【正文】 的變量值進(jìn)行加工1. 在中間平面上蝸桿的齒廓為圓弧2. 蝸桿與鍋輪兩共輛齒面是凹凸哨合3. 是一種非直紋面圓柱鍋桿1. 容易加工，重量輕2. 傳動(dòng)比范圍大。表26圓柱蝸桿傳動(dòng)的分類類型加工方法外形特征特點(diǎn)阿基米德圓柱蝸桿（ZA蝸桿）加工時(shí)，車刀刀刃平面通過蝸桿軸線，車刀切削刃夾角2α=40176。圖23支撐頭結(jié)構(gòu)、蝸桿具體參數(shù)以及尺寸的設(shè)計(jì)進(jìn)行蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，先選擇合適傳動(dòng)類型，然后再確定主要的技術(shù)參數(shù)及幾何尺寸。通過支撐頭實(shí)現(xiàn)胎架與船體分段外板的面接觸。圖22絲杠工程圖在以往的傳統(tǒng)胎架中，胎架與分段船體之間的接觸是點(diǎn)接觸，這種接觸十分不穩(wěn)定。在本設(shè)計(jì)中，結(jié)合螺紋的螺旋長(zhǎng)度，選取絲杠的長(zhǎng)度為1000mm，設(shè)計(jì)螺紋長(zhǎng)度為800mm。鍵槽的長(zhǎng)度為800mm，寬為12mm，鍵上開有M10的螺紋孔。(3) 絲杠的截面設(shè)計(jì)絲杠在胎架中的運(yùn)動(dòng)只是豎直方向上的直線運(yùn)動(dòng)，所以，絲杠不能在圓周方向上有自由度。使用公式24計(jì)算，得到選取螺紋的當(dāng)量摩擦角。根據(jù)公式（23）可以得到，梯形螺紋的升角。再根據(jù)當(dāng)量摩擦角的計(jì)算公式 （24）式中f為摩擦系數(shù)，α為牙型角。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論，梯形螺紋螺紋副的自鎖條件為 （22）式中為當(dāng)量摩擦角，為螺紋的升角。表25梯形螺紋配合等級(jí)及旋合長(zhǎng)度項(xiàng)目中等旋合長(zhǎng)度N長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度L螺紋長(zhǎng)度范圍25≤N≤75L75內(nèi)外螺紋配合等級(jí)內(nèi)螺紋7H，外螺紋7e內(nèi)螺紋8H，外螺紋8e③驗(yàn)證螺紋自鎖胎架需要承受分段船體的重量，所有，在胎架型值調(diào)節(jié)完成之后，需要能夠自鎖。（2）梯形螺紋參數(shù)設(shè)計(jì)①梯形螺紋基本參數(shù)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)上（GB/T ），梯形螺紋的基本尺寸，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論，由已經(jīng)確定的絲杠直徑d=70mm,選擇所需梯形螺紋的各項(xiàng)參數(shù)，詳見下表。然后，由于胎架上還和受到船體分段施加的水平方向的分力，取安全系數(shù)為4，得到絲杠的直徑。由公式（21）得出，, 其中d為絲杠的直徑，加載在每個(gè)支柱上的壓力，絲杠的材料選用45號(hào)鋼，根據(jù)45號(hào)鋼的屈服極限 ，得到絲杠的許用應(yīng)力為[σ] =142。根據(jù)這個(gè)平均負(fù)載，依據(jù)桿件的強(qiáng)度計(jì)算公式，可計(jì)算得出絲杠的截面直徑。（1）絲杠的直徑計(jì)算因?yàn)槭浅醪接?jì)算，可以對(duì)胎架支柱的受力情況進(jìn)行簡(jiǎn)化。（2） 螺旋副螺紋類型的選擇首先分析各類螺紋的特點(diǎn)以及應(yīng)用，見表23。制作胎架時(shí)，應(yīng)考慮節(jié)約材料，降低成本，因此選用傳動(dòng)螺旋副應(yīng)制作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易；③胎架調(diào)節(jié)的行程較短，對(duì)效率要求不是很高。按照摩擦屬性，可以將螺旋傳動(dòng)分成滾動(dòng)螺旋和滑動(dòng)螺旋兩類，其詳盡特點(diǎn)見表22。蝸輪與絲杠的傳動(dòng)方式是螺紋傳動(dòng)，下面首先對(duì)螺紋傳動(dòng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。通過絲杠在豎直方向上的直線運(yùn)動(dòng)，可以改變胎架支柱的型值，使其到達(dá)所需的工作曲面。在校驗(yàn)時(shí)，會(huì)給出一個(gè)平衡水平分力影響的安全系數(shù)。分析時(shí)，只考慮豎直方向上的作用力對(duì)絲杠的作用效果。一般情況下，曲率越大，支柱所受的水平分力就較大。生產(chǎn)制造時(shí)，胎架支柱會(huì)受到來自安放在胎架上船體所帶來的壓力。下面對(duì)具體結(jié)構(gòu)形式以及尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。此類傳動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、操作方便、成本少、污染低等優(yōu)點(diǎn)。在綜合考慮各項(xiàng)要求之后，本設(shè)計(jì)選擇蝸輪、蝸桿、絲杠作為手自一體柔性胎架核心部件。（6）胎架上應(yīng)劃出必要標(biāo)記。（4）為便于操作人員施工，胎架支柱的最低點(diǎn)與地基的高度約為600mm。（2）胎架應(yīng)根據(jù)其所要承受船體分段的具體情況來確定整體結(jié)構(gòu)的剛性與強(qiáng)度，分段重量包括預(yù)舾裝的重量。如此割除、焊接反復(fù)循環(huán)，造成了大量的浪費(fèi)，使得造船成本大大增加，并且延長(zhǎng)了交付周期，降低造船的準(zhǔn)確性。為了制造不同型號(hào)的船段，船舶企業(yè)就須要設(shè)計(jì)不同類型的胎架，這樣就使得胎架的通用性大大降低。提出設(shè)計(jì)一種手自一體柔性胎架，以滿足船舶制造企業(yè)的生產(chǎn)需求，對(duì)提高造船行業(yè)的綠色化、自動(dòng)化、高效化程度有重要意義。本章簡(jiǎn)要的介紹了當(dāng)前船舶企業(yè)對(duì)工藝裝備（即胎架）的需求及其在船舶制造企業(yè)中實(shí)際應(yīng)用的狀況，指出現(xiàn)有胎架所存在的不足。第二，對(duì)胎架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核：根據(jù)渦輪結(jié)構(gòu)支撐形式和蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行軸承靜載校核（因胎架使用工況為長(zhǎng)時(shí)間間歇使用），針對(duì)螺桿的壓桿進(jìn)行穩(wěn)定性分析。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：根據(jù)胎架額定工作承載能力（初定30000N），設(shè)計(jì)集中主體結(jié)構(gòu)，比較其各項(xiàng)指標(biāo)，選出最優(yōu)方案。本文通過分析現(xiàn)有通用胎架的經(jīng)濟(jì)性、操作性、數(shù)字化程度等特性，根據(jù)其不足之處以及其功能需求，提出一種手自一體柔性胎架，以滿足船舶企業(yè)生產(chǎn)需求。柔性胎架系統(tǒng)[12]適用于大中型船廠，為船舶建造提供了一種高效的工裝設(shè)備與生產(chǎn)方法。2008年，江蘇科技大學(xué)佘建國(guó)教授[1317]，基于生產(chǎn)中心制造船模式，提出選用柔性胎架來支撐船體反造時(shí)的分段，以保證其船體分段的形線。國(guó)內(nèi)最早關(guān)于多點(diǎn)成形的研究是李明哲教授從日本歸國(guó)后在吉林大學(xué)展開的。在胎架上建造船體分段，可以保證分段的外板線型，繼而保證總段、整個(gè)船體的外板的線型，因此制造合格、適用度高的胎架是保證建造優(yōu)質(zhì)艦船的關(guān)鍵之一。因此，胎架必須要具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛性以及穩(wěn)定性。在分段建造和合攏過程中，一般都需要胎架。因此，為推動(dòng)造船舶企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，必須要提高胎架數(shù)字化以及通用化水平，使之符合綠色化、數(shù)字化造船工裝的發(fā)展方向[5]。這種方法不但耗料、耗時(shí)、耗力[4]，而且最重要的是最終會(huì)影響交付周期，降低造船精度。在分段制造裝備方面，目前，我國(guó)許多中小型船廠在曲面分段建造時(shí)，仍然在使用傳統(tǒng)的模板胎架[3]，自動(dòng)化程度還很低。因此，倡導(dǎo)綠色船舶制造技術(shù)勢(shì)在必行，實(shí)現(xiàn)船舶制造的數(shù)字化、高效化，已經(jīng)成為造船行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是國(guó)家發(fā)展的要求。行業(yè)三大指標(biāo)市場(chǎng)份額：造船完工量、新接訂單量、%、%%，繼續(xù)保持世界領(lǐng)先，是當(dāng)之無愧的世界第一造船大國(guó)[12]。手自一體柔性胎架的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄第1章緒論 1 11. 2數(shù)控柔性胎架的研究現(xiàn)狀 1 2 3第二章胎架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 4 4 4 5 5 5 蝸桿具體參數(shù)以及尺寸的設(shè)計(jì) 12 20 21 25 27第3章手自一體柔性胎架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核 28 28 28 2下立柱強(qiáng)度校核 30 31 31 ANSYS分析 33 39 39第4章手自一體柔性胎架控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 41 41 41 41 42 43 43 43 44 46 47第5章總結(jié)與展望 48 48 49參考文獻(xiàn) 50II第1章緒論隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)的船舶行業(yè)發(fā)展迅猛。2014年，全國(guó)造船完工量3905萬(wàn)載重噸，新承接船舶訂單量5995萬(wàn)載重噸，手持船舶訂單量14890萬(wàn)載重噸，%。目前，世界各國(guó)都在積極制定可持續(xù)性發(fā)展規(guī)劃，來緩解日趨嚴(yán)峻的環(huán)境污染和資源緊缺問題。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)己經(jīng)運(yùn)用到造船生產(chǎn)中。然而，傳統(tǒng)的模板胎架已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境和制造任務(wù)的迅速變化，在建造結(jié)束以后只能采取割除—建造—割除的方法反復(fù)循環(huán)，并不能重復(fù)使用。此外，由于我國(guó)在生產(chǎn)成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)的船舶制造行業(yè)已經(jīng)面向全世界，船舶的制造種類正日漸增多，船舶企業(yè)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)人員緊張、及場(chǎng)地緊缺等問題。1. 2數(shù)控柔性胎架的研究現(xiàn)狀在建造大型船舶過程中，分段制造是船舶建造的基礎(chǔ)，將兩個(gè)或多個(gè)分段組合在一起，形成總段，再將總段合攏形成整個(gè)船體。胎架[11]是船體分段建造及焊接的一種專用工藝裝備，其作用是保證分段在裝配、焊接時(shí)具有良好的作業(yè)條件，保證船體曲面分段的準(zhǔn)確線型，并具有控制焊接變形的作用。傳動(dòng)的模板胎架[12]是按照船體分段形狀設(shè)計(jì)制造的，各型船各個(gè)分段都有專門的胎架制造圖。柔性胎架[6]的概念基于“多點(diǎn)成形”，20世紀(jì)中后期，最早由日本人提出。1990年，李教授[711]籌建無模成形技術(shù)中心，主要從事多點(diǎn)成形技術(shù)與柔性胎架系統(tǒng)的研究。該系統(tǒng)不僅可以按固定的軌道進(jìn)行整體移動(dòng)，而且還通過滑塊和絲杠對(duì)單個(gè)胎架進(jìn)行縱向或者橫向的調(diào)節(jié)，將船舶生產(chǎn)流水化。目前，柔性胎架[18]主要一下有三個(gè)特點(diǎn)：首先，胎架的高度可以根據(jù)需要，自由調(diào)節(jié)，以滿足不同船型的的外板型值；其次，胎架可以滑動(dòng)，改變的位置，以適應(yīng)不同的船體型值；第三，當(dāng)需要移動(dòng)場(chǎng)地時(shí)，只需要將胎架按照固定的軌道進(jìn)行移動(dòng)，有利于分段船體的套造。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下三個(gè)方面：第一，對(duì)數(shù)控胎架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將胎架分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)。支撐機(jī)構(gòu)：根據(jù)胎架執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)，及胎架支柱所承受的載荷范圍，設(shè)計(jì)支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式以及幾何參數(shù)。第三，初步設(shè)計(jì)胎架的控制系統(tǒng)：分析胎架控制系統(tǒng)的功能要求，選擇合適類型的胎架控制系統(tǒng)，并選取合適的相應(yīng)硬件驅(qū)動(dòng)設(shè)備；在軟件程序方面，提出控制系統(tǒng)的程序編寫思路。分析了柔性胎架的研究現(xiàn)狀，指出了柔性胎架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第二章 胎架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照不同的分類方法可以將胎架分為不同的類型，其具體分類見表21表 21 胎架的分類分類類型特點(diǎn)使用范圍按使用范圍專用胎架專供某類型船舶的某一分段使用用于底部、舷側(cè)分段及首、尾柱等通用胎架供各種船舶的船體不同區(qū)域分段使用用于甲板、舷側(cè)、底部分段按胎架工作面內(nèi)胎架工作表面為船體外板的內(nèi)表面一般應(yīng)用甚少外胎架工作表面為船體分段或總段外板的外表面通常使用的均為外胎架按結(jié)構(gòu)形式固定胎架固定在平臺(tái)上的胎架用于底部、舷側(cè)、甲板分段及首、尾柱等活動(dòng)胎架可以分段使按照需要改變位置，使焊縫一直保持平焊用于筒形結(jié)構(gòu)及批量生產(chǎn)的同類型分段從表21可以看出，當(dāng)前各個(gè)型號(hào)的胎架每一種都具體不同的缺陷，一種型號(hào)的胎架只適合某一種船型。在分段建造完成之后，為繼續(xù)制造下一船體分段，須要對(duì)胎架進(jìn)行割除。（1）根據(jù)船體分段外板的型值，胎架的模板調(diào)節(jié)所形成的工作面應(yīng)與分段的外表面相貼合。（3）根據(jù)生產(chǎn)的批量、分段制造的周期、勞動(dòng)力的分配、場(chǎng)地的面積等因素，選擇適當(dāng)?shù)奶ゼ芙Y(jié)構(gòu)，確認(rèn)胎架數(shù)量，使生產(chǎn)規(guī)劃能夠滿足要求。（5）制作胎架時(shí)，應(yīng)考慮節(jié)約材料，減少工時(shí)，降低成本，又必須保證其具有便于搬移、堆疊、保養(yǎng)等管理特性。（1）具有面向各種艦船曲面分度建造適用性（2）可以滿足在露天工況下使用，具有防風(fēng)、防雨、防腐蝕性（3）具有調(diào)整精度高、調(diào)整便捷、具有手自一體調(diào)整等特點(diǎn)（4）胎架具有無級(jí)調(diào)整特點(diǎn)（5）具有造價(jià)便宜、模塊化、系列化設(shè)計(jì)特點(diǎn)（6）針對(duì)特定類艦船所設(shè)計(jì)的胎架模塊在類內(nèi)艦船之間具有可移植