40t焊接滚轮架设计_毕业设计.doc

毕业设计（论文）说明书 i 40t 焊接滚轮架设计焊接滚轮架设计 摘要摘要 随着现代工业的高度发展和焊接技术的不断进步，焊接作为一种金属连接的工艺 方法，在金属结构生产中已基本取代了铆钉连接工艺。焊接产品质量的好坏不仅取决 于焊接工艺质量，与备料、装配等工序也有密切联系。因此，在整个焊接生产过程中， 不论产品的质量要求和批量的大小，均应考虑采用生产工艺装备。其中，焊接滚轮架 是借助于主动轮与工件间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊接变位机械，其主要应用于 筒形工件的装配与焊接。本文主要研究了以下内容： 在已知筒形工件的重量与旋转转速的前提下，考虑到传动过程中存在的摩擦效率 以及最终的输出功率，确定电动机型号。再以选定的转速为基础，求出传动装置的传 动比，从而进一步确定选用减速器的传动形式、数量等。再根据总体上对轴、轴承、 联轴器等的刚度、寿命要求、综合位移要求等，确定其余零部件。 关键词：关键词： 焊接；生产工艺质量；焊接滚轮架；筒形工件 毕业设计（论文）说明书 ii abstract with the high level of modern industrial development and the continuous advancement of welding technology, welding metal as a way to connect the technology in the production of metal structures has basically replaced the rivets connecting process. the quality of welding quality depends not only on the quality of welding technology, but also on the preparation and assembly processes are closely linked. hence, throughout the welding process, regardless of the quality of the product requirements and batch size,we should consider the use of production technology and equipment. among them, the wheel frame is welding driving wheel with the workpiece by means of friction between the cylindrical workpiece driven welding positioner rotating machinery, mainly used in the cylindrical workpiece and welding assembly. this paper studys the following: cylindrical workpiece in a known weight and rotation speed under the premise of the process of taking into account the transmission efficiency of the existence of friction and, ultimately, the output power to determine the motor type. then selected based on speed, calculated the transmission gear ratio, so as to further determine the selection of the drive reducer form, quantity, and so on. on the basis of the whole shaft, bearings, couplings, such as stiffness, longevity requirements, integrated displacement requirements, etc., we could determine the remaining components. key words: welding; production process quality; welding wheel frame; cylindrical workpiece 毕业设计（论文）说明书 iii 目录目录 摘要摘要.i abstract.ii 目录目录 第第 1 章章 绪论绪论1 1.1 课题研究的意义及现状 1 1.2 论文主要研究内容 1 第第 2 章章 滚轮架概述滚轮架概述2 2.1 本文滚轮架适用范围.2 2.2 滚轮架的分类.2 2.3 中心角与驱动力、支反力的关系.3 2.4 型号标志方法.4 2.5. 正常使用条件及技术要求 .5 2.6. 检验与验收及标志、包装、运输及保管 .7 2.7. 滚轮驱动方案及轴向窜动的问题 .9 第第 3 章章 滚轮架的设计与校核滚轮架的设计与校核13 3.1 电动机、带轮的选择 13 3.2 减速器的确定 15 3.3 主动滚轮的设计 16 3.4 从轮滚轮的设计 24 结论结论28 参考文献参考文献29 致致谢谢30 附附件件 1.31 附件附件 2.41 毕业设计（论文）说明书 iv 第第1章章 绪论绪论 1.1 课题研究的意义及现状课题研究的意义及现状 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求而 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的焊接与装配。 近年来，在筒形工件内外环缝的焊接中，组合式焊接滚轮架取代长轴式、固定 式等焊接滚轮架，获得了广泛的应用。现实生产中，应用最多的标准组合是由两个主 动轮座配两个从动轮座来驱动和支承工件。但是主、从动轮座在支架上的布置有两种 方案 一种是两个主动轮座和两个从动轮座分别布置在两个支架上，另一种是每个支架 上各布置一个主动轮座和从动轮座。前者宜用于壁厚较大刚性较好的工件，后者宜用 于长度较大刚性较差的工件。 1.2 论文主要研究内容论文主要研究内容 本论文主要对焊接滚轮架的分类以及应用进行阐述，对焊接滚轮架的主动轮、从 动论进行相应的定量分析。全文的主要内容包括以下几个方面： （1） 滚轮架分类 （2） 滚轮架中心角与驱动力、支反力的关系 （3） 滚轮架驱动方案及轴向窜动的问题 （4） 主动滚轮中减速器、转轴、轴承等的设计 （5） 从动滚轮中转轴、圆锥滚子、滑动轴承等的设计 毕业设计（论文）说明书 v 第第2章章 滚轮架概述滚轮架概述 2.1 本文滚轮架适用范围本文滚轮架适用范围 本章内容阐述了焊接滚轮的分类、技术要求、试验方法和检验规则等内容。 本章焊接滚轮架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 本章内容，由制造厂与用户双方协商处理。 2.2 焊接滚轮架的分类焊接滚轮架的分类 滚轮架由滚轮和基座组成。 2.2.1 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。 2.2.2 滚轮架分类 长轴式滚轮架和组合式滚轮架两大类。 （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。 （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）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。 （4）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。 （5）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。 （6）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 毕业设计（论文）说明书 vi 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。 2.3 中心角与驱动力、支反力的关系中心角与驱动力、支反力的关系 此处省略 nnnnnnnnnnnn 字。如需要完整说明书和设计图纸等.请 联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！ 该论文已经通过答辩 以上得出了中心角的使用上限 ，其下限可根据工件在滚轮上的静载稳定性确定 ， 即根据不发生倾覆的必要条件确定，。 1 min sin2 这是理论推导结果，实际应用中，即或很小 (e相对于 r很小)，也不能使过小。 通常，为了使工件稳定转动，又不使驱动功率增加，在满足工件不烦覆的条件下中心 角应大于并接近 30为宜。 2.4 型号标志方法型号标志方法 焊接滚轮架型号以名称、额定载重量、结构类型、传动形式、沿工作轴线移动功能 以及速度稳定程度分级等代号编制。 hgjx1-x2x3x4-x5 速度稳定程度分级 沿轴线移动功能 传动形式 结构形式 滚轮架额定载重 滚轮架代号 图 2-2 滚轮架型号表示方法 2.4.1 ghj 表示焊接滚轮架名称。 2.4.2 表示焊接滚轮架额定载重量代号，直接以吨数表示。 1 x 毕业设计（论文）说明书 vii 2.4.3 表示结构分类代号，表 2-1。 2 x 表 2-1 结构分类代号 结构分类代号结构分类名称 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可调中心滚轮架 6可偏转轴线滚轮架 2.5 正常使用条件及技术要求正常使用条件及技术要求 焊接滚轮架在下列使用条件下应能正常工作。 2.5.1 海拔高度不超过1000 m。 2.5.2 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。 2.5.3 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%。 2.5.4 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。 2.5.5 供电电网品质jb/t 91871999.8 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 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/t1184 的有关要求。 2.5.7 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。 2.5.8 技术要求 2.5.8.1 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。 2.5.8.2 主动滚轮圆周速度应满足焊接工艺的要求，在660 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。 毕业设计（论文）说明书 viii 2.5.8.3 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2-2）。 表2-2 速度稳定性能代号 速度稳定程度速度允许波动百分比 a5 b10 2.5.8.4 焊接滚轮架制造和装配精度要求 2.5.8.4.1 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。 2.5.8. 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中it8的要 求。 2.5.8.4.3 滚轮两头和中部圆跳动应符合gb/t 1184的有关要求。 2.5.8.4.4 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。 2.5.8.4.5 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/t1800.3 1998中it8精度要求。 2.5.8.5 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。 2.5.8.6 滚轮工作面的材料建议按滚轮额定载重量选取。 2.5.8.6.1 滚轮架额定载重量10 t，采用橡胶轮面。 1 x 2.5.8.6.2 滚轮架额定载重量10 t而60 t，采用金属橡胶组合轮面，金属轮面承重， 1 x 橡胶轮面驱动）。 2.5.8.6.3 滚轮架额定载重量60 t，采用金属轮面。 1 x 2.5.8.6.4 长轴式滚轮架的滚轮工作面的材料由供需双方商定。 2.5.8.7 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。 2.5.8.8 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。 毕业设计（论文）说明书 ix 2.5.8.9 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。mm3 2.5.8.10 主动滚轮驱动电动机最小功率建议按表2-3选取。 表2.5.2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2-3中所列数值的一半。 表2-3 主滚轮电动机的最小功率 载重量0.626102560100160250 最小功率0.40.7511.41.42.22.82.85.6 2.5.8.11 电气控制系统的安全指标应符合gb 4064 要求。 2.5.8.12 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。 2.5.8.13 出厂前，滚轮架非工作面应喷漆。 2.5.8.14 焊接滚轮架应在适当位置设有固定的起吊钩。 2.6 检查与验收及标志、包装、运输及保管检查与验收及标志、包装、运输及保管 2.6.1 出厂检验 滚轮架出厂前应按2.6.4所提项目和精度检查制造和装配质量，并进行空载试车。 2.6.1.1 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。 2.6.1.2 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2.6.4.2 要求。 2.6.1.3 用百分表测量滚轮的圆跳动，应满足2.6.4.3 要求。 2.6.1.4 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。 2.6.1.5 用平尺和外径百分表测量两滚轮的中心距，应满足2.6.4.5 要求。 2.6.1.6 空载试车 2.6.1.6.1 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。 毕业设计（论文）说明书 x 2.6.1.6.2 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2.6.2 要求，圆周速度波动量应达到2.6.3要求。 2.6.2 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。 2.6.2.1 负载试车 2.6.2.1.1 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。 2.6.2.1.2 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2.6.1所列数值。 表2-4 电动机的允许升温 绝缘等级 abbfh 允许温度 607580100125 2.6.2.1.3 用线速度测定仪检测筒体工件表面线速度，应达到2.6.3 要求。 2.6.2.1.4 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 2.6.9 要求。 2.6.3 标志、包装、运输及保管 2.6.3.1 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。 2.6.3.2 包装箱应坚固，能防雨水，便于起重。可分部件包装。 2.6.3.3 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。 2.6.3.4 在运输过程中不允许倾倒和强烈振动。 2.6.3.5 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2.5.22.5.4 要求。 2.7 滚轮驱动方案及轴向窜动的问题滚轮驱动方案及轴向窜动的问题 2.7.1 滚轮驱动方案 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 毕业设计（论文）说明书 xi 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。 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 4 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。 2.7.2. 关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。 图 2-3 滚轮架传动示意图 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。 毕业设计（论文）说明书 xii 目前，已有三种执行机构可完成防止工件窜动任务： （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。 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。 2.7.3 滚轮架滚轮的设计滚轮架滚轮的设计 滚轮架的滚轮结构主要有四种类型，其特点和使用范围 由于滚轮架的额定载荷是 40t，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， 毕业设计（论文）说明书 xiii 设计滚轮时，常常在橡胶轮缘两侧开出 15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。 2.7.4 连轴器的选用连轴器的选用： 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。 毕业设计（论文）说明书 xiv 第第 3 章章 滚轮架的设计与校核滚轮架的设计与校核 3.1. 电动机及带轮的选择电动机及带轮的选择 3.1.1 电机的选择电机的选择 (3-1)n g fn10743 . 1 55cos 104/100040 2/cos 4/ (3-2)nfff nnf 5 . 6102235 . 0 (3-3)wrfp f 63.813 3600 48 5 . 61022 输出 7 . 0 0.990.996 . 0 涡轮连轴器轴带 ，初选， (3-4)w p p82.1402 0.70.90.990.990.990.990.96 813.63 总 输出 输入 查表，考虑到滚轮可能存在偏心,故选择 直流电动机 z4-31 功率：kw5 . 1 额定转速：1500 min r 数量：2 台 g/2 fn 图 3-1 主动滚轮受力图 fn 毕业设计（论文）说明书 xv 3.1.2主动滚轮直径主动滚轮直径 表 3-1 设计驱动力矩参考值 载重量/t351020406080 滚轮直径 宽度/mm 170 100250 130270 130315 170350 220400 260470 300 驱动力矩 /n.m 3008001000320050001000012000 由表,选择主动滚轮直径480-500-480mm 从动轮直径450mm 3.1.3 带传动的设计带传动的设计 （1）确定计算功率 pca: 据机械设计教材表 8-7,选择 ka=1.2,则 （3-5）kw8 . 15 . 12 . 1pkpca （2）选择 v 带的带型: 据计算功率与小带轮转速,从3文献图 8-1 选取普通 v 带的带型 a 型. ca p 1 n （3） 确定带轮的基准直径 d 并验算带速 v: 1）初选小带轮的基准直径 d: d=90mm 2）验算带速 v: （3-6）sm dn v/07 . 7 100060 150090 100060 1 3） 计算大带轮的基准直径: （3-7）mm225905 . 2did 故取mm224 （4）确定中心距,并选择 v 带的基准长度: 0 a d l 1) 据文献3公式,得 （3-8）（）（902242a902247 . 0 0 毕业设计（论文）说明书 xvi 即,取220 0 a660mm320 2） 据文献3公式,得 （3-9） a2ld a dddd dd 4 )( )( 2 =3202 3204 )90224)(90224( )22490( 2 = mm 2 . 1147 故取mm1120ld （5）计算中心距及其变动范围: 实际中心距: （3-10） 0 aa 2 0dd ll = 320 2 2 . 11471120 mm 4 . 306 （3-11）mm 6 . 2891120015 . 0 - 4 . 306amin （3-12）mm340112003 . 0 4 . 306amax 1）确定小带轮的包角: 1 （3-13）9015525-180 4 . 306 3 . 57 90-224-180 1 ）（ 带的根数(已查得=1.07, =0.17,k=0.93,=0.91): 0 p 0 p 1 k z = （3-14）272 . 1 91 . 0 93 . 0 )017 . 0 07. 1 ( 5 . 12 . 1 )( 100 kkpp pka 3.2 减速器的设计与选择减速器的设计与选择: 选取滚轮圆周转速 48 ,滚轮直径 500mm h m 故 （3-15） 输出 n min 5 . 0 min 51 . 0 500 1000 60 48 rr 综上, （3-16） 总 i3000 5 . 0 1500 输出 电机 n n 又,取,摆线针轮减速器 xw5-4 的，取蜗杆，单头,蜗5 . 2i 带 43i 3q10m， 轮, 导程角（见图 3-2）30z10m，10 . 5 毕业设计（论文）说明书 xvii 3.3 主动滚轮的设计主动滚轮的设计 3.3.1 主要零件设计 1) 初步确定主动滚轮的最小直径 取轴的材料为 45 钢，调制处理，据文献315-3，取=112，于是 0 a = (3-17) 0min ad 3 3 n p输出 112 3 5 . 099 . 0 001 . 0 63.813 mm16.135 选圆锥滚子轴承 30230，d=270mm，t=49mm，c=400kn，=364kn 0 c y=1.4，=0.8 0 y 图 3-2 蜗轮蜗杆示意图 2) 受力分析 (3-18) 涡杆 p 电机 p 承连轴摆线针轮带 = 99 . 0 99 . 0 99 . 0 90 . 0 96 . 0 5 . 1 =kw2575 . 1 = = (3-19) 涡杆 t 9550 杆 杆 n p 9550mn.83.795 305 . 0 2575 . 1 毕业设计（论文）说明书 xviii = (3-20)轮 t i 杆 t 7 . 0613.80030 =m.n873.16812 (3-21) 2a f2 1t f 杆 杆 d t 2 001 . 0 1010 613.800 =n26.16012 (3-22) 2t f2 1 a f 轮 轮 d t 2 001 . 0 300 873.16812 =n82.112085 (3-23) 2r f 1r f 2a f na90.40795tan 图 3-3 蜗轮蜗杆受力图 3) 转轴弯扭校核 据图得： += (3-24) 2r f 11555cos4/g200 3r f 370 得 3r f 370 200 cos55 g/4 + 115 fr2 毕业设计（论文）说明书 xix = 370 200 cos55 100000 + 115 40795.90 =n9 .43683 (3-25) 9 . 43683- 9 . 40795-55cos105 4 r f = n16.27122- 2 ft 2 fr 4 ft 4 fr g/4 55 3 fr 3 ft 115 200 170 图 3-4 轴的受力分析图 又 + = (3-26) 2t f 11555sin4/g 3 ft 370 得 3 ftn97.79115 = (3-27) 4 ft 2 ft 3 ft 55sin4/g n74.76316 综上，主动轴的受力，弯扭如图： 4） 校核计算 = = (3-28) 总 m 22 vh mm 22 71.1344926.7426 =m/n73.15636 (3-29)m/n873.16812tmax 毕业设计（论文）说明书 xx ft fr ft1 fr1 g/4 55 fr2 ft2 115 200 170 t t mh/n.m 4691.53 7426.26 mv/n.m12889 13449.71 t/n.m 图 3-5 轴的弯扭受力图 16812.873 设扭转切应力为脉动循环变应力，则=0.6，轴的计算应力为： = (3-30) w tm ca 2 2 )( 总 3 22 1601 . 0 )168128736 . 0(15363730 =mpa872.44 毕业设计（论文）说明书 xxi 之前已选定轴的材料为 45 钢，调制处理，由文献3表 15-1 查得，=60mpa，因 1 此，故轴的直径符合要求。 ca 1 3.3.2 圆柱蜗杆传动的设计：圆柱蜗杆传动的设计： 由于在蜗轮蜗杆传动中,蜗轮较蜗杆更容易造成损坏,故只需校核蜗轮强度即可. 1） （3- s cos 1 v cos100060 11n d 10 . 5 cos100060 305 . 01010 31） =s/m07885 . 0 2)查文献9，得 d=11200，=30，=200mpa，k=1.2，=800.613n.m 2 m 2 z hp 2 m a.实际接触强度: （3-32）k 2 m 2 2 15000 hp z = 2 . 1613.800 2 20030 15000 = d 5975.6004 2 m 故蜗轮接触强度符合要求. b.实际弯曲强度: 查手册,得 = 4.2,=33mpa fs y fp （3-33） fp fs z ymk 2 2 600 3330 2 . 4613.8002 . 1600 = d50.2445 2 m 故蜗轮弯曲强度符合要求. 3)热平衡计算: 已知 = 13 , =0.7, 设=60 , =20,则 d 0 t a t = = （3-34） 理论 s )( 12575 . 1 1000 0ad tt ）（ )2060(13 7 . 012575 . 1 1000 ）（ 毕业设计（论文）说明书 xxii = 2 7255. 0m 而 = 实际 s 5 . 05 . 0 25 . 0 2 m 故须采用在传动箱内装循环冷却管路. 3.3.3 轴承的校核轴承的校核 据轴的直径,选择轴承为双列圆锥滚子轴承 30130,又因轴承 2 在滚轮运转时,较轴承 1 受 力大,故只需校核轴承 2 的使用寿命即可. 据 = ,得 d f y fr 2 = （3-35） 1d f y fr 2 1 4 . 12 16.27122 n49.9686 = = （3-36） 2d f y fr 2 2 4 . 12 9 . 43683 n39.15601 1)当与同向时,如图: ae f 1d f faefd1fd2 图 3-6 从动轴的轴向力（一） + ,故 ae f 1d f 2d f 轴承 2 被压紧, 轴承 1 被放松. 所以: = = （3-37） 1a f 1d fn49.9686 = + = （3-38） 2a f ae f 1d fn363.25699 毕业设计（论文）说明书 xxiii 2) 当与反向时,如图: ae f 1d f faefd1fd2 图 3-7 从动轴的轴向力（二） + ,故 ae f 2d f 1d f 轴承 1 被压紧, 轴承 2 被放松. 所以: = + = （3-39） 1a f ae f 2d fn65.31613 = = （3-40） 2a f 2d fn39.15601 综上，当与反向时，与较大，故当计算轴承的使用寿命时采用 ae f 1d f 1a f 2a f 与反向时的与。 ae f 1d f 1a f 2a f 3） / = 1.17 e =0.44，取 x=1，y=1.4，则 1 af 1 fr （3-41）2 . 1p1）（ 11 fa4 . 1fr1 =n52.75721 / = 0.357 e =0.44，取 x=1，y=0，则 2a f 2 fr （3-42）2 . 1p1）（ 22 fa4 . 1fr1 =n68.52420 = = （3-43） min l p c n60 106 3 10 36 5212.75721 10400 5 . 060 10 毕业设计（论文）说明书 xxiv = h 56. 8 6 10 3.3.4 键的选择与校核键的选择与校核： 1） 键的选择： 蜗轮键：b h = 36 20 70 数量： 2l 滚轮键：b h l = 40 22 260 数量： 2 2） 键的校核： 蜗轮键： = = （3-44） p dlh t 5 . 15 . 0 102 3 140705 . 1205 . 0 1087.168122 3 150 p 滚轮键： = = （3-45） p dlh t 5 . 15 . 0 102 3 1602605 . 1225 . 0 1087.168122 3 99.48 150 p 3.3.5 轴承盖与联轴器的设计轴承盖与联轴器的设计 1）选择螺钉连接式轴承盖： （3-46） 32 d5dd （3-47） 3 2 . 1ed m 自定 （3-48） 2） 联轴器的设计： = （2.34） d = （2.34） 50 （3-49）d l = （3.56） d =（3.56） 50 （3-50） h = （0.360.6） d =（0.360.6） 50 （3-51） h = （2.83.2） d = （2.83.2） 50 （3-52） （3-53） 2 0 dd d 3.4 从动滚轮的设计从动滚轮的设计 3.4.1 从动轴承的使用寿命计算从动轴承的使用寿命计算： 据图得 f = g/8 = = n （3-54）8/101040 3 4 105 l d d0 d h 图 3-8 联轴器示意图 毕业设计（论文）说明书 xxv p = = （3-55）)(fayfrxfp 4 1052 . 1 = n 4 106 故 = （3-56） 10 l p c n60 106 3 10 4 36 106 102621 5 . 060 10 = h 6 1078 . 2 3.4.2 轴承盖的设计轴承盖的设计 = （3-57） 2 d220105170 e = （3-58）12102 . 1 ff g/8g/8 图 3-9 从动轴承受力图 3.4.3 轴的设计轴的设计 毕业设计（论文）说明书 xxvi = （120+10+10+42.5） 2 =365 mml = 365/2 + 120/2 =242.5 mma = 122.5 mmb = （0.0003-0.0005） wl 0.001 l 据受力图得， = 2 （3-59）w ie blllbf 6 )4/(2/ 222 w （3-60） eil alfab eil blfab 6 )( 6 )( = （3-61）i 64 4 d 解 w = 2 ie blllbf 6 )4/(2/ 222 ab l a b 图 3-10 从动轴受力图 ff 毕业设计（论文）说明书 xxvii =2 365003 . 0 6 ) 5 . 1224/365365(2/365 5 . 1224/ 222 ie g 得 d mm94.12 eil g eil g 6 ) 5 . 122365( 5 . 24 5 . 1228/ 6 ) 5 . 122365( 5 . 122 5 . 248/ /180001 . 0 得 d mm98.63 综上，选择从动轮轴的直径为 90mm。 3.4.4 滑动轴承的设计滑动轴承的设计 选用锡青铜，=15mpa，=3 m/s，=20 mpa p v pv 据机床轴承常用的宽径比范围，取宽径比为 1。则 = （3-62） m p bd f p v = （3-63） m p bd f 100060 dn pv v = （3-64） 100060 dn v 得 b = d = mm90 毕业设计（论文）说明书 xxviii 结论结论 本论文结合 40t 焊接滚轮架的基本要求和特点，对焊接滚轮架的设计进行了阐述以 及计算，所做的工作主要有以下几个方面： （1） 滚轮架的分类 （2） 滚轮架驱动方案及轴向窜动的问题 （3） 滚轮架中心角与驱动力、支反力的关系 （4） 主动滚轮中减速器、转轴、轴承等的设计 （5） 从动滚轮中转轴、圆锥滚子、滑动轴承等的设计 （6） 主动滚轮装配图的绘制 （7） 从动滚轮装配图的绘制 （8） 滚轮架装配图的绘制 （9） 主动滚轮轴零件图的绘制 毕业设计（论文）说明书 xxix 参考文献参考文献 1 周寿森. 焊接机构生产及装备m. 北京： 机械工业出版社, 1999. 2 刘鸿文. 材料力学m. 北京： 高等教育出版社, 2006. 3 蒲良贵, 纪名刚. 机械设计(第八版)m. 北京： 高等教育出版社, 2006. 4 吴宗泽. 机械结构设计m. 北京： 机械工业出版社, 1988. 5 沈世瑶. 焊接方法及设备m. 北京： 机械工业出版社, 1982 6 陈于萍, 周兆元. 互换性与测量技术基础m. 北京： 机械工业出版社, 2007. 7 周凯勤. 机械零件手册 4 版m. .北京： 高等教育出版社, 1994. 8 王振华. 实用轴承手册m. 上海: 上海科学技术出版社, 1989. 9 机械设计手册联合编写组编, 机械设计手册（第二版）m. 北京： 化学工 毕业设计（论文）说明书 xxx 业出版社, 1979 10 机械工程手册编辑委员会编, 机械工程手册m. 北京： 机械工业出版社. 1978. 11 中国机械工程学会, 焊接学会. 焊接手册m. 北京: 机械工业出版社, 1992. 12 焦馥杰. 焊接结构分析基础m. 上海： 上海科学技术文献出版社, 1991. 13 龚溎义. 机械设计课程设计图册m. 北京: 高等教育出版社. 2006 14 wang zhong-qing. guo chun-liang. proceedings of the 10th international manufacturing conference in china (imcc2002)j.xiamen, china, oct. 2002 15 yujiei，jia yazhoui. applied research on reliable increase measures of cnc lathes. journal of harbin institute of technolog (new series)j， vo112，no2，2005 致谢致谢 至此，论文已做好了，这几个月，忙忙碌碌，学到不少东西。在此，特别感谢我 的导师刘琨明老师， ，他平易近人，治学严谨，学识渊博，幽默风趣。大学四年里，时 时刻刻的感受到他的言谈举止中，充满了对学生的关怀，对教育事业的热爱，对本职 工作的勤劳负责。他不但是我们的老师，