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机械毕业设计全套
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JX01-032@4T焊接滚轮架机械设计,机械毕业设计全套
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毕业设计 4T焊接滚轮架机械设计 杨兆青 指导老师：周友龙 nts 焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊件旋转的变位机械。焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。 nts 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。 长轴式滚轮架：滚轮沿两平行轴排列，这种滚轮多是用户根据焊件特点自行设计制造的 nts 组合式滚轮架，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，其组合比例也不仅是 1与 1的组合。因此，使用方便灵活，对焊件的适应性很强，是目前应用最广泛的结构形式。 nts国内外的发展 国外滚轮架品种很多。承载量在 11500t， 适用焊件直径 18m的标准组合式滚轮架均成系列供应。其滚轮线速度在 690m/h之间无极可调 国内已有不少厂家生产滚轮架，最大承载量400t，焊件直径可达 6m，滚轮线速度660m/h nts 调节方式有两种：一种是自调式的；一种是非自调式的。 自调式的可根据焊件的直径自动调整滚轮的间距 nts 非自调式滚轮架是通过调节支架上的滚轮座来调节滚轮的间距的 nts电动机功率的选择 计算的电动机功率为 0.17kw 许多筒状工件都有横向焊缝，当横向焊缝通过滚轮是会产生很大的附加力矩。 应留足够余量才能使滚轮架稳定工作。 1990年颁布了焊接滚轮架的行业标准（ ZBJ/T33003-1990）规定了不同吨位的焊接滚轮架的电动机最小功率： nts 电动机选择为直流电动机 功率： P=1.1KW 转数： N=1000转 型号： Z2-32 nts滚轮的设计 橡胶轮缘两侧开出 15度的倒角，以留出承载后橡胶变形的空间，避免挤裂。 滚轮架的额定载荷是 4t，所以选用胶轮结构 nts机架的设计 4吨焊接滚轮架的机架部分采用工字钢和钢板焊接而成。具有结构简单的特点 nts 为了适应不同直径焊件的焊接，滚轮架的两滚轮的间距应是可调的，这次设计采用丝杠来调节两滚轮间距的，通过丝杠滚轮的机架可以在底座机架之上滑动 。 nts 轴的设计采用三段式，用键与滚轮、减速器相连 根据滚轮处轴径 50mm 选用圆柱滚子轴承 ，型号 2309 并对轴承寿命、键的强度、轴的强度进行了校核，结果均满足要求 nts减速器的选择 工作荷载平稳无冲击，每日工作 8小时，每小时启动 10次左右 滚轮架总传动比 i=784选用两台蜗杆减速器 传动比分别选用 30， 25 蜗杆减速器中心距选择为 100 与滚轮相连的减速器选择型号： CWU 10030 与电动机相连的减速器选择型号： SCWO 100 25 nts 许多的部件采用标准件，如机架采用了 10号 14号工字钢。蜗杆减速器、联轴器等，从而降低了成本。 nts结论 该滚轮架结构简单，使用方便灵活，对焊件的适应性很强，是目前应用最广泛的结构形式。而且充分的考虑了滚轮架的合理性和经济性等因素。 本焊接滚轮架中心距可调，可适用于直径 2501600mm的筒形工件焊接。 本焊接滚轮架额定荷载为 4T,主要用于薄壁筒形工件的焊接 。 本焊接滚轮架多采用标准件便于维护保养。 结构简单，操作简易运转稳定，符合国家关于滚轮架的要求。经校核，各部件符合强度要求。 nts 谢谢 ！ ntsICS 25. 160. 10J 33JB/T 91871999焊 接 滚 轮 架Welding turning rolls1999-06-24 发布 2000-01-01 实施国 家 机 械 工 业 局 发 布ntsI前 言本标准是对 ZB J33 00390焊接滚轮架的修订。修订时仅对原标准做了编辑性修改，其主要技术内容没有变化。本标准自实施之日起代替ZB J33 00390。本标准由全国焊接标准化技术委员会提出并归口。本标准负责起草单位：哈尔滨焊接研究所。本标准主要起草人：鲁年松、赵长生。本标准于1990年发布，本次修订系首次修订。JB/T 91871999nts11 范围本标准规定了焊接滚轮架的分类、技术要求、试验方法和检验规则等内容。本标准适用于通用型滚轮架。对于有特殊要求的滚轮架或专用机可参考本标准，由制造厂与用户双方协商处理。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T 11841996 形状与位置公差 未注公差值GB/T 13561988 渐开线圆柱齿轮 基本齿廓GB/T 1800.31998 极限与配合 基础 第3部分：标准公差与基本偏差数值表GB 40641983 电气设备安全设计导则GB/T 100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度GB/T 100951988 渐开线圆柱齿轮 精度3 产品分类滚轮架由滚轮和基座组成。3. 1 滚轮型式分类基本滚轮、交换滚轮、差动滚轮、可调中心高滚轮及可偏转轴线滚轮五种见表1。3. 2 滚轮架分类长轴式滚轮架和组合式滚轮架两大类。3. 2. 1 长轴式滚轮架多个滚轮沿筒体类工件两侧成两行同轴排列，一侧均为主动轮，另一侧为从动轮，且主动轮与从动轮数相同。用于细长筒体工件的装配和焊接。3. 2. 2 组合式滚轮架组合式滚轮架由两个滚轮支承在同一个基座上组成滚轮架，可根据工件的重量和长度由两架或多架任意组合。按组合滚轮类别可分为基本式滚轮架、交换式滚轮架、自调式滚轮架、可调中心高滚轮架和可偏转轴线滚轮架五种。3. 2. 2. 1 基本式滚轮架由两个基本滚轮组成。国家机械工业局 1999-06-24 批准中华人民共和国机械行业标准焊 接 滚 轮 架Welding turning rollsJB/T 91871999代替ZB J33 003902000-01-01 实施ntsJB/T 918719992表 1 滚轮的型式分类序号 型 式传 动 机 构 示 意 图说 明主 动1 基本滚轮从 动2 交换滚轮 从 动交换滚轮位置，可获得不同的中心距主 动3 差动滚轮从 动随工件直径变化，摆架摆动一个转角，保持所有滚轮都接触工件4 可调中心高滚轮 从 动 滚轮中心高可调5 可偏转轴线滚轮 从 动滚轮轴线可以在水平平面内按需要偏摆一个角度ntsJB/T 9187199933. 2. 2. 2 交换式滚轮架由交换滚轮和基本滚轮组成，变换交换轮的位置可获得不同的中心距，以适应不同直径的工件。3. 2. 2. 3 自调式滚轮架由差动滚轮组成的滚轮架。自调式滚轮架可随工件直径不同，滚轮随摆架自动调整滚轮中心距使工件获得平衡支承。自调式滚轮架通过差动齿轮系统驱动主动滚轮。3. 2. 2. 4 可调中心高滚轮架由可调中心高滚轮和基本滚轮组成，通过调节一个滚轮的中心高使筒体类工件在旋转时产生一个与工件窜动方向相反的轴向分力来消除工件的轴向窜动。3. 2. 2. 5 可偏转轴线滚轮架由可偏转轴线滚轮和基本滚轮组成，通过调节可偏转轴线滚轮轴线与筒体类工件母线的夹角获得一个与工件窜动方向相反的轴向分力来消除工件的轴向窜动。滚轮架的传动方式和机构示意图见表2。表 2 滚轮架传动方式及机构示意图类 型型 式移动功能 传 动 机 构 示 意 图长轴式滚轮架长轴式固定式一侧主动一侧从动单主动双主动组合式滚轮架 基本式滚轮架 固定式从动ntsJB/T 918719994表2（续）类 型型 式移动功能 传 动 机 构 示 意 图单主动双主动基本式滚轮架 移动式从 动主 动固定式从 动主 动组合式滚轮架交换式滚轮架移动式从动ntsJB/T 918719995表2（续）类 型型 式移动功能 传 动 机 构 示 意 图主 动固定式从 动主 动自调式滚轮架移动式从 动固定式从 动可调中心高滚 轮 架移动式从 动ntsJB/T 918719996表2（完）类 型型 式移动功能 传 动 机 构 示 意 图组合式滚轮架可偏转轴线滚 轮 架固定式从 动注1 由可调中心高滚轮组成的滚轮架均需配单主动或双主动基本滚轮架。2 由两个可调中心高滚轮亦可组成固定式或移动式滚轮架，它们具有防轴向窜动，调整工件中心，对焊缝间隙等功用。3 由一个可偏转轴线滚轮组成的固定式滚轮架均需配单主动或双主动基本式滚轮架，可防工件轴向窜动。4 型号编制方法焊接滚轮架型号以名称、额定载重量、结构类型、传动形式、沿工件轴线移动功能以及速度稳定程度分级等代号编制。4. 1 滚轮架型号表示方法如下：HGJX1 X2 X3 X4 X54. 1. 1 GHJ表示焊接滚轮架名称。4. 1. 2 X1表示焊接滚轮架额定载重量代号，直接以吨数（阿拉伯数码）表示。组合式滚轮架额定载重量是指两个滚轮架共同承载的重量。长轴式滚轮架额定载重量是指所有滚轮共同承载的重量。焊接滚轮架额定载重量有以下档级：0.6 t；2 t；6 t；10 t；25 t；60 t；100 t；160 t；250 t。4. 1. 3 X2表示结构分类代号，按表3。速度稳定程度分级（见表6）沿工件轴线移动功能（见表5）传动形式（见表4）结构分类（见表3）焊接滚轮架额定载重量焊接滚轮架代号ntsJB/T 918719997表3 结构分类代号结 构 分 类 代 号 X2 结 构 分 类 名 称1 长 轴 式 滚 轮 架2 基 本 式 滚 轮 架3 交 换 式 滚 轮 架4 自 调 式 滚 轮 架5 可调中心高滚轮架6 可偏转轴线滚轮架4. 1. 4 X3表示传动形式代号，按表4。表4 传动形式代号传动形式代号X3 123传 动单 主动双 主动从 动4. 1. 5 X4表示滚轮架沿工件轴线移动功能代号，按表5。表5 轴向移动功能代号功 能 代 号 X4 12名 称 固 定 式移 动式4. 1. 6 X5表示速度稳定程度分级代号，按表6。表6 速度稳定性能代号速 度 稳 定 程 度 代 号 X5 速 度 允 许 波 动 百 分 数A 5%B 10%5 正常使用条件焊接滚轮架在下列使用条件下应能正常工作。5. 1 海拔高度不超过1000 m。5. 2 周围环境空气温度不应超过下列限值：a）最高温度40；b）最低温度0。5. 3 空气相对湿度在日平均温度不大于25时，最湿月份的平均最大相对湿度为90%。5. 4 焊接滚轮架使用场所应无严重危害或影响滚轮架正常使用的爆炸性或腐蚀性工业气体、水蒸气、盐雾和化学性沉积物等。5. 5 供电电网品质ntsJB/T 918719998电压波动（当频率为额定值时）10%；频率波动（当电压为额定值时）2%。5. 6 焊接滚轮架两地轨上平面的平面度应达到GB/T 1184的有关要求。两地轨的平行度应符合GB/T 1184的有关要求。5. 7 使用环境如有特殊要求，用户可与制造厂协商，作特殊防护设计。6 技术要求6. 1 主动滚轮应采用直流电动机或交流宽调速电动机通过变速箱驱动。6. 2 主动滚轮圆周速度应满足焊接工艺的要求，在6 60 m/h范围内无级可调。如有特殊要求，制造厂和用户协商确定。6. 3 滚轮圆周速度应稳定、均匀，不允许有爬行现象，其允许的速度波动量v 按不同的焊接工艺要求划分为A、B两级（见表6）。6. 4 焊接滚轮架制造和装配精度要求6. 4. 1 焊接滚轮架的蜗轮副、齿轮副等传动零部件应符合 GB/T 1356、GB/T 10095 和 GB/T 10089中8级精度要求。6. 4. 2 焊接滚轮架所有中心高必须相等，允许公差为GB/T 1800.31998表2中IT8的要求。6. 4. 3 滚轮两头和中部圆跳动应符合GB/T 1184的有关要求。6. 4. 4 工件两侧滚轮装配后或调整中心距后两轴线平行度、滚轮轴线与基座底面的平行度以及滚轮轴线与基座上和地轨侧面配合面的平行度在滚轮全长上测量应符合GB/T 1184的有关要求。如图1所示。6. 4. 5 工件两侧滚轮中心距在滚轮装配后或调整中心距后允许公差为GB/T 1800.31998表2中IT8精度要求。6. 5 焊接滚轮架必须配备可靠的焊接电缆旋转接地器，不允许焊接电流流经滚轮架的轴承。6. 6 滚轮工作面的材料建议按滚轮额定载重量选取。6. 6. 1 滚轮架额定载重量X110 t，采用橡胶轮面。6. 6. 2 滚轮架额定载重量X110 t而60 t，采用金属橡胶组合轮面，金属轮面承重，橡胶轮面驱动，组合方式见图2a）及图2b）。6. 6. 3 滚轮架额定载重量X160 t，采用金属轮面。6. 6. 4 长轴式滚轮架的滚轮工作面的材料由供需双方商定。6. 7 滚轮直径、滚轮架的额定载重量及筒体类工件最大、最小直径应符合表7规定。6. 8 焊接滚轮架每对滚轮的中心距必须能根据筒体类工件的直径作相应的调整，保证两滚轮对筒体的包角大于45，小于110。6. 9 筒体类工件在防轴向窜动滚轮架上进行焊接时，在整个焊接过程中工件的轴向窜动量应3mm。6. 10 主动滚轮驱动电动机最小功率建议按表8选取。表 8 中所列功率值为一台电动机驱动一对主动滚轮时的功率。如果用两台电动机分别驱动两个主动滚轮时，电动机的功率值应为表8中所列数值的一半。6. 11 电气控制系统的安全指标应符合GB 4064要求。ntsJB/T 918719999图1 滚轮轴线间及与基座面的平行度示意图图2 轮面组合示意图ntsJB/T 91871999106. 12 焊接滚轮架应采用优质钢制造，如用焊接结构的基座，焊后必须进行消除应力热处理。6. 13 出厂前，滚轮架非工作面应喷漆。6. 14 焊接滚轮架应在适当位置设有固定的起吊钩。表7 滚轮直径及额定载重量额 定 载 重 量 X1t筒体工件直径mm滚轮直径mm0.626102560100160250 最小直径 最大直径200+200100025 + 2501600315+ 3152500400+ 400315050 +500400063 +630500080 +8006300100 +10008000125 +1250表8 主滚轮电动机的最小功率额定载重量X1t0.626102560100160250电动机最小功率kW0.40.7511.41.42. 7 检查与验收7. 1 出厂检验滚轮架出厂前应按6.4所提项目和精度检查制造和装配质量，并进行空载试车。7. 1. 1 按GB/T 10095、GB/T 10089中8级精度及检查方法检查齿轮、蜗轮副等传动零件的质量。7. 1. 2 将滚轮架置于平台上用高度尺测量滚轮架基座下基准面至滚轮中心尺寸，应满足6.4.2要求。7. 1. 3 用百分表测量滚轮的圆跳动，应满足6.4.3要求。7. 1. 4 将滚轮架置于平台上用高度尺测量各滚轮两端中心高的差，即为滚轮轴线与基座底面的平行度；用平尺、方箱、高度尺测量滚轮两端到基座上和地轨侧面配合面的水平尺寸差，即为两滚轮轴线平行度及滚轮轴线与地轨侧面平行度，其值应满足6.4.4要求。7. 1. 5 用平尺和外径百分表测量两滚轮的中心距，应满足6.4.5要求。7. 1. 6 空载试车7. 1. 6. 1 空载试车时间应不少于 1 h。检查各主动轮旋转有无卡死现象，减速箱、变速箱有无异常声ntsJB/T 9187199911响。7. 1. 6. 2 电动机调至最高和最低转速时，用线速度测定仪分别检查滚轮的最大和最小圆周速度，应满足6.2要求，圆周速度波动量应达到6.3要求。7. 2 型式试验型式试验可由供需双方协商确定，必要时，应由用户配合进行。7. 2. 1 负载试车7. 2. 1. 1 滚轮架在额定载重下（对50 t以上的滚轮架试验载重量由用户在额定载重量以下选择）进行负载试车。7. 2. 1. 2 在室温20自然通风条件下，在达到热平衡后用电阻法测量驱动电动机的温升应小于表 9所列数值。表9 电动机的允许温升电动机绝缘等级 AEBFH允 许 温 升6075801001257. 2. 1. 3 用线速度测定仪检测筒体工件表面线速度，应达到6.3要求。7. 2. 1. 4 对于防窜动滚轮架在负载试车全部时间内，测量工件总的轴向窜动应满足6.9要求。8 标志、包装、运输及保管8. 1 焊接滚轮架的标牌上应有型号、额定载重量、滚轮线速度范围、筒体工件直径范围、电动机功率、网路额定电压、滚轮架自重、滚轮架外形尺寸、出厂编号、出厂日期、制造厂名等。8. 2 包装箱应坚固，能防雨水，便于起重。可分部件包装。8. 3 包装时应同时装入产品合格证、使用说明书、安装图、装箱单等技术文件。8. 4 在运输过程中不允许倾倒和强烈振动。8. 5 焊接滚轮架出厂前和到货后使用厂不立即安装时，存放场地应符合5.25.4要求。ntsJB/T91871999中 华 人 民 共 和 国机 械 行 业 标 准焊 接 滚 轮 架JB/T 91871999*机械工业部机械标准化研究所出版发行机械工业部机械标准化研究所印刷（北京首体南路2号 邮编 100044）*开本8801230 1/16 印张1 字数24,0001999年9月第一版 1999年9月第一次印刷印数1500 定价 10.00元编号 99895机械工业标准服务网：http:/www.JB.nts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; T G431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 1 1. 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 = n2 id 2 d 1 (1 - E) (1)式中 : n电机转速 , r m inn2滚动架转速 , r m ind 1主动轮直径 ,md 2滚动架主动盘直径 ,mi减速器速比E胶轮与钢轮摩擦传动的滑移率由于车架宽 215 m , 可确定 d 2 = 2. 8 m , 查机械设计手册得 E= 0103, 初选 n2 = 1 115 r m in, d 1= 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532001 3专用汽车 Special Purpo se V eh iclents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 : F X = P 0co s45 + F nco sH+ N 2co s45 -(N 1 + F 2) co s45 = 0 (2) F Y = P 0 sin45 + F n sinH+ N 2 sin45 +(N 1 + F 2) sin45 -(m 1 + m 2) g 2 = 0 (3) M = M 0 - M 2 - M G - T = 0 (4)从动盘力平衡方程式 : F X = F nco sH+ (N 4 - F 3) co s45 -(N 3 + F 4) co s45 = 0 (5) F Y = F n sinH+ (N 4 - F 3) sin45 +(N 3 + F 4) sin45 -(m 1 + m 2) g 2 = 0 (6) M = T - M 3 - M 4 - M G = 0 (7)其中 :M 0= P 0 r2M G = (m 1g 2) eco sHF n = (m 1 2) eX2 = (m 1 2) e 011452= 1105 10- 2m 1e(X = Pn2 30 = P 1139 30 01145 rad s)若不计从动轮滑动轴承的摩擦阻力 , 则 :M 2 = F 2 r2 = N 2k 1 (1 + r2 r1)M 3 = F 3 r2 = N 3k 2 (1 + r2 r1)M 4 = F 4 r2 = N 4k 2 (1 + r2 r1)式中 : F 1、 F 2、 F 3、 F 4 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 ,NN 1、 N 2、 N 3、 N 4 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 ,NM 0主动轮驱动扭矩 ,N mM G工件转动时的偏心阻力扭矩 ,N mM 2 从动胶轮与主动盘之间的摩擦扭矩 ,N mM 3、 M 4 从动铸铁轮与从动盘之间的摩擦扭矩 ,N mr1主动轮和全部从动轮的半径 (d 1 2) , mr2主动盘和从动盘的半径 (d 2 2) , mT 滚动架转动惯性阻力矩 ,N mF n工件偏置离心力 ,NH工件偏置离心力 F n 与 X 轴的夹角 , ( )k 1 主动胶轮与钢主动盘之间的滚动摩擦力臂 ,mk 2从动铸铁轮与钢从动盘之间的滚动摩擦力臂 ,mP 0主动盘驱动力 ,NX主动盘、从动盘角速度 , rad se工件质心最大偏置量 ,mm 1工件质量 , kgm 2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 P 0m ax取 : k 1= 0125 cm k 2= 0105 cm g 10 m s2将上述参数代入 (2) (7)式整理后得 :P 0 = 5154 10- 2 (m 1 + m 2) + 6196m 1eco sH-63 王传妹 : 滚轮式焊接架的设计及校验nts1117 10- 4m 1esinHN 1 = 3144 (m 1 + m 2) + 01194m 1eco sH-7123 10- 3m 1esinHN 2 = 3148 (m 1 + m 2) - 6197m 1eco sH-7131 10- 3m 1esinH求导可得 : 当 H= 0时 ,P 0m ax = 5154 10- 2 (m 1 + m 2) + 6196m 1e (8)此时 :N 1 = 3144 (m 1 + m 2) + 01194m 1e (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N 1 = K P 0m ax 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 = 11583 10- 1 (m 1 + m 2) m 1P 0m ax = 11157 (m 1 + m 2)21215确定电机功率半挂车及滚轮架结构可确定 m 1= 2 000 kg, m 2= 1 500 kg由滚轮架结构可知匀速转动电机功率为 :N = KN 0 G (11)式中 : N 0主动盘需要功率 ,N 0 = M 0m axX = P 0m ax r2X (12)K 载荷系数G总传动效率 ,G= G12G2G3G4 (13)G1 G4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 : G1 = 0199, 蜗杆传动 : G2 = 01705, 滑动轴承 : G3= 0194, 摩擦传动 : G4= 0185) 代入式 (11) (13) 得 :N 2123 (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 : F x = (F 1 + F 2) co s45 + (N 2 - N 1) co s45 = 0(14) F y = (F 1 - F 2) sin45 + (N 1 + N 2) sin45 -(m 1 + m 2 + m ) g 2 = 0 (15) M = M 1 + M 2 - (2M Gm ax + M ) = 0 (16)其中 :M 1 = F 1 r2,M 2= F 2 r2,M = m g r2,M Gm ax= (m 1g 2) e F 1= N 1f F 2= N 2f求解 (14)、 (15)、 (16)式得 :m = 0. 65 (m 1 + m 2) - 213 (e r2)m 1 (17)将 r2 = 114m , e= 0. 1583 (m 1 + m 2) m 1 代入 (17) 式得 :m = 0. 39 (m 1 + m 2) (18)由 (18)式可知 , (m 1+ m 2)越大 , 则 m 也越大 , 随(m 1+ m 2) 的增加 , 安全也随之增加。将 m 1 = 2 000kg,m 2= 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 (6 80) 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显 , 装夹方便省力 , 操作简单安全 , 生产效率高 , 可以实现一机多用 , 提高了设备利用率 , 解决了半挂车车架结构经常变化的矛盾 , 克服了钳口式车架翻转工装使车架发生挠曲变形和扭曲变形的问题 , 提高了车架的组焊精度 , 确保了产品质量。参考文献1徐灏 . 机械设计手册 . 机械工业出版社 , 1991(收稿日期 : 2001204224)732001 3专用汽车 Special Purpo se V eh iclents焊接用滚轮架的设计岳阳师范学院 (岳阳 414000) 谭湘夫摘要 :根据市场需要设计了一种焊接用辅助设备 滚轮架 ,经用户使用后 ,反映良好。关键词 :滚轮架 ;圆筒形焊件 ;焊接Abstract : Designing a assist equipment for weld - rolling wheel rack , it has good function.Key words :rolling wheel rack ; tube2shaped weld work piece ; weld中图分类号 :TG431 文献标识码 :B 文章编号 :1006 - 0316(2001) 02 - 0034 - 02随着焊接生产技术的高速发展 ,对焊接生产的机械化和自动化提出了越来越高的要求 ,焊接机械设备的需求量也越来越大。焊接滚轮架设备正是为满足市场需要而设计生产的。它是借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形焊件旋转的机械装置 ,主要用于圆筒形焊件的焊接与装配。1 滚轮架的技术性能 ,工作原理与结构特点111 技术性能型号 GL1 - 10总载重量 10T滚轮圆周速度 120 1200mm/ min焊接直径范围 “500 “3000mm主 / 从动轮个数 8/ 8橡胶轮直径 350mm电机 1 2. 2kWZ2 = 32 n = 1500r/ min调速方式 可控硅无级调速速比 i = 20 50 116 = 1600112 工作原理与结构特点结构设计如图 1 所示 ,其结构特点主要为 :(1)主、从动滚轮架各自独立 ,二者可根据焊件的重量、长度任意组合 ,使用方便、灵活 ;(2)滚轮架靠滚轮对的自由摆动 ,在规定的范围内自动调节滚轮中心距 ,适用不同直径的焊件 ,圆筒体焊件放置平稳 ;(3)采用可控硅供电直流电动机驱动 ,无级调速 ,焊速范围大 ,速度稳定 ;(4)适用性强 ,使用广泛 ;(5)采用组合式滚轮 ,钢轮外包橡胶 ,传动平稳 ,摩擦力大 ,寿命长 ;(6)自调式滚轮架 ,滚轮对数多 ,对工件轮压小 ,可避免工作表面产生冷作硬化。11工件 21 滚轮 31 齿轮减速箱 41 二级蜗轮减速器 51 电动机 61 一级蜗轮减速器 71 联轴器 81 传动轴图 1 主动滚轮架结构图传动原理及路线为 :电机 一级蜗轮减速器 二级蜗轮减速器 齿轮减速箱 轴 滚轮 工件。2 设计与计算211 选择电机工作机所需功率 : Pw = FV/ 102 = U N V/ 102= 0. 735kW传动总效率 : = 1 22 43 64 105 = 0. 2768式中 : U 为橡胶滚轮与工件的摩擦系数 ; 1 为一级蜗轮减速器传动效率 ; 2 为二级蜗轮减速器传动效率 ; 3 为联轴器传动效率 ; 4 为轴承传动效率 ; 5 为齿轮传动效率。 (下转第 37 页 )43 机械 2001 年第 28 卷第 2 期 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. nts工时定额、材料消耗定额、刀具量具和工装等的统计与汇总。(3)材料消耗定额编制加强材料定额的管理 ,做好材料定额工作 ,可以降低生产成本、合理利用资源、提高生产效益。计算机辅助工艺设计系统借鉴成功的经验和计算方法 ,完成零部件材料消耗定额的编制 ,大大提高了材料消耗定额编制效率 ,并极大地增强计算的准确性和科学性。(4)工艺文件打印所有设计的工艺文件均可打印出结果。打印系统分为明细表打印和工艺卡片打印 : 明细表打印 ,包括各类横向协作件明细表、刀具量具件明细表、机床设备明细表、工装辅具明细表、工艺更改通知单、工艺文件目录、零部件明细表和组装件明细表的打印 ; 工艺卡片打印 ,包括装配工艺过程卡片、装配工序卡片、零件加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片、机械加工机床调整卡片、检验卡片以及机械加工工序操作指导卡片和热处理工艺卡片等的打印。(5)系统管理计算机辅助工艺设计系统将用户分为若干级 ,并按各分系统的功能特点和使用人员的职责 ,对数据库的访问权限作了严格的规定。数据备份功能为用户提供日常备份功能 ,以防数据的丢失和破坏。4 结束语在网络环境下多用户协同作业基于 Web 技术的计算机辅助工艺设计 (CAPP) 系统的开发与实施 ,是将 CAPP 系统与 Web 数据库相连 ,它适应 Internet/Intranet 技术的开发性、通用性和简易性等诸多优势 ,将为企业组建动态联盟 ,并对工艺文件信息的设计与交流提供了可能 ,在企业内部实现了工艺文件设计与管理的计算机化 ,使工艺文件的编制规范化、标准化 ,这样既缩短了工艺设计和修订的周期 ,又提高了工艺文件编制的质量和工艺管理水平 ,对缩短生产周期、降低生产成本、提高产品质量和劳动生产率、加快新产品的开发等有着巨大的影响。在企业联盟内可以充分发挥 Web 和数据库的优点 ,使整个系统具有数据库
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