隔水管橫焊縫自動(dòng)對中裝置的設(shè)計(jì)（機(jī)械電氣部分）

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為了預(yù)測焊縫幾何形狀而進(jìn)行的數(shù)學(xué)模型的研究 摘要 在最近的幾年中，自動(dòng)化焊接或機(jī)器人焊接系統(tǒng)使用的比例顯著增長，為了進(jìn)一步開發(fā)這些系統(tǒng)，研究模型的相關(guān)焊接工藝參數(shù)對焊縫的幾何形狀的預(yù)測是必需的。為了獲得焊縫的幾何形狀與焊接工藝參數(shù)的關(guān)系，需要改變AS 1204指令下在12mm厚的低碳鋼制造的部分滲透、單通、珠板焊縫的大量焊接工藝參數(shù)，將此實(shí)驗(yàn)結(jié)果與輸入變量輸入到已經(jīng)發(fā)表的公式中獲得的輸出結(jié)果進(jìn)行比較。此試驗(yàn)結(jié)果還能被用于開發(fā)一個(gè)數(shù)學(xué)模型用來解釋氣體保護(hù)焊（GMAW）工藝參數(shù)變量和焊縫幾何形狀之間的關(guān)系，進(jìn)而使用最小二乘法理論，以期望的焊縫尺寸為基礎(chǔ)，計(jì)算線徑、焊接電壓、焊接速度、電弧電流等焊接工藝參數(shù)。（版權(quán)所有1996年加拿大礦業(yè)和冶金研究所。由Elsevier科學(xué)有限公司發(fā)布）。 命名法 D線徑 H焊縫高度 I電弧電流 Q熱量的傳入速度 P焊縫滲透 焊縫滲透的估算 S焊接速度 T熔化溫度—環(huán)境溫度 時(shí)間 V焊接電壓 焊縫寬度 焊縫寬度估計(jì) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 理論結(jié)果 百分誤差 容積熱容量 散熱 熱輸入效率 簡介 由大量的焊接焊縫的工藝參數(shù)的差異導(dǎo)致的焊縫幾何形狀的不同可能會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和成本效益。因?yàn)樯婕按罅康膮?shù)，所以氣體保護(hù)焊焊接工藝參數(shù)和焊縫幾何形狀之間的關(guān)系是非常復(fù)雜的，現(xiàn)在人們只能嘗試預(yù)測和理解氣體保護(hù)焊焊接參數(shù)變量對焊縫幾何形狀的影響。這些嘗試包括：基于熱流理論的理論研究法和基于實(shí)際焊接過程的經(jīng)驗(yàn)法。焊接研究所早期曾嘗試應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法評(píng)估埋弧焊變量和焊縫幾何形狀之間的關(guān)系，并取得了很大的成功。然而，此研究方法獲得的結(jié)果是不完整的，并且在車間應(yīng)用或解釋埋弧焊工藝過程的特征時(shí)是沒有價(jià)值的。另一種方法是一個(gè)被稱為公差盒方法的優(yōu)化過程，使用它對焊接工藝過程的選擇進(jìn)行優(yōu)化，并涉及許多后續(xù)試驗(yàn)。這種技術(shù)能非常有效的提供一個(gè)解決焊接工藝過程優(yōu)化問題的方法，優(yōu)化焊接變量的方法常常用于變化過程中的公差和生產(chǎn)速率的優(yōu)化，但它很難處理三個(gè)以上的變量。 Shinoda,Doherty和McGlone對1978年以前出版的這些理論進(jìn)行了總結(jié)；McGlone和Chadwick用數(shù)學(xué)的方法分析了弧焊工藝變量和焊縫幾何形狀之間的關(guān)系。埋弧焊焊接的工藝變量包括焊接電流、焊接電壓、焊接速度、斜角和電極直徑。在研究焊接變量和角焊縫幾何形狀之間的數(shù)學(xué)關(guān)系時(shí)，對于氣體保護(hù)焊過程中使用的焊絲藥芯種類與角焊幾何形狀之間的關(guān)系中也有類似的研究；Chandel的研究包括電極的極性、焊接接頭的滲透程度、熔化速度和焊珠大小對氣體保護(hù)焊接過程的影響；Yang等人，第一個(gè)擴(kuò)展研究了焊縫沉積區(qū)域，并提出了電極的極性、擴(kuò)展、電極直徑、焊接電流、電弧電壓、行駛速度、電源設(shè)置和通量堿度對焊縫沉積區(qū)的影響。 為了有效地利用自動(dòng)化弧焊和機(jī)器人弧焊，開發(fā)一個(gè)容易編程并能把數(shù)據(jù)傳送給機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型是非常重要的。這個(gè)數(shù)學(xué)模型在滿足所需焊件的機(jī)械性能的同時(shí)，還應(yīng)提供焊縫的幾何尺寸參數(shù)和形狀的聯(lián)系，并且具有高的置信度。該數(shù)學(xué)模型也可應(yīng)用于各種不同厚度材料的焊接，并能適用于全位置焊接。在自動(dòng)焊接系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的形式必須是可用于數(shù)學(xué)方程的形式。 本實(shí)驗(yàn)研究中含有獲得焊接過程參數(shù)和焊縫的幾何形狀之間關(guān)系的關(guān)鍵步驟，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與輸入變量輸入到公式中而獲得的輸出變量的結(jié)果進(jìn)行比較，去完善數(shù)學(xué)公式，以更好地預(yù)測氣體保護(hù)焊過程中的輸出，開發(fā)數(shù)學(xué)模型可以準(zhǔn)確解釋氣體保護(hù)焊變量與焊縫幾何部分的滲透、單通、珠板之間的聯(lián)系，并最終定義數(shù)學(xué)模型方程，利用最小二乘法的理論進(jìn)行計(jì)算，即允許以所需的焊縫尺寸為條件，計(jì)算焊接工藝參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)步驟 在這個(gè)試驗(yàn)研究中，焊接過程中的工藝參數(shù)變量是線直徑、焊接電壓、電弧電流、焊接速度，響應(yīng)是焊縫寬度，焊縫高度和焊縫滲透率。其中可供選擇有兩個(gè)線直徑（1.2和1.6毫米）、三個(gè)層次的焊接速度（25，33和41毫米/分鐘）、三個(gè)層次的弧電流（180，260和360A）和三個(gè)層次焊接電壓（20，25和30V）。 焊接設(shè)備在先進(jìn)制造中心和工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的作用是數(shù)據(jù)的收集和評(píng)估。該設(shè)施由Lincoln氣體保護(hù)金屬極電弧焊接單元和日立機(jī)器人操縱器組成。氣體保護(hù)金屬極電弧焊接單元包括：焊接電源、焊工遠(yuǎn)程控制單元、焊絲焊炬；日立機(jī)器人操縱器由機(jī)器人控制單元和機(jī)器人教導(dǎo)盒組成。焊絲焊炬的定位和運(yùn)動(dòng)控制通常由日立的六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人控制器來實(shí)現(xiàn)。焊接電極絲的確定主要依據(jù)于加工過程中焊件的機(jī)械性能、基體金屬的物理特性、焊接尺寸和現(xiàn)有的電極庫存。直徑為1.2和1.6毫米的鋼絲碳含量為0.07 - 0.15％，錳含量為1.00-1.50％，硅含量為0.60-0.85％，硫含量小于等于0.035％，磷含量小于等于0.025％，銅含量小于等于0.5％。在氣體保護(hù)焊接的工藝過程中，為了使兩個(gè)樣品達(dá)到平衡，兩個(gè)樣品常被放在相隔50毫米的兩側(cè)進(jìn)行觀察，以消除端部效應(yīng)。在200×75×12mm的低碳鋼的實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行的焊接過程相當(dāng)于在1204個(gè)由0.25％的C、0.4％的Si、0.04％的P組成的單位中使用部分滲透，單通，珠板焊縫技術(shù)的焊接過程，因?yàn)樵诤附庸に嚫话愕那闆r下這種技術(shù)能簡單模擬重要的焊接工藝過程，在焊接條件的輸入路徑特定時(shí)，實(shí)驗(yàn)測試板均位于機(jī)器人控制器和機(jī)器人選擇的夾具中。當(dāng)輸入焊機(jī)的氬氣保護(hù)氣體導(dǎo)通時(shí)，機(jī)器人便被初始化，開始W 圖1 W:焊縫寬度 H:焊縫高度 P:焊縫滲透 進(jìn)行焊接，一直持續(xù)到實(shí)驗(yàn)運(yùn)行完成。在此之后，實(shí)驗(yàn)板可被當(dāng)作電源鋼鋸和已加工的端面使用，特殊端面還需要被拋光并用2.5％硝酸酒精蝕刻溶液使實(shí)驗(yàn)板顯示出晶粒邊界和滲透深度。配置文件投影機(jī)的圖像放大倍率為10倍和20倍，用于精確測量焊縫的幾何形狀。最后在聯(lián)系焊接幾何參數(shù)和焊縫幾何尺寸關(guān)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。圖1為焊縫的幾何參數(shù)的研究。 表1 機(jī)器人和方程的模型分析 誤差估計(jì)水平 相關(guān)復(fù)映系數(shù) 決定系數(shù) 焊縫寬度 焊縫滲透深度 0.50234 0.34521 0.702 0.6035 0.6962 0.596 結(jié)果與討論 假如在預(yù)測過程中假設(shè)焊縫完全穿透，并且板焊傳熱只在板的平面中進(jìn)行，那么理論上可在導(dǎo)電傳熱研究的基礎(chǔ)的上準(zhǔn)確預(yù)測焊縫幾何形狀，。Robers和Wells估計(jì)焊縫寬度可以通過下式計(jì)算得到： 焊縫滲透深度常被假定等于焊縫寬度的一半，焊縫橫截面為半圓形。假設(shè)材料參數(shù)值是: ：試驗(yàn)結(jié)果 圖2 計(jì)算焊縫寬度 比較測量和計(jì)算焊縫寬度 在氣體保護(hù)焊焊接過程中，由產(chǎn)品決定氣體保護(hù)焊焊接過程中的熱輸入速率。當(dāng)焊接鋼時(shí)，焊接工藝參數(shù)的值是由焊接電壓、電弧電流、電極延伸和不同的保護(hù)氣體決定的，實(shí)驗(yàn)所得焊縫的寬度一般大于理論的焊縫寬度，而實(shí)驗(yàn)所得焊縫滲透深度卻通常低于理論焊縫滲透深度。線性回歸分析常用于實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的二維（2D）數(shù)學(xué)模型的分析，所獲得的結(jié)果如下： (2) (3) 表1示出標(biāo)準(zhǔn)的誤差估計(jì)、多個(gè)相關(guān)性系數(shù)、上述相應(yīng)模型描述的決定系數(shù)，這兩個(gè)方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)的值分別為0:702和0.6035。值得注意的是，方程（2）的復(fù)相關(guān)系數(shù)高于方程（3），焊縫的幾何尺寸的測量和計(jì)算值散點(diǎn)圖如圖2和圖3所示，使用線性回歸方程繪制出最佳的線。從圖2和圖3，可以發(fā)現(xiàn)，方程（2）和（3）有一種高估了焊縫滲透，低估了焊縫寬度的趨勢，Christensen等人發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。此外，F(xiàn)riedman和Glickstein分析表明，在固定氬弧焊中較大直徑的熱源往往增加焊縫寬度，減少焊縫滲透。 圖4 無量綱的焊縫寬度的測量尺寸 ：測量焊縫寬度 ：計(jì)算焊縫寬度 :試驗(yàn)結(jié)果 圖3 計(jì)算焊縫滲透深度 比較測量和計(jì)算焊縫寬度 Christensen等人發(fā)表的理論無量綱圖表顯示出了各種焊縫尺寸與焊縫工藝參數(shù)，他們宣稱他們的這個(gè)模型在點(diǎn)源方程的假設(shè)下和一定的限度內(nèi)適合所有材料的焊接組合。此實(shí)驗(yàn)是在假設(shè)了一個(gè)三維的導(dǎo)熱組態(tài)下進(jìn)行的，將此實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Christensen等人得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，并用無量綱的參數(shù)繪制實(shí)驗(yàn)結(jié)果的點(diǎn)圖，圖4示出了無量綱的焊縫寬度。即使散射的理論成果相當(dāng)可觀，實(shí)驗(yàn)的無量綱焊縫寬度和理論的無量綱焊縫寬度之間的合理討論也會(huì)存在。從圖 5看出，它的理論結(jié)果超過了估計(jì)的焊縫滲透。此外，從上面的比較很明顯的看出，在各種型號(hào)模型的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確合理預(yù)測的焊縫幾何形狀，需要調(diào)整焊接參數(shù)以使焊縫幾何形狀更好地與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。由于傳導(dǎo)，對流，輻射傳熱和大量傳熱都包括在氣體保護(hù)焊中，因此準(zhǔn)確的分析模型的發(fā)展趨勢是非常復(fù)雜的，并且有時(shí)分析結(jié)果與兩種閉環(huán)控制或自適應(yīng)控制的目的相矛盾。這時(shí)，應(yīng)考慮用一個(gè)回歸模型來代替分析模型對焊縫幾何尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。 圖5 ：測量焊縫滲透 ：計(jì)算焊縫滲透 ：焊縫高度 ：焊縫滲透 ：焊縫寬度 由Chandet發(fā)表的氣體保護(hù)焊工藝中的經(jīng)驗(yàn)公式也被用來預(yù)測焊縫幾何特征。在生產(chǎn)54焊縫的過程中，常用矩陣設(shè)計(jì)和矩陣處理的方式將每個(gè)方程結(jié)果輸入到上述經(jīng)驗(yàn)公式中。將Chandel方程的精確結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，把每個(gè)焊縫寬度，焊縫高度和焊縫滲透的結(jié)果繪制在分散點(diǎn)圖中，理論結(jié)果描繪在X軸上，實(shí)驗(yàn)結(jié)果描繪在Y軸上，還有一條與標(biāo)繪點(diǎn)擬合最佳的線。顯而易見，沒有一條線能在一定精度內(nèi)合理地預(yù)測實(shí)驗(yàn)值。然而，當(dāng)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的值繪制成散點(diǎn)圖時(shí)，會(huì)出現(xiàn)確定的相關(guān)性。在一定的百分誤差內(nèi)基于理論結(jié)果預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)常采用這種方法，精確的理論結(jié)果的計(jì)算常按下式進(jìn)行計(jì)算 ： （4） 圖9 Chandel方程的精確分析 這是將這些組的結(jié)果分為：0至5％，5 至10％，10％至20％，20％至30％，30％至40％，40％至50％和50％以上七類的依據(jù)，這個(gè)焊道尺寸（焊縫寬度，焊縫高度和焊縫滲透）的分析結(jié)果示于圖 9。 實(shí)習(xí)報(bào)告 專　　業(yè)：　　數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用 班　　級(jí)：　 數(shù)控一班 學(xué) 生：　　唐燕 時(shí) 間：　　4月 地 點(diǎn)：　 ① 柳州工程機(jī)械廠關(guān) ② 柳州東風(fēng)汽車廠 ③ 柳州鋼鐵廠 　　1.實(shí)習(xí)目的： 　　生產(chǎn)實(shí)習(xí)是我們機(jī)自專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目列入專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的。其目的在于通過實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)專業(yè)實(shí)習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識(shí)，對我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。 　　2.實(shí)習(xí)內(nèi)容： 　?、僬莆諜C(jī)械加工工藝方面的知識(shí)及方法 　　②了解切削刀具方面的知識(shí)，熟悉常用刀具的結(jié)構(gòu)、選擇、用途等 　　③了解機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的知識(shí)，特別是加工中心等典型的數(shù)控設(shè)備 　　④了解企業(yè)生產(chǎn)管理模式，學(xué)習(xí)先進(jìn)的管理方式方法 　　⑤熟悉、鞏固鑄造工藝及設(shè)備方面的知識(shí) 　　3.實(shí)習(xí)地點(diǎn)： 　?、?柳州工程機(jī)械廠關(guān) ② 柳州東風(fēng)汽車廠 　?、?柳州鋼鐵廠　 定點(diǎn)實(shí)習(xí)廠 柳州東風(fēng)汽車廠簡介 　　東風(fēng)柳汽公司是東風(fēng)汽車公司的控股子公司，也是東風(fēng)汽車公司在南方重要的載貨汽車和輕型乘用汽車生產(chǎn)基地，國家大型一檔企業(yè)。它還是國內(nèi)第一家生產(chǎn)中型柴油載重汽車的企業(yè)，贏得了“柴油東風(fēng)，柳汽正宗”的美譽(yù)。 　　1991年，東風(fēng)柳汽創(chuàng)出了“乘龍”品牌并迅速形成市場知名度，奠定了“一門雙杰，東風(fēng)乘龍”的產(chǎn)品格局。 　　自從1997年成為國內(nèi)最早通過ISO9000質(zhì)量認(rèn)證的汽車生產(chǎn)企業(yè)之后，東風(fēng)柳汽的事業(yè)就上了一個(gè)臺(tái)階。2001年，東風(fēng)柳汽公司更是推出面向公務(wù)、商務(wù)和休閑旅游用車市場的新一代多功能輕型車－東風(fēng)“風(fēng)行”商旅車，吹響了進(jìn)軍國內(nèi)高檔輕型乘用車市場的號(hào)角。 　　目前，東風(fēng)柳汽已形成年產(chǎn)“東風(fēng)”和“乘龍”商用車60000輛、“風(fēng)行”乘用車30000輛的生產(chǎn)能力。 　　柳州汽車廠六個(gè)發(fā)展歷程 　　（1）??? 建廠期：上世紀(jì)50年代，主要以農(nóng)用機(jī)械為主。 　?。?）??? 1969年：生產(chǎn)出2.5T載用柳江牌卡車。 　　（3）??? 1981年：生產(chǎn)出柴油翻斗車，同時(shí)加入了中國第二汽車制造廠，采用東風(fēng)品牌。 　?。?）??? 1991年：柳汽生產(chǎn)出新品牌---乘龍（平頭車）。 　?。?）??? 1997年：以75%的股權(quán)加入東風(fēng)集團(tuán)，成為其子公司，正式更名為東風(fēng)柳州汽車有限公司。 　?。?）??? 2003年，成立東風(fēng)集團(tuán)和雷諾公司 　　生產(chǎn)基地：主廠、二基地（85年始建，位于柳江縣，占地為714畝）、三基地 　　七大車間：車橋車間、機(jī)械車間、工裝車間、熱處理車間、車架車間、車身車間、總裝車間 　　四大部件：汽車前后橋、舉升器油缸、車架、車身 　　生產(chǎn)線：重車線、大車線、小車線 　　2003年生產(chǎn)能力：大車60000輛??? 小車30000輛 　　乘龍精神：自立自強(qiáng) 創(chuàng)優(yōu)創(chuàng)新 同心同德 為國為民 　　通過在柳汽公司車橋廠的實(shí)習(xí)，我們比較全面地了解機(jī)械加工及相關(guān)典型零件的生產(chǎn)技術(shù)過程。初步了解典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品和設(shè)備的生產(chǎn)過程、培養(yǎng)我們收集資料的能力及提高分析問題的能力，使我們更好地學(xué)習(xí)、掌握機(jī)械工程專業(yè)知識(shí)。 機(jī)械加工工藝方面我們重點(diǎn)了解了左殼–錐齒輪差速器這一典型零件的機(jī)械加工工藝過程，聽了有關(guān)技術(shù)人員對其的具體分析。并記下了該零件的工藝過程卡和工序卡等工藝文件。具體如下：（對應(yīng)的工藝過程卡、工藝簡圖和工序卡見附錄） 　　由于汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右兩邊輪子的行程不同，所以轉(zhuǎn)速不同，為防止轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)滑動(dòng)、滑拖現(xiàn)象，必須使用差速器調(diào)節(jié)兩邊輪子的轉(zhuǎn)速。左殼–錐齒輪差速器是用來固定支承軸承，防止微塵和外來顆粒侵入到錐齒輪差速器里面和防止錐齒輪差速器里面的潤滑油外瀉。零件結(jié)構(gòu)比較簡單，在結(jié)構(gòu)上成對稱分布。生產(chǎn)綱領(lǐng)約為63000個(gè)，屬于大批量生產(chǎn)。 　　毛胚的選擇 　　零件一般是由毛胚加工而成。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，毛胚主要有鑄件，鍛件和沖壓件等幾個(gè)種類。鑄件是把熔化的金屬液澆注到預(yù)先制作的鑄型腔中，待其冷卻凝固后獲得的零件毛胚。在一般機(jī)械中，鑄件的重量大都占總機(jī)重量的50%以上，它是零件毛胚的最主要來源。鑄件的突出優(yōu)點(diǎn)是它可以是各種形狀復(fù)雜的零件毛胚，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛胚，此外，鑄件成本低廉。其缺點(diǎn)是在其生產(chǎn)過程中，工序多，鑄件質(zhì)量難以控制，鑄件機(jī)械性能較差，鍛件是利用沖擊力或壓力使用，加熱后的金屬胚料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得的零件毛胚。鍛件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度往往不及鑄件。但是，鍛件具有良好的內(nèi)部組織，從而具有良好的機(jī)械性能。所以用于做承受重載和沖擊載荷的重要機(jī)器零件和工具的毛胚，沖壓件是利用沖床和專用模具，使金屬板料產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得的制體。沖壓通常是在常溫下進(jìn)行，沖壓件具有重量輕，剛性好，尺寸精度高等優(yōu)點(diǎn)，在很多情況下沖壓件可直接作為零件使用。選擇毛胚還應(yīng)該考慮的原因 　　（1）零件的力學(xué)性能要求 相同的的材料采用不同的毛胚制造的方法，其力學(xué)性能有所不同。鑄鐵的強(qiáng)度，離心澆注，壓力澆注的鑄體，金屬型澆注的鑄體，沙型澆注的鑄體依次遞減；鋼質(zhì)零件的鍛造毛胚，其力學(xué)性能高于鋼質(zhì)棒料和鑄鋼體。 　?。?）零件的結(jié)構(gòu)形狀和外廓尺寸，直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料。相差較大時(shí)宜采用鍛件。形狀復(fù)雜的毛胚不宜采用金屬型鑄造。尺寸較大的毛胚，不宜采用摸鍛，壓鑄和精鑄。多采用沙型鑄造和自由鍛造。外型復(fù)雜的小零件宜采用精密鑄造的方法 　?。?）生產(chǎn)綱領(lǐng)和批量? 生產(chǎn)綱領(lǐng)大時(shí)宜采用高精度與高生產(chǎn)率的毛胚制造方法，生產(chǎn)綱領(lǐng)小時(shí)，宜采用設(shè)備投資小的毛胚制造方法 　?。?）現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展?? 應(yīng)該經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和論證 　　零件的材料為QT450-10，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)簡單和對稱分布的特點(diǎn)，零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn). ? 　　參觀實(shí)習(xí)廠 ?　　一.柳州工程機(jī)械廠簡介 　　廣西柳工機(jī)械股份有限公司是我國目前生產(chǎn)輪式裝載機(jī)系列產(chǎn)品規(guī)模最大、產(chǎn)量最多、質(zhì)量最好、設(shè)備最全的國家機(jī)械工業(yè)大型骨干企業(yè)，是廣西首家由國營大型企業(yè)改造、發(fā)行社會(huì)公眾股的股份制企業(yè)。 　　公司位于南疆龍城－－柳州市。凈資產(chǎn)3.89億元，員工5900人，生產(chǎn)區(qū)占地面積67萬平方米。主要名優(yōu)產(chǎn)品有：引進(jìn)美國卡特彼勒公司技術(shù)生產(chǎn)的ZL60E、ZL100B等ZL系列輪式裝載機(jī)、井下裝載機(jī)和履帶式液壓挖掘機(jī)，已形成4000臺(tái)年生產(chǎn)能力的規(guī)模。 　　該公司計(jì)劃通過實(shí)施總投資約12億元的技術(shù)改造和外引內(nèi)聯(lián)、科、工、貿(mào)相結(jié)合等措施，2000年形成年產(chǎn)裝載機(jī)、挖掘機(jī)和推土機(jī)等多種工程機(jī)械系列產(chǎn)品10000臺(tái)的綜合生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)年銷售收入51.5億元和利稅12億元。 本公司還將積極拓展房地產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易、服務(wù)旅游業(yè)及經(jīng)批準(zhǔn)的其它經(jīng)營業(yè)務(wù)。 　　二.入廠前培訓(xùn) 　　1.數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 　?。?）1952年，在美國，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使得數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展得以有充分的條件。其最初用途為軍工業(yè)的生產(chǎn)。 　?。?）20世紀(jì)60年代，晶體管的發(fā)明使得數(shù)控機(jī)床批量生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。 　?。?）20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量超過美國，成為世界上數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量第一的國家。 　?。?）20世紀(jì)80年代，日本的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量位居第一.其中尤以日本法拉克公司最為代表，其產(chǎn)量為全世界產(chǎn)量的30%,而德國的西門子產(chǎn)量也占15%。與此同時(shí)，在80年代初期我國也引進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)。 　　數(shù)控機(jī)床的分類 　?。?）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床：一般由普通機(jī)床改裝而成，精度和復(fù)雜程度較低，可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)，可進(jìn)行平面加工，價(jià)格較便宜。 　　（2）全能型數(shù)控機(jī)床：精度和復(fù)雜程度較高，一般可實(shí)現(xiàn)三至五軸聯(lián)動(dòng)，且有刀具庫，可自動(dòng)換刀?？蛇M(jìn)行平面和空間立體加工，價(jià)格一般較貴。 　　2.柳州工程機(jī)械廠數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 　?。?）1978年，柳州工程機(jī)械廠引進(jìn)了數(shù)控切割機(jī)和火焰切割機(jī)。其主要功能是用于分離機(jī)械元件、零件和X、Y軸聯(lián)動(dòng)的直線、圓弧切割。 　?。?）1985年，柳州工程機(jī)械廠從上海氣焊機(jī)廠引進(jìn)了Z80單板機(jī)，其主要硬件設(shè)施有CPU、CTC、PTO、EPROM、RAM×2。 　?。?）1988年，柳州工程機(jī)械廠引進(jìn)了一批價(jià)值600萬美元的先進(jìn)設(shè)備： 　?、?數(shù)控車床 　?、?立式、臥式車床 　?、蹟?shù)控火焰切割機(jī) 　?、軘?shù)控折彎機(jī) 　?、萑鴺?biāo)測量儀 　?、迶?shù)控等離子切割步?jīng)_機(jī) 　?、邫C(jī)器人焊接線（位于結(jié)構(gòu)分廠） 　　⑧鑄制線 　?、犭p立柱加工中心----其最大加工距離為：X 10000mm；Y 3000mm；Z 1500mm；W 600mm。 　　3.加工中心簡介 　　加工中心是具有刀庫的三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控鏜銑床。其系統(tǒng)組成包括：數(shù)控系統(tǒng)CNC、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、測量及反饋系統(tǒng)I/O控制系統(tǒng)（PLC）.加工中心分為立式加工中心、臥式加工中心、五面體加工中心等。 　　4.裝載機(jī)發(fā)展和發(fā)展趨勢 　?。?）世界裝載機(jī)發(fā)展史簡介 　　① 20世紀(jì)初，美國出現(xiàn)第一臺(tái)裝載機(jī)，它是用馬車和鋼絲繩構(gòu)成，兼有驅(qū)動(dòng)與裝載的功能。 　　② 20世紀(jì)40年代，第一次工業(yè)革命期間，裝載機(jī)采用液壓設(shè)備作動(dòng)力，即先導(dǎo)式液壓裝置。 　?、?0世紀(jì) 50年代，第二次工業(yè)革命期間，裝載機(jī)的變速箱采用液力變矩器，其工作矩為100N.m--425N.m。到60年代時(shí)，第三次工業(yè)革命期間，裝載機(jī)采用角接式剛性車架。 　?、艿缴鲜兰o(jì)70-80年代，產(chǎn)品向細(xì)化發(fā)展更為突出，裝載能力提高到0.2m—16m。其中最有影響力的幾個(gè)公司為：美國Cater Pillar、瑞典Volvo、日本小松公司等。 　?。?）柳工裝載機(jī)發(fā)展史 　　①上世紀(jì)50年代，柳工從上海糖果機(jī)械廠首次引進(jìn)裝載機(jī)生產(chǎn)設(shè)備。 　?、诘搅?0年代，天津某? 研究所與廈門工程機(jī)械廠合作開發(fā)，仿制成功我國第一臺(tái)Z435型裝載機(jī)。此項(xiàng)成果由柳工試驗(yàn)、鑒定合格。 　?、?0年代，轉(zhuǎn)載機(jī)裝載能力有所提高，由Z450提高到ZL50了。 　?、芤幌盗蠫類型產(chǎn)品 　?。?）現(xiàn)代裝載機(jī)的發(fā)展趨勢 　?、仝呄蛴诃h(huán)保、高效、節(jié)能、可靠 　?、谮呌跈C(jī)電一體化 　?、鄹呤孢m性 　?、苄吞?hào)多樣，有大、中、小等各種型號(hào) 　?、莞又悄芑? 　?、抻凶詣?dòng)監(jiān)控維護(hù)的功能 　　二.?? 進(jìn)廠參觀 　　1.變速箱廠 　　設(shè)備：加工中心×2? 數(shù)控車床×17? 普通車床×24? 　　　　　　滾齒機(jī)×21? 磨床×18? 鉆床×8? 坐標(biāo)鏜床×2 　　　　　　銑床×3? 仿形車床×3? 拉床×1? 插床×1? 　　　　　　臥式鉆床×5? 行車×1 　　車間面積：3456㎡ 　　員工總?cè)藬?shù)：80（女17名），其中包括8名黨員。有大專學(xué)歷以上8人、高級(jí)技師1名、技師1名、高級(jí)工程師1名、中級(jí)工程師1名。 　　主要產(chǎn)品：變速箱齒輪和軸類以及ZF產(chǎn)品配套件等 　　生產(chǎn)宗旨：永不接受不合格產(chǎn)品 　　　　　　　永不傳遞不合格產(chǎn)品 　　　　　　　永不制造不合格產(chǎn)品 　　2.結(jié)構(gòu)件廠 　　主要設(shè)備：TCBAR立柱移動(dòng)臥式加工中心 　　　　　　　等離子線切割機(jī) 　　　　　　　剪板機(jī) 　　　　　　　鍛壓機(jī)床 　　3.鑄造廠 　　無箱數(shù)控制造 　　從意大利進(jìn)口 　　毛坯來源? （三個(gè)） 　　4.總裝配廠 　　CLG842的總裝配流程 ? 為期兩周的實(shí)習(xí)結(jié)束了，在這進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)期間，在老師和工廠技術(shù)人員的帶領(lǐng)下看到了很多也學(xué)到了很多。讓我對原先在課本上許多不很明白的東西在實(shí)踐觀察中有了新的領(lǐng)悟和認(rèn)識(shí) 　在這個(gè)科技時(shí)代中，高技術(shù)產(chǎn)品品種類繁多，生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程也各不相同，但不管何種產(chǎn)品，從原料加工到制成產(chǎn)品都是遵循一定的生產(chǎn)原理，通過一些主要設(shè)備及工藝流程來完成的。因此，在專業(yè)實(shí)習(xí)過程中，首先要了解其生產(chǎn)原理，弄清生產(chǎn)的工藝流程和主要設(shè)備的構(gòu)造及操作。其次，在專業(yè)人員指導(dǎo)下，通過實(shí)習(xí)過程見習(xí)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及開發(fā)等環(huán)節(jié)，初步培養(yǎng)我們得知識(shí)運(yùn)用能力。概括起來有以下幾方面： 　　1.了解了當(dāng)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展概況，生產(chǎn)目的、生產(chǎn)程序及產(chǎn)品供求情況。 　　2.了解了機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)方法和技術(shù)路線的選擇，工藝條件的確定以及流程的編制原則。 　　3.了解了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)格、包裝和使用要求。 　　4.在企業(yè)員工的指導(dǎo)下，見習(xí)生產(chǎn)流程及技術(shù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，鍛煉自己觀察能力及知識(shí)運(yùn)用能力。 　　5.社會(huì)工作能力得到了相應(yīng)的提高,在實(shí)習(xí)過程中，我們不僅從企業(yè)職工身上學(xué)到了知識(shí)和技能，更使我們學(xué)會(huì)了企業(yè)中科學(xué)的管理方式和他們的敬業(yè)精神。感到了生活的充實(shí)和學(xué)習(xí)的快樂，以及獲得知識(shí)的滿足。真正的接觸了社會(huì)，使我們消除了走向社會(huì)的恐懼心里，使我們對未來充滿了信心，以良好的心態(tài)去面對社會(huì)。同時(shí)，也使我們體驗(yàn)到了工作的艱辛，了解了當(dāng)前社會(huì)大學(xué)生所面臨的嚴(yán)峻問題，促使自己努力學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，為自己今后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。 　　6.增進(jìn)了我們的師生感情，從這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)的全過程來看，自始至終我們都服從老師的安排，嚴(yán)格要求自己，按時(shí)報(bào)到，注重安全。 　　本次實(shí)習(xí)使我第一次親身感受了所學(xué)知識(shí)與實(shí)際的應(yīng)用，理論與實(shí)際的相結(jié)合，讓我們大開眼界，也算是對以前所學(xué)知識(shí)的一個(gè)初審吧！這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)對于我們以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。在短短的一個(gè)星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認(rèn)識(shí)，也讓我們初步的認(rèn)識(shí)了這個(gè)社會(huì)，對于以后做人所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：　　隔水管橫焊縫自動(dòng)對中裝置的設(shè)計(jì)（機(jī)械電氣部分） ?！　I(yè)：　　數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用 班　　級(jí)：　 數(shù)控一班 設(shè)計(jì)學(xué)生：　　唐燕 指導(dǎo)教師：　　黃開有　職稱：　副教授 設(shè)計(jì)時(shí)間：　　4月1日－6月15日 設(shè)計(jì)地點(diǎn)：　　湖南工學(xué)院 　 目錄 目錄………………………………………………………………………………….1. 第一章 隔水管橫焊縫自動(dòng)對中裝置述的概…………………………..………………….3. 第二章 總體方案的設(shè)計(jì)………………………………..………………………….3. 2-1 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………….3. 2-2 基本工作原理……………………………………………………….4. 第三章 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)…………………………………………………………...6 3-1　V型塊的模型設(shè)計(jì)………………………………………………….6. 3-2　導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)………………………………………………………….7. 3-3　驅(qū)動(dòng)輪裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………….9 　　3-3-1　計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪所需的扭矩…………………………………….9 　　3-3-2　鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………….12 3-3-3 減速器的設(shè)計(jì)……………………………………………….14 　　3-3-4　電動(dòng)機(jī)的選用……………………………………………….18 　　3-3-5　聯(lián)軸器的選用……………………………………………….19 　　3-3-6　軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………….20 　　　　　 3-3-7　軸承的選用………………………………………………….23 　　　　　 3-3-8 滾動(dòng)輪的設(shè)計(jì)……………………………………………….27 　　　　　 3-3-9 滾輪支承上蓋的設(shè)計(jì)……………………………………….27 第一章　隔水管橫焊縫自動(dòng)對中裝置的概述 　　快速接頭隔水管系列產(chǎn)品，是湛江市南油集團(tuán)合眾公司特有的為海洋石油配套的專用產(chǎn)品，多年來經(jīng)過不斷的開發(fā)和改進(jìn)，已形成了完整配套的技術(shù)圖紙、成熟的生產(chǎn)技術(shù)、工藝流程和加工制造裝備，與之相應(yīng)的業(yè)務(wù)熟練的工程技術(shù)隊(duì)伍和技術(shù)工人隊(duì)伍。新型快速接頭系列產(chǎn)品有：＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13　3/8系列產(chǎn)品。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是將合眾公司原來的生產(chǎn)設(shè)備改為自動(dòng)化的設(shè)備，并降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 本設(shè)計(jì)的主要要求： 設(shè)計(jì)出一種針對＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13　3/8系列產(chǎn)品制造中，對卷制成管狀板材的內(nèi)橫、外橫能進(jìn)行自動(dòng)對中的裝置。要求能實(shí)現(xiàn)管的自動(dòng)對中、自動(dòng)找正、定位夾緊、縱向自動(dòng)行走，行走速度在0.1－3m/min之間，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，動(dòng)力為普通三相交流電動(dòng)機(jī)，控制方式為隨車控制形式，要求結(jié)構(gòu)實(shí)用、重量輕、調(diào)節(jié)操作方便、技術(shù)優(yōu)先價(jià)格合理。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 1、內(nèi)外自動(dòng)對中裝置總體方案的確定。 　　2、內(nèi)外自動(dòng)對中裝置機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 　　3、內(nèi)外自動(dòng)對中裝置機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 第二章　總體方案的設(shè)計(jì) 2-1　設(shè)計(jì)任務(wù) 　　 設(shè)計(jì)一個(gè)裝置，使兩根長各5.5m的隔水管自動(dòng)對中，并且使兩管的對中精度達(dá)到：兩管的軸線同軸偏差3mm。對中點(diǎn)后隔水管要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 2-2　方案的選定 使兩根隔水管自動(dòng)對中的方法有很多，經(jīng)過了對具體方案的工作原理及可行性的分析，本人決定采用V型裝置，其大概形狀如（圖2.2）所示。 圖2.2 1、滾輪　　　2、V型塊　　　3、導(dǎo)軌 2-3　基本工作原理 2-3-1　總體工作原理 如圖2-3-1所示，該裝置由Ⅰ、Ⅱ兩組V型塊組成。Ⅰ組可以沿V型塊下邊的導(dǎo)軌直線移動(dòng)，Ⅱ組固定，V型塊下邊有導(dǎo)軌，但是V型塊與導(dǎo)軌相對固定不動(dòng)。 　　　　　　組　　　　　　　　　　　　　?、颉〗M 圖2-3-1 1、滾動(dòng)輪　　2、電動(dòng)機(jī)　　3、減速器　　4、驅(qū)動(dòng)輪 Ⅰ、Ⅱ兩組V型塊均有8個(gè)滾輪和中間的一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪支承，Ⅰ組V型塊下邊的導(dǎo)軌可以實(shí)現(xiàn)隔水管的對接。 2-3-2　驅(qū)動(dòng)輪裝置的簡要說明 　　如圖2-3-2所示，運(yùn)動(dòng)的傳遞順序是：電動(dòng)機(jī)－減速器－鏈輪－滾輪－隔水管 圖2-3- 　　　該圖是驅(qū)動(dòng)輪的安裝圖，大軸（上邊）裝滾輪與鏈輪，小軸裝鏈輪，兩裝有圓錐滾子滾動(dòng)軸承，運(yùn)動(dòng)由減速器接入小軸，再經(jīng)過鏈傳動(dòng)傳到滾輪。 第三章 　機(jī)械部分的設(shè)計(jì) 3-1　V型塊的模型設(shè)計(jì) 　　參照V型底座的零件圖。 1、V型塊的加工方法：鑄造成型 2、V型塊的材料：鑄鋼 3、 V型塊的加工要求，對裝滾輪部分和下底面進(jìn)行精加工，加工方法由廠家自己決定，使這兩部分的平面度達(dá)到IT7級(jí)，粗糙度也達(dá)到IT7級(jí)。在加工裝滾輪凹槽時(shí)要使4個(gè)凹槽的位置度達(dá)到IT7級(jí)，所有螺紋孔及銷孔的位置度也要達(dá)到IT7級(jí) 3-2　導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 一、導(dǎo)軌的選用 由工作要求承載能力較大而且能夠自動(dòng)補(bǔ)償磨損的要求，決定選用平面三角復(fù)合型滑動(dòng)導(dǎo)軌，參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第三卷，表28-112。 其形狀見圖3-2-1。 　圖3-2-1 尺寸見表28.3-5，取A＝1000 mm，B＝200 mm，α＝120°。 二、進(jìn)行導(dǎo)軌的力學(xué)計(jì)算 　　導(dǎo)軌的材料：選用釩鈦耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵為導(dǎo)軌的材料。 　　 　　表面熱處理：在其粗加工后進(jìn)行一次時(shí)效淬火處理，采用電接觸加熱的表面淬火，最后導(dǎo)軌還要進(jìn)行磨削，使其表面的粗糙度達(dá)到預(yù)定的要求，取其值為0.8。 　　硬度匹配：為了保證導(dǎo)軌的壽命，加工結(jié)果應(yīng)該保證導(dǎo)軌接合面的硬度不同，此取為100HBS， 三、導(dǎo)軌的校核 　　查表可得鑄鐵的許用壓強(qiáng)為1 MPa，已知導(dǎo)軌的外形如上圖所示，取導(dǎo)軌滑座共承重8 t， 　　　　　　　 　 則滑座每側(cè)的承重為　 　對三角形導(dǎo)軌設(shè)垂直斜向力為F，如圖3-2-2所示， 　　　　　　　　　　　　圖3-2-2 則有 2Fcos30°=20000 ≈11500 N 則左側(cè)導(dǎo)軌承受的壓強(qiáng)為 　　　　　?。?　MPa 依圖3-2-1易知導(dǎo)軌右邊承受的壓強(qiáng)明顯小于左邊。 故此導(dǎo)軌符合要求。 3-3　驅(qū)動(dòng)輪裝置的設(shè)計(jì) 　　 3-3-1　計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪所需的扭矩 　　　　　如圖3-3-1，所示。 圖3-3-1 　　一、每組V型裝置共有8個(gè)支承滾輪（若加上驅(qū)動(dòng)輪則為9個(gè)），每個(gè)輪上的支承反力應(yīng)為（√2/2G）/4（按照8個(gè)支承點(diǎn)算），即 　　　　　　　　　　　　 　　每根管的質(zhì)量約為： 　　　　　　　　　　M=2.5t=2500kg 即　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　則 　　　　　　　　　　 　　考慮到管的外圓柱面的制造誤差，有可能8個(gè)支承點(diǎn)存在某些支承點(diǎn)與管子不接觸，故F應(yīng)該乘以一個(gè)安全系數(shù)S，取S＝1.5， 　　則 　　　　　　　　　　 二、計(jì)算使管子轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭矩 　　 1、 機(jī)械傳動(dòng)部分的總傳動(dòng)比　 2、 所用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為　 3、 滾輪的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 　　　?。?5　 mm 4、管子的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（按最大管計(jì)算） 　　　　　　mm 　　　　 　　5、管子的線速度 　　　　　　 　　　　　　 　 　　　　　　此速度即就是管子自動(dòng)的速度。 　　 　　6、計(jì)算滾輪使管子轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭矩T　 　　　　　計(jì)算在1s內(nèi)使管子的轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度達(dá)到　　 　　　　　　 　　　　　 　　　　　由本設(shè)計(jì)可知，t=1s 要求出滾輪使管子轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭矩T，可以采用動(dòng)量矩定理： 　　　　　　　　　　 　　　　由動(dòng)量矩定理可得： 　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　?。?1.5　 　　　　　 即滾輪使管子轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭矩　T＝21.5　。 三、對T進(jìn)行校核 　　查　“機(jī)械設(shè)計(jì)手冊軟件版R2.0”，可知　鋼-鋼的摩擦系數(shù)為　　 則最大靜摩擦力 　　　　　　　　　 相應(yīng)最大摩擦力矩 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 而　　　T＝21.5＜＜　 　　　　　故滾輪與管子不會(huì)產(chǎn)生相對滑動(dòng)的現(xiàn)象。 所以T符合設(shè)計(jì)的要求。 3-3-2　鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 　　用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊軟件版R2.0可以輕松完成鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，下面是設(shè)計(jì)的過程。 　　 　　1、初始條件　 　　　　　　　 傳遞功率　　　　　　　　0.02　　　　　　　　kw 　　　　　　　小鏈輪的轉(zhuǎn)速　　　　　　15　　　　　　　　　r/min 平均傳動(dòng)比　　　　　　　1可大或小0.5% 　　　　　　　大鏈輪的轉(zhuǎn)速　　　　　　15　　　　　　　　　r/min 　　　　　　　傳動(dòng)種類　　　　　　　　水平傳動(dòng) 　　　　　　　傳動(dòng)速度　　　　　　　　低速傳動(dòng)V＜3m/s 潤滑條件　　　　　　　　由設(shè)計(jì)結(jié)果決定 　　　　　　　中心距條件　　　　　　　可調(diào) 　　　　　　　載荷性質(zhì)　　　　　　　　平穩(wěn)載荷 　　　　　　　原動(dòng)機(jī)種類　　　　　　　電動(dòng)機(jī) 　　　　　　　潤滑方式　　　　　　　　人工定期潤滑 　　2、設(shè)計(jì)結(jié)果 　　　　　　1選擇鏈輪齒數(shù)Z,Z 假定鏈速v＜3m/s,由表9-8選取小鏈輪齒數(shù)Z=17;從動(dòng)鏈齒數(shù)Z=iZ=117=17 2計(jì)算功率Pca 由表9-9查得工作情況系數(shù)K=1.3,故 Pca= KP=1.30.02= 0.006kW 3確定鏈條節(jié)數(shù)L 初定中心距a=40p,則鏈節(jié)數(shù)為 L=++()=++() =97節(jié),取L=97節(jié) 4確定鏈條的節(jié)距p 由圖9-13按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì),鏈工作在功率曲率頂點(diǎn)左側(cè)時(shí),可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表9-10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K=()=()=0.88;K=()=()=0.99;選取單排鏈，由表9-11查得多排鏈系數(shù)K=1.0,故得所需傳遞的功率為 P==kW=0.007kW 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n=15r/min及功率P=0.007kW，由圖9-13選鏈號(hào)08A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。再由表9-1查得鏈節(jié)距p=12.70mm。 5確定鏈長L及中心距a L==m=1.23m a=[(L-+ =260mm 中心距減少量 a=（0.002~0.004）a=（0.002~0.004）260mm =0.52~1.04mm 實(shí)際中心距 a=a-a=260mm-（0.52~1.04）mm=259.48~258.96mm 取 a=255mm 6驗(yàn)算鏈速 v==m/s=0.053m/s 與原假設(shè)相符。 7驗(yàn)算鏈輪轂孔d 由表9-4查的小鏈輪轂孔許用最大直徑d=34mm，大于電動(dòng)機(jī)軸徑D=30mm,故合適。 8作用在軸上的軸力 F=KF 有效圓周力 F=1000=1000N=377.36N377N 按水平布置取壓軸力系數(shù)K=1.15,故 F=1.15377N=434N 3、鏈傳動(dòng)的尺寸參數(shù) 　　　　 　　　　如圖3-3-2所示， 　　　　 名稱　　　　　 符號(hào)　　小鏈輪數(shù)值　大鏈輪數(shù)值　　單位　 排距　　　　　 pt　　　　14.38　　　　14.38　　　　mm　 分度圓直徑　　 d 69.12 69.12 mm 齒頂圓最大直徑　 dama 77.04 77.04 mm 齒頂圓最小直徑　 dami 72.67 72.67 mm 分度圓最大弦齒高　hama 4.56 4.56 mm 分度圓最小弦齒高　hami 2.37 2.37 mm 齒根圓直徑　　　　df 61.17 61.17 mm 最大齒根距離　　　Lx 60.87 60.87 mm 圖3-3-2 3-3-3　減速器的選用 　　 　　考慮到負(fù)載較大，傳動(dòng)比也相當(dāng)大，所以選用單級(jí)普通圓柱蝸桿減速器，其簡圖如圖3-3-3所示。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-3-3 為了正確選用該普通圓柱蝸桿減速器，有必要對該減速器里邊所用的蝸輪蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊軟件版R2.0進(jìn)行設(shè)計(jì)，普通圓柱蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告： 一、普通蝸桿設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù) 1.傳遞功率 P 0.02 (kW) 2. 蝸桿轉(zhuǎn)矩 T1 0.10 (N.m) 3. 蝸輪轉(zhuǎn)矩 T2 3.39 (N.m) 4. 蝸桿轉(zhuǎn)速 n1 750.00 (r/min) 5. 蝸輪轉(zhuǎn)速 n2 15.00 (r/min) 6. 理論傳動(dòng)比 i 50.00 7. 實(shí)際傳動(dòng)比 i' 50.00 8. 傳動(dòng)比誤差 0.00 (％) 9. 預(yù)定壽命 H 4800 (小時(shí)) 10. 原動(dòng)機(jī)類別 電動(dòng)機(jī) 11. 工作機(jī)載荷特性 中等沖擊 12. 潤滑方式 浸油 13. 蝸桿類型 漸開線蝸桿 14. 受載側(cè)面 一側(cè) 二、材料及熱處理 1. 蝸桿材料牌號(hào) 45(表面淬火) 2. 蝸桿熱處理 表面淬火 3. 蝸桿材料硬度 HRC45～55 4. 蝸桿材料齒面粗糙度 1.6～0.8 (μm) 5. 蝸輪材料牌號(hào)及鑄造方法 ZCuSn10P1(砂模) 6. 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σ]H' 200 (N/mm^2) 7. 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σ]H 225 (N/mm^2) 8. 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σ]F' 51 (N/mm^2) 9. 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σ]F 45 (N/mm^2) 三、蝸桿蝸輪基本參數(shù)設(shè)計(jì)(mm) 1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI） 2選擇材料 根據(jù)庫存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為了45-55HRC。蝸桿用鑄錫磷青銅ZCuSn10p1,金屬模鑄造。 3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距 1）確定載荷系數(shù)K 因工作載荷不均、沖擊大，系數(shù)=1.20；查表11-5選取使用系數(shù)=1.20；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊力不大，可取動(dòng)載系數(shù)=1.05；則 K=**=1.20*1.20*1.05=1.512 2）確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪桿相配，故=160M。 3）確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比值/a=0.25，查表的=3.4。 4）確定許用接觸應(yīng)力[] 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，查表得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268 MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60j=60x1xx4800=0.432x 壽命系數(shù) ==1.111 則 =*=1.111*268 MPa=298MPa 5）計(jì)算中心距 a==75.25 mm 取中心距a=80mm,因i=50mm, 故從表11-2中取模數(shù)m=4mm,蝸桿分度圓直徑d=40mm.這時(shí)d/a=0.5,從圖11-18z中可查得接觸系數(shù)Z=2.65,因?yàn)閆＜Z 因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 1）蝸桿 軸向齒數(shù)P=12.56mm,直徑系數(shù)q=10；齒頂圓直徑d=48mm；齒根圓直徑d=30.40mm；分度圓導(dǎo)程角=305750；蝸桿軸向齒厚s=6.28mm。 2）蝸輪 蝸輪齒數(shù)z=50；變位系數(shù)x=+0.75； 驗(yàn)算傳動(dòng)比i===50，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為=0，沒有誤差。 蝸輪分度圓直徑 d=mz=504=200mm 蝸輪喉圓直徑 d= d+2h=200+2（-36）=128mm 蝸輪齒根圓直徑 d= d-2h=200-244.8=110.40mm 蝸輪咽喉母圓直半徑 r=a-d=80-128=16mm 4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 = 當(dāng)量齒數(shù) z==50.75 根據(jù)x=+0.75，z=50.75，從圖11-19中可查得齒形系數(shù)Y=2.5 螺旋角系數(shù) Y=1-=0.7786 許用彎曲應(yīng)力 []= []K 從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa 壽命系數(shù) Y==0.8499 []=560.8499MPa=47.596 MPa =0.521MPa 彎曲強(qiáng)度是滿足的 四、蝸桿蝸輪精度 ---------------------------------------------------------- 項(xiàng)目名稱 蝸 桿 蝸 輪 ---------------------------------------------------------- 1. 第一組精度 7 7 ---------------------------------------------------------- 2. 第二組精度 7 7 ---------------------------------------------------------- 3. 第三組精度 7 7 ---------------------------------------------------------- 4. 側(cè) 隙 f f ---------------------------------------------------------- 根據(jù)所得的結(jié)果來選用普通圓柱蝸桿減速器，查＜＜機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊＞＞　P1257表7-3-1。 　　　 考慮到安裝與潤滑的方便，本設(shè)計(jì)選用普通圓柱蝸桿減速器的型號(hào)是 　　 　　　　　　WD－8AⅠJB/ZQ　4390－86 　　　該減速器的具體參數(shù)為： 中心距　　　　　a＝80　mm 傳動(dòng)比　　　　　i＝50 蝸桿頭數(shù)　　　?。? 蝸輪齒數(shù)　　　?。?0 模數(shù)　　　　　　m＝4 許用功率　　　　P＝1 kw 傳動(dòng)效率　　　?。?.72 質(zhì)量　　　　　　M＝28 kg 減速器的具體尺寸參照零件圖。 3-3-4　電動(dòng)機(jī)的選用（JB　3074-82） 　　　　　　　　查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》　P1363 選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 　　　 　　　　　　　　　　　　　Y132S-8 該電機(jī)的具體參數(shù)是： 電機(jī)名稱：Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 類別代號(hào)：Y 型號(hào)規(guī)格：Y132S-8 防護(hù)等級(jí)：IP44 安裝形式：B3 極　　數(shù)：8 額定功率：2.2 kw 轉(zhuǎn)　　速：730　 額定電壓：380　V 額定電流：5.5　A 滿載效率：0.81 同步轉(zhuǎn)速：750　 滿載功率因素：cos=0.71 堵塞轉(zhuǎn)矩：2.0　 額定轉(zhuǎn)矩：2.0　 凈　　重：17　kg 標(biāo)　　準(zhǔn)：JB 3074-82 　　電動(dòng)機(jī)的簡圖如圖3-3-4所示。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-3-4 3-3-5　聯(lián)軸器的選用 　　聯(lián)軸器的選用主要依據(jù)許用扭矩，還有所用軸的大小。本設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)輸出軸的大小為　38，變速器的輸入軸大小為　24，輸出軸大小為　38。驅(qū)動(dòng)輪輸入軸的大小為　20。 　　本人選用聯(lián)軸器所用的資料是《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》P870和Autocad@mechanical2001。 電動(dòng)機(jī)與變速器的聯(lián)接采用凸緣聯(lián)軸器YL4，變速器與驅(qū)動(dòng)輪輸入軸的聯(lián)接采用凸緣聯(lián)軸器YL5，其具體參數(shù)為： 型號(hào)　許用扭矩　　d　　 L　 D　 　 M　 螺栓數(shù)目 　　 YL4 40 25/28 62 100 80 8 3 128 2.5kg YL5 63 30/32 82 105 85 8 4 168 3kg 凸緣聯(lián)軸器YL型的簡圖如圖3-3-5 　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-3-5 3-3-6　軸的設(shè)計(jì)　　參照《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P367 　　　軸設(shè)計(jì)的步驟為： 　　 第一， 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案。 第二， 選擇軸的材料 第三， 初步估算軸的材料 第四， 進(jìn)行軸系零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第五， 進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 第六， 進(jìn)行剛度計(jì)算 第七， 校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度 第八， 驗(yàn)算軸承 第九， 根據(jù)計(jì)算結(jié)果修改設(shè)計(jì) 第十， 繪制零件圖 一、軸強(qiáng)度的計(jì)算 　　 　　軸直徑的計(jì)算公式 　　　　 　　　　?。健? 　　P－　軸傳遞的功率 　　n－　 －　軸材料許用扭應(yīng)力（），見表14－13 　　A－　與軸材料及相應(yīng)許用扭應(yīng)力有關(guān)的系數(shù)，見表14-13 注意：對于　　，開一個(gè)鍵槽，軸頸就增大5-7%。 　　P＝0.01　kw n=15 　MPa A=102 　　　mm mm 考慮到此設(shè)計(jì)的傳動(dòng)軸與滾輪的配合，取 mm 二　按照彎矩合成強(qiáng)度計(jì)算 1求滾輪上作用力的大小,方向 作用在滾輪上的轉(zhuǎn)距為: T=21.5Nm 圓周力: F===0.478N 徑向力 F==0.176N 周向力: F= Ftan=0.068N 2軸承的支反力 水平面的支反力: R=R= F/2=0.239N 垂直面的支反力: R=(- Fd/2+ F30)/60=133.2 N R=( Fd/2+ F30)/60=500.4 N 3畫彎距圖 水平面的彎距: M= R30=0.0717Nm 垂直面的彎距: M= R30=39.96 Nm, M= R30+ F d/2=5.007 Nm 合成彎距: M==39.96 Nm M==5.007 Nm 4畫彎距圖 T= F d/2=0.2145 Nm 當(dāng)量彎矩的計(jì)算公式　　 軸在危險(xiǎn)截面的彎矩 軸在危險(xiǎn)截面的扭矩 　?。p速器的輸出扭矩） 扭矩校正系數(shù) 　　?。▽τ诜€(wěn)定不變的轉(zhuǎn)矩） 故軸在危險(xiǎn)截面的合成彎矩 　　 　 三、校核軸的強(qiáng)度?。ò凑盏谌龔?qiáng)度理論） 　　校核公式 　　　　 　　　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P366　表15-1，軸的材料選用40 相應(yīng)的彎曲疲勞極限　＝355　MPa 軸在危險(xiǎn)截面的抗彎模量W的計(jì)算公式參照《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P370之表14-16，對于開鍵槽的軸， mm mm mm 　 故　 mm，符合要求。 　　所用到的三根軸的具體形狀參照零件圖。 三、校核軸的強(qiáng)度?。ò凑盏谌龔?qiáng)度理論） 　　校核公式 　　　　 　　　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P366　表15-1，軸的材料選用40 相應(yīng)的彎曲疲勞極限　＝355　MPa 軸在危險(xiǎn)截面的抗彎模量W的計(jì)算公式參照《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P370之表14-16，對于開鍵槽的軸， mm mm mm 　 故　 mm，符合要求。 　　所用到的三根軸的具體形狀參照零件圖。 3-3-7　軸承的選用 一、基本條件3248　N 　　　　　　 　　　　　　軸頸　 　　　　　　預(yù)期壽命　　 　　　　　　運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕微的沖擊。 二、當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算 　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P323　表13-6 　取　 則當(dāng)量動(dòng)載荷 　　　　　　　 三、基本額定動(dòng)載荷 　　　　　　　　?。▽τ跐L子軸承?。剑? 　　　　　　　 　　　　　　　　 按照　　查《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊》之P1671， 選用單列圓錐滾子軸承（GB297-84） 選用的兩種軸承的參數(shù)為： 型號(hào)　　　　 d D C 　 7606E 30 mm 72 mm 77.5 58.8　 7204E 20 mm 47 mm 26.8 18.2　 其具體形狀如圖3-3-7所示，上圖為7204E，下圖為7606E。 圖3-3-7 3-3-7　滾動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)裝配的需要，設(shè)計(jì)出如圖3-3-10所示的滾輪，該滾輪用于驅(qū)動(dòng)輪和滾動(dòng)輪。 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-3-6 3-3-7　滾輪支承上蓋的設(shè)計(jì) 該零件的設(shè)計(jì)主要依據(jù)裝配時(shí)的需要，設(shè)計(jì)出來的圖形如圖3-3-11所示。 　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-3-7 鳴 謝 此次設(shè)計(jì)是我們大學(xué)三年最后一次設(shè)計(jì)，是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次全面檢查，要求我們能夠綜合運(yùn)用三年來所學(xué)的知識(shí)，在畢業(yè)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上由自己獨(dú)立設(shè)計(jì)隔水管橫焊縫自動(dòng)對中裝置 通過此次設(shè)計(jì)，使我們明白了機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，特別是對原來沒有鞏固的知識(shí)進(jìn)行了一次全面的復(fù)習(xí)，并由自己進(jìn)行設(shè)計(jì)，記憶深刻.在即將畢業(yè)時(shí),對三年來所學(xué)的溫習(xí)一遍,沒學(xué)好的,重新看,學(xué)一遍,收獲不小.同時(shí)增強(qiáng)了在計(jì)算、繪圖及檢索參考文獻(xiàn)等方面的能力。 歷經(jīng)兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了！首先感謝黃開有副教授對我的大力支持，感謝他能在百忙中能抽出寶貴的時(shí)間來指導(dǎo)我，給了我很多意見及相關(guān)資料，如果沒有他的悉心指導(dǎo)，我想我是不可能那么順利的完成這次設(shè)計(jì)。 在這次設(shè)計(jì)中，我深切體會(huì)到一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的艱巨和工作量的巨大，也深切體會(huì)到了一個(gè)工程技術(shù)人員必須有科學(xué)認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度，這將對即將走向社會(huì)的我有著深遠(yuǎn)的影響。 設(shè)計(jì)參考書目： 1、《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》　唐金松主編　　1992年6月第一版 2、《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》　吳宗澤主編　　1999年1月第一版 3、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》　陳仕賢等編 4、《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊》　修訂本　　　　1992年12月第二版 5、《機(jī)械制圖》第五版　大連理工大學(xué)工程畫教研室　主編 6、《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版　濮良貴　紀(jì)名剛　主編　高等教育出版社 32