【正文】 來代替人工操作，如焊接用的機械手和配用機械手等。 研究的主要內(nèi)容及解決的主要問題 依據(jù)畢業(yè)設(shè)計的目的和要求，通過譚老師的精心指導(dǎo)及查閱大量國內(nèi)外文獻資料，結(jié)合在實習(xí)中所遇到的問題和用戶提出的要求， 100KG 起重夾鉗機構(gòu)要求達到結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、操作方便和效率高的目的。本次設(shè)計中，我們將主要解畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 決以下幾個方面的問題： (1) 夾鉗裝置的總體 設(shè) 計； (2) 主要的零部件結(jié) 構(gòu) 設(shè)計及 強 度分 析 ； (3) 夾鉗機構(gòu)的設(shè)計； (4) 夾鉗裝置主要零 部 件的材 料 的選 擇 以及其 工 藝過 程 ； (5) 具體的設(shè)備裝配 方 案。 圖 1 100KG 起重夾鉗裝置機構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 100KG 起重夾 鉗 裝置機構(gòu)的基 本 原理 夾鉗裝置是起重 夾 鉗設(shè)備 的 取物 裝 置 ， 起重夾鉗設(shè)備能否可 靠 地工作，主要取 決 于夾鉗的性能。此外，夾鉗起重 裝 備還 可 用來 撥 移物件或夾上其它 無 關(guān)物品 來 清理 雜 物 。 3 100KG 起重夾鉗裝置機構(gòu)的 材料選擇 100KG 起重夾鉗裝置機構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析 起重夾鉗是一種工作效率很高、適應(yīng)性極強、用途非常廣泛的設(shè)備。 這是設(shè)計起重夾鉗的一個矛盾 ,恰當(dāng)?shù)膮?shù)既能夠滿足夾鉗工作的安全性、又使鉗體自重適當(dāng) ,因此很有實際意義。 圖 3 夾鉗裝置整體優(yōu)化流程圖 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 要保證夾鉗的安全要求 ,必須符合以下條件 :(1)它的臨界摩擦因數(shù)必須小于材料的實際摩擦因數(shù) ,否則 ,帶卷不能被夾持起。 (2)夾鉗各鉗臂所受應(yīng)力必須滿足下式 sSN?? 式中 ? —— — 夾鉗所受的最大 應(yīng) 力 s? —— — 所選材料的屈服 極 限 SN—— — 安全系數(shù) 夾鉗的傳遞系數(shù)為起重機對夾鉗及帶卷的吊運力與該力傳遞到鉗口上正壓力大小的比值 ,它是夾鉗本身的固有屬性 ,由夾鉗的結(jié)構(gòu)唯一確定。本次夾鉗的整體優(yōu)化設(shè)計 ,力圖能夠滿足所有的設(shè)計要求 ,并使設(shè)計目標(biāo)為最優(yōu) ,例如重量、面積、體積、應(yīng)力為 最小 [3]。 夾鉗的結(jié)構(gòu)參數(shù)化 圖 2 為該夾鉗的單邊簡化機構(gòu)圖。 圖 4 夾鉗機構(gòu)原理圖畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖中 l l l l ψ 為夾鉗構(gòu)件的幾何尺寸 ,ψ1 、 ψ2 為位置尺寸 ,C、B 分別表示夾鉗內(nèi)、外鉗口伸縮的移動副； FA 是起重機對夾鉗及帶卷的吊運力(吊運力作用在圖 4 所示的吊架上 ),FB、 FC 分別表示內(nèi)、外鉗口作用在帶卷上的正壓力。如需要完整說明 書和 設(shè)計 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 外鉗臂各支點的力 圖 5 為外鉗臂的受力 圖 ,根據(jù)圖中關(guān)系得出 4 5 1 4 1 1s in ( ) s in / c o s ( ) s in /w e w d wF F l l G l l? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ 34） 式 中 ,Gw 為外鉗臂的自重 。 圖 5 外鉗臂受力圖 確定參數(shù) 定義夾鉗的自重和機構(gòu)的臨界摩擦因數(shù)為目標(biāo)函數(shù) ,定義機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸 (板件的長度、寬度和其他細節(jié)尺寸 )為設(shè)計變量?？紤]到夾鉗在實際工作時鉗口可能有少許帶卷軋制乳化液滲入 ,所以設(shè)計的摩擦因數(shù)必須小于 。在滿足夾鉗的核心參數(shù)條件下 ,得出其他部件的參數(shù) ,用虛擬建模軟件，根據(jù)生產(chǎn)實際和工作要求建立畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 夾鉗 的整體三維模型 ,見圖 6。 起重夾鉗裝置主機的鉗臂的材料選擇 起重夾鉗是一種工作效率很高、適應(yīng)性極強、用途非常廣泛的設(shè)備。為了能滿足安全要求，鉗臂的選材要求有較高的強度和抗沖擊性能。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼。我國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類：甲類鋼（ A類鋼），只保證力學(xué)性能，不保證化學(xué)成分，乙類鋼（ B 類鋼），只保證化學(xué)成分，不保證力學(xué)性能；特類鋼（ C 類鋼），既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能。 常用碳鋼的用途舉例： Q19 Q215，用于鉚釘、開口銷等及沖壓零件和焊接構(gòu)；。 合金鋼按用途分可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼。這類鋼與含碳量相同的非合金鋼相比具有較高的強度，還有較好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性等。 常用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的用途： Q295，用于油槽、油罐、車輛、橋梁等； Q34 Q390，用于油罐、鍋爐、橋梁、車輛、壓力容器、輸油管道、建筑構(gòu)件等； Q4 Q460，用于船舶、壓力容器、電站設(shè)備、車輛、起重機械等、 Q345 屬低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，有較好的塑性、韌性 ，多用于橋梁、車輛、壓力容器等，能滿足要求，所以選擇鉗臂的材料為 Q345。夾鉗在工作時鉗口的受力和磨損是最大的，所以在選取鉗口材料時要選用機械性能很好的材料才能滿足要求。 H13系引進美國的 H13 空淬硬化熱作模具鋼。統(tǒng)一數(shù)字代號 A202002；牌號 4Cr5MoSiV1；化學(xué)成分 %： C： ， Si： 至 ， Mn： 至 ， Cr： 至 ， Mo： 至 ， V： 至， P 小于等于 ， S 小于等于 ；熱處理： 790 度預(yù)熱， 1000 度（鹽?。┗?1010 度（爐控氣氛）淬火，保溫 5 至 15min 空冷，再進行 5100 度中溫回火；其性能、用途和 4Cr5MoSiV 鋼基本相同，但因其釩含量高一些，故中溫（ 600度）性能比 4Cr5MoSiV 鋼要好，是熱作模具鋼中用途很廣泛的一種代表性鋼號。尤其在受熱條 件下，保持高的屈服強度和韌性，從而使模具的工作部分不發(fā)生變形和破壞，為此要求有高的抗回火穩(wěn)定性。從熱作模具鋼斷裂失效形式來看，大多是熱機械疲勞斷裂。為此鋼材必須有畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 合理的合金化和具有高的斷裂刃性。使模具在工作溫度下不發(fā)生α→γ相變以減小應(yīng)力值。保證較大尺寸的熱變形模具沿整個截面有均勻一致性能，尤其是韌性。尤其是受熱較高的模具。因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、紅硬性為主。 夾鉗機構(gòu)運動過程的可靠性研究 夾鉗的機構(gòu)復(fù)雜 ,夾持的可靠性難以把握。如圖 7 所示 ,當(dāng)起重機放下物體時 ,外鉗臂 C 點所受的力和物體的自重產(chǎn)生的力矩之和使外鉗臂產(chǎn)生順時針的轉(zhuǎn)動 ,且能克服下鉗臂施加給外鉗臂 B 點逆時針的阻力矩 ,使外鉗臂 繞 A 點順時針轉(zhuǎn)動 ,則實現(xiàn)了夾鉗的復(fù)位 ,即須滿足下式 : 1 2 3C W bF l G l F l? (314) 圖 7 外鉗臂決定復(fù)位的可靠性 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 經(jīng)分析后可得出 下 面兩種 情 況將 導(dǎo) 致夾鉗 不 能在 自 重下復(fù) 位 : (1)若外鉗臂所受的 各 種 力 對 A 點產(chǎn)生的力矩的 代 數(shù)和使 外 鉗 臂 繞 A 點逆時針轉(zhuǎn) 動 ,即 滿足 : 1 2 3C W bF l G l F l? （ 315） 那么 ,當(dāng)夾鉗被起重機放下 時 ,鉗卷將會貼在一 起 ,即內(nèi)、外鉗口不能松開。 (2)若外鉗臂 C 鉸接點受 的 外力 和 自 重 產(chǎn) 生 的主 動 力 矩 之 和 不能 克 服 下 鉗 臂施加 給 外鉗臂 B 鉸接點的阻力 矩 ,當(dāng)夾鉗被起重機 放 下 時 ,鉗體將會卡 死 ,即 : 1 2 3C W bF l G l F l?? （ 316） 從圖 7 可 看 出 ,若 夾持 的 物 體 直徑 越 小 ,外 鉗臂 繞 A 點 逆時 針 轉(zhuǎn) 動 的角 度越 大 ,因 此 ,l1 和 l2 會減 小 ,l 會增 大 ,導(dǎo)致鉗體 越 容易 卡 死 。 圖 上標(biāo) 明 了 外 鉗 臂 對 A點的所有 力 臂 ,下面研 究在什么條件下 夾 鉗不會 出 現(xiàn)卡 死 現(xiàn)象 [9]。由結(jié)構(gòu)可知 : 7 sinLl?? 于是由力矩 守恒可得 : 56sindF l G l? ? （ 318） （ 5） 其 中 : G s — 上鉗臂 的 重 量 ； l — 上鉗臂 兩 交 警鏈 間 的 距 離 ； l6 — 上鉗臂 重心對 C 點的力 臂。于 是 可 得 : ?bx cx x xF F F f N? ? ? (322) 滿足不憋死的條 件 是 : 1 2 ? 5 3 4c x c y w b x b yF l F l G l F l F l? ? ? ? (323) 式 (11)即可判 斷 夾 鉗是 否 會 產(chǎn) 生 卡 死現(xiàn) 象 。而 實 際 摩 擦 因 數(shù)小于 ,所 以 ,夾鉗不會發(fā) 生卡 死 現(xiàn)象。 它將計算機輔助設(shè)計 (CAD)、計算機輔助制造 (CAM)、計算機數(shù)字控制、精密伺服驅(qū)動和新材料等先進技術(shù)集于一體，能快速將 CAD 三維模型制成實物原型，不僅提高了 CAD 模型的可視性和直觀性，還可用于功能測試。如圖 10為快速成型制造技術(shù)原理圖。 (l)激光的快速成形 工 藝 SL 工藝稱為光造型 或 三維光刻 ； SGC工藝稱為實體磨削 固化 ； LOM工藝稱為分層實 體 制 造； 間 接 SLS 工藝稱為間接選 擇 性激光 燒 結(jié)； 直接 SLS 工藝稱為直接選 擇 性激光 燒 結(jié)。 (3)激光微滴技術(shù) ： (l)縮短了產(chǎn)品研制開發(fā)周期。 (2)可以大大提高新產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，降低研發(fā)成本。 (3)降低產(chǎn)品復(fù)雜程度對制造的限制。 C．用快速成型技術(shù)研制夾鉗夾鉗是廣泛應(yīng)用于冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝流程中的一種機械吊運裝置，主要用于搬運軸線垂直于水平面且立式放置的冷軋帶卷，此類吊具一般由多個空間復(fù) 雜連桿機構(gòu)組成。下面以利用三維 CAD軟件和粉末材料選擇性法 (如圖 12所示 )為例，來闡述夾鉗的設(shè)計開發(fā)過程。 自由 建 模 是 利 用 計算 機 三 維建 模 軟件 所 提 供 的 基 本方 法 ， 通 過 定 義點 、 線、面等完成二維實 體 CAD 建模。 由于大部分三維軟件是 基 于特征 、 全尺寸約束 、 全數(shù)據(jù)相關(guān) 、 尺寸驅(qū)動的 設(shè) 計， 大大方便 了 產(chǎn)品 的 修 改 。 圖 3所示為用三維 CAD設(shè)計渲染后的夾 鉗 模型， 夾 鉗的主 要結(jié)構(gòu) 一 鎖閉。 (1)掃描輸人專用軟件和系統(tǒng)卞體軟件的接口 :下維實體掃描儀掃描得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)專用軟件可以被儲存為 DXF、 STL、 BMP，灰度圖像文件 BMP、 3DMF 和 VRMI 等文件格式，其中主要是DXF、 VRMI 格式，并通過輸人接口模塊提供的函數(shù)實現(xiàn)文件格式的轉(zhuǎn)化，將其中的 IGES 或 DXF 格式的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為本系統(tǒng)處理的文件格式 [11]。 (3)快速成型機專用軟件和系統(tǒng)主體軟件的接口 :快速成型機是通過專用軟件來驅(qū)動的，由于快速成型技術(shù)需要的是對象的切片數(shù)據(jù)，因此，快速成型機專用軟件可以接受的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件格式是有限的，一般為 STL 和 IGES 格式，通過輸出接日模塊提供的函數(shù)來實現(xiàn)從本系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)文件格式到