图8-60得=1.07齿向载荷分配系数 由式（8-55）及=0得查表并插值得 =1.16则载荷系数K的初值 =11.021.071.16=1.226弹性系数 查表8-22得节点影响系数 查图8-64（=0，得 =2.5重合度系数 查图8-65（）得：=0.87许用接触应力 由式（8-69）得接触疲劳极限应力查图8-69知： 硬化系数ZW 查图8-71及说明得：ZW=1接触强度安全系数 查表8-27，按一般可靠度查，取=1.1即有 故的设计初值为 齿轮模数m ，查表8-3得：m=4小轮分度圆直径参数圆整值 圆周速度v 与估取=0.12m/s很相近，对取值影向不大，不必修正。故= 1.02，K=1.226小轮分度圆直径=120mm大轮分度圆直径中心距 齿宽 大轮齿宽 =84.36mm小轮齿宽 =+(510)=89.36mm3齿根弯曲疲劳强度校核计算由式（8-66） 齿形系数 查图8-67 ，得： 小轮 =2.54 大轮 =2.18应力修正系数 查图8-68 小轮 =1.62 大轮 =1.84重合度系数 由式（8-67）许用弯曲应力 由式（8-71） 弯曲疲劳极限 查图8-72 ，得： 弯曲寿命系数 查图8-73，得： 尺寸系数 查图8-74， 得： =1安全系数 查表8-27， 得： =1.3 则 故 终上所述，根据对齿根弯曲疲劳强度的校核，两个齿轮的齿根弯曲强度足够，能够保证正常运作。-33-辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第六章 各传动轴的估算和验算钢丝筛管缠绕机各传动轴在工作时必须具有足够的弯曲强度和扭转