摘 要

随着当今世界制造业的飞速发展，焊接工业也一直紧随世界的步伐，一直致力于生产发明出高精度、高度自动化的焊接设备，在保证了工件高质量、偏差尽可能小的情况下还减轻了工人的工作负担，焊接滚轮架也由此而生。焊接滚轮架是一种通过主动滚轮和焊件之间形成摩擦力从而使圆筒形焊件旋转的装置，在工业生产中起到了广泛的辅助作用。

本文以焊接滚轮架为研究对象，需要学生先自行确定方案，计算出有关零件的参数，以ug软件依次画出零件图然后完成装配。之后进行有限元分析，分析主轴、蜗轮蜗杆、机架机座的应力图、应力图以及位移图，在危险的地方加上肋板，完成整体的优化。最后进行运动仿真，使滚轮架成功转起来。

关键词：焊接滚轮架；ug；有限元分析；运动仿真

I

Abstract

With the rapid development of manufacturing industry in the world today, the welding industry has been followed by the pace of the world, has been committed to the production of invented high precision, highly automated welding equipment, to ensure that the workpiece high quality, deviation as small as possible Reduce the burden of workers, welding roller rack also arising from this. The welding roller holder is a kind of device which rotates the cylindrical weldment by forming the friction between the active roller and the welding piece, and has played a wide range of auxiliary functions in the industrial production.

In this paper, the welding roller frame as the object of study, students need to determine their own plan to calculate the parameters of the parts, ug software to draw parts and then complete the assembly drawings. After the finite element analysis, analysis of the spindle, worm, frame frame stress map, stress map and displacement diagram, in the dangerous place with ribs to complete the overall optimization. Finally, the movement simulation, the roller frame successfully turned up^[18].

Key Words：Welding roller frame；ug；Finite element analysis；Motion Simulation

II

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 研究的目的与意义 1

1.3 国内外研究现状 1

1.3.1 国外概况 1

1.3.2 国内概况 1

1.4 研究的基本内容，目标以及技术方案 2

1.4.1 基本内容 2

1.4.2 研究目标 2

1.4.3 拟采用的技术方案 2

第2章 焊接滚轮架简述 3

2.1 焊接滚轮架功能 3

2.2 滚轮架的分类 3

2.2.1 调节形式 3

2.2.2 结构形式 3

2.3 轴向窜动 4

第3章 滚轮架的方案选择 5

3.1 结构形式选择 5

3.2 滚轮驱动方案的确定 5

3.3 传动方案的确定 5

第4章 计算与校核 6

4.1 滚轮架的计算 6

4.1.1 各种力的计算 6

4.1.2 滚轮轴上的载荷计算 8

4.1.3 滚轮轴径的计算 9

4.1.4 附着力验算 9

4.2 电动机的选择 9

4.3 传动比和减速器的选择 10

4.4 滚轮设计 11

4.5 主动滚轮轴的设计计算 11

4.6 蜗杆轴的设计计算 12

4.7 蜗轮蜗杆传动的设计计算 12

4.8 V带传动设计计算 14

第5章 焊接滚轮架零部件设计 16

5.1 联轴器的选择 16

5.2 键的选择 17

5.2.1 主动滚轮轴上键的选择 17

5.2.2 蜗杆轴上键的选择 17

5.3 轴承盖的设计 18

5.4 机架的设计 18

5.5 表面粗糙度 18

第6章 ug的绘制计算 20

6.1 ug的介绍 20

6.2 三维图 20

6.3 有限元分析 21

6.4 运动仿真 23

第7章 毕业设计的总结 24

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 引言

焊接滚轮架是一种通过主动滚轮和焊件之间形成摩擦力从而使圆筒形焊件旋转的装置。在滚轮架运作时，可以在不添加任何填充材料的情况下对工件施以压力，在诸如船舶、航空航天、国防等很多领域尤其是重工业大型机器上有着重要且广泛的作用。

1.2 研究的目的与意义

随着世界的高速发展，焊接技术广泛地应用在了各个领域，同时焊接工艺的发展也一直快步向前，各种高效和自动化的焊接方法和设备如雨后春笋一般被设计出来，极大地提高了工作和研究效率，加速了制造业的发展，而这也是整个工业现代化，制造业发展的必然趋势。随着焊接工业的高速发展，对各类高精度，高效率，高自动化的焊接辅助设备的需求也日渐提高。不仅需要高精度，高效率，也要求整套焊接设备高度自动化，一体化。全球的焊接技术和制造业在高速发展，我国的进度自然也要紧随世界潮流，而近年来，我国的焊接制造业也有了明显且令人欣慰的进步，而这与焊接设备的高度精确化、自动化是分不开的。焊接滚轮架即是这一类辅助设备中的代表者，它在很多工业领域都有着举足轻重的辅助作用，大大地提高了产品的制作效率、缩短了完成周期。焊接滚轮架通过主动滚轮和焊件之间形成摩擦力从而带动焊件旋转，与焊接操作机配合使用即可实现可旋转的筒形工件的内外环缝和内外纵缝的自动焊接。

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外概况

近年来，世界范围内工业发达的国家的焊接设备的发展日新月异，美、德、澳、日本等国家都拥有具有很强创造力的、技术性的同时也有着庞大规模的焊接制造业厂家，如瑞典伊萨、日本欧地希、美国米勒电气、德国伊达高科等，都是业界的翘楚。2005年7月，在国际上享有很高知名度的瑞典伊萨正式在中国注册公司，并开始投资在中国陆续建立工厂。到现在，ESAB已在国内多处制造业发达的地段建立了若干家工厂，在焊接滚轮架方面拥有较高的市场占有率。不仅伊萨一家企业，其他大型企业也在中国设有不少分公司、工厂。国外的焊接滚轮架具有较高的精度，种类繁多，在很多场合都有不低的泛用性，承重从1到1500t不等，直径1至8m的焊件都有适用的系列，滚轮线速度可以实现无级变速的区域在6至90m/h间。部分厂家生产的焊接滚轮架拥有防止轴向窜动的功能。

1.3.2 国内概况

世界的焊接制造业在飞速发展，我国的步伐也从不曾落后。但不能忽视的是，我国的焊接制造业终究起步较慢，与国际上的焊接大厂仍有不小的差距。随着我国的现代化发展越来越成熟，焊接设备的精度、自动化程度、一体化程度也在不断提高。而随着业界内的需求逐步扩大，加上国家帮忙扶持，焊接制造业的发展也不断扩大，有着令人不可小觑的前景。经历了几十年的高速发展，国内生产焊接设备的厂家已多达数十家，更是有部分企业拥有了不小的规模，在国际上都享有一席之地。国产的焊接滚轮架，拥有最高1600t的承重，可焊接直径6m的工件，滚轮线速度可实现无级变速的区域已可在6至60m/h之间达成。同时，已有部分厂家研究设计并生产出了防窜动式滚轮架，这虽是一个较大的进步，但是与国外相比，精度、质量方面仍有所不及。

1.4 研究的基本内容，目标以及技术方案

1.4.1 基本内容

此次毕业设计的基本内容是在设计完成40t焊接滚轮架后对其进行有限元分析和运动仿真。通过各种文献了解滚轮架的工作原理，进行各部位的受力分析和计算，计算完毕后使用ug10.0软件对滚轮架的结构进行设计，途中如果发现计算有所出入则进行适当的修改。可以设计数个方案，最后选用最合理的一种即可。设计完毕后对各结构进行强度校核和应力应变分析，查漏补缺直至滚轮架结构合理，可以进行仿真运动。

1.4.2 研究目标

1、理解焊接滚轮架的结构和工作原理；

2、掌握ug软件以及各部位的结构设计和计算；