焊接生產(chǎn)課程設計---民用液化氣瓶.doc

課程設計用紙目錄前言第1章 液化氣瓶部分21.1 液化氣瓶結構21.2 鋼瓶上、下封頭選材31. 鋼瓶主體厚度計算4第2章 鋼瓶制造工藝62.1 焊接方法的確定62.1.1 熔化極氬弧焊優(yōu)缺點62.1.2 氣體保護焊72.1.3 埋弧焊72.2 焊接工藝及流程82.2.1 封頭的制備82.2.2 焊接工藝流程11第3章 機械裝置設計計算133.1 焊接鋼瓶時轉速133.2 電動機的選擇133.2.1 鋼瓶旋轉焊接時所需功率133.2.2 電動機功率選擇173.3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)203.3.1合理分配各級傳動比203.3.2 計算各軸動力參數(shù)203.3.3 第一級蝸桿傳動參數(shù)確定213.3.4 第二級蝸桿傳動參數(shù)確定233.3.5 一級蝸桿軸尺寸設計263.3.6 蝸輪蝸桿軸尺寸設計263.37 蝸輪軸的尺寸設計273.3.8 V帶傳動273.4 液壓缸的選擇313.4.1 夾緊液壓缸的選擇313.4.2 升降液壓缸的選擇32第4章 埋弧自動焊機及其他裝置的確定344.1 埋弧自動焊機的確定344.1.1 焊接機頭的選擇344.1.2 焊接機頭附屬裝置344.2 焊接其他裝置34設計體會36參考文獻38第 42 頁 前言民用液化氣瓶是焊接壓力容器的一種，它在生活中很常見，對于目前的社會生活條件來說，液化氣瓶在生活中的使用還是不可取代的，同時作為一種壓力容器，在使用過程中的安全問題非常的重要，在焊接生產(chǎn)一定要嚴格要求。因此，液化氣瓶的結構設計和自動化生產(chǎn)焊接裝置的設計還是有著重要的意義。本次課程設計主要是進行民用液化氣瓶結構的特點分析、液化氣瓶設計方案的選定、機械傳動部分設計計算、焊接方法和參數(shù)的制定、焊接工藝的制定以及焊接裝置的分析設計等，從而對焊接結構生產(chǎn)及裝備特點及應用有初步的了解，對焊接生產(chǎn)實踐有一定的認識，為以后的學習和工作做一定的鋪墊。因此，做好本次課程設計是非常有必要的，不僅是對本學期以及以前知識的鞏固，而且也相當于一次工作的實踐。第1章 液化氣瓶部分1.1 液化氣瓶結構由1液化石油氣鋼瓶國標GB 5842-2006 可知民用液化石油氣鋼瓶的型號有YSP407、YSP12、YSP26.2和YSP35.5四種型號，它們的結構主要是由上下兩個封頭焊接在一起，是一種典型的焊接壓力容器，如圖1-1，本次課程設計我選擇YSP35.5液化石油氣鋼瓶進行分析設計。圖1-1 YSP35.5型鋼瓶結構1底座 2下封頭 3上封頭 4閥座5護罩 6瓶閥由1液化石油氣鋼瓶國標GB 5842-2006 表2常用鋼瓶的型號和參數(shù)可知該YSP35.5型號鋼瓶的參數(shù)如表1-1。表1-1 YSP型鋼瓶參數(shù)型號參數(shù)鋼瓶內(nèi)直徑/mm公稱容積/L最大充裝量/kg封頭形狀系數(shù)YSP35.531435.514.9K=0.8通過查閱相關資料，對本次設計的YSP35.5型鋼瓶參數(shù)進行補充，如表1-2。表1-2 YSP型鋼瓶其他參數(shù)型號參數(shù)底座外直徑/mm護罩外直徑/mm鋼瓶高度/mm適用環(huán)境溫度/公稱工作壓力/MpaYSP35.5240190680-40+602.1由于本次課程設計的主要任務是對液化石油氣鋼瓶上、下封頭連接的中間環(huán)焊縫的焊接，以及焊接裝置的分析設計等，因此在下面的設計中主要對上、下封頭的選材、成形、焊接等詳細分析設計，對底座、閥座、護罩和瓶閥簡單分析設計。1.2 鋼瓶上、下封頭選材由1液化石油氣鋼瓶國標GB 5842-2006一般規(guī)定鋼瓶主體（指筒體、封頭等受壓元件）材料，必須采用平爐、電爐或氧氣轉爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼，具有良好的沖壓和焊接性能。材料必須有相關制造許可證書和質(zhì)量合格證書（原件）。主體材料力學性能應符合 GB 6653的規(guī)定，主體材料的屈強比不得大于0.80。主體材料的化學成分應符合下列范圍：碳C 不大于0.18% 硅Si 不大于0.10%錳Mn 0.701.50% 硫S 不大于0.020%磷P 不大于0.025% 硫S+磷P不大于0.040%根據(jù)上述要求并考慮到民用液化石油氣鋼瓶的壓力不是很大和制造成本的問題，選擇16MnR鋼代替焊接鋼瓶專用鋼板。它是一種普通低合金鋼,是鍋爐壓力容器專用鋼，鍋爐壓力容器的常用材料。它的強度較高、塑性韌性良好。常見交貨狀態(tài)為熱軋或正火。屬低合金高強度鋼，含Mn量較低。性能與20G（412-540）近似，抗拉強度為（450-655）稍強，伸長率為19-21%，比20G的大于24%差。它的主要化學成分如表1-3。表1-3 16MnR低合金結構鋼的主要化學成分鋼號化學成分（%）CSiMnS1. 鋼瓶主體厚度計算由于16MnR鋼是Q345鋼的一種，所以該鋼種的屈服強度最低值為345Mpa。由1液化石油氣鋼瓶國標GB 5842-2006筒體壁厚和封頭直邊部分厚度計算公式（1）式中，為材料的下屈服強度；為鋼瓶的內(nèi)直徑；為焊縫系數(shù)，取0.9；為水壓試驗壓力（由GB5100-94鋼制焊接氣瓶規(guī)定，鋼制焊接氣瓶水容積不大于150L的鋼制焊接氣瓶水壓試驗壓力不大于7.5Mpa），取。則封頭曲面部分厚度計算公式（2）式中，為封頭形狀系數(shù)，由上述可知。則由上述計算可知，取厚度最大值并且參照鋼板厚度系列，本次設計鋼瓶主體部分厚度為6mm。第2章 鋼瓶制造工藝2.1 焊接方法的確定本次設計民用液化氣瓶由兩個帶直邊的模壓上、下封頭組成，中間有一條環(huán)縫，批量生產(chǎn)且有一定的技術要求，根據(jù)所學知識及查閱資料可選擇的焊接方法有熔化極氬弧焊、氣體保護焊、自動埋弧焊這三種常見的焊接方法。2.1.1 熔化極氬弧焊優(yōu)缺點與其它焊接方法相比，熔化極氬弧焊的特點有：（1）可以焊接幾乎所有的金屬。既可以焊接碳鋼、合金鋼、不銹鋼，還可以焊接鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦合金等容易被氧化的非鐵金屬；（2）焊絲和電弧的電流密度大，焊絲熔化速度快，對母材的熔敷效率高，焊接生產(chǎn)率高；（3）與電弧焊相比，熔化極氬弧焊電弧狀態(tài)穩(wěn)定，容地過渡平穩(wěn)，幾乎不產(chǎn)生飛濺，熔透也較深；（4）由于惰性氣體本質(zhì)上不與熔化金屬產(chǎn)生冶金反應。熔化極氬弧焊的不足：（1）由于使用氬氣保護，焊接成本比電弧焊高，生產(chǎn)效率也低于電弧焊；（2）焊接準備工作要求嚴格，包括對焊接材料的清理和焊接區(qū)的清理等。（3）厚板焊接中的封底焊焊縫成形質(zhì)量不是很好。2.1.2 氣體保護焊與其它焊接方法相比，氣體保護焊的特點有：（1）焊接生產(chǎn)率高；（2）焊接成本低；（3）焊接能耗低；（4）適用范圍廣，可采用自動焊或半自動焊對任何角度、任何位置、任何長度及復雜的曲面焊縫都可焊接；（5）焊縫含氫量低，抗裂紋性好；（6）焊后不需清渣，明弧焊接便于監(jiān)視，有利于機械化操作；（7）焊接保護效果好。氣體保護焊的缺點和不足：（1）焊不能用于非鐵金屬的焊接，只能用于低碳鋼和低合金鋼等黑色金屬的焊接；（2）焊熔滴過渡不如MIG焊穩(wěn)定，飛濺量較大；（3）焊產(chǎn)生很大的煙塵，操作環(huán)境不好。2.1.3 埋弧焊與其它焊接焊接方法相比，埋弧焊有如下優(yōu)勢：（1）焊接生產(chǎn)率高；（2）焊接金屬的品質(zhì)良好、穩(wěn)定；（3）焊接外觀非常美觀；（4）焊接成本低；（5）操作環(huán)境好。埋弧焊存在的問題：（1）設備費用高；（2）對坡口精度要求高；（3）焊接姿勢受到限制；（4）適用于碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼等材料的焊接，有色金屬焊接困難；（5）焊縫金屬的沖擊韌性普遍不好；（6）主要用于自動焊、長縫焊、中等以上厚度板的焊接。通過上面三種焊接方法的優(yōu)缺點對比，熔化極氬弧焊對焊接坡口精度要求較高而且成本較高，焊需要焊前打底焊較麻煩而且焊接生產(chǎn)環(huán)境不好，相比之下選擇埋弧自動焊接比較合適，在內(nèi)部加襯墊焊接，適合于大批量生產(chǎn)而且焊縫質(zhì)量較好。2.2 焊接工藝及流程2.2.1 封頭的制備由上述參數(shù)可知筒體高度為680mm，則封頭的高度為340mm，筒體外直徑為314mm+26mm=326mm，由于板料較薄其中性層取d=320mm，工件的相對高度h/d=1.06。查閱表5-1筒形件的修邊余量表得修邊余量h=8.5mm。由原始坯料沖壓后的結構尺寸如圖2-19（單位mm）。圖2-1 原始坯料沖壓后的結構尺寸由公式（5-36）毛坯的直徑計算公式為式中， 為零件總面積。封頭直邊高度，封頭凸緣為半徑的半球。則毛坯的直徑取整后取毛坯直徑為910mm，厚度為6mm的鋼板。（1）下封頭制備 將下好的尺寸為直徑為910mm，厚度為6mm的鋼板板料在專用沖壓磨具上沖壓成帶有直邊的的筒體，再將沖壓后的筒體余邊切掉，將筒體高度加工到340mm。如圖2-2（單位mm）。圖2-2 下封頭結構尺寸（2）上封頭的制備 采用制備好的上封頭為原料，由于上封頭要安裝閥座，所以在專用鉆床上鉆出一個安裝閥座的孔，同時防止由于上、下閥座都為封閉的筒體焊接時產(chǎn)生爆炸或者變形較大，結構如圖2-3（單位mm）。圖2-3 上封頭結構尺寸2.2.2 焊接工藝流程（1）坡口上、下封頭的焊接采用對接接頭，為保證環(huán)焊縫開設60的正面V形坡口，在鋼瓶內(nèi)部裝上襯墊，用手工電弧焊完成封頭的定位焊接和襯墊與筒體的連接，裝配時間隙為01mm，如圖2-4。然后清理干凈手工電弧焊藥皮，并且將焊點用磨光機打磨平整。圖2-4 瓶體焊坡口及襯墊（2）焊前準備焊前，坡口兩側各10mm范圍內(nèi)的鐵銹，應打磨干凈，露出金屬光澤。用丙酮清洗坡口附近的油污。焊劑和焊條按規(guī)定烘干，300350保溫2h。注意焊劑中不要混入鐵屑、碎石等雜物。不要強行組裝，避免應力過大；引弧板要對齊焊縫，地線連接牢固。（3）焊接材料埋弧自動焊時焊絲選用H10Mn2，直徑4mm；定位焊及襯墊的焊接的焊條為J507.埋弧焊焊劑選用SJ101燒結焊劑。（4）工藝參數(shù)筒體的設計厚度為6mm，開V形坡口，由于埋弧焊焊接板厚較厚，可只焊接一道。查表6-17得，埋弧自動焊工藝參數(shù)如表2-1。表2-1 埋弧自動焊工藝參數(shù)板厚/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度cm/min6458060031323540對于該設計民用鋼瓶埋弧自動焊具體焊接速度為36 cm/min。第3章 機械裝置設計計算3.1 焊接鋼瓶時轉速由上述設計鋼瓶埋弧自動焊焊接速度為36 cm/min，即焊接時鋼瓶在胎具上旋轉的線速度v=36 cm/min=360mm/min。焊接時鋼瓶的轉速式中，為筒體的外直徑，取。則，3.2 電動機的選擇 3.2.1 鋼瓶旋轉焊接時所需功率1、力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。由于本次設計為大批量生產(chǎn)民用液化石油氣瓶，考慮到生產(chǎn)的效率和夾緊的穩(wěn)定性，采用液壓缸傳動夾緊。2、夾緊元件 即與瓶體相接觸的部分，通過它和工件的直接接觸而完成夾緊動作。由上述設計可知，鋼瓶主體環(huán)焊縫在焊接時夾緊的部位是兩端的球形頭，因此設計采用凹球面棘爪來保證焊接時的裝卡。與減速裝置輸出帶輪連接的棘爪 由于該棘爪通過與減速裝置的輸出軸通過帶輪傳動使鋼瓶旋轉。在設計時，通過一個裝有帶輪的帶有長的導向鍵的光桿導桿與該棘爪通過螺栓連接在一起，該帶有長鍵槽的光桿導桿通過滑動軸承與支座聯(lián)接，在旋轉焊接的過程中，棘爪隨光桿導桿上的帶輪轉動而液壓缸的導桿不動，因此該棘爪的聯(lián)接導桿與液壓缸的導桿之間通過角接觸軸承連接（能同時承受徑向載荷和液壓缸壓緊的軸向載荷，接觸角選擇25）。該棘爪結構尺寸如圖3-1（單位mm）。圖3-1與減速裝置連接的棘爪結構尺寸與右邊導向液壓缸連接的棘爪 為了設計的方便，該棘爪的結構尺寸有上述與減速裝置連接的棘爪相同，同左棘爪一樣該棘爪通過螺栓聯(lián)接在光桿導桿上，光桿導桿通過滑動軸承與支座聯(lián)接。在旋轉焊接的過程中，棘爪和光桿導桿一起轉動而液壓缸的導桿不動，因此該棘爪的聯(lián)接光桿導桿與液壓缸的導桿之間連接應裝有角接觸軸承。3、液壓缸輸出功率的確定 分析可知，液壓缸對鋼瓶的夾緊力主要是在旋轉焊接的過程中，瓶體與焊接滾輪架之間的摩擦力、鋼瓶旋轉的離心力（由上述涉及可知焊接過程中瓶體旋轉的速度為，很小可不考慮離心力，因此主要計算瓶體與焊接滾輪架之間的摩擦力。）。焊接滾輪架設計 為了保證該設計裝置能焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距設計成可調(diào)節(jié)式的，兩對滾輪的支撐架在底座上可擺動，在支撐架中間安裝有手動調(diào)節(jié)裝置，可以調(diào)節(jié)每對滾輪之間的間距，來適應不同直徑的焊接件。焊接滾輪架的結構尺寸如圖3-2（單位mm）。a）左視圖b）主視圖圖3-2 焊接滾輪架結構尺寸1滾輪 26006號軸承 3手動張緊調(diào)節(jié)器 4臺階孔 5支撐架 6底座 瓶體與焊接滾輪架之間的摩擦力 由上述設計可知沖壓成封頭的毛坯直徑為910mm，厚度為6mm的鋼板。則每個封頭的大致質(zhì)量按公式 計算。式中，為16MnR的密度，??；D為毛胚的直徑；h為板厚。則每個封頭的大致重量為那么，整個鋼瓶的重量為60kg。鋼瓶焊接時在滾輪架上的上受力情況，如圖3-3。圖3-3 鋼瓶焊接時在滾輪架上的上受力圖由于是兩對滾輪架同時作用在鋼瓶上，則F=mg=300N。兩個滾輪是同時對鋼瓶產(chǎn)生作用力，則滾輪對鋼瓶的支反力即滾輪架的四個滾輪對鋼瓶的作用力都為173.2N。查閱相關資料得滾輪與鋼瓶之間在沒有潤滑劑的情況下的摩擦系數(shù)為0.15，則可得出在焊接過程中，滾輪架對鋼瓶的摩擦阻力為鋼瓶焊接時旋轉所需的功率 由上述設計可知，要使鋼瓶在焊接時穩(wěn)定旋轉需要克服的摩擦力為，摩擦力產(chǎn)生的功為，焊接時瓶體與滾輪架有兩對深溝球軸承相接觸，則傳動效率為（查閱1-7可得，一對滾動軸承的傳動效率）。則鋼瓶焊接時旋轉所需的功率。即只有當鋼瓶兩端的棘爪對鋼瓶的夾緊輸出功率不小于該值是才能使鋼瓶在焊接時穩(wěn)定旋轉。3.2.2 電動機功率選擇由上述設計可知，焊接時鋼瓶旋轉所需要的功率為,由于本次設計的焊接速度為很慢，保證較大的傳動比，故減速裝置采用兩級蝸輪蝸桿傳動和V帶輪減速傳動。1、確定電動機額定功率查閱公式（13-4）可知傳動的總效率總效率 。查表1-7可得，蝸桿傳動傳動效率 =0.75（兩對）；滾動軸承的效率 =0.99（三對，減速器的軸承）；聯(lián)軸器傳動效率=0.99（電動機與減速器一對）；=0.96（V帶輪傳動效率）；=0.97（兩對，潤滑正常的滑動軸承）；=0.99（兩對角接觸軸承）。則，傳動裝置的總效率電動機所需的實際功率2、確定電動機的轉數(shù)（1）由上述設計可知，在焊接過程中鋼瓶的旋轉速度為。（2）確定電動機的轉速范圍按照工作機轉速要求和傳動機構的合理傳動比范圍，可以推算電動機轉速可選范圍，如（13-5），式中，為電動機輸出的轉速；為各級傳動的合理傳動比范圍，查得單級蝸桿傳動比常用值為（1040），最大值為80；V帶傳動傳動比常用值為（24），最大值為7。為保證能夠選擇合適的電動機本次設計每一級蝸桿傳動比為（1040），V帶傳動采用適中傳動比值4，則。3、選擇電動機的型號由上述設計電動機所需的實際功率為，電動機的轉速范圍在。由于焊接時鋼瓶的旋轉速度很低，因此在滿足功率的條件下可選擇轉速低的電動機。查閱表12-1可得，Y系列（IP44）電動機的技術數(shù)據(jù)表選定Y112M-6型電動機，主要技術數(shù)據(jù)如表3-1。表3-1 Y112M-6型電動機技術數(shù)據(jù)型號額定功率/kW滿載轉速r/min堵轉轉矩最大轉矩質(zhì)量/kgY112M-62.29402.02.045查閱表12-3可得，Y112M-6型電動機的安裝及外形尺寸參數(shù)，如表3-2。表3-2 Y112M-6型電動機的安裝及外形尺寸（mm）機座號ABCDEFGHKABACADHDBBL112M19014070286082411212245230190265180400參照表13-3可知，該電動機結構尺寸如圖3-4。a） b） c）圖3-4 Y112M-6型電動機的結構布置3.3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)3.3.1合理分配各級傳動比由公式（14-1）和（14-2）可知，傳動裝置的總傳動比要求為式中，為高速級蝸桿傳動比；為低速級蝸桿傳動比；為V帶傳動比；為電動機輸出的轉速，即焊接時鋼瓶的轉速n；為電動機的轉速。查閱資料可知二級蝸桿減速一般推薦：，取V帶的傳動比為，經(jīng)計算分析可得，。3.3.2 計算各軸動力參數(shù)1、電動機軸：滿載的轉數(shù)；額定功率為=2.2kW扭矩為2、減速器的蝸桿軸：蝸桿軸的轉數(shù)；輸出功率扭矩為3、蝸輪蝸桿軸：蝸輪蝸桿軸的轉數(shù)輸出功率扭矩為4、蝸輪軸（輸出軸）：蝸輪蝸桿軸的轉數(shù)輸出功率 扭矩為5、V帶傳動：（1）小帶輪軸：轉數(shù) 功率 扭矩（2）大帶輪軸：轉數(shù) 功率 扭矩6、鋼瓶：鋼瓶轉速輸出功率扭矩為 經(jīng)過計算蝸輪軸的轉速，即焊接時鋼瓶的旋轉速度為0.36r/min，則埋弧焊槍的焊接線速度為36.85cm/min滿足上面選擇的埋弧焊焊接參數(shù)在3540cm/min范圍值內(nèi)。3.3.3 第一級蝸桿傳動參數(shù)確定1、選擇材料并確定其許用應力蝸桿用45鋼，表面淬火，硬度為4555HRC；蝸輪用鑄錫青銅ZCuSnP1，金屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈采用青銅制造，而輪芯采用灰鑄鐵HT100制造。由表12-4查得，錫青銅蝸輪許用接觸應力；由表12-6查得，許用彎曲應力。2、選擇蝸桿頭數(shù)由查表12-2，取，由2公式（12-1） 得3、確定使用系數(shù)、綜合彈性系數(shù)由（12-9）??；（鋼與錫青銅配對）4、確定接觸系數(shù)由（12-9）取，由圖12-11得。5、計算中中心距a由公式（12-9），得第一級蝸桿傳動中心距6、確定模數(shù)m、蝸輪齒數(shù)、蝸桿直徑系數(shù)、蝸桿導程角、中心距a等參數(shù)由2式（12-10）蝸桿分度圓直徑和模數(shù)為由表11-1，若取，由2式（12-4）中心距滿足接觸強度。則，蝸輪的分度圓直徑為，由2式（12-2）得，導程角7、蝸輪蝸桿各部尺寸計算（參照2表12-3、圖12-4、圖12-7和圖12-8）（1）蝸桿齒頂圓直徑，蝸輪喉圓直徑，蝸輪頂圓直徑，?。?）蝸桿齒根圓直徑，蝸輪齒根圓直徑（3）蝸桿齒寬當時，取。（4）蝸輪輪緣寬度當時，取（5）蝸輪輪圈厚度3.3.4 第二級蝸桿傳動參數(shù)確定1、選擇材料并確定其許用應力蝸桿用45鋼，表面淬火，硬度為4555HRC；蝸輪用鑄錫青銅ZCuSnP1，金屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈采用青銅制造，而輪芯采用灰鑄鐵HT100制造。由表12-4查得，錫青銅蝸輪許用接觸應力；由表12-6查得，許用彎曲應力。2、選擇蝸桿頭數(shù)由查表12-2，取，由2公式（12-1） 得3、確定使用系數(shù)、綜合彈性系數(shù)由（12-9）?。唬ㄤ撆c錫青銅配對）4、確定接觸系數(shù)由（12-9）取，由圖12-11得。5、計算中中心距a由公式（12-9），得第二級蝸桿傳動中心距6、確定模數(shù)m、蝸輪齒數(shù)、蝸桿直徑系數(shù)、蝸桿導程角、中心距a等參數(shù)由2式（12-10）蝸桿分度圓直徑和模數(shù)為由表12-1，若取，由2式（12-4）中心距滿足接觸強度。則，蝸輪的分度圓直徑為，由2式（12-2）得，導程角7、蝸輪蝸桿各部尺寸計算（參照2表12-3、圖12-4、圖12-7和圖12-8）（1）蝸桿齒頂圓直徑，蝸輪喉圓直徑，蝸輪頂圓直徑，?。?）蝸桿齒根圓直徑，蝸輪齒根圓直徑（3）蝸桿齒寬當時，取。（4）蝸輪輪緣寬度當時，?。?）蝸輪輪圈厚度3.3.5 一級蝸桿軸尺寸設計1、選擇軸的材料蝸桿軸選材與上述設計一致，選用45鋼，調(diào)制處理。2、確定軸端直徑由2按扭轉強度計算公式（14-2）設計，由表14-2查得，選取，則由2例14-1可知，軸端有鍵槽，將直徑增大5%，則此軸的輸入端與電動機聯(lián)接，直接選擇與電動機輸出軸相同的軸徑，即取28mm。3.3.6 蝸輪蝸桿軸尺寸設計1、選擇軸的材料蝸輪蝸桿軸選材與上述設計一致，蝸桿采用45鋼，故蝸輪蝸桿軸選用45鋼，調(diào)制處理。2、確定軸端直徑由2按扭轉強度計算公式（14-2）設計，由表14-2查得，選取，則由上述設計蝸桿的分度圓直徑，為了滿足扭轉的強度，選取蝸輪蝸桿軸的最小直徑為45mm。3.37 蝸輪軸的尺寸設計1、選擇軸的材料蝸輪軸選用40Cr鋼，調(diào)制處理。2、確定軸端直徑取蝸輪軸的最小直徑為70mm。由2例14-1可知，軸端有鍵槽，將直徑增大5%，則此軸的輸入端與V帶輪聯(lián)接，參照軸徑系列選取直徑為。3.3.8 V帶傳動1、計算功率查表13-8 得，故2、選V帶型號可選用普通V帶。根據(jù)，由上述設計小帶輪的轉速為。由圖13-15查出此坐標點位于C型區(qū)域內(nèi)，故選擇C型V帶。3、確定大、小帶輪基準直徑、由表13-9，應不小于200，現(xiàn)取，由式913-9) 得，由表13-9取。4、驗算帶速帶速小于，合適。5、V帶基準長度和中心距初選中心距由式（13-2）得帶長查表13-2，對C型帶選用。再由式（13-16）計算實際中心距6、驗算小帶輪的包角由式（13-1）得 合適。7、確定V帶的根數(shù)由于帶的傳動速度很小，因此選用四根C型V帶。8、帶輪結構設計（參照2圖13-17、表13-1和表13-10）（1）小帶輪：由于帶輪的直徑與上述設計安裝軸的直徑相差不是很大，故采用實心式結構。小帶輪輪緣寬度小帶輪的輪齒頂圓直徑小帶輪輪轂長度小帶輪的槽角為了使膠帶能緊貼輪槽兩側，故V帶輪槽角小于，查表13-10，取。小帶輪輪槽深度輪轂外徑，小帶輪的結構尺寸如圖3-5。圖3-5 小帶輪結構8、帶輪結構設計（參照2圖13-17、圖13-18、表13-1和表13-10）（1）大帶輪：由于帶輪的直徑大于350mm，故采用輪輻式結構。大帶輪輪圈寬度，大帶輪輪槽深度大帶輪的輪圈頂圓直徑，內(nèi)圈直徑大帶輪輪轂長度，輪轂外徑根據(jù)上述設計取安裝大帶輪的光桿直徑為85mm。，故取大帶輪的槽角保持與小帶輪設計一致故取。輪輻厚度，輪輻寬度式中，為帶輪傳遞的功率；為帶輪的轉速；為輪輻數(shù)，本次設計取。大帶輪的結構尺寸如圖3-6。圖3-6 大帶輪的結構與尺寸3.4 液壓缸的選擇3.4.1 夾緊液壓缸的選擇由上述3.2.1設計液壓缸要是鋼瓶在焊接時能夠平穩(wěn)的旋轉，夾緊時需要克服的摩擦力為，又有夾緊鋼瓶的棘爪在焊接時與鋼瓶的接觸面積為，則液壓缸要對鋼瓶產(chǎn)生的壓強為由于本次設計的轉速很低，需要的液壓缸壓力不是很大，故參照11液壓工程簡明手冊表5-30輕型拉桿式液壓缸的型號意義和技術參數(shù)，選擇缸徑100mm，強力型活塞桿直徑56mm，3.5Mpa型推力28.04kN，拉力24.40kN，允許行程2000mm?？紤]到焊接鋼瓶時棘爪的伸縮長度、焊接裝置的體積大小和液壓缸的成本，選取該型號液壓缸的行程為300mm。該輕型拉桿式液壓缸的外形結構如圖3-7。圖3-6 液壓缸外形結構用來夾緊的液壓缸的外形安裝連接尺寸技術參數(shù)如表3-3。表3-3 液壓缸的外形安裝連接尺寸技術參數(shù)技術參數(shù)缸徑AKKMMBBDDEEEFPHLPJPLTGWZJ10075M481.55618M181.5165ZG3/45819211618102402323.4.2 升降液壓缸的選擇由上述設計，鋼瓶的重量為60kg，鋼瓶的質(zhì)量不是很大，但是考慮到焊接鋼瓶的滾輪架重量和焊接滾輪架的重量，在選擇液壓缸型號時盡量選擇大一些。故參照11液壓工程簡明手冊表5-30輕型拉桿式液壓缸的型號意義和技術參數(shù)，選擇缸徑160mm，標準活塞桿直徑70mm，14Mpa型推力281.40kN，拉力225.96kN，允許行程2000mm?？紤]到焊接鋼瓶時焊接滾輪架升降的高度、焊接裝置的體積大小和液壓缸的成本以及焊接不同型號液壓缸時滾輪架升降的高度，選取該型號液壓缸的行程為200mm。該升降液壓缸的外形結構參照圖3-7。該升降液壓缸的外形安裝連接尺寸技術參數(shù)如表3-4。表3-4 液壓缸的外形安裝連接尺寸技術參數(shù)技術參數(shù)缸徑AKKMMBBDDEEEFPHLPJPLTGWZJ16095M6427118M271.5210ZG1742531562316055305第4章 埋弧自動焊機及其他裝置的確定4.1 埋弧自動焊機的確定根據(jù)焊接鋼瓶是的位置特點和焊接裝置的布置，可以選擇小型門架式埋弧自動焊機，主要結構由兩根立柱、固定的兩根橫梁及焊接機頭組成。焊接時，焊接機頭可以沿著立柱升降，在橫梁上左右移動。因此，在焊接時可以根據(jù)不同型號的鋼瓶調(diào)整不同的位置，適應多種型號的鋼瓶焊接。4.1.1 焊接機頭的選擇根據(jù)上面2.2.2設計選擇的埋弧自動焊接參數(shù)，參照7表3-1國產(chǎn)埋弧自動焊機主要技術數(shù)據(jù)，選擇MZ2-1000。送絲方式：等速送絲；焊接電流/A：4001500；焊接直徑/mm：36；送絲速度/mh：28.5225；焊接速度/m/h：13.4112；焊接電流種類：交流或直流；送絲速度調(diào)節(jié)方法：調(diào)換齒輪。4.1.2 焊接機頭附屬裝置為了保證焊接時，焊接機頭的正常工作還需要安裝有附屬裝置，因此，焊接機頭上還應該安裝有焊劑漏斗、焊絲盤、控制箱、焊劑回收裝置等等。4.2 焊接其他裝置為了使鋼瓶的焊接準確性和穩(wěn)定性，一套完整的焊接裝置還應該有焊接裝置的機身、整個裝置的基座、焊接滾輪架的升降臺、上料平臺、輸料平臺、卸料架等，這些機架都可用型鋼焊接，減少焊接裝置的成本和重量。設計體會課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生能力的具體訓練和考察過程。在現(xiàn)在的各項領域中焊接