pn小噸位自調式焊接滾輪架機械結構設計本科畢業(yè)設計

pn小噸位自調式焊接滾輪架機械結構設計本科畢業(yè)設計小噸位自調式焊接滾輪架機械結構設計摘要焊接，是現(xiàn)代連接技術中非常重要的組成部分，廣泛的應用于先進制造技術各個領域。尤其是近年來，焊接的技術水平有了很大的提高，市場上也出現(xiàn)了各種各樣的焊接輔助裝備。焊接滾輪架在裝配焊接圓筒形工件的時候非常的常見。焊接滾輪架主要是靠電動機驅動主動滾輪架轉動然后經過兩個蝸輪減速器變向后帶動工件轉動，工件的另一端依靠從動輪支撐。焊接滾輪架的使用有不僅有利于實現(xiàn)焊接生產過程的機械和自動化、使工件的裝配焊接品質得以提高、并能提高生產效率和縮短生產周期，焊接操作者的環(huán)境質量也能得到提高。本次設計主要內容是小噸位自調式焊接滾輪架的機械結構，在設計開始前需查閱焊接滾輪架相關資料進行深入的研究學習。然后根據(jù)要求和實際進行滾輪架的設計，最后，又對滾輪、軸和軸承等主要構件進行了相關校準，校驗結果表明設計數(shù)據(jù)都是符合要求的。該滾輪架的設計簡潔實用，在使用過程總能適用多種類的工件。

THEDESIGNOFMECHANICALSTRUCTUREOFWELDINGROLLER-BEDSABSTRACTWeldingistheveryimportantcomponentinthefieldofmodernconnectiontechnologyandbeusedwidelyinthefieldofadvancedmanufacturingtechnology.Especiallyinrecentyears,theweldingindustryhasbeendevelopingrapidlyandavarietyofweldingequipmentappearedinsuccession.Thereistheequipment,weldingrollerbed,verycommonintheprocessofassemblingandweldingofcylindricalforwork-pieces.Weldingroller-bedsisusedinitiativeandweldingpiecesofthewheelbetweentheMountrelaydrivenweldingrotatingmechanicaldeformation.Weldingroller-bedsisamachinewhichisusedinweldingproductionandweldingprocesses,anditisnotonlyconducivetoweldingproductionmechanizationandautomationandshortenthecycleoftheproductionprocess,butalsotoimprovingassemblywelding-qualityandtheweldingenvironmentwhichtheworkersin.Themaincontentofthispaperisthedesignofmechanicalstructureofweldingroller-beds.Beforemydesign,Iconsultedalotofresourcesaboutweldingrollerbed,AndIcheckedthemaincomponentsuchasroller、axleandbearing.Theresultsshowedthatthedesignresultmeetstherequirements.Thebeds’framestructureissimple,flexible,whichisthemostwidelyusedformofthestructure.Anditcouldbefullyconsideredtheweldingroller-bedsframereasonableandeconomic,andotherfactors.KEYWORDS:WeldingRollerBed，Check，Small—tonnage

目錄摘要 IABSTRACT II目錄 III前言 5第1章焊接機械裝備概述 71.1焊接機械裝備 71.1.1焊接機械裝備的分類 71.1.2焊接機械裝備的應用 71.1.3焊接機械裝備的設計原則 81.2焊接變位機械 81.2.1焊接變位機械分類 81.2.2通用焊接變位機械的特性 9第2章焊接滾輪架簡述 102.1焊接滾輪架的功能和分類 102.1.1焊接滾輪架的功能 102.1.2滾輪架的分類 10第3章焊接滾輪架機械結構的總體設計 133.1電動機的選配 133.2總傳動比及其分配 133.3各傳動機構動力參數(shù) 143.3.1各軸的轉速 143.3.2各軸的輸入功率 153.3.3各軸的輸入轉矩 153.4滾輪的設計 163.5蝸桿、蝸輪的設計 173.5.1蝸桿各參數(shù)計算 173.5.2蝸桿的結構設計 183.5.3蝸輪的參數(shù)計算 203.5.4校核齒根彎曲疲勞強度 203.5.5蝸輪結構設計 213.6蝸輪軸的結構設計 223.7滾輪軸的結構設計 233.8圓柱直齒輪的設計 243.8.1齒輪材料及基本參數(shù) 243.8.2按輪齒彎曲疲勞強度計算設計 253.9滾輪軸的校核 263.10滾動軸承的壽命驗算 283.11鍵的校驗 30第4章焊接滾輪架的受力分析 314.1中心角及偏心系數(shù)的確定 314.2滾輪間距的確定 314.3驅動圓周力與摩擦阻力的計算 324.4附著力的驗算 35結論 37謝辭 38參考文獻 39外文資料翻譯 40前言本次的畢業(yè)設計課題為小噸位自調式焊接滾輪架機械結構設計。自調式焊接滾輪架是一種必不可少的焊接機械，它在焊接構件工業(yè)生產中特別是裝配焊接一些輪廓為圓形的焊件的時候的使用情況非常普遍。焊接設備的設計制造業(yè)的形勢是越來越趨于規(guī)模大，精度高，效率高。在焊接生產中運用焊接滾輪架使復雜的裝配焊接過程變得不再復雜，使焊接過程順利進行加快焊接速度縮短了生產周期提高生產的效率，也避免了某些因焊接操作工人的技術不熟練導致的焊接質量問題，保證了焊縫產生盡量少的焊接缺陷。同時在焊接構件生產中使用焊接滾輪架來調整焊件的施焊方向也不用焊接操作者手動翻轉焊件，這樣就使操作者的施工力度大大降低，焊接操作者的施工環(huán)境質量也得到提升。焊接用機械裝備隨著當今工業(yè)科技的進步也有了非?？焖俚陌l(fā)展。目前，世界上工業(yè)發(fā)達的國家比如德國、英國及日本等國家的滾輪架設計制造工業(yè)都在這一行業(yè)得到廣大使用者的好評。這些國家的工廠規(guī)模一般都比較大，也都有自己的強大研發(fā)團隊可以解決設計制造中遇到的各種難題，如芬蘭的PEMAMEK（領英公司是全球焊接自動化裝備制造業(yè)的領導者）公司、意大利的ANSALDO（安莎爾多）公司等。我國在大型精密的焊件工業(yè)中使用的焊接滾輪架大多還是從國外進口，根據(jù)調查顯示，因為瑞典ESAB公司的起步較早，產品質量高性能穩(wěn)定，許多公司都會選擇使用ESAB（伊薩是世界領先的焊材生產商之一）的產品，但是他們的價格也相對其他廠家的較高。最近，意大利的ANSALDO（安莎爾多）公司又設計制造出了一種由液壓驅動而且還能防止軸向竄動功能的滾輪架，這種滾輪架的主動滾輪的傳動、從動滾輪的升高降低和各個滾輪所承受焊件重力的平衡都是使用電液伺服閥控制，依靠液壓驅動，這是一種對滾輪架行業(yè)來說具有里程碑意義的滾輪架。隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，目前有將近百家的焊接設備廠在生產焊接滾輪架，也更是有很多家的廠商在大規(guī)模的生產焊接變位機，焊接滾輪架。有些廠商生產的滾輪架不僅實現(xiàn)了無極變速而且生產出的滾輪架滾輪圓周速度可調范圍也有所增加擴大到6~60m/h，適應直徑為9m的工件，滾輪的極限承載量能夠用于1500噸的焊件。難能可貴的是有些設備廠商也在研究設計防軸竄的焊接滾輪架，然而，生產出來來滾輪架品質、精度還有很大的進步空間。本次設計的主要內容包括對驅動裝置，減速裝置、傳動裝置還有整體形式進行計算設計，并驗證了所設計的零件的強度是否符合要求。

第1章焊接機械裝備概述1.1焊接機械裝備1.1.1焊接機械裝備的分類近些年來，隨著科學技術的飛速發(fā)展，對焊接結構的要求也逐漸增強，新型的焊接接頭必須滿足在苛刻的環(huán)境下比如高溫低溫能夠正常工作，并在有摩擦的使用過程中不易被磨損失效，那么這就必須在焊接生產過程運用焊接性更佳質量更高的焊接裝備，使生產以更高的自動化，更高的機械化進行以保障焊接效率和質量。在焊接作業(yè)過程中運用焊接設備輔助工作能夠使焊接生產的進行更加順利，因此可以保障焊接結構的的品質完好，不需要修補甚至報廢。焊接機械裝備的范疇較為廣泛，如果按照用處不同分類，可以分為三大類。焊接機械裝備詳細分類見表1-1所示。表1-1焊接機械裝備詳細分類焊接機械裝備焊接工裝夾具（按動力源分類）手動夾具氣動夾具液壓夾具磁力夾具電動夾具真空夾具混合式夾具焊接變位機械焊工變位機械焊工升降臺焊機變?yōu)闄C械焊接操作機電渣焊立架焊件變位機械焊接變位機焊接回轉臺焊接翻轉機焊接滾輪架焊件輸送機械上料裝置配料裝置卸料裝置傳送裝置各種專用吊具其他從屬裝置導電裝置焊劑輸送與回收裝置焊絲清理及盤絲裝置埋弧焊焊劑墊1.1.2焊接機械裝備的應用焊接機械裝備在焊接作業(yè)過程中的運用有許多個方面：在焊接結構的生產過程中應用焊接機械裝備來定位需要裝配焊接的工件可以避免復雜的測量計算等過程，可以直接通過定位裝置完成精確定位，既能保證了工件的配合誤差不至于過大，又在某種程度上增加了焊接的作業(yè)品質。此外焊接工裝夾具的使用大多都可以大大降低操作工人的勞動強度還可以提高裝焊效率；焊件可以在焊接工裝夾具中被固定住或可以預先給于可能變形方向的反變形，所以可以用夾具控制或者消除工件在焊接過程中的變形；在焊接過程中可能會遇到焊件的施焊位置不利于焊接需要轉動焊件才能焊接，而變位機的使用，可以不用人力去翻轉焊接從而節(jié)省了時間，提高了焊接的生產效率；采用焊接變位機械有利于使被焊工件處于最有利的焊接位置，這些位置大多為水平或者船型位置上，使得焊接工作順利的進行下去并保障焊件的焊接品質；1.1.3焊接機械裝備的設計原則設計焊接機械裝備要服從幾個原則，第一就是考慮設計結果能不能要符合實際生產的要求，然后就要滿足經濟性、安全性。裝備是否滿足經濟性可以用計算式（1-1）來判斷AJ+WJ+FJJ/N<A0+W0+F0（1-1）其中AJ、WJ、FJ分別代表采用裝備后的單個工件進行裝配焊接和機加工所需的費用；A0、W0、F0分別代表沒有采用裝備的時候單個工件進行裝配焊接和機加工所需的費用；J/N為裝備的制造費用和采用裝備加工的焊件數(shù)。1.2焊接變位機械1.2.1焊接變位機械分類在焊接生產過程中，經常會遇到需要焊工變換體位才能施焊的情況，這樣不僅消耗焊工的體力，也使焊接工作變得繁瑣，比較浪費時間而降低了生產效率。當在焊接工程中使用焊接變位機械去調整焊接機械、工件以及焊工三者之間的相對角度時就可以避免來回調整焊件或者焊工不停的挪動位置的麻煩從而大大提高焊接生產的效率。焊接變位機械種類繁多，針對其不同的使用對象焊接變位機械可以分為三大類如表1-2所示。表1-2焊接變位機械及設備焊接變位機械焊件變位機械焊機變位機械焊工變位機械焊接變位機焊接滾輪架焊接回轉臺焊接翻轉機焊接操作機電渣焊立架焊工升降臺1.2.2通用焊接變位機械的特性焊接變位機械的在裝配焊接過程中的應用之所以非常廣泛，這與焊接變位機械的特性是分不開的，一般情況下，通用焊接變位機械的各種特性決定了它適用在那些情況，經對比市面上的焊接變位機械，其應該具有一下幾種特性：通用焊接變位機械首先一個最重要的特性就是它應該能適應多種焊件，能夠應對不同尺寸、不同形狀的工件。通用型的變位機能夠在無級變速且它的可變速度范圍也很廣泛，其焊接運行速度也較穩(wěn)定，另外焊接變位機械具有優(yōu)秀的結構剛度；在變位機的傳動鏈中的一個作用是在取消驅動力后，傳動系統(tǒng)不會因為工件的自身重力或者機械構件的自重倒轉或者松開工件；第二在電源、動力系統(tǒng)突然停止時，避免發(fā)生事故；焊接變位機械為了降低生產周期，增加焊接結構的焊接效率，其回程速度快，但因此產生的沖擊和震動也相對較小；因為在焊接生產過程中大多會有金屬飛濺，焊接變位機械往往就有良好的密閉性，并且容易清理散落在機器表面的熔渣；焊接變位機械的工作臺面上能夠方便的加裝許多類型的加緊或者定位機構，且有相當高的強度和抗沖擊性，提高了裝配焊接精度。第2章焊接滾輪架簡述2.1焊接滾輪架的功能和分類2.1.1焊接滾輪架的功能近些年來焊接工業(yè)科技得到了非常迅猛的進展，焊接結構已經在礦山機械、航空航天技術、大中型汽車輪船制造中得到廣泛應用。然而一些壓力容器、鍋爐、管道，如果不采用焊接工藝，真的沒有別的更好的制造工藝方法。隨著工業(yè)生產的現(xiàn)代化，對生產效率更高、勞動強度更低、產品質量更優(yōu)的焊接結構的需求愈加緊迫。為了滿足市場的需求，焊接滾輪架這類設備被廣泛的設計、應用起來。焊接滾輪架的工作原理是通過滾輪與焊件產生的摩接力從而使得焊件在滾輪架上轉動實現(xiàn)環(huán)形焊接的一類重要的工藝裝備，從它的工作原理可以知道，焊接滾輪架適用的工作對象為外形為圓柱的焊件，因此焊接滾輪架廣泛的應用于外形為圓筒形的工件，比如說鍋爐、管道、潛水艇的耐壓外殼，各種化工用的塔器等均能夠放在滾輪架上翻滾，焊接滾輪架工作的對象主要是裝配焊接外形為圓柱形焊件焊接時的縱向焊縫以及環(huán)向焊縫。另外，還可以借助焊接滾輪架對工件進一步的檢測焊縫是否有缺陷、還可以在滾輪架上打一排環(huán)形孔等。不僅如此，如果在滾輪架上加裝轉環(huán)，還可以用來裝配焊接其他不規(guī)則的容器和梁柱形工件，例如錐形容器。焊接滾輪架在裝配、焊接的過程中使用不僅可以簡化焊接結構的裝配、焊接工藝，提高了焊接工業(yè)的生產效率并且大大縮短了焊接每個工件的單位時間，也可以使得因焊接工人的技術不過關而產生的焊接缺陷得以避免，使人為的誤差對焊接質量有壞的副作用降到最小。使焊接生產相對愈加穩(wěn)定，這樣就可以焊接出沒有氣孔、夾雜等缺陷的接頭。另外在焊接作業(yè)中使用滾輪架使焊工的焊接環(huán)境得到保障，也能使焊接工人得到休息。2.1.2滾輪架的分類焊接滾輪架的種類較多，可以根據(jù)滾輪架的結構形式可以運用在不同的焊接情況。第一種焊接滾輪架是長軸式的一共有兩排對稱放置的滾輪，兩排滾輪相互平行排列，主動滾輪和電動機相連，由電動機帶動主動輪轉動，和主動輪相對的是從動輪，從動輪上沒有動力，它靠工件對滾輪的摩擦力轉動。另外一些長軸的焊接滾輪架的滾輪就是一條直徑是0.3~0.4m不等的圓柱形的鋼柱，圓形鋼柱的長度為1~5m不。圖2-1長軸式滾輪架１—從動滾輪2—主動滾輪3—驅動裝置另一種類是組合式滾輪架它們相互沒有連接在一起，是單獨承重的，所以這類組合式使用時便利很多，并且能適用較多類型的焊件。組合式滾輪架在焊接生產中的運用相對是最為普遍的焊接滾輪架。圖2-2滾輪組在支架上的組合主動滾輪架b）從動滾輪架c）混合式滾輪架M—滾輪驅動裝置焊接滾輪架共有兩種按照調節(jié)方式?？紤]到要在焊接過程中順應裝配焊接直徑大小不同的焊件，焊接滾輪架的兩對滾輪之間的距離可以根據(jù)焊件直徑的不同進行可大可小，調整滾輪之間距離的方式有兩種。一種是非自調式滾輪架，它的調節(jié)原理是通過轉動絲杠來拖動滾輪的機架，使主動或者從動滾輪機架遠離或靠近另一組滾輪，從而調節(jié)滾輪之間的距離。另一種是自調式的。它的兩對滾輪由滾輪軸支撐在鉗形架上用螺栓固定，鉗形架可以圍繞芯軸轉動，調整滾輪架的中心角從而可以焊接不同直徑大小的焊件。該類型的焊接滾輪架是共有兩幅分別為和電動機相連的主動輪和起到支撐作用的從動滾構成為成對使用，具有如下特點：主動輪上連接有電動機并在電動機的帶動下主動輪開始轉動，由于工件和主動輪之間有摩擦力，工件被帶著轉動，工件的另一端主要依靠從動輪支撐，在摩擦力的作用下工件帶動從動輪轉動。滾輪轉動時產生震動較小不容易產生滑動因此性能穩(wěn)定，在焊接工業(yè)中的運用最為廣泛。圖2-3自調式滾輪架主動滾輪架圖2-4自調式滾輪架從動滾輪架第3章焊接滾輪架機械結構的總體設計3.1電動機的選配本次的設計課題為小噸位自調式焊接滾輪架機械結構設計，目前國內外滾輪架最大載重量可以達到1500t。在此，將本次設計的自調式焊接滾輪架額定載重量定為10t。根據(jù)焊接滾輪架驅動功率推薦表3-1可以選擇所需電動機功率。表3-1焊接滾輪架驅動功率推薦表額定載重量（X1）/T0.626102560100160250電機最小功率/kW0.40.75由上表綜合可知需要選擇功率為1.4kW電動機。根據(jù)本次的設計需要，綜合考慮滾輪架在焊接過程中應該可以實現(xiàn)無級變速，且調速恒定，所以選擇電動機型號為YHT51的換滑差式三相異步電動機，該電動機功率為1~3kW，它的輸出為。這類電動機調速范圍廣，起動轉矩大。3.2總傳動比及其分配在焊接作業(yè)過程中，焊接滾輪架為了配合不同的焊接速度需要滾輪的圓周速度要可以無極變速焊接作業(yè)中一般介于20~60m/h之間。電動機YHT51的轉速為470~1410r/min。設滾輪每分鐘旋轉圈數(shù)為n，==0.42r/min==1.271r/min由此求的總傳動比(3-1)對各級間的傳動比進行假設，動電動機輸出到滾輪的輸出共經歷兩對蝸輪蝸桿減速器，三個圓柱直齒齒輪。初步確定減速器的傳動比為，其中蝸桿頭數(shù)Z=1，由蝸輪帶動的齒輪它的齒數(shù)Z1=20，中間的圓柱直齒齒輪為惰輪Z2=20，帶動滾輪軸轉動的齒輪Z3=25。此時傳動比為i=，計算滾輪的圓周速度計算結果和要求相差不大，則傳動比的分配合理。3.3各傳動機構動力參數(shù)3.3.1各軸的轉速3.3.2各軸的輸入功率根據(jù)滾輪架結構特點，此處功率分別傳遞到四部分相同機構，則每部分機構所得功率為3.3.3各軸的輸入轉矩根據(jù)轉矩計算公式(3-2)表3-1傳動機構動力參數(shù)項目軸1軸2軸3軸4軸5轉速r/min1410471.571.571.256功率kW2.851.130.111870.10470.103轉矩Nmm193032296066804836368697831603.4滾輪的設計查焊接滾輪架的行業(yè)標準JB/T9187—1999，由表3-2及表3-3確定滾輪的結構形式和直徑。表3-2滾輪類型及使用范圍類型特點使用范圍鋼輪承載能力強，制造簡單一般用于重型焊件和需預熱處理的焊件以及額定在和大于60t的滾輪架膠輪鋼輪外包橡膠，摩擦力大，傳動平穩(wěn)但橡膠易壓壞一般用于10t以下的焊件和有色金屬容器組合輪鋼輪與橡膠輪相結合，承載能力比橡膠輪高，傳動平穩(wěn)一般多用于10~60t的焊件履帶輪大面積履帶和焊件接觸用于輕型，薄壁大直徑的焊件及有色金屬容器根據(jù)表3-2滾輪類型及使用范圍，本設計的滾輪架的最大承載量是10噸，所以可以確定本滾輪架的滾輪材料使用橡膠，把橡膠用鋼盤固定在滾輪輪緣上。滾輪的設計制造形式如圖3-1。圖3-1滾輪架滾輪結構有表3-3可以選擇滾輪直徑為315mm。由中心角在45~110度之間。由表3-3知道該滾輪架可以適用直徑為315mm~2500mm范圍之間的焊件，滾輪的間距可通過正弦函數(shù)計算得出式中D為焊件直徑，d為滾輪直徑可以通過計算得出：當焊接所用的材料為Φ315mm的圓形焊件的時候經數(shù)學正弦函數(shù)的計算結果得到兩個滾輪之間的長度L=241.09mm~516mm。當焊接所用的材料為Φ2500mm的圓形焊件的時候經數(shù)學正弦函數(shù)的計算結果得到兩個滾輪之間的長度L=1077mm~2306mm。根據(jù)計算結果選定該滾輪架可施焊直徑為300mm~1500mm的工件。表3-3焊接滾輪架滾輪技術參數(shù)一般滾輪的直徑/mm規(guī)定額定載重X/t焊件的直徑/mm0.626102560100180最小直徑最大直徑200+2001000250+++2501600315+++3152500400++4003150500++++5004000630++++63050003.5蝸桿、蝸輪的設計3.5.1蝸桿各參數(shù)計算為滿足傳動要求蝸桿材料我們可以采用45鋼，蝸桿齒面要達到避免產生斷齒點蝕等失效的強度和硬需經過淬火處理，需要使其硬度45-55HRC。蝸桿各參數(shù)計算如下：軸向尺距(3-3)查GB10085—1988可知分度圓直徑則直徑系數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓導程角蝸桿軸向齒厚蝸桿的法向齒厚3.5.2蝸桿的結構設計圖3-2蝸桿軸結構簡圖蝸桿的結構如圖3-2所示。根據(jù)已經得出的扭矩計算最小軸徑，取因為該軸段上開鍵槽，因此直徑在計算結果上應增加7%，則：因此可以選。輸入端第一段安裝聯(lián)軸器，該軸段和電動機由聯(lián)軸器連接在一起，因為此處載荷較平穩(wěn)可以選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器。由電動機型號應該優(yōu)先用聯(lián)軸器的型號為TL5，聯(lián)軸器各個參數(shù)見表3-4所示。表3-4蝸桿軸聯(lián)軸器參數(shù)型號公稱轉距許用轉速軸的直徑TL51254600608232因此從右往左第一段d1=32mm,長度取軸上開有鍵槽，查《機械設計手冊》，鍵長L=50mm。第二段有軸肩，軸肩高h=4mm，所以軸承端蓋的總長為20mm，根據(jù)拆裝的方便取端蓋外端面與聯(lián)軸器右面間的距離為，所以第三段安裝軸承，有結構可以選用圓錐滾子軸承，參考d2=40mm，根據(jù)軸的直徑可以選擇參數(shù)為的30209圓錐滾子軸承。為了定位，壓緊軸承，軸承左端應突出軸肩2mm，所以。第四段軸肩用來定位軸承，軸肩高度由軸承結構決定，根據(jù)所選軸承，h=5mm，則，軸肩的長度由公式確定，則經計算L4=10mm。第五段直徑，。第六段為蝸桿，直徑由蝸桿各個參數(shù)來確定，長度由與蝸桿配合的蝸輪決定，取。第七段。第八段第九段安裝軸承3.5.3蝸輪的參數(shù)計算根據(jù)要求對蝸輪進行設計，首先確定蝸輪各個參數(shù)。由傳動比的分配情況可知。蝸輪分度圓直徑；蝸輪齒頂圓直徑齒根圓直徑3.5.4校核齒根彎曲疲勞強度在工作中，蝸輪會受到較大的應力，可能會有斷齒，齒面點蝕等失效形式的危險，所以當蝸輪的各個參數(shù)確定后，需要計算蝸輪齒根彎曲強度是不是能滿足滾輪架在使用過程中不會因為受到的應力過大而斷裂，校核標準為：當量齒數(shù)根據(jù)齒形系數(shù)Y=2.55螺旋角系數(shù)應力循環(huán)系數(shù)根據(jù)蝸輪所選擇的材料，蝸輪的基本許用彎曲應力[]=56MPa壽命系數(shù)可以得到：<由計算結果可以看出工作中受到的應力小于選用應力即彎曲強度在可以使用范圍內。3.5.5蝸輪結構設計本滾輪架的所使用的減速器蝸輪直徑較大，為保證蝸輪的強度和韌性需采用青銅材料，但因直徑較大全部采用青銅材料會造成不必要的浪費，因此蝸輪設計制造時用青銅的齒圈套在鋼的輪轂上，這樣既保證了強度和韌性又節(jié)省了材料。齒圈和輪轂用螺釘連接。圖3-3蝸輪結構簡圖3.6蝸輪軸的結構設計圖3-4蝸輪軸結構簡圖蝸輪軸的結構簡圖如圖3-4所示。根據(jù)已經得出的扭矩計算最小軸徑，取該軸段開鍵槽連接聯(lián)軸器，因此該軸段的計算直徑需要加大7%，則：

結論通過本次對小噸位自調式焊接滾輪架機械結構的設計，根據(jù)設計過程總結如下：這篇說明書是對小噸位自調式焊接滾輪架的機械結構設計過程的說明，以及其主要部件的校核。設計包括了電動機的選擇，減速器的設計，輔助裝置及機架的設計，校核包括了軸、鍵、軸承等的校核。本焊接滾輪架具有中心距可根據(jù)焊件直徑自行調節(jié)的特點。該滾輪架可對外形為圓形錐形的工件焊接，焊件的直徑范圍可以為315~2500mm之間。本自調式焊接滾輪架的最大承載量為10T，可用于焊接液化氣罐，水泥罐，輸油管道，攪拌機筒體，另外可以在滾輪架上翻轉焊件鉆孔作業(yè)，檢測焊縫質量以及修復焊縫。在設計過程中，在設計過程中可能會有設計不合理的地方，比如軸的設計步驟安排不當，聯(lián)軸器、軸承選擇不恰當?shù)取Ｔ摑L輪架的機座上焊接有定位架用以支撐鉗形架可以保證當焊接最小直徑的工件時滾輪保持水平不傾斜而避免軸向竄動。謝辭在本次畢業(yè)設計《小噸位自調式焊接滾輪架機械結構設計》過程中，指導老師閆紅彥老師給予了極大的幫助，耐心的給我講解滾輪架的工作原理，推薦了非常實用的相關設計資料，并修改不合理的結構，因此我才逐漸的有了設計思路并完成該滾輪架的設計，對此，我表示衷心的感謝！設計之初，崔琦老師，張立峰老師辛苦的帶著同學們去畢業(yè)實習，我在實習過程中見到了滾輪架，使我對滾輪架有了比較直觀的認識，對我的畢業(yè)設計有較大的幫助，所以非常感謝老師的辛苦！另外，在焊接滾輪架的設計過程中用到了各種相關知識，所以也要感謝我本科四年來所有教我的老師！在設計過程中同學們也給我了許多建議，幫助我解決了很多問題，對此，向同學們致以謝意！參考文獻[1]王政.焊接工裝夾具及變位機械.北京:機械工業(yè)出版社.2001[2]陸文滔.焊接胎夾具設計.焊接技術.1994.1.40~41[3]張龍.機械設計（第一版).北京.國防工業(yè)出版社.2006[4]方洪淵.焊接結構學.北京:機械工業(yè)出版社.2008.4（2010.9重?。3]管道焊接技術.顧紀清.陽代軍主編.北京.化學工業(yè)出版社，2005[4]焊接冶金學（基本原理）/張文鉞編著.北京.機械工業(yè)出版社.1996[5]焊接冶金學.材料焊接性/李亞江主編.北京.機械工業(yè)出版社.2006[6]焊接結構生產及設備/周浩森主編.北京.機械工業(yè)出版社.1999[7]機械設計基礎/楊可楨等主編.5版北京.高等教育出版社.2006[8]吳宗澤.羅圣國主編.機械設計課程設計手冊.3版.北京.高等教育出版社.2006[9]王純詳主編.焊接工裝夾具設計.化學工業(yè)出版社.2011[10]王政編著.焊接工裝夾具及變位機械性能設計選用.機械工業(yè)出版社.2008[11]清華大學吳宗澤羅圣國.機械設計課程設計手冊.北京科技大學.2009[12]江煥中.焊接方法與設備.機械工業(yè)出版社.1998[13]楊峰.Pro/E曲面設計技巧與實例.北京.中國鐵道出版社.2002[14]林清安.Pro/E2001零件設計與工程圖.北京.2002[15]甘永立主編.幾何量公差與檢測.上海.上?？茖W技術出版社.2005[16]方昆凡主編.公差與配合技術手冊.北京.北京出版社.1999[17]李慶華主編.材料力學.第二版.成都.西南交通大學出版社.2002[18]成大先主編.機械設計手冊.第四版.北京.化學工業(yè)出版.2002[19]朱孝錄主編.機械傳動裝置選用手冊.北京.機械工業(yè)出版.1999[20]劉艷革.焊接用自調式滾輪架設計..第2期P103.化工機械1998[21]孫景榮.實用焊工手冊.第三版.北京.化學工業(yè)出版社.2007外文資料翻譯EXPERIMENTINTOTHEAXIALDRIFTINGOFAWELDINGROLLERBEDThebasictheoryoftheaxialdriftingofthecylinderofaweldingrollerbedisintroducedinthepaper,andatthesametimeexperimentandstudyonthemechanismoftheaxialdriftingofthecylinderhavebeendoneonanexperimentalmodeloftheweldingrollerbed.Itisshownthatthemaincauseoftheaxialdriftingofthecylinderliesintheexistenceofaspiralanglebetweenthecylinderandthecylinderandtheroller.therelativeaxialmotionsbetweentherollerandthecylinderarecomposeofspiralmotion,elasticslidingandfrictionalsliding.Thetheoryofcompatiblemotionandnon-compatiblemotionisputforwardfortheaxialmotionsofthecylinder.therelativeaxialmotionsofthecylinder.Therelativeaxialmotionbetweentherollersandthecylinderiscoordinatedbyelasticslidingandfrictionalslidingbetweenthem.Inweldingproduction,theassemblyandcircularseamweldingofrotarywork-pieces,suchasaboiler,apetrochemicalpressurevesselandsoon,areconductedon;aweldingrollerbed.WhenrotatingOnaweldingrollerbed.Thecylinderwillinevitablyproduceaxialdriftingduetomanufacturing,assemblingtoleranceoftheweldingrollerbedandthecylinder’ssurfaceirregularity(divergingfro-manidealrotarywork-piece),thustheweldingproceduremaynotbecarriedoutsuccessfully.Itisnecessary,therefore,tostudythemechanismoftheaxialdriftingofthecylindertosolvetheproblemoftheaxialdriftingofthecylinderincircumferentialwelding.Theresultsoftheresearchwillbenefitthestudyinganddesigningofanti-driftingweldingrollerbed.especiallytheanalysisoftheappliedforcesonthebed,andleadtodeterminingthemanufacturingandassemblingtoleranceofthebed,andprovidingthebasisoftheoryforthemechanicaladjustingmodetoavoidaxialdrifting,theadjustingmodeofclosedcircuitinthecontrolcircuit,andtheselectionoftheadjustingvalue.Aweldingrollerbedisgenerallycomposedoffourrollers.Drivenbythedrivingroller,thecylindermakesarotaryuniformmotionarounditsaxis(showninFig.1),duringwhichthecircumferentialweldingprocedureiscarriedoutInFig.1,aisthecentralangle,Sisthesupportingdistance,Listhespanoftheroller.andV,isthecircularlinearvelocityofthecylinder,alsonamedtheweldingvelocitytoo.Theaxisofthecylinderwillbenotparalleltothatofarolleriftherollerisdeflectedbyacertainanglefromthedealposition,orifthecentersofthefourrollerslieintheverticalofasimplequadrilateral,orifthecentersofthefourrollersarenotonthesameplane,orifthecirca-laxityofthecylinderisirregularbecauseofdeviationinmanufacturingandassembling.Thus.thecylinderwillinevitabilitymovealongitsaxiswhenrotatingonabedthecontactofthecylinderandarollercanbeconsideredaspointcontactifcylindersaxisandroller’saxisdonotlieinthesameplane.SupposePisthepointofcontact.thecylinder’snormalplaneAisdefinedbytheplaneonwhicharethecylinder’saxisandgenerationnacrossthepointoftangentonthecylinder(showninfig2)makecylinder’stangentplaneBacrosspointP.Thus,planeAisverticaltoplaneB.LCisacylinder’stangentacrossPandliesinplaneB.Iristheroller’stangentacrossthesamepointP,andliesinplaneBalso.Ingeneral,θisdefinedastheaxialdeviationanglebetweentheroll!er’saxisandthecylinder’saxis;βisdefinedasthespiralanglebetweengenerationnandm’.aprotectivelineobtainedbyprojectingtheroller’sgenerationmacrosspointponplaneandγisdefinedastheprotectiveanglebetweennandm,aprotectivelineobtainedbyprojectingmonplaneA.Fig.3indicatesthattherela-relationshipamongthethreeanglesisInFig.3,SB,SθandSγ,arecalledthespiraldisplace-mentvector,theaxialdeviationdisplacementvectorandtheprotectivedisplacementvectorrespectively.theirrelationshipbeing:Fig.2GeometricrelationshipbetweenthecylindeFig.3RelationshipbetweentheanglevectorFig.4ComponentofaxialvelocityBecausetheroller’saxisisnotparalleltothecylinder-entralline,thereisaspiralangleβbetweenVr,.andVc,onthepointofcontact(showninFig.2).Whentherollerandcylinderrotatesynchronisticallyaroundtheirownaxes,drivenbytangentialfrictionalforce.aspiraleffectwilloccurbecauseofthedifferentlinearvelocitydirectionbetweentherollerandthecylinderatpointPofcontactThecylinderhasacomponentofaxialvelocity.whereVcisthecircularlinearvelocityofthecylinder.isthecylinder’saxialcomponentvelocityexertedbysinglerolle.Becauseoftheexistenceofaspiralangle,anaxialforceFajactsoncylinder.WhentheforceislessthanthemaximumaxialfrictionalforcefNj(wherefisthefrictionfactor,andNjisthenormalpressurebetweenasinglerollerandthecylinder),thecylinderwillslideelasticallyovertherolleralongtheaxialdirection[2~3]Thecomponentoftheslidingvelocityiswhereeistheelasticslidingfactorformetallicroller.e=0.001~0.005.WhenFajisgreaterthanthemaximumfrictionalforcefNj,thecylinderwillmakeafrictionalslidingovertheroller.TheslidingresistanceisfNj[3].ThecomponentofthefrictionalslidingvelocityonCylinderisVajthemagnitudeanddirectionofwhichcanbedeterminedbytheuniversalrelationshipbetweenthecylinderandthefourrollersFrictionalslidingwillleadtothewearandtearofthesurfaceoftheylinderandtherollers.whichisunexpectedinweldingproductionWhenthecylinderdrifts,abovethreekindsofmotiondonotoccursimultaneously‘Therefore.theaxialdriftingvelocityofthecylinderisnotthealgebraicsumofthethreecomponentsofvelocityInthecaseofelasticsliding,theaxialvelocityis.Underidealconditions,whenspiralanglesβjbetweenthecylinderandthefourrollersareallthesame,thatis:thecylinderwillmoveitscompatiblespiralmotion.Twocategoriescanbeclassifiedtoanalyzetheaxialmotionofthecylinder:Whentheredoesnotexistanaxialcomponentduetogravity.thecylinder’saxialdriftingvelocityis:WhenthereexistsanaxialcomponentofgravityGathereexistsanaxialforceonthecylinder.Now,theaxialforcesexertedonthefourrollershavethesamedirectionalAndmagnitude,thevaluebeingequaltoGathecomponentofspiralvelocity,thereexistcomponentofelasticonthecylinderthecylinder`saxialdriftingvelocityisIngeneral.spiralanglesβjbetweenthecylinderandthefourrollersarenotequaltoeachotherinsizeanddirection.i.e.thegeometricrelationshipsbetweenthecylinderandthefourrollersareallinconsistentTherefore,thecomponentsofthecylinder’saxialvelocityagainstfourrollers(i.eVc*taβj)arenotidenticaltoeachanother.ThecylinderwillmovewithaxialcompatiblemotionTheaxialvelocitiesofthecylinderagainstthefourrollersshouldbethesamebecausethecylinderisconsideredasarigidbodyasawholeandithasonlyoneaxialvelocity.However.forsomeroller,Vc.tanβjandthecylinder’srealaxialvelocityarenotlikelytobethesame,soanaxialfrictionalforcealmostcertainlyappearsbetweenthisrollerandthecylinderThefollowingtwocategoriescanbeclassifiedtodiscussthenon-compatibleaxialmotionofthecylinderaccordingtoThefrictionalforce’smagnitude:WhentheaxialfrictionalforceserectedbyeachrollerandthecylinderarealllessthanthemaximumaxialtheactionofthecylinderagainstthefrictionalforcetheactionofthecylinderagainsttherollersproduceselasticslidingTheaxialmotionbetweenanindividualrollerandthecylinderiscoordinatedbytheirelasticslidingwhentheaxialvelocityofthecylinderisconstant,thealgebraicsumofcylinder’saxialforceserectedbyfourrollersshouldbezeroiftheaxialcomponentofgravityisignored.i.e.andthereislittledifferenceamongNj,againstthefourrollers,sothattheycanbeapproximatelyregardedasthesame.Thus:accordingtotheabovetwoequations,theaxialdriftingvelocityofthecylinderis.Where0.25∑Tanβtrepresentstheintrinsicattributesofthewelding.Otherbedundertheconditionthatonlythecylinderagainstallrollsproduceselasticslidingthismaybecalledthespiralrateofthecylinder`sspiralmotionWhentheaxialfrictionalforceerectedbysomerollerandthecylinderisgreaterthanthemaximumaxialfrictionalforce,frictionalslidingoccursbetweenthecylinderandthisrollerThen.themaximumaxialforceisactingonthebearingoftheroller,itsvaluebeingBecauseoftheexistenceofthisfrictionalsliding.theAxialmotionbetweenanindividualrollerandthecylinderisnotcoordinatedbytheirelasticsliding.Nowtheaxialnon-compatiblemotionofthecylinderisdeterminedbytherelativerelationshipsbetweenthecylinderandthefourrollers.Itisdifficulttowriteageneralcompatibleequationofthecylinder’saxialdriftingvelocitybecausethiskind