240t焊接滾輪架設(shè)計-主動滾輪座設(shè)計【說明書+CAD】

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Welding turning rolls is a welding machine by drawing on the wheel and take the initiative between the Mount Weldment relay drive rotating to shift. The mechanism and the characteristics were investigated in detail for the axial drifting of a shaft on the welding turnig rolls. The spiral angle that comes from the random errors in the manufacture and the installation of the welding rolls, results in the axial drifting of a cylinder on the welding turning rolls. The comparison was made for both their merits and shortcomings among the three adjusting manners: the elevating, the translational and the deflecting. Fully accounting is taken into in the design of the wheel frame of rationality and economic factors. Key words: Welding; Tooling Fixture; welding turning rolls; reduction gear 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 II 目錄 摘要 .I Abstract .II 目錄 . 第 1 章 緒論 .1 1.1 焊接工藝現(xiàn)狀及發(fā)展方向 .1 1.2 論文主要研究內(nèi)容 .2 第 2 章 焊接用工藝設(shè)備 .3 2.1 概述 .3 第 3 章 240 噸焊接滾輪架主動輪設(shè)計 .6 3.1 機械傳動裝置方案設(shè)計 .6 3.2 減速器傳動零件的設(shè)計計算 .10 3.3 減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .21 3.4 減速器的附件設(shè)計 . 23 結(jié)論 .28 參考文獻 .29 致謝 .30 附件 1 .31 附件 2 .42 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 0 第 1 章 緒論 1.1 焊接工藝現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展和焊接技術(shù)的不斷進步，焊接作為一種金屬連接的工藝 方法，在金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中已經(jīng)基本取代了鉚接連接工藝。焊接與鑄造、鍛壓、切削加 工、熱處理等金屬加工工藝組合，成為機械制造業(yè)的主要加工方法，許多傳統(tǒng)的鑄鍛 產(chǎn)品，也由焊接制品或鑄焊、鍛焊制品所代替。 早期的焊接結(jié)構(gòu)大多數(shù)是用手工電弧焊完成的，有時還用到氧乙炔氣焊。隨著 焊接工藝方法的發(fā)展及焊接結(jié)構(gòu)形式的改進，焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)也已向機械化、自動化方 向發(fā)展，現(xiàn)在不僅已經(jīng)制成了各種機械化、自動化以及專門用途的自動焊接機，而且 還制造了大量的焊接輔助裝備、單機自動化的焊接機械裝置，焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)流水線和 生產(chǎn)自動線早已成為現(xiàn)實。焊接機器人在某些部門得到了較普遍的使用。在整個機械 制造行業(yè)中，焊接機器人比其他類型機器人應(yīng)用更廣泛。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的機械化、自 動化，不僅可以提高焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)率，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時也使生 產(chǎn)工人的健康進一步得懂到保障，環(huán)境污染也有所下降。然而，由于焊接結(jié)構(gòu)的多樣 化及生產(chǎn)過程的復(fù)雜性，目前國內(nèi)焊接生產(chǎn)的機械化、自動化程度還是較低的，手工 操作在某些產(chǎn)品，甚至某些行業(yè)中仍占較大的比例。 焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的整個過程同其他任何一生產(chǎn)過程一樣，除了基本的生產(chǎn)工序以外， 還包括大量的輔助工序，其中主要是焊接零件的制備、裝配、工序間的傳送和制品的 變位與清理等。另外，制品工序間的檢驗也占有相當(dāng)大的工作量。因此，要提高焊接 結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)考慮整個焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程的機械化、自動化，其 途徑可包含以下內(nèi)容： （1） 材料預(yù)處理和備料工序的機械化、自動化，這不僅可以降低本工序的勞動 量、提高生產(chǎn)率，還將有利于被阻焊零件質(zhì)量和精度的提高，而使裝配、焊接易于實 現(xiàn)機械化和自動化，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。 （2） 擴大先進生產(chǎn)工藝的應(yīng)用范圍，研制各種專業(yè)焊接裝備，實現(xiàn)焊接工藝的 機械化。 （3） 采用先進的起重運輸裝備，并在各工位和工位之間配置專用的區(qū)域性起重運 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 輸裝備及傳送帶，組成立體的其起重運輸網(wǎng)絡(luò)，以縮短零部件及制品的傳送時間。在 取物裝置方面應(yīng)廣泛的采用真空吸盤、電磁鐵及機械手等，以取代低效率、低質(zhì)量的 吊鉤。 （4） 大量采用機械化的工件變位機械及焊接操作機械等輔助裝置。它們可以使焊 縫或焊機、焊工處于有利的焊接位置，從而提高焊接生產(chǎn)率及焊接質(zhì)量。 （5） 注意使用各種夾具及輔助工具，如定位器、壓夾器、裝配胎架、打渣工具及 防飛濺涂料，以減少焊前、焊后清理時間；采用電纜快速接頭、碳弧氣刨等，以保證 裝配焊接質(zhì)量及提高工作效率。 綜合上述的應(yīng)用，將促進實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的單機自動化的生產(chǎn)全過程的自動化，提 高產(chǎn)品質(zhì)量，而本文將涉及五個途徑中的焊接變位及操作機械的介紹及設(shè)計。 1.2 論文主要研究內(nèi)容 由于焊接這種工藝方法在現(xiàn)代工業(yè)中重要性，對其機械化、自動化的要求越來越 高，本論文主要對各種焊接裝備及其各自各性能特點進行了簡單介紹，著重對焊接操 作機械中的焊接滾輪架進行了介紹，并對 240t 焊接滾輪架的防軸向竄動問題和該問題 的解決方案進行了討論，設(shè)計了防軸向竄動裝置，解決了由于滾輪架制造和安裝不當(dāng) 或弓箭件幾何形狀不準(zhǔn)使工件在回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生軸向位移的問題。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 第 2 章 焊接用工藝裝備 2.1 概述 2.1.1 焊接生產(chǎn)過程中工藝裝備的作用 現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)，要求生產(chǎn)效率高、勞動強度低、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)、價格低廉、有 競爭力，焊接生產(chǎn)同樣應(yīng)具有這些特征，在整個生產(chǎn)過程中充分應(yīng)用工藝裝備，實現(xiàn) 生產(chǎn)過程的機械化、自動化，有助于達到上述要求，在焊接生產(chǎn)中，焊接時間只占產(chǎn) 品全部加工時間的 10%30%，其余為備料、裝配及輔助工作等時間。節(jié)約每一工序的 時間，為縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期無疑是具有重要意義。另外，焊接產(chǎn)品質(zhì)量的好壞不僅取 決于焊接工藝質(zhì)量，與備料、裝配等工序的質(zhì)量也有密切關(guān)系。因此，在整個焊接生 產(chǎn)過程中不論產(chǎn)品的質(zhì)量要求和批量的大小如何，據(jù)應(yīng)考慮采用生產(chǎn)工藝裝備。 采用工藝裝備并不意味著要選用機構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的設(shè)備，許多情況下是采用 一些簡單的定位器，壓緊器或?qū)F(xiàn)有設(shè)備稍加改裝，往往也能收到明顯的技術(shù)和經(jīng)濟 效益。 2.1.2 焊接生產(chǎn)工藝裝備的分類 焊接結(jié)構(gòu)種類繁多，形狀尺寸各異，生產(chǎn)工藝過程和要求也各不相同，相應(yīng)的工 藝裝備在形式、工作原理及技術(shù)要求上也有很大差別。圖 2.1-1 是按照工藝裝備的功能 分類的。習(xí)慣上是將定位、壓夾、推拉等工藝稱為夾具；裝配、焊接臺架、焊接變位 機械成為胎架裝置。實際生產(chǎn)中工藝裝備往往不是單一功能的，例如定位器、夾緊器 常與裝配臺架合在一起，裝配臺架又與焊件操作機械合并在同一套裝置上，在專業(yè)化 程度很高的焊接生產(chǎn)中，則將焊機、焊接機器人、專用工藝裝備及搬運機械組合在一 起，成為專用焊接機床或焊接生產(chǎn)流水線。 2.1.3 工藝裝備的選擇 焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)規(guī)模和批量，在相當(dāng)大的程度上決定了他的工藝裝備的專用化程 度、完善性、效率及構(gòu)造。制品的結(jié)構(gòu)特征、重量以及質(zhì)量要求等技術(shù)特征也是選擇 工藝裝備的重要依據(jù)。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 3 圖 2.1-1 焊接生產(chǎn)工藝裝備的分類 單件生產(chǎn)時，除非該產(chǎn)品的技術(shù)要求特別高，一般是采用通用的夾具及機械裝置； 但如果類似產(chǎn)品比較多，也可以采用有一定通用性的高效工藝裝備。 成批生產(chǎn)時，可根據(jù)技術(shù)要求、批量大小、工作場地面積、焊接與輔助時間的比 例以及工藝裝備的成本；來決定所應(yīng)采用工藝裝備的完善性及效率。通常是采用較專 用的工藝裝備，但在同一裝備上應(yīng)完成幾道工序的工作。 對于大量的生產(chǎn)的焊接產(chǎn)品，應(yīng)考慮采用專用的工藝裝備，并嚴(yán)格按照生產(chǎn)的節(jié) 奏來計算每一單位。 回轉(zhuǎn)臺是一種簡化的變位機，它的工作臺面處于水平位置或固定于某一傾角，用 于法蘭焊接、封頭切割等工作。 焊接生產(chǎn)工藝裝備 裝配用工藝裝備 焊接用工藝裝備 裝配焊接組 合工藝裝備 裝配焊接組 合輔助裝備 檢查用工藝裝備 定位器及定位裝置 推拉裝置 壓夾器及裝配裝置 裝配臺架 焊件操作機械 焊接機械 焊工操作機械 焊接輔助裝置 焊接變位機 焊接滾輪架 焊接翻轉(zhuǎn)機 橫臂式焊接機 單軌式焊接機 懸架式焊接機 門架式焊接機 爬行式焊接機 電渣焊焊接機 焊接機器人 焊絲處理裝置 焊劑回收裝置 焊劑墊 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4 焊接生產(chǎn)中欲將沉重的工件翻轉(zhuǎn)到有利于焊接的位置往往是較困難的，使用通常 的橋式起重機或其他起重機不僅費時，增加了通用的起重設(shè)備的負擔(dān)，而且會因通常 缺乏專用吊具而發(fā)生事故。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特征采用專門的翻轉(zhuǎn)機可以提高工作效率， 改善制品的質(zhì)量。翻轉(zhuǎn)機特別適用與大型、長條形的工件，使他們在水平軸線回轉(zhuǎn)。 根據(jù)構(gòu)造翻轉(zhuǎn)機可分為：頭架式、頭尾架式、框架式、轉(zhuǎn)環(huán)式、鏈條式及油壓千斤頂 式。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 5 第 3 章 240 噸焊接滾輪架主動輪設(shè)計 3.1 機械傳動裝置方案設(shè)計 機器一般由原動機、傳動裝置和工作機三部分組成。傳動裝置在原動機與工作機之間傳遞運動 和動力，并藉以改變運動的形式、速度大小和轉(zhuǎn)矩大小。傳動裝置一般包括傳動件（齒輪傳動、渦 輪傳動、帶傳動、鏈傳動等）和支撐件（軸、軸承、機體等）兩部分。它的重量和成本在機器占很 大比重，其性能和質(zhì)量對機器對工作影響也很大。因此合理設(shè)計傳動方案具有重要意義。 滿足工作機性能要求的傳動方案，可以由不同傳動機構(gòu)類型以不同的組合形式和布置順序構(gòu)成。 合理的方案應(yīng)保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用 維護便利。一種方案同時滿足這些要求往往是困難的，因此要保證重點要求。 布置傳動順序時，一般考慮以下幾點： （1）帶傳動的承載能力較小，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動形式大，但傳動平穩(wěn)，能緩 沖減震，因此宜布置在高速級（轉(zhuǎn)速較高，傳遞相同功率時轉(zhuǎn)矩較?。?。 （2）鏈傳動運轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，不適于高速傳動，應(yīng)布置在低速級。 （3）蝸桿傳動可以實現(xiàn)較大的傳動比，尺寸緊湊，傳動平穩(wěn)，但效率較低，適用于中、小功率、 間歇運轉(zhuǎn)的場合。 （4）圓錐齒輪加工較困難，特別是大直徑、大模數(shù)的圓錐齒輪，所以只有在需改變軸的布置方 向時采用，并盡量放在高速級和限制傳動比，以減小圓錐齒輪的直徑和模數(shù)。 （5）斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較直齒輪傳動傳動好，常用在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合。 （6）開式齒輪傳動的工作環(huán)境較差，潤滑條件不好，磨損較嚴(yán)重，壽命較短，應(yīng)布置在低速級。 （7）一般將改變運動形式的機構(gòu)（如螺旋傳動、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)）布置在傳動系統(tǒng)的最后 一級，并且常為工作機的執(zhí)行機構(gòu)。 （8）傳動裝置的布局應(yīng)盡量做到結(jié)構(gòu)緊湊、勻稱，強度和剛度好，便于操作、拆裝和維修。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 3.1.1 電動機的選擇 圖 3-1 240 噸焊接滾輪架主動輪傳動方案 如圖 3-1 是本設(shè)計的總體傳動方案，該方案的重點設(shè)計內(nèi)容是減速器。減速器具有 固定傳動比、結(jié)構(gòu)緊湊、機體封閉并具有較大剛度、傳動可靠等特點。 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式 按工作要求，一般選用 選擇電動機容量 電動機所需工作功率 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 式中 電動機工作功率，kW； 工作機所需的功率，kW；wP 從電動機至工作機的總效率a 5321a 式中 直齒圓柱齒輪傳動效率；1 渦輪蝸桿傳動效率；2 滾動軸承的傳動效率；3 查文獻1 表 1-7 取 =0.97， =0.75， =0.98123 則 = =0.62a5398.079.0 由設(shè)計題目給出驅(qū)動功率 ,選電動機額定功率為 1.5kW. 確定電動機的轉(zhuǎn)速 滾輪工作轉(zhuǎn)速 )(60hmvW 滾輪的直徑 d 計算后可知滾輪轉(zhuǎn)速 )in(531.rnW 總傳動比 4321iia 式中 渦輪蝸桿轉(zhuǎn)動比 1i 、 、 分別為一、二、三對直齒圓柱齒輪的傳動比234i 查文獻1表 1-8 可知 =(1560), 、 、 =（36 ）1i2i34i 則 =（ 15333）（60666）=40512960ai 電動機的轉(zhuǎn)速范圍為 符合這一范圍轉(zhuǎn)速的同步轉(zhuǎn)速有 、 、 經(jīng)比較后選定min750rin10rmin150r 轉(zhuǎn)速為 1500 的直流電動機minr 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 （2）確定傳動裝置的傳動比，分配各級傳動比 總傳動比 Wmani 式中 電動機滿載轉(zhuǎn)速， 。mnir 則 = =3750a4.015 321ii 取 、 =5， =32i34i 則 = =50,處于 1560 之間，符合要求。1i432a 傳動比分配為 =50, =5， =5， =3。1i23i4 （3）傳動裝置的運動和動力參數(shù) 各軸轉(zhuǎn)速 軸 = =1500( )nminr 軸 = = =30（ ) 1i mir 軸 (65302 軸 )in.rin 軸 (414 各軸功率 軸 =1.5(kW)dP 軸 = = =1.5 0.750.98=1.1025kW 軸 =1.10250.970.98=1.05kW 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 軸 =1.050.970.98=0.996kW 軸 =1.000.970.98=0.95kW 輸出功率 =0.93(kW) 各軸轉(zhuǎn)矩 軸 =9550 =9.55(N ) 軸 =9550 350.9625(N ) 軸 =9550 =1671.25(N ) 軸 =9550 =7926.5(N ) 軸 =9550 =22681.25(N ) 計算數(shù)值列表如下（見表 3-1） 表 3-1 減速器各軸主要參數(shù)計算結(jié)果 軸號 輸入功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 i 效率 1.5 9.55 1500 1.1025 350.9625 30 1.05 1671.25 6 0.996 7926.5 1.2 50 5 5 0.735 0.9506 0.9506 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 0.95 22681.25 0.4 3 0.9506 3.2 減速器傳動零件的設(shè)計計算 3.2.1 各個軸的齒輪尺寸 以軸為例計算： 選擇材料及確定許用應(yīng)力 齒輪軸用 40 ，齒面硬度為 250HB。rC 大齒輪用 40 ,齒面硬度為 250HB。r 查1圖 6-12 得： ； =354 ； =1.3(1表 6-23)，則aMP380limH4limHaPHS = = =292.3 M3Sli.1 = = =272.3 M4H4lim3.5 查1圖 6-13 得： =92M ； =78M ； =1.69（1表 6-23） ，則3liFaP4limFaPFS = = =57.5M = = =48.8M 按輪齒彎曲強度設(shè)計 齒輪按 9 級精度制造。 查表16-22，取載荷系數(shù) K=1.5。 齒寬系數(shù) =0.2 取 =29，則 =i =3 29=87 查1圖 6-7，齒形系數(shù) =2.9， =2.22，則 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 = =0.05 = =0.045 因 ，取 設(shè)計。 模數(shù) m = = 4.6 考慮磨損，模數(shù)要加大 10%，m= 查1表 6-16，取模數(shù) m=5.5mm 中心距: a= =319mm 齒寬:b= =0.2 319=63.8mm 取 =b=65mm， =70mm 幾何尺寸 分度圓直徑： =m =159.5mm =m =478.5mm 齒頂高： h =h =h m=5.5mm 齒根高： = = =6.875mm 齒全高： = = =12.375mm 齒頂圓直徑： = =170.5mm = =489.5mm 齒根圓直徑： = =(29 ) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 =145.75mm = = =464.75mm 基圓直徑： =149.88mm 齒距： =17.27mm 齒厚： =2.75 =8.635mm 同理可以確定齒輪 22 和齒輪軸 27 的模數(shù) m=4.5,其傳動比 i=5 取 =20, =100 則分度圓直徑 =m =90mm =m =450mm 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 = = =99mm = 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 = =459mm 齒根圓直徑 = = =78.75mm = = =438.75mm 齒距 齒厚 s= =7.065mm 基圓直徑 =84.57mm 頂隙 依照上述步驟繼續(xù)計算，對于齒輪軸 11 和齒輪 30 求得其模數(shù) m=4 取齒輪軸 11 齒數(shù)為 ,齒輪 30 的次數(shù)為 ，其傳動比為 i=5 則分度圓直徑 =m =64mm =m =320mm 齒頂高 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 = = =72mm = = =328mm 齒根圓直徑 = = =54mm = = =310mm 齒距 齒厚 s= =6.28mm 基圓直徑 =60.14mm 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 頂隙 3.2.2 渦輪蝸桿設(shè)計 圖 3-2 渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)簡圖 因為主動軸為蝸桿軸： 取其材料為 40Cr；模數(shù)為 ，直徑系數(shù) q=11,蝸桿頭數(shù) =1 取渦輪模數(shù)為 4，渦輪齒數(shù)為 =50。 中心距： 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 a= 圓整中心距，取 =125mm，則變位系數(shù) X= = =0.75mm 因-1 0.75 1 故符合變位系數(shù)要求范圍。 蝸桿尺寸 分度圓直徑 =qm=11 4=44mm 節(jié)圓直徑 =m(q+2x)=8 =76mm 齒頂圓直徑 = +2 = +2m=44+2 4=52mm 齒根圓直徑 = -2 =44-2 =34.4mm 渦輪尺寸 分度圓直徑（節(jié)圓直徑相同） = =m =4 齒頂圓直徑 = 齒根圓直徑 = -2 外圓直徑 +1.5m=214+1.5 渦輪齒寬 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 B=0.75 =0.75 3.2.3 軸的結(jié)構(gòu)尺寸計算 以軸為例設(shè)計計算 (1)選擇材料，確定需用應(yīng)力 材料選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。 查1表 7-1 ，材料強度極限 =700MPa；查1 表 7-12 ，對稱循環(huán)下許用應(yīng)力 =65MPa。 (2)計算基本直徑 查表 7-11，C=50(軸端彎矩較小) 95.5mm 取 =100mm (3)繪制結(jié)構(gòu)簡圖(圖 3-3) 圖 3-3 軸的結(jié)構(gòu)示意圖 a確定各軸段直徑 段： = 100mm，與軸承（軸承 2220）配合。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 段： = 110mm，大于 100mm 安裝齒輪處的尺寸盡量圓整。 段： = 130mm， = +2h= 110+20= 式中，h 為軸肩高，h= =7.2 取 h=10mm，b=1.4h=14mm 。 段： = 2 段相同，大于 100mm，減小加工量。 段： 130mm，與軸承（軸承 2226）配合。 b確定箱體內(nèi)寬 箱體內(nèi)寬：由于有旋轉(zhuǎn)件，兩側(cè)留 10 20mm，考慮鑄造不精確，要將箱體內(nèi)寬度 圓整到整數(shù)。因為箱體內(nèi)最大齒輪寬度分別為 ， ,故箱體內(nèi)寬度 W 為： ,取 。 c確定軸上各段長 段： ,(深向擋油板 6mm+軸承寬 34mm+外伸 2mm) 段： ,(齒輪寬 124mm+擋油環(huán) 6mm) 段： = 14mm, =1.4h=1.4 。 段： 114mm ,(齒輪寬 114mm) 段： =42mm ， （此處寬度與 ） 總軸長 L= =42+130+14+114+42 =342mm。 d各支撐點間距 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 軸承間距 mm 齒輪與左軸承距離 = =86mm 各段軸直徑、長度確定后，即軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計完成。是否能用，還需要再校核 危險截面，最后作結(jié)論。主要是據(jù)設(shè)計的結(jié)構(gòu)尺寸，按彎扭矩組合強度校核。 （4）校核軸的強度 受力分析圖 3-4 軸上的扭矩： =22681.25(N ) 齒輪受力分析 圓周力 = =94801.46N 徑向力 =34504.91N 垂直面支反力 =34504.91-9572.33=24932.58N 水平面支反力 = = =94801.46 26299.76=68501.70N 求危險截面彎矩，并繪制彎矩圖 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 圖 3-4 軸的受力分析簡圖 垂直面圖 3-4b 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 水平面圖 3-4cs 合成彎矩圖 3-4d 齒輪面 做扭矩圖圖 3-4e =22681.25 (N ) 由圖可知危險截面在承載面的左邊。 3.2.4 滾動軸承的選擇和計算 需要考慮的約束條件有： 對于深溝球軸承，參考文獻1公式（8-4）知徑向基本額定載荷 -（3-2） 由2表 6-10 查得 2220 深溝球軸承基本額定動載荷 ,查1表 8-14 得 查1表 8-15 得 ，對球軸承， ，查4表 6-6 得軸承使用壽命 ，將以 上數(shù)據(jù)代入公式（3-2）后得： 故在規(guī)定條件下，2220 軸承可承受的最大徑向載荷為 37860.46N，大于軸承實際 承受的徑向載荷 34504.91N。所選軸承合格。 3.2.5 平鍵的選擇與計算 類型選擇：選 A 型鍵。 尺寸選擇：查1表 5-73 得建 b ,因為軸轂寬 ,所以選鍵 長 L=120。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 強度驗算：查1表 5-72 得許用擠壓應(yīng)力 120MPa 鍵遇鍵槽接觸長度 故此鍵能安全工作。鍵為 18 3.3 減速器的箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 減速器機體使用以支持和固定軸系零件并保證傳動件的嚙合精度和良好的潤滑及 軸系可靠密封的重要零件，其重量約占減速器總重的 30%50%。因此，設(shè)計機體結(jié)構(gòu) 時必須綜合考慮轉(zhuǎn)動質(zhì)量、加工工藝及成本等。 減速器機體可以是鑄造的，也可以是焊接的。 鑄造機體一般采用鑄鐵制成。鑄鐵具有較好的吸振性、容易切削且承壓性好。在 重型減速器中，為了提高機體的強度和剛度，也有用鑄剛鑄造的。鑄造機體的缺點是 重量較大，但仍應(yīng)用廣泛。 減速器機體可以采用剖分式結(jié)構(gòu)或整體式結(jié)構(gòu)。剖分式機體結(jié)構(gòu)被廣泛采用，剖 分面多于傳動件軸線平面重合。一般減速器只有一個水平剖分面，但某些水平軸在垂 直面內(nèi)排列的減速器，為了便于制造和安裝，也可以采用兩個剖分面。 為了減小機體的結(jié)構(gòu)尺寸，在多級傳動中，有的軸線也可不在剖分面上。這樣可 提高孔的加工精度，并可縮小機體長度。 整體式機體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是提高了孔的加工精度，減少了零件的數(shù)量，但裝配較復(fù) 雜。蝸桿減速器的機體為整體式結(jié)構(gòu)，它的兩側(cè)具有兩個大端蓋孔，渦輪即由此裝入， 該孔徑要大于渦輪外圓直徑。為了保證蝸桿傳動嚙合質(zhì)量，大端蓋與機體采用 配合， 要求低時可用 ,并且要有一定的配合寬度 H。端蓋內(nèi)側(cè)可加肋，以提高剛度。若沒有 加肋，則應(yīng)加大端蓋厚度 t。渦輪外圓與機體上壁之間的距離 S 應(yīng)考慮裝配時渦輪與機 體不相碰撞，以便將渦輪裝入機體。端蓋上應(yīng)裝有啟蓋螺釘，以便拆卸。 設(shè)計機體應(yīng)在三個基本視圖上同時進行，并考慮以下幾個方面的問題： （1）機體要具有足夠的剛度 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 機體剛度不夠，會在加工和工作過程中產(chǎn)生不允許的變形，引起軸承座孔中心軸 歪斜，在傳動中產(chǎn)生偏載，影響減速器的正常工作。因此在設(shè)計機體時，首先應(yīng)保證 軸承座的剛度。為此應(yīng)使軸承座有足夠的壁厚，并在軸承座附近加支撐肋。當(dāng)軸承座 是剖分式結(jié)構(gòu)時，還要保證它的聯(lián)接剛度。 機體加肋有外肋和內(nèi)肋兩種結(jié)構(gòu)形式。內(nèi)肋剛度大，外表光滑美觀，雖然內(nèi)壁阻 礙潤滑油滑動，工藝也比較復(fù)雜，但目前采用內(nèi)肋結(jié)構(gòu)逐漸增多。當(dāng)軸承座伸到機體 內(nèi)部時，則常用內(nèi)肋。 為了提高軸承座處的聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)的連接螺栓距離 s 應(yīng)盡量靠近，為此軸 承座孔附近應(yīng)做出凸臺，其高度要保證安裝時有足夠的扳手空間。 為了保證機體的剛度，機蓋和機座的連接凸緣應(yīng)取厚些。機座底凸緣的厚度應(yīng)超 過機體內(nèi)壁。 目前，為了提高機體剛性，方型外廓減速器日益得到了廣泛的應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)采 用內(nèi)肋，增強了軸承座剛度，并采用了便于拆裝的雙頭螺柱或螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)，不用 底凸緣，而將底座下部四角削進一塊放置地腳螺栓，使機體結(jié)構(gòu)更加緊湊，造型更加 美觀。 （2）應(yīng)考慮便于機體內(nèi)零件的潤滑、密封及散熱。 對于大多數(shù)減速器，由于其傳動件的圓周速度 故常采用浸油潤滑。因 此機體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時沉渣泛起， 齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x H 不應(yīng)小于 3050mm。由此即可決定機座的高度。 對于下置式蝸桿減速器，浸油深度不應(yīng)超過滾輪軸承最低滾動體中心，以免影響 密封和增加攪油損失。 浸油深度決定后，即可定出所需的油量。并按傳遞功率進行驗算，以保證散熱。 對于單級傳動，每傳遞 1kW 需油量 ;對于多級傳動，按級數(shù)成比例增 加，如不滿足，應(yīng)適當(dāng)加高機座，以保證足夠的油池容積。 當(dāng)軸承利用機體內(nèi)的油潤滑時，可以在剖分面聯(lián)接凸緣上做出輸油溝，使飛濺的 潤滑油沿機蓋經(jīng)油溝通過端蓋的缺口進入軸承。 對于采用浸油潤滑的多級傳動，當(dāng)?shù)退贅O大齒輪浸油深度超過 的分度圓半徑時， 往往會使攪油損失過大，這時可減少低速級大齒輪的浸油深度，而高速級齒輪則利用 濺油裝置潤滑。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 對于下置式蝸桿減速器，當(dāng)油面高度受到軸承最低滾動體高度限制時，蝸桿接觸 不到油面，這時可在蝸桿軸上裝濺油盤，以使油飛濺到傳動件上而進行潤滑。 當(dāng)傳動件轉(zhuǎn)速較低時，若軸承需要利用機體內(nèi)的油進行潤滑，則可在靠近傳動件 端面處安裝刮油板。 為了保證機蓋與機座聯(lián)接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精刨。 密封要求高的表面要經(jīng)過刮研。為了提高密封性，在座凸緣上面常銑出回油溝，使?jié)B 入凸緣聯(lián)接縫隙面上的油重新流回機體內(nèi)部。此外，凸緣聯(lián)接螺栓之間的距離不宜太 大，并盡量勻稱布置，以保證剖分面的密封性。 對于蝸桿減速器，由于發(fā)熱大，應(yīng)進行熱平衡計算。機體大小要考慮散熱面積的 需要，若經(jīng)熱平衡計算不符合要求，可適當(dāng)增加機體尺寸或增加散熱片和風(fēng)扇。散熱 片方向應(yīng)與空氣流動方向一致。發(fā)熱嚴(yán)重時還可以在油池中設(shè)置蛇形冷卻水管，或改 用循環(huán)潤滑系統(tǒng)，以降低油溫。 （3） 機體結(jié)構(gòu)要有良好的工藝性 機體結(jié)構(gòu)工藝性的好壞，對提高加工精度和裝配質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率以及便于 檢修維護等方面，有直接影響，故應(yīng)特別注意。 (a)鑄造工藝的要求 在設(shè)計鑄造機體時，應(yīng)考慮到鑄造工藝的特點，力求形狀簡單、壁厚均勻、過渡 平緩、金屬不要局部積聚?？紤]到液態(tài)金屬流動的通暢性，鑄件壁厚不可太薄。 為了避免金屬積聚，不宜采用形成銳角的傾斜肋。 設(shè)計機體時，應(yīng)使機體外形簡單，拔模方便。 對于鑄造機體，還應(yīng)盡量減少沿拔模方向的凸起結(jié)構(gòu)，否則在模型上就要設(shè)置模 塊，以減少拔模困難。當(dāng)機體表面有幾個凸起部分時，應(yīng)盡量將其連成一體，以簡化 取模過程。 機體上還應(yīng)盡量避免出現(xiàn)狹縫，否則砂型強度不夠，在取模和澆注時易形成廢品。 （b）機械加工要求 設(shè)計結(jié)構(gòu)形狀時，應(yīng)盡量減少機械加工面積，以提高勞動生產(chǎn)率，并減少刀具磨 損， 為了保證加工精度并縮短加工工時，應(yīng)盡量減少在機械加工時工件和刀具的調(diào)整 次數(shù)。機體的任何一處加工面與非加工面必須嚴(yán)格分開。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 25 與螺栓頭部或螺母接觸的支撐面，應(yīng)進行機械加工。 3.4 減速器附件設(shè)計 3.5.1 窺視孔 窺視孔用來檢查傳動零件的嚙合、潤滑情況等，并可由該孔向箱體注入潤滑油。 平時該窺視孔蓋用螺釘封住。以防止污物進入箱體內(nèi)及潤滑油滲漏，在蓋板與箱蓋之 間加有紙質(zhì)封油墊片，還可以在孔口處加過濾裝置，如過濾網(wǎng)，以過濾注入油中的雜 質(zhì)。 窺視孔平時用窺視蓋板蓋住，窺視蓋板可用鑄鐵、鋼板或有機玻璃制成。窺視蓋板與 箱體之間應(yīng)加密封墊片，并以螺釘連接。 3.5.2 通氣孔 減速器工作時，箱體內(nèi)的溫度和氣壓都很高，通氣孔用于通氣，能使熱膨脹氣體 及時排出，保證箱體內(nèi)，外氣壓平衡一致，以避免由于運轉(zhuǎn)時箱體內(nèi)油溫升高，內(nèi)壓 增大，而引起減速器潤滑油沿箱體結(jié)合面、軸伸處以及其他縫隙滲漏出來。 通氣孔通常裝在箱蓋頂部或窺視孔蓋板上，以使箱體內(nèi)熱空氣自由溢出。通氣孔 的結(jié)構(gòu)不僅要有足夠的通氣能力，而且還能防止灰塵進入箱體，故通氣孔不要直接通 頂端。 3.5.3 油塞 為了排除油污，更換減速器箱體內(nèi)的油污，在箱座底部油池的最低處設(shè)置有排油 孔。排油孔設(shè)置在箱體底部油池的最低處，箱體內(nèi)底面常做成 外傾斜面，在排 油孔附近做成凹孔，以便能將油污放盡。排油孔平時用放油螺栓堵住。 箱壁排油孔處應(yīng)有凸臺，并加工沉孔，防封油圈以增強密封效果。放油螺栓有六 角頭圓柱細牙螺紋和圓錐螺紋兩種。圓柱螺紋油塞本身不能防止漏油，應(yīng)在六角頭與 放油孔接觸處加封油墊片。而圓錐螺紋油塞能直接密封，故不需要封油墊片。放油螺 栓的直徑可按減速器箱座壁厚的 倍選取。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 3-5 油塞 3.5.4 游標(biāo)裝置 為保證減速器箱體內(nèi)油池的油量，一般在箱體便于觀察和油面較穩(wěn)定的部位，設(shè) 置油面指示器，分別觀察或檢查油池中油面高度。油面指示器分油標(biāo)尺和油標(biāo)兩類。 （1）油標(biāo)尺 油標(biāo)尺結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多。標(biāo)尺上刻有最高、最低油面標(biāo)線，分 別表示極限油面的允許值，檢查時拔出油標(biāo)尺，根據(jù)尺上的油痕判斷油面高度是否合 適。 油標(biāo)尺一般安裝在箱體側(cè)面，采用側(cè)裝式油標(biāo)尺時，設(shè)計時應(yīng)注意其在箱座側(cè)壁 上的安裝和傾斜角，若太低及傾斜角太小，箱內(nèi)的油易溢出；若太高或傾斜角太大， 油標(biāo)尺難以拔出，插孔也難于加工。為此設(shè)計時應(yīng)滿足不溢油、易安裝、易加工的要 求，同時保證油標(biāo)尺傾斜角大于或等于 。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 3-6 油標(biāo)尺 (2) 油標(biāo) 油標(biāo)用來指示箱體內(nèi)油面高度，它應(yīng)設(shè)置在便于檢查及油面穩(wěn)定之處， 如低速級傳動件附近。油標(biāo)的結(jié)構(gòu)很多，有旋塞式油標(biāo)、圓形和長形油標(biāo)，其尺寸規(guī) 格已有國家標(biāo)準(zhǔn)。便于選用，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封要求高，多用于較為重要的減速器中。 3.5.5 定位銷 為保證箱體軸承座孔的鏜孔精度和裝配精度，在精加工軸承座孔前，在箱體聯(lián)接 凸緣長度方向的兩端，各裝配一個定位銷。為保證提高定位精度，兩定位銷應(yīng)布置在 箱體對角線方向，距箱體中心線不要太近。此外，還要考慮到加工和裝拆方便，而且 不與吊鉤、螺栓等其他零件發(fā)生干涉。定位銷是標(biāo)準(zhǔn)件，有圓柱銷和圓錐銷兩種結(jié)構(gòu)。 通常采用圓錐銷，一般圓錐銷的直徑是箱體凸緣連接螺栓直徑的 0.70.8 倍左右，其長 度大與箱體聯(lián)接凸緣總厚度，以便于裝拆。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 28 3.5.6 啟蓋螺釘 由于上箱蓋與機座接合處涂有密封膠，連接后接合較緊，不易分開，為了便于抬 起上箱蓋，在上箱蓋外側(cè)的凸緣上裝有 12 個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘 頂起上箱蓋。啟蓋螺釘直徑約與箱體凸緣連接螺栓直徑相同，最好與連接螺栓布置在 同一直線上，便于鉆孔。啟蓋螺釘?shù)穆菁y有效長度應(yīng)大于上箱蓋凸緣厚度，釘桿端做 成圓柱形，大倒角或半圓形，以免頂壞螺紋。 3-7 啟蓋螺釘 3.5.7 起吊裝置 起吊裝置有吊環(huán)螺釘、吊耳、吊鉤等，供搬運減速器用。 為了裝卸和搬運減速器，常在箱蓋上鑄出吊耳或吊耳環(huán)，用于吊起箱蓋，也可用 于起吊輕型減速器，但不允許起吊整臺減速器。吊環(huán)在箱座兩端凸緣下部直接鑄出， 其寬度一般與箱體外凸緣相等，吊鉤可以起吊整臺減速器。 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 29 3-8 吊環(huán)螺釘 3.5.8 軸承端蓋 軸承端蓋是用來對軸承部件進行軸向固定，它承受軸向載荷，可以調(diào)整軸承間隙， 并起密封作用。軸承端蓋有凸緣式和嵌入式兩種。 根據(jù)軸是否穿過端蓋，軸承端蓋又分為透蓋和悶蓋兩種。透蓋中央有空，軸的外 伸端穿過此孔伸出箱體，穿過處須有密封裝置，悶蓋中央無孔，用在軸的非外伸端。 結(jié)論 本論文結(jié)合焊接滾輪架基本要求和特點，采用機械設(shè)計的基本方法，對焊接機械 的設(shè)計進行了研究，所做的工作主要有以下幾個方面： 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 （1）培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運用機械設(shè)計和有關(guān)先修課程的理 論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關(guān)機械設(shè)計 方面的知識； （2）通過制訂設(shè)計方案，合理選擇傳動機構(gòu)和零件類型，正確計算零件工作能力、 確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結(jié) 構(gòu)設(shè)計，達到了解和掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計和方法； （3）進行設(shè)計基本技能的訓(xùn)練。例如計算、繪圖、熟悉和運用設(shè)計資料（手冊、 圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)的能力。 參考文獻 1 駱?biāo)鼐?、朱詩順主編?機械課程設(shè)計簡明手冊化學(xué)工業(yè)出版社 2006，8 2 成大先主編， 機械設(shè)計手冊。機械制圖。極限與配合 （單行本）化學(xué)工業(yè)出版 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 31 社 2004，1 3 榮涵銳主編， 機械設(shè)計課程設(shè)計簡圖冊哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2005，1 4 張展主編， 機械設(shè)計通用手冊中國勞動出版社 1994，5 5 許鎮(zhèn)宇、邱宣懷主編， 機械零件 （修訂版）高等教育出版社,1995,12 6 余俊、全永俙、余夢生、張英會機械設(shè)計 （第二版） ，高等教育出版社,1986 7 龔溎義主編， 機械零件課程設(shè)計圖冊高等教育出版社，1981 8 王昆、羅圣國主編， 機械零件課程設(shè)計掛圖 ，高等教育出版社,1986 9 天津大學(xué)機械零件教研室編， 機械零件手冊高等教育出版社，1982 10 龔溎義, 羅圣國,李平林,張立乃等. 機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 2006,3 3 致謝 本課程設(shè)計是在劉昆明老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度， 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 32 目的最終完成，劉老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向劉老師致以 誠摯的謝意和崇高的敬意。 同時，我還要感謝在一起愉快的畢業(yè)設(shè)計同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持， 我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別感謝我的王樹華、尉 學(xué)華同學(xué)，他們幫我講解了許多問題，給予我不少的幫助。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成， 有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后 我還要感謝培養(yǎng)我的大學(xué)，謝謝你們!