图纸共17张:
A0-总装图.dwg
A1-右滚轮解剖图.dwg
A1-左滚轮解剖图.dwg
A2-机架.dwg
A2-解剖图.dwg
A2-轴.dwg
A2-轴承端盖.dwg
A2-轴承透盖.dwg
A3-滚轮机架.dwg
A3-右滚轮机架.dwg
A3-左滚轮机架.dwg
A4-长轴.dwg
A4-短轴.dwg
A4-滚轮.dwg
A4-丝杠.dwg
A4-轴承端盖.dwg
A4-轴套.dwg

摘要

焊接装备就是在焊接生产中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化，自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械。焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。焊接滚轮架按结构形式分为两类：第一类是长轴式滚轮架。第二类是组合式滚轮架。本文主要对组合式4T焊接滚轮架进行设计，并对轴、键等主要构件进行了校核。结果表明各主要部件符合要求。该滚轮架结构简单，使用方便灵活，对焊件的适应性很强。设计中充分的考虑了滚轮架的合理性和经济性等因素。

关键词：焊接；工装夹具；滚轮架

Abstract

Welding equipment is a machine which is used in welding production and welding processes, and it is conducive to welding production mechanization and automation, to improving assembly welding-quality. Then it could prompte to speed up the process of welding production of the various assistive devices and equipment. Welding roller is used initiative and welding pieces of the wheel between the Mount relay driven welding rotating mechanical deformation. Welding roller stands for the main pieces of tube welding and welding assembly. Welding roller standing by structural form is divided into two categories : the first category is long axis-wheel frame., the second category is modular roller frame. In this paper, four pairs of modular T-welded wheel for the design, as well as axial, bond and other main component of checking. The results showed that the main components to meet the requirements. The roller frame structure is simple, flexible, adaptive welded pieces of a strong, which is the most widely used form of the structure. And it could be fully considered the roller frame reasonable and economic, and other factors.

【Key words】：weld, frock clamp, turning rolls

第一章文献综述 1
1.1焊接的应用 1
1.2焊接机械装备 1
1.2.1焊接机械设备的分类 2
1.2.2焊接机械装备对焊接生产的作用 2
1.3焊接自动化： 3
1.4焊接工装夹县 4
1.4.1焊接工装夹具的特点 5
1.4.2焊接工装夹具的分类 6
1.4.3对焊接工装夹具的设计要求 6
1.4.4焊件在焊接工装夹具中的定位方法 7
1.5焊接变位机械 8
1.5.1焊接变位机械的分类 8
1.5.2焊接变位机械应具备的性能 9
1.6几类焊接机械设备的具体介绍 10
1.6.1焊接变位机 10
1.6.2焊接翻转机 11
1.6.3焊接操作机 12
1.6.4焊接滚轮架 13
1.6.5关于滚轮架轴向窜动的问题 16
第二章方案的选择与确定 18
2.1组合式滚轮架的特点： 18
2.2滚轮驱动方案 20
2.3减速器的选择： 20
2.4连轴器的选用： 21
2.5滚轮架滚轮的设计 21
2.6轴的设计 23
2.7轴承的选用 24
2.8轴承端盖的设计 25
2.9丝杠的设计 26
2.10键的设计 27
2.11机架的设计 27
2.12表面粗糙度 29
第三章计算与校核 30
3.1焊接滚轮架的设计计算 30
3.1.1驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定 30
3.1.2 焊接滚轮架的受力分析 33
3.1.3滚轮支反力的计算 34
3.2电动机的选定 36
3.3轴的校核 37
3.4滚轮处键的校核 38
3.5轴承寿命计算 38
3.6轴承的强度计算 39
结论 41
致谢 42
参考文献 43

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内容简介：: 工艺设备材料滚轮式焊接架的设计及校验王传妹(常熟专用汽车制造厂江苏常熟215500)摘要介绍了用于半挂车车架焊接的滚轮式焊接架的设计及其稳定性校验。滚轮式焊接架依靠电动机通过蜗轮减速器传递到主动轮上,主动轮摩擦驱动主动盘,再通过主动盘带动从动盘及车架同时翻转。关键词:焊接滚轮架设计校验中图分类号:U 463132; TG431文献标识码:B文章编号: 100420226(2001)0320035203国内半挂车车架的生产大都采用焊接方法,其最简单的方法一般采用自由组合,直接施焊,这种工艺定位精度差。当车架处于水平状态时,车架纵梁与横梁的焊接多为立焊状态,故而焊缝质量得不到保证,直接影响车架的强度和使用寿命。有些企业为了提高焊接质量,在自由组焊的基础上,配以行车等吊装设备将点焊定位的车架翻转90 后再进行侧面平焊。这种方法虽然解决了立焊存在的焊接缺陷,但作业不安全,存在事故隐患。还有采用水平滑移式夹钳,即将定位胎具上点焊好的车架水平吊到专用夹具的钳口中,然后将车架的两端夹紧固定,采用一端机械传动的方法进行360 旋转,实现平焊的目的。这种方法是用车架自身作为传递扭矩的载体,故易造成车架自身的扭曲变形,影响到车架的使用寿命。1滚轮式焊接架的结构与特点滚轮式焊接架主动盘与从动盘之间采取刚性连接,保证车架在翻转过程中自身不承受扭矩,采取夹紧车架中部的方法适应不同长度和不同规格车架的焊接。滚轮式焊接架的回转运动是依靠电动机通过蜗轮减速器传递到主动轮上,主动轮摩擦驱动主动盘,再通过主动盘带动从动盘及车架一同作旋转运动来实现的(见图1)。图1滚轮式焊接架示意图11 主动盘21 从动盘31 主动胶轮41 从动胶轮51 从动铸铁轮2电机选择211电机转速的选取根据半挂车车架和滚动架结构的特点、尺寸及其质量和转动时的安全性要求,滚动架的转速为11. 5 r?m in。图2滚轮式焊接架动力传递示意图11 连轴器21 减速器31 柔式连轴器41 主动胶轮51 主动盘61 从动铸铁轮71 从动盘由图2可知,电机转速由下式求取:n=n2id2?d1(1 -)(1)式中:n电机转速, r?m inn2滚动架转速, r?m ind1主动轮直径,md2滚动架主动盘直径,mi减速器速比胶轮与钢轮摩擦传动的滑移率由于车架宽215 m ,可确定d2= 2. 8 m ,查机械设计手册得 = 0103,初选n2= 1115 r?m in,d1= 012 m ,i= 50,代入(1)式得电机转速为7201 080 r?m in。当选取转速为1 000 r?m in的6极电机时,滚轮架转速n2为1139 r?m in。212电机功率的确定21211滚轮架翻转过程中的受力分析滚轮架主、从动盘上受到车架的作用力可视为5320013专用汽车Special Purpose V ehicle相等的,其翻转过程中的受力可简化为图3的平面任意力系。(a)主动盘受力简图(b)从动盘受力简图图3滚轮架翻转受力情况21212建立平衡方程式经分析主、从动盘的受力图即可看出,滚轮架逆时针旋转时的受力状况要比顺时针旋转时的受力状况恶劣,因此,只需建立逆时针旋转时主、从动盘的平衡方程式。主动盘力平衡方程式:FX=P0cos45+Fncos+N2cos45-(N1+F2)cos45= 0(2)FY=P0sin45+Fnsin+N2sin45+(N1+F2) sin45-(m1+m2)g?2 = 0(3)M=M0-M2-MG-T= 0(4)从动盘力平衡方程式:FX=Fncos+(N4-F3)cos45-(N3+F4)cos45= 0(5)FY=Fnsin+(N4-F3) sin45+(N3+F4) sin45-(m1+m2)g?2 = 0(6)M=T-M3-M4-MG= 0(7)其中:M0=P0r2MG= (m1g?2)ecosFn= (m1?2)e2=(m1?2)e011452= 110510- 2m1e(=n2?30 =1139?3001145 rad?s)若不计从动轮滑动轴承的摩擦阻力,则:M2=F2r2=N2k1(1 +r2?r1)M3=F3r2=N3k2(1 +r2?r1)M4=F4r2=N4k2(1 +r2?r1)式中:F1、F2、F3、F4分别为主动胶轮、从动胶轮及从动铸铁轮与主动盘、从动盘之间的摩擦阻力,NN1、N2、N3、N4分别为主动胶轮、从动胶轮及从动铸铁轮与主动盘、从动盘之间的正压力,NM0主动轮驱动扭矩,NmMG工件转动时的偏心阻力扭矩,NmM2从动胶轮与主动盘之间的摩擦扭矩,NmM3、M4从动铸铁轮与从动盘之间的摩擦扭矩,Nmr1主动轮和全部从动轮的半径(d1?2),mr2主动盘和从动盘的半径(d2?2),mT滚动架转动惯性阻力矩,NmFn工件偏置离心力,N 工件偏置离心力Fn与X轴的夹角, ()k1主动胶轮与钢主动盘之间的滚动摩擦力臂,mk2从动铸铁轮与钢从动盘之间的滚动摩擦力臂,mP0主动盘驱动力,N主动盘、从动盘角速度, rad?se工件质心最大偏置量,mm1工件质量, kgm2滚动架质量, kgg重力加速度,m?s221213确定主动盘所受主动轮的最大驱动力P0max取:k1= 0125 cmk2= 0105 cmg10 m?s2将上述参数代入(2)(7)式整理后得:P0= 515410- 2(m1+m2) + 6196m1ecos-63王传妹:滚轮式焊接架的设计及校验111710- 4m1esinN1= 3144(m1+m2) + 01194m1ecos-712310- 3m1esinN2= 3148(m1+m2) -6197m1ecos-713110- 3m1esin求导可得:当 = 0 时,P0max= 515410- 2(m1+m2) + 6196m1e(8)此时:N1= 3144(m1+m2) + 01194m1e(9)21214确定允许的最大偏心量e主动轮驱动主动盘的摩擦传动条件为N1=K P0max?f(10)式中:K载荷系数,取K= 1. 5;f钢与橡胶摩擦系数,取f= 0. 5,代入(8)(10)式得:e= 1158310- 1(m1+m2)?m1P0max= 11157(m1+m2)21215确定电机功率半挂车及滚轮架结构可确定m1= 2 000 kg,m2= 1 500 kg由滚轮架结构可知匀速转动电机功率为:N=KN0? (11)式中:N0主动盘需要功率,N0=M0max=P0maxr2(12)K载荷系数总传动效率,=12234(13)1 4各传动元素机械效率将载荷系数K= 115,机械传动效率(取弹性联轴器:1= 0199,蜗杆传动:2= 01705,滑动轴承:3= 0194,摩擦传动:4= 0185)代入式(11)(13)得:N2123(kW)213电动机选型根据滚轮架工况及计算所得的电机功率、转速,再查机械设计手册,即应选用Y系列(ZP44)电动机,其实际功率为3 kW、实际转速为960 r?m in。3操作稳定性校验311静止状态下滚轮架的受力分析滚轮架仅用二只橡胶轮对主动盘实行制动,不再对从动盘制动,又考虑到焊接作业时,操作员有时要站在滚轮架上进行焊接操作,因此,应对滚轮架进行静止稳定性校验,图4是主动盘静止状态下的平面任意力系图。312建立平衡方程式经分析受力图即可以看出工件质量与操作员质图4量均偏至同侧x轴上时受力最恶劣,因此,只需对此时的平衡方程式校验:Fx= (F1+F2)cos45+(N2-N1)cos45= 0(14)Fy= (F1-F2) sin45+(N1+N2) sin45-(m1+m2+m)g?2 = 0(15)M=M1+M2-(2MGmax+M) = 0(16)其中:M1=F1r2,M2=F2r2,M=m g r2,MGmax= (m1g?2)eF1=N1fF2=N2f求解(14)、(15)、(16)式得:m= 0. 65(m1+m2) -213(e?r2)m1(17)将r2= 114m,e= 0. 1583 (m1+m2)?m1代入(17)式得:m= 0. 39(m1+m2)(18)由(18)式可知, (m1+m2)越大,则m也越大,随(m1+m2)的增加,安全也随之增加。将m1= 2 000kg,m2= 1 500 kg代入(18)式得:m= 1 365 kg。假定6人同时操作,每人及附带工具总重为80kg,则稳定系数为:m?(680)218。由此可知,稳定性可靠,焊接工在焊接操作时滚轮架不会发生自动回转而出现事故。滚轮式焊接架自投入使用以来效果明

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