【正文】 上，兩夾鉗 在夾緊 氣 缸 裝置推動下繞其支承點轉動，以閉 合或 張開 鉗口 ， 也可以隨同橫梁在升降氣缸 使 鉗桿 提升或放下 。 (2) 夾取和松開物料運動 這個動作不好設計完成，因為就整個機構而言，并不是大批大量生產的，也不是要求精密度很高的設備 ． 想到夾取自然會想到機械手，但一般的機械手的設計造價都很高，而且多用在高精度的機器中，所以在這可以用簡單的機械手 ． 因此可以想到將一個類似于機械手的半圓狀部件焊接在鉗桿上，兩根鉗桿并排放置，再有一臺夾緊氣缸在完成夾取和松開運動 ． 這樣整個設計就很簡化了，而且經濟實用 ． 同時夾緊氣缸的型號也要待定 。 鉗桿的長 度 鉗桿的長度的確定是根據(jù)安裝現(xiàn)場以及環(huán)形加熱爐爐體深度而定的，待加熱的物料是管狀坯料，直徑是φ 180mm—— φ 350mm，長度是 1700—— 5400mm，最大重量是 1500Kg。 這樣鉗桿的總長 L=5450+300+3000=8750mm。 由待加熱的管坯的直徑決定鉗手的形狀及張開最大最小時的狀況，這樣也多少的給鉗桿的直徑的確定帶來的一些限制 。 而管壁的厚度也是從強度和節(jié)能方面考慮的，太厚或是太薄都將影響鉗桿的機能，所以綜 合各方面的因素可以設鉗桿的外徑為φ 245mm，內徑為φ 200mm。 鉗桿校核 環(huán)形加熱爐的設計與仿真 17 圖 鉗桿 1） 選材 考慮到此材料要有較高的強度和足夠的耐熱度，故選 35 鋼正火處理， 由MPab 590?? 2） 鉗桿的結構設計 如上 圖 3） 鉗桿的強度計算 鉗桿的受力簡圖如下 圖 圖 受力圖 彎矩簡圖如下 圖： 圖 彎矩圖 所以強度校核 無錫太湖學院學士學位論文 18 M P aWM 492 4 2 1 5 2 7 5 63 ????? （ ） 得 MPa551 ??? 故強度足夠 4） 鉗桿的疲勞強度校核 （ 1） 斷危險截面 根據(jù)鉗桿的受力情況可以判斷出所受的彎矩最大的地方就是其危險截面 。 由公式得應力系數(shù) 7 2 )1(1 ???? ??? ?qk （ ） 尺寸影響系數(shù)得 ??? 表面質量系數(shù)為 ??? 則得綜合系數(shù)為 ? ? 88 ?????? ??kk D （ ） （ 4） 計算安全系數(shù) 材料特性系數(shù) ?? = 所以 )( 1 ???? ? maDkS ???? ??? （ ） 可知其安全 。 齒輪校核 環(huán)形加熱爐的設計與仿真 19 圖 齒輪 圖 齒輪 1） 選定齒輪材料和熱處理方式 兩齒輪均用 45 鋼調質處理，齒面硬度 240HBS． 2)按齒面接觸強度設計 ? ?3 211 ???????????HEdZZuuKTd ?? ? （ ） （ 1） 試選載荷系數(shù) K= （ 2） 計算齒輪轉距 1T （由已知夾鉗最大夾緊力為 29KN） 故 mm3 5 5 2 5 0 0 9 0 0 01 ????? FLT （ ） 無錫太湖學院學士學位論文 20 （ 3） 確定齒寬系數(shù) d? d? = （ 4） 確定材料彈性系數(shù) EZ MPaZE ? （ 5） 確定重合度系數(shù) ?Z 試取 ??? ，則 3 ????? ?? ?Z （ 6） 確定齒數(shù)比 u 1?u （ 7） 計算接觸疲勞許用應力 ? ?H? ，初估齒輪分度圓直徑 1d 已知夾鉗開閉所用時間為 6s，變化的角度是 ?o 所以其轉速 6 ?? ???? ??n （ ） MPaH 5901lim ?? ， MPaH 4102lim ?? ， HS = 則得 ? ? 711 ?????????? hktnN （ ） 7712 ????? uNN （ ） , 21 ?? NN ZZ ，即 ? ? M P aS ZH NHH ?? ?? （ ） ? ? M P aS ZH NHH 2022l i m2 ?? ?? （ ） 代入較小值得 ? ? ???????????? 3211 HEdZZuuKTd ?? ? 3 2 ??????? ???????? ??? （ 8） 確定齒輪和齒輪其他參數(shù) 現(xiàn)取 Z=30， m= ?zd ,m 選標準值，取 m=10mm，則 1d =mz=10? 30=300mm （ ） u=1,所以 2d = 1d =300mm 齒寬 mmdb d ???? ? , （ ） 所以取 2d = 1d =300mm 環(huán)形加熱爐的設計與仿真 21 3） 驗算輪齒彎曲強度 ? ?FSFdF YYYmzKT aa ??? ? ?? 32 12 （ ） （ 1） 確定載荷系數(shù) K ??KKKKK vA? （ ） ?AK 齒輪圓周速度為 smdnv / 0 0 060 263 0 01 0 0 060 ?? ????? ?? （ ） ?vK （按 8 級精度初算） ． ??K 由圖 716， ??K ． 則 ?????? ?? KKKKK vA （ 2） 確定齒形系數(shù) , 21 ?? aa FF YY （ ） （ 3） 確定齒根應力集中系數(shù) , 21 ?? aa sS YY （ ） （ 4） 確定重合度系數(shù) ??????? ?????????? ???? zz?? （ ） ????Y （ 5） 計算齒根彎曲強度 10301 3 5 5 2 5 0 321132 11 ?????? ???? ??? YYYmzKT aa SFdF Mpa （ ） M P aYYYY aaaa SFSF FF 12 ?????? ?? （ ） （ 6） 計算齒輪許用彎曲應力 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 。 從移動小車的設 計要求來考慮 ,它主要的運動過程是帶動鉗桿來實現(xiàn)送 取 料過程，此運動的動力來源是電動機 。 因此小車作用主要是帶動鉗桿運動 ． 由于這個移動小車只是針對這個機構也就是環(huán)形加熱爐的送 取 料機構而設計的， 并不是批量生產，所以在強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 力 。 第一，小車用來做什么 ？ 小車是用來吊鉗桿、提供鉗桿的進退運動，并通過升降 氣 缸 來 抬起放下 鉗桿 。 在上面已經闡述了移動小車的作用以及它的動力源，所以現(xiàn)在主要就是要分幾部分來入手以構成整個小車機構 。 另外這個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]。 工況要求小車的車體上的零部件要能順利運行，車體的外形或內部結構不致有阻礙運行件運行的突起 。 穩(wěn)定性要求要使小車安全穩(wěn)定的運行，不存在失穩(wěn)，彎曲等現(xiàn)象 [15]。 小車的車體主要啟支撐作用，所以從強度、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 。 所用的工字鋼都是標準的 22號工字鋼，只是長度不同 ． 小車車體的長度及寬度都是根據(jù)設計要求和現(xiàn)場情況來確定的，起到最主要作用的還是現(xiàn)場情況，因為設計總是要先考慮實際情況，所設計出的機構能不能完好的安裝在所要求的地方，就是要看設計者是不是 對現(xiàn)場有充分的了解 。 可以在中間加入幾個 22 號工字鋼，而與鉗桿相連接的地方則采用吊架，吊架并沒有標準形式，所以在強度安全的條件下可以自由設計 。 無錫太湖學院學士學位論文 24 在整個車體的設計中，由于用了多個工字鋼以及鋼板進行焊接而形成，這樣車體的受力 就比較均勻，并沒有應力突出點，并且在設計之前是采用大安全系數(shù)設計的，所以這個車體的設計是絕對安全的，這樣就不用再單獨拿出某一個工字鋼來進行校核，故車體是安全的 。 在設計中，也是要在滿足強度、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 。 輪軸的設計及校核 圖 輪軸 考慮到要把該前軸裝在移動小車的車體上，所以把輪軸與小車車體連接部分做成方鋼的形式，這樣，這個輪軸就可以用一個方鋼來制造 ． 在中間打孔用以和車體螺栓連接 。 因此這個輪軸的設計是根據(jù)老師傅的經驗得來的方鋼 的邊長以及輪軸兩端的圓柱的直徑的大小，當然這個經驗值并不是十分的貼切，但是這也將是在強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 。 同樣的道理可知截面右側的強度也安全 。 后下輪的設計計算 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，所以在進行設計時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小車的車體上并環(huán)形加熱爐的設計與仿真 27 可以將四個減震器安裝上發(fā)揮其作用即可 ． 而進行這個設計時，要盡量 的減輕重量，當然要在其強度等因素安全的前提下，重量減輕可以使小車的負載減輕 。 這里肯定會有很多不足之處，但這將在以后的設計中慢慢改進，以得到最為準確地數(shù)據(jù) 。 綜合眾多因素，后下輪的設計如圖所示圖 。 它要為鉗桿和小車的正常運行提供一個穩(wěn)定，安全的場所 ． 所以 整體機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 。 這樣， 整體機架 的組成主要有兩部分，一 是橫梁，二是立柱，三是連接梁三個都是焊接件 。 為了增加用作橫梁的 H 型鋼的強度，用一些 鋼板與其焊接來作為加強筋，無錫太湖學院學士學位論文 28 這樣就可以增強 H 型鋼的強度 。 在進行鉆孔時要去應力之后進行 。 這樣，就要分階段考慮，一是小車在橫梁中間時，此時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。 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，由于在右中間和在左中間情況是相同的，所以在這只計算一種情況即可 。 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 。 立柱的設計 立柱如圖 無錫太湖學院學士學位論文 30 圖 立柱 立柱的外形大多都是焊接構成的，而焊接柱按外形分為實腹柱和格構柱，現(xiàn)在設計的立柱就是采用實腹柱，是型鋼實腹柱 ． 采用這種設計的優(yōu)點是焊縫少 。 在架子的整體設計中，總共有六個立柱，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行各個校核的問