【導(dǎo)讀】已發(fā)表或撰寫的成果作品。撐的支撐架和體育器材里的安裝部件，都出現(xiàn)了鋼管的身影．然而，穩(wěn)定、安全的裝取料設(shè)備。了適應(yīng)環(huán)形加熱爐的進(jìn)出料特點(diǎn)，在此專門為加熱爐量身定做了環(huán)形加熱爐裝取料機(jī)。機(jī)型包括了整體機(jī)架，小車，鉗桿這三部分。運(yùn)用夾緊氣缸和升降氣缸來實(shí)現(xiàn)鉗桿對(duì)鋼料。的夾取和升降運(yùn)動(dòng)，同時(shí)鉗桿裝載在小車上，小車可以在機(jī)架的導(dǎo)軌上進(jìn)退運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際情況下充分根據(jù)。環(huán)形加熱爐的特點(diǎn)特地使用兩臺(tái)一樣的裝取料機(jī)分別安裝在裝料口和出料口。行裝取料，極大地提高了加熱鋼料的效率，也更充分地發(fā)揮了環(huán)形加熱爐的高效率的特性，

　　

【正文】 （ ） ?vK （按 8 級(jí)精度初算） ． ??K 由圖 716， ??K ． 則 ?????? ?? KKKKK vA （ 2） 確定齒形系數(shù) , 21 ?? aa FF YY （ ） （ 3） 確定齒根應(yīng)力集中系數(shù) , 21 ?? aa sS YY （ ） （ 4） 確定重合度系數(shù) ??????? ?????????? ???? zz?? （ ） ????Y （ 5） 計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度 10301 3 5 5 2 5 0 321132 11 ?????? ???? ??? YYYmzKT aa SFdF Mpa （ ） M P aYYYY aaaa SFSF FF 12 ?????? ?? （ ） （ 6） 計(jì)算齒輪許用彎曲應(yīng)力 M P aM P a FF 320,340 2l i m1l i m ?? ?? （ ） 1?FS , 21 ?? NN YY ． 則 ? ?? ? MPaS YMPaS YFNFFFNFF3 0 41 2 03 0 61 4 022l i m211l i m1???????????? （ ） ? ? ? ?2211 , FFFF ???? ?? 故安全 。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 小車的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 及計(jì)算 小車是整個(gè)機(jī)構(gòu)的核心部分，在整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行中起著主導(dǎo)作用 。 從移動(dòng)小車的設(shè) 計(jì)要求來考慮 ,它主要的運(yùn)動(dòng)過程是帶動(dòng)鉗桿來實(shí)現(xiàn)送 取 料過程，此運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來源是電動(dòng)機(jī) 。 電動(dòng)機(jī)下安裝一個(gè)齒輪，齒輪與安裝在架子上的齒條做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得小車在架子橫梁上的軌道上帶動(dòng)鉗桿做出送 取料運(yùn)動(dòng) 。 因此小車作用主要是帶動(dòng)鉗桿運(yùn)動(dòng) ． 由于這個(gè)移動(dòng)小車只是針對(duì)這個(gè)機(jī)構(gòu)也就是環(huán)形加熱爐的送 取 料機(jī)構(gòu)而設(shè)計(jì)的， 并不是批量生產(chǎn)，所以在強(qiáng)度允許的情況下大多采用焊接的形式來完成， 這樣節(jié)省勞動(dòng) 力 。 小車的整體設(shè)計(jì) 想設(shè)計(jì)出移動(dòng)小車，就要從幾方面來考慮 。 第一，小車用來做什么 ？ 小車是用來吊鉗桿、提供鉗桿的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)，并通過升降 氣 缸 來 抬起放下 鉗桿 。 第二，可以把小車分成幾部分來考慮 ？ 第三，如何讓小車動(dòng)起來 ？ 把這三方面想清楚自然就可以把小車的形狀定下來 。 在上面已經(jīng)闡述了移動(dòng)小車的作用以及它的動(dòng)力源，所以現(xiàn)在主要就是要分幾部分來入手以構(gòu)成整個(gè)小車機(jī)構(gòu) 。 小車自然要有前后輪、車體，另外為了防止小車在運(yùn)行過程中會(huì)撞到環(huán)形加熱爐的爐壁，所以要有一個(gè)緩沖部件，這個(gè)緩沖部件是由橡膠制成 ． 這里就是除了前后輪外還要有一個(gè)后下輪，用來放置緩振器裝置的 。 另外這個(gè)后下輪還有限制小車在垂直方向的自由度的作用 ． 這樣就可以把小車分成四部分，即車體、前輪、后輪、后下 輪 [8]。 車體的設(shè)計(jì)計(jì)算 小車車體的主視圖如圖 ： 環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 23 圖 車體 小車車體的俯視圖如圖 ： 圖 車體俯視圖 在設(shè)計(jì)之前，要先明白設(shè)計(jì)要求 。 工況要求小車的車體上的零部件要能順利運(yùn)行，車體的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)行件運(yùn)行的突起 。 剛度和強(qiáng)度要求在滿足此要求的前提下盡量的節(jié)省材料 。 穩(wěn)定性要求要使小車安全穩(wěn)定的運(yùn)行，不存在失穩(wěn)，彎曲等現(xiàn)象 [15]。 小車車 體基本上全部都是焊接件，其中除吊架用螺栓連接外，其它 均為對(duì)接焊，焊高不小于最薄件厚之 倍 ． 除內(nèi)襯板和吊架外要求焊后加工和鉆孔，并且焊后去應(yīng)力 。 小車的車體主要啟支撐作用，所以從強(qiáng)度、承載力方面考慮，小車車體的基本框架可以用工字鋼來組合 。 由于工字鋼的承載能力比較強(qiáng)，而且簡單適用 。 所用的工字鋼都是標(biāo)準(zhǔn)的 22號(hào)工字鋼，只是長度不同 ． 小車車體的長度及寬度都是根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)情況來確定的，起到最主要作用的還是現(xiàn)場(chǎng)情況，因?yàn)樵O(shè)計(jì)總是要先考慮實(shí)際情況，所設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)能不能完好的安裝在所要求的地方，就是要看設(shè)計(jì)者是不是 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)有充分的了解 。 這樣，就可以先把車體總的輪廓確定下來，車體中間部分則主要是考慮強(qiáng)度的要求，在增加強(qiáng)度的同時(shí)還要節(jié)省材料 。 可以在中間加入幾個(gè) 22 號(hào)工字鋼，而與鉗桿相連接的地方則采用吊架，吊架并沒有標(biāo)準(zhǔn)形式，所以在強(qiáng)度安全的條件下可以自由設(shè)計(jì) 。 由于小車的動(dòng)力源是齒輪電動(dòng)機(jī)，自然在小車車體上要安裝齒輪電動(dòng)機(jī)，相應(yīng)的安裝位置可以從上面小車車體的俯視圖中看出，其中 1 是與鉗桿升降氣缸的連接處， 2 是齒輪電動(dòng)機(jī)的放置點(diǎn)， 3 是與鉗桿相連的支點(diǎn) 。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 在整個(gè)車體的設(shè)計(jì)中，由于用了多個(gè)工字鋼以及鋼板進(jìn)行焊接而形成，這樣車體的受力 就比較均勻，并沒有應(yīng)力突出點(diǎn)，并且在設(shè)計(jì)之前是采用大安全系數(shù)設(shè)計(jì)的，所以這個(gè)車體的設(shè)計(jì)是絕對(duì)安全的，這樣就不用再單獨(dú)拿出某一個(gè)工字鋼來進(jìn)行校核，故車體是安全的 。 前輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 前輪 在前輪的設(shè)計(jì)計(jì)算中，存在的問題并不多，但由于承受的力比較大，所以對(duì)它的強(qiáng)度的要求就非常重要了 。 在設(shè)計(jì)中，也是要在滿足強(qiáng)度、承受載荷能力的前提下節(jié)約材料，減輕重量，要易于安裝在小車的車體上 。 在前輪中最重要的零件就是輪軸和滾動(dòng)軸承 ． 在便于校核的情況下 ，先認(rèn)為是圓柱體來計(jì)算 。 輪軸的設(shè)計(jì)及校核 圖 輪軸 考慮到要把該前軸裝在移動(dòng)小車的車體上，所以把輪軸與小車車體連接部分做成方鋼的形式，這樣，這個(gè)輪軸就可以用一個(gè)方鋼來制造 ． 在中間打孔用以和車體螺栓連接 。 輪軸的長度是根據(jù)小車車體的寬度來確定的， 由于該輪軸并不是用以轉(zhuǎn)遞運(yùn)動(dòng)的軸，只是用以支撐和帶動(dòng)其他部件運(yùn)動(dòng)的軸，自然在設(shè)計(jì)上就不能用以往的思路來考慮，但是這樣就沒有什么依據(jù)了 。 因此這個(gè)輪軸的設(shè)計(jì)是根據(jù)老師傅的經(jīng)驗(yàn)得來的方鋼 的邊長以及輪軸兩端的圓柱的直徑的大小，當(dāng)然這個(gè)經(jīng)驗(yàn)值并不是十分的貼切，但是這也將是在強(qiáng)度等綜合因素考慮的前提下所得到的較為合理的數(shù)值了 。 （ 1）選材 選 45 鋼正火處理， MPab 590?? （ 2）輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 25 如圖示 （ 3）軸的強(qiáng)度計(jì)算 受力簡圖如下圖 ： 圖 受力圖 彎矩圖如下圖 ： 圖 彎矩圖 所以強(qiáng)度校核 MPaWM 431 5 4 7 7 8 4 9 53 ????? （ ） 得 MPa551 ??? 故強(qiáng)度足夠 （ 4）輪軸的疲勞強(qiáng)度校核 A,判斷危險(xiǎn)截面 根據(jù)輪軸的受力情況可以判斷出所受彎矩最大的地方就是其危險(xiǎn)截面 B,計(jì)算彎曲應(yīng)力 抗彎截面系數(shù)為 333 33 75 00 ???? dW 截面左側(cè)的彎矩 3 8 9 2 4 71694 84716941 4 7 7 8 4 9 5 ?????M 截面上的彎曲應(yīng)力 2 1 . 9 M P a337500 ??? WMb? C,計(jì)算綜合系數(shù) 輪軸的材料是 45 鋼，正火處理， 得 MPab 590?? ， MPa2551 ??? 應(yīng)力系數(shù)：去應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及鉗桿的材料的敏性系數(shù) ?q 由公式得應(yīng)力系數(shù) 7 2 )1(1 ???? ??? ?qk （ ） 尺寸影響系數(shù)為 ??? ． 表面質(zhì)量系數(shù)為 ??? ． 則得綜合系數(shù)為 ? ? 8 8 ?????? ??kk D （ ） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 D,計(jì)算安全系數(shù) 材料特性系數(shù) ?? = 所以 )( 1 ???? ? maDkS ???? ??? （ ） 可知其安全 。 同樣的道理可知截面右側(cè)的強(qiáng)度也安全 。 后輪 的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 后輪 后輪與前輪的設(shè)計(jì)基本相似，無論是它們的設(shè)計(jì)思路，還是校核計(jì)算都是一樣的，所以在這里就不再重復(fù) 。 后下輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 后下輪 后下輪并沒有起到支撐或承載的作用，它最主要的目的就是用來安裝緩振裝置，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)不需要考慮它所受的載荷是多少，只要能使它可安裝在移動(dòng)小車的車體上并環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 27 可以將四個(gè)減震器安裝上發(fā)揮其作用即可 ． 而進(jìn)行這個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量 的減輕重量，當(dāng)然要在其強(qiáng)度等因素安全的前提下，重量減輕可以使小車的負(fù)載減輕 。 同時(shí)后下輪的有關(guān)數(shù)值的確定也不是通過準(zhǔn)確地計(jì)算而得來的，因?yàn)椴]有這方面的計(jì)算公式來有解和驗(yàn)算其是否合理，只有通過咨詢有經(jīng)驗(yàn)的師傅來合理的有效的確定出來 。 這里肯定會(huì)有很多不足之處，但這將在以后的設(shè)計(jì)中慢慢改進(jìn)，以得到最為準(zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù) 。 之所以采用一些經(jīng)驗(yàn)值，還有一個(gè)原因就是這個(gè)機(jī)構(gòu)只是單件生產(chǎn)，并不是面向大眾的機(jī)構(gòu) 。 綜合眾多因素，后下輪的設(shè)計(jì)如圖所示圖 。 整體機(jī)架結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì) 及計(jì)算 圖 機(jī)架 前面已經(jīng)把鉗桿和 小車 闡述完畢，整個(gè)裝 取 料機(jī)的最重要的兩部分已經(jīng)完成，剩下的整體機(jī)架就是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況來給設(shè)計(jì)好的鉗桿、 小車的整體一個(gè)發(fā)揮其作用的地方，所以整體機(jī)架 的最主要的作用就是支撐 。 它要為鉗桿和小車的正常運(yùn)行提供一個(gè)穩(wěn)定，安全的場(chǎng)所 ． 所以 整體機(jī)架所具備的最基本的要求就是要穩(wěn)定，給 小車提供的兩軌道平面水平誤差不大于 。 這個(gè) 機(jī)架 的設(shè)計(jì)還是 都 采用焊接的形式，所以在為了保證其強(qiáng)度要求，焊角高不小于相鄰被被焊件厚度的 倍，焊縫質(zhì)量等級(jí)要求 ? 級(jí) 。 這樣， 整體機(jī)架 的組成主要有兩部分，一 是橫梁，二是立柱，三是連接梁三個(gè)都是焊接件 。 橫梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 橫梁 橫梁基本上是由 H型鋼和各種形狀的鋼板焊接在一起形成的，這樣既保證了它的強(qiáng)度要求，又降低了成本 。 為了增加用作橫梁的 H 型鋼的強(qiáng)度，用一些 鋼板與其焊接來作為加強(qiáng)筋，無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 這樣就可以增強(qiáng) H 型鋼的強(qiáng)度 。 做為加強(qiáng)筋的鋼板是根據(jù)不同的需要在現(xiàn)場(chǎng) 來 制作出不 同的形狀 ，焊件下料周邊要求去毛刺，在進(jìn)行焊接時(shí)，焊縫質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ級(jí) [16]。 在進(jìn)行鉆孔時(shí)要去應(yīng)力之后進(jìn)行 。 1）橫梁的 校核 由于橫梁承受力最大時(shí)是在移動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)候所承受的載荷 。 這樣，就要分階段考慮，一是小車在橫梁中間時(shí)，此時(shí)的橫梁受力分析如下圖 ： 圖 受力圖 所受彎矩簡圖圖 ： 圖 318 彎矩圖 此 H 型鋼的材料是 Q235。 橫梁的強(qiáng)度計(jì)算主要就是考慮受彎時(shí)的正應(yīng)力： 即PyIM ?? ?? 其中 I—— 橫截面對(duì)中性軸的慣性矩； y—— 橫截面上距中性軸最遠(yuǎn)的點(diǎn) 。 484 00 mmcmI ??? y=150mm 則： 87555342 1 5 0 6 . 2 0217000000M y M P aI? ? ? ? ? 二是 小車在橫梁的左中間時(shí)，由于在右中間和在左中間情況是相同的，所以在這只計(jì)算一種情況即可 。 受力簡圖如下圖 ： 環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 29 圖 彎矩簡圖如下圖 ： 圖 與上面的校核一樣，其中 484 00 mmcmI ??? y=150mm 則： 43777671 1 5 0 3 . 3 5217000000M yI? ? ? ? ?MPa 由此可知 P??? ，故安全 ． 不做穩(wěn)定性計(jì)算的條件： 有鋪板（各種鋼筋混凝土板和鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連、能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí) 。 工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由度 1l 與其寬度 1b 之比不超過規(guī)定的數(shù)值時(shí) 。 在這里符合以上條件，所以可以不做穩(wěn) 定性計(jì)算 。 立柱的設(shè)計(jì) 立柱如圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 圖 立柱 立柱的外形大多都是焊接構(gòu)成的，而焊接柱按外形分為實(shí)腹柱和格構(gòu)柱，現(xiàn)在設(shè)計(jì)的立柱就是采用實(shí)腹柱，是型鋼實(shí)腹柱 ． 采用這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是焊縫少 。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》所述，當(dāng)腹板的計(jì)算高度 0h 與腹板厚度 ? 之比大于 80 時(shí)，應(yīng)有橫向隔板加強(qiáng)，間距不得大于 3 0h ，而在此設(shè)計(jì)的尺寸是 803 9 27 7 4 60 ????h ，所以還要有橫向隔板用以加強(qiáng)立柱的強(qiáng)度， 為了簡便節(jié)省用直徑為 235mm 的正方形的鋼板來作為加強(qiáng)板 。 在架子的整體設(shè)計(jì)中，總共有六個(gè)立柱，所以在受力的分配上它們是均勻的，這樣就不存在受力的不同而要進(jìn)行各個(gè)