【正文】 另外，本次設(shè)計(jì)是以機(jī)械臂來完成打殼作業(yè)，代替了人工打殼作業(yè)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 31 第 5 章 行走機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 行走機(jī)構(gòu) 介紹 在此打殼機(jī)中，行走機(jī)構(gòu)是車體運(yùn)行必不可少的部分，主要作用是帶動(dòng)打殼機(jī)整體在槽面 導(dǎo)軌上運(yùn)行，帶動(dòng)沖擊器，使機(jī)頭沖擊器能夠全面徹底地清理槽底 殘?jiān)?，如圖 51 所示。 根據(jù)傳動(dòng)比的分配方法，并綜合考慮本機(jī)構(gòu)的具體情況，確定圖 41 中各齒輪的齒數(shù) 。 2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的，在確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，一般需考慮減速裝置傳動(dòng)比，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面比較才能確定，但對(duì)一些不需調(diào)速的高、中速機(jī)械可以選用相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)不需機(jī)械減速裝置而直接傳動(dòng) 。 2） 機(jī)頭變幅缸行程的確定 mmS 44720xx00 221 ??? mmS o s20xx00220xx00 222 ??????? 行程 mmSSS 12412 ??? 。 2) 機(jī)頭壓力缸壁厚 ? 的確定 液壓缸缸筒的計(jì)算與驗(yàn)算方法有以下的公式 ： [7] 當(dāng) ?? D? 即 154 ??? 時(shí) 66 36m a x?????? ?????? ?PDPpm z x?? （ 38） 其 中 ： maxP 為 最高允許壓力， M PaPP a x ?? ； P? 為 缸筒材料的許沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 16 用應(yīng)力 ， 選安全系數(shù) ?n 計(jì)算出 M Pansp 136?? ??。改進(jìn)方法：在 圖 32 中 3點(diǎn)裝 加 厚圓盤，厚度均為 55mm。 至 此 ， 機(jī)械臂的長(zhǎng)度尺 寸以全部確定。 在結(jié)構(gòu)草圖 22 中，沒有體現(xiàn)出機(jī)械臂部分、液壓系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分，其中機(jī)械臂及液壓系統(tǒng)布置在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上方，行 走機(jī)構(gòu)布置于車身底座下部，具體布置方法將在設(shè)計(jì)過程中確定，體現(xiàn)在裝配圖中。這就給鋁電解多功能機(jī)組發(fā)展起到推動(dòng)作用。 [1] 預(yù)焙槽在電解車間的配置方式有橫向配置和縱向配置兩種，預(yù)焙槽按進(jìn)電方式可分為兩點(diǎn)進(jìn)電槽和大面多點(diǎn)進(jìn)電槽。其在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生殘?jiān)枰〞r(shí)進(jìn)行清除。 鋁電解多功能機(jī)組按操縱方式可分為駕駛室操縱機(jī)組和遙控機(jī)組兩種形式。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 3 第 2 章 設(shè)計(jì)任務(wù)與總體方案 設(shè)計(jì)任務(wù) 由于本次設(shè)計(jì)的鋁電解槽打殼機(jī)是提供給鋁廠的鋁電解槽車間現(xiàn)場(chǎng)使用，所以設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu) 要盡量合乎車間的使用要求。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 7 機(jī)械臂 在機(jī)器 工作時(shí)，帶動(dòng)機(jī)頭部分回轉(zhuǎn)，應(yīng) 確 保沖擊器能夠沖擊到電解槽邊緣 部分 的殘?jiān)? （ 1） 機(jī)械臂處于最高位置時(shí)的受力分析 ，如圖 34： G 3G 2PG 1F 2F 1Yθ 1φ 圖 34 處于最高位置的機(jī)械臂 經(jīng)過計(jì)算，圖 34 中 ?? ? ，當(dāng) ?? ? 時(shí)即可滿足工作需要，以 此為基礎(chǔ)進(jìn)行受力分析。彎曲的強(qiáng)度條件為： ][m a xm a x ?? ?? WM （ 35） 其 中 ： maxM 為 最大彎矩， mNM ?? 7956m a x ； W 為 抗彎截面系數(shù)； mbdaH bdaHe )1016016020(2 10)1016016020()(2 6922221 ?????? ???????? ?? meyHe ????? 3933333231101 4 5 0 3 810)(31)(31?? ????????????? bha e yB e yI Z 對(duì)此種箱形結(jié)構(gòu) ， 其計(jì)算方法如 圖 37： e2e1a/2bHhB 圖 37機(jī)械臂的箱形結(jié)構(gòu) 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 13 32m in 104 ???? eyIW Z 機(jī)械臂材料選用 45鋼 ，其許用應(yīng)力 ][? 為： 1 3 ~ 3 4 0][ ??? Ss?? ～ MPa227 將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得： ][ 7956 3m a x ?? ???? ? M P a ][??? ，故滿足強(qiáng)度要求。 將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得： M P aP n 10)5060(103 4 62 6226 ?? ?????? ? 為避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形 ,液壓缸額定壓力 nP 值應(yīng)與塑 性變形壓力值有一定的比例范圍 ： (?nP ～ PLP) M P aDDP sPL 62lo 1 ?? ? 。 （ 3） 大臂舉升缸的設(shè)計(jì) 1) 行程 S 的計(jì)算 參照下圖 310，圖中 1L 為大臂支點(diǎn)與舉升缸間的距離， mmL 6001 ? ，1S 、 2S 分別為機(jī)械臂位于上極限位置與下極限位置時(shí)，機(jī)械臂舉升缸的長(zhǎng)度 、 舉升缸的行程 S 與 1S 、 2S 關(guān)系為 21 SSS ?? ， 1S 、 2S 的計(jì)算過程如 圖 310： s 2s 1L 2L 1 圖 310 液壓缸的行程 利用圖 310 中的幾何關(guān)系，可以推導(dǎo)出 1S 與 2S 的計(jì)算公式： mmLLSmmLLS6 2 7)1 5 0s i n()6 0 0c o s(1 0 1 3)1 5 0s i n()6 0 0c o s(2121221211?????????????? 所以 mmSSS 3866271 0 1 321 ????? 。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn) 圖 ， 如 圖 41： 1電動(dòng)機(jī) ， 2減速器 圖 41 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 電動(dòng)機(jī)的選取 選擇電動(dòng)機(jī)系列 按工作要求及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)電壓 380V， Y 系列 。 將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得： ??? Zdm 取 8?m 。 減速機(jī)構(gòu) 與車輪 在本次設(shè)計(jì)中，我選用了擺線針輪減速機(jī)及蝸輪減速機(jī) 及蝸輪減速機(jī)。同時(shí)也要感謝所有關(guān)心和幫助過我的同學(xué)，尤其感謝同組的同學(xué)在我遇到困難時(shí)總是熱心的給予幫助，謝謝你們一直以來對(duì)我的照顧和鼓勵(lì)。 在設(shè)計(jì)中，以調(diào)整沖擊器位置的機(jī)械臂部分以及為機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力的 液壓系統(tǒng)為核心，展開設(shè)計(jì) 。 齒數(shù)選擇： 183?Z 、 1554 ?Z 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3 213 )][(HEdt ZuuTKd ?? ???? （ 414） 其 中： tK 為 載 荷 系 數(shù) ， ?tK ； 1T 為 小 齒 輪 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 ，mKNT ?? ； d? 為 齒寬系數(shù)， ?d? ； EZ 為 材料的彈性影響系數(shù)， MPaZE ? ； ][ 1H? 為 接觸疲勞強(qiáng)度極限， lim1 ][ HH ?? ? ； u 為 齒輪齒數(shù)之比， ?u 。 將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得： KWnMN xj 5 5 0 4 9 5 29 5 5 0 ?????? ? 考慮到機(jī)械起動(dòng)的影響，選用較大功率 jdd NKN ? （ 44） 其 中： dK 為 安全系數(shù)，查表 取 ， ?dK 。 5) 由于機(jī)械臂舉升缸 10(?BL ～ d)15 ，所以應(yīng)對(duì)其活塞桿進(jìn)行彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算 ： 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 21 222BK LKEJF ?? KNLKEJFBK6 0 7 6 4 0101 0 1 3162692222???????????? NFNnF KK 43797173611 ??? 此活塞桿尺寸滿足穩(wěn)定性要求 。 將以上各數(shù)據(jù)代入 上式，得： KNnFkK ?? KNFKNnF kK 151 35 ??? 至此，機(jī)頭壓力缸的計(jì)算完成。 初步確定液壓系統(tǒng)壓力為 MPa10 ，以下將詳細(xì)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 11 機(jī)械臂的強(qiáng)度校核 由機(jī)械臂的受力分析可以看出。驗(yàn)證該尺寸是否合理。 （ 2）液壓系統(tǒng)：其主要功能是 為機(jī)械臂的舉升機(jī)頭整體角度的調(diào)整以及為機(jī)沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 5 頭沖擊器提供壓緊力 。 電解多功能機(jī)組是大型預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備 ,隨著大型預(yù)焙陽(yáng)極電解槽的日趨發(fā)展 ,電解槽操作設(shè)備 PTM 即鋁電解多功能機(jī)組也逐步發(fā)展并得到廣泛的應(yīng)用。 通過 前 一段時(shí)間的計(jì)算和校核，確定了機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，初步繪制鋁電解槽用打殼機(jī)的 結(jié)構(gòu)草圖 ， 草圖繪制完成后，又進(jìn)行了一系列的校核，包括：機(jī)械臂的強(qiáng)度校核、齒輪的 校核 以及車體的傾覆穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算完這些，打殼機(jī)的整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)就基本完成了，最后 再完成圖紙，圖紙全部采用 CAD 繪制 ， 到此電解槽用打殼機(jī)的設(shè)計(jì)全部結(jié)束。機(jī)械臂和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) ， 其中液壓系統(tǒng)由于主要是為大臂及機(jī)頭部分的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，所以把機(jī)械臂設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為一個(gè)整體來設(shè)計(jì)。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 2 電解多功能機(jī)組普遍采用橋式起重機(jī)的橋架作 為機(jī)組機(jī)構(gòu)，在橋架上配置有多個(gè)工具機(jī)構(gòu)的工具小車、出鋁小車、電葫蘆等。 總體方案的確定 根據(jù)課題提供的構(gòu)思圖，另外參照鑿巖臺(tái)車及起重機(jī) 等典型相關(guān)機(jī)械的結(jié)構(gòu)，初步確定鋁電解槽打殼機(jī)的結(jié)構(gòu)如 圖 22： [2] 87654321 4回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)減速齒輪組 ， 5回轉(zhuǎn)平臺(tái) ， 6機(jī)身底座 ， 7車輪 ， 8軸 圖 22 打殼機(jī)機(jī)構(gòu) 示意 圖 本次設(shè)計(jì)的打殼機(jī)主要機(jī)構(gòu)包括機(jī)械臂部分、液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)四大部分，其中各部分的主要功能如下： （ 1）機(jī)械臂部分：機(jī)械臂主要是帶動(dòng)機(jī)頭部分（包括沖擊器導(dǎo)軌及機(jī)頭沖擊器）運(yùn)動(dòng)，以使其能實(shí)現(xiàn)空間位置的變化，能夠徹底清理槽底的殘?jiān)?。 、 ??133? 電解槽槽面L 2L1βα1234 1機(jī)械臂的最高位置 ， 2機(jī)械臂的最低位置 ， 3回轉(zhuǎn)平臺(tái) ， 4行走底座 圖 32 在 xz 平面的機(jī)械臂 動(dòng)作 根據(jù)圖 32 中提到的設(shè)計(jì)依據(jù)。 根據(jù)水平方向的受力平衡以及各力對(duì) O點(diǎn)的力矩相平衡 ， 列出方程組： ????? o s8s in 21 FF 3212 2 0 8 32 2 4 01 1 6 42 9 3 GGGF ??? 由此方程組解 ， 得： NF 2759211 ? NF 437972 ? 1F 、 2F 方向如圖 35 所示。 （ 3） 機(jī)頭壓力缸：為機(jī)頭沖擊器提供壓緊力 F，其大小為 10～ 15KN，以確保在工作過程中沖擊器對(duì)槽底殘?jiān)凶銐虻臎_擊力。 將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得： KNF K 4 7 103 0 0 22 692 ?? ????? KKnFF? （ 311） 其 中： F 為 活塞桿最大工作負(fù)荷 ， KNF 15? ； Kn 為 安全系數(shù)，一般取?Kn 。 所以 (?nP ～ 1440) ?? ～ 由以上的設(shè)計(jì)及計(jì)算可以看出，舉升缸參數(shù)比較合理。 （ 2）功率的計(jì)算 首先計(jì)算靜功率 jN ?9550xj nMN ?? （ 43） 其 中 ： xn 為 打殼機(jī)每分鐘旋轉(zhuǎn)速度 min)/(r ， 按課題要求，機(jī)頭部分回轉(zhuǎn)線速度為 smv /? ，據(jù)此可求出 xn = min/ r ； ? 為 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率 ，%90?? 。 材料選擇： 40Cr 滲碳淬火，硬度為 56HRC， MPaH 1500lim ?? ， MPaF 500lim ?? 。運(yùn)用平時(shí)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)及現(xiàn)有條件查閱了大量工具書籍，另外，參照了