【文章內容簡介】 機構方案的重要依據。除此之外，還應考慮經濟上的因素，使夾具的制造、使用費用最低而取得的經濟效益最大。由于上述各因素都不是孤立存在的，它們之間往往有聯系又有制約，所以在確定夾具方案時要對上述各因素進行綜合分析，只有通盤考慮，才能制定出最佳的設計方案具體確定設計方案時，應聯系以下幾個方面進行考慮： （1）焊件的整體尺寸和制造精度以及組成焊件的各個坯件的形狀、尺寸和精度。其中，形狀和尺寸是確定夾具設計方案、夾緊機構類型和結構形式的主要依據，并且直接影響其幾何尺寸的大??；制造精度是選擇定位器結構形式和定位器配置方案以及確定定位器本身制造精度和安裝精度的主要依據。 （2）裝焊工藝對夾具的要求。例如與裝配工藝有關的定位基面裝配次序、夾緊方向對夾具結構提出的要求。再如，不同的焊接方掃對夾具提出的要求，像埋弧焊，可能要求在夾具上設置焊劑墊；電渣焊要求夾具保證能在垂直位置上施焊；電阻焊要求夾具本身就是電極之一等。 （3）裝、焊作業(yè)能否在同一夾具上完成，或是需要單獨設計裝固夾具和焊接夾具。 本次設計采用組合式滾輪架進行設計。 （1）主從動滾輪架各自獨立，可根據焊件的重量，長度任意組合，使用方便靈活 滾輪架靠滾輪對的自由擺動或靠絲杠的調節(jié)作用在規(guī)定范圍內調節(jié)滾輪中心距，適用不同直徑的焊件，圓筒體焊件放置平穩(wěn)。 （2）可無級調速，焊速范圍大，速度穩(wěn)定。（3）為了便于調節(jié)滾輪架之間的距離，以適應不同長度焊件的裝焊要求，有的滾輪架上還安有機動或飛機動行走機構，沿軌道行走，調節(jié)相互之間的距離。 焊接滾輪架多采用直流電動機驅動，降壓調速。這種方式沿用已久，技術很成熟，電動機的機械特性較硬，啟動力矩較大，是目前滾輪架使用最廣的拖動調速方式。缺點是電動機結構復雜，調速范圍較窄，一般恒轉矩的調速范圍為1：10左右低速時的速度不夠穩(wěn)定，有爬行現象。也有滾輪架是采用交流異步電動機拖動，變頻調速。近幾年隨著晶體管變頻器性能的完善以及價格的下降，采用交流電動機驅動，變頻調速的滾輪架也日趨增多。其優(yōu)點是調速范圍寬，可達1：20，轉動平滑性好，低速特性硬。缺點是低速段過載倍數降低較大，變頻電源的價格也較高。但隨著電動機額定功率的增加，價格上升則相對平緩，所以在重型焊接滾輪架上，采用交流異步電動機拖動和變頻調速較為適合。本次設計的焊接滾輪架噸為12噸，采用直流電動機。為是焊接滾輪架的滾輪間距離調節(jié)更為方便，機動性更強，組合更加便利，采用單獨驅動的焊接滾輪架日益增多。但是每一主動滾輪均由一臺電動機驅動時，應解決好個滾輪之間的同步問題。由于制造工藝，材料性能等因素的影響，其額定轉速實際上并不一致，因此，要把實測數據較為接近的一組電動機做為焊接滾輪架的拖動電動機。另外，對重型焊接滾輪架，還應考慮以測速發(fā)電機為核心的速度反饋裝置來保證各滾輪轉速的同步。焊接滾輪架的金屬滾輪多采用鑄鐵和合金球磨鑄鐵制作，其表面熱處理硬度約為50HRC，滾輪直徑多在200~700mm之間。國外滾輪架品種很多，系列較全，承載量1~1500t，使用焊件直徑1~8m的標準組合式滾輪架（即兩個主動輪座與兩個從動輪座的組合）均成系列供應。其滾輪線速度多在6~90m/h之間無極可調有的還有防止焊件軸向竄動的功能。我國已有不少廠家生產焊接滾輪架，最大承載量已達400t，適用焊件直徑可達6m，滾輪線速度多在6~60m/h之間無級調速。防軸向竄動的滾輪架已有生產，但性能質量尚待提高。我國在1990年頒布了焊接滾輪架的行業(yè)標準（ZBJ/T330031990）中規(guī)定：主動滾輪的圓周速度應在660m/h范圍內無級可調，速度波動量按不同的焊接工藝要求，要低于177。5%～177。10%，滾輪轉速應穩(wěn)定、均勻，不允許有爬行現象。按GB150規(guī)定制造的筒體類工件在防軸向竄動滾輪架上進行焊接時，在整個焊接過程中允許工件的軸向竄動量為177。3mm。傳動機構中渦輪副齒輪副等傳動零件，應符合國標中的8級精度等級。為使焊接滾輪架的滾輪間距調節(jié)方便可靠，組合便利，采用主動輪單獨驅動的設計方案，即每個主動輪單獨利用一臺電動機和減速機構驅動。不過要注意解決好各主動輪的同步問題，在選用電動機和減速機結構上要盡量選用特性一致且經過實測的使用。因為長軸式滾輪架是用戶根據焊件特點自行設計制造的，市場可供選用的定型產品很少，已不常用，所以本次設計的12噸級滾輪架采用組合式設計它的主動滾輪架，從動滾輪架，混合式滾輪架都是獨立的，使用時可根據焊件的重量和長度進行任意組合，其組合比例也不僅是1與1的組合。因此，使用方便靈活，對焊件的適應性很強，是目前應用最廣泛的結構形式。蝸桿減速器按蝸桿外形結構分為圓柱蝸桿減速器，環(huán)面蝸桿減速器，錐蝸桿減速器三大類。本次采用圓弧圓柱蝸桿減速器。蝸桿傳動是傳遞交錯軸之間的動力常用的交錯角∑=90176。它具有單級轉動比大工作平穩(wěn)，振動小，噪音低及可做成自鎖形式等特點。 圓弧蝸桿傳動除具有普通蝸桿傳動的優(yōu)點外，還有以下特點：齒形優(yōu)良，蝸桿渦輪齒面為凹凸共軛嚙合，當量曲率小，齒面間潤滑油膜容易形成，齒面接觸應力低具有良好的強度和潤滑集合條件。接觸線及形狀分布合理。蝸桿和渦輪嚙合時瞬間接觸線相對滑動方向形成的夾角近于直角。減速器選用標準件，其型號的選定是根據傳動比和中心距綜合考慮選定的。中心距不能超過滾輪安裝的高度，即滾輪中心軸離地面的距離，選定中心距為100。 再根據工作條件：工作荷載平穩(wěn)無沖擊，每日工作8小時，每小時啟動10次。 根據《機械傳動裝置選用手冊》： 與滾輪相連的減速器選擇型號： CWU 10030－Ⅰ JB/T793595 外形尺寸查看了《機械傳動裝置選用手冊》，是蝸桿在渦輪之下的圓柱蝸桿減速器。 與電動機相連的減速器選擇型號：SCWO 10025－ⅠJB/T793595 外形尺寸參看《機械傳動裝置選用手冊》，是蝸桿在渦輪之上的圓柱蝸桿減速器。 減速器第一次使用時當運轉150~300h后需更換潤滑油，在以后的使用中應定期檢查油的質量。對于混入雜質或變質的油需及時更換。一般情況下，對于長期連續(xù)工作的減速器，每500~1000h必須換油一次。應加入與原來牌號相同的油，不得不同品牌混用。牌號相同而粘度不同的油允許混合使用。工作中，當發(fā)現油溫溫升超過80度或油池溫度超過100度及產生不正常噪音時，應停止使用，檢查原因。減速器應定期檢修如發(fā)現膠合或顯著磨損，必須采取有效措施予以制止或排除，備件必須按標準制造。聯軸器的類型很多．根據其是否包含彈件元件，可以劃分為剛性聯軸器和彈性聯軸器兩大類。剛性聯軸器根據正常工作時是否允許兩個半聯軸器軸線產生相對位移又分為固定式剛性聯袖器和可移式剛性聯袖器。固定式剛性聯軸器，要求被聯接兩軸軸線嚴格對中，因為它不能補償兩軸的相對位移。其常用類型有夾殼聯軸器和凸緣聯軸器等?？梢剖絼傂月撦S器可以通過兩半聯軸器間的相對運動來補償被聯接兩軸的相對位移。其常用類型有十字滑塊聯軸器、齒輪聯軸器和萬向聯軸器等。彈性聯軸器包含有彈性元件，不僅具有吸收振動和緩解沖擊的能力，而且能夠通過彈性元件助變形來補償兩軸的相對位移。其常用類型有——彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器和輪胎式聯軸器等。根據以上特點：與電動機相連的聯軸器采用NZ撓性爪型聯軸器,再根據軸徑大小查《機械設計與制造簡明手冊》選用代號為Q\（兩個）。 與滾輪相連的聯軸器采用凸緣連軸器再根據軸徑大小查《機械設計與制造簡明手冊》選用YL8型（一個）。 兩蝸桿減速器之間采用十字滑塊聯軸器，根據軸徑大小查《機械設計與制造簡明手冊》選用JB\ZQ438486 KL型 十字滑塊聯軸器（兩個）。 表3—1 聯軸器選擇名稱公稱扭矩范圍軸徑范圍最大轉速范圍特點應用條件凸緣連軸器 10~2000010~1801400~13000結構簡單，成本低可傳動較大扭距，但不等消除沖擊。對所連兩軸間的偏移缺乏補償能力經常用于荷載平穩(wěn)有輕度沖擊的條件下，鏈接低速和剛性不大的兩軸。NZ撓性爪型聯軸器25~60015~653800~10000外形尺寸小，飛輪力矩小用于小功率，高轉速，沒用急劇沖擊載荷的情況下十字滑塊聯軸器120~2000015~150100~250結構緊湊，尺寸小，壽命長。但制造比較復雜無較大沖擊，轉速不高的，存在兩軸徑向相對位移時采用 滾輪架的滾輪結構主要有四種類型，其特點和使用范圍見表32。 表3—2 滾輪形式選擇類型 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，有利于防止薄壁工件的變形，傳動平穩(wěn)但結構較復雜。用于輕型，薄壁大直徑的焊件及有色金屬容器由于滾輪架的額定載荷是12t，所以選用膠輪結構。橡膠輪緣的滾輪常因結構不合理，或橡膠質量不佳或掛膠工藝不完善，使用不久就會發(fā)生擠裂，脫膠而破壞。為此，設計滾輪時，常常在橡膠輪緣兩側開出15度的倒角，以留出承載后橡膠變形的空間，避免擠裂。另外，常在橡膠輪輞與金屬的結合部，將金屬輪面開出多道溝槽，以增加橡膠與金屬的接觸面積，強化結合牢度，避免脫膠。至于橡膠成分和掛膠工藝，在美國是一項專利，國內蘭州石油化工機器廠，將國產橡膠輪緣的坦克支重輪用在焊接滾輪架上，取得了很好的效果，使?jié)L輪壽命延長了許多。 滾輪的選用：圖3—1 滾輪的設計如圖31所示，滾輪直徑為，寬。滾輪邊緣采用橡膠來增大摩擦力。圖3—2 軸的設計軸主要是用來支承轉動的機械零件，如齒輪、帶輪等，并傳遞運動和動力。根據軸所受載荷的不同，可分為心軸、傳動軸和轉軸三種。只承受彎矩作用的軸稱為心軸。心軸可以是轉動的，如火車的輪軸。也可以是固定的，如自行車的輪軸。傳動軸是只傳遞轉矩的軸。如聯接汽車變速箱與后橋的軸。既承受彎矩又傳遞轉矩的軸稱為轉軸。轉軸是機器中最常見的軸，如齒輪減速箱中的軸均是轉軸。此次設計的軸為轉軸，即承受彎矩又傳遞轉矩。軸在工作時常受到變應力的作用，其失效形式多為疲勞斷裂。因此軸的材料首先應具有一定的疲勞強度，同時還應滿足工藝性和經濟性方面的要求。軸的常用材料主要是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼分普通碳素鋼和優(yōu)質碳素鋼。常用的有35，40，45，50號優(yōu)質碳素鋼，其中以45號鋼應用最普遍。與合金鋼相比，碳素鋼價廉，對應力集中的敏感性小。并且經過正火或調質等熱處理后，其綜合機械性能都會有很大改善相提高。本次設計的軸采用45號碳素鋼，并進行調質處理。軸的結構設計就是要確定軸的合理外形和全部結構尺寸。影響軸結構的因素很多，如軸上載荷的大小、分布及性質，軸上零件的數目、類型、布置及固定方式，軸的加工和裝配方法等。所以在設計時，要根據具體的工作情況，綜合考慮各種影響因素，經濟合理地確定軸的結構。如圖32所示，這次設計的軸分三段，中間段與滾輪通過鍵鏈接在一起。左右段各安裝一個滾動軸承。同時左段還與聯軸器通過鍵鏈接在一起。中間軸段軸徑尺寸為與滾輪的間隙配合采用的優(yōu)先配合，中段軸長，左段軸長，右段軸長。軸承分為滾動軸承，滑動軸承兩類。 滑動軸承工作時，軸與軸承之間存在滑動摩擦。其缺點是摩擦損耗較大，使用維護也較復雜。而滑動軸承的優(yōu)點是： (1)結構簡單，制造、裝拆方便。 (2)具有良好的耐沖擊性和良好的吸振性能。 (3)承載能力大，使用壽命長。 因此滑動軸承在高速、精密機構和低速重載、床、沖壓機械和農業(yè)機械中如高速精密機、沖壓機械和農業(yè)機械中應用較多。圖3—3 滾動軸承 滾動軸承是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉動零件的。其基本結構如圖33所示，它一般是由內圈外圈滾動體3和保持架4等組成。內圈安裝在軸頸上并一起轉動，外圈安裝在軸承