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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）小吨位自调式焊接滚轮架机械结构设计摘要焊接，是现代连接技术中非常重要的组成部分，广泛的应用于先进制造技术各个领域。尤其是近年来，焊接的技术水平有了很大的提高，市场上也出现了各种各样的焊接辅助装备。焊接滚轮架在装配焊接圆筒形工件的时候非常的常见。焊接滚轮架主要是靠电动机驱动主动滚轮架转动然后经过两个蜗轮减速器变向后带动工件转动，工件的另一端依靠从动轮支撑。焊接滚轮架的使用有不仅有利于实现焊接生产过程的机械和自动化、使工件的装配焊接品质得以提高、并能提高生产效率和缩短生产周期，焊接操作者的环境质量也能得到提高。本次设计主要内容是小吨位自调式焊接滚轮架的机械结构，在设计开
2、始前需查阅焊接滚轮架相关资料进行深入的研究学习。然后根据要求和实际进行滚轮架的设计，最后，又对滚轮、轴和轴承等主要构件进行了相关校准，校验结果表明设计数据都是符合要求的。该滚轮架的设计简洁实用，在使用过程总能适用多种类的工件。 THE DESIGN OF MECHANICAL STRUCTURE OF WELDING ROLLER-BEDS ABSTRACTWelding is the very important component in the field of modern connection technology and be used widely in the field of
3、advanced manufacturing technology.Especially in recent years,the welding industry has been developing rapidly and a variety of welding equipment appeared in succession.There is the equipment, welding roller bed,very common in the process of assembling and welding of cylindrical for work-pieces.Weldi
4、ng roller-beds is used initiative and welding pieces of the wheel between the Mount relay driven welding rotating mechanical deformation.Welding roller-beds is a machine which is used in welding production and welding processes, and it is not only conducive to welding production mechanization and au
5、tomation and shorten the cycle of the production process,but also to improving assembly welding-quality and the welding environment which the workers in.The main content of this paper is the design of mechanical structure of welding roller-beds.Before my design,I consulted a lot of resources about w
6、elding roller bed, And I checked the main component such as roller、axle and bearing.The results showed that the design result meets the requirements.The beds frame structure is simple, flexible, which is the most widely used form of the structure. And it could be fully considered the welding roller-
7、beds frame reasonable and economic, and other factors.KEY WORDS: Welding Roller Bed，Check，Smalltonnage目录摘要IABSTRACTII目录III前言5第1章 焊接机械装备概述71.1 焊接机械装备71.1.1 焊接机械装备的分类71.1.2 焊接机械装备的应用71.1.3 焊接机械装备的设计原则81.2 焊接变位机械81.2.1 焊接变位机械分类81.2.2 通用焊接变位机械的特性9第2章 焊接滚轮架简述102.1 焊接滚轮架的功能和分类102.1.1 焊接滚轮架的功能102.1.2 滚轮架的分
8、类10第3章 焊接滚轮架机械结构的总体设计133.1 电动机的选配133.2 总传动比及其分配133.3 各传动机构动力参数143.3.1 各轴的转速143.3.2 各轴的输入功率153.3.3 各轴的输入转矩153.4 滚轮的设计163.5 蜗杆、蜗轮的设计173.5.1 蜗杆各参数计算173.5.2 蜗杆的结构设计183.5.3 蜗轮的参数计算203.5.4 校核齿根弯曲疲劳强度203.5.5 蜗轮结构设计213.6 蜗轮轴的结构设计223.7 滚轮轴的结构设计233.8 圆柱直齿轮的设计243.8.1 齿轮材料及基本参数243.8.2 按轮齿弯曲疲劳强度计算设计253.9 滚轮轴的校核2
9、63.10 滚动轴承的寿命验算283.11 键的校验30第4章 焊接滚轮架的受力分析314.1 中心角及偏心系数的确定314.2 滚轮间距的确定314.3 驱动圆周力与摩擦阻力的计算324.4 附着力的验算35结论37谢辞38参考文献39外文资料翻译409前言本次的毕业设计课题为小吨位自调式焊接滚轮架机械结构设计。自调式焊接滚轮架是一种必不可少的焊接机械，它在焊接构件工业生产中特别是装配焊接一些轮廓为圆形的焊件的时候的使用情况非常普遍。焊接设备的设计制造业的形势是越来越趋于规模大，精度高，效率高。在焊接生产中运用焊接滚轮架使复杂的装配焊接过程变得不再复杂，使焊接过程顺利进行加快焊接速度缩短了生
10、产周期提高生产的效率，也避免了某些因焊接操作工人的技术不熟练导致的焊接质量问题，保证了焊缝产生尽量少的焊接缺陷。同时在焊接构件生产中使用焊接滚轮架来调整焊件的施焊方向也不用焊接操作者手动翻转焊件，这样就使操作者的施工力度大大降低，焊接操作者的施工环境质量也得到提升。焊接用机械装备随着当今工业科技的进步也有了非常快速的发展。目前，世界上工业发达的国家比如德国、英国及日本等国家的滚轮架设计制造工业都在这一行业得到广大使用者的好评。这些国家的工厂规模一般都比较大，也都有自己的强大研发团队可以解决设计制造中遇到的各种难题，如芬兰的PEMAMEK（领英公司是全球焊接自动化装备制造业的领导者）公司、意大利
11、的ANSALDO（安莎尔多）公司等。我国在大型精密的焊件工业中使用的焊接滚轮架大多还是从国外进口，根据调查显示，因为瑞典ESAB公司的起步较早，产品质量高性能稳定，许多公司都会选择使用ESAB（伊萨是世界领先的焊材生产商之一）的产品，但是他们的价格也相对其他厂家的较高。最近，意大利的ANSALDO（安莎尔多）公司又设计制造出了一种由液压驱动而且还能防止轴向窜动功能的滚轮架，这种滚轮架的主动滚轮的传动、从动滚轮的升高降低和各个滚轮所承受焊件重力的平衡都是使用电液伺服阀控制，依靠液压驱动，这是一种对滚轮架行业来说具有里程碑意义的滚轮架。随着我国工业化进程的不断加快，目前有将近百家的焊接设备厂在生产
12、焊接滚轮架，也更是有很多家的厂商在大规模的生产焊接变位机，焊接滚轮架。有些厂商生产的滚轮架不仅实现了无极变速而且生产出的滚轮架滚轮圆周速度可调范围也有所增加扩大到660m/h，适应直径为9m的工件，滚轮的极限承载量能够用于1500吨的焊件。难能可贵的是有些设备厂商也在研究设计防轴窜的焊接滚轮架，然而，生产出来来滚轮架品质、精度还有很大的进步空间。本次设计的主要内容包括对驱动装置，减速装置、传动装置还有整体形式进行计算设计，并验证了所设计的零件的强度是否符合要求。第1章 焊接机械装备概述1.1 焊接机械装备1.1.1 焊接机械装备的分类近些年来，随着科学技术的飞速发展，对焊接结构的要求也逐渐增强
13、，新型的焊接接头必须满足在苛刻的环境下比如高温低温能够正常工作，并在有摩擦的使用过程中不易被磨损失效，那么这就必须在焊接生产过程运用焊接性更佳质量更高的焊接装备，使生产以更高的自动化，更高的机械化进行以保障焊接效率和质量。在焊接作业过程中运用焊接设备辅助工作能够使焊接生产的进行更加顺利，因此可以保障焊接结构的的品质完好，不需要修补甚至报废。焊接机械装备的范畴较为广泛，如果按照用处不同分类，可以分为三大类。焊接机械装备详细分类见表1-1所示。表1-1 焊接机械装备详细分类焊接机械装备焊接工装夹具（按动力源分类）手动夹具 气动夹具 液压夹具 磁力夹具电动夹具 真空夹具 混合式夹具焊接变位机械焊工变
14、位机械焊工升降台焊机变为机械焊接操作机 电渣焊立架焊件变位机械焊接变位机 焊接回转台焊接翻转机 焊接滚轮架焊件输送机械上料装置 配料装置卸料装置 传送装置 各种专用吊具其他从属装置导电装置 焊剂输送与回收装置焊丝清理及盘丝装置 埋弧焊焊剂垫1.1.2 焊接机械装备的应用焊接机械装备在焊接作业过程中的运用有许多个方面：1 在焊接结构的生产过程中应用焊接机械装备来定位需要装配焊接的工件可以避免复杂的测量计算等过程，可以直接通过定位装置完成精确定位，既能保证了工件的配合误差不至于过大，又在某种程度上增加了焊接的作业品质。此外焊接工装夹具的使用大多都可以大大降低操作工人的劳动强度还可以提高装焊效率；2
15、 焊件可以在焊接工装夹具中被固定住或可以预先给于可能变形方向的反变形，所以可以用夹具控制或者消除工件在焊接过程中的变形；3 在焊接过程中可能会遇到焊件的施焊位置不利于焊接需要转动焊件才能焊接，而变位机的使用，可以不用人力去翻转焊接从而节省了时间，提高了焊接的生产效率；4 采用焊接变位机械有利于使被焊工件处于最有利的焊接位置，这些位置大多为水平或者船型位置上，使得焊接工作顺利的进行下去并保障焊件的焊接品质；1.1.3 焊接机械装备的设计原则设计焊接机械装备要服从几个原则，第一就是考虑设计结果能不能要符合实际生产的要求，然后就要满足经济性、安全性。装备是否满足经济性可以用计算式（1-1）来判断 AJ+WJ+FJ J/NA0+W0+F0 （1-1）其中AJ、WJ、FJ分别代表采用装备后的单个工件进行装配焊接和机加工所需的费用；A0、W0、F0 分别代表没有采用装备的时候单个工件进行装配焊接和机加工所需的费用；J/N为装备的制造费用和采用装备加工的焊件数。1.2 焊接变位机械
