【正文】 動(dòng)載系數(shù) ?VK , 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 310? 得齒間載荷分配系數(shù) ??K , 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 410? ，并結(jié)合小齒輪的齒寬系數(shù) d? 和齒寬 b 得齒向載荷分布系數(shù) ??K 。 彎曲疲勞強(qiáng)度極限的選取 由機(jī)械設(shè)計(jì)中圖 1020（ c）中按齒面硬度查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 齒形系數(shù) FaY 及應(yīng)力校正系數(shù) saY 的選取 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 105 中可查出齒形系數(shù) FaY 及應(yīng)力校正系數(shù) saY ， ?。? ?FaY ， ?SaY 。 齒輪的基本參數(shù) 尺寬系數(shù) d? 的選取 考慮為開式齒輪，且 小齒輪為兩支承不做對(duì)稱分布，大小齒輪均為硬齒面時(shí)，齒寬系數(shù) d? 應(yīng)取表中偏下限值。 根據(jù)傳動(dòng)比要求，這里的傳動(dòng)比要求為 i12=9，開式齒輪齒面易磨損，欲讓齒厚些，適當(dāng)取大些模數(shù)，因此去少些齒數(shù)，初擬小齒輪數(shù)是 Z1=22，則大齒輪數(shù)為 Z2=198。 齒輪的設(shè)計(jì) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的齒輪是開式齒輪傳動(dòng)，所以根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 則不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。一般在 Ld （ d 為活塞桿的直徑）大于 10 以后就要進(jìn)行穩(wěn)定校驗(yàn)。 16 液壓缸的穩(wěn)定驗(yàn)算 根據(jù)材料力學(xué)概念：一根受壓的直桿，在其軸向負(fù)載 P 超過穩(wěn)定臨界力（或稱極限力）kP 時(shí) ,即失去原有直線狀態(tài)下的平衡而喪失穩(wěn)定 ,所以液壓缸的穩(wěn)定條件是 ： KKPP n? (39) 式中 ： P—— 活塞桿的軸向最大壓力 ??N ； kP —— 液壓缸的穩(wěn)定臨界力 ??N ； kn —— 穩(wěn)定性安全系數(shù) ,一般取 nk =2～ 6。只有當(dāng)活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度 10Ld? 時(shí)，才進(jìn)行活塞桿的縱向穩(wěn)定性計(jì)算。 代入數(shù)據(jù)得： 9 0 1 6 0 8 4 .52 0 2H m m? ? ?，取 150H mm? 。 若選取 mmD 200? ， MP abs 705350 ??? ???， 則 61 64 1 00 . 5 0 . 2 2 47 0 1 0 mm? ?? ? ??， 考慮安全因素，我們?nèi)?1 30mm? ? 。 缸筒外徑的確定 1 2 160 40 200D D m m?? ? ? ? ? (36) 缸底厚度 1? 因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)取平底液壓缸，缸底與缸筒采用螺紋連接，所以缸底內(nèi)徑 15 mmDD 20202 ??? ? 。 我們?nèi)?20mm?? 缸筒壁厚的校核 因?yàn)?max 10P MPa? ，由公式： max2 SPD? ?? (35) 式中： D—— 表示液壓缸的內(nèi)徑； S? —— 表示缸筒材料的許應(yīng)應(yīng)力，??? bs ? ，其中 b? 抗拉強(qiáng)度， ? 為安全系數(shù)（一般 5?? ）因?yàn)楦淄驳牟牧蠟? Q235，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知道：該材料的 Mpab 375?? ； maxP —— 表示缸筒最高工作壓力（ max 10P MPa? ）。 考慮安全因素，我們?nèi)“踩禂?shù) n=，得： 1 4 1 .3 1 8 .2 mm? ? ? ? ， 最后我們?nèi)? 20mm?? 。 又考慮缸筒壁厚 ? 與內(nèi) 徑之比： 1 4 10 .0 91 6 0 1 0D? ? ? ?。 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 缸筒壁厚的計(jì)算 查《液壓與氣壓傳動(dòng)》教材可查出：當(dāng)101?D?時(shí)，壁厚用公式 ?? ? ?2PD?來計(jì)算；當(dāng)101?D?時(shí)，壁厚用公式 ? ?? ? ???????? ???? PPD ??? 來計(jì)算。綜合型鋼堆垛機(jī)的工作要求我們選用 ZQ 型液壓缸。 冶金設(shè)備用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸系列 包括： ① ZQ 型重型冶金設(shè)備液壓缸 ② JB 系列冶金備用液壓缸 ③ YHG1 型冶金設(shè)備液壓缸 ④ JB 系列液壓缸 ⑤ UY 系列液壓缸。 冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的特點(diǎn)：缸徑一般在 40～ 320mm 范圍內(nèi)，工作壓力小于等于16Mpa 可用液壓油機(jī)械系統(tǒng)耗損油和乳化液等工作介質(zhì)，使用溫度范圍在 40～ 80℃。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（化學(xué)工業(yè)出版社出版）中表 11152 油缸固定部分長(zhǎng)度的參考尺寸得： 活塞的長(zhǎng)度 ? ?0. 6 ~ 1. 0 96 ~ 16 0B D m m??，取 100B mm? ； 導(dǎo)向套動(dòng)面長(zhǎng)度 ? ?0. 6 ~ 1. 6 96 ~ 25 6A D m m??，取 150A mm? ； 隔套寬度 ? ?11 5 0 1 0 0 1 5 0 2 52c m m? ? ? ?。 其 中 活 塞 長(zhǎng) 度 ? ? ? ；導(dǎo)向 套 長(zhǎng) 度 ? ? ? ；隔套長(zhǎng)度? ?12C H A B? ? ?。 注：此處在進(jìn)行行程計(jì)算的時(shí)候，由于活 塞桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度較小，我們對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，將圓心移至圖示的位置了，結(jié)果相差并不大，也不會(huì)影響我們最后的選擇。小齒輪，圖 32 11 幾何運(yùn)動(dòng)分析圖如圖 33? 所示： 圖 33? 注：其中黑色粗實(shí)線組成的三角形表示系統(tǒng)的初始位置，即翻轉(zhuǎn)電磁鐵的 0? 位置，細(xì)實(shí)線組成的三角形表示系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)極限位置，即翻轉(zhuǎn)電磁鐵翻轉(zhuǎn) 180? 時(shí)的位置?；钊麠U從初始位置開始轉(zhuǎn)過一定的角度，同時(shí)有一定的身長(zhǎng)量，通過下圖的運(yùn)動(dòng)分析及幾何分析，我們可以算出活塞的行程。 根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊(cè)》表 252，最后取桿的外徑為： 125d mm? 。 其中 ?? 將已知相關(guān)的數(shù)據(jù)代入公式可得： mmD 12 50004 7 ???? ?? 根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊(cè)》表 251，液壓缸內(nèi)徑尺寸系列，最后取160D mm? 。 缸筒內(nèi)徑 D 的計(jì)算 在確定 D 時(shí)，必須保證液壓缸在系統(tǒng)所給定的工作壓力下，具有足夠的牽引力來驅(qū)動(dòng)工作負(fù)荷。由《液壓與氣壓傳動(dòng)》中表 4 Mpa，同時(shí)根據(jù)表 ，執(zhí)行原件的背壓估計(jì)值，取回油背壓為 3 Mpa。 則，由 2T F d?? 由前面計(jì)算可得 ： NT ? 得： R=233992N 在工作過程中存在摩擦力，但是相對(duì)較小，可以忽略不計(jì)，為保證工作安全，最后我們?nèi)?250000?R N 已知液壓缸的設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù) 由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理，我們選用雙作用單活塞桿的液壓缸，無桿腔由系統(tǒng)直接提供壓力，有桿腔的 進(jìn)油由液壓泵直接提供，回油直接通油箱。而平移機(jī)構(gòu)的液壓缸采用的是雙作用單活塞桿液壓缸如圖 所示： 基本參數(shù)設(shè)計(jì) 圖 31 9 液壓缸的受力分析 在（ ? ）軸所受的扭矩為最大時(shí)，（ ? ）軸的扭矩同時(shí)為最大，此時(shí)液壓缸的負(fù)載為最大。 液壓缸的結(jié)構(gòu)包括：缸體組件，活塞組件，密封裝置，緩沖裝置，排氣裝置。 按照作用方式不同 可以分為單 作用缸和雙作用 缸 。 液壓缸的類型 為滿足各種主機(jī)的不同用途，液壓缸有多種類型。 8 第 3 章 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓缸的設(shè)計(jì) 液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的一種液壓執(zhí)行元件，它是將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化裝置。 設(shè)計(jì)的基本思路 根據(jù)簡(jiǎn)直梁的原理對(duì)垛臺(tái)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。他的基本組成有垛臺(tái)、升降液壓缸。 升降機(jī)構(gòu)的基本設(shè)計(jì) 升降機(jī)構(gòu)是型鋼堆垛機(jī)最后堆垛的一個(gè)平臺(tái)。 液壓缸根據(jù)所需要產(chǎn)生出的力來確定液壓缸的基本尺寸，從而選出液壓缸的型號(hào)，并對(duì)液壓缸的桿進(jìn)行 穩(wěn)定性和強(qiáng)度校核。 設(shè)計(jì)的基本思路 軸根據(jù)機(jī)構(gòu)所需要的扭矩和型鋼的長(zhǎng)度來確定軸的具體尺寸，并根據(jù)彎扭強(qiáng)度校核來校核軸。相對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說 ，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)還要考慮時(shí)間因素。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本設(shè)計(jì) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將三根型鋼 反扣到垛臺(tái)上。各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置 ,不需要復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)。 而分組、定位、平移 和垛臺(tái)升降及壓緊動(dòng)作較簡(jiǎn)單（多為直線運(yùn)動(dòng)） ，且載荷不太大這里選擇液壓驅(qū)動(dòng)。撥鋼過程中撥抓只需克服單根槽鋼與滾筒之間的滑動(dòng)摩擦，因此載荷較小需要傳遞的最大扭矩也較小，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)其他結(jié)構(gòu)的布置情況將電動(dòng)機(jī)布置在傳動(dòng)軸的一端。由于單傳輥道與撥鋼機(jī)構(gòu)的交錯(cuò)布置且傳動(dòng)距離較長(zhǎng)（約 6m），其選擇分布式驅(qū)動(dòng)，而撥鋼機(jī)構(gòu)和移鋼機(jī)構(gòu)之間平行布置并且驅(qū)動(dòng)功率不太大，撥鋼機(jī)構(gòu)需要頻繁啟動(dòng)，因此選 擇分別集中驅(qū)動(dòng)。 液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)有： ，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置；，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速； 3. 重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快； ； ，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)； 件都是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品，可以直接從市場(chǎng)上購買，這有利于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和推廣應(yīng)用； ，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后 ，不僅可以實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制過程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。它具有許多其它拖動(dòng)方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要有： （蒸汽、水力等）效率高，而且電動(dòng)機(jī)與被拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械聯(lián)接簡(jiǎn)便； ，具有各種各樣的運(yùn)行特性，可以滿足不同類型生產(chǎn)機(jī)械的要求； ，其起動(dòng)、制動(dòng)、反向和調(diào)速等控制簡(jiǎn)便，快速性好，易于實(shí)現(xiàn)完善的保護(hù)； ，信號(hào)的變換 與傳送都比較方便，易于組成完善的反饋控制系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制； 距離測(cè)量和控制，便于集中管理，便于實(shí)現(xiàn)局部生產(chǎn)白動(dòng)化乃至整個(gè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。它適宜于大量生產(chǎn)、集中管理、遠(yuǎn)距離傳輸和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 6 電機(jī)拖動(dòng)的根本任務(wù)，在于通過電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)機(jī)械所需要的機(jī)械能，使電能成為工業(yè)企業(yè)中的主要能源。電動(dòng)機(jī)分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩大類，交流電動(dòng)機(jī)又分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩類。它包括液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)，液體傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)的流體傳動(dòng)，它包括液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)是最初的傳動(dòng)方式也是最重要的傳動(dòng)方式之一，它是在電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)下通過一定的機(jī)械式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)和鏈傳 動(dòng)等）得到期望的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 堆垛機(jī)總體尺寸 由現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)要求和同類設(shè)備可以初步確定堆垛機(jī)的總體尺寸約為： 長(zhǎng)寬高12 60 0 73 00 31 00mm mm mm? ? ?。該型鋼堆垛機(jī)相當(dāng)于簡(jiǎn)單的流水生產(chǎn)線，槽鋼進(jìn)入單傳輥道依次通過撥鋼機(jī)構(gòu)、移鋼機(jī)構(gòu)、分組機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)（或翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）最后到垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)及壓緊機(jī)構(gòu)最后結(jié)束堆垛任務(wù)。型鋼堆垛機(jī)按這個(gè)順序再進(jìn)行下一輪的堆垛。經(jīng)過 4 次循環(huán)后， 垛臺(tái)上的鋼材就排成了 6 根 /層，共 4 層的形狀。 圖 22槽鋼堆垛方式 槽鋼 4 2)工藝參數(shù) 1)G=*10*3= 2）電磁鐵 306*4=1224 Kg 3）電磁鐵邊距軸心 L=1065 4）其它重為 200Kg 4）傳遞的扭距 T=*10*（ +1224+200） = 堆垛機(jī)的工藝流程 軋制好的鋼材經(jīng)單傳輥道輸送到型鋼堆垛機(jī)上，再由撥鋼機(jī)構(gòu)將鋼材撥到移鋼機(jī)構(gòu)的鏈條上，然后由移鋼機(jī)構(gòu)將鋼材輸送到定位機(jī)構(gòu)，中途有分組機(jī)構(gòu)將鋼材分為 3 根一組，分好組的鋼材到定位機(jī)構(gòu)后被精確的定位后，再由平移機(jī)構(gòu)送至垛臺(tái)上，下一組分好組的鋼材被定位機(jī)構(gòu)定位后，經(jīng)由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn) ?180 送至垛臺(tái)上，垛臺(tái)上的鋼材排成了形如圖22 所示的排放形式。 型鋼堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) ⑴ 堆垛機(jī)堆垛的型鋼為： 20 槽鋼，根據(jù)（ GB 707— 88）結(jié)構(gòu)參數(shù)圖 21： 圖 21槽鋼參數(shù) 線密度為 25 .7 77 /kg m? ?線 ； 型鋼長(zhǎng)度為 8～ 10m。 槽鋼 角鋼 圖 12角鋼堆垛方式 圖 1— 1 槽鋼堆垛 方式 3 第 2 章 型鋼堆垛機(jī)總體設(shè)計(jì) 型鋼堆垛機(jī)的總體設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員在根據(jù)工廠所需要的成型鋼材堆垛機(jī)，對(duì)堆垛機(jī)作出的初步的、總體的設(shè)計(jì)。這也是 PLC 自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，這里主要根據(jù)槽鋼進(jìn)行設(shè)計(jì)和編程。角鋼是每層 5 根， 6 層，每層也分為正反兩排一排槽口向下 3 根，另一排槽口向上3 根（如圖 1— 2）。 本次設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)屬于第一類磁性堆垛機(jī)，通過在移鋼機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安裝堆垛電磁鐵來實(shí)現(xiàn)槽鋼的交替堆放。可夾持并移送鋼材，將鋼材層面對(duì)面或背對(duì)背的進(jìn)行堆放，主要適用于中小斷面型鋼，可避免料層中鋼材在堆垛臂失磁時(shí)散落。另一類是非磁性堆垛機(jī)。全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)操作。軋件由裝有可調(diào)磁性的翻轉(zhuǎn)臂和輸送小車進(jìn)行一車堆垛，并且層與層之間是面對(duì)面或背對(duì)背交替放置的。已發(fā)展形成了各種類型的小型車間用的標(biāo)準(zhǔn)堆垛機(jī)主要有兩大類，磁性和非磁性堆垛機(jī)。型鋼堆垛機(jī)的制造成本較低，這對(duì)任何企業(yè)來說都是一個(gè)很重要的參考依據(jù) 。本此設(shè)計(jì)的型鋼堆垛機(jī)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，很好的消除了這個(gè)障礙，對(duì)型鋼生產(chǎn)線技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展做了鋪墊。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)線的自