12T焊接滚轮架机械设计【机械毕业设计含11张CAD图+说明书2万字43页，开题报告，任务书3A0】
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十二
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十一
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说明书
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1-装配图-A0.dwg
10-长轴-A4.dwg
11-短轴-A4.dwg
2-开题报告.doc
2-机架-A1.dwg
3-左滚轮部分-A1.dwg
4-右滚轮部分-A1.dwg
5-左滚轮机架-A3.dwg
6-右滚轮机架-A3.dwg
7-滚轮-A3.dwg
8-丝杠-A3.dwg
9-轴承端盖-A3.dwg
外文翻译
6-目录.doc
7-正文-21370字-43页.doc
5-中英文摘要.doc
1-任务书.doc
12T焊接滚轮架机械设计
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。焊接工装在焊接机械化中也扮演着重要的角色，采用工装夹具，工件定位迅速，装夹方便，省力，减轻了焊件装配定位和夹紧时的繁重体力劳动；焊件的翻转可以实现机械化，变位迅速，使焊接条件较差的空间位置焊缝变为焊接条件较好的平焊位置焊缝，劳动条件改善，同时也有利于提高焊缝的质量。在装配定位焊件时，如果不使用工装夹具，即使焊接组合件由两三个零件组成的，欲保证各零件精确的相对位置也是很难的。同时，在焊接过程中，焊接件一般会由于受热不均等原因而发生焊接变形，尤其是复杂的焊接结构，其变形有时会无法消除，这样就会影响以后的装配工作。采用工装夹具，不仅可以保证焊接时工件间的相对正确位置，而且可以防止和减少工件的焊接变形。批量生产的时候，这种优点就更加明显，可以稳定焊接件的质量，减少次品的产生。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12T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。
关键字：焊接 工装夹具 滚轮架
目 录
1 引言 1
2 焊接机械设备 2
2.1 焊接机械装备 2
2.1.1焊接机械设备的分类 2
2.1.2焊接机械装备对焊接产生的作用 3
2.2 焊接自动化 3
2.3 焊接工装夹具 4
2.3.1焊接工装夹具的特点 5
2.3.2焊接工装夹具的分类 6
2.3.3对焊接工装夹具的设计要求 6
2.3.4焊件在焊接工装夹具中的定位方法 7
2.4 焊机变位机械 8
2.4.1焊接变位机械的分类 8
2.4.2焊接变位机械应具备的性能 9
2.5 几种焊接设备的具体介绍 9
2.5.1焊接变位机 9
2.5.2焊接翻转机 11
2.5.3焊接操作机 12
2.5.4焊接滚轮架 13
2.5.5关于滚轮架轴向窜动的问题 15
3 方案的选择与确定 17
3.1组合式滚轮架的特点 17
3.2滚轮驱动方案 18
3.3减速器的选择 19
3.4联轴器的选用 20
3.5滚轮架滚轮的设计 21
3.6轴的设计 22
3.7轴承的选用 23
3.8轴承端盖的设计 24
3.9丝杠的设计 25
3.10键的设计 26
3.11机架的设计 26
3.12表面粗糙度 27
4 计算与校核 28
4.1 焊接滚轮架的设计计算 28
4.1.1驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定 28
4.1.2焊接滚轮架的受力 31
4.1.3滚轮架支反力的计算 32
4.2 电动机的选定 35
4.3 轴的校核 35
4.4 滚轮处键的校核 37
4.5 轴承寿命计算 37
4.6 轴承的强度计算 38
结 论 40
致 谢 41
参考文献 42
附录A 43
- 内容简介：
-
97)81xi,al m er B,S nt nt nt nt 2),4,2)um al 33)um e, 1= 2= 3= 4=I)a=c*)j)e,sm I) um j,e. )um um ax= 1l j)234al j)um )2+4)0al al um )a”=Vc*)F(l)+F(2)+F(3)0F(1)+F(2)=F(3)+F(4)m a0+aVaal al m ,nt nt e),m al )c=35m /2m m , =60”16c)6m m /s, ,nt ,nt )al um =m /s um nt nt nt )nt nt .”=+2=m /s i.e,m al nt nt )92)1981)p,184)1975) 加工技术 8813(1997 年 ) 关于 焊接滚轮架轴向窜动的实验研究 沈峰刚，希德潘，锦雪 焊接研究机构所，西安交通大学 陕西省 摘要 文章引入焊接滚轮架轴向窜动的基本理论 ,并同时在焊接滚轮架的实验模型上进行了试验研究 . 结果表明 , 焊接滚轮架轴向窜动的主要原因在于工件的翻转存在着螺旋夹角 . 轴向相对运动产生螺旋运动 ,弹性滑动与摩擦滑动 . 其中有与理论相符的内容以及和理论不符合的内容 ,文中了轴向运动滚筒 . 他是相对于轴运动的圆筒形工件 . 相对轴的运动包括滚轮与工件相互协调的弹性滑动和摩擦滑动 。 关键词 :焊接滚轮架 ; 圆筒工件 ; 滚轮 ; 轴向运动 ; 螺旋角 1 介绍 在焊接生产中 ,常会遇到旋转焊接圆形工件的情况。如焊接锅炉、石油化工压力容器等 ,就必须用到 焊接滚轮架 . 进行旋转焊接时，由于制造、装配公差 ，焊接滚轮和工件的表面平滑与否等因素 (理想的旋转工件表面是平滑的 )，使焊接不可能理想化的进行，工件必然会产生轴向窜动 。研究提供了当圆形工件焊接时，轴向窜动的机制 . 这项研究成果将有利于研究与设计反窜动焊接滚轮架 . 尤其是应用于滚轮 架之上 , 并确定了制造及滚轮架的装配公差 ，为通过机械调节的方式，避免轴向窜动的方法供理论依据。调整模式采用闭环控制电路 ,并推选有价值的提案 。 2 理论分析 接滚轮架一般由四个滚轮组成 滚筒匀速绕轴旋转 (例 1), 其间放圆形焊接工件（如图 1） ,其中 ,s 为滚轮支架距离 ,L 同列两滚轮距离 . 圆形工件滚动的线速度 ,也被称为焊接速度 图 1 焊接滚轮架 同行的滚轮的的轴并不平行 , 从某个角度看 ,滚轮架的四辊所在的顶点组成一个简单的四 边形 但如果四滚轮所在顶点不在同一平面 或因为制造及装配滚轮的圆柱是不规则的圆形 . 那么 . 工件就会在轴转动时窜动。滚轮架的滚轮与工件有一个接触点 . 假设 P 为这个接触点 . 工件的标准平面的定义是一个平滑的平面 ,平面 A 为圆柱母线与轴的切入点组成的平面 ,与工件相切点不在此平面内 , 一平面垂直于平面 A 切线，过 P 和所在平面 B 就是滚轮的切线过相同点 P, 一般说来 , 被定义为滚轮轴和圆柱行工件的轴线的偏斜夹角 ! 定义螺旋夹角母线 N 和 M. 如图 2、 图 3 所示，其射影线取得的突出辊母线横跨点 P 。 B 定义为 N 和 M 线的投 影夹角。如例 3 其中三个角度关系 轴向偏差位移矢量和射影位移矢量它们的关系是 : 图 2 滚轮和工件几何关系 图 3 个角度矢量和位移矢量的关系 向相对关系 (1)螺旋运动 因为滚轮轴线与中线不平行 , 在 间 就有一个螺旋角 存在 ,如图 2. 当辊筒围绕自己的轴线转动时 ,使在切线上产生摩擦力 . 因为滚轮和工件各个线速度在不同的方向，由于螺旋效应也就是窜动就会发生在点 图 4). 式中： 圆柱的线速 . 是工件的轴向分量 , 分别代表四个滚轮 . (2)弹性滑动 由于存在一种螺旋角 ,在工件上产生轴向力 当力量小于最大轴向摩擦力 中f 是摩擦系数 ,单滚和工件正常的压力 ) 工件会下滑超过滚轮轴 23下滑速度为 ： 式中 e 是金属滚轮的弹性滑动系数： e= (3)摩擦滑动时 于最高摩擦力 工件将在滚轮之上做摩擦滑动 . 滑动阻力为工件的摩擦滑动速度的大小和方向可确定 由环球关系工件和四滚轮摩擦滑动导致滚轮表 面的磨损 . 这是意料之外的 ,在焊接进行时 ,工件发生漂移。以上三种运动不同时发生 。工件的轴向漂移速度不是代数的三个组成部分的速度 . 发生摩擦滑动的轴向速度 件滚轮的轴向运动 理论相符的部分 在理想的条件下 , 工件和四滚轮之间的当螺旋角 j 都是一样时 ,即 : 1=2=3=4 工件的运动将与理论值相同 . 可以将两个范畴对比分析 : (1)由于重力不存在轴向分量 . 工件的轴向窜动速度 : c * 2)当存在一个有重力 素，轴向窜动速度存在一个轴力 . 现在 ,四滚轮有相同 的方向 与重力 G 等效的轴向窜动速度 是： 工件与四滚轮之间螺旋角 工件和四滚轮的几何关系也不相同时 ,工件和四滚轮之间的轴向窜动是个不相同的 . 工件与滚轮轴向速度应该是同样的 ,因为工件被作为一个整视为一个刚体体 ,. 然而 . 有些滚轮和工件的实际上轴向速度是不完全相同的 , 所以轴向摩擦力几乎肯定会出现这种滚轮和工件之间以下两类分类讨论不同与理论的摩擦力的大小 (一 )当轴向摩擦力确保每个滚轮和工件均低于最大轴向所需对摩擦力 滚轮和工件将产生弹性 滑动单个滚轮和工件可以协调它们的弹性滑动 当工件的轴向速度是常量 , 如果忽略重力工件与四个滚轮的轴向窜动的总和将为 0 四个滚轮并没有什么差别因此他们大致是相同的 根据上述两个方程 ,工件的轴向窜动为： 凡是 围内 工件只长生产生弹性滑动 ,这可能是所谓工件 螺旋率螺旋问题 (2)当工件与滚轮的轴向摩擦力大于最大轴向摩擦力 , 工件与滚轮的圆柱体之间将发生摩擦滑动 ,这滚那 . 最大轴向力作用于滚轮轴承 于这种摩擦滑动的存在 . 单 个滚轮与工件之间轴向传动并不协调， 现在，轴向窜动并不完全由滚轮与工件的相对关系所决定 . 很难写一个轴向传动速度的普遍相容方程 ,因为这样的条件 很复杂 . 以下是进一步的分析和讨论这一问题时 ,首先 ,为便于分析问题 , 螺旋角定义为 而相对螺旋角度 按由大到小的顺序排列 表达为 1234 同样的 ,滚轮与圆形工件的正常的相互作用力为 n(j). 轴向力为 Fj般 工件的轴向运动由螺旋角的平均值 决定 工件的轴向窜动 ,由相对螺旋角的定义窜动为不完全的组成部分 , 当圆柱体沿着轴向，恒定速度 ，其速度表示分析表明 n 是平衡状态下的四滚轮轴力 . 如果不考虑它的重力 . 假设最大相对螺旋角对应工件的最大窜动速度为： 四个轴向力不可能相等 2+4) 0 因为四个常力之间没有太大的区别 , 四轴正常的力和摩擦所造成的窜动无疑高于其他三因素 否则 ,如果工件与滚轮之间螺旋角为最小相对螺旋 角时 . 其速度 . = ) 同样 . 四轴向力无法平衡 ,即 : F(l) + F(2) + F(3) J - F(4) 0 因此 ,工件只能视为不兼容的轴向窜动的第二代或第三螺旋角 ,即 : N(I) + N(2) N(3) + N(4) 在上述意思的何种情况下 . 有不完全平衡的轴向运动 ,有两个比较大的力滚轮驱动，另外两个较小的力阻碍滚轮的转动。即 f(1)+f(2)=f(3)+f(4) 根据上述分析 ,因为负荷而产生的不稳定的摩擦系数影响。材料，表面接触条件不完全的组成了轴向速度 . 当工件作不完全的轴向运动时 , 轴向速度是由一个协调因素 和一个非协调因素 va a0+Van 轴向窜动的最优化调整是为了使非协调因素尽可能协调和稳定从而减小小轴向窜动 . 假设在某一特定滚轮架，轴向窜动的大小和方向是一定的 。 3. 实验 在图 5 中试验表明 ,螺旋角和工件的线速度 在实验过程 . 轴向位移 轴向窜动速度 量方法如例 5 。而进行的方法是将轴向位移传感器安装到的圆筒的一端 每 5s 记录一次 .,平均窜动速度 每个角度可以计算出数据 . 在试验阶段 . 实验模型是如下 :一 高度在同一用水平线上 , 并在四矩形的个顶点 然后 . 工件不窜动一段很长的时间 . 或定期窜动一个很小的范围 验结果的讨论 旋角的影响 (一 )例如图六所示 。 变化检测条件是 : 5m/h L=422 =60 与 正比的 与 (16c )相关的 . 06 毫米 /秒 ,再正比 , 当 4 大于 6c。轴向窜动是随着 4 逐渐减小 。 由于只有一个驱动滚轮 ( 4)的影响 , 4 可以改变的 ,而其他的仍然是零 ,工件作出了协调的运动 . 当 4的比例较小 ,小 . 圆柱体轴向摩擦力 ,滚轮最大轴向摩擦力 ,汽缸产生弹性滑针对滚轮 . 轴向运动之间各滚轮和工件协调弹性滑动 . 因此 , : 在理论曲线的斜率 k可以按下列公式计算 : k=s 的实验曲线 . 因此 ,在考虑到各方面的实验 ,两个斜坡上可被认为是大致相等 . 当 4 比较大 , 滚轮与工件之间 大于最大轴向摩擦力大于最大摩擦力 , 工件产生摩擦滑动抵抗滚轮存在滑动摩擦力由于窜动的存在 . 再随着 的增加而增加 ,而是逐渐减小 (2)以下三个实验 ,工件的不协调轴向窜动随之改变。由同一螺旋角度来衡量的一个主动滚轮及两个，三个主动滚轮 。三曲线之间的 显示在 研究结果显示 ,在图7. 随着滚轮数量的增加 ,渐增大 . 驱动滚轮的数量变化时 , 度气缸的非兼容轴运动将会有所改变 . 随着同一螺旋角影响下滚轮数量的增加 . 兼容的分量越来越大 ,但互 不兼容的分量越来越小 . 换句话说 ,工件的轴运动将转化为兼容的问题 . 因此 ,轴向窜动越由 角所决定 . 四辊有相同的螺旋角 . : 形速率的影响 螺旋角从平衡位置 +2对 4 号驱动滚轮的影响。 , 工件将影响轴向窜动（例如图 8）所显示 曲线 ,后者表明 与 正比的 , 曲线的斜率大约是 为 4=+2 实在太小 , 工件相对每一滚轮没有形成轴向窜动 . 因此 ,相对与轴滚轮和工件之间的运动是完全协调的弹性滑动 比于 理论曲线的斜率 K*, 可以按下列 方程K=s. 因此 ,在考虑到各方的实验 ,协调的两个斜坡上可被认为是大致相等 . 4 结论 1. 因为制造及装配的偏差 . 工件的中心线与滚轮轴线不平行 . i. E。 他们没有在同一平面 ,在他们之间 有一种螺旋角 . 存在 是发生轴向窜动的主要原因 . 重力的影响 ,工件的轴线方向 ,也是轴向窜动的一个原因 . 2. 单个滚轮和工件的相对轴向窜动包括弹性滑动与摩擦滑动 ,当轴向摩擦滑动没有出现在工件和单滚之间 , 工件 和滚轮的轴向窜动被他们的弹性滑动完全抵消 , 存在关系： 有很大的窜动力在的轴承之上 , 虽然不完全的窜动还没有被定义，当存在不完全的窜动时，将造成滚轮和工件之间的磨损 . 轴向窜动常被定义在一个特定的滚轮架上而言的。它的窜动速度的大小和方向是固有的 . 使不兼容的分量尽可能小和 兼容分量尽可能大从而减小轴向窜动 . 角下的轴向窜动将增大 ,但不兼容的部分减少 . 随着兼容部分的增加工件的轴向窜动速度将增加 当轴向滑动摩擦发生在 滚轮和工件之间时 . 轴向窜动将被弹性摩擦和滑动摩擦所协调，但 不与 j 成正比 。关系如下 参考资料： (1) Z 焊接机械设备教材，甘肃兰州工业大学， 张培源 (1992)2)武汉材料技术研究所，南京化工研究所 ,与华南工学院，水泥生产机械设备 , 建筑工业出版社，中国北京 ,(1981)843) J . ， 麦克米伦出版社 ,(1975)174 毕业设计（外文）翻译 题目 ： 12T 焊接滚轮架机械设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105216 学 生 姓 名 乐利锋 指 导 教 师 熊丽娟 二 O 一一年 六 月 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目： 12 业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 要求 设计 焊接加工 过程中所使用的 滚轮机架 ： 1根据所给承载量 12 2选用合理的滚轮架机械方案 ； 3设计机械零件并校核； 4绘制滚轮机架装配图一张和零件图若干张； 5编写设计说明说毕业论文一份； 业设计 (论文 )工作内容及完成时间： 1. 查阅相关资料，外文资料翻译（ 6000 字符以上），撰写开题报告。 第 1 周 第 2 周 2. 设 计并绘制焊接滚轮机械设计装配图一套 第 3 周 第 7 周 3. 绘制主要零件图若干张 第 8 周 第 12 周 4. 编制设计说明书 第 13 周 第 14 周 5. 撰写毕业论文 第 15 周 第 16 周 6. 答辩准备及毕业答辩 第 17 周 、主 要参考资料： 1 璞良贵，纪名刚主编 第七版 等教育出版社， 2001 2 成大先主编 . 机械设计手册 （第四版） 学工业出版社， 2002 3 徐灏主编，机械设计手册 械工业出版社， 4 李克永 天津 : 天津大学出版社， 5 o., 1985 6 朱孝录主编 . 机械传动装置选用手册 械工业出版社， 1999 7空与机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业类 班 学生（签名）： 填写日期： 2011 年 01 月 03 日 指导教师（签名）： 助理指导教师 (并指出所负责的部分 )： 机械设计制造及其自动化 系主任（签名）： 附注 :任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页 。 毕业设计（论文）开题报告 题目 12T 焊接滚轮架机械设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105216 学 生 姓 名 乐利锋 指 导 教 师 熊丽娟 填 表 日 期 2011 年 3 月 26 日 1 一、选题的依据及意义 焊接是一种制造技术，它是适应工业发展的需要，以现代工业为基础发展起来的，并且直接服务于机械制造工业。焊接技术的发展 与制造工业的需要紧密相关，一般工业先进国家，钢产量的 50%左右需采用焊接工艺才能形成产品，在石油化工，矿山冶金，金属结构，起重运输，水陆交通，航天航空，桥梁建筑，电力能源等机械设备制造部门，焊接都有 着 广泛的应用。许多设备中的大型结构，几乎都是焊接结构。现在，随着科学技术的进步，生产规模的日益扩大，焊接结构正朝着超大型，高容量，高参数，耐磨，耐低温，耐动载的方向发展，这就不仅需要为焊接生产提供质量更高，性能更好的各种焊机，焊接材料和焊接工艺，而且要求提供各种性能优异的焊接工装设备，使焊接生产实现机械化和自动化 ，减少人为因素干扰，达到保证和稳定焊接质量，改善焊工劳动条件，提高生产率，促进文明生产的目的。 焊接工艺装备就是在焊接结构生产的装配与焊接过程中起配合及辅助作用的夹具、机械装置或设备的总称，简称为焊接工装。焊接工装主要用来安装和夹持待焊工件，使焊接时便于施焊，以保证焊缝的质量，并提高生产效率 。 焊接工装在焊接自动化及机械化的过程中也扮演着重要的角色， 在装配定位焊件时，如果不使用工装夹具，即使焊接组合件尽由两三个零件组成的，欲保证各零件精确的相对位置，也是不可能的。此外，在焊接过程中，焊接件一般会由于受热不均 等原因而发生焊接变形，尤其是复杂的焊接结构，其变形有时会无法消除，这样就会影响以后的装配工作。采用工装夹具，不仅可以保证焊接时工件间的相对正确位置，而且可以防止和减少工件的焊接变形。批量生产的时候，这种优点就更加明显，可以稳定焊接件的质量，减少次品的产生 。 焊接结构生产过程一般包括：下料，装配，焊接，清理，检验及焊后热处理等工艺工序。一般来说焊前的下料，开坡口，清理工件表面等准备工作一般都要占据整个焊接时间的大部分，有时候焊接过程占用的时间反而很少。在这种情况下如果使用高效率的焊接工装夹具，那么就可以极大的 缩短焊接前装配时间，从而缩短了整个生产周期，提高劳动效率，缩短了单位产品的生产时间而降低了成本。 采用工装夹具，工件定位迅速，装夹方便，省力，减轻了焊件装配定位和夹紧时的繁重体力劳动；焊件的反转可以实现机械化，变位迅速，使焊接条件较差的空间位置焊缝变为焊接条件较好的平焊位置焊缝，劳动条件改善，同时也有利于提高焊缝的质量。 大多数焊接工装是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的，属于非标准装置，往往需要个制造厂根据本厂的产品结构特点、生产条件和实际需要自行设计制造或者定做。焊接工装也在汽车、摩托车、飞机、 造船及航天等国民经济的各个领域中发挥着重要的作用。 二、 国内外研究概况及发展趋势 （含文献综述） 随着世界制造业的快速发展，焊接技术应用越来越广泛，焊接技术水平也越来越高。新的焊接工艺方法不断涌现，专业焊接设备日新月异。与此同时，国内外焊接设备生产企业也纷纷通过各种方式展示自身的实力，特别是借以展会展出品种繁多的产品和先进的技术。 纵观 2009 年的三大焊接展，即 2009 年 6 月在上海举办的第 14 届北京 埃森焊接与切割展览会、 2009 年 9 月在德国埃森举办的第 17 届德国埃森焊接与切割展览、 2009年 10 月在 天津举办的第 23 届中国焊接博览会，我们对国内外焊接技术的发展趋势以及焊接生产发展的新需求和新动向印象较深的是：核心技术的作用得以显现，数控和电源方面有发展，激光焊接技术成为一大亮点，机器人应用普及化。可以认为，世界焊接技 2 术又跨上了一个新台阶，在高效、自动化、环境友好方面有了新的进步；焊接材料的种类更加丰富，焊接自动化、高效化、清洁化更加突出；焊接技术的综合成本更低，焊接对工业的服务更加广泛。同时，焊接中存在的手工、粗糙、脏乱、低速已基本消除，取而代之的是自动、精密、清洁、高效 。 焊接结构件的种类繁多，形状尺 寸各异，焊接过程的要求也不尽相同，与之相匹配的焊接工装为适应焊件的需要在形式，工作原理及技术要求上也有很大的差别。为了适应技术管理工作的需要，便于掌握各类焊接工装的工作特点和设计基本方法，就必须先对焊接工装进行分类。 焊接机械装备可分为四大类： （ 1）焊接工装夹具（按动力源分类）可分为：手动夹具 气动夹具 液压夹具 磁力夹具 电动夹具 真空夹具 混合式夹具。 （ 2）焊接变位机械可分为：焊工变位机械 焊机变位机械 焊件变位机械。 其中焊件 变位机械可分为：焊接变位机 焊接回转台 焊接翻转机 焊接滚轮架。 （ 3）焊件输送机械可分为：上料装置 配料装置 卸料装置 传送装置 各种专用吊具。 （ 4）其他从属装置可分为： 导电装置 焊剂输送与回收装置 焊丝清理及盘丝装置 埋弧焊焊剂垫等。 同时 还可以按 按用途分类 ： （ 1）装配用工艺装备： 这类工装的主要任务是按照工艺要求，把待焊工件的零部件按照相互之间的位置准确的固定下来，然后再进行定位点焊，而不直接参与正式的焊接工作。这类工装称为装配定位焊夹具，它 包括各位定位器，夹紧器，推拉装置，组合夹具和装配台架。 （ 2）焊接用工艺装备： 这类工装专门用来焊接已经经过点焊固定好的工件。如各类焊接专机，龙门式，悬臂式，平台式，爬行式等。 （ 3）装配焊接工艺装备： 着类工装既能完成整个焊件的装配，又能完成焊缝的焊接工作。这类工装通常是专用焊接机床或自动焊接装置，或者是装配焊接的综合机械化装置，如一些自动焊接生产线。 实际生产中一个焊件如果要完成焊接工作，单单依靠一个工装一般是难于完成的，而是需要许多种焊接工装的配合使用，这样才能达到焊接过程的机械化和自动化。 按应用范围分 类 ： （ 1）通用焊接工装： 目前国家针对焊接工艺中的需求已经指定了很多的标准，如滚轮架行业的 9187 标准等。所谓通用焊接工装，既是指已经标准化且有较大适用范围的工装。这类工装一般无须调整或稍加调整，就能适用与不同工件的装配或焊接工件。 （ 2）专用焊接工装： 只适用与某一特定类型的工件的装配或焊接，一般不能通用。这类焊接工装一般应按需求来设计，或者在专门厂家协商定作。 （ 3）柔性焊接工装： 指可以通过调整自身的尺寸来适应一定形状和尺寸变化的焊接工装。 此外还有按动力装置分类，按焊接方法分类等，在 此 就不详细 说明了。 常见的焊接机械 ： 焊接机械是改变焊件，焊机或焊工位置来完成机械化，自动化焊接的各种机械装备。使用焊接机械可缩短焊件翻转变位的辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度，改善焊接质量，并可充分发昏各种焊接方法的效果。 焊接机械可以分为以下三大类： （ 1） 焊接变位机 焊接变位机是将工件回转，倾斜以便使所有的焊缝置于水品和船形位置的机械装置。主 3 要用于机架，机座，机壳等非长形工件的焊接。 焊接变位机按结构形式可分为三种 1 伸臂式焊接变位机：适用与轻小焊件的翻转空位，载重量一般不超过 1 吨。 2 座式焊接变位机，是目前应用最广泛的一种焊接变位机械，载重量一般为 1 至 50 吨之间。 3 双座式焊接变位机，有较高的稳定性，试用与大型和重型工件的翻转变位，载重量一般都在 50 吨以上。 4 （ 2） 焊接滚轮架 焊接滚轮架按结构形式分为两类： 第一类是长轴式滚轮架， 滚轮沿两平行轴排列，与驱动装置相连的一排为 主动滚轮，另一排为从动滚轮。长轴式滚轮多是用户根据焊件特点自行设计制造的，市场可采用的定型产品很少 。 第二类是组合式滚轮架，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。 5 （ 3） 焊接翻转机 焊接变位翻转机是一 种可以 实现大型回转零件在焊接时变位、翻转、旋转位置，以便获得更佳焊接位置的焊接辅助设备，可配用熔化极气体保护焊机 (机 )。下图 产品 主要由立柱提升机构、翻转机构、回转机构以及控制器组成。 （ 4） 焊接操作机 操作机作为一种焊接辅助机械，被广泛地应用于锅炉、压力容器、管道和金属结构 6 行业。与滚轮架、变为机或翻转机相配，可焊接大直径管道内外纵、环缝。可根据用户工艺要求选配焊接系统，还可选配焊接系统，还可选配焊接跟踪系统、监控系统，焊剂自动输送回收系统或摆动器。 焊接操作机是将焊件准确地送到并保持在待焊接位置或以选定的焊速沿规定的轨迹移动焊机的机械装置。 焊接操作机与焊接变位机 、 焊接滚轮架等焊件边为装置配合使用，可完成多种焊缝的焊接，也可 以进行工件表面的自动焊接。 在装配定位焊件时，如果不使用工装夹具，即使焊接组合件尽由两三个零件组成的，欲保证各零件精确的相对位置，也是不可能的。此外，在焊接过程中，焊接件一般会由于受热不均等原因而发生焊接变形，尤其是复杂的焊接结构，其变形有时会无法消除，这样就会影响以后的装配工作。采用工装夹具，不仅可以保证焊接时工件 间的相对正确位置，而且可以防止和减少工件的焊接变形。批量生产的时候，这种优 就更加明显，可以稳定焊接件的质量，减少次品的产生 。 焊接结构生产过程一般包括：下料，装配，焊接，清理，检验及焊后热处理等工艺工序。一般来说焊前的下料，开坡口，清理工件表面等准备工作一般都要占据整个焊接时间的大部分，有时候焊接过程占用的时间反而很少。在这种情况下如果使用高效率的焊接工装夹具，那么就可以极大的缩短焊接前装配时间，从而缩短了整个生产周期，提高劳动效率，缩短了单位产品的生产时间而降低了成本。 三、研究内容及实验方案： 在设计 焊接滚轮架 时，一般应根据该 滚轮 的使用要求、工作状况和所需齿轮的机械特性来进行。首先应了解和掌握该 滚轮机械 传动的已知条件；通常，已知的其原始数据为输入功率、输入转 速 、传动比、工作特性和载荷工况等。 建立机械模型，明确选用零件。以中心距最大为目标进行设计，并与常规设计进行比较。进而绘制出 减速器装配图及主要零件图 。 设计滚轮架机械的一般原则和步骤是： 7 滚轮架装配图和零件图 ； 编写 毕业 论文 ； 四、目标、主要特色及工作进度 1、设计目标 设计出 焊接滚轮架 ，使用寿命达到 10 年， 每年工作 300 天， 结构紧凑、传动功率较高 ，以中心距最大为目标，设计滚轮架及减速器的各个参数。 通过这次毕业设计，可以系统的把大学里的专业知识应用到实际设计和生产中去，提高自己的动手能力和创新能力，锻炼自己的自主能力和查阅资料的能力，以此提高自己的综合素质来适应社会发展的需求。 2、 主要特色 滚轮架零部件采用标准化元件，缩短了辅助时间，工件定位迅速，装夹方便，能够保证加工的稳定性和操作的方便快捷，并且扩大了加工工艺范围 ，降低了对工人技术水平的要求和减轻了工人的劳动强度。滚轮机架综合应用了机电一体化技术、电工技术、自动化控制、机械控制和机械制造等方面的最新成就而发展起来的高效自动化机械设备，是一中典型机电一体化产品。它集高效率、高稳定和高柔性于一身，代表了机械的主要发展方向。它是机械加工自动化的一种核心设备。 3、 工作进度 1. 收集资料、开题报告、外文翻译 （ 6000 字符以上） 3 月 1 日 - 3 月 21 日 3 月 22 日 - 4 月 5 日 4 月 6 日 - 4 月 26 日 4 月 27 日 1 日 5 月 2 日 - 5 月 22 日 写毕业论文 5 月 23 日 - 6 月 2 日 五、参考文 献 1. 2005,15 (2) 197212. 2、璞良贵，纪名刚主编 第八版 等教育出版社， 2007 3、孙靖民主编 第三版 械工业出版社， 2005 4、方世杰，綦耀光主编 北京：机械工业出版社， 8 5 朱孝录主编 . 机械传动装置选用手册 械工业出版社， 1999 6 成大先主编 . 机械设计手册 （第四版） 学工业出版社， 2002 7 刘艳革 . 焊接用自调式滚轮架设计 2 期 1998 8 唐金松主编 . 简明机械设计手册 海科学技术出版社， 1992 9 o., 1985 12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 。 焊接工装在焊接机械化中也扮演着重要的角色，采用工装夹具，工件定位迅速，装夹方便，省力，减轻了焊件装配定位和夹紧时的繁重体力劳动；焊件的翻转可以实现机械化，变位迅速，使焊接条件较差的空间位置焊缝变为焊接条件较好的平焊位置焊缝，劳动条件改善，同时也有利于提高焊缝的质量。在装配定位焊件时，如果不使用工装夹具，即使焊接组合件由两三个零件组 成的，欲保证各零件精确的相对位置也是很难的。同时，在焊接过程中，焊接件一般会由于受热不均等原因而发生焊接变形，尤其是复杂的焊接结构，其变形有时会无法消除，这样就会影响以后的装配工作。采用工装夹具，不仅可以保证焊接时工件间的相对正确位置，而且可以防止和减少工件的焊接变形。批量生产的时候，这种优点就更加明显，可以稳定焊接件的质量，减少次品的产生 。 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 12T 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。 关键字 ： 焊接 工装夹具 滚轮架 指导老师签名 : 12 le 0781052 is a is in it is to a nd to it to up of of an be of a at it to of in of if do if by or to of of At in as be of in of in of of by is is is In of as as of to is of a is of it be f I 目 录 1 引言 错误 !未定义书签。 2 焊接机械设备 错误 !未定义书签。 接机械装备 错误 !未定义书签。 接机械设备的分类 错误 !未定义书签。 接机械装备对焊接产生的作用 错误 !未定义书签。 接自动化 错误 !未定义书签。 接工装夹具 错误 !未定义书签。 接工装夹具的特点 错误 !未定义书签。 接工装夹具的分类 错误 !未定义书签。 焊接工装夹具的设计要求 错误 !未定义书签。 件在焊接工装夹具中的定位方法 错误 !未定义书签。 机变位机械 错误 !未定义书签。 接变位机械的分类 错误 !未定义书签。 接变位机械应具备的性能 错误 !未定义书签。 种焊接设备的具体介绍 错误 !未定义书签。 接变位机 错误 !未定义书签。 接翻转机 错误 !未定义书签。 接操作机 错误 !未定义书签。 接滚轮架 错误 !未定义书签。 于滚轮架轴向窜动的问题 错误 !未定义书签。 3 方案的选择与确定 错误 !未定义书签。 合式滚轮架的特点 错误 !未定义书签。 轮驱动方案 错误 !未定义书签。 速器的选择 错误 !未定义书签。 轴器的选用 错误 !未定义书签。 轮架滚轮的设计 错误 !未定义书签。 的设计 错误 !未定义书签。 承的选用 错误 !未定义书签。 承端盖的设计 错误 !未定义书签。 杠的设计 错误 !未定义书签。 的设计 错误 !未定义书签。 架的设计 错误 !未定义书签。 面粗糙度 错误 !未定义书签。 4 计算与校核 错误 !未定义书签。 接滚轮架的设计计算 错误 !未定义书签。 动圆周力与支反力的分析及中心角的确定 错误 !未定义书签。 接滚轮架的受力 错误 !未定义书签。 轮架支反力的计算 错误 !未定义书签。 动机的选定 错误 !未定义书签。 的校核 错误 !未定义书签。 轮处键的校核 错误 !未定义书签。 承寿命计算 错误 !未定义书签。 承的强度计算 错误 !未定义书签。 结 论 错误 !未定义书签。 致 谢 错误 !未定义书签。 参考文献 错误 !未定义书签。 附录 A 错误 !未定义书签。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 焊接是一种制造技术，它是适应工业发展的需要，以现代工业为基础发展起来的，并且直接服务于机械制造工业。焊接技术的发展与制造工业的需要紧密相关，一般工业先进国家，钢产量的 50%左右需采用焊接工艺才能形成产品，在石油化工、矿山冶金、金属结构、起重运输、水陆交通、航天航空、桥梁建筑、电力能源等机械设备制造部门，焊接都有着广泛的应用。许多设备中的大型结构，几乎都是焊接结构。现在，随着科学技术的进步，生产规模的日益扩大，焊接结构正朝着超大型，高容量，高参数，耐磨，耐低温，耐动载的方向发展，这就不仅需要为焊接生 产提供质量更高，性能更好的各种焊机，焊接材料和焊接工艺，而且要求提供各种性能优异的焊接工装设备，使焊接生产实现机械化和自动化，减少人为因素干扰，达到保证和稳定焊接质量，改善焊工劳动条件，提高生产率，促进文明生产的目的。但是，焊接生产是综合性生产，在焊接制造过程中，除了焊接工序本身外，前后还有很多工序的配合，如备料、输送、装配、检验、校正等工序。因此，焊接生产的机械化自动化不仅仅局限于焊接工序本身，而且包括了与焊接工序相衔接的上下各工序的机械化，自动化 。只有各工序实现了机械化，自动化，才能实现焊接生产的综合机 械化， 自动化。 滚轮架 主要用于筒形焊件的装配与焊接。若对主、从动滚轮的高度作适当调整，也可进行锥体、分段不等径回转体的装配与焊接。对于一些非圆长形焊件，若将其装卡在特制的环形卡箍内，也可在焊接滚轮架上进行装焊作业。焊接滚轮架还可配合手工焊或作为检测、装配圆筒体工件的设备。焊接滚轮架的使用能大大提高焊缝质量，减轻劳动强度，提高工作效率。 本毕业设计根据任务书的要求，通过构思建立滚轮架三维实体模型，分析模型的优越性和适用度选择此种机构。设计滚轮机架各部零件，分析校核零件，检查是否有错，按顺序正确组装，然后投入使 用。 从而，完成了毕业设计任务书所规定的设计内容。 限于个人水平，此次设计难免存在不足之处，敬请老师指教。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 接机械装备 焊接机械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。这里称之为辅助装置和设备是为了与焊机相区别。焊机是焊接过程中的核心装备，它包括焊接电源，焊接控制箱，焊接机头等，有自己的独立系统，不属于焊接机械装备的范畴。而焊接机械装备相对焊机处于辅助的地位，是配合焊机进 行焊接生产的装置和设备。它包括的范围较广，按用途分，主要有焊接工装夹具、焊接变位机械和焊接输送机械三个方面，其次还有导电装置、焊剂输送与回收装置、坡口准备及焊缝清理精整装置等。他们又是焊接机械装备的从属装置 。 从使用范围来分，焊接机械装备又分为通用和专用两大类。 通用焊接机械装备通用性强、适应性广，整台机械能适应产品结构的变化重复使用。它们可以组合在一起使用，也可以组装在焊接生产线上，成为焊接生产线的一个组成部分。由于这种装备通用性强，所以机械化、自动化水平不是很高，主要满足多品种、小批量焊接生产 的需要。 专用焊接机械装备是为了适应单品种、大批量焊接生产的需要专门设计制造的。这种装备专业性强、生产率高、控制系统先进，能很好地满足产品结构、装焊工艺、生产批量的要求。例如：专用焊接工装夹具、专用焊接机床就属于这类装备。 接机械设备的分类 焊接机械装备可分为四大类： 他从属装置。其中： （ 1） 焊接工装夹具（按动力源分类）可分为：手动夹具 气动夹具 液压夹具 磁力夹具 电动夹具 真空夹具 混合式夹具 。 （ 2）焊接变位机械可分为：焊工 变位机械 焊机变位机械 焊件变位机械 。 其中焊件变位机械可分为：焊接变位机 焊接回转台 焊接翻转机 焊接滚轮架 （ 3）焊件输送机械可分为：上料装置 配料装置 卸料装置 传送装置 各种专用吊具 。 （ 4）其他从属装置可分为： 导电装置 焊剂输送与回收装置 焊丝清理及盘丝装置 埋弧焊焊剂垫等 。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 接机械装备对焊接产生的作用 焊接机械装备对焊接生产的有利作用有以下几个方面： （ 1） 采用焊接工装夹具，零件由定位器定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，从而保证装配精度加快了 装配作业的进程。此外焊接工装夹具上大多都采用磁力、液压、气动夹具，即使采用手动夹具，也都有扩力机构，因此可减轻工人的体力劳动，提高装配效率 。 （ 2）由于焊接在夹具中可强行夹固或预先给 予 反变形，所以可以控制或消除反变形 。 （ 3）采用焊接工装夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，所以可提高焊件互换性能；焊接上的配合孔配合槽可由原 来的先焊接后加工改为加工后焊接从而避免了大型焊接焊后加工的困难， 有利于缩短焊件生产周期 。 （ 4）采用焊接变位机械，可缩短装配施焊过程中焊接翻转变位的时间，减少辅助工时提高焊机利用率 和焊接生产力 。 （ 5）采用焊接变位机械可使焊件处于最有利的施焊位置 水平及船型位置上进行焊接，有利于操作，保证焊接质量，而且可加大焊接工艺规程，充分发挥焊接方法的效能 。 （ 6）采用焊接变位机械可扩大焊机的焊接范围。例如，埋弧焊机配合相应的焊接设备后可完成内外环缝、空间曲线焊缝的焊接和空间曲面的堆焊 。 （ 7）采用焊接机械装备后，可使手工操作变为机械操作。人处于控制机械的地位，减少人为因素对焊接质量的影响，也可降低对焊工操作技术水平的要求 。 （ 8）采用焊接机械装备后，可使装配和焊接集中在一个工位上完成。减少工序数量，节约车间使用面积。 （ 9）只有与焊接机械装配相配合，才能在条件困难、环境危险、不宜由人工直接操作的场合实现焊接作业。例如在高温、深水、剧毒、有放射性的环境进行焊接作业。 总之，焊接机械设备对焊接生产的有利作用是多方面的。不但保证了焊接质量，提高了焊接生产率，改善工人工作条件，还使焊接实现了机械化，自动化提高了生产精度。因此，无论在焊接车间或是施工现场，焊接机械装备已成为焊接生产中不可缺少的机械装备之一，从而获得广泛的应用 。 接自动化 南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 焊接机器人的应用：进入 20 世纪如年代以来，随着我国改 革步伐的加快和国民经济的高速发展，一些企业也相应地以“更新装备，加强技术改造，适应市场需求，生产有竞争力的产品，稳定提高企业效益”作为企业求生存、发展的关键措施之一。在此背景下，在机械制造业中使用焊接机器人的数量也急剧增加。据 1996 年的统计，我国使用焊接机器人进行生产的工厂已有 70 家，包括少量教学科研用焊接机器人在内，我国当时拥有的焊接机器人已达 5 百多台，其中，弧焊机器人占 53%，点焊机器人占 46%，其余为其他焊接方法用的机器人。 国内当时使用的机器人，主要是从德国、日本、奥地利、意大利、瑞典等国 引进的，其中以德国、日本生产的最多，分别占 39%和 30%。这些引进的焊接机器人，94%以上都是五轴或六轴的关节式球坐标焊接机器人，它们代表了国际 20 世纪 90 年代初、中期的水平。其中，特别是工程机械制造行业所引进的五条焊接柔性生产线(性能尤为先进，几乎全部配备了接触寻位、 电弧跟踪系统，有的还具有机器人与焊件变位机械同步协调运动的功能。 国内使用焊接机器人较多的主要是汽车、摩托车和工程机械三个行业。其中，在汽车及其零部件制造业中所拥有的焊接机器人占全部焊接机器人的 65%，在摩托车行业和工程机械 行业分别占 15%和 16%，分布在电器、自行车、机车、航天航空等行业的机器人仅占 4%。 在我国，有高达 98%的点焊机器人使用在汽车及其零部件制造行业中。这是因为点焊机器人仅适用于薄板非密封结构的焊接，在汽车制造业中主要用于驾驶室、车箱、车身等薄板冲压件的组对焊接。 综上所述可以预料，随着我国经济的进一步发展和市场需求的进一步开拓，焊接机器人及其配套的焊件变位 机 械，在我国机械制造业中的应用，也会越来越多，越来越广泛。 接工装夹具 焊接工装夹具是将焊件准确 定位并夹紧， 用于装配和焊接的工艺装备。 在焊接结构生产中，装配和焊接是两道重要的生产工序，根据工艺通常以两种方式完成这两道工序，一种是先装配后焊接；一种是边装配边焊接。我们把用来装配以进行定位焊的央具称做装配夹具；专门用来焊接焊件的夹具称做焊接夹具；把既用来装配又用来焊接的夹具称做装焊夹具。它们统称为焊接工装夹具。 焊接工装夹具按动力源分为七类：电动夹具、真空夹具、磁力夹具、液压夹具、气动夹具、手动夹具 。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 一个完整的夹具，是由定位器、夹紧机构、夹具体三部分组成的。在装焊作业中，多使用在夹具体上装有多个不同夹紧机构和定位器的复杂夹具 (又称为胎具或专用夹具 )。其中，除夹具体是根据焊件结构形式进行专门设计外，夹紧机构和定位器多是通用的结构形式。 接工装夹具的特点 焊接工装夹具的特点，是由装配焊接工艺和焊接结构的形式决定的，与机床夹具比较有如下特点： （ 1） 由于焊件一般由多个简单零件组焊而成，而这些零件的装配和定位焊，在焊接工装夹具上是按顺序进行的，因此，它们的定位和夹紧是一个个单独进行的。而机床夹具是对一个待机械加工的整体毛坯进行一次定位和夹紧。 （ 2） 在焊接过程中，零件会因焊接加热而伸长或因冷却而缩短， 为了减少或消除焊接变形，要求工装夹具能对某些零件给予反变形或者作刚性的夹固；为了减少焊接应力，又要允许某些零件在某一方向可以自由伸缩。因此，焊接工装夹具不是对所有的零件都作刚性的夹固。 机床夹具则不然，除少数加工长件的夹具，如加工光杆用的顶尖，要考虑工件机械加工时的热变形对其作游动夹固外，夹具均对工件作刚性夹固。 （ 3） 对机床夹具而言，加工后的工件，尺寸减小，重量减少，更便于从夹具上取下。对焊接工装夹具而言，装焊完的结构，尺寸增大，重量增加，形状变得复杂，增加了从工装夹具上卸下的难度。 （ 4） 对用于熔焊的夹具，工作时主要承受焊件的重力、焊接应力和央紧力，有的还要承受装配时的锤击力；用于压焊的夹具还要承受顶锻力。而机床夹具主要承受工件的部分重力和切削力，且此切削力远远小于焊接工装夹具所承受的各种力。 （ 5） 与机床夹具不同，焊接工装夹具往往是焊接电源二次回路的一个组成部分，因此绝缘和导电是设计中必须注意的一个问题。例如，在设计电阻焊用的夹具时，如果绝缘处理不当，将引起分流，使接头强度降低。但对机床夹具而言，除电加工所用夹具外，不存在导电的问题。 焊接结构件的种类繁多，形状尺寸各异， 焊接过程的要求也不尽相同，与之相匹配的焊接工装为适应焊件的需要在形式，工作原理及技术要求上也有很大的差别。为了适应技术管理工作的需要，便于掌握各类焊接工装的工作特点和设计基本方法，就必须先对焊接工装进行分类。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 接工装夹具的分类 可以按用途与应用范围对常见焊接机械进行分类 。 按用途分类： （ 1）装配用工艺装备。这类工装的主要任务是按照工艺要求，把待焊工件的零部件按照相互之间的位置准确的固定下来，然后再进行定位点焊，而不直接参与正式的焊接工作。这类工装称为装配定位焊夹具，它包括各位 定位器，夹紧器，推拉装置，组合夹具和装配台架。 （ 2） 焊接用工艺装备。这类工装专门用来焊接已经经过点焊固定好的工件。如各类焊接专机，龙门式，悬臂式，平台式，爬行式等。 （ 3） 装配焊接工艺装备。这类工装既能完成整个焊件的装配，又能完成焊缝的焊接工作。这类工装通常是专用焊接机床或自动焊接装置，或者是装配焊接的综合机械化装置，如一些自动焊接生产线。 实际生产中一个焊件如果要完成焊接工作，单单依靠一个工装一般是难于完成的，而是需要许多种焊接工装的配合使用，这样才能达到焊接过程的机械化和自动化。 按应用范围分类 ： （ 1） 通用焊接工装。目前国家针对焊接工艺中的需求已经指定了很多的标准，如滚轮架行业的 9187 标准等。所谓通用焊接工装，既是指已经标准化且有较大适用范围的工装。这类工装一般无须调整或稍加调整，就能适用与不同工件的装配或焊接工件。 （ 2） 专用焊接工装。只适用与某一特定类型的工件的装配或焊接，一般不能通用。这类焊接工装一般应按需求来设计，或者在专门厂家协商定做。 （ 3） 柔性焊接工装。指可以通过调整自身的尺寸来适应一定形状和尺寸变化的焊接工装。 此外还 有按动力装置分类，按焊接方法分类等，再 此 就不详细说明了 。 焊接工装夹具的设计要求 （ 1） 焊接工装夹具应动作迅速、操作方便，操作位置应处在工人容易接近、最宜操作的部位。特别是手动夹具，其操作力不能过大，操作频率不能过高，操作高度应设在工人最易用力的部位，当 夹具 处于夹紧状态时，应能自锁。 （ 2） 焊接工装夹具应有足够的装配、焊接空间，不能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸。所有的定位元件和夹紧机构应与焊道保持适当的距离，或者布置在焊件的下方或侧面。夹紧机构的执行元件应能够伸缩或转 位。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 （ 3） 夹紧可靠，刚性适当。夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，夹紧后既不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束度过大而产生较大的应力。 （ 4） 为了保证使用安全，应设置必要的安全连锁保护装置。 （ 5） 夹紧时不应损坏焊件的表面质量，夹紧薄件和软质材料的焊件时，应限制夹紧力，或者采取压头行程限位、加大压头接触面积、加添铜、铝衬垫等措施。 （ 6） 接近焊接部位的夹具，应考虑操作手把的隔热和防止焊接飞溅物对夹紧机构和定位器表面的损伤。 （ 7） 夹具的施力点应位于焊件的支承处或者布置在靠近支承的地方 ，要防止支承反力与夹紧力、支承反力与重力形成力偶。 （ 8） 注意各种焊接方法在导热、导电、隔磁、绝缘等方面对夹具提出的特殊要求。例如，凸焊和闪光焊时，夹具兼作导电体；钎焊时夹具兼作散热体，因此要求夹具本身具有良好的导电、导热性能。再如，真空电子束焊所使用的夹具，为了不影响电子束聚焦，在枪头附近的夹具零件，不能用磁性材料制作，夹具也不能带有剩磁。 （ 9） 用于大型板焊结构的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具体的刚度，对结构的形状精度、尺寸精度影响较大，设计时要留有较大的裕度。 （ 10） 在同一个夹 具上，定位器和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量只选用一种动力源。 （ 11） 工装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率。 （ 12） 尽量选用已通用化、标准化的夹紧机构以及标准的零部件来制作焊接工装夹具。 件在焊接工装夹具中的定位方法 前已述及，在装焊作业中，焊件按图样要求，在夹具中得到确定位置的过程称为定位。 焊件在夹具中要得到确定的位置，必须遵循物体定位的“六点定则”。但对焊接金属结构件来说，被装焊的零件多是些成形的板材和型材，未组焊前刚度小、易变形，所以常以工作平台的 台面作为焊件固定面。另外、对焊接金属结构的每个零件，不必都设六个定位支承点来确定其位置，因为各零件之间都有确定的位置关系，可利用先装好的零件作为后装配零件某一基面上的定位支承点，这样，就可以简化夹具结构，减少定位器的数量。 为了保证装配精度，应将焊件几何形状比较规则的边和面与定位器的定位面接触，并得到完全的覆盖。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 在夹具体上布置定位器时，应注意不妨碍焊接和装卸作业的进行，同时要考虑焊接变形的影响。如果定位器对焊接变形有限制作用、则多做成拆卸式或退让式的。操作式定位器应设置在便于操作的位置上。 在批量 生产中使用的专用夹具，其夹具体是根据焊件形状、尺寸、定位及夹 紧要求、装配施焊工艺等专门设计的。夹具体上安装着定位器以保证零件 2 相对零件 1的垂直度和相对高度。零件定位后，用圆偏心 杠杆夹紧机构夹紧，以保证施焊时零件的相互位置不发生改变。 对夹具体的要求是：有足够的强度和刚度；便于装配和焊接作业的实施； 能将装焊好的焊件方便地卸下；满足必要的导电、导热、通水、通气及通风条件； 容易清理焊渣、锈皮等脏物；有利于定位器、夹紧机构位置的调节与补偿； 必要时，还应具有反变形的功能。 通常 作为通用夹具体的装焊平台多为铸造结构，而专用夹具体多为板焊结构。 机变位机械 焊机变位机械是改变焊接机头空间位置进行焊接作业的机械设备。它主要包括焊接操作机和电渣焊立架。焊接操作机的结构形式很多，使用范围很广，常与焊件变位机械相配合，完成各种焊接作业。若更换作业机头，还能进行其他的相应作业。 接变位机械的分类 焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械设备。 使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动生 产卒，减轻工人劳动强度，保证和改善焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法的效能。 焊接变位机械的分类及各类所属设备如下（如图 2 图 2 1 焊接变位机械的分类 南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 各种焊接变位机械都可单独使用，但在多数场合是相互配合使用的，它们不仅用于焊接作业，也可用于装配、切割、检验、打磨、喷漆等作业。 接变位机械应具备的性能 一般，通用的焊接变位机械应具备的性能是： （ 1） 焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围焊接运行速度，以及良好的结构刚度。 （ 2） 对尺寸和形状 各异的焊件，要有一定的适用性。 （ 3） 在传动链中，应具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件应重力作用而发生事故。 焊件变位机械是在焊接过程中改变焊件空间位置，使其有利于焊接作业的各种机械设备。 焊件变位机械按功能不同，分为焊接变位机、焊接滚轮架、焊接回转台和焊接翻转机四类。 在手工焊作业中，经常使用各种焊件变位机械，但在多数场合，焊件变位机械是与焊机变位机械相互配合使用的，用来完成纵缝、横缝、环缝、空间曲线焊缝的焊接以及堆焊作业。焊件变位机械也是机械化、自动化装焊生产线上的重要组成都 分。焊接机械是改变焊件，焊机或焊工位置来完成机械化，自动化焊接的各种机械装备。使用焊接机械可缩短焊件翻转变位的辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度，改善焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法的效果。 种焊接设备的具体介绍 接变位机 (一 )功能及结构形式 焊接变位机，是在焊接作业中将焊件回转并倾斜置于有利施焊位置的焊件变位机械。焊接变位机主要用于机架，机座，机壳等非长形工件的焊接。 焊接变位机按结构形式可分为三种： 适用与轻小焊件的翻转空位，载重量一般不超过 1 吨。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 10 图 2 2 伸臂式焊接变位机 如图 2示，其工作台连同回转机构通过倾斜轴支承在机座上，工作台以焊速回转，倾斜轴通过扇形齿轮或液压缸，多在 110 140 度的范围内恒速或变速倾斜。该机稳定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，适用于 00 吨焊件的翻转变位。是目前产量最大、规格最全、应用最广的结构形式。常与伸缩臂式焊接操作机或弧焊机器人配合使用。 图 2 3 座式焊接变位机 1 回转工作台 2 倾斜轴 3 扇形齿轮 4 机座 有较高的稳定性，适用于大型和重型工件的翻转变位，载重量一般都在 50 吨以上。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 图 2 4 双座式焊接变位机 1 工作台 2 凹形架 3 机座 4 回转装置 5 倾斜机构 接翻转机 焊接变位翻转机是一 种可以 实现大型回转零件在焊接时变位、翻转、旋转位置，以便获得更佳焊接位置的焊接辅助设备，可配用熔化极气体保护焊机 (机 )。 如图 2 2产品主要由立柱提升机构、翻转机构、回转机构以及控制器组成。 图 2 5 轻型焊接翻转台 南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 图 2 6 焊接翻转机 接操作机 焊接操作机作为一种焊接辅助机械，被广泛地应用于锅炉、压力容器、管道和金属结构行业。与滚轮架、变为机或翻转机相配，可焊接大直径管道内外纵、环缝。可根据用户工艺要求选配焊接系统，还可选配焊接系统，还可选配焊接跟踪系统、监控系统，焊剂自动输送回收系统或摆动器。 焊接操作机是将焊件准确地送到并保持在待焊接位置或以选定的焊速沿规定的轨迹移动焊机的机械装置。 焊接操作机与焊接变位机、焊接滚轮架等焊件变位装置配合使用，可 完成多种焊缝的焊接，也可以进行工件表面的自动焊接 。 焊接操作机可分为：平台式焊接操作机、伸缩臂式操作机 （图 2、门式操作机 （图 2、桥式操作机、台式操作机 图 2 7 伸缩臂式操作机 南昌航空大学科技学院学士学位论文 13 图 2 8 固定门式操作机 接滚轮架 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。若对主、从动滚轮的高度作 适当调整，也可进行锥体、分段不等径回转体的装配与焊接。对于一些非圆长形焊件，若将其装卡在特制的环形卡箍内，也可在焊接滚轮架上进行装焊作业。为了焊接不同直径的焊件，焊接滚轮架的滚轮间距应能调节。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 （如图 2。 图 2 9 自调式焊接滚轮架 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 （如图 2。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 图 2 10 非自调式焊接滚轮架 焊接滚轮架按结构形式分为两类： 第一类是长轴式滚轮架。滚轮沿两平行轴排列，与驱动装置相连的一排为主动滚轮，另一排为从动滚轮。长轴式滚轮多是用户根据焊件特点自行设计制造的，市场可采用的定型产品很少 。 图 2 11 长轴式滚轮架 第二类是组合式滚轮架（如图 2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。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 15 图 2 12 组合式滚轮架 对于重型滚轮架 （如图 2，多采用车间起重设备挪动滚轮架座进行分段调节。对轻型滚轮架，多采用手动或电动丝杠 螺母机构来移动滚轮座进行连续调节。 图 2 13 200 吨重型焊接滚轮架 于滚轮架轴向窜动的问题 如果滚轮和焊件都是理想的圆柱体，且各滚轮尺寸一致，并且其转动轴线都在同一水平面内并与焊件轴线平行时，放在滚轮架上的焊件是不会产生轴向窜动的，这是理想情况。但实际上是不可能做到的，尤其 是焊件就不可能做到理想中的圆柱体。 多次试验 证明 将主、从滚轮架在水平和轴向上的位置找好，固定下来，下次再用时 仍 会窜动。即便是同一个焊件，此时调整后已不再窜动，但换个方向旋转或将该焊南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 件吊起移动位置后再放到滚轮架上，该焊件又会窜动了，更不用说换另外一个焊件了。 国内一些工厂采用在焊件端头硬顶的办法，这种办法对设备和焊件都有损害，实属无奈。国外制作的防窜滚轮架，虽能满足要求，可惜价格较昂贵。 理论和实践都证明：影响焊件做轴向窜动的主要原因是滚轮各轴线与焊件轴线的平行度。因此，在制造和使用焊接滚轮架时 ，首先要尽量做到： 主、从滚轮架都位于同一中心线上。 各滚轮的轴线都在一个水平面内且相互平行。 滚轮间距相等。实际上，焊件在滚轮架上的轴向窜动，其焊件本身是在作螺旋运动，如能采取措施，把焊件的左旋及时地改为右旋或将右旋改为左旋，直至焊件不再作螺旋运动为止。 目前，已有三种执行机构可完成此任务： （ 1） 顶升式执行机构 从动滚轮架 的 一侧滚轮可以做升降运动，使焊件轴线发生偏移，同时也使焊件自重产生 的 轴向分量发生变化。这种调节方式其优点是调节灵敏度较高，缺点是制造成本高，体积大 。 （ 2） 偏移式执行机构 从动滚轮架的两侧滚轮沿其垂直中心线可做同向偏移，以此改变滚轮与焊件的轴向摩擦分力。这种调节方式其优点是灵敏度高，但最大的缺点是对滚轮的磨损太大。 （ 3） 平移式执行机构 从动滚轮架的两侧滚轮可以同时垂直于焊件轴心线做水平移动，从而达到调节焊件轴心线以及调节滚轮轴线夹角的目的。这种调节方式其优点是稳定性好，制造成本低，结构简单，不占用额外的安装空间。 主动轮转速控制 我们的目的是要检测出焊件在轴线方向上的窜动位移，从原理上说，可以采取在焊件筒壁侧面检测方式和在焊件端面检测方式。筒壁侧面 检测方式可以不受焊件端面误差的影响，但这种检测方式由于要去除筒壁的垂直旋转分量，再加上打滑、筒体表面粗糙、污物的影响，因此要制造出可靠的传感器来是不容易的。在焊件端面检测方式是目前贯用的检测方式，这种检测凡是不可避免地受到焊接焊件端面与其轴心线垂直方向上凹凸不平的影响，因此要求对焊件的受测端面进行加工。但对大型焊件来讲，这种加工要求的精度越高，其困难和费用也就越大。能否降低对端面加工的要求，就显得重要起来。比如，工艺要求焊件的轴向窜动量不大于 2是焊件的受测端面不平度却大于 2这种条件下能否 做到防止焊件的轴向窜动是衡量防窜滚轮架是否实用的重要指标之一。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 确定焊接滚轮架方案时，其合理性和经济性是主要考虑的因素。当焊件的焊接方法及工艺确定后，所选夹具结构，首先要能保证焊接工艺的实施。同时，焊件结构尺寸以及组成焊件坯料的制作工艺和制造精度，则是确定夹具定位方法、定位基准和夹紧机构方案的重要依据。除此之外，还应考虑经济上的因素，使夹具的制造、使用费用最低而取得的经济效益最大。由于上述各因素都不是孤立存在的，它们之间往往有联系又有制约，所以在确定夹具方案时要对上述各因素进行综合 分析，只有通盘考虑，才能制定出最佳的设计方案具体确定设计方案时，应联系以下几个方面进行考虑： （ 1） 焊件的整 体尺寸和制造精度以及组成焊件的各个坯件的形状、尺寸和精度。其中， 形状和尺寸是确定夹具设计方案、夹紧机构类型和结构形式的主要依据，并且直接影响其几何尺寸的大小；制造精度是选择定位器结构形式和定位器配置方案以及确定定位器本身制造精度和安装精度的主要依据。 （ 2） 装焊工艺对夹具的要求。例如与装配工艺有关的定位基面装配次序、夹紧方向对夹具结构提出的要求。再如，不同的焊接方扫对夹具提出的要求，像 埋弧焊，可能要求在夹具上设置焊剂垫；电渣焊要求夹具保证能在垂直位置上施焊；电阻焊要求夹具本身就是电极之一等。 （ 3） 装、焊作业能否在同一夹具上完成，或是需要单独设计装固夹具和焊接夹具。 本次设计采用 组合式滚轮架进行设计 。 合式滚轮架的特点 （ 1） 主从动滚轮架各自独立，可 根据焊件的重量，长度任意组合，使用方便灵活 滚轮架靠滚轮对的自由摆动或靠丝杠的调节作用在规定范围内调节滚轮中心距，适用不同直径的焊件，圆筒体焊件放置平稳 。 （ 2） 可无级调 速，焊速 范围大， 速度稳定。 （ 3） 为了便于调节滚轮架之间的距离，以适应不同长度焊件的装焊要求，有的滚轮架上还安有机动或飞机动行走机构，沿轨道行走，调节相互之间的距离。 焊接滚轮架多采用直流电动机驱动，降压调速。这种方式沿用已久，技术很成熟，电动机的机械特性较硬，启动力矩较大，是目前滚轮架使用最广的拖动调速方式。缺点是电动机结构复杂，调速范围较窄，一般恒转矩的调速范围为 1： 10 左右低速时的速度不够稳定，有爬行现象。也有滚轮架是采用交流异步电动机拖动，变频调速。 近几年随着晶体管变频器性能的完善以及价格的下降，采 用交流电动机驱动，变南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 频调速的滚轮架也日趋增多。其优点是调速范围宽，可达 1： 20，转动平滑性好，低速特性硬。缺点是低速段过载倍数降低较大，变频电源的价格也较高。但随着电动机额定功率的增加，价格上升则相对平缓，所以在重型焊接滚轮架上，采用交流异步电动机拖动和变频调速较为适合。本次设计的焊接滚轮架吨为 12 吨，采用直流电动机。 为是焊接滚轮架的滚轮间距离调节更为方便，机动性更强，组合更加便利，采用单独驱动的焊接滚轮架日益增多。但是每一主动滚轮均由一台电动机驱动时，应解决好个滚轮之间的同步问题。由于制造工艺，材料性能 等因素的影响，其额定转速实际上并不一致，因此，要把实测数据较为接近的一组电动机做为焊接滚轮架的拖动电动机。另外，对重型焊接滚轮架，还应考虑以测速发电机为核心的速度反馈装置来保证各滚轮转速的同步。 焊接滚轮架的金属滚轮多采用铸铁和合金球磨铸铁制作，其表面热处理硬度约为50轮直径多在 200700 国外滚轮架品种很多，系列较全，承载量 11500t，使用焊件直径 18m 的标准组合式滚轮架（即两个主动轮座与两个从动轮座的组合）均成系列供应。其滚轮线速度多在 690m/h 之间无极可调有的还有防止 焊件轴向窜动的功能。 我国已有不少厂家生产焊接滚轮架，最大承载量已达 400t，适用焊件直径可达6m，滚轮线速度多在 660m/h 之间无级调速。防轴向窜动的滚轮架已有生产，但性能质量尚待提高。 我国在 1990 年颁布了 焊接滚轮架的行业标准（ 33003规定：主动滚轮的圆周速度应在 6h 范围内无级可调，速度波动量按不同的焊接工艺要求，要低于 5% 10%，滚轮转速应稳定、均匀，不允许有爬行现象。按 定制造的筒体类工件在防轴向窜动滚轮架上进行焊接时，在整个焊接过程中允许工件 的轴向窜动量为 3传动机构中涡轮副齿轮副等传动零件，应符合国标中的 8 级精度等级。 轮驱动方案 为使焊接滚轮架的滚轮间距调节方便可靠，组合便利，采用主动轮单独驱动的设计方案，即每个主动轮单独利用一台电动机和减速机构驱动。 不过要 注意解决好各主动轮的同步问题，在选用电动机和减速机结构上要尽量选用特性一致且经过实测的使用。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 因为长轴式滚轮架是用户根据焊件特点自行设计制造的，市场可供选用的定型产品很少，已不常用，所以本次设计的 12 吨级滚轮架采用组合式设计 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。 速器的选择 蜗杆减速器按蜗杆外形结构分为圆柱蜗杆减速器，环面蜗杆减速器，锥蜗杆减速器三大类。 本次采用圆弧圆柱蜗杆减速器。蜗杆传动是传递交错轴之间的动力常用的交错角=90。它具有单级转动比大工作平稳，振动小，噪音低及可做成自锁形式等特点。 圆弧蜗杆传动除具有普通蜗杆传动的优点外，还有以下特点：齿形优良，蜗杆涡轮齿面为凹凸共轭啮合，当量曲率小，齿 面间润滑油膜容易形成，齿面接触应力低具有良好的强度和润滑集合条件。接触线及形状分布合理。蜗杆和涡轮啮合时瞬间接触线相对滑动方向形成的夹角近于直角。 减速器选用标准件，其型号的选定是根据传动比和中心距综合考虑选定的。中心距不能超过滚轮安装的高 度，即滚轮中心轴离地面的距离， 选定中心距为 100。 再根据工作条件：工作荷载平稳无冲击，每日工作 8 小时，每小时启动 10 次，启动转矩为输出转矩的 。 根据机械传动装置选用手册 ： 与滚轮相连的减速器选择型号： 00 7935形尺寸查看了机械传动装置选用手册表 蜗杆在涡轮之下的圆柱蜗杆减速器。 与电动机相连的减速器选择型号： 00 7935形尺寸参看机械传动装置选用手册表 是蜗杆在涡轮之上的圆柱蜗杆减速器。 减速器第一次使用时当运转 150300h 后需更换润滑油，在以后的使用中应定期检查油的质量。对于混入杂质或变质的油需及时更换。一般情况下，对于长期连续工作的减速器，每 5001000h 必须换油一次。应加入与原来牌号相同的油， 不得不同品牌混用。牌号相同而粘度不同的油允许混合使用 。 工作中，当发现油温温升超过 80 度或油池温度超过 100 度及产生不正常噪音时，应停止使用，检查原因。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 20 减速器应定期检修如发现胶合或显著磨损，必须采取有效措施予以制止或排除，备件必须按标准制造。 轴器的选用 联轴器的类型很多根据其是否包含弹件元件，可以划分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。刚性联轴器根据正常工作时是否允许两个半联轴器轴线产生相对位移又分为固定式刚性联袖器和可移式刚性联袖器。固定式刚性联轴器，要求被联接两轴轴线严格对中，因为它不能补偿两 轴的相对位移。其常用类型有夹壳联轴器和凸缘联轴器等。可移式刚性联轴器可以通过两半联轴器间的相对运动来补偿被联接两轴的相对位移。其常用类型有十字滑块联轴器、齿轮联轴器和万向联轴器等。 弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振动和缓解冲击的能力，而且能够通过弹性元件助变形来补偿两轴的相对位移。其常用类型有 弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器和轮胎式联轴器等 。 根据以上特点 ： 与电动机相连的联轴器采用 再根据轴径大小查机械设计与制造简明手册选用代号为 Q号 个） 。 与滚轮相连的联轴器采用凸缘连轴器再根据轴径大小查机械设计与制造简明手册选用 （一个）。 两蜗杆减速器之间采用十字滑块联轴器，根据轴径大小查机械设计与制造简明手册选用 十字滑块联轴器（两个）。 表 3 1 联轴器选择 名称 公称扭矩范围 轴径范围 最大转速范围 特点 应用条件 凸缘连轴器 1020000 10180 140013000 结构简单，成本低可传动较大 扭距，但不等消除冲击。对所连两轴间的偏移缺乏补偿能力 经常用于荷载平稳有轻度冲击的条件下，链接低速和刚性不大的两轴。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 21 性爪型联轴器 25600 1565 380010000 外形尺寸小，飞轮力矩小 用于小功率，高转速，没用急剧冲击载荷的情况下 十字滑块联轴器 12020000 15150 100250 结构紧凑，尺寸小，寿命长。但制造比较复杂 无较大冲击，转速不高的，存在两轴径向相对位移时采用 轮架滚轮的设计 滚轮架的滚轮结构主要有四种类型，其特点和使用 范围见表 3 表 3 2 滚轮形式选择 类型 特点 使用范围 钢轮 承载能力强，制造简单 一般用于重型焊件和需预热处理的焊件以及额定在和大于 60t 的滚轮架 胶轮 钢轮外包橡胶，摩擦力大，传动平稳但橡胶易压坏 一般用于 10t 以下的焊件和有色金属容器 组合轮 钢轮与橡胶轮相结合，承载能力比橡胶轮高，传动平稳 一般多用于 1060t 的焊件 履带轮 大面积履带和焊件接触，有利于防止薄壁工件的变形，传动平稳但结构 较复杂。 用于轻型，薄壁大直径的焊件及有色金属容器 由于滚轮架的额定载荷是 12t，所以选用胶轮结构。橡胶轮缘的滚轮常因结构不合理，或橡胶质量不佳或挂胶工艺不完善，使用不久就会发生挤裂，脱胶而破坏。为此，设计滚轮时，常常在橡胶轮缘两侧开出 15 度的倒角，以留出承载后橡胶变形的空间，避免挤裂。另外，常在橡胶轮辋与金属的结合部，将金属轮面开出多道沟槽，以增加橡胶与金属的接触面积，强化结合牢度，避免脱胶。至于橡胶成分和挂胶工艺，在美国是一项专利，国内兰州石油化工机器厂，将国产橡胶轮缘的坦克支重轮用在焊接滚轮架上， 取得了很好的效果，使滚轮寿命延长了许多。 滚轮的选用： 南昌航空大学科技学院学士学位论文 22 图 3 1 滚轮的设计 如图 3示， 滚轮直径为 500宽 300滚轮边缘采用橡胶来增大摩擦力。 的设计 图 3 2 轴的设计 轴主要是用来支承转动的机械零件，如齿轮、带轮等，并传递运动和动力。根据轴所受载荷的不同，可分为心轴、传动轴和转轴三种。 只承受弯 矩 作用的轴称为心轴。心轴可以是转动的，如火车的轮轴。也可以是固定的，如自行车的轮轴。 传动轴是只传递转矩的轴。如联接汽车变速箱与后桥的轴。既承受弯矩又传递转矩的轴称为转轴。转轴是机器中最常见的轴，如齿轮减速箱中的轴均是转轴。此次设计的轴为转轴，即承受弯矩又传递转矩。 轴在工作时常受到变应力的作用，其失效形式多为疲劳断裂。因此轴的材料首先应具有一定的疲劳强度，同时还应满足工艺性和经济性方面的要求。 轴 的常用材料主要是碳素钢和合金钢。碳素钢分普通碳素钢和优质碳素钢。常用的有 35， 40， 45，南昌航空大学科技学院学士学位论文 23 50 号优质碳素钢，其中以 45 号钢应用最普遍。与合金钢相比，碳素钢价廉，对应力集中的敏感性小。并且经过正火或调 质
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