焊接生產(chǎn)課程設(shè)計(jì)---民用液化氣瓶.doc

課程設(shè)計(jì)用紙目錄前言第1章 液化氣瓶部分21.1 液化氣瓶結(jié)構(gòu)21.2 鋼瓶上、下封頭選材31. 鋼瓶主體厚度計(jì)算4第2章 鋼瓶制造工藝62.1 焊接方法的確定62.1.1 熔化極氬弧焊優(yōu)缺點(diǎn)62.1.2 氣體保護(hù)焊72.1.3 埋弧焊72.2 焊接工藝及流程82.2.1 封頭的制備82.2.2 焊接工藝流程11第3章 機(jī)械裝置設(shè)計(jì)計(jì)算133.1 焊接鋼瓶時(shí)轉(zhuǎn)速133.2 電動(dòng)機(jī)的選擇133.2.1 鋼瓶旋轉(zhuǎn)焊接時(shí)所需功率133.2.2 電動(dòng)機(jī)功率選擇173.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)203.3.1合理分配各級(jí)傳動(dòng)比203.3.2 計(jì)算各軸動(dòng)力參數(shù)203.3.3 第一級(jí)蝸桿傳動(dòng)參數(shù)確定213.3.4 第二級(jí)蝸桿傳動(dòng)參數(shù)確定233.3.5 一級(jí)蝸桿軸尺寸設(shè)計(jì)263.3.6 蝸輪蝸桿軸尺寸設(shè)計(jì)263.37 蝸輪軸的尺寸設(shè)計(jì)273.3.8 V帶傳動(dòng)273.4 液壓缸的選擇313.4.1 夾緊液壓缸的選擇313.4.2 升降液壓缸的選擇32第4章 埋弧自動(dòng)焊機(jī)及其他裝置的確定344.1 埋弧自動(dòng)焊機(jī)的確定344.1.1 焊接機(jī)頭的選擇344.1.2 焊接機(jī)頭附屬裝置344.2 焊接其他裝置34設(shè)計(jì)體會(huì)36參考文獻(xiàn)38第 42 頁(yè) 前言民用液化氣瓶是焊接壓力容器的一種，它在生活中很常見，對(duì)于目前的社會(huì)生活條件來說，液化氣瓶在生活中的使用還是不可取代的，同時(shí)作為一種壓力容器，在使用過程中的安全問題非常的重要，在焊接生產(chǎn)一定要嚴(yán)格要求。因此，液化氣瓶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和自動(dòng)化生產(chǎn)焊接裝置的設(shè)計(jì)還是有著重要的意義。本次課程設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行民用液化氣瓶結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析、液化氣瓶設(shè)計(jì)方案的選定、機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)計(jì)算、焊接方法和參數(shù)的制定、焊接工藝的制定以及焊接裝置的分析設(shè)計(jì)等，從而對(duì)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)及裝備特點(diǎn)及應(yīng)用有初步的了解，對(duì)焊接生產(chǎn)實(shí)踐有一定的認(rèn)識(shí)，為以后的學(xué)習(xí)和工作做一定的鋪墊。因此，做好本次課程設(shè)計(jì)是非常有必要的，不僅是對(duì)本學(xué)期以及以前知識(shí)的鞏固，而且也相當(dāng)于一次工作的實(shí)踐。第1章 液化氣瓶部分1.1 液化氣瓶結(jié)構(gòu)由1液化石油氣鋼瓶國(guó)標(biāo)GB 5842-2006 可知民用液化石油氣鋼瓶的型號(hào)有YSP407、YSP12、YSP26.2和YSP35.5四種型號(hào)，它們的結(jié)構(gòu)主要是由上下兩個(gè)封頭焊接在一起，是一種典型的焊接壓力容器，如圖1-1，本次課程設(shè)計(jì)我選擇YSP35.5液化石油氣鋼瓶進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。圖1-1 YSP35.5型鋼瓶結(jié)構(gòu)1底座 2下封頭 3上封頭 4閥座5護(hù)罩 6瓶閥由1液化石油氣鋼瓶國(guó)標(biāo)GB 5842-2006 表2常用鋼瓶的型號(hào)和參數(shù)可知該YSP35.5型號(hào)鋼瓶的參數(shù)如表1-1。表1-1 YSP型鋼瓶參數(shù)型號(hào)參數(shù)鋼瓶?jī)?nèi)直徑/mm公稱容積/L最大充裝量/kg封頭形狀系數(shù)YSP35.531435.514.9K=0.8通過查閱相關(guān)資料，對(duì)本次設(shè)計(jì)的YSP35.5型鋼瓶參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)充，如表1-2。表1-2 YSP型鋼瓶其他參數(shù)型號(hào)參數(shù)底座外直徑/mm護(hù)罩外直徑/mm鋼瓶高度/mm適用環(huán)境溫度/公稱工作壓力/MpaYSP35.5240190680-40+602.1由于本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)液化石油氣鋼瓶上、下封頭連接的中間環(huán)焊縫的焊接，以及焊接裝置的分析設(shè)計(jì)等，因此在下面的設(shè)計(jì)中主要對(duì)上、下封頭的選材、成形、焊接等詳細(xì)分析設(shè)計(jì)，對(duì)底座、閥座、護(hù)罩和瓶閥簡(jiǎn)單分析設(shè)計(jì)。1.2 鋼瓶上、下封頭選材由1液化石油氣鋼瓶國(guó)標(biāo)GB 5842-2006一般規(guī)定鋼瓶主體（指筒體、封頭等受壓元件）材料，必須采用平爐、電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼，具有良好的沖壓和焊接性能。材料必須有相關(guān)制造許可證書和質(zhì)量合格證書（原件）。主體材料力學(xué)性能應(yīng)符合 GB 6653的規(guī)定，主體材料的屈強(qiáng)比不得大于0.80。主體材料的化學(xué)成分應(yīng)符合下列范圍：碳C 不大于0.18% 硅Si 不大于0.10%錳Mn 0.701.50% 硫S 不大于0.020%磷P 不大于0.025% 硫S+磷P不大于0.040%根據(jù)上述要求并考慮到民用液化石油氣鋼瓶的壓力不是很大和制造成本的問題，選擇16MnR鋼代替焊接鋼瓶專用鋼板。它是一種普通低合金鋼,是鍋爐壓力容器專用鋼，鍋爐壓力容器的常用材料。它的強(qiáng)度較高、塑性韌性良好。常見交貨狀態(tài)為熱軋或正火。屬低合金高強(qiáng)度鋼，含Mn量較低。性能與20G（412-540）近似，抗拉強(qiáng)度為（450-655）稍強(qiáng)，伸長(zhǎng)率為19-21%，比20G的大于24%差。它的主要化學(xué)成分如表1-3。表1-3 16MnR低合金結(jié)構(gòu)鋼的主要化學(xué)成分鋼號(hào)化學(xué)成分（%）CSiMnS1. 鋼瓶主體厚度計(jì)算由于16MnR鋼是Q345鋼的一種，所以該鋼種的屈服強(qiáng)度最低值為345Mpa。由1液化石油氣鋼瓶國(guó)標(biāo)GB 5842-2006筒體壁厚和封頭直邊部分厚度計(jì)算公式（1）式中，為材料的下屈服強(qiáng)度；為鋼瓶的內(nèi)直徑；為焊縫系數(shù)，取0.9；為水壓試驗(yàn)壓力（由GB5100-94鋼制焊接氣瓶規(guī)定，鋼制焊接氣瓶水容積不大于150L的鋼制焊接氣瓶水壓試驗(yàn)壓力不大于7.5Mpa），取。則封頭曲面部分厚度計(jì)算公式（2）式中，為封頭形狀系數(shù)，由上述可知。則由上述計(jì)算可知，取厚度最大值并且參照鋼板厚度系列，本次設(shè)計(jì)鋼瓶主體部分厚度為6mm。第2章 鋼瓶制造工藝2.1 焊接方法的確定本次設(shè)計(jì)民用液化氣瓶由兩個(gè)帶直邊的模壓上、下封頭組成，中間有一條環(huán)縫，批量生產(chǎn)且有一定的技術(shù)要求，根據(jù)所學(xué)知識(shí)及查閱資料可選擇的焊接方法有熔化極氬弧焊、氣體保護(hù)焊、自動(dòng)埋弧焊這三種常見的焊接方法。2.1.1 熔化極氬弧焊優(yōu)缺點(diǎn)與其它焊接方法相比，熔化極氬弧焊的特點(diǎn)有：（1）可以焊接幾乎所有的金屬。既可以焊接碳鋼、合金鋼、不銹鋼，還可以焊接鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦合金等容易被氧化的非鐵金屬；（2）焊絲和電弧的電流密度大，焊絲熔化速度快，對(duì)母材的熔敷效率高，焊接生產(chǎn)率高；（3）與電弧焊相比，熔化極氬弧焊電弧狀態(tài)穩(wěn)定，容地過渡平穩(wěn)，幾乎不產(chǎn)生飛濺，熔透也較深；（4）由于惰性氣體本質(zhì)上不與熔化金屬產(chǎn)生冶金反應(yīng)。熔化極氬弧焊的不足：（1）由于使用氬氣保護(hù)，焊接成本比電弧焊高，生產(chǎn)效率也低于電弧焊；（2）焊接準(zhǔn)備工作要求嚴(yán)格，包括對(duì)焊接材料的清理和焊接區(qū)的清理等。（3）厚板焊接中的封底焊焊縫成形質(zhì)量不是很好。2.1.2 氣體保護(hù)焊與其它焊接方法相比，氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)有：（1）焊接生產(chǎn)率高；（2）焊接成本低；（3）焊接能耗低；（4）適用范圍廣，可采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊對(duì)任何角度、任何位置、任何長(zhǎng)度及復(fù)雜的曲面焊縫都可焊接；（5）焊縫含氫量低，抗裂紋性好；（6）焊后不需清渣，明弧焊接便于監(jiān)視，有利于機(jī)械化操作；（7）焊接保護(hù)效果好。氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn)和不足：（1）焊不能用于非鐵金屬的焊接，只能用于低碳鋼和低合金鋼等黑色金屬的焊接；（2）焊熔滴過渡不如MIG焊穩(wěn)定，飛濺量較大；（3）焊產(chǎn)生很大的煙塵，操作環(huán)境不好。2.1.3 埋弧焊與其它焊接焊接方法相比，埋弧焊有如下優(yōu)勢(shì)：（1）焊接生產(chǎn)率高；（2）焊接金屬的品質(zhì)良好、穩(wěn)定；（3）焊接外觀非常美觀；（4）焊接成本低；（5）操作環(huán)境好。埋弧焊存在的問題：（1）設(shè)備費(fèi)用高；（2）對(duì)坡口精度要求高；（3）焊接姿勢(shì)受到限制；（4）適用于碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼等材料的焊接，有色金屬焊接困難；（5）焊縫金屬的沖擊韌性普遍不好；（6）主要用于自動(dòng)焊、長(zhǎng)縫焊、中等以上厚度板的焊接。通過上面三種焊接方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，熔化極氬弧焊對(duì)焊接坡口精度要求較高而且成本較高，焊需要焊前打底焊較麻煩而且焊接生產(chǎn)環(huán)境不好，相比之下選擇埋弧自動(dòng)焊接比較合適，在內(nèi)部加襯墊焊接，適合于大批量生產(chǎn)而且焊縫質(zhì)量較好。2.2 焊接工藝及流程2.2.1 封頭的制備由上述參數(shù)可知筒體高度為680mm，則封頭的高度為340mm，筒體外直徑為314mm+26mm=326mm，由于板料較薄其中性層取d=320mm，工件的相對(duì)高度h/d=1.06。查閱表5-1筒形件的修邊余量表得修邊余量h=8.5mm。由原始坯料沖壓后的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-19（單位mm）。圖2-1 原始坯料沖壓后的結(jié)構(gòu)尺寸由公式（5-36）毛坯的直徑計(jì)算公式為式中， 為零件總面積。封頭直邊高度，封頭凸緣為半徑的半球。則毛坯的直徑取整后取毛坯直徑為910mm，厚度為6mm的鋼板。（1）下封頭制備 將下好的尺寸為直徑為910mm，厚度為6mm的鋼板板料在專用沖壓磨具上沖壓成帶有直邊的的筒體，再將沖壓后的筒體余邊切掉，將筒體高度加工到340mm。如圖2-2（單位mm）。圖2-2 下封頭結(jié)構(gòu)尺寸（2）上封頭的制備 采用制備好的上封頭為原料，由于上封頭要安裝閥座，所以在專用鉆床上鉆出一個(gè)安裝閥座的孔，同時(shí)防止由于上、下閥座都為封閉的筒體焊接時(shí)產(chǎn)生爆炸或者變形較大，結(jié)構(gòu)如圖2-3（單位mm）。圖2-3 上封頭結(jié)構(gòu)尺寸2.2.2 焊接工藝流程（1）坡口上、下封頭的焊接采用對(duì)接接頭，為保證環(huán)焊縫開設(shè)60的正面V形坡口，在鋼瓶?jī)?nèi)部裝上襯墊，用手工電弧焊完成封頭的定位焊接和襯墊與筒體的連接，裝配時(shí)間隙為01mm，如圖2-4。然后清理干凈手工電弧焊藥皮，并且將焊點(diǎn)用磨光機(jī)打磨平整。圖2-4 瓶體焊坡口及襯墊（2）焊前準(zhǔn)備焊前，坡口兩側(cè)各10mm范圍內(nèi)的鐵銹，應(yīng)打磨干凈，露出金屬光澤。用丙酮清洗坡口附近的油污。焊劑和焊條按規(guī)定烘干，300350保溫2h。注意焊劑中不要混入鐵屑、碎石等雜物。不要強(qiáng)行組裝，避免應(yīng)力過大；引弧板要對(duì)齊焊縫，地線連接牢固。（3）焊接材料埋弧自動(dòng)焊時(shí)焊絲選用H10Mn2，直徑4mm；定位焊及襯墊的焊接的焊條為J507.埋弧焊焊劑選用SJ101燒結(jié)焊劑。（4）工藝參數(shù)筒體的設(shè)計(jì)厚度為6mm，開V形坡口，由于埋弧焊焊接板厚較厚，可只焊接一道。查表6-17得，埋弧自動(dòng)焊工藝參數(shù)如表2-1。表2-1 埋弧自動(dòng)焊工藝參數(shù)板厚/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度cm/min6458060031323540對(duì)于該設(shè)計(jì)民用鋼瓶埋弧自動(dòng)焊具體焊接速度為36 cm/min。第3章 機(jī)械裝置設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 焊接鋼瓶時(shí)轉(zhuǎn)速由上述設(shè)計(jì)鋼瓶埋弧自動(dòng)焊焊接速度為36 cm/min，即焊接時(shí)鋼瓶在胎具上旋轉(zhuǎn)的線速度v=36 cm/min=360mm/min。焊接時(shí)鋼瓶的轉(zhuǎn)速式中，為筒體的外直徑，取。則，3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.2.1 鋼瓶旋轉(zhuǎn)焊接時(shí)所需功率1、力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。由于本次設(shè)計(jì)為大批量生產(chǎn)民用液化石油氣瓶，考慮到生產(chǎn)的效率和夾緊的穩(wěn)定性，采用液壓缸傳動(dòng)夾緊。2、夾緊元件 即與瓶體相接觸的部分，通過它和工件的直接接觸而完成夾緊動(dòng)作。由上述設(shè)計(jì)可知，鋼瓶主體環(huán)焊縫在焊接時(shí)夾緊的部位是兩端的球形頭，因此設(shè)計(jì)采用凹球面棘爪來保證焊接時(shí)的裝卡。與減速裝置輸出帶輪連接的棘爪 由于該棘爪通過與減速裝置的輸出軸通過帶輪傳動(dòng)使鋼瓶旋轉(zhuǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，通過一個(gè)裝有帶輪的帶有長(zhǎng)的導(dǎo)向鍵的光桿導(dǎo)桿與該棘爪通過螺栓連接在一起，該帶有長(zhǎng)鍵槽的光桿導(dǎo)桿通過滑動(dòng)軸承與支座聯(lián)接，在旋轉(zhuǎn)焊接的過程中，棘爪隨光桿導(dǎo)桿上的帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)而液壓缸的導(dǎo)桿不動(dòng)，因此該棘爪的聯(lián)接導(dǎo)桿與液壓缸的導(dǎo)桿之間通過角接觸軸承連接（能同時(shí)承受徑向載荷和液壓缸壓緊的軸向載荷，接觸角選擇25）。該棘爪結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-1（單位mm）。圖3-1與減速裝置連接的棘爪結(jié)構(gòu)尺寸與右邊導(dǎo)向液壓缸連接的棘爪 為了設(shè)計(jì)的方便，該棘爪的結(jié)構(gòu)尺寸有上述與減速裝置連接的棘爪相同，同左棘爪一樣該棘爪通過螺栓聯(lián)接在光桿導(dǎo)桿上，光桿導(dǎo)桿通過滑動(dòng)軸承與支座聯(lián)接。在旋轉(zhuǎn)焊接的過程中，棘爪和光桿導(dǎo)桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)而液壓缸的導(dǎo)桿不動(dòng)，因此該棘爪的聯(lián)接光桿導(dǎo)桿與液壓缸的導(dǎo)桿之間連接應(yīng)裝有角接觸軸承。3、液壓缸輸出功率的確定 分析可知，液壓缸對(duì)鋼瓶的夾緊力主要是在旋轉(zhuǎn)焊接的過程中，瓶體與焊接滾輪架之間的摩擦力、鋼瓶旋轉(zhuǎn)的離心力（由上述涉及可知焊接過程中瓶體旋轉(zhuǎn)的速度為，很小可不考慮離心力，因此主要計(jì)算瓶體與焊接滾輪架之間的摩擦力。）。焊接滾輪架設(shè)計(jì) 為了保證該設(shè)計(jì)裝置能焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)式的，兩對(duì)滾輪的支撐架在底座上可擺動(dòng)，在支撐架中間安裝有手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，可以調(diào)節(jié)每對(duì)滾輪之間的間距，來適應(yīng)不同直徑的焊接件。焊接滾輪架的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-2（單位mm）。a）左視圖b）主視圖圖3-2 焊接滾輪架結(jié)構(gòu)尺寸1滾輪 26006號(hào)軸承 3手動(dòng)張緊調(diào)節(jié)器 4臺(tái)階孔 5支撐架 6底座 瓶體與焊接滾輪架之間的摩擦力 由上述設(shè)計(jì)可知沖壓成封頭的毛坯直徑為910mm，厚度為6mm的鋼板。則每個(gè)封頭的大致質(zhì)量按公式 計(jì)算。式中，為16MnR的密度，取；D為毛胚的直徑；h為板厚。則每個(gè)封頭的大致重量為那么，整個(gè)鋼瓶的重量為60kg。鋼瓶焊接時(shí)在滾輪架上的上受力情況，如圖3-3。圖3-3 鋼瓶焊接時(shí)在滾輪架上的上受力圖由于是兩對(duì)滾輪架同時(shí)作用在鋼瓶上，則F=mg=300N。兩個(gè)滾輪是同時(shí)對(duì)鋼瓶產(chǎn)生作用力，則滾輪對(duì)鋼瓶的支反力即滾輪架的四個(gè)滾輪對(duì)鋼瓶的作用力都為173.2N。查閱相關(guān)資料得滾輪與鋼瓶之間在沒有潤(rùn)滑劑的情況下的摩擦系數(shù)為0.15，則可得出在焊接過程中，滾輪架對(duì)鋼瓶的摩擦阻力為鋼瓶焊接時(shí)旋轉(zhuǎn)所需的功率 由上述設(shè)計(jì)可知，要使鋼瓶在焊接時(shí)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)需要克服的摩擦力為，摩擦力產(chǎn)生的功為，焊接時(shí)瓶體與滾輪架有兩對(duì)深溝球軸承相接觸，則傳動(dòng)效率為（查閱1-7可得，一對(duì)滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率）。則鋼瓶焊接時(shí)旋轉(zhuǎn)所需的功率。即只有當(dāng)鋼瓶?jī)啥说募?duì)鋼瓶的夾緊輸出功率不小于該值是才能使鋼瓶在焊接時(shí)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。3.2.2 電動(dòng)機(jī)功率選擇由上述設(shè)計(jì)可知，焊接時(shí)鋼瓶旋轉(zhuǎn)所需要的功率為,由于本次設(shè)計(jì)的焊接速度為很慢，保證較大的傳動(dòng)比，故減速裝置采用兩級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)和V帶輪減速傳動(dòng)。1、確定電動(dòng)機(jī)額定功率查閱公式（13-4）可知傳動(dòng)的總效率總效率 。查表1-7可得，蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)效率 =0.75（兩對(duì)）；滾動(dòng)軸承的效率 =0.99（三對(duì)，減速器的軸承）；聯(lián)軸器傳動(dòng)效率=0.99（電動(dòng)機(jī)與減速器一對(duì)）；=0.96（V帶輪傳動(dòng)效率）；=0.97（兩對(duì)，潤(rùn)滑正常的滑動(dòng)軸承）；=0.99（兩對(duì)角接觸軸承）。則，傳動(dòng)裝置的總效率電動(dòng)機(jī)所需的實(shí)際功率2、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)（1）由上述設(shè)計(jì)可知，在焊接過程中鋼瓶的旋轉(zhuǎn)速度為。（2）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍按照工作機(jī)轉(zhuǎn)速要求和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍，可以推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍，如（13-5），式中，為電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速；為各級(jí)傳動(dòng)的合理傳動(dòng)比范圍，查得單級(jí)蝸桿傳動(dòng)比常用值為（1040），最大值為80；V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比常用值為（24），最大值為7。為保證能夠選擇合適的電動(dòng)機(jī)本次設(shè)計(jì)每一級(jí)蝸桿傳動(dòng)比為（1040），V帶傳動(dòng)采用適中傳動(dòng)比值4，則。3、選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)由上述設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)所需的實(shí)際功率為，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍在。由于焊接時(shí)鋼瓶的旋轉(zhuǎn)速度很低，因此在滿足功率的條件下可選擇轉(zhuǎn)速低的電動(dòng)機(jī)。查閱表12-1可得，Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)表選定Y112M-6型電動(dòng)機(jī)，主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-1。表3-1 Y112M-6型電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kgY112M-62.29402.02.045查閱表12-3可得，Y112M-6型電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸參數(shù)，如表3-2。表3-2 Y112M-6型電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸（mm）機(jī)座號(hào)ABCDEFGHKABACADHDBBL112M19014070286082411212245230190265180400參照表13-3可知，該電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-4。a） b） c）圖3-4 Y112M-6型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)布置3.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.3.1合理分配各級(jí)傳動(dòng)比由公式（14-1）和（14-2）可知，傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求為式中，為高速級(jí)蝸桿傳動(dòng)比；為低速級(jí)蝸桿傳動(dòng)比；為V帶傳動(dòng)比；為電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速，即焊接時(shí)鋼瓶的轉(zhuǎn)速n；為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。查閱資料可知二級(jí)蝸桿減速一般推薦：，取V帶的傳動(dòng)比為，經(jīng)計(jì)算分析可得，。3.3.2 計(jì)算各軸動(dòng)力參數(shù)1、電動(dòng)機(jī)軸：滿載的轉(zhuǎn)數(shù)；額定功率為=2.2kW扭矩為2、減速器的蝸桿軸：蝸桿軸的轉(zhuǎn)數(shù)；輸出功率扭矩為3、蝸輪蝸桿軸：蝸輪蝸桿軸的轉(zhuǎn)數(shù)輸出功率扭矩為4、蝸輪軸（輸出軸）：蝸輪蝸桿軸的轉(zhuǎn)數(shù)輸出功率 扭矩為5、V帶傳動(dòng)：（1）小帶輪軸：轉(zhuǎn)數(shù) 功率 扭矩（2）大帶輪軸：轉(zhuǎn)數(shù) 功率 扭矩6、鋼瓶：鋼瓶轉(zhuǎn)速輸出功率扭矩為 經(jīng)過計(jì)算蝸輪軸的轉(zhuǎn)速，即焊接時(shí)鋼瓶的旋轉(zhuǎn)速度為0.36r/min，則埋弧焊槍的焊接線速度為36.85cm/min滿足上面選擇的埋弧焊焊接參數(shù)在3540cm/min范圍值內(nèi)。3.3.3 第一級(jí)蝸桿傳動(dòng)參數(shù)確定1、選擇材料并確定其許用應(yīng)力蝸桿用45鋼，表面淬火，硬度為4555HRC；蝸輪用鑄錫青銅ZCuSnP1，金屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈采用青銅制造，而輪芯采用灰鑄鐵HT100制造。由表12-4查得，錫青銅蝸輪許用接觸應(yīng)力；由表12-6查得，許用彎曲應(yīng)力。2、選擇蝸桿頭數(shù)由查表12-2，取，由2公式（12-1） 得3、確定使用系數(shù)、綜合彈性系數(shù)由（12-9）??；（鋼與錫青銅配對(duì)）4、確定接觸系數(shù)由（12-9）取，由圖12-11得。5、計(jì)算中中心距a由公式（12-9），得第一級(jí)蝸桿傳動(dòng)中心距6、確定模數(shù)m、蝸輪齒數(shù)、蝸桿直徑系數(shù)、蝸桿導(dǎo)程角、中心距a等參數(shù)由2式（12-10）蝸桿分度圓直徑和模數(shù)為由表11-1，若取，由2式（12-4）中心距滿足接觸強(qiáng)度。則，蝸輪的分度圓直徑為，由2式（12-2）得，導(dǎo)程角7、蝸輪蝸桿各部尺寸計(jì)算（參照2表12-3、圖12-4、圖12-7和圖12-8）（1）蝸桿齒頂圓直徑，蝸輪喉圓直徑，蝸輪頂圓直徑，?。?）蝸桿齒根圓直徑，蝸輪齒根圓直徑（3）蝸桿齒寬當(dāng)時(shí)，取。（4）蝸輪輪緣寬度當(dāng)時(shí)，?。?）蝸輪輪圈厚度3.3.4 第二級(jí)蝸桿傳動(dòng)參數(shù)確定1、選擇材料并確定其許用應(yīng)力蝸桿用45鋼，表面淬火，硬度為4555HRC；蝸輪用鑄錫青銅ZCuSnP1，金屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈采用青銅制造，而輪芯采用灰鑄鐵HT100制造。由表12-4查得，錫青銅蝸輪許用接觸應(yīng)力；由表12-6查得，許用彎曲應(yīng)力。2、選擇蝸桿頭數(shù)由查表12-2，取，由2公式（12-1） 得3、確定使用系數(shù)、綜合彈性系數(shù)由（12-9）?。唬ㄤ撆c錫青銅配對(duì)）4、確定接觸系數(shù)由（12-9）取，由圖12-11得。5、計(jì)算中中心距a由公式（12-9），得第二級(jí)蝸桿傳動(dòng)中心距6、確定模數(shù)m、蝸輪齒數(shù)、蝸桿直徑系數(shù)、蝸桿導(dǎo)程角、中心距a等參數(shù)由2式（12-10）蝸桿分度圓直徑和模數(shù)為由表12-1，若取，由2式（12-4）中心距滿足接觸強(qiáng)度。則，蝸輪的分度圓直徑為，由2式（12-2）得，導(dǎo)程角7、蝸輪蝸桿各部尺寸計(jì)算（參照2表12-3、圖12-4、圖12-7和圖12-8）（1）蝸桿齒頂圓直徑，蝸輪喉圓直徑，蝸輪頂圓直徑，?。?）蝸桿齒根圓直徑，蝸輪齒根圓直徑（3）蝸桿齒寬當(dāng)時(shí)，取。（4）蝸輪輪緣寬度當(dāng)時(shí)，取（5）蝸輪輪圈厚度3.3.5 一級(jí)蝸桿軸尺寸設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料蝸桿軸選材與上述設(shè)計(jì)一致，選用45鋼，調(diào)制處理。2、確定軸端直徑由2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算公式（14-2）設(shè)計(jì)，由表14-2查得，選取，則由2例14-1可知，軸端有鍵槽，將直徑增大5%，則此軸的輸入端與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，直接選擇與電動(dòng)機(jī)輸出軸相同的軸徑，即取28mm。3.3.6 蝸輪蝸桿軸尺寸設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料蝸輪蝸桿軸選材與上述設(shè)計(jì)一致，蝸桿采用45鋼，故蝸輪蝸桿軸選用45鋼，調(diào)制處理。2、確定軸端直徑由2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算公式（14-2）設(shè)計(jì)，由表14-2查得，選取，則由上述設(shè)計(jì)蝸桿的分度圓直徑，為了滿足扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度，選取蝸輪蝸桿軸的最小直徑為45mm。3.37 蝸輪軸的尺寸設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料蝸輪軸選用40Cr鋼，調(diào)制處理。2、確定軸端直徑取蝸輪軸的最小直徑為70mm。由2例14-1可知，軸端有鍵槽，將直徑增大5%，則此軸的輸入端與V帶輪聯(lián)接，參照軸徑系列選取直徑為。3.3.8 V帶傳動(dòng)1、計(jì)算功率查表13-8 得，故2、選V帶型號(hào)可選用普通V帶。根據(jù)，由上述設(shè)計(jì)小帶輪的轉(zhuǎn)速為。由圖13-15查出此坐標(biāo)點(diǎn)位于C型區(qū)域內(nèi)，故選擇C型V帶。3、確定大、小帶輪基準(zhǔn)直徑、由表13-9，應(yīng)不小于200，現(xiàn)取，由式913-9) 得，由表13-9取。4、驗(yàn)算帶速帶速小于，合適。5、V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距初選中心距由式（13-2）得帶長(zhǎng)查表13-2，對(duì)C型帶選用。再由式（13-16）計(jì)算實(shí)際中心距6、驗(yàn)算小帶輪的包角由式（13-1）得 合適。7、確定V帶的根數(shù)由于帶的傳動(dòng)速度很小，因此選用四根C型V帶。8、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（參照2圖13-17、表13-1和表13-10）（1）小帶輪：由于帶輪的直徑與上述設(shè)計(jì)安裝軸的直徑相差不是很大，故采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。小帶輪輪緣寬度小帶輪的輪齒頂圓直徑小帶輪輪轂長(zhǎng)度小帶輪的槽角為了使膠帶能緊貼輪槽兩側(cè)，故V帶輪槽角小于，查表13-10，取。小帶輪輪槽深度輪轂外徑，小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-5。圖3-5 小帶輪結(jié)構(gòu)8、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（參照2圖13-17、圖13-18、表13-1和表13-10）（1）大帶輪：由于帶輪的直徑大于350mm，故采用輪輻式結(jié)構(gòu)。大帶輪輪圈寬度，大帶輪輪槽深度大帶輪的輪圈頂圓直徑，內(nèi)圈直徑大帶輪輪轂長(zhǎng)度，輪轂外徑根據(jù)上述設(shè)計(jì)取安裝大帶輪的光桿直徑為85mm。，故取大帶輪的槽角保持與小帶輪設(shè)計(jì)一致故取。輪輻厚度，輪輻寬度式中，為帶輪傳遞的功率；為帶輪的轉(zhuǎn)速；為輪輻數(shù)，本次設(shè)計(jì)取。大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-6。圖3-6 大帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸3.4 液壓缸的選擇3.4.1 夾緊液壓缸的選擇由上述3.2.1設(shè)計(jì)液壓缸要是鋼瓶在焊接時(shí)能夠平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)，夾緊時(shí)需要克服的摩擦力為，又有夾緊鋼瓶的棘爪在焊接時(shí)與鋼瓶的接觸面積為，則液壓缸要對(duì)鋼瓶產(chǎn)生的壓強(qiáng)為由于本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速很低，需要的液壓缸壓力不是很大，故參照11液壓工程簡(jiǎn)明手冊(cè)表5-30輕型拉桿式液壓缸的型號(hào)意義和技術(shù)參數(shù)，選擇缸徑100mm，強(qiáng)力型活塞桿直徑56mm，3.5Mpa型推力28.04kN，拉力24.40kN，允許行程2000mm?？紤]到焊接鋼瓶時(shí)棘爪的伸縮長(zhǎng)度、焊接裝置的體積大小和液壓缸的成本，選取該型號(hào)液壓缸的行程為300mm。該輕型拉桿式液壓缸的外形結(jié)構(gòu)如圖3-7。圖3-6 液壓缸外形結(jié)構(gòu)用來夾緊的液壓缸的外形安裝連接尺寸技術(shù)參數(shù)如表3-3。表3-3 液壓缸的外形安裝連接尺寸技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)缸徑AKKMMBBDDEEEFPHLPJPLTGWZJ10075M481.55618M181.5165ZG3/45819211618102402323.4.2 升降液壓缸的選擇由上述設(shè)計(jì)，鋼瓶的重量為60kg，鋼瓶的質(zhì)量不是很大，但是考慮到焊接鋼瓶的滾輪架重量和焊接滾輪架的重量，在選擇液壓缸型號(hào)時(shí)盡量選擇大一些。故參照11液壓工程簡(jiǎn)明手冊(cè)表5-30輕型拉桿式液壓缸的型號(hào)意義和技術(shù)參數(shù)，選擇缸徑160mm，標(biāo)準(zhǔn)活塞桿直徑70mm，14Mpa型推力281.40kN，拉力225.96kN，允許行程2000mm?？紤]到焊接鋼瓶時(shí)焊接滾輪架升降的高度、焊接裝置的體積大小和液壓缸的成本以及焊接不同型號(hào)液壓缸時(shí)滾輪架升降的高度，選取該型號(hào)液壓缸的行程為200mm。該升降液壓缸的外形結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D3-7。該升降液壓缸的外形安裝連接尺寸技術(shù)參數(shù)如表3-4。表3-4 液壓缸的外形安裝連接尺寸技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)缸徑AKKMMBBDDEEEFPHLPJPLTGWZJ16095M6427118M271.5210ZG1742531562316055305第4章 埋弧自動(dòng)焊機(jī)及其他裝置的確定4.1 埋弧自動(dòng)焊機(jī)的確定根據(jù)焊接鋼瓶是的位置特點(diǎn)和焊接裝置的布置，可以選擇小型門架式埋弧自動(dòng)焊機(jī)，主要結(jié)構(gòu)由兩根立柱、固定的兩根橫梁及焊接機(jī)頭組成。焊接時(shí)，焊接機(jī)頭可以沿著立柱升降，在橫梁上左右移動(dòng)。因此，在焊接時(shí)可以根據(jù)不同型號(hào)的鋼瓶調(diào)整不同的位置，適應(yīng)多種型號(hào)的鋼瓶焊接。4.1.1 焊接機(jī)頭的選擇根據(jù)上面2.2.2設(shè)計(jì)選擇的埋弧自動(dòng)焊接參數(shù)，參照7表3-1國(guó)產(chǎn)埋弧自動(dòng)焊機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)，選擇MZ2-1000。送絲方式：等速送絲；焊接電流/A：4001500；焊接直徑/mm：36；送絲速度/mh：28.5225；焊接速度/m/h：13.4112；焊接電流種類：交流或直流；送絲速度調(diào)節(jié)方法：調(diào)換齒輪。4.1.2 焊接機(jī)頭附屬裝置為了保證焊接時(shí)，焊接機(jī)頭的正常工作還需要安裝有附屬裝置，因此，焊接機(jī)頭上還應(yīng)該安裝有焊劑漏斗、焊絲盤、控制箱、焊劑回收裝置等等。4.2 焊接其他裝置為了使鋼瓶的焊接準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，一套完整的焊接裝置還應(yīng)該有焊接裝置的機(jī)身、整個(gè)裝置的基座、焊接滾輪架的升降臺(tái)、上料平臺(tái)、輸料平臺(tái)、卸料架等，這些機(jī)架都可用型鋼焊接，減少焊接裝置的成本和重量。設(shè)計(jì)體會(huì)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生能力的具體訓(xùn)練和考察過程。在現(xiàn)在的各項(xiàng)領(lǐng)域中焊接