焊接滚轮支架

1、75公斤焊接滚轮架设计摘 要 近年来，焊接工业得到了很快的发展，焊接设备也相继出现，各种焊接支架也得到了运用，在圆形工件内外环缝的焊接中组合式焊接滚轮架很受青睐，慢慢的取代长轴式、固定式等焊接滚轮架获得了广泛的应用,如何设计较好使用的滚轮架仍值得探讨。随着生产的自动化，滚轮架在生产中的地位也日益突出。目前国外众多的焊接设备制造厂都在生产焊接滚轮架。产品规格型号多，结构差别也很大，各自有着不同的用途，有不同的特点。国内的重型焊接滚轮架用户则主要集中在大型石油化工、电站设备制造等行业上。使用的焊接滚轮架来自不同的国家。焊接滚轮架是借助工件与主动滚轮间的摩擦力来带动工件旋转的机械装置,主要用于回转体

2、工件的装配与焊接。本次设计题目是一台75公斤焊接滚轮，主动滚轮与从动滚轮架各自独立，二者可根据工件的重量、长度任意组合。使用灵活，适应性强，是目前最广泛的一种结构形式。其设计的主要内容包括：75公斤焊接滚轮架的底座，主动滚轮机构、从动滚轮机构等的机械设计、装配图和零件图设计。对滚轮架、调整方式、传动方式等可采用不同的设计方案。整个机械系统应简单可靠，操作方便、经济适用。编写相应的设计说明书。关 键 词：焊接，滚轮架，可调式，调速DESIGN OF 75kg WELDING ROLLER CARRIERABSTRACTIn recent years, the welding industry h

3、as been rapidly developing, welding equipment has been developing. A kind of welding stent has been used。Cylinder part in the ring and outside the welding seam, and modular welding wheel-replace-long axis, welding and other fixed-wheel planes, access to a wide range of applications。How to design bet

4、ter use of the wheel-is still worth exploring. Wheel-welding machine as part of disciplines and with other disciplines are also linked to。 With the automation of production, wheel-in production has become more prominent position。The current number of domestic and international welding equipment fact

5、ory in the production of welding wheel。Specifications models, structural differences, each suitable for different purposes, have different features。China's heavy welding wheel-users mainly concentrated in the large-scale petrochemical, power station equipment manufacturing, heavy equipment manuf

6、acturing industry。 The use of welding wheel-come from different countries The welding roller carrier is a mechanic divies to make the workpiece to rotate by the friction between the workpiece and the initiative roller. It mostly used in the assembly and welding of the turning workpiece. This thesis

7、is the design of a welding roller carrier for 100 ton, which have independent initiative roller and driven roller. The two roller could be comminated necessarily basis the weigh and length of the workpiece. This is the most famous structure type because of its convenience and adaptability. This thes

8、is mainly includes the mechanic design, assembly drowsing and detail drowsing of the foundation, the initiative roller device, the driven roller device , etc. It could use different project to design the foundation, the type of adjustment, the type of drive. The whole mechanic system should be relia

9、ble, simple, convenient to operate and economical. There should have a corresponding design specification.KEY WORD: welding wheel-st Roller carrier, Adjustable type, Speed variation目 录前 言1第1章 课题简介及焊接滚轮架发展史4§1.1国内外的发展现状7§1.2我国焊接滚轮架的发展8第2章 焊接滚轮架的总体方案设计11§2.1组合式滚轮架的特点：11§2.2滚轮驱动方案12

10、§2.3 齿轮的选择13§2.5连轴器的选用：15§2.6滚轮架滚轮的设计15§2.7轴的设计16§2.8轴承的选用17§2.9轴承端盖的设计18§2.10 键的设计18§2.11机架的设计19§2.12 表面粗糙度20第3章 电机和传动装置动力参数计算与校核22§3.1焊接滚轮架的设计计算22§3.1.1驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定22§3.1.2 焊接滚轮架的受力25§3.1.3滚轮支反力的计算26§3.2电动机的选定29§3.3

11、传动装置动力参数计算30§3.4蜗杆轴的设计及校核31§3.5蜗轮蜗杆传动设计36§3.6键的校核38§3.6.1蜗杆轴上与联轴器相接的两个键39§3.6.2蜗轮轴上连接蜗轮的键39§3.6.3蜗轮轴上连接滚轮的键39§3.7轴承寿命计算40§3.8轴承的强度计算41结 论43参考文献44致 谢45 前 言 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

12、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，

13、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。 焊接滚轮支架是一种能够将组合式被焊工件装配起来并按照要求能够移动焊件的机械化装置，它属于装配焊接辅助机械装备。对该产品的设计是焊接生产装备工作的重要内容之一，也是焊接生产设计的主要任务之一。合理的设计与利用焊接滚轮支架不仅可以提高产品质量和生产率，而且也改善了劳动条件，同时还可以简化焊接结构的装配焊接工艺。随着焊接生产技术的高速发展,对焊接生产机械化和自动化提出了越来越高的要求

14、,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。焊接设备的自动化在制造业中的广泛应用彻底改了变传统制造业的面貌，其中焊接生产过程的自动化已成为一种迫切的需求，它不仅可大大提高焊接生产率，更重要的是可确保焊接质量，改善操作环境。而焊接滚轮架作为焊接设备中的一部分，其结构也越来越趋向于自动化方面。 通过对滚轮架进行研究与设计，将所学知识得以综合利用，有助于提高自己的分析问题与解决问题的能力。同时，了解各种滚轮支架的设计、工作原理与应用等。通过本设计，培养自己的设计思维，从

15、思想上得到转变，同时加强自己动手能力的培养。焊接滚轮架应用于大型石油化工、电站设备制造、重型设备制造行业。焊接辅助设备，可根据筒体直径大小采用丝杆调节或螺钉分档移动滚轮调节中心距,与操作架、电焊机配套使用，可实现工件内外纵、环缝的焊接。进口变频器无级调速，精度高、范围广。用新材料制成焊接结构，焊接热效应会引发结构不完整性,即使采用特种焊接技术,仍然还会有三个方面的问题: (1)冶金不均匀性（母材、HAZ、焊缝） (2)几何不完善性（变形、偏离设计容限） (3)力学不连续性（应力集中、缺陷、损伤） 焊接科技发展的历程就是不断解决这些难题,寻求最佳方案的历史。为满足现代运载工具更快、更轻、更强（更

16、高、更远、更深）的技术目标，对焊接结构完整性研究和技术开发越来越显得重要。从产品结构服役全寿命周期的安全、可靠出发，从最终用户提出的技术要求，设计师们的构思与选材开始，制造工程中的方法与技术的优化和使用过程中的维修与监测，均应科学地引入断裂力学判据、损伤容限准则，加强焊接力学（裂纹力学、应力变形控制）研究2。 焊接滚轮架的应用可以给人类带来许多好处,如： 1减少劳动力费用； 2提高生产率； 3改进产品质量； 4增加制造过程的柔性； 5减少材料浪费； 6降低生产成本； 7消除危险和恶劣的劳动岗位。焊接滚轮架机械部分的设计是焊接滚轮架重要部分,其它系统的设计应有各自的要求,但必须与机械系统相匹配,

17、相辅相成,组成一个完整系统。此次设计的选题意义：焊接机械装备对焊接生产的有利作用是多方面的。能保证焊接质量，提高焊接生产率，改善人工作业条件，实现机械化、自动化焊接生产过程四个方面。因此，焊接机械装备已成为焊接生产中不可缺少的装备之一，从而获得了广泛的应用。通过设计这题目是学生进一步巩固和加深所学的基础理论基本技能和专业知识的掌握,使系统化,综合化.培养学生的独立工作,独立思考和综合运用一学知识解决实际问题的能力,尤其注重培养学生开发创造能力和独立获取新知识的能力。焊接滚轮架是借助工件与主动滚轮间的摩擦力来带动工件旋转的机械装置,主要用于回转体工件的装配与焊接。设计一台75公斤焊接滚轮，主动滚

18、轮与从动滚轮架各自独立，二者可根据工件的重量、长度任意组合。主要包括：(1).75公斤焊接滚轮架的底座，主动滚轮机构、从动滚轮机构、减速器机构等的机械设计、装配图和部分零件图的设计。 (2).对滚轮架、调整方式、传动方式等可采用不同的设计方案。 (3).整个机械系统应简单可靠，操作方便、经济适用。 (4).编写相应的设计说明书 第1章 课题简介及焊接滚轮架发展史 本次设计主要是设计焊接滚轮架的设计,我主要负责75公斤焊接滚轮架的底座、主动滚轮机构、从动滚轮机构、减速器机构等的机械设计、装配图和零件图设计。这块设计的任务主要是：第一步是调查研究、获取资料信息，编写开题报告。；第二步是进行外文翻译

19、，设备的机械结构图、装配图设计；第三步是进行机械装配图、零件图设计,撰写设计说明书；第二要掌握结构件及传动件的运动学、刚度及强度的分析和校梳计算方法及步骤。在具体的设计过程中，我们则以可靠性，安全性，经济性，方便性为原则，以认真，求实，虚心求教，改革创新为信念，完成每一项任务。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。

20、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1-1）； 图11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1-2） 图12非自调式焊接滚轮架 焊接滚轮架按结构形式可分为二大类：第一类 长轴式的焊接滚轮架（如图1-3)：滚轮沿两平行轴排列，与驱动装置相联的一排均为主动轮，另一排为从动轮，也有两排均为主动轮的，主要用于细长筒形的装配焊接。长轴式滚轮架多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。 第二类 组合式滚轮架（如图1-4），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

21、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。 图1-3 长轴式焊接滚轮支架 1从动滚轮 2主动滚轮 3驱动装置 图1-4 组合式焊接滚轮架 对于重型滚轮架（如图1-5)，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15 200吨重型焊接滚轮架 若装焊壁厚较小而长度较长的筒形焊件时，宜用几台混合式滚轮架是组合，这样，沿筒体长度方向均有主动滚轮驱动，使焊件不致打滑和扭曲。若装焊壁厚较大，刚性较好的筒形焊件时，则常采用主动滚轮架和从动滚轮架

22、的组合，这样即使是主动滚轮架在筒体一端驱动焊件旋转，但年焊件刚性较好，任能保持转速均匀，也不致发生扭曲变形。对于重型滚轮架，多采用车间起重设备挪动滚轮座进行分段调节。对于轻型滚轮架，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。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需要，有的滚轮架上还安有机动或非机动的行走机构，沿轨道移动，以调节相互之间的距离。焊接滚轮家多采用直流电动机驱动，降压调速。但用于装配作业的滚轮架则采用交流电动机驱动，恒速运行。近几年，随着晶体闸流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、变频调速的焊接滚轮架也日趋增多。焊接滚轮架的滚轮结构主要

23、有四种类型，其特点和适用范围如下:钢轮:承载能力强,制造简单,一般用于重型焊件和许预热处理的焊件以及额定重量大于60吨的滚轮架及有色金属容器胶轮:摩擦力大、传动平稳但易压坏,一般用于10吨以下的焊件组合轮:是钢轮橡胶轮相结合的,承载能力比橡胶轮高、传动平稳,一般用于10-60吨的焊件。履带轮:有大面积履带和焊接件接触，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、薄壁大直径的焊接件及有色金属容器。金属滚轮多用铸钢合金球墨铸铁制作，其表面热处理硬度约为50HRC，滚轮直径多在200700之间。国外焊接滚轮架的品种很多，系列较全，承载量11500吨，适用焊件直径18米的标准组合式滚轮架

24、均系列供应。其滚轮线速度多在690m/h之间无级调速。有的还有防轴向窜动的功能。我过已有不少厂家生产焊接滚轮架，最大承载量已达400吨适用焊件直径可达6m，滚轮线速度多在660m/h之间无级调速。防止轴向窜动的焊接滚轮架已经有生产，但性能质量还待提高1。 §1.1国内外的发展现状世界焊接滚轮架的发展：焊接技术在20世纪的后半叶，已发展成为金属材料加工制造业中的一个重要专业学科。钢铁材料在大型工程结构中应用面的扩大和新产品日新月异的发展对焊接科学与技术提出许多难题；40年前,中国焊接学会的成立, 为引导学科发展,繁荣焊接科技,促进国民经济发展,作出了积极的贡献。然而，新世纪伊始，面对新

25、材料、新结构突飞猛进的发展势头，焊接/连接科技又面临新的挑战；甚至，在一定程度上制约着高新科技产业的发展。如果说，在过去的50年间，机械制造业中钢结构量大、面广的生产是对高效、低成本焊接技术（焊接材料、方法及设备）的主要牵引力的话；在今后的50年间，以高新科技产品和现代运载工具为代表的前沿工程科技,正在呼唤特种焊接科技的新突破。国外焊接滚轮架的品种很多，系列较全，承载量11500吨，适用焊件直径18米的标准组合式滚轮架均系列供应。其滚轮线速度多在690之间无级调速。有的还有防轴向窜动的功能。近几年，随着晶体闸流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、变频调速的焊接滚轮架也日趋增多

26、。国外生产的焊接滚轮架，若滚轮是全钢结构的，多自带电刷式导电装置。电刷与金属轮毂或轮接触，沟通焊接电源的二次回路。若是橡胶轮缘，则常采用市售旋转式导电装置在进入21世纪的前夜，美国的焊接同行们围绕着“美国焊接工业应对21世纪挑战”的主题展开了大规模的研讨。他们广泛、深入地探讨了焊接在未来20年可能遇到的机遇和挑战，并提出了以焊接工业展望为主框架的一系列分析报告。焊接滚轮架开始兴起。这种行业已成为研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域,焊接显现了极高的技术含量和附加值,焊接已成为关键的制造技术,焊接已成为现代工业不可分离的组成部分14,15。§1.2我国焊接滚轮架的发展 我国焊接

27、界的有识之士亦对我国焊接行业如何跨入21世纪予以了异常关注。以林尚扬、关桥两位院士为首的中国工程院咨询项目工作组开展了我国制造业焊接生产现状与发展战略研究工作。在过去的三年里，项目工作组进行了艰难的调研，在掌握国内、外大量第一手资料和数据的基础上，系统分析了我国焊接行业的现状和主要挑战，规划了未来的发展战略和对策，提出了内涵丰富、极具战略意义的研究报告。这项工作得到了焊接行业的高度关注。2004年3月，中国焊接协会、中国焊接学会组织了由我国焊接行业权威专家参加的焊接行业发展战略研讨会。与会专家对两位院士的报告予以了高度评价，同时对今后行业的发展提出了许多极其宝贵的建议。我国自20世纪80年代末

28、期也展开了次项技术的研究，并研制出了样机。20世纪90年代初期，国内个别焊接辅机制造厂已有产品上市，但未形成生产规模。在防窜精度和使用可靠性方面，比瑞典和意大利等国的产品尚存在差距。目前国内外众多的焊接设备制造厂都在生产焊接滚轮架。产品规格型号多，结构差别大，各自适合不同的用途，各有特点，最大承载量已达400适用焊件直径可达6，滚轮线速度多在660之间无级调速。防止轴向窜动的焊接滚轮架已经有生产，但性能质量还待提高。国内的重型焊接滚轮架用户主要集中在大型石油化工、电站设备制造、重型设备制造行业。使用的焊接滚轮架来自不同的国家。通过收集技术资料，与国内外同行的交流，以及多年对焊接滚轮架服务积累，

29、焊接滚轮架的技术性能、特点等有明显提高。我国在1990年颁布了焊接滚轮架的行业标准（ZBJ/T330031990）。该标准对滚轮架和滚轮形式进行了分类，并规定主动论的圆周速度应在660 m/h范围内无级可调，速度波动转速稳定，均匀，不允许有爬行现象。传动机构中的蜗轮副，齿轮副等传动零件，应符合国标中的8级精度要求。滚轮架是位置精度，秒度兆时 中也有明确的规定，同时要求焊接滚轮架必须配备可靠的“焊接电缆旋转接地器”（既导电装置）。标准中还规定“按GB150规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 mm”。标准中也规定滚轮架额定载重量的数值系列，

30、滚轮直径及许用焊件的最小，最大直径。我国材料生产企业数量在500家以上。另外，我国还有上百家企业从事焊接辅机具、配套器具、切割机具和相关的安全防护用我国现有焊接器材的生产企业上千家。其中焊接设备的生产企业数量约为900家，焊接品的生产制造。这些企业构成了我国焊接器材供应业的主体 。关于我国焊接行业的现状，从整体上做定量的评估或许有些困难，但从各国焊接材料的产量可在一定程度上反映出我国焊接行业的规模。2002年的焊接材料数据统计结果表明：我国焊接材料的总产量已经攀升到了144.9万吨，与美、日、欧的总和相当。我国作为世界第一焊接大国的地位可见一斑。回顾我国焊接行业50多年的发展历程，我们经历了“

31、从无到有，从小到大”的发展过程。从我国焊接行业现有的规模、生产效率和技术水平各方面综合评估，不难得出这样的结论：我国焊接行业正在进入比较成熟的阶段14,15。 第2章 焊接滚轮架的总体方案设计§2.1组合式滚轮架的特点： 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

32、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

33、较为适合。本次设计的焊接滚轮架吨为75公斤，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50HRC，滚轮直径多在200700mm之间。国外滚轮架品种很多，系列较全，承载量11

34、500t，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（ZBJ/T33003-1990）中规定：主动滚轮的圆周速度应在660m/h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GB150规定制造

35、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±3mm。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。§2.2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75公斤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，

36、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。 主动滚轮的驱动方案 电动机转动通过联轴器带动蜗轮蜗杆，然后蜗轮通过轴带动齿轮，通过齿轮传动来带动下一个蜗轮蜗杆，蜗轮与主动滚轮以轴相连接，从而带动主动滚轮旋转。 图2-1 传动简图§2.3 齿轮的选择齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长

37、，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。齿轮传动的类型：圆柱齿轮传动，锥齿轮传动，双曲线齿轮传动，蜗杆传动，圆弧齿轮传动等。因为是75公斤，所以就采用圆柱齿轮传动，传动功率范围大，传动速度范围大;瞬时传动比恒定，传动平稳，准确可靠，可实现较大传动比。§2.4减速器的选择：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

38、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2.5倍。4根据机械传动装置选用手册： 与滚轮相连的减速器

39、选择型号： CWU 10030 JB/T793595 外形尺寸查看了机械传动装置选用手册表3.11，是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：SCWO 10025- JB/T793595 外形尺寸参看机械传动装置选用手册表3.111，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

40、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。 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。§2.5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

41、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。4 根据以上特点: 与电动机相连的联轴器采用弹性联轴器,再根据轴径大小查机械设计与制造简明手册选用代号为QZB110.2.00型号JB108-60。 §2.6滚轮架滚轮的设计 滚轮架的滚轮结构主要有四种类型，其特点和使用范围见表2-1。 由于滚轮架的额定载荷是75公斤，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

42、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。1滚轮直径为248mm，宽70mm。滚轮边缘采用橡胶来增大摩擦力。 表21 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

43、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 §2.7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。 只承受弯距作用的轴称为心轴。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

44、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。铀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35，40，45，50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等热处理后，其综合机械性能都会有很大改善相提高。本次设计的轴采用45号碳素钢，并进行调质处理。 轴的结构设计就是要确定轴的合理外形和全部结构尺寸。影响轴结构的因素很多，如轴上载荷的大小、分布及性质，轴上零件的数目、类型、布置及固定方式，轴的

45、加工和装配方法等。所以在设计时，要根据具体的工作情况，综合考虑各种影响因素，经济合理地确定轴的结构。§2.8轴承的选用 轴承分为滚动轴承，滑动轴承两类12滑动轴承工作时，轴与轴承之间存在滑动摩擦。其缺点是摩擦损耗较大，使用维护也较复杂。而滑动轴承的优点是： (1)结构简单，制造、装拆方便。 (2)具有良好的耐冲击性和良好的吸振性能， (3)承载能力大，使用寿命长。 因此滑动轴承在高速、精密机构和低速重载、床、冲压机械和农业机械中如高速精密机、冲压机械和农业机械中应用较多。 图2-2 滚动轴承 滚动轴承是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。其基本结构如图2-2所示，它一般是由内圈

46、1、外圈2、滚动体3和保持架4等组成。内圈安装在轴颈上并一起转动，外圈安装在轴承座上。滚动轴承的内、外圈上加工有滚道，当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外因的滚道中滚动。常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等。保持架用于将滚动体彼此分开，以免它们之间相互接触产生摩擦与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、功耗少、启动灵活、互换性好等优点，因而获得了广泛的应用，其缺点是抗冲击能力差，转速过高时易出现噪音等。滚动轴承已标准化，并由专业厂家生产。此次设计的75公斤焊接滚轮架，根据轴径25mm选用圆柱滚子轴承 ，型号7205E。轴径20mm选用圆柱滚子轴承，型号720

47、4E。§2.9轴承端盖的设计 首先，根据轴承座孔（外圈）直径47mm，52mm由机械设计课程设计表9-9查得轴承端盖螺钉直径为d3=6mm，螺钉数目为4个。如图23所示，由机械设计课程设计表47可知，D4=D-(1015mm) 得D4=32mm，37mmD0=D+2.5d3 D0=62mm，67mme=1.2d3 e=7.2D2=D0+2.5d3 D2=77mm，82mm 轴承端盖、轴承透盖都是按照此尺寸设计。 图2-3 轴承端盖§2.10 键的设计 键的链接采用普通平键联接，这种键应用最广，普通平键按照键的端部形状分为圆头、方头、和单圆头三种。8本次设计采用圆头键，尺寸参

48、考了机械设计基础课程设计表14-1。§2.11机架的设计 机架零件支撑着机器中的全部零件，保证组成机器的各零件处于正确的工作位置，承受各零件的作用力，并传递到基础上。 每台机器都有各自的特殊功能，因而，为满足这些特殊要求，机架零件具有各自的结构形状。常见的机架结构形状可以分为以下几类机座类，如各种机床的机身；底座类，如由电动机、减速器和卷筒组成的电动绞车的底座；箱体类，如速器的机体。 由于机架零件形状复杂，一般多采用铸件。铸铁因具有铸造性能好、价廉、吸收振动能力强及刚度高等特点，在机架零件中应用最广。受载情况严重的机架零件，可用铸钢。 对于结构简单、生产批量不大的大中型机架，常用由型

49、钢和钢板焊接成的焊接件。它质量小，生产工期短，不同部件可用不同牌号的钢材。焊接的机架零件质量比铸造的可减轻40左右。为提高强度和刚度在接头处常焊以加强板和加强筋。为减少机械加工，应在机架上安装各部件的支承面处焊有钢板，以便区分加工面。焊后应热处理消除内应力。 由于结构简单，生产批量不大，所以75公斤焊接滚轮架的机架部分采用工字钢和钢板焊接而成。 如图2-6所示，支撑滚轮的机架可以在底座机架之上滑动，滚轮机架两端与工字钢两端非固定式结合，结合方式见图。两部分的机架由丝杠链接完成滚轮之间间距的调节。滚轮机架架在两根10号工字钢之上。这两根工字钢是由与其垂直的10号工字钢相连的。链接方式采用焊接。左

50、边蜗杆减速器也是架在两根10号工字钢之上，这两部分是由一块钢板经过焊接相连的。右边的蜗杆减速器直接安放在钢板之上。电动机安装在两根14号工字钢之上。14号工字钢和电动机之间垫了两块钢板以保证其位置的正确性。 图24 机架结构§2.12 表面粗糙度 零件表面经机械加工后，由于机床、刀具的振动，切屑分离时产生的塑性变形以及刀痕等原因，零件的表面不可能是一个理想的光滑表面，经放大后可看出表面仍然是高低不平，这种加工表面具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。 在规定表面粗糙度参数的允许值时，应考虑如下原则： 1)在满足零件功能和外观要求的前提下，尽量取大的粗糙度参数值。

51、 2)同一零件上，工作表面的粗糙度值应小于非工作表面。 3)摩擦表面的粗糙度值应小于非摩擦表面；滚动摩擦表面的粗糙度值应小于滑动摩擦表面；运动速度高、单位压力大的摩擦表面的粗糙度值应小于运动速度低、单位压力小的摩擦表面。 4)对承受变动载荷的零件表面，以及最容易产生应力集中的部位，例如零件的团角、沟槽处，粗糙度值应较小。 5)配合性质要求高的结合面、密封面以及要求联接可靠、受重载的过盈配合表面和配合间隙小的间隙配合都应方小的粗糙度值。 6)同一公差等级的零件，小尺寸比大尺寸、轴比孔的租糙度值要求小。 7)要求耐腐蚀的零件表面，粗糙度值应较小。 8)表面粗粮度要求应与尺寸及形状公差相协调，一般来

52、说，尺寸及形状公差要求较高时，粗糙度值应较小。3 根据以上原则标注了个零件的表面粗糙度，在机架上采用了12.5的表面粗糙度。 除此之外，在设计过程中还要处理好公差配合的问题，加工出来的焊接滚轮架才能正常平稳的运行。 第3章 电机和传动装置动力参数计算与校核§3.1焊接滚轮架的设计计算 焊接滚轮架的设计计算包括了驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定等§3.1.1驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定 图31是单位焊接重量圆周力与中心角的关系曲线。两条曲线都是用滚轮直径=410mm，滚轮轴径=70mm的标准组合式滚轮架按单位焊接重量圆周力、支反力与中心角的关系作出的，但曲线1

53、所用为圆锥滚子轴承，轴承的诱导摩擦因数f=0.02，滚轮处的滚动摩擦因数=3mm；曲线2所用为滚动轴承，f=0.1，=3mm。圆周力F1是根据图31按式（3-3，P33）算出的，所以该曲线反应的是e=0时角对应的最大值1 图3-1 与的关系曲线 图3-2与的关系曲线 1-圆锥滚子轴承 2-滑动轴承 图3-2是单位焊件重量支反力与中心角的关系曲线，关系曲线的建立条件与图31相同。滚轮作用在焊件上的支反力是根据图3-1按式(3-7，P34)算出的，所以该曲线反映的是e0时角对应的最大值。 分析图3-1和图3-2可得出如下结论： 1)当G一定时，在20°-70°范围内，支反力和驱动圆周力的变化较小。对滚动轴承，圆周力F1约等于0.01G；对滑动轴承，F1约等0.02G；支反力。即滚轮轴承无论采用滚动的或是滑动的，都对Ff值影响不大，但对Fl值的影响较