畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2t裝、出料機(jī)的研制——總體設(shè)計(jì)

1、打印一張大圖A0的，再把一張小圖打印成1#圖紙河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)(論文)題目：2T裝、出料機(jī)的研制總體設(shè)計(jì)起迄日期:2011年4月 27日6月1日學(xué)生姓名: 張琨 指導(dǎo)教師: 司堯華 目錄中文摘要、關(guān)鍵詞1英文摘要、關(guān)鍵詞2引言4第1章裝、出料機(jī)總體方案論證51.1設(shè)計(jì)依據(jù)5車(chē)間特點(diǎn)5車(chē)間布局及使用要求61.2總體方案61.3方案詳解81.4液壓控制方案論證13第2章裝、出料機(jī)參數(shù)確定162.1機(jī)械臂參數(shù)確定16機(jī)械臂受力計(jì)算16機(jī)械臂套筒強(qiáng)度校核202.2臺(tái)架參數(shù)確定232.3小車(chē)參數(shù)確定242.4大車(chē)參數(shù)確定242.5液壓部件參數(shù)確定25機(jī)械臂伸縮馬達(dá)的設(shè)計(jì)25液壓

2、泵的選擇26液壓泵電機(jī)的選擇26油箱的設(shè)計(jì)27第3章裝、出料機(jī)的安裝及使用說(shuō)明31結(jié)論33致謝34參考文獻(xiàn)352T裝、出料機(jī)的研制總體設(shè)計(jì)摘要：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給出的技術(shù)參數(shù)，詳細(xì)分析了裝、出料機(jī)的各種功能和用途，參考鍛造車(chē)間的特點(diǎn)，通過(guò)兩個(gè)方案論證以及設(shè)計(jì)計(jì)算最終完成設(shè)計(jì)任務(wù)。方案一中，裝、出料機(jī)有大車(chē)行走、小車(chē)行走、臺(tái)架旋轉(zhuǎn)、機(jī)械臂俯仰、機(jī)械臂伸縮、鉗爪旋轉(zhuǎn)、鉗爪抓緊等七個(gè)自由度。大車(chē)行程20，速度30；小車(chē)行程2.5，速度15；機(jī)械臂行程1.8，伸縮速度40；臺(tái)架可360度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速3；機(jī)械臂俯仰保證安裝其前端的鉗爪能夠夾起高度位于0-1600范圍內(nèi)的鍛料，可覆蓋25-100的范圍。鉗爪

3、可以360度旋轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)工作油壓16，機(jī)器重量18。方案二中，裝、出料機(jī)只有大車(chē)行走、小車(chē)行走、臺(tái)架旋轉(zhuǎn)、機(jī)械臂升降四個(gè)自由度。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，容易掌握。本設(shè)計(jì)所遇到的難點(diǎn)有：機(jī)械臂伸縮、鉗爪旋轉(zhuǎn)、鉗爪抓緊三個(gè)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)討論最終采用機(jī)械臂的伸縮由液壓馬達(dá)帶動(dòng)齒輪齒條完成，齒條安裝于機(jī)械臂的左側(cè)；鉗爪旋轉(zhuǎn)由機(jī)械臂中的空心軸傳遞轉(zhuǎn)矩；鉗爪的抓緊由空心軸中的拉桿帶動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)完成。為防止小車(chē)傾覆使主動(dòng)輪與軌道分離，設(shè)計(jì)了防傾覆機(jī)構(gòu)。臺(tái)架的旋轉(zhuǎn)由外齒式回轉(zhuǎn)支承與臺(tái)架上的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行星齒輪配合完成。關(guān)鍵詞：裝、出料機(jī)機(jī)械臂總體設(shè)計(jì)Development of Feed and Expor

4、tsMaterial Machine with 2T - Integral DesignAbstract：According to the design tasks are given in the technical parameters, detailed analysis of the equipment, feeder robot arm to the various functions and purposes, refer to the characteristics of forging workshop, demonstration and design through the

5、 programme to complete the final design of computing tasks. In the scheme one, the loading and discharge machine has seven degrees of freedom , they are walking cart、trolley travel、bench rotation、arm pitch、telescopic arm、rotary grip、grip grasp . Cart trip is 20m, speed is 30m/min; Car trip is 2.5m,

6、speed is 15m/min; Arm stroke is 1.8m, expansion speed is 40m/min; Stand can rotate 360 degrees, rotation speed is 3r/min; Arm pitch ensures the installation of its front grip to dish forging materials which located within a high degree of 0-1600mm,it can cover 25m-100m. Grip can rotate 360 degrees.

7、Working oil pressure of hydraulic system is 16MPa, the weight of the machine is 18T.In the scheme two, the loading and discharge machine only has four degrees of freedom, they are walking cart、trolley travel、bench rotation、arm lift. Organization is simple, it is easy to operate and grasp.Difficultie

8、s encountered in this design are: Mechanism design of telescopic arm、rotary grip、grip grasp . After discussion, finally, I adopted this mechanism design: The telescopic arm rack and pinion driven by a hydraulic motor complete, rack be installed in the left arm; Grip rotation torque was transferred b

9、y arm in the hollow shaft; Grip's grasp was completed by hollow shaft of the rod driven clamping. To prevent car overturning which will leads driving wheel separate from the track, I designed Anti-tipping bodies. Stand rotation was completed by the coordination of slewing ring external gear and

10、bench hydraulic motor-driven gear.Key words：with a feeder ;manipulator; integral design 引言裝、出料機(jī)是鍛造生產(chǎn)中為室式加熱爐裝出鍛件坯料用的常用設(shè)備。由于裝、出料機(jī)的動(dòng)作靈活、操作簡(jiǎn)單，不僅可以縮短大量輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能大大減輕繁重的體力勞動(dòng)，改善勞動(dòng)條件，節(jié)省人力，因而受到了廣大鍛造工人的歡迎。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)額定裝載為2噸的裝、出料機(jī)，用于鍛造生產(chǎn)過(guò)程中。其功能為：從料場(chǎng)取料，送入加熱爐；從加熱爐取料，送至鍛錘前料臺(tái)；從鍛錘前料臺(tái)取料，送至成品堆放區(qū)。首先進(jìn)行調(diào)研，了解鍛造生產(chǎn)過(guò)程、鍛

11、造生產(chǎn)設(shè)備及其工作環(huán)境等，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的設(shè)計(jì)依據(jù)及要求，對(duì)總體方案進(jìn)行論證，經(jīng)分析、研究選出了最佳的設(shè)計(jì)方案，最終完成總體設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)介紹了總體設(shè)計(jì)部分論證、分析、計(jì)算等過(guò)程。第1章裝、出料機(jī)總體方案論證1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)車(chē)間特點(diǎn)1.鍛造生產(chǎn)是在金屬灼熱的狀態(tài)下進(jìn)行的(如低碳鋼鍛造溫度范圍在1250750ºC之間)，由于有大量的手工勞動(dòng)，稍不小心就可能發(fā)生灼傷。 2.鍛造車(chē)間里的加熱爐和灼熱的鋼錠、毛坯及鍛件不斷地發(fā)散出大量的輻射熱，鍛件在鍛壓終了時(shí)仍然具有相當(dāng)高的溫度，工人經(jīng)常受到熱輻射的侵害。 3.鍛造車(chē)間的加熱爐在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵排入車(chē)間的空氣中，不但影響作業(yè)環(huán)

12、境，還降低了車(chē)間內(nèi)的能見(jiàn)度，對(duì)于燃燒固體燃料的加熱爐，情況就更為嚴(yán)重，因而也可能會(huì)引起工傷事故。 4.鍛造生產(chǎn)中所使用的設(shè)備如空氣錘、蒸汽錘、摩擦壓力機(jī)等，工作時(shí)發(fā)出的都是沖擊力；設(shè)備在承受這種沖擊載荷時(shí)，本身容易突然損壞，如鍛錘活塞桿的突然折斷，而造成嚴(yán)重的傷害事故。 5.鍛工的工具和輔助工具，特別是手鍛和自由鍛的工具、夾鉗等名目繁多，這些工具都是一起放在工作地點(diǎn)的。在工作中，工具的更換非常頻繁，存放往往又是雜亂的，這就必然增加對(duì)這些工具檢查的困難。當(dāng)鍛造中需用某一工具而又不能迅速找到時(shí)，有時(shí)會(huì)“湊合”使用類(lèi)似的工具，為此往往會(huì)造成工傷事故。 6.由于鍛造車(chē)間設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生的噪聲和振動(dòng)，使

13、工作地點(diǎn)嘈雜刺耳。影響人的聽(tīng)覺(jué)和神經(jīng)系統(tǒng)，分散了注意力，因而增加了發(fā)生事故的可能性。從車(chē)間的溫度、空氣、噪音、設(shè)備分析，車(chē)間的工作環(huán)境相當(dāng)惡劣。車(chē)間布局及使用要求裝、出料機(jī)在此工作環(huán)境中要完成從料場(chǎng)取料，送入加熱爐；從加熱爐取料，送至鍛錘前料臺(tái)；從鍛錘前料臺(tái)取料，送至成品堆放區(qū)等一系列動(dòng)作。最大裝、出料重量：2T，加熱爐口底沿距地面高度1200,鍛錘前料臺(tái)高度800。由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所述：裝、出料機(jī)的覆蓋范圍為：25×10。長(zhǎng)邊對(duì)加熱爐，另一邊對(duì)成品堆放區(qū)，其左端對(duì)料場(chǎng)，右端對(duì)鍛錘前臺(tái)，以及對(duì)鍛造加工的了解。繪制車(chē)間布局圖如圖1.1所示。圖1.1車(chē)間布局圖通過(guò)調(diào)研與分析，裝、出料機(jī)要在

14、車(chē)間內(nèi)完成x、y、z以及繞z方向的旋轉(zhuǎn)。圖1.2裝、出料機(jī)機(jī)構(gòu)圖1.2 總體方案由機(jī)構(gòu)圖的分析得出兩套方案：圖1.3方案一1-齒條 2-機(jī)械臂套筒 3-支腳 4-液壓馬達(dá) 5液壓缸 6-液壓馬達(dá) 7-蝸輪殼 8-液壓缸 9-工作室 10-液壓泵 11-配電箱 12-電動(dòng)機(jī) 13-油箱 14-工作平臺(tái) 15-大車(chē)輪 16-小車(chē)輪 17-平板加強(qiáng)筋 18-液壓馬達(dá) 19-回轉(zhuǎn)支承 20-滑環(huán) 21-電動(dòng)機(jī) 22-大車(chē) 23-機(jī)械臂 24-斜鍵 25-鉗爪圖1.4方案二1-鉗爪 2-機(jī)械臂 3-液壓缸 4-軌道 5-減速器 6-電動(dòng)機(jī) 7-配重鐵 8-油箱 9-液壓馬達(dá) 10-絲杠1.3 方案詳解在

15、此兩種總體方案中，x方向的運(yùn)動(dòng)由大車(chē)的行駛完成。主要考慮到設(shè)備要在此方向上的距離最長(zhǎng)，而且要移至加熱爐、鍛錘、料堆等位置，應(yīng)該設(shè)計(jì)為裝、出料機(jī)最底部。同時(shí)需要其運(yùn)行平穩(wěn)，載重大。通過(guò)調(diào)研考察，由于設(shè)備負(fù)責(zé)將重物移動(dòng)，聯(lián)想到裝載重物的叉車(chē)、鏟車(chē)等一系列車(chē)輛。經(jīng)過(guò)研究采用車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。但其車(chē)胎是橡膠制成的，如果裝、出料機(jī)采用橡膠制的輪胎，在如此惡劣的環(huán)境中輪胎會(huì)損害較為嚴(yán)重，維修的頻率也會(huì)很大，不利于提高生產(chǎn)效率。在機(jī)加工車(chē)間里都有轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)這種設(shè)備，是依照地面上的軌道移動(dòng)的，車(chē)輪是金屬制成的，其載重大，運(yùn)行平穩(wěn)，所以裝、出料機(jī)應(yīng)選擇這種軌道式的運(yùn)動(dòng)，車(chē)輪由金屬制成，不但可以克服環(huán)境惡劣的條件，還

16、可以滿足運(yùn)行平穩(wěn)的要求。y方向的運(yùn)動(dòng)由小車(chē)的行駛完成。在此方向的論證中提出了兩個(gè)方案，方案一：使用車(chē)輛方案來(lái)完成，如圖1.5所示。方案二：使用絲杠來(lái)完成，如圖1.6所示。圖1.5車(chē)輛方案圖1.6絲杠方案從兩種方案的的特點(diǎn)和工作條件來(lái)論證。絲杠是工具機(jī)械和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)絲杠傳動(dòng)，鋼性較好，可以傳遞較大扭力，位置準(zhǔn)確，頻繁換向時(shí)容易產(chǎn)生沖擊振動(dòng)。從調(diào)研的結(jié)果來(lái)分析選用絲杠，需要上部覆蓋防護(hù)蓋，尤其是在鍛造車(chē)間這樣的環(huán)境中，同時(shí)運(yùn)動(dòng)部件還需要在基座上放置軌道。車(chē)輛僅僅是在車(chē)板下安裝車(chē)輪，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，為防止走偏

17、安放軌道即可。由此決定采用車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的方案。小車(chē)在大車(chē)提供的軌道上行走，所以結(jié)構(gòu)要緊湊。考慮到當(dāng)機(jī)械臂猛然受力，會(huì)導(dǎo)致上端傾覆，所以采用封閉式軌道解決此問(wèn)題。圖1.7小車(chē)軌道方案當(dāng)小車(chē)發(fā)生傾覆，主動(dòng)輪與軌道間的摩擦力減小，可能回導(dǎo)致小車(chē)不能移動(dòng)，所以將小車(chē)設(shè)為四驅(qū)行走，從動(dòng)輪和主動(dòng)輪之間由鏈條傳動(dòng)。同時(shí)在小車(chē)的從動(dòng)輪的軸承座安裝孔應(yīng)銑成長(zhǎng)孔，在安裝的時(shí)候與其旁邊的防傾覆的軸承座間的斜鍵配合，調(diào)節(jié)輪軸的平行度，同時(shí)還可以起到拉緊鏈條的作用。z方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由調(diào)研后決定采用回轉(zhuǎn)支承來(lái)完成。將外齒式回轉(zhuǎn)安放于小車(chē)平板和臺(tái)架平板之間。在臺(tái)架上安放液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。有外齒試回轉(zhuǎn)支承與臺(tái)架上的

18、液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行星齒輪配合完成。嚙合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，臺(tái)架也隨之旋轉(zhuǎn)。如圖1.8所示。圖1.8回轉(zhuǎn)支承安放1-小車(chē)平板 2-臺(tái)架平板 3-回轉(zhuǎn)支承方案中涉及到了鉗爪的加緊，經(jīng)過(guò)調(diào)研后決定采用液壓缸拉動(dòng)鉗爪拉桿來(lái)完成。如圖1.9。圖1.9鉗爪機(jī)構(gòu)圖1-鉗爪 2-爪殼由方案圖所示，兩方案中的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)形式有所不同。方案一中的機(jī)械臂可以伸縮、俯仰、鉗爪還可以旋轉(zhuǎn)。伸縮運(yùn)動(dòng)是在機(jī)械臂套筒的導(dǎo)向作用下，依靠套筒上的液壓馬達(dá)帶動(dòng)齒輪，齒輪傳動(dòng)安裝在機(jī)械臂一側(cè)的齒條來(lái)完成的。俯仰運(yùn)動(dòng)則是依靠套筒上的兩個(gè)支點(diǎn)來(lái)完成。后支點(diǎn)由液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)套筒的俯仰從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的俯仰。此方案參考車(chē)載起重機(jī)的形式而來(lái)。鉗爪旋轉(zhuǎn)依

19、靠機(jī)械臂臂筒中的空心軸來(lái)傳遞給前端扭矩完成的。其截面如圖示。在鉗爪旋轉(zhuǎn)的討論中提出以下兩個(gè)方案。方案一：在機(jī)械臂前端安放齒輪，通過(guò)齒輪的傳動(dòng)來(lái)完成旋轉(zhuǎn)；方案二：將機(jī)械臂設(shè)計(jì)為空心，由中間穿入的軸來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。首先，從受力來(lái)討論，將動(dòng)力源安放于前端無(wú)疑增加了機(jī)械臂的承載能力，而將動(dòng)力源安放于后端還可以起到平衡的作用；其次，由于鉗爪要進(jìn)出加熱爐，其環(huán)境條件要求較為苛刻，不利于機(jī)構(gòu)的正常工作。最終決定采用方案二。方案決定后，機(jī)構(gòu)的安排成為一時(shí)的難點(diǎn)，鉗爪的拉桿如何安放。經(jīng)過(guò)再一次的調(diào)研與研究決定將用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩的軸設(shè)計(jì)為空心，將拉桿從軸中穿過(guò)。由圖1.10所示為機(jī)械臂截面圖。圖1.10機(jī)械臂截面對(duì)于機(jī)械

20、臂在臂筒中的伸縮提出以下兩個(gè)方案。方案一：由安裝于機(jī)械臂筒后端的液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)來(lái)機(jī)械臂伸縮；方案二：由齒輪齒條帶動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，將齒條裝于機(jī)械臂一側(cè)，在機(jī)械臂筒所處的相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)方孔，可供安裝于機(jī)械臂筒外部的齒輪齒齒條嚙合。由于方案一中液壓缸需要的行程比較長(zhǎng)，安裝與連接存在較大的技術(shù)難題；相比之下，方案二中所涉及到的齒條安裝在機(jī)械臂的一側(cè)，易于安放。同時(shí)聯(lián)系到鉗爪要進(jìn)行抓緊和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)條件，最終決定采用方案二。圖1.11機(jī)械臂方案1-機(jī)械臂 2-機(jī)械臂套筒與此同時(shí)對(duì)機(jī)械臂套筒的支腳進(jìn)行了論證。方案一：運(yùn)動(dòng)中心位于臂筒支腳的頂端,圖1.12上所示；方案二：運(yùn)動(dòng)中心位于臂筒支腳的末

21、端，圖1.12下所示。方案一中，機(jī)械臂完全俯下后機(jī)械臂前端所能覆蓋到的區(qū)域減小L；而方案二中，機(jī)械臂完全俯下后機(jī)械臂前端所能覆蓋到的區(qū)域并沒(méi)有減小。臂筒的支腳設(shè)計(jì)也有兩種。結(jié)合方案一支腳如圖1.13左所示，方案二支腳如圖1.13右所示。在兩個(gè)方案中支腳的跨距與相比，方案二中的支腳可以有更多的增加空間，而方案一中的支腳跨距如進(jìn)一步的增加則會(huì)增大運(yùn)動(dòng)中心軸的載荷。如圖1.14所示，支腳的安裝點(diǎn)跨距越大，支腳就越靠近臺(tái)架中心，這樣就會(huì)減小支腳對(duì)工作平臺(tái)的載荷。在方案二中支腳的斜向受力還可以保證臺(tái)架在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中機(jī)械臂的穩(wěn)定。通過(guò)上述研究，決定采用方案二。關(guān)于機(jī)械臂的俯仰的原動(dòng)力，經(jīng)過(guò)調(diào)研考察并結(jié)合起

22、重機(jī)等設(shè)備決定采用在臂筒后端安放液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1.12機(jī)械臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖圖1.13支腳圖1.14支腳安放圖在總體設(shè)計(jì)方案二中，機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)則相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用，首先考慮到鍛錘平臺(tái)高800mm，爐口高度1200mm，那么機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)最低限位為800mm，最高限位為1600mm即可完成工作。同時(shí)料場(chǎng)和成品堆放區(qū)要墊高到800mm以滿足機(jī)械臂的最低限位。工作臺(tái)上安放立柱，立柱為半圓空心體，在開(kāi)口一側(cè)安放軌道與機(jī)械臂上的軌道配合，機(jī)械臂的升降則由立柱中的絲杠來(lái)帶動(dòng)。在后端放置配重鐵，可根據(jù)工件的重量適量安放。機(jī)械臂16秒內(nèi)行程800mm，由GB784-65選擇絲杠，公稱(chēng)直徑100mm，螺距20mm。計(jì)算

23、出絲杠轉(zhuǎn)速為150r/min。1.4 液壓控制方案論證在方案一中有三個(gè)液壓馬達(dá)和兩個(gè)液壓缸。這樣在液壓系統(tǒng)中就有五個(gè)液壓回路，由一個(gè)多路控制閥來(lái)控制。關(guān)于多路換向閥的選用提出了三個(gè)方案。方案一：并聯(lián)式多路換向閥；方案二：串聯(lián)式多路換向閥；方案三：串并聯(lián)式多路換向閥。方案一：并聯(lián)式多路換向閥的特點(diǎn)是從進(jìn)油口來(lái)的壓力油可以直接進(jìn)入各聯(lián)換向閥的進(jìn)油口，各聯(lián)的回油口直接匯集到多路換向閥的總回油口，液壓泵同時(shí)向多個(gè)換向閥所控制的執(zhí)行元件供油，每聯(lián)換向閥獨(dú)立操縱，也可以幾個(gè)換向閥同時(shí)操縱，但這時(shí)總是負(fù)載小的執(zhí)行元件先動(dòng)。見(jiàn)圖1.15(a)所示。 (a) 并聯(lián)式 (b) 串聯(lián)式 (c) 串并聯(lián)式圖1.15多

24、路換向閥方案二：串聯(lián)式多路換向閥的工作特點(diǎn)是最后一聯(lián)換向閥的進(jìn)油口和前一聯(lián)換向閥的回油口相連，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作，并且各個(gè)工作機(jī)構(gòu)的工作壓力是疊加的，即液壓泵的出口壓力是各個(gè)工作機(jī)構(gòu)工作壓力的總和。見(jiàn)圖1.15(b)所示。方案三：串并聯(lián)式多路換向閥的工作特點(diǎn)是各聯(lián)換向閥的進(jìn)油口都與前一聯(lián)換向閥的中位通道相連，而各聯(lián)換向閥的回油口則直接與總回油口相連，操縱前一聯(lián)換向閥，后一聯(lián)換向閥不能工作，它保證前一聯(lián)換向閥優(yōu)先動(dòng)作。見(jiàn)圖1.15(c)所示。經(jīng)過(guò)研究決定采用串并聯(lián)式多路換向閥。因?yàn)槎嗦芬黄鸸ぷ餍枰到y(tǒng)的壓力還有流量滿足壓力與流量的總合，但設(shè)備的油箱處于臺(tái)架上，不能設(shè)計(jì)的太大，所以選用

25、單動(dòng)多路換向閥。也就是串并聯(lián)式多路換向閥。這樣泵的功率也會(huì)很小。油箱在系統(tǒng)中的功能主要是儲(chǔ)油和散熱，也起著分離油液中的氣體及沉淀污物的作用。油箱必須有足夠大的容量，以保證系統(tǒng)工作時(shí)能夠保持一定的液位高度；為滿足散熱要求，對(duì)于管路比較長(zhǎng)的系統(tǒng)，還應(yīng)考慮停車(chē)維修時(shí)能容納油液自由流回油箱時(shí)的容量；油箱的體積也很小，因?yàn)橛拖涫窃谂_(tái)架上移動(dòng)的，不易設(shè)計(jì)太大。通過(guò)多路換向閥的選擇論證以及對(duì)液壓控制系統(tǒng)的調(diào)研，液壓系統(tǒng)由圖1.16所示。圖1.16液壓原理圖1-壓力表2-壓力表開(kāi)關(guān) 3-液壓泵 4-電動(dòng)機(jī) 5-液位計(jì) 6-濾油器 7-油箱 8-空氣濾清器9-液壓馬達(dá) 10-液壓缸 11-液壓馬達(dá) 12-液壓馬

26、達(dá) 13-液壓缸 14-壓力表開(kāi)關(guān) 15-壓力表 16-蓄能器 17-液控單向閥 18-多路換向閥第2章裝、出料機(jī)參數(shù)確定2.1 機(jī)械臂參數(shù)確定方案一中由于大車(chē)端距加熱爐尚有一段距離則機(jī)械臂的伸出后應(yīng)伸進(jìn)爐內(nèi)，才能完成工作，結(jié)合大車(chē)距爐的距離以及機(jī)械臂支腳的位置，機(jī)械臂伸出支腳長(zhǎng)4。支腳高800，總長(zhǎng)5800，其中包含鉗爪，蝸輪殼，液壓缸。寬和高為300，機(jī)械臂伸縮速度40。如圖2.1：圖2.1機(jī)械臂參數(shù)機(jī)械臂受力計(jì)算考慮到該裝出料機(jī)的設(shè)計(jì)載荷為2噸，則機(jī)械臂最前端受力為：校核機(jī)械臂的強(qiáng)度時(shí)還應(yīng)該考慮機(jī)械臂的自身重量即載荷，由于機(jī)械臂上除了臂筒之外還有鉗爪、蝸輪、中間還有一根空心軸和一個(gè)實(shí)心軸

27、等部件，計(jì)算煩瑣，現(xiàn)為計(jì)算方便把臂筒假設(shè)為一個(gè)實(shí)心的方鋼，長(zhǎng)×寬×高為5800×300×300其體積為： (2-1)鐵的密度為 ,則 (2-2) (2-3)如下圖2.2所示的簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)圖，根據(jù)靜力平衡方程，求出支反力：, (2-4), (2-5)考慮分析機(jī)械臂在呈水平狀時(shí)最大承載的力（1）剪力和彎距計(jì)算在梁的AB，BC，CD等三段內(nèi)，剪力和彎距都不能由同一個(gè)方程式來(lái)表示，所以應(yīng)分三段考慮。列出剪力方程和彎距方程，方程中以為單位，以為單位，以為單位。在AB段內(nèi)， (2-6) (2-7)在BC段內(nèi)，= (2-8) (2-9) =在CD段內(nèi)，= (2-10) (

28、2-11) =圖2.2受力圖圖2.3剪力圖圖2.4彎距圖機(jī)械臂用30#調(diào)質(zhì)鋼，材料的屈服極限為215，一般塑性材料的安全因數(shù)為1.52.0，脆性材料為2.53.0。故取=2.0，所以 (2-12)該機(jī)械臂按實(shí)心方鋼計(jì)算，抗彎截面系數(shù)與截面的幾何形狀有關(guān)，單位，若截面是寬為，高為的矩形，則 (2-13)若截面是直徑為的圓形，則 (2-14)（2）機(jī)械臂的校核：該機(jī)械臂截面為矩形，可根據(jù)公式（2-13）抗彎截面系數(shù)： (2-15)有經(jīng)驗(yàn)知，最大正應(yīng)力發(fā)生在最大彎距處，根據(jù)2.4的彎距圖可看出最大彎距為102.41強(qiáng)度校核： (2-16)可見(jiàn)，機(jī)械臂滿足強(qiáng)度要求，且有較大的安全儲(chǔ)備。機(jī)械臂套筒強(qiáng)度校

29、核套筒是空心，套筒中間套著機(jī)械臂，套筒的長(zhǎng)、寬、高為內(nèi)臂為，外臂為其體積為：鐵的密度為：，可得：(2-17)（1）剪力和彎距計(jì)算如下圖2.5所示的簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)圖，根據(jù)靜力平衡方程，求出梁的支力:, (2-18) ,(2-19)在梁的BE，EF，F(xiàn)C等三段內(nèi)，剪力和彎距都不能由同一個(gè)方程式來(lái)表示，所以應(yīng)分三段考慮。列出剪力方程和彎距方程，方程中以為單位，以為單位，以為單位。在BE段內(nèi)， (2-20) (2-21) = 在EF段內(nèi)， (2-22) (2-23) =在FC段內(nèi)，= (2-24) (2-25)圖2.5受力圖圖2.6剪力圖圖2.7彎距圖（2）機(jī)械臂的套筒的校核：該機(jī)械臂套筒為空心鋼，寬，高的

30、矩形，由公式（2-13）得抗彎截面系數(shù)： (2-26)根據(jù)2.7的彎距圖可看出最大彎距為強(qiáng)度校核：根據(jù)公式（2-16）得可見(jiàn)，套筒滿足強(qiáng)度要求，且有較大的安全儲(chǔ)備。2.2 臺(tái)架參數(shù)確定臺(tái)架在工作中要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其工作人員不但要視線要開(kāi)闊，而且還要注意人員的安全，通過(guò)討論，一致決定將工作室設(shè)于機(jī)械臂的右側(cè)，后面是配電箱，油箱位于機(jī)械臂的左側(cè)，為防止臂筒上的液壓馬達(dá)遮擋操作人員實(shí)現(xiàn)安放與機(jī)械臂右側(cè)。由于轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)電線造成影響，在機(jī)械臂的下方，回轉(zhuǎn)支承的中心部位安放回轉(zhuǎn)支承，來(lái)連接大車(chē)、小車(chē)通向配電箱的電線。臺(tái)架旋轉(zhuǎn)速度為。2.3 小車(chē)參數(shù)確定小車(chē)車(chē)輪位于內(nèi)軌道中，車(chē)輪直徑100。結(jié)合回轉(zhuǎn)支承的選擇，小

31、車(chē)速度15，從回轉(zhuǎn)支承到小車(chē)輪底的高度初步定為420，電動(dòng)機(jī)額定功率4.3 。2.4 大車(chē)參數(shù)確定由于車(chē)間長(zhǎng)邊為25對(duì)加熱爐，另一邊對(duì)成品堆放區(qū)。采用軌道式運(yùn)動(dòng)便可滿足了車(chē)間長(zhǎng)25的覆蓋范圍，但在裝、出料的時(shí)候，機(jī)器會(huì)在爐前停留過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，為保證設(shè)備的安全，應(yīng)與加熱爐保持一定距離，大車(chē)距加熱爐2,車(chē)身長(zhǎng)度應(yīng)在4.5其小車(chē)軌道長(zhǎng)度同為4.5。還應(yīng)安放行程開(kāi)關(guān)和防出軌墊片，防止工作人員在工作的時(shí)候發(fā)生疏忽造成小車(chē)的出軌。結(jié)合小車(chē)車(chē)輪直徑以及車(chē)寬的參數(shù)，內(nèi)軌道高出20，軌道寬出50。當(dāng)從加熱爐中夾出料后應(yīng)盡快的送至鍛錘，則大車(chē)的行走速度為30,大車(chē)內(nèi)軌道距車(chē)輪底為320。大車(chē)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算根據(jù)機(jī)械臂

32、、臺(tái)架、小車(chē)的計(jì)算總質(zhì)量為： (2-27) (2-28)選擇電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)所需要的實(shí)際功率即電動(dòng)機(jī)的輸出功率為(2-29)而工作機(jī)的輸出功率為 (2-30)所以 (2-31)由電動(dòng)機(jī)至輪子的傳動(dòng)總效率為 (2-32) (2-33)式中，為從電動(dòng)機(jī)至輪子之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率。查表得：=0.99，=0.98，=0.99。則 (2-34) (2-35)2.5 液壓部件參數(shù)確定機(jī)械臂伸縮馬達(dá)的設(shè)計(jì)機(jī)械臂在工作中要完成伸縮動(dòng)作，考慮到工作中會(huì)遇到的各種極限位置的動(dòng)作，分析后得出當(dāng)機(jī)械臂向下抓料的時(shí)候無(wú)需做向后拉的動(dòng)作，所以最大的力出現(xiàn)在機(jī)械臂水平時(shí)向后拉的情況下。由鋼和青銅在有潤(rùn)滑劑的情況下摩擦系

33、數(shù)為0.1。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，齒輪模數(shù)選用8。齒數(shù)z為8。根據(jù)公式，(2-36)分度圓直徑d為64。齒輪所受轉(zhuǎn)矩為。(2-37)機(jī)械臂的速度為40。(2-38) (2-39)根據(jù)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速選用液壓馬達(dá)YM-F-E160,排量為,壓力16，轉(zhuǎn)速200-1200，額定轉(zhuǎn)矩。液壓泵的選擇由于在本液壓系統(tǒng)中，各個(gè)部件是單動(dòng)的，所以要求液壓泵在工作中，要滿足各個(gè)液壓件。這也就要求液壓泵要滿足當(dāng)中最大的那個(gè)元件的要求。選用CB-Fc20，排量,壓力16，驅(qū)動(dòng)功率,轉(zhuǎn)速2000。液壓泵電機(jī)的選擇考慮到液壓泵電機(jī)的工作環(huán)境以及泵的相關(guān)參數(shù)選擇電機(jī)型號(hào)為：JO2-61-4。功率13，轉(zhuǎn)速1460。油箱的設(shè)計(jì)油箱在系統(tǒng)中

34、的功能主要是儲(chǔ)油和散熱，也起著分離油液中的氣體及沉淀污物的作用，采用開(kāi)式油箱，箱內(nèi)液面與大氣相通，為了防止油液被大氣污染，在油箱頂部設(shè)置空氣濾輕器，并兼做注油口用。油箱的有效容量一般為泵的3-7倍。對(duì)于行走機(jī)械，冷卻效果比較好的設(shè)備，油箱的容量可選擇小些；對(duì)于固定設(shè)備，空間、面積不受限制的設(shè)備，則應(yīng)采用較大的容量。油箱中油液溫度一般推薦30-50ºC，最高不應(yīng)超過(guò)65ºC，最低不低于15ºC，行走機(jī)械，工作油溫允許達(dá)65ºC，。在特殊情況下可達(dá)80ºC。另外油箱容量大小可以從散熱角度設(shè)計(jì)，計(jì)算出系統(tǒng)發(fā)熱量或散熱量，從熱平衡角度計(jì)算出油箱容積。發(fā)

35、熱計(jì)算：液壓泵功率損失 (2-40) 液壓泵的輸入功率， W液壓泵的總效率，一般在之間，常取0.8液壓泵實(shí)際出口壓力，液壓泵的實(shí)際流量，管路及其他功率損失此項(xiàng)功率損失，包括很多復(fù)雜的因素，由于其值較小，加上管路散熱的關(guān)系，在計(jì)算時(shí)常予以忽略，一般可取全部能量的倍。 (2-41) 系統(tǒng)總的功率損失，即系統(tǒng)的發(fā)熱量H為上述之和，散熱計(jì)算系統(tǒng)在工作時(shí)，有壓力損失、容積損失和機(jī)械損失，這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能。特別是液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)熱使油溫升高，導(dǎo)致油液的粘度下降，油液變質(zhì)，影響正常工作。為此，溫升必須控制在許可范圍內(nèi)，如一般機(jī)床T=2530；數(shù)控機(jī)床T25；粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和機(jī)車(chē)車(chē)輛T

36、=3540。液壓系統(tǒng)各部分所產(chǎn)生的熱量在開(kāi)始時(shí)一部分由運(yùn)動(dòng)介質(zhì)及裝置本體所吸收，較少一部分向周?chē)椛?，?dāng)溫度達(dá)到一定數(shù)值，散熱量與發(fā)熱量相對(duì)平衡，系統(tǒng)即保持一定的溫度不再上升，若只考慮油液溫度上升所吸收的熱量和油箱本身所散發(fā)的熱量時(shí)，系統(tǒng)的溫度T隨運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間t的關(guān)系如下： (2-42)油液溫度，環(huán)境溫度，油箱散熱面積，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間， s油箱的傳熱系數(shù)，周?chē)L(fēng)很差時(shí)，=89周?chē)L(fēng)良好時(shí)，=15用風(fēng)扇冷卻時(shí)，=23用循環(huán)水強(qiáng)制冷時(shí)，=110174油箱有效容積, 自然散熱時(shí)油箱最小容積當(dāng)t趨向于無(wú)窮時(shí)，系統(tǒng)平衡溫度為： (2-43)由此可見(jiàn)，取環(huán)境溫度為=40ºC，最高允許溫升為25時(shí)，可得

37、最高允許溫度為=65ºC，則油箱的最小散熱面積為： (2-44)當(dāng)取=15時(shí)，令，得油箱自然散熱的最小體積 (2-45)又根據(jù)臺(tái)架上的布局，油箱設(shè)計(jì)為1300×700×1065。油箱應(yīng)設(shè)置清理的孔，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在油箱的后端開(kāi)直徑為380的孔，作為油箱清理孔，并且在孔與孔蓋間墊石棉板防止油液泄露。裝、出料機(jī)主要參數(shù)如下表：表2.1 裝、出料機(jī)參數(shù)方案一方案二公稱(chēng)載重22夾料尺寸0-7000-700機(jī)械臂行程18000機(jī)械臂伸縮速度300夾料高度16001600小車(chē)速度1515大車(chē)速度3030臺(tái)架轉(zhuǎn)速33工作油壓1610機(jī)器重量1818電動(dòng)機(jī)功率31.2235機(jī)器外型尺

38、寸4500×3300×25004500×3300×2400第3章裝、出料機(jī)的安裝及使用說(shuō)明方案一的裝、出料機(jī)安裝前應(yīng)先在車(chē)間鋪設(shè)軌道，加熱爐一側(cè)軌道距加熱爐為2，兩軌道間距離3.7。先將大車(chē)吊放軌道上，并檢查車(chē)輪與軌道是否為正位。然后安裝小車(chē)，小車(chē)由吊車(chē)吊起后升至大車(chē)內(nèi)軌道水平位置，移入軌道中。工作平臺(tái)的安放需要將回轉(zhuǎn)支承安裝好后撤離吊車(chē)。機(jī)械臂的安裝應(yīng)注意支腳的位置與液壓缸的基座是否平直。隨后通過(guò)滑環(huán)連接電路。待液壓管路接通后，向油箱中注入液壓油，并檢查是否有泄露。待檢查無(wú)誤只后便可投入使用。此2T裝、出料機(jī)由自身的大車(chē)行走、小車(chē)行走、鉗爪抓緊、機(jī)械臂

39、伸縮、機(jī)械臂俯仰、鉗爪旋轉(zhuǎn)、臺(tái)架旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，完成從料場(chǎng)取料，送入加熱爐；從加熱爐取料，送至鍛錘前料臺(tái)；從鍛錘前料臺(tái)取料，送至成品堆放區(qū)等一系列動(dòng)作。本產(chǎn)品為保證液壓系統(tǒng)的沒(méi)有較高負(fù)載，采用串并聯(lián)式多路換向閥，五個(gè)液壓元件只能單個(gè)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。待夾料后，應(yīng)時(shí)刻注意蓄能器壓力表的壓力，以免鍛件的脫落。大車(chē)行走和小車(chē)行走由兩組腳踏板控制，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)運(yùn)動(dòng)。在工作使用中，如爐臺(tái)的高度有升高變化時(shí)，可以調(diào)節(jié)軌道的高度來(lái)配合完成工作。則此改動(dòng)需要降設(shè)備部分拆卸后實(shí)現(xiàn)。方案二的裝、出料機(jī)軌道及其與方案一的共同部件安裝方法相同，但大車(chē)與加熱爐的距離為1。安裝機(jī)械臂時(shí)，先降軌道調(diào)整到位，然后將前后臂用螺栓擰裝。配重可以根據(jù)鍛件批次調(diào)節(jié)。注