畢業(yè)論文太陽能熱水器內(nèi)桶合口機的設計

1、8畢業(yè)設計題 目 太陽能熱水器內(nèi)筒合口機的設計 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 學 生 學 號 指導教師 二一一 年 五 月 三十 日摘 要太陽能熱水器內(nèi)筒合口機是一種用于太陽能內(nèi)筒不銹鋼冷軋鋼板合縫作業(yè)的加工設備。目前，對于太陽能內(nèi)筒的封口普遍采用兩種形式，縫焊封口和滾壓軋合封 口。縫焊封口易產(chǎn)生焊縫毛刺,由于熔深不均容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，縮減了熱水器的使用壽命。因此絕大部分太陽能生產(chǎn)廠家都采用滾壓軋合封口來生產(chǎn)太陽能熱水器的內(nèi)筒。用于實施滾壓封口工藝的設備是合口機，本文所進行的設計是在對目前使用的合口機進行分析研究后展開的。目前存在的合口機多采用手動滾壓作業(yè)，加工后的產(chǎn)

2、品存在合縫不實、錯縫和咬口變形等質量問題，容易引起合縫處漏水，導致整個水箱的報廢。為此，對合縫機進行了改進設計。在傳動系統(tǒng)的設計中，采用帶蝸桿傳動，將電機的輸出動力通過V帶、蝸輪蝸桿減速器傳遞到鏈輪上，再通過鏈條帶動行走機構行走。行走機構采用四個導向輪在直線導軌上行走，保證行走的直線度。滾壓機構裝在行走機構上，通過氣缸活塞桿的伸縮實現(xiàn)滾壓輪的滾壓、抬起。為保證滾壓輪在滾壓過程中不產(chǎn)生偏移，采用花鍵連接，花鍵套固定在行走機構的機架內(nèi)，花鍵軸與滾壓輪連接。由于氣體具有可壓縮性，在實施滾壓作業(yè)時可自動調(diào)節(jié)，這樣保證提供了恒定的壓緊力。在滾壓的同時采用琴鍵壓緊裝置代替人工固定板材來夾緊工件，提高了咬口

3、定位精度，減小了側向力。針對以上問題及改進方案，本文主要進行了傳動方案的設計計算、整機結構的整體設計、電動機及一些輔助器件的選擇以及一些校核計算等。關鍵詞：合口機；滾壓；太陽能熱水器水箱；ABSTRACTThe linking machine of inner cylinder in solar water heater is used to seam the stainless steel plate in solar water heater. Presently, there are two ways to seam the inner cylinder in solar water h

4、eater, welding sealing and rolling sealing. Using the welding method, it is easy to produce burr and water leakage due to the unevenly depth of fusion, which will reduce the life of the heater. So most heater producer use the rolling method to seal the inner cylinder.The linking machine is used in t

5、he rolling process. The design of this paper is written on the basis of analysis of the present linking machine. As the current linking machine is hand-actuated, the juncture of the product made by this machine is not strong, with break joint, deformed seam and easy water leakage which will lead to

6、the scrap of the heater. So we improve the design of the linking machine.The belt drive and worm gear operated is used in the driven system design, and the power from the motor is conveyed by the V belt、the worm reducer to the chain wheel, the chain of which will drive the ambulating device to move.

7、 Four guide rollers of the ambulating device to move along the straight guide rail to make sure the straightness. The rolling device is installed in the ambulating device, using the air cylinder rods telescopic to realize the rolling and raising of rolling wheel. Use the spline joint to ensure there

8、 is no excursion of the rolling wheel in the rolling process. The spline housing is fixed inside of the ambulating device, and the spline shaft is connected with the rolling wheel. Because air is compressible and can be adjusted by itself in the rolling process, this can make sure the stable pressur

9、e. At the same time of rolling, using the keys pressure device instead the artificially fixed to do the tightening job with higher accuracy and lateral force.Aiming at the problems and improving plan, this paper is mainly about the design calculation of the convey plan, the overall design of the who

10、le structure, motor, choice of auxiliary facilities and check calculation ,etc.Key words：linking machine；rolling；solar water heater tank目 錄摘要. .IABSTRACT.II1 前言.11.1選題的背景與意義.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.11.1.2選題的目的及意義.11.2 本文設計的主要內(nèi)容.22 方案設計及論證.32.1傳動系統(tǒng)方案設計.32.1.1幾種傳動方案比較.32.1.2傳動方案的確定.32.2 滾壓系統(tǒng)方案設計.42.3整機結構方案設計.43傳動系統(tǒng)的

11、總體設計.53.1傳動系統(tǒng)總體方案設計.53.2 電動機的選擇.53.3傳動系統(tǒng)的傳動比分配.63.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù).63.4.1各軸轉速的計算.63.4.2各軸功率的計算.73.4.3各軸轉矩的計算.74傳動零件的選擇設計及計算.84.1帶傳動的設計計算.84.1.1 V帶的選用安裝及設計計算.84.1.2帶輪的設計計算.104.2鏈傳動的設計計算.12 4.2.1滾子鏈的設計及計算.12 4.2.2鏈輪的設計計算.124.3蝸桿傳動的選擇.145各執(zhí)行機構零件的設計.165.1滾壓機構零件的設計計算.16 5.1.1壓緊氣缸的選擇計算.16 5.1.2滾壓機構零部件的設計.1

12、85.2行走壓緊機構及其他零部件的設計.20 5.2.1行走機構零部件的設計.20 5.2.2壓緊零部件的設計.21 5.2.3其它零部件的設計.226 結論.24參考文獻.25致謝.261 前言1.1 選題的背景與意義國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國的太陽能產(chǎn)業(yè)自萌芽發(fā)展到整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模居世界前列，只經(jīng)歷了短短的幾年時間，是世界上發(fā)展較快的國家。然而，對于太陽能的生產(chǎn)卻存在著一些問題，如容易產(chǎn)生漏水、保溫時間短等，而這些問題主要出現(xiàn)在內(nèi)筒封口處。內(nèi)筒是太陽能熱水器的核心，其特性影響著產(chǎn)品的整體壽命。由于不銹鋼材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，大多數(shù)制造廠家都選用不銹鋼材料作為太陽能熱水器的內(nèi)筒。對于太陽能內(nèi)筒的封口

13、方式12目前普遍采用兩種形式，縫焊封口16和滾壓軋合封口18?？p焊封口易產(chǎn)生焊縫毛刺,由于熔深不均容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象,需進行補焊,此工藝耗電量大,性能要求高,從而提高了產(chǎn)品的成本；而采用滾壓封口工藝可以避免以上的缺點而且封口效果好，密封性能強。用于實施滾壓封口工藝的設備主要是合口機（或稱為合縫機、縱縫咬合機）,它主要是完成合口作業(yè)。下面就國內(nèi)外生產(chǎn)的合口機做一下比較：目前國內(nèi)生產(chǎn)合口機的廠家有多家，比如寧津縣恒碩太陽能設備有限公司、山東宏泰高端機械有限公司等，他們生產(chǎn)合口機的技術已經(jīng)相對比較成熟，采用的都是滾壓合口工藝，即在不銹鋼冷軋鋼板兩邊折彎后扣合在一起11，通過滾輪壓緊來達到合口的目的。只

14、不過是有的還在采用手動調(diào)整59，合口效果不好，密封性能不強。國外也有很多生產(chǎn)合口機的廠家，在市場上比較有競爭優(yōu)勢的是德國生產(chǎn)的聯(lián)合口合縫機，該種合口機具有體積重量小、操作穩(wěn)定方便、工作效率高、合縫質量好等優(yōu)點，而且開動時不依賴于聯(lián)合口的板高，在外圈轉彎的時候不需要轉換機器的部件，符合人體力學的設計，使得應用起來非常的便利。 選題的目的及意義太陽能產(chǎn)業(yè)在我國正迅猛發(fā)展，人們對于太陽能產(chǎn)品的需求正與日俱增，因此目前迫切需要解決太陽能產(chǎn)品存在的問題以及提高生產(chǎn)效率來滿足人們的需求。針對太陽能內(nèi)筒封口處容易出現(xiàn)漏水問題，采用一次性滾壓成型工藝，提出太陽能內(nèi)筒合口機的設計。應用該合口機對太陽能內(nèi)筒進行滾

15、壓合口加工，解決了金屬內(nèi)筒焊接處易腐蝕漏水的隱患，密封性能強、封口效果好，而且不用任何其他輔助連接工具，可以準確高質量的結合縫隙，不損傷金屬的表面。從生產(chǎn)效率上來看,滾壓封口從上工件到完成封口,所需要時間是15秒左右，封口時間短。此外，采用此種工藝還能節(jié)省投資?？傊?采用滾壓合口工藝,產(chǎn)品的一次性合格率有所提高,生產(chǎn)效率會大大提高,使產(chǎn)品質量有一個質的飛躍。1.2 本文設計的主要內(nèi)容針對合口機所要實現(xiàn)的滾壓合口工序以及對于機器所要求的設計參數(shù)進行了合口機的設計。合口機的工作原理:將完成折彎、卷圓后的待合口的工件放入該機器后，將兩折好的邊縫扣接在一起放到套軸上面的方枕上，通過腳踏式空氣開關使氣囊

16、膨脹克服彈簧的拉力將可動琴鍵式壓板壓下，從而壓緊待合口的工件，壓緊后滾壓機構在鏈條的帶動下沿導軌行走，完成滾壓作業(yè)。當滾壓機構走到工件的另一端盡頭時，定位傳感器發(fā)出信號，使氣缸在電磁閥的控制下伸長活塞桿，從而使合口機端部的套軸支撐板打開，將加工好的內(nèi)筒從套軸上取出。合口機的主要設計參數(shù)：電機 1.5KW，1400r/min滾壓輪行走速度 0.15m/s 零件的尺寸規(guī)格 加工直徑420mm460mm最大加工長度 3000mm機器的工作效率 4件/min合口機機械部分的設計內(nèi)容主要包括：（1） 太陽能內(nèi)筒合口機傳動方案的設計；（2） 電動機的選擇；（3） 傳動方案中所涉及的傳動部件的設計計算；（4

17、） 減速器的選擇；（5） 太陽能內(nèi)筒合口機的結構特征設計；（6） 非標準件的設計計算以及校核2方案設計及論證2.1 傳動系統(tǒng)方案設計內(nèi)筒合口機工作時，電動機的旋轉運動最終轉變?yōu)樾凶邫C構的直線運動來實現(xiàn)對待加工工件的滾壓作業(yè)。 幾種傳動方案比較（1）兩級齒輪傳動：傳動效率高，結構緊湊，但是由于電機速度和工作速度相差較大，需要有較大的傳動比，需兩級齒輪傳動，制造安裝精度要求高，價格較昂貴；（2）齒輪齒條傳動：平穩(wěn)性高，傳遞運動準確可靠，但制造和安裝要求較高，工作環(huán)境要好2；（3）齒輪絲杠螺母副傳動：傳動精確，但絲杠螺母副滑移現(xiàn)象嚴重，傳輸效率不高，而且絲杠在長距離重負載的傳動下容易彎曲變形；（4）

18、帶齒輪傳動：帶具有良好的緩沖吸振作用，過載時打滑可避免零件破壞，鏈傳動能夠保證準確的傳動比，傳遞功率較大，該傳動方案結合了帶、齒輪傳動的優(yōu)點，但是結構不緊湊，占用空間較大；（5）帶蝸輪蝸桿：該方案利用了蝸輪蝸桿傳動能在空間形成任意方向傳動，而且傳動比大的優(yōu)勢，使傳動結構緊湊，減小了占用空間。 傳動方案的確定首先必須要滿足機器的功能要求，如所傳遞功率的大小、轉速和運動形式，此外還應使工作可靠、傳動效率高、結構簡單、尺寸緊湊、工藝性好、使用維護方便。為此，根據(jù)合口機的工作環(huán)境、自身的特點以及以上各方案的對比分析，結合現(xiàn)在制造技術的提高，選用帶蝸輪蝸桿傳動方案，其運動簡圖如下:圖2.1 傳動簡圖2.

19、2 滾壓系統(tǒng)方案設計通過功能分析，初步確定各個功能單元的結構及應用原理。滾壓系統(tǒng)由壓緊裝置、氣動裝置、滾壓輪、導向輪、支撐架組成。其中壓緊裝置是由一組可動琴鍵壓塊10、氣囊、彈簧組成?？蓜忧冁I通過彈簧與導軌的下邊緣相連，并且可動琴鍵上有一個凹槽，氣囊夾在可動鍵凹槽和導軌下邊緣之間，氣囊管路上連接有電磁閥，通過電磁閥來控制氣囊的充氣和放氣。工作時氣囊充氣膨脹帶動可動琴鍵下移，并使可動琴鍵上的彈簧被拉開，可動琴鍵的前端將工件壓緊等待滾壓作業(yè)；加工完畢后，氣囊放氣，彈簧在恢復力的作用下帶動可動鍵復位，工件被松開。氣動裝置的作用是在工件被壓緊后，使氣缸推動滾壓輪向下移動到工件合縫處。由于該氣動裝置可以

20、準確調(diào)整滾壓力的大小，并使加工的工件合縫處各點受力均勻，從而提高了合縫的質量6。工件被壓緊后，電機的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞到鏈輪上，從而驅動鏈條帶動支撐架沿導軌直線行走，完成滾壓作業(yè)。2.3整機結構方案設計該機器主要由滾壓機構、行走機構、動力箱、套軸、底座、支架、支撐板以及一些氣缸、電器控制件等組成。套軸的一端通過卡套固定安裝在動力箱內(nèi)，在套軸的上方安裝有與套軸平行的導軌，導軌的兩端分別通過螺栓固定在支架和動力箱上。動力箱內(nèi)安裝有電機、傳動裝置以及電氣控制裝置等。滾壓機構包括有氣動裝置、壓緊裝置、滾壓輪、導向輪、支撐架，氣缸固定在支撐架上，其作用是推動滾壓輪使其緊緊壓在待合口的工件上，該機構在鏈

21、條的帶動下沿導軌行走。支撐板是由氣缸帶動，在對工件完成滾壓作業(yè)后，氣缸活塞桿伸出，推動支撐板抬起，從而取出工件。整機結構如圖2.2所示。圖2.2 合口機整體結構圖3 傳動系統(tǒng)的總體設計3.1傳動系統(tǒng)總體方案設計通過上面的分析論證，傳動方案為帶-蝸輪蝸桿傳動，根據(jù)合口的實際工作情況以及考慮到空間緊湊性等方面的問題，選用的傳動系統(tǒng)部件組成為:電動機帶輪蝸輪蝸桿減速器鏈3.2 電動機的選擇（1）電動機通常選用Y系列三相交流異步電動機。對于頻繁啟動、制動和反轉的場合（如起重機等），則選用冶金或起重用YZ型（籠型）或YZR型（繞線型）三相交流異步電動機。電動機結構形式主要有防護式、開啟式和防爆式等。電機

22、的安裝形式可根據(jù)防護要求來選擇。（2）確定電動機的功率 標準電動機的容量以額定功率來表示，所選用電動機的額定功率應不小于工作機要求的功率Pd。工作機要求的電動機功率Pd為 Pd=Pw/ (3.1)式中 Pd工作機要求的電動機輸出功率，單位為kW Pw工作機所需輸入功率，單位為kW； 電動機至工作機之間傳動裝置的總效率?？倐鲃有实挠嬎悖?(3.2)其中、分別為帶傳動的效率、蝸桿減速器的效率。查機械設計手冊（表1-7）知各部分的傳動效率： 蝸桿傳動（單頭蝸桿）：=0.700.75 V帶傳動：=0.96總傳動效率：=0.6720.72所以總傳動效率 =0.6720.72因此Pd=Pw/=1 /0.

23、672=1.488（kW） (3.3)Pd=Pw/=1/0.72=1.388 （kW） (3.4)所以所需電機的功率為：>1.488kW（3）電動機轉速的選擇對于Y系列的電動機，通常多選用同步轉速為1500r/min和1000r/min的電動機，如無特殊需要，一般不選用低于750r/min的電動機。而太陽能內(nèi)筒合口機為一般的工作機，對電機沒有特別的要求，因此通過查機械設計手冊選用同步轉速1500r/min,額定功率為1.5kw的型號為Y90L-4的電動機。參數(shù)如表3.1所示型號功率(kw)電流(A)轉速(r/min)效率(%)Y90L-41.53.7140079表3.1 電動機參數(shù)3.3

24、 傳動系統(tǒng)的傳動比分配已知電動機的轉速n1=1400r/min，滾壓機構行走速度v=0.15m/s傳動比分配及選擇原則為（1）各級機構的傳動比應盡量在推薦的范圍內(nèi)選取。（2）應使傳動裝置結構尺寸小，重量輕。（3）應使各傳動件結構合理，尺寸協(xié)調(diào)，避免干涉碰撞。本傳動系統(tǒng)中由蝸桿減速器以及V帶傳動來分配傳動比，V帶傳動比推薦為（25）。根據(jù)以上選擇原則，帶傳動比選擇為2.27，蝸桿減速器傳動比選擇50。3.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)各軸轉速的計算n1=1400(r/min)=616.74( r/min)=12.33( r/min)式中，n1為電動機轉速，r/min；、分別為、軸的轉速，r/mi

25、n；、依次為由電動機軸至、軸間的傳動比。各軸功率的計算= Pd=1.5×0.96=1.44（kw）= =1.44×0.7=1.008（kw）式中，Pd為電動機輸出功率，kW；、為、軸的輸入功率，kW；、依次為電動機軸與軸、軸與軸間的傳動效率。3.4.3各軸轉矩的計算=9550=9550×=10.23（N m）10.23×2.27×0.96=22.29（N m）=22.29×50×0.7=780.26（N m）式中，為電動機軸的輸出功率，N m；、為、軸的輸入轉矩，N m。4

26、傳動零件的選擇設計及計算4.1 帶傳動的設計計算V帶傳動是一種撓性傳動。傳動的基本組成零件是帶輪和傳動帶。當主動帶輪轉動時，利用帶輪和傳動帶之間的摩擦或嚙合作用，將運動和動力通過傳動帶傳遞給從動輪。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、緩沖吸震和價格低廉等特點，在機械設計中應用廣泛。 V帶的選用安裝及設計計算標準普通V帶是用多種材料制成的無接頭環(huán)形帶。這些材料包括頂膠1、抗拉體2、底膠3和包布4，組成方式如圖2.2所示圖4.1 普通V帶的結構根據(jù)抗拉體的不同，V帶分為簾布芯和繩芯V帶兩種。本設計中選擇普通簾布芯V帶。已知條件：電動機功率P=1.5Kw，轉速n1=1400r/min，傳動比=2.27，每

27、天工作8小時。設計計算過程：（1） 確定計算功率由機械設計2表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.1，故Pca=KAP=1.1×1.5=1.65(kw) (4.1)（2） 選擇V帶的帶型根據(jù)Pca、n1由機械設計課本圖8-11選用A型（3） 確定帶輪的基準直徑dd 并驗算帶速v 1）初選小帶輪的基準直徑dd1。由機械設計課本表8-6和表8-8，取小帶輪的基準直徑dd1=90mm2）驗算帶速v。v= = =6.594(m/s) (4.2)因為推薦帶速5m/s<v<30m/s，帶速合適。 3)計算大帶輪基準直徑dd2=idd1=2.27×90=204.3(mm) (4.

28、3)根據(jù)表8-8選擇dd2為200mm。（4） 確定V帶中心距a和基準長度Ld1) 根據(jù)式a0 (4.4)初定中心距a0為400mm。 2)由式 (4.5)計算帶所需基準長度=2×400+×(90+200)+ =1262.86(mm)由機械設計課本表8-2選帶的基準長度Ld=1250mm 3) 計算中心距a a a0 +=400+(2240-2230)/2=406.23(mm)(4.6)中心距變化范圍為218.93443.93mm。（5） 驗算小帶輪包角1=180o-=120o (4.7)計算帶的根數(shù)Z 1)計算單根V帶的額定功率Pr。由dd1=90mm和n1=1400r/

29、min 查機械設計課本表8-4a得P0=1.06kw根據(jù)n1=1400r/min，i=2.27和A型帶查機械設計課本表8-4b 得 P0=0.17kw查表得K=0.99， KL=0.91，于是 Pr=(P0+P0)·K·KL=(1.06+0.17) ×0.99×0.91=1.108(kW) (4.8)2) 計算V帶根數(shù)Z。Z=Pca/Pr=1.65/1. 108=1.49 (4.9)因此取2根。（6） 計算單根V帶的初拉力的最小值(F0)min由機械設計表8-3得A型帶的單位長度質量q=0.1kg/m ，所以 = = =99.76(N) (4.10)應使

30、帶的實際初拉力F0>(F0)min。（7） 計算壓軸力Fp壓軸力的最小值為 FQ=2×2×99.76×sin(176.02/2)=398.8(N) (4.11) 帶輪的設計計算根據(jù)帶輪的基準直徑、帶輪轉速等條件，確定帶輪的材料、結構形式、輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關技術要求。根據(jù)輪輻結構的不同，V帶輪可以分為實心式，腹板式，孔板式、橢圓輪輻式3。根據(jù)機械設計手冊中冊第二版（修訂）表8-12，設計中的小帶輪選擇為實心輪，大帶輪選擇為腹板輪。（1）小帶輪計算：小帶輪節(jié)圓直徑為90mm，電機軸伸直徑為D=24mm， =95.5 mm，輪寬B

31、=2f+e=33mm，根據(jù)機械設計手冊中冊第二版（修訂）表8-12，小帶輪形式選擇為實心輪。由手冊表8-11查得ha=2.75mm，Hmin=12.5mm，e=16mm，f=10mm，=6mm，=90+2×2.75=95.5mm結構如圖4.2所示圖4.2 小帶輪結構圖（2）大帶輪計算：已知小帶輪節(jié)圓直徑為200mm，軸徑為40mm，輪寬B=33mm=205.5mm，L=33mm根據(jù)機械設計手冊中冊第二版（修訂）表8-12，小帶輪形式選擇為腹板輪由表8-11查得ha=2.75mm，Hmin=12.5mm，e=16mm，f=10mm，=6mm，=200+2×2.75=205.5

32、mm大帶輪結構如圖4.3所示：圖4.3 大帶輪結構圖4.2 鏈傳動的設計及計算 滾子鏈的設計及計算（1）已知條件：Pd =1.5 kW，n=12.33 r/min（2）確定計算由2表9-6查得=1.0，圖9-13查得=1.1，單排鏈。選鏈輪齒數(shù)23齒。則計算功率為Pca=KAKZP=1.0×1.1×1.5=1.65（kW）據(jù)Pca=1.65 kW及n=12.33 r/min，查圖9-11，選20A-1。查機械設計2表9-1，鏈條節(jié)距為P=31.75mm初選中心距=（3050）p=（3050）×31.75=15242540（mm）鏈速v=0.15（m/s） 鏈輪的設

33、計計算（1）鏈輪齒形滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛式嚙合，其鏈輪齒形設計比較靈活。在國標GB/T12431997中沒有規(guī)定具體的鏈輪齒形，僅規(guī)定了最小和最大齒槽形狀及其極限參數(shù)，參照表9-21計算出滾子鏈鏈輪的齒槽形狀如圖4.1所示。圖4.4 鏈輪齒槽形狀圖（2）鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距p、套筒的最大外徑，排距和齒數(shù)z。由上面的計算可知選用單排鏈，齒數(shù)z=23。查機械設計表9-1得：配用鏈條的節(jié)距p=31.75mm滾子外徑=19.05mm由機械設計表9-3滾子鏈輪的主要尺寸計算得：分度圓直徑d d= （4.12） =31.75/sin(180/23)=233.45(

34、mm)齒頂圓直徑 （4.13）=254.08（mm） （4.14） =233.45+(1-1.6/23)-19.05 =243.94（mm）取=250mm齒根圓直徑 =d-=214.4(mm)鏈輪的軸向齒廓尺寸由表9-42查得，最終鏈輪結構如圖4.5所示圖4.5 鏈輪軸向尺寸（3）鏈輪的材料及結構鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強度。由于運動中有動載荷，故鏈輪選用15Cr經(jīng)滲碳淬火處理。鏈輪直徑較小，制成整體式。4.3蝸桿傳動的選擇由上面的計算分配知蝸桿減速器的傳動比為50，為節(jié)約生產(chǎn)成本，采用直接外購現(xiàn)有的蝸桿減速器產(chǎn)品。通過上網(wǎng)查閱比較選擇，最終選用河北橋星減速機制造有限公司生產(chǎn)的阿基米德圓柱

35、蝸桿減速器。本系列為重型機械行業(yè)標準（Q/ZB125-73），是一級傳動的WD（蝸桿下置）WS（蝸桿上置型）。其適用范圍如下：        蝸桿嚙合處滑動速度不大于7.5/S；        蝸桿轉速不超過757rad/S(1500rpm)；        工作的環(huán)境溫度為-40+40；        可用于正反兩向

36、運轉。標記示例      WD 150 - 30 -                           ："W"表示蝸桿傳動，“D”表示蝸桿在下    ：中心矩 =150mm    ：實際傳動比30    ：

37、第種裝配形式依據(jù)傳動系統(tǒng)結構及動力要求，選用WD180-50-型減速器。尺寸及裝配形式見圖4.6。圖4.6 WD150-360型尺寸及裝配型式圖5 各執(zhí)行機構零件的設計計算5.1 滾壓機構零件的設計計算5.1.1 壓緊氣缸的選擇計算對水箱內(nèi)筒使用的材料（ 不銹鋼冷軋鋼板）進行壓力測試，測得壓緊力是2313N6。要得到2313N 恒定壓緊力，必須使?jié)L壓輪的高度隨桿軸撓度變化而變化，氣缸具有一個優(yōu)越的特性輸出力恒定，因此，采用氣缸帶動滾壓輪。氣缸的選擇：已知：氣缸的實際負載F1=2312N，查表可知負載率=0.56。氣缸的理論輸出力F=F1/0.5=4624N，又 （5.1）即4624=3.14&

38、#247;4××0.6×求得：D=0.99m=99mm所以選擇缸徑D=100mm的氣缸。通過上網(wǎng)搜索，查詢氣缸的生產(chǎn)廠家，選用溫州豪享萊貿(mào)易有限公司生產(chǎn)的氣缸, SC-100×25，SC表示標準復動型（拉桿式），缸徑100mm，行程25mm。其外形結構如圖5.1所示，外形尺寸參照表5.1。圖5.1 氣缸外形結構圖表5.1 氣缸外形尺寸參數(shù)表5.1.2 滾壓機構零部件的設計合口工序是在折彎工序完成后進行的，是將折彎后的折邊對扣在一起進行滾壓合口作業(yè)15，一般折彎的折邊量7大約為5mm，兩折邊對扣后大約寬10mm，為保證精確的滾壓合口，滾壓輪輪寬選擇20mm

39、，為了安裝滾壓輪需留有空間裝軸承，因此滾壓輪固定架寬設為70mm，花鍵軸選擇10×72×78×12。滾壓作業(yè)需要在一個工作平面內(nèi)進行，即需要一個平面來支撐滾壓作業(yè)，為此設計了一個套軸。由于該套軸要承受滾壓輪施加的滾壓力，時間長了易磨損，影響加工質量，因此將該套軸設計成由兩部分組成。一部分是空心的圓柱軸，一部分是矩形的方枕，其中矩形方枕通過螺栓固定在空心圓柱軸上，方便方枕損壞后更換。圓柱軸端設計成一圓弧狀，防止擋板在抬起過程中與套軸干涉，影響擋板的正常抬起。套軸的另一端通過一個固定套來固定在后擋板上，為防止因為自重產(chǎn)生彎曲變形故而設計成空心的，減小自重。結構尺寸如圖

40、5.2所示。慣性矩= = =36431850 圖5.2 套軸的結構尺寸在工作過程中，套軸主要是承受滾壓輪施加的力，容易產(chǎn)生彎曲變形。為保證機器加工工作的可靠性，需要對套軸進行剛度校核，以防套軸發(fā)生彎曲變形，影響合口的質量。套軸的校核計算:套軸在工作過程中只承受一個滾壓力F，當該力作用于套軸的中間位置時撓度最大，故只要此時的撓度滿足條件，該套軸合格。由實驗測定滾壓力F=2313N，杠軸兩支撐點間距離L=5060mm，E=150GPa對套軸進行受力分析如圖5.3所示圖5.3 套軸受力分析圖力F引起的中間點的撓度為 （5.2）= =-0.00114238mm查機械制造裝備設計表3-12許用撓度=0.

41、03×4=0.12mm，故套軸的剛度滿足要求。滾壓輪軸的設計計算：該軸主要是用來支撐滾壓輪的，不傳遞功率和扭矩。其中1段和5段用來安裝軸承，由于在滾壓作業(yè)過程中軸不會存在有軸向力，因此選用深溝球軸承6205。3段用來安裝滾壓輪，滾壓輪的右側通過軸肩軸向固定3，左側通過螺母來固定，由于滾壓輪寬20mm，為保證可靠固定軸段長應略小于輪轂寬，設計該段軸長19mm，依靠平鍵傳遞扭矩。2段和4段其軸向定位作用。具體結構如圖5.4所示圖5.4 滾壓輪軸的設計5.2 行走壓緊機構及其他零部件的設計5.2.1 行走機構零部件的設計行走機構包括行走輪、導向輪以及蓋板和定位板。其中行走輪在導軌上帶動行走

42、機構運動，為保證滾壓輪的水平行走軌跡，提高其行走的直線性采用直線導軌4。行走輪通過支撐軸與行走機構的總體框架連接，支撐軸采用可調(diào)節(jié)式的，以便于適應調(diào)節(jié)不同寬度的軌道。為進一步保證直線行走軌跡，安裝有四個導向輪，為簡化設計導向輪用軸承代替，考慮到軸承的密封，需加裝一個蓋板用來防塵。工作時在鏈條的帶動下，行走機構沿直線導軌運動實施滾壓作業(yè)，滾壓完成與否依靠定位傳感器來確定，當行走到定位傳感器位置時，氣缸活塞桿收縮將滾壓輪抬起17，同時琴鍵壓緊塊在彈簧自身彈力的作用下抬起，松開工件，完成滾壓作業(yè)。5.2.2 壓緊零部件的設計在實施滾壓工作之前需將工件固定，防止在滾壓過程中發(fā)生側移影響合縫的質量。為實

43、現(xiàn)該功能采用琴鍵壓緊機構，該機構的工作原理為：氣囊充氣，在氣囊內(nèi)氣壓的作用下壓緊工件，同時固定在可動琴鍵上的彈簧被拉伸；氣囊放氣，彈簧在自身彈力的作用下恢復原位，可動琴鍵(結構如圖5.5所示)抬起松開工件。其中1用于放置氣囊，2處安裝有彈簧，3處安裝軸用來固定可動琴鍵。氣囊的充氣放氣由腳踏開關來控制。氣囊采用內(nèi)徑為32mm的棉線編織膠管。圖5.5 可動琴鍵三維結構圖彈簧的選擇計算：彈簧是一種彈性元件13，可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。此處應該使用拉伸彈簧。已知條件：氣囊的壓力0.6MPa，可動琴鍵數(shù)95個，氣囊與單個可動琴鍵的接觸面積S=1050 ，要求中徑D15mm，外徑18mm。（1

44、）根據(jù)工作條件選擇材料并確定其許用應力因彈簧在一般載荷條件下工作，可以按第類彈簧來考慮。先選用碳素彈簧鋼絲C級。根據(jù)D18mm15mm=2.5mm，估計彈簧鋼絲直徑為1mm。由機械設計表16-3暫選=2000 MPa，則根據(jù)表16-2可知=0.8×0.5×=800 MPa。氣囊作用于琴鍵上的力 F=PS=0.6××1050×95=59850N (5.2)則作用于單個琴鍵上的力 =F/95=630N (5.3)（2）根據(jù)強度條件計算彈簧鋼絲直徑現(xiàn)選取旋繞比C=6，則由式（5.4）得 = 1.25 （5.4）根據(jù)式（5.5）得 = =3.88mm

45、（5.5）改取d=4mm，查得=1600，=0.8×0.5×=640 MPa，取D=15mm,C=3.75,計算得K=1.464，于是=3.7mm上值與原估取值相近，取彈簧鋼絲標準直徑d=4mm。此時D=14mm，則=D+d=14+4=18mm所得尺寸與工況的限制條件相符，合適。其它零部件的設計滾壓工序完成后機器端部的擋板在兩個氣缸作用下抬起，將工件取出完成一個工件的加工。兩氣缸的選擇計算：已知擋板體積為7959840，鑄鐵的密度為7.2×kg/,=200mm，=340mm根據(jù)力矩平衡知 F=mg （5.6）由此算的F=1002.9N，每個氣缸需要承受的力為501

46、.46N，查表查表可知負載率=0.5。氣缸的理論輸出力F=F1/0.5=1002.9N，又 (5.7)即1002.9=3.14÷4××0.6×求得：D=0.54m=54mm所以由圖5-1選擇缸徑D=63mm的氣缸。根據(jù)擋板的抬起角度，計算得氣缸伸出長度為300mm，故選用型號為SC-63×300的氣缸，具體外形尺寸如圖5.1所示。6 結 論本文主要是針對目前國內(nèi)外合口機市場的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢提出了太陽能內(nèi)筒合口機的設計。本設計主要是進行了傳動方案、整機結構尺寸、滾壓合口機構以及行走機構各組成部件的設計計算，主要內(nèi)容有以下幾個部分：（1

47、）傳動方案的設計主要是針對合口機要實現(xiàn)的功能進行了幾種方案的比較分析，最終結合機器的工作狀況以及經(jīng)濟因素等各方面確定了最優(yōu)的傳動方案。并根據(jù)具體的工作要求計算并選擇了電動機、帶、蝸桿等各傳動件。（2）整機結構尺寸的設計主要包括：滾壓機構、行走機構、動力箱、套軸、底座、支架、支撐板以及一些氣缸、電器控制件等的設計。（3）滾壓合口機構的設計主要是進行了滾壓輪進給方式和工件固定方式的改進設計。其中滾壓輪進給方式由原來的人工控制進給改成了通過氣缸來自動調(diào)節(jié)控制進給，提高了合口的質量；工件固定方式也由原來的人工固定改成了通過氣囊壓緊琴鍵壓緊塊來固定，夾緊更可靠，而且不會對工件表面有所破壞。（4）行走機構

48、設計主要是設計了行走輪、導向輪、定位件以及相應的固定件等。本設計具有以下特點： 加工出的工件合口質量好，不容易出現(xiàn)裂縫漏水的現(xiàn)象； 消除了人為因素對加工質量的影響； 采用琴鍵壓緊塊固定工件，裝夾可靠，不會在加工過程中出現(xiàn)側向滑移，提高了合縫的質量； 操作簡單，工作效率高，平均工作效率為4-5件/min。參 考 文 獻1 李柱國. 機械設計與原理M. 北京: 科學出版社, 2003.2 濮良貴, 紀名剛. 機械設計M. 北京: 高等教育出版社, 2001.3 盧耀祖, 鄭慧強. 機械結構設計M. 上海: 同濟大學出版社, 2004.4 呂仲文. 機械創(chuàng)新設計M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 200

49、4.5 趙宏磊. 電動鐵皮合口機P. 中國專利: 200720151506.8, 2007-06-11.6 王鳳英. 合縫機的改進設計J. 機械工程師. 2006, (10): 98-99.7 黃春峰. ZY1000型筒體縱縫咬邊機的研制J. 模具技術. 1999, (2): 45-50.8 方今朝, 余洪. 汽車消聲器縱縫咬口防爆結構P. 中國專利: 00229153.3, 2000-01-27.9 趙宏磊. 鐵皮合口機P. 中國專利: 200720143344.3，2007-04-20.10 王鳳英, 王繼才. 一種半自動合縫機P. 中國專利: 02244293.6, 2002-08-02

50、.11 范田露. 封口滾輪一道卷封曲線的設計依據(jù)J. 制造業(yè)設計技術. 2000, (12): 13-16.12 張旭寧, 張偉雄. 堿性電池封口機結構和性能探討J. 科技資訊. 2009, (24): 238-239.13 尚銳, 代春. 扭斷蓋滾壓封口機滾壓封口設計J. 遼寧工業(yè)大學學報. 2010, 30(4): 243-246.14 李彩琴, 余小勇. 行星輪系-圓柱凸輪機構在防盜蓋封口機中的應用J. 輕工機械. 2000, (3): 33-36.15 黃炳曜. 一種灌裝生產(chǎn)線上的進罐及封口機構設計J. 機電技術. 2005, (1): 58-60.16 吳文勝. 淺談減振器生產(chǎn)中采用

51、滾壓封口新工藝J. 科技資訊. 2009, (27): 73.17 劉碧俊. 汽車燃油箱卷邊封口成形機的液壓系統(tǒng)J. 液壓與氣動. 2008, (1): 60-62.18 SONG YuQuan, LI ZhiGang, WANG MingHui, GUAN XiaoFang. Precision forming machine with rolling plate cross wedge rolling J. Science in China Series E: Technological Sciences, 2009, 52(11) : 3117-3121.19 T.F. Stanistr

52、eet, J.M. Allwood, A.M. Willoughby. The design of a flexible model ring rolling machine J. Journal of Materials Processing Technology, 2006, (177) : 630-633.致 謝回首這幾個月做畢業(yè)設計的經(jīng)歷，我遇到了很多的困惑和難題，在自己的不懈努力和老師、同學們的大力支持、幫助下，終于完成了該課題的設計工作。本課題的研究開展以及論文的撰寫修訂是在導師樊寧教授的悉心指導和親切關懷下完成的。為進一步深入了解該課題，樊老師還專門帶我們?nèi)ソK桑樂數(shù)字化太陽能有

53、限公司進行實地研究，結合現(xiàn)有的生產(chǎn)機器進行講解，并提出存在的主要問題以及幾種解決思路。在我進行設計的過程中，樊老師還不厭其煩的進行講解，及時找出在設計上存在的問題，并對問題提出解決方法。在此，對敬愛的導師表示誠摯的感謝。與此同時，還要感謝與我共同開展設計工作的幾位同學，他們在做設計的過程中和我共同探討，并對我的設計工作提出改進意見，為我設計工作的順利進行提供了巨大的幫助。最后，感謝學院給我提供了一個良好的學習設計環(huán)境，使我能夠安心的做設計。a您好，為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請您刪除以下內(nèi)容，O(_)O謝謝！A national survey was 

54、;recently launched to evaluate the eye health of Chinese children andteenagers.On June 6, China's annual National Day for Eye Care, the China Youth Development ServiceCenter and Zhejiang Medicine, a leading listed Chinese pharmaceutical company, jointlyannounced the kickoff of the survey.In about one month, a questionnaire compi