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編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 一種焊接設(shè)備翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923161 學(xué)生姓名： 張琪琪 指導(dǎo)教師： 薛慶紅 （職稱(chēng)：副教授 ） （職稱(chēng)： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 一種焊接設(shè)備翻轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 94 學(xué) 號(hào)： 0923161 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無(wú) 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專(zhuān) 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 1、題目 一種焊接設(shè)備翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 2、專(zhuān)題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握的基本的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為某缸 體的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，為企業(yè)在用設(shè)備，需運(yùn)用機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，工程力學(xué)等 相關(guān)的綜合知識(shí)。通過(guò)設(shè)計(jì)，學(xué)生可以對(duì)機(jī)械制圖，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)原理， 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，機(jī)械零件的加工，標(biāo)準(zhǔn)件的選用等專(zhuān)業(yè)知識(shí)得以綜合運(yùn)用，提 高學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力。課題稍難，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，可以在規(guī)定 時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)完成。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)，繪制運(yùn)動(dòng)原理圖； 2、繪制產(chǎn)品裝配圖； 3、典型非標(biāo)件設(shè)計(jì)，對(duì)非標(biāo)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度、剛度校核； 4、繪制全套非標(biāo)零件圖； 5.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（大于 30 頁(yè)） ； II 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 94 班 姓名 張琪琪 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng) 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 本文闡述了大型缸體翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)只講解了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)主要是 為了使得缸體在生產(chǎn)過(guò)程中更容易加工，更容易焊接。機(jī)械結(jié)構(gòu)部分采用了軸類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和 大平面式定位裝置組成。包括整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、框架的設(shè)計(jì)等。在設(shè)計(jì) 中對(duì)傳動(dòng)軸和基本部件的強(qiáng)度進(jìn)行了校荷，來(lái)保證其強(qiáng)度要求同時(shí)需要進(jìn)行焊接部分的 強(qiáng)度校荷，來(lái)最終確定設(shè)計(jì)方案。 焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸、平穩(wěn)性、翻轉(zhuǎn)的連續(xù)性以及制造成本對(duì)提高焊接效率和 保證安全性有很大的影響，研究了可以實(shí)現(xiàn)原地低位的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，并對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行 分析，結(jié)果表明：翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)時(shí)連續(xù)平穩(wěn)。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)占地空間小，制造成本低，具 有良好的應(yīng)用前景，在國(guó)內(nèi)外焊接生產(chǎn)線(xiàn)上有很高的推廣價(jià)值。 關(guān)鍵詞:焊接；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) IV ABSTRACT This paper expounds the mechanism design of large converter overturning, only on the design of mechanical structure design, the design is to make the boiler is easier to process in the production process, easy welding. The mechanical structure part adopts the structure of modular fixture chain turnover, hydraulic lifting. Including the transmission system design, the turnover mechanism design, hydraulic cylinder design. In the design of the transmission shaft and the basic components of the strength of the school charge, to ensure its strength requirements and the need for welding part of the strength of the school charge, to determine the final design scheme. Weld the structure size, steady, inside out consecution and manufacturing costs of the inside out machine to weld to the exaltation the efficiency and the assurance safeties contain very big influence.Studying can carry out an inside out and inside out organization, and carried on the analysis to the dynamic state stability, the result enunciation:Inside out organization at inside out is continuously steady.The inside out organization covers the space small, the manufacturing cost is low, having the good applied foreground, producing in the domestic and international welding on-line have the very high expansion value. Key words: Converter;Inside out organization;architectural design V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 .............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 課來(lái)題源及研究的目的和意義 ...........................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r ..............................................................................................1 1.3 課題研究方法和手段 ...........................................................................................................1 1.4 課題應(yīng)達(dá)到的基本要求 .......................................................................................................2 1.4.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 ................................................................................................2 1.5 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的基本要求 .......................................................................................................2 2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì) .............................................................................................................3 2.1 總體設(shè)計(jì)方案 .......................................................................................................................3 2.1.1 設(shè)計(jì)目的 ........................................................................................................................3 2.1.2 設(shè)計(jì)原理 ........................................................................................................................3 2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概述 ................................................................................................................5 2.2.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成 .........................................................................................................5 2.2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理 .....................................................................................................5 2.2.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的功能要求 .....................................................................................................5 2.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)與比較 ............................................................................................5 2.3.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................................5 2.3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的比較選擇 .....................................................................................................8 3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) .....................................................................................................9 3.1 機(jī)構(gòu)框架設(shè)計(jì) ........................................................................................................................9 3.1.1 框架結(jié)構(gòu)材料 .................................................................................................................9 3.1.2 結(jié)構(gòu)的成形方式 ..........................................................................................................10 3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)軸的設(shè)計(jì) .............................................................................................................10 3.2.1 軸徑的確定 ...................................................................................................................12 3.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................................................................................12 3.3 踏板、轉(zhuǎn)盤(pán)及手輪的設(shè)計(jì) .................................................................................................15 3.4 平衡塊的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................16 4 標(biāo)準(zhǔn)件的選用 ...........................................................................................................................16 4.1 軸承的選擇 ..........................................................................................................................17 4.1.1 軸承的基本概念 ...........................................................................................................17 4.1.2 滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型、比較和選擇 ...........................................................................17 4.1.3 軸承型號(hào)的確定 ...........................................................................................................20 VI 4.1.4 軸承的壽命 ...................................................................................................................22 4.2 其它標(biāo)準(zhǔn)件選用 ..................................................................................................................22 4.2.1 軸承座的選用 ...............................................................................................................22 4.2.2 軸套的選用 ...................................................................................................................23 4.2.3 開(kāi)口銷(xiāo)的選用 ...............................................................................................................25 4.2.4 壓簧的選用 ..................................................................................................................26 4.2.5 墊片的選用 ..................................................................................................................26 4.2.6 鍵的選用 ......................................................................................................................27 5 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的焊接與裝配 ...........................................................................................................29 5.1 框架的焊接 .........................................................................................................................29 5.1.1 選擇焊接方法 ...............................................................................................................29 5.1.2 確定焊接的形狀、尺寸和下料方法 ...........................................................................29 5.1.3 確定焊接接頭、坡口形式和坡口邊緣的加工方法 ...................................................30 5.1.4 焊接方案的確定 ...........................................................................................................30 5.2 零部件的裝配 ......................................................................................................................30 5.2.1 機(jī)器裝配的基本概念 ...................................................................................................30 5.2.2 零件在裝配中連接種類(lèi) ...............................................................................................31 5.2.3 裝配方法 .......................................................................................................................32 5.2.4 裝配方案的確定 ...........................................................................................................33 5 結(jié)論 ...........................................................................................................................................33 致謝 ...............................................................................................................................................34 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................35 一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 課來(lái)題源及研究的目的和意義 技術(shù)進(jìn)步的最重要和最有效的發(fā)轉(zhuǎn)方向之一就是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的過(guò)程，其中包括焊接過(guò) 程的全盤(pán)機(jī)械化和自動(dòng)化。 在焊接過(guò)程中，焊接工作本身所占的工作量不會(huì)超過(guò)總工作量的 25%30%，剩余的工 作就是裝配及其它的工作，其中包括運(yùn)輸及其它輔助工作，如工件調(diào)試、修整、檢測(cè)等。 在工件制作過(guò)程中，我們必須多次繞其水平軸翻轉(zhuǎn)工件，這個(gè)翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn) 是最合理、最有效、最安全的。 運(yùn)用焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。 這是因?yàn)槭褂梅D(zhuǎn)臺(tái)可以擴(kuò)大自動(dòng)焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總是在方便的位置下進(jìn)行， 甚至可以提高工作的安全性，因?yàn)榉D(zhuǎn)臺(tái)能使最危險(xiǎn)的操作翻轉(zhuǎn)工件實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 在缸體的生產(chǎn)過(guò)程中，用焊接方法制造更為有利。同時(shí)，在焊接生產(chǎn)加工中，當(dāng)缸 體完成組對(duì)并進(jìn)行一面的焊接后，需要將其翻轉(zhuǎn)，以便焊接另一面。但由于缸體體積大、 重量重，人工很難翻轉(zhuǎn)，所以需要專(zhuān)用的設(shè)備，尤其是在大批量生產(chǎn)中，就更需要一種 翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)來(lái)完成這一操作，以提高生產(chǎn)效率。缸體翻轉(zhuǎn)提升機(jī)就是應(yīng)用在這種場(chǎng)合 下的設(shè)備。 1.2 國(guó)內(nèi)外設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r 對(duì)于翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式、推舉 式等。并已在實(shí)際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉(zhuǎn)。目前國(guó)內(nèi)還未對(duì)各種形式的翻轉(zhuǎn)機(jī)制訂 出系列標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉(zhuǎn)機(jī)，并成系列。 另外，配合焊接機(jī)器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，國(guó)內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都 是點(diǎn)位控制，控制點(diǎn)數(shù)以使用要求而定，但多為 2 點(diǎn)(每隔 180)、4 點(diǎn)（每隔 90） 、8 點(diǎn) （每隔 45）控制，翻轉(zhuǎn)速度以恒速的 為多，但也有 變速的。翻轉(zhuǎn)機(jī)與機(jī)器人聯(lián)機(jī)按程 序動(dòng)作，載重量多在 20 3000Kg 之間。例如我國(guó)汽車(chē)、摩托車(chē)等制造行業(yè)使用的弧焊 機(jī)器人加工中心，已經(jīng)成功的采用國(guó)產(chǎn)頭尾架式的焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)，由于恒定速度的翻轉(zhuǎn)， 點(diǎn)以電磁制動(dòng)和汽缸錐銷(xiāo)強(qiáng)制定位，所以多采用交流電動(dòng)機(jī)、普通齒輪副減速，機(jī)械傳 動(dòng)系統(tǒng)的制作精度比軌跡控制的低 1 到 2 級(jí)，造價(jià)便宜。 今天，隨著市場(chǎng)需求的增加，人們對(duì)制作更加通用的機(jī)械化工具的需求日益增長(zhǎng)， 前蘇聯(lián)重型機(jī)械制作工藝研究院科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合公司設(shè)計(jì)制造了帶兩個(gè)驅(qū)動(dòng)支架、翻轉(zhuǎn)與 焊接同步進(jìn)行的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，用于焊接非剛性金屬構(gòu)件。杠桿鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)已經(jīng)開(kāi)始 上市，這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)能夠方便的安裝在生產(chǎn)長(zhǎng)條形工件的流水線(xiàn)上。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 在現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)中，框架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、頭尾架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)、環(huán)式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、 推舉式翻轉(zhuǎn)臺(tái)等翻轉(zhuǎn)臺(tái)，已經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間地被用于機(jī)械制造工廠中，他們依然屬于世界先 進(jìn)水平，仍屬新的工藝過(guò)程。 1.3 課題研究方法和手段 本課題主要采用機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)和材料力學(xué)相互結(jié)合的研究方法，并結(jié)合實(shí)際 工廠中在實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品和相關(guān)資料進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。具體實(shí)施方法如下： （1）廣泛閱讀我國(guó)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的論文和期刊，參考國(guó)外的成形翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 （2）分析研究缸體翻轉(zhuǎn)需要的條件、必要的自由度限制和整體支撐架材料的選擇 （3）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（對(duì)多種機(jī)構(gòu)進(jìn)行可行性選擇） （4）對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行校核 （5）總結(jié) 1.4 課題應(yīng)達(dá)到的基本要求 1.4.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中能實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的部分是整個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心部分，針對(duì)現(xiàn)在的加工工 藝和材料的選擇主要考慮翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)、價(jià)格、生產(chǎn)率和翻轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。本課題的基 本研究思路是采用夾具將缸體固定在平面上，利用支架兩端的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大平面的轉(zhuǎn) 動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)缸體的翻轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)中對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核，軸承的選擇來(lái)為翻轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn) 提動(dòng)理論基礎(chǔ)。 1.4.2 可解決的主要問(wèn)題 實(shí)現(xiàn)了在焊接缸體的過(guò)程中，對(duì)于缸體的翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，使多次繞其水平軸翻 轉(zhuǎn)工件，不用人工翻轉(zhuǎn)這個(gè)翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。運(yùn) 用焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保高品質(zhì)的產(chǎn)品。使用翻轉(zhuǎn) 臺(tái)可以擴(kuò)大自動(dòng)焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總在方便的位置下進(jìn)行，甚至可以提高工作 的安全性，因?yàn)榉D(zhuǎn)臺(tái)能使最危險(xiǎn)的操作翻轉(zhuǎn)工件實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 1.5 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的基本要求 1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)，繪制運(yùn)動(dòng)原理圖； 2、繪制產(chǎn)品裝配圖； 3、典型非標(biāo)件設(shè)計(jì)，對(duì)非標(biāo)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度、剛度校核； 4、繪制全套非標(biāo)零件圖： 5、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì) 2.1 總體設(shè)計(jì)方案 2.1.1 設(shè)計(jì)目的 該變位機(jī)構(gòu)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜，以便使所有的焊縫置于水平、船形等最佳的位置 從而進(jìn)行焊接的設(shè)備。選擇合理有用的變位機(jī)構(gòu)能夠有效提高焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率， 并降低人工的勞動(dòng)強(qiáng)度及生產(chǎn)成本，加強(qiáng)安全文明生產(chǎn)，有助于現(xiàn)場(chǎng)管理。工作臺(tái)的翻 轉(zhuǎn)采用手動(dòng)，因?yàn)槎ㄎ豢煽?，可以使工件處于最理想、最可靠的焊接最佳位置進(jìn)行焊接。 2.1.2 設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)一個(gè)手動(dòng)H型雙座雙回轉(zhuǎn)式的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過(guò)手動(dòng)控制回轉(zhuǎn)手輪來(lái)控制焊裝夾具 的翻轉(zhuǎn)，可以自行的調(diào)節(jié)所需翻轉(zhuǎn)的任意角度，實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)的360度的變位，方便于焊接， 可以達(dá)到定位可靠，焊接方便的最佳功效。 2.1.3 對(duì)機(jī)器的要求 設(shè)計(jì)機(jī)器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達(dá)到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出 的。不管機(jī)器的類(lèi)型如何，一般來(lái)說(shuō)，會(huì)對(duì)機(jī)器提出以下的基本要求。 1、使用功能要求 機(jī)器應(yīng)該具有預(yù)訂的使用功能。這主要靠正確地選擇機(jī)器的工作原理，正確地設(shè)計(jì) 或選用功能全面實(shí)現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和原動(dòng)機(jī)，以及合理地配置必要的 輔助系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2、經(jīng)濟(jì)性要求 機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造和使用的全過(guò)程中，設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)就要全面綜合地進(jìn) 行考慮。設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為機(jī)器的成本低；使用經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為高生產(chǎn)率，高效率， 較少地消耗能源、原材料和輔助材料，以及低的管理和維護(hù)費(fèi)用等。 提高設(shè)計(jì)和制造經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的主要途徑有： 1）采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)的參數(shù)最優(yōu)化，達(dá)到盡可能精確的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié) 果，并保證機(jī)器足夠的可靠性。盡可能多地應(yīng)用 CAD 技術(shù)，加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度，降低設(shè)計(jì) 的成本。 2）最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的零部件。零件結(jié)構(gòu)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化 結(jié)構(gòu)及尺寸。 3）盡可能采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料。 4）合理地組織設(shè)計(jì)和制造過(guò)程。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 5）力求改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少、易加工、易裝配。 提高使用經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的主要途徑有： 1）合理地提高機(jī)器的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，以期提高機(jī)器的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 2）選用高效率的傳動(dòng)系統(tǒng)，盡可能減少傳動(dòng)的中間環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗和生產(chǎn) 成本。 3）適當(dāng)?shù)夭捎梅雷o(hù)（如閉式傳動(dòng)、表面防護(hù)等）及潤(rùn)滑等措施，以便于延長(zhǎng)機(jī)器的 使用壽命。 4）采用可靠的密封，減小或消除滲漏現(xiàn)象。 3、勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求 1）要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器符合勞動(dòng)保護(hù)法規(guī)的要求。設(shè)計(jì)時(shí)要按照人機(jī)工程學(xué) （ergonomics）的觀點(diǎn)盡可能減少操作手柄的數(shù)量，操作手柄及按鈕等應(yīng)放置在便于操作 的位置，合理地規(guī)定操作時(shí)的驅(qū)動(dòng)力，操作方式要符合人們的心理和習(xí)慣（例如汽車(chē)轉(zhuǎn) 向盤(pán)向左打則汽車(chē)向左拐彎等） 。同時(shí)，設(shè)置完善的安全防護(hù)及保安裝置、報(bào)警裝置、顯 示裝置等，并根據(jù)工程美學(xué)的原則美化機(jī)器的外形及外部色彩。使操作者有一個(gè)安全、 舒適的環(huán)境，不易產(chǎn)生疲勞。這也有助于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。 2）要把環(huán)境保護(hù)提高到一個(gè)重要的位置。改善機(jī)器及操作者周?chē)沫h(huán)境條件，如降 低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲水平，防止有毒、有害介質(zhì)的滲漏及對(duì)廢水、廢氣和廢液進(jìn)行有效 的治理等以滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)法規(guī)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境提出的要求。 4、壽命與可靠性的要求 任何機(jī)器都要求能在一定的壽命下可靠地工作。隨著機(jī)器的功能愈來(lái)愈先進(jìn)，結(jié)構(gòu) 愈來(lái)愈復(fù)雜，發(fā)生故障的可能環(huán)節(jié)也愈來(lái)愈多。機(jī)器工作的可靠性受到了愈來(lái)愈大的挑 戰(zhàn)。在這種情況下，人們對(duì)機(jī)器除了習(xí)慣上對(duì)工作壽命的要求外，明確地對(duì)可靠性也提 出要求是很自然的。機(jī)器可靠性的高低是用可靠度來(lái)衡量的。機(jī)器的可靠度 R 是指在規(guī) 定的使用時(shí)間（壽命）內(nèi)和預(yù)定環(huán)境條件下機(jī)器能夠正常工作的概率。機(jī)器不能正常工 作，即機(jī)器由于某種故障而不能完成其預(yù)定的功能稱(chēng)為失效。已有愈來(lái)愈多的機(jī)器設(shè)計(jì) 和生產(chǎn)部門(mén)，特別是那些因機(jī)器失效將造成巨大損失的部門(mén)，例如航空、航天部門(mén)，都 相繼規(guī)定了在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)其產(chǎn)品，包括零部件，進(jìn)行可靠性分析與評(píng)估的要求，例如 要求給出產(chǎn)品在工作壽命內(nèi)可以安全工作的定量說(shuō)明。在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)組成機(jī)器的每個(gè)零件 的可靠性提出要求，采用備用系統(tǒng)和在使用中對(duì)機(jī)器加強(qiáng)維護(hù)和檢測(cè)可以提高機(jī)器的可 靠性。 5、其他專(zhuān)用要求 對(duì)不同的機(jī)器，還有一些為該機(jī)器所特有的要求。例如：對(duì)機(jī)床有長(zhǎng)期保持精度的 要求；對(duì)飛機(jī)有質(zhì)量小、飛行阻力小而運(yùn)載能力大的要求；對(duì)流動(dòng)使用的機(jī)器（如鉆探 機(jī)械）有便于安裝和拆卸的要求；對(duì)大型機(jī)器有便于運(yùn)輸?shù)囊蟮?。設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，在滿(mǎn) 足前述共同的基本要求的前提下，還應(yīng)著重地滿(mǎn)足這些特殊要求，以提高機(jī)器的使用性 一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 能。 不言而喻，機(jī)器的各項(xiàng)要求的滿(mǎn)足，是以組成機(jī)器的機(jī)械零件的正確設(shè)計(jì)和制造為前提 的。亦即零件設(shè)計(jì)的好壞，將對(duì)機(jī)器使用性能的優(yōu)劣起著決定性的作用。 2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概述 2.2.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是由整體承重支架、主軸、翻轉(zhuǎn)臺(tái)、軸承和手輪裝置等部分的組成的 一個(gè)完整的實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。 整體承重支架是作為一個(gè)打的支撐，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的支撐作用,主軸使翻轉(zhuǎn)臺(tái) 能夠繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)臺(tái)是作為大的承載平面，用來(lái)承載缸體的（在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上有固定 的缸體的夾具） ，軸承是為了和主軸配合保證轉(zhuǎn)動(dòng)。手輪裝置是人通過(guò)旋轉(zhuǎn)手輪來(lái)實(shí)現(xiàn)主 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)臺(tái)的右端的手輪裝置，人通過(guò)旋轉(zhuǎn)手 輪來(lái)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)中間的翻轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，而工件是通過(guò)夾具 固定在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上表面的，所以對(duì)翻轉(zhuǎn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件的翻轉(zhuǎn)，這就是 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基本翻轉(zhuǎn)功能的工作原理。 2.2.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的功能要求 實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)臺(tái)繞水平軸在 180內(nèi)任意角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的焊接。同時(shí)翻轉(zhuǎn)臺(tái)需要 具有一定的通用性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同形式的缸體的翻轉(zhuǎn)，所以需要其具有一定的通用性。 2.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)與比較 2.3.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)對(duì)題目“一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”可知，該機(jī)構(gòu)主要是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)功 能，所做的設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以下是對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)件設(shè)計(jì)的詳細(xì)論述。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將工件沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設(shè)置機(jī)構(gòu)。 在工件制作過(guò)程中我們必須多次繞水平軸翻轉(zhuǎn)工作，這個(gè)翻轉(zhuǎn)用翻轉(zhuǎn)太來(lái)實(shí)現(xiàn)較為合理、 最有效、最安全。而根據(jù)用途不同可以分為通用型和專(zhuān)用型兩大類(lèi)。前者用途廣泛，可 以用于不同種類(lèi)的料件，厚著范圍比較窄，僅適用特定形狀的工件，甚至專(zhuān)門(mén)用于某些 尺寸功夫定的工件。有些專(zhuān)用翻轉(zhuǎn)機(jī)臺(tái)甚至是為了某幾條機(jī)械化或者自動(dòng)化生產(chǎn)流水線(xiàn) 專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 翻轉(zhuǎn)臺(tái)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類(lèi)，可分為雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、單支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn) 臺(tái)、杠桿式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)及滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)等。甚至可以依據(jù)翻轉(zhuǎn)臺(tái)保證工件 繞固定軸翻轉(zhuǎn)的程度或者使工件升降或平移的程度進(jìn)行分類(lèi)。 1、方案一 圖 2.2 翻轉(zhuǎn)臺(tái)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 圖 2.2 為裝有轉(zhuǎn)動(dòng)架的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，它是由前驅(qū)動(dòng)支架 1 和后從動(dòng)支架 4 組成， 工件二固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架 3 上。轉(zhuǎn)動(dòng)架支撐面和地面的距離，可以依據(jù)工件的尺寸進(jìn)行調(diào)整， 因而能減小轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。 負(fù)荷能力不大的翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以通過(guò)手動(dòng)翻轉(zhuǎn)。 對(duì)于小工件，人們通常使用單支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，這不僅是操作者易于接近工件，且可以節(jié) 約勞動(dòng)場(chǎng)地，提高生產(chǎn)場(chǎng)地的利用率。 這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)常用來(lái)焊接大型、平值的框架類(lèi)構(gòu)件。用普通的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)焊接這 類(lèi)工件。 2、方案二 圖 2.3 滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái) 一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 圖 2.3 為滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)配合兩個(gè)滾輪，他們即可以是整體也可以是組合，最初滾輪式 翻轉(zhuǎn)臺(tái)基本上是用來(lái)焊接框架類(lèi)和箱體類(lèi)工件，這些工件通常都緊固在布置于兩個(gè)滾輪 之間的托架或者固定架上。上圖為一個(gè)滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)。翻轉(zhuǎn)臺(tái)由兩個(gè)滾輪 1 組成， 滾輪奸設(shè)置了可拆卸的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架 3，臺(tái)架的上部 2 是可以拆下的。滾輪支撐在兩個(gè)從動(dòng)托 輪 7 和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)托輪 8 上，在托輪的軸上裝有星形輪 6，星形輪由電動(dòng)機(jī) 5 通過(guò)兩級(jí)蝸 桿減速器 4 來(lái)驅(qū)動(dòng)。 與雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)比較，滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的有點(diǎn)在于：可以在旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上裝配和焊接大 型框架類(lèi)零件；易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長(zhǎng)梁架工 件的條件更好。不足之處在于，難于接近位于滾輪之間的工件部位，通用性差。 3、方案三 圖2.4鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái) 圖2.4為鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)，它是由幾個(gè)支架組成，這些支架的每一根上都裝有驅(qū)動(dòng)鏈條2和 從動(dòng)鏈條5和6.在鏈條上套著松垂的鏈條3，鏈條3用于支托需要翻轉(zhuǎn)的工件4.鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái) 具有兩個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)：即機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)難于 用在自動(dòng)焊接中，因?yàn)楣ぜD(zhuǎn)后，僅靠鏈條支托而沒(méi)有其它輔助支撐使工件處于靜止 不動(dòng)的位置；同時(shí)也很難固定正在運(yùn)動(dòng)中的焊接設(shè)備的軸心。 4、方案四 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 2.5 千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái) 圖2.5為千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)，用于將平直的框架式構(gòu)件翻轉(zhuǎn)90。千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)由轉(zhuǎn)動(dòng) 架基座，一個(gè)液壓千斤頂及四只可調(diào)整半軸組成。半軸的推出靠液壓筒來(lái)實(shí)現(xiàn)。其上放 置這工件的轉(zhuǎn)動(dòng)架可以繞這兩個(gè)半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)另外兩個(gè)半軸是收縮進(jìn)去的。千斤頂式 翻轉(zhuǎn)臺(tái)是為了特定工件設(shè)計(jì)制造的，基本上用于翻轉(zhuǎn)大尺寸的平直框架結(jié)構(gòu)件。 2.3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的比較選擇 綜合前面提出的方案，列出其優(yōu)缺點(diǎn)如下： 方案一，雙支架的翻轉(zhuǎn)臺(tái)與其它翻轉(zhuǎn)臺(tái)相比較，它具有用途廣泛、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格 低、消耗驅(qū)動(dòng)功率不高等優(yōu)點(diǎn)。而消耗驅(qū)動(dòng)功率不高是因?yàn)楣ぜ@著轉(zhuǎn)動(dòng)的縱軸正好與 工件的重心相重合。這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)常用來(lái)焊接大型、平值的框架類(lèi)構(gòu)件。用普通的雙支架 翻轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)焊接這類(lèi)工件。 方案二，滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于：可以在旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上裝配和焊接大型框架類(lèi)工件， 易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長(zhǎng)條形工件的條件更好。 不足之處在于難于接近位于轉(zhuǎn)輪之間的工件部位，通用型較差。 方案三，即機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)難于用在自動(dòng) 焊接中，因?yàn)楣ぜD(zhuǎn)后，僅靠鏈條支托而沒(méi)有其它輔助支撐使工件處于 靜止不動(dòng)的位 置；同時(shí)也很難固定正在運(yùn)動(dòng)中的焊接設(shè)備的軸心。 方案四，千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)是為了特定工件設(shè)計(jì)制造的，基本上用于翻轉(zhuǎn)大尺寸的平 直框架結(jié)構(gòu)件。 經(jīng)過(guò)比較，方案一的采用框架式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠很好的滿(mǎn)足缸體的翻轉(zhuǎn)要求并且方案 一的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約勞動(dòng)產(chǎn)地可提高場(chǎng)地利用率。在使用過(guò)程中能夠很好的實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的 功能，可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。故采用方案一框架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)缸體 的翻轉(zhuǎn)功能。 一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 3.1 機(jī)構(gòu)框架設(shè)計(jì) 3.1.1 框架結(jié)構(gòu)材料 考慮到缸體本身重量較重，所以在選擇材料時(shí)應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度較強(qiáng)，而重量輕一點(diǎn) 的材料來(lái)保證翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體的重量特別是翻轉(zhuǎn)臺(tái)部分（翻轉(zhuǎn)臺(tái)部分是和缸體連接在一起， 在 轉(zhuǎn)動(dòng)主軸時(shí)，翻轉(zhuǎn)臺(tái)也是需要轉(zhuǎn)動(dòng)的）所以，經(jīng)過(guò)基本篩選，我選擇 C 型槽鋼來(lái)作為翻 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的框架的基本材料。槽鋼的選擇： 表3-1槽鋼規(guī)格 型 號(hào) 每米重(kg) 型 號(hào) 每米重 (kg) C 80 50 20 2.25 3.886 C 180 50 20 3.00 8.007 C 80 50 20 2.50 4.318 C 180 50 20 3.00 8.478 C 80 50 20 2.75 4.749 C 180 50 20 3.00 8.949 C 80 50 20 3.00 5.181 C 200 60 20 2.5 6.673 C 100 50 20 2.25 4.239 C 200 70 20 2.5 7.065 C 100 50 20 2.50 4.710 C 200 80 20 2.5 7.458 C 100 50 20 2.75 5.181 C 200 50 20 3.0 7.850 C 120 50 20 2.25 5.652 C 200 60 20 3.0 8.007 C 120 50 20 2.50 4.592 C 200 70 20 3.0 8.478 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 續(xù)表3-1 表3-1為C形槽鋼的理論重量表,我們按照整個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的重量來(lái)初選槽鋼的尺寸，我 選擇C200 x70 x20 x3.0 規(guī)格的槽鋼來(lái)作為主體框架的焊接板材。C200 x70 x20 x3.0 表示的 意思： 截面高度 H=200mm； 截面寬度 B=70mm； 卷邊寬度 C=20mm； 厚度 t=3mm； 整個(gè)槽鋼長(zhǎng)度的選擇我們按照缸體額尺寸來(lái)選擇，如果一個(gè)翻轉(zhuǎn)臺(tái)上只加一個(gè)工位 的缸體翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，那么長(zhǎng)度就選得短一點(diǎn)，如果在一個(gè)翻轉(zhuǎn)臺(tái)上有幾個(gè)工位的缸體翻轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)，那么整個(gè)翻轉(zhuǎn)臺(tái)就需要長(zhǎng)的槽鋼來(lái)焊接而成。 3.1.2 結(jié)構(gòu)的成形方式 我們選用槽鋼作為支架的主體材料，而將槽鋼組成整個(gè)支架，我們選擇用焊接的方 式來(lái)實(shí)現(xiàn)主體框架的成形，其它部分需要通過(guò)螺栓鏈接將不同尺寸的板材連接在一起從 而形成整體的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 C 120 50 20 2.75 5.103 C 200 80 20 3.0 8.949 C 120 50 20 3.00 6.123 C 220 50 20 2.5 9.420 C 140 50 20 2.50 5.495 C 220 60 20 2.5 7.065 C 140 60 20 2.50 5.888 C 220 70 20 2.5 7.458 C 140 50 20 3.00 6.594 C 220 80 20 2.5 7.850 C 140 60 20 3.00 7.065 C 220 50 20 3.0 8.243 C 160 50 20 2.50 5.888 C 220 60 20 3.0 8.478 C 160 60 20 2.50 6.280 C 220 70 20 3.0 8.949 C 160 70 20 2.50 6.673 C 220 80 20 3.0 9.420 C 160 50 20 2.50 7.065 C 240 50 20 2.5 9.891 C 160 60 20 3.00 7.536 C 240 60 20 2.5 7.458 C 160 70 20 3.00 8.007 C 240 70 20 2.5 7.850 C 180 50 20 2.50 6.280 C 240 80 20 2.5 8.635 C 180 60 20 2.50 6.673 C 240 50 20 3.0 8.949 C 180 70 20 2.50 7.065 C 240 60 20 3.0 9.420 C 180 80 20 2.50 7.458 C 240 70 20 3.0 9.891 C 180 50 20 3.00 7.536 C 240 80 20 3.0 10.362 一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)類(lèi)型，對(duì)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面內(nèi) 容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面要求，合理地確定 軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可 靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì) 中的重要內(nèi)容。 1、選擇軸的材料 由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱 處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理硬度為 HRC4045。 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的 類(lèi)型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加 工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異， 所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論 何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿(mǎn)足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的 零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。 a 擬定軸上零件的裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。所 謂裝配方案，就是預(yù)訂出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。 b 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空 轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。軸上零件的軸向 定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來(lái)保證的。零件的周向定位的目 的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷(xiāo)、緊定螺釘 以及過(guò)盈配合等。 c 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定 零件在軸上的定位和裝拆方案確定后，軸的形狀大體確定。各軸段所需的直徑與軸 上的載荷大小有關(guān)。初步確定軸的直徑時(shí)，通常還不知道支反力的作用點(diǎn)，不能決定彎 矩的大小與分布情況，因而還不能按軸所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來(lái)確定軸的直徑。 但在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，通常已能求得軸所受的扭矩。因此，可按軸所受的扭轉(zhuǎn)初步 估算軸所需的直徑。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。 確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空 間。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙 來(lái)確定的。 d 提高軸的強(qiáng)度的常用措施 軸和軸上零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置等對(duì)軸的強(qiáng)度有很大的影響， 所以應(yīng)在這些方面進(jìn)行充分考慮，以利提高軸的承載能力，減小軸的尺寸和機(jī)器的質(zhì)量， 降低制造成本。 1) 合理布置軸上零件以減小軸的載荷 為了減小軸所受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不采用懸臂的支承形式， 力求縮短支承跨距及懸臂長(zhǎng)度等。 2）改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷 通過(guò)改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)也可以減小軸上的載荷。 3