【正文】 2 損大齒輪卸掉在從新安裝新的大齒輪軸以免對機(jī)車造成不必要的損傷。這樣不但耗費(fèi)人力而且從經(jīng)濟(jì)的角度上講很不實(shí)際。現(xiàn)在采用輪芯堆焊的方法簡單易行，而且省錢、省力、省料、經(jīng)濟(jì)效果也好 大齒輪是由外齒圈、輪芯和鍵組合而成，齒圈為嚙合部分所以采用優(yōu)質(zhì)鋼，輪芯為鑄造件用鍵連接齒輪軸。外齒圈和輪芯采用過盈配合， 用溫差法裝配。輪芯與外齒圈無相對運(yùn)動(dòng)、無磨損。當(dāng)出現(xiàn)更換外齒圈或維修齒輪軸上零件等情況時(shí)，需要將齒輪解體，此時(shí)外齒圈將從輪芯外表面中被強(qiáng)行拉出，配合面就會(huì)被破壞，齒輪輪芯也容易受到磨損。為了不影響齒輪的工作狀態(tài)，輪芯外表面需堆焊及機(jī)加工，恢復(fù)輪芯外表面及其光潔度。同樣輪芯內(nèi)孔損傷也需用堆焊的方法修復(fù)。本文所設(shè)計(jì)堆焊機(jī)動(dòng)力頭就用于此工序 。動(dòng)力頭是堆焊級(jí)機(jī)的主要組成部分之一，本次設(shè)計(jì)的動(dòng)力頭減速器主要目的是滿足性能指標(biāo)。故設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便的減速器對于堆焊機(jī)有重要意義。在設(shè)計(jì)過程中對于我們要注重理論聯(lián)系 實(shí)際，同時(shí)還要具有相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)獨(dú)立思考能力和解決問題的能力。這對于我們即將步入社會(huì)的大學(xué)生也是意義重大。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 堆焊不僅可以修復(fù)舊金屬工件，而且可以在金屬工件表面形成復(fù)合層，使其具有特殊的性能，而且達(dá)到提高耐磨性、延長使用壽命、節(jié)約能源、減少合金消耗、縮短加工周期、降低成本和改進(jìn)設(shè)計(jì)等效果。所以發(fā)展堆焊技術(shù)對我國的工業(yè)發(fā)展有重要意義。 堆焊的方法修復(fù)和制造工件已有三十多年歷史。早在 50 年代我國就用此技術(shù)修復(fù)工件。迄今在我國輪芯堆焊都一般采用 CO 2 氣體保護(hù)自動(dòng)堆焊 ,并在這方面有了一定的成就。他們依靠自己的力量制造了各種型式的堆焊機(jī)床 ,并用 MZ一 1000 型普通埋弧焊機(jī)改裝成堆焊機(jī)頭 ,氣體保護(hù)避免了空氣的侵入和雜質(zhì)的污染，從而提高堆焊質(zhì)量使消耗降低收到了較好的效益。 在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中堆焊工件的工藝材料和設(shè)備方面的研究工作 ,都取得了明顯進(jìn)展，不但能修復(fù)舊齒輪且能生產(chǎn)各種復(fù)合材質(zhì)的新工件。同時(shí)新的堆焊設(shè)備隨著工藝的更新得到不斷的改進(jìn)。堆焊已由自動(dòng)埋弧焊發(fā)展到電渣堆焊。用電渣堆焊甚至可在內(nèi)圓齒輪上堆焊合 金鋼層。隨著堆焊工藝、材料和設(shè)備的不斷發(fā)展和更新堆焊的溶敷效率已由 5~9kg|h 提高到 200kg|h 以上焊絲由單絲極發(fā)展到多絲極和帶極電渣堆焊也由多絲極發(fā)展到管狀焊極目前堆焊術(shù)還在不斷進(jìn)步 .具有十分廣闊的發(fā)展前景。 3 我國堆焊技術(shù)多年來由于科研工作不配套管理跟不上焊絲、焊劑材料品種單一。新研制的材料還不能批量生產(chǎn)，供應(yīng)渠道未暢通 ,也沒有可供選用的先進(jìn)焊接設(shè)備 ,造成工件堆焊技術(shù)進(jìn)展緩慢。到自前為止，近 70%中小型軋鋼廠沒有應(yīng)用這一技術(shù)。且堆焊技術(shù)也僅用于舊材料修復(fù)上，還沒有用堆焊方法批量生產(chǎn)復(fù)合材質(zhì)，堆焊的水平 和工業(yè)先進(jìn)國家相比差距較大。為此 ,冶金部已成立了堆焊組 ,進(jìn)行信息交流、技術(shù)攻關(guān)、科研成果鑒定并制定發(fā)展規(guī)劃等工作。開展了新的焊絲、焊齊材料和高效率的多絲帶極堆焊設(shè)備的研究工作?？梢灶A(yù)期堆焊技術(shù)將在我國得到較快的發(fā)展。 隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，我國的焊接技術(shù)也正迅速的發(fā)展。近幾年來，表面堆焊技術(shù)應(yīng)用于電站、核能、石化、冶金、煤炭、礦山、建筑、橋梁、船舶、汽車、機(jī)車、航天、海洋工程等行業(yè)的設(shè)備修復(fù)。因此堆焊在現(xiàn)代焊接技術(shù)中占有重要地位。 如何設(shè)計(jì)一個(gè) 結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便的減速器對于堆焊機(jī)的發(fā)展有重要意義。動(dòng)力頭減 速器的構(gòu)造有很多種，主要考慮滿足速比和強(qiáng)度，以及裝配方便、縮小體積、降低成本等。由于大齒輪輪芯堆焊機(jī)的傳動(dòng)比要求比較大，所以為了更好的滿足大傳動(dòng)比的傳動(dòng)要求，選擇蝸桿傳動(dòng)和擺線針輪減速器或者選傳動(dòng)比在500 左右范圍和帶傳動(dòng)配合的傳動(dòng)方案的減速器比較合適。西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 堆焊簡介 堆焊的特點(diǎn) 焊 接是借助于原子的結(jié)合把兩個(gè)分離的物體聯(lián)合成一個(gè)整體的過程。為了實(shí)現(xiàn)焊接過程，必須使兩個(gè)被焊的物體接近到原子間的力能夠發(fā)生相互作用的程度。為達(dá)到這個(gè)目的，可利用加熱、加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料的方法來實(shí)現(xiàn)。 隨著 科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種產(chǎn)品、機(jī)械裝備正向大型化、高效率、高參數(shù)的方向發(fā)展，對產(chǎn)品的可靠性和使用性能要求越來越高。材料表面堆焊作為焊接技術(shù)的一個(gè)分支，是提高產(chǎn)品和設(shè)備性能、延長使用壽命的有效技術(shù)手段。 堆焊是用焊接方法在金屬材料或零件表面上熔敷一層有特定 性能的材料的工藝過程。 它是焊接的一個(gè)分支，是金屬晶內(nèi)結(jié)合的一種溶化焊接方法，但它與一般的焊接不同，不是為了連接零件，而是用焊接的方法，在零件的表面堆敷一層或數(shù)層具有一定性能材料的工藝過程。其目的在于修復(fù)零件或增加其耐磨、耐熱、耐蝕等方面的性能。由此可見，堆焊具有 一般焊接方法的特點(diǎn)，但又有其特殊性。 堆焊的物理本質(zhì)、熱過程、冶金過程以及堆焊金屬的凝固結(jié)晶與相變過程，與一般的焊接方法相比是沒有什么區(qū)別的。然而，堆焊主要是以獲得特定性能的表層、發(fā)揮表面層金屬性能為目的，所以堆焊工藝應(yīng)該注意以下特點(diǎn)： 被堆焊的金屬種類繁多，所以，堆焊前首先應(yīng)分析零件的工作狀況，確定零件的材質(zhì)。根據(jù)具體的情況選擇堆焊合金系統(tǒng)。這樣才能得到符合技術(shù)要求的表面堆焊層。 ，選定堆焊方法 由于零件的基體大多是低碳鋼或低合金鋼，而 表面堆焊層含合金元素較多，因此，為了得到良好的堆焊層，就必須減小母材向焊縫金屬的熔入量，也就是稀釋率。 由于通常堆焊層與基體的化學(xué)成分差別很大，為防止堆焊層與基體間在堆焊、焊后熱處理及使用過程中產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力與組織應(yīng)力，常要求堆焊層與基體的熱膨脹系數(shù)和相變溫度最好接近，否則容易造成堆焊層開裂及剝離。 由于堆焊零件的數(shù)量繁多、堆焊金屬量大，所以應(yīng)該研發(fā)和應(yīng)用生產(chǎn)率較高的堆焊工藝。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 總之，只有全面考慮上述特點(diǎn)，才能在工程實(shí)踐中正確選擇堆焊合金系統(tǒng)與 堆焊工藝，獲得符合技術(shù)要求的經(jīng)濟(jì)性好的表面堆焊層 堆焊的應(yīng)用 堆焊工藝是焊接領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，它在礦山、電站、冶金、車輛、農(nóng)機(jī)等工業(yè)部門的零件修復(fù)和制造中都有廣泛的使用。其主要用途有以下兩個(gè)方面： 由于零件常因?yàn)槟p而失效，例如石油鉆頭、挖掘機(jī)齒等，可以選擇合適的堆焊材料對其進(jìn)行修復(fù)，使其恢復(fù)尺寸和進(jìn)一步提高其性能。而且用堆焊技術(shù)進(jìn)行修復(fù)比制造新零件的費(fèi)用低很多，使用壽命也較長，因此堆焊技術(shù)在零件修復(fù)中得到廣泛。 堆焊工藝可以采用不同的基體，在這些基體上使用不同的堆焊 材料使表面達(dá)到我們所需要的性能，如耐磨性、耐蝕性、耐熱性等等。利用這一工藝不僅能保證零件的使用壽命而且還避免了貴金屬的消耗，使設(shè)備的成本降低。 堆焊方法 熔焊、釬焊、噴涂等方法都可以應(yīng)用于堆焊中，熔焊方法占的比例最大，選擇應(yīng)用怎樣的堆焊方法，應(yīng)考慮幾個(gè)問題：（ 1）堆焊層的性能和質(zhì)量要求；（ 2）堆焊件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（ 3）經(jīng)濟(jì)性。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，常規(guī)的焊接方法往往不能滿足堆焊工藝的要求，因此又出現(xiàn)了許多新的堆焊工藝方法。幾種堆焊工藝的主要特點(diǎn)如表 91 所示。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 表 11 常用堆 焊方法特點(diǎn)比較 堆焊方法 稀釋率 /% 熔敷速度 /（ kg/h） 最小堆焊厚度 /mm 熔敷效率 /% 氧 乙炔焰堆焊 手工送絲 1~10 ~ 100 自動(dòng)送絲 1~10 ~ 100 手工送絲 1~10 ~ 85~95 焊條電弧焊堆焊 10~20 ~ 65 鎢極氬弧焊堆焊 10~20 ~ 98~100 埋弧堆焊 單絲 30~60 ~ 95 多絲 15~25 ~ 95 串聯(lián)電弧 10~25 ~ 95 單帶極 10~20 12~36 95 多帶極 8~15 22~68 95 等離子弧堆焊 自動(dòng)送絲 5~15 ~ 85~95 手工送絲 5~15 ~ 98~100 自動(dòng)送絲 5~15 ~ 98~100 雙熱絲 5~15 13~27 98~100 注 :表中稀釋率為單層堆焊結(jié)果。 輪芯堆焊 堆焊是熔焊，因此從原理上講， 凡是屬于熔焊的方法都可用于堆焊。堆焊方法的發(fā)展也隨生產(chǎn)發(fā)展的需要和科技進(jìn)步而發(fā)展，當(dāng)今已有很多種對焊方法，現(xiàn)按實(shí)現(xiàn)堆焊的條件，將常用的堆焊方法綜合分類。 堆焊機(jī)是將焊條平敷在金屬的表面 ,來提高焊口的高度 ,所特用的一種焊接設(shè)備 .堆焊機(jī)是由包括機(jī)架、機(jī)頭、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備構(gòu)成，所述控制設(shè)備通過機(jī)頭控制卡與機(jī)頭相連接，同時(shí)通過控制電路板、驅(qū)動(dòng)器與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)相連接，以實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的協(xié)同精確轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，機(jī)頭為兩個(gè)，一個(gè)是絲極機(jī)頭 ， 一個(gè)是帶極機(jī)頭，分別安裝在行走機(jī)構(gòu)的兩條導(dǎo)軌上進(jìn)行焊接 。 輪芯堆焊一般采用 CO2 保護(hù)自動(dòng)堆焊，這種堆焊方法的優(yōu)點(diǎn)在于保證堆焊金屬必需的質(zhì)量和高生產(chǎn)率的同時(shí)，還保證了工藝過程的穩(wěn)定。因此與其他堆焊修復(fù)方法相比， CO2保護(hù)自動(dòng)堆焊得到了廣泛的應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)的CO2 保護(hù)自動(dòng)堆焊可實(shí)現(xiàn)環(huán)焊、螺旋焊、直道焊三種焊接形式。當(dāng)工作焊完西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 一圈，小車帶動(dòng)焊槍縱向自動(dòng)移動(dòng)一段距離再焊，稱為環(huán)焊；當(dāng)焊接工件時(shí)，焊槍與小車同時(shí)以設(shè)定的速度緩慢移動(dòng)，稱為螺旋焊；當(dāng)工件不轉(zhuǎn)動(dòng)，僅有小車縱向移動(dòng)時(shí)，稱為直道焊。焊接開始時(shí)，焊絲與焊件接觸，并被固體顆粒狀的焊劑覆蓋著。當(dāng)焊絲與焊件之間引燃電弧，焊絲 與軋輥及部分靠近電弧的焊劑受到電弧熱（ 6000~8000C? ）的作用開始熔化。焊絲熔融后，堆在工件上，焊劑起著保護(hù)作用和合金化作用，焊機(jī)熔化時(shí)，不斷放出氣體和水蒸氣，形成泡沫，在蒸汽的作用下，形成一個(gè)由渣殼抱住的密閉孔穴。電弧在孔穴內(nèi)繼續(xù)燃燒，這樣就隔絕了大氣對電弧和熔池的影響，并防止了熱量的迅速散失。堆焊層除了集體金屬的沖淡作用外，組織較為均勻，氣孔和夾渣較少，淬火作用小，而焊層的物理和力學(xué)性能高。堆焊層的硬度和耐磨性是由焊絲材料和焊劑中所含的合金元素來決定的。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 3 總體方案設(shè)計(jì) 動(dòng)力頭的總體設(shè)計(jì)要求 動(dòng)力頭的總體設(shè)計(jì)要求如下。 焊接線速度： U 線 =400~450mm/min。 傳動(dòng)比 i 在 1200~1424 范圍內(nèi)。 傳動(dòng)裝置的布局應(yīng)使結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、勻稱、重量輕、強(qiáng)度和剛度好，成本低，并適合車間布置情況和工人操作，便于拆裝和維修。 使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等。 使各級(jí)傳動(dòng)中大齒輪的浸油深度大致相等。 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，也可用少量非標(biāo)準(zhǔn)件。 動(dòng)力頭的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的選取 由于要滿足縮小體積， 減輕重量的要求，所以優(yōu)先選用 110SZ51 型電動(dòng)機(jī)，其額定參數(shù)如下。（由設(shè)計(jì)要求決定） 額定功率： 185?P W。 額定轉(zhuǎn)速： n =1500r/min。 滿載轉(zhuǎn)速： 滿n =1470r/min。 傳動(dòng)方案的確定 本方案主要采用兩級(jí)蝸桿傳動(dòng)方式。其主要原因在于蝸桿傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，既滿足了大傳動(dòng)比的要求又滿足了結(jié)構(gòu)緊湊的要求但傳動(dòng)比率較低。 1總傳動(dòng)比 總i =1400。 2減速裝置的傳動(dòng)比分配 第一級(jí)蝸桿傳動(dòng)比為 1i =80； 第二級(jí)蝸桿傳動(dòng)比為 2i =70。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 所以 總i =1i 2i =1400 滿足設(shè)計(jì)要求。 材料的選擇 自動(dòng)堆焊要求載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速低，故所有蝸輪材料均選用 40Cr， 調(diào)質(zhì)處理，硬度 241~286HBS。 初步確定蝸桿頭數(shù) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以初步定出各級(jí)蝸輪齒數(shù)和蝸桿頭數(shù)，如表 所示。 表 各級(jí)齒輪齒數(shù)和蝸桿頭數(shù) 傳動(dòng)級(jí)數(shù) 蝸輪齒數(shù) 蝸桿頭數(shù) 第一級(jí) 80 2 第二級(jí) 70 2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) ①各軸轉(zhuǎn)速 1 軸（高速級(jí)蝸桿軸）： n1=nm/i =1470/(80/2)= (r/min) 2 軸（低速級(jí)蝸桿軸）： n2=n1/i =(70/2)=(r/min) 工作軸： nw=n5=（ r/min） ②個(gè)軸輸入功率 1 軸： P1=P0?g=185 =（ W） 2 軸： P2=P1?g= =111（ W） 工作軸： Pw=P5?r=111 =（ W） ③各軸輸入轉(zhuǎn)矩 1 軸： T1=9550P1/n1= (N m) 2 軸： T2=9550P2/n2