【正文】 = 2826 ㎜ 2 由強(qiáng)度條件可知，當(dāng)： F ≤ [σ ] A 時(shí)，桿件就滿足條件。 =176。 如圖 13 所示，圖中 C 在最左端， A 在最上端。 FKEDBCAJGGP′R S圖 11 桿 FED 兩端所受力分別對(duì) E 點(diǎn)取距有： G→? EF ? sinα = Q→? ED ? sinγ 由上已經(jīng)知道 EF = 9 ED ，則有： 9G→ ? sinα = Q→ ? sinγ ………………………… （ 10） 而在力的三角形中可知， G→與 R→的方向相同， R→與 S→的夾角為α， Q→與 S→的夾角為γ， Q→與 P→的夾角為β。 對(duì)于塑性材料來說： [σ ]= ns?…………………………… .（ 9） 式中 n 為安全系數(shù)。 橫力彎曲時(shí)，彎矩隨截面位置變化，一般情況下，最大正應(yīng)力σ max 發(fā)生在彎矩最大的截面上，并且離中性軸最遠(yuǎn)處。 則有： FF′ = 1900㎜ ， FO′ = 2500㎜， CC′ = 190㎜ ∵△ AC′ P ∽ △ AF′ Q ??????? ACAFPC QF 即： F′ Q =? C′ P……………………………… （ 6） 3 平衡吊的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 13 又由圖可知： F′O′= FO′－ FF′=2500㎜－ 1900 ㎜ =600 ㎜ O′Q = OP = OC′＋ C′P 設(shè) C′P = X，則有： F′O′＋ OC′＋ X = ? X 600＋ OC′＋ X = ? X 600＋ OC′= 9 X 令： OC′= 120 ㎜，則有： X = 80 ㎜ ， CO = 70 ㎜ 即是以柱中線為基準(zhǔn)時(shí)，滾輪 C 能到的理論極限位置為左 70 ㎜，右 120 ㎜，絲杠螺母與立柱中心的水平距離為 200 ㎜。由豎直變幅為 1800 ㎜可以得出絲杠螺母的移動(dòng)距離為 200㎜。過 C 點(diǎn)作水平線 NM， FN⊥ NM ∵△ FEC ∽ △ CBA ∴ 11 ???? ?lLCAFCBCEF ………………… ..（ 3） 同理： ∵ △ FNC ∽ △ AMC ∴ 11 ???? ?lLACFCCMCN ………………… .（ 4） 由上述可以得到： △ CNF′ ∽ △ CMA′ NF′∥ MA′ 2 平衡吊的運(yùn)動(dòng)分析 10 故知 F 點(diǎn)在垂直方向上運(yùn)動(dòng)，其大小可由 △ CNF′ ∽ △ CMA′ 得到： 11 ????? ?lLAAFF ………………………… ...（ 5） 即 F 點(diǎn)的垂直移動(dòng)速度為 A 點(diǎn)的 1?? 倍，如果 A 點(diǎn)作勻速運(yùn)動(dòng)， F 點(diǎn)也作勻速運(yùn)動(dòng)。 1. 當(dāng) A 點(diǎn)不動(dòng)時(shí)， F 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 如圖 5，過 C 點(diǎn)作一條水平線 MN， A 點(diǎn)與 F 點(diǎn)在此水平線上的投影分別為M 、 N 兩點(diǎn)。 JBSRADQ′RSQ′圖 3 如前所述，平衡吊要達(dá)到平衡，支反力 R→必須為鉛垂方向的力。故 CB、 CE為二力桿。 在 C 點(diǎn)安裝有滾輪，可以沿水平導(dǎo)軌滾動(dòng)，當(dāng) C 點(diǎn)沿水平方向移動(dòng)時(shí)，吊鉤 F點(diǎn)作水平運(yùn)動(dòng)。近年來，出現(xiàn)的一種新型的定點(diǎn)起重設(shè)備“平衡吊”，適用于幾十到幾百千克工件的定點(diǎn)頻繁吊運(yùn)，在工業(yè)生產(chǎn)中起到了極其重要的作用，平衡吊的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，吊重后除能作上下升降外， 能在水平面內(nèi)作 360 度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 只需要輕輕推拉，就可使吊物隨時(shí)穩(wěn)穩(wěn)地停留在意欲停留的位置上，做到隨遇平衡。 Regarding the request quite pinpointing situation, like in the casting under core, gathers box and so on, the general hoisting equipments are not often suitable, the industry manipulator uses in producing from the generatrix in or the sole repetition operation, moreover the cost is high, the general workshop use are at present few. In recent years, appeared one kind of new fixed point hoisting equipment “the balance hung”, was suitable in lifts frequently several dozens to several hundred kilogram work piece fixed points, played the extremely vital role in the industrial production, the structure which the balance hung has been simple, the operation was nimble about, after the crane besides could do rises and falls, could make 360 degree gyroscopic motions in the horizontal plane, only needed gently on rollers, might cause to hang the thing steadily to pause as necessary in the position which cared for to pause, achieved the indifferent equilibrium. This article elaborated the balance hangs the basic principle, and has carried on the analysis and the research to its equilibrium condition and the pole department39。 1 平衡吊的工作原理及平衡條件 4 平衡吊的平衡條件 平衡吊的平衡是指：吊鉤 F點(diǎn)無論空載還是負(fù)載，運(yùn)行到工作范圍內(nèi)的任何位置后都可以隨意停下并保持靜止不動(dòng)，即達(dá)到隨遇平衡狀態(tài)。三力平衡時(shí)，其力必匯交于一點(diǎn)。 1 平衡吊的工作原理及平衡條件 6 FKEDBCAJGGP′R S 圖 4 在什么條件下才能保證支反力 R→ 保持鉛垂方向，根據(jù)上述受力分析，只有當(dāng)機(jī)構(gòu)在任意一個(gè)位置下，都能做到：過 F 點(diǎn)做一條鉛垂線 FK 與 EC 桿的延長線相交于K 點(diǎn)，再連接 K、 D 兩點(diǎn)并延長與 BC 桿的延長線相交于 J 點(diǎn)，而 J 點(diǎn)正好過 A 點(diǎn)所作的鉛垂線上，才能使支反力 R→保持鉛垂方向。 F′點(diǎn)在 MN 線上的投影為 N′點(diǎn)。且有這樣的關(guān)系11 ????? ?lLAAFF ， ????? ACAFCCFF 。 F′、 F、A、 A′、分別為上下極限位置。 由 中確定的尺寸可知當(dāng) A 在最高點(diǎn)， C 在最左邊時(shí) AC 取得最大值： ACmax = 22 270130 ? ≈ ㎜ 所以 ACF 的最大值為： ACFmax =10 ACmax =2997㎜ 3 平衡吊的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 14 由三角形原理有：三角形的任意兩邊之和必須大于第三邊。 IZ —— 截面對(duì) Z 軸的慣性距。設(shè)計(jì)時(shí)以減低結(jié)構(gòu)重量為重要出發(fā)點(diǎn)時(shí)，取 n =～ 2. 對(duì)于常用的塑性材料，在穩(wěn)定的環(huán)境和載荷下的構(gòu)件，取 n =～ 2 3. 對(duì)于一般質(zhì)量的材料，在通常的環(huán)境和能夠確定的載荷下工作的構(gòu)件，取 n =2～ 在此處取 n = 2。時(shí) Mmax 取得最大值。過 B 點(diǎn)作水平線交 QA延長線于 M 點(diǎn)。 即當(dāng) C在最左端， A在最上端時(shí)， Mmax 取得最大值。 4 桿件自重對(duì)平衡的影響及其平衡方法 22 4 桿件自重對(duì)平衡的影響及其平衡辦法 在平衡吊的平衡及運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，都是假設(shè)桿系的自重及各個(gè)鉸鏈點(diǎn)的摩擦均忽略不計(jì)，得到 hHlL? 的平衡條件。 ABD 桿的 AB 部分為二力桿： 4 桿件自重對(duì)平衡的影響及其平衡方法 26 ABF + BAF = 0 BC 桿為三力桿，畫出其力的三角形如圖示，圖中 BCF 為鉸鏈 C 給 BC 桿的作用力。 由以上桿的尺寸設(shè)計(jì)中 知桿 DEF 和桿 ABD 的截面積和桿長均相同，為： L = H =1700㎜， A = 100 40 2 + 50 60 = 11 103 ㎜ 3 則桿 DEF 和桿 ABD 的質(zhì)量為： m1 = m2 = L A ρ = 1700 ㎜ 11 103 ㎜ 3 g/cm3 = 187 105 ㎜ 3 g/cm3 = 146795 g ≈ ㎏ 由于是估算質(zhì)量，桿件兩端還要進(jìn)行加工以便安裝，在這里為計(jì)算簡(jiǎn)便，取該兩桿的質(zhì)量為： m1 = m2 = 140㎏ 桿 EC 和桿 BC 的截面積相同，為半徑是 30㎜的圓，則該兩桿的截面積為： A = π R2 = （ 30 ㎜） 2 = 2826 ㎜ 2 又 EC 桿和 BC 桿的長度分別為： H1 = 1530㎜， l = 170 ㎜ 則有： m3 = H1 A ρ= 1530㎜ 2826㎜ 2 g/cm3 = 4323780㎜ 3 g/cm3 = 33942 g ≈ ㎏ m4 = l A ρ= 170㎜ 2826㎜ 2 g/cm3 = 480420 ㎜ 3 g/cm3 = 3771g ≈ ㎏ 4 桿件自重對(duì)平衡的影響及其平衡方法 28 同樣，桿 EC 和桿 BC 由于安裝的需要，桿的兩端最后還需要加工，且安裝時(shí)還加入了軸和軸承的重量，所以在這里，取兩桿的質(zhì)量分別為： m3 = 30㎏， m4 = 3㎏ 用質(zhì)量代換法計(jì)算配重 以上已經(jīng)提出，消除自重引起的失衡的措施是在， ABD 桿的適當(dāng)延長部分 Lp上加一重量 Gp。即通常所說的靜代換法。 則可以設(shè)計(jì)平衡吊的傳動(dòng)部分如圖 20 所示，由電機(jī)，減速器，聯(lián)軸器和滾珠絲杠副組成。但由于加工其型面的砂輪修整和加工、檢驗(yàn)均較困難，故加工成本較高。 在此處選用內(nèi)循環(huán)方式。 nmax —— 滾珠絲杠的最大轉(zhuǎn)動(dòng)速度（ r/min）。（ N） 對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，沒有變速的情況來說，當(dāng)量載荷就等于其最大載荷，在此處就應(yīng)該等 于滾珠絲杠的最大工作載荷 Fmax ，即： Fd = Fmax = 8820N 則滾珠絲杠副的軸向最大動(dòng)載荷 Ca′為： Ca′ =3Ln fd Fd 102? = 3 h? 8820N 102? ≈ N 通過以上計(jì)算得出絲杠的導(dǎo)程為 l 0 = 8 ㎜，滾珠絲杠副的軸向最大動(dòng)載荷為 Ca′ = N。 表 4 任意 300 ㎜行程內(nèi)行程變動(dòng)量 V P300 （μ m） 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 7 10 V P300 6 8 12 16 23 52 210 由表 4 可查出對(duì)于 5 級(jí) 精度的絲杠來說，任意 300㎜行程內(nèi)的變動(dòng)量為： V P300 =23μ m 以上計(jì)算已經(jīng)求出絲杠的實(shí)際變動(dòng)量為： δ = m 且絲杠螺紋長度為 200㎜，即實(shí)際 300 ㎜行程內(nèi)的變形量為： δ P300 = m = m 所以有： δ P300 ＜ V P300 即絲杠的變形量符合要求，所選絲杠型號(hào)合適。若要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，則可選用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（如 JS2 － 1型、 JQ2 和 JQO2 系列等 ）。 計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，首先根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載功率初選電動(dòng)機(jī)功率，再校核初選電動(dòng)機(jī)的過載能力、啟動(dòng)能力和發(fā)熱。 對(duì)于經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，要著重考慮縮短過渡過程，減少起、制動(dòng)時(shí)間，提高生產(chǎn)率，而決定起、制動(dòng)時(shí)間的主要因素是電動(dòng)機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)矩和額 5 平衡吊傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 40 定轉(zhuǎn)速，即 GD 2 n 2 ，所以欲使生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)效率最高，則 應(yīng)根據(jù)最小GD2 n2 的數(shù)值來選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 結(jié)論：所選擇的擺線針輪減速器代號(hào)為 － 2A－ 17 JB/T29821994 減速器的相關(guān)外型尺寸如圖 22 所示： A AB BAABB 圖 22 5 平