2T装、出料机的研制——总体设计—毕业设计论文.doc
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1、毕业设计论文 目 录 中文摘要、关键词 1 英文摘要、关键词 2 引言 4 第 1 章 装、出料机总体方案论证 .5 1.1 设计依据 5 1.1.1 车间特点 .5 1.1.2 车间布局及使用要求 .6 1.2 总体方案 6 1.3 方案详解 8 1.4 液压控制方案论证 13 第 2 章 装、出料机参数确定 .16 2.1 机械臂参数确定 16 2.1.1 机械臂受力计算 .16 2.1.2 机械臂套筒强度校核 .20 2.2 台架参数确定 23 2.3 小车参数确定 24 2.4 大车参数确定 24 2.5 液压部件参数确定 25 2.5.1 机械臂伸缩马达的设计 .25 2.5.2 液
2、压泵的选择 .26 2.5.3 液压泵电机的选择 .26 2.5.4 油箱的设计 .27 第 3 章 装、出料机的安装及使用说明 31 结论 33 致谢 34 毕业设计论文 参考文献 .35 毕业设计论文 2T 装、出料机的研制总体设计 摘要:根据设计任务书中给出的技术参数,详细分析了装、出料 机的各种功能和用途,参考锻造车间的特点,通过两个方案论证 以及设计计算最终完成设计任务。 方案一中,装、出料机有大车行走、小车行走、台架旋转、机 械臂俯仰、机械臂伸缩、钳爪旋转、钳爪抓紧等七个自由度。大车 行程 20 ,速度 30 ;小车行程 2.5 ,速度 15 ;机械臂m/inm/in 行程 1.8
3、 ,伸缩速度 40 ;台架可 360 度旋转,转速 3 ;/im/mir 机械臂俯仰保证安装其前端的钳爪能够夹起高度位于 0-1600 范 围内的锻料,可覆盖 25 -100 的范围。钳爪可以 360 度旋转。液 压系统工作油压 16 ,机器重量 18 。MPaT 方案二中,装、出料机只有大车行走、小车行走、台架旋转、 机械臂升降四个自由度。机构简单,操作方便,容易掌握。 本设计所遇到的难点有:机械臂伸缩、钳爪旋转、钳爪抓紧三 个动作的机构设计。经过讨论最终采用机械臂的伸缩由液压马达带 动齿轮齿条完成,齿条安装于机械臂的左侧;钳爪旋转由机械臂中 的空心轴传递转矩;钳爪的抓紧由空心轴中的拉杆带动
4、夹紧机构完 成。为防止小车倾覆使主动轮与轨道分离,设计了防倾覆机构。台 架的旋转由外齿式回转支承与台架上的液压马达驱动行星齿轮配合 完成。 关键词:装、出料机 机械臂 总体设计 毕业设计论文 Development of Feed and Exports Material Machine with 2T - Integral Design Abstract:According to the design tasks are given in the technical parameters, detailed analysis of the equipment, feeder robot ar
5、m to the various functions and purposes, refer to the characteristics of forging workshop, demonstration and design through the programme to complete the final design of computing tasks. In the scheme one, the loading and discharge machine has seven degrees of freedom , they are walking cart、trolley
6、 travel、bench rotation、arm pitch、telescopic arm、rotary grip、grip grasp . Cart trip is 20m, speed is 30m/min; Car trip is 2.5m, speed is 15m/min; Arm stroke is 1.8m, expansion speed is 40m/min; Stand can rotate 360 degrees, rotation speed is 3r/min; Arm pitch ensures the installation of its front gri
7、p to dish forging materials which located within a high degree of 0-1600mm,it can cover 25m-100m. Grip can rotate 360 degrees. Working oil pressure of hydraulic system is 16MPa, the weight of the machine is 18T. In the scheme two, the loading and discharge machine only has four degrees of freedom, t
8、hey are walking cart、trolley travel、bench rotation、arm lift. Organization is simple, it is easy to operate and grasp. Difficulties encountered in this design are: Mechanism design of telescopic arm、rotary grip、grip grasp . After discussion, finally, I adopted this mechanism design: The telescopic ar
9、m rack and pinion driven by a 毕业设计论文 hydraulic motor complete, rack be installed in the left arm; Grip rotation torque was transferred by arm in the hollow shaft; Grips grasp was completed by hollow shaft of the rod driven clamping. To prevent car overturning which will leads driving wheel separate
10、from the track, I designed Anti-tipping bodies. Stand rotation was completed by the coordination of slewing ring external gear and bench hydraulic motor-driven gear. Key words :with a feeder ;m anipulator; integral design 毕业设计论文 引 言 装、出料机是锻造生产中为室式加热炉装出锻件坯料用的常用 设备。由于装、出料机的动作灵活、操作简单,不仅可以缩短大量 辅助时间,提高劳动
11、生产率,而且能大大减轻繁重的体力劳动,改 善劳动条件,节省人力,因而受到了广大锻造工人的欢迎。 本设计的任务是设计额定装载为 2 吨的装、出料机,用于锻造 生产过程中。其功能为:从料场取料,送入加热炉;从加热炉取料, 送至锻锤前料台;从锻锤前料台取料,送至成品堆放区。 首先进行调研,了解锻造生产过程、锻造生产设备及其工作环 境等,结合毕业设计任务书中的设计依据及要求,对总体方案进行 论证,经分析、研究选出了最佳的设计方案,最终完成总体设计。 本设计说明书介绍了总体设计部分论证、分析、计算等过程。 毕业设计论文 第 1 章 装、出料机总体方案论证 1.1 设计依据 1.1.1 车间特点 1.锻造
12、生产是在金属灼热的状态下进行的(如低碳钢锻造温度范围在 1250750C 之间),由于有大量的手工劳动,稍不小心就可能发生灼伤。 2.锻造车间里的加热炉和灼热的钢锭、毛坯及锻件不断地发散出大 量的辐射热,锻件在锻压终了时仍然具有相当高的温度,工人经常受到 热辐射的侵害。 3.锻造车间的加热炉在燃烧过程中产生的烟尘排入车间的空气中, 不但影响作业环境,还降低了车间内的能见度,对于燃烧固体燃料的加 热炉,情况就更为严重,因而也可能会引起工伤事故。 4.锻造生产中所使用的设备如空气锤、蒸汽锤、摩擦压力机等,工 作时发出的都是冲击力;设备在承受这种冲击载荷时,本身容易突然损 坏,如锻锤活塞杆的突然折断
13、,而造成严重的伤害事故。 5.锻工的工具和辅助工具,特别是手锻和自由锻的工具、夹钳等名 目繁多,这些工具都是一起放在工作地点的。在工作中,工具的更换非 常频繁,存放往往又是杂乱的,这就必然增加对这些工具检查的困难。 当锻造中需用某一工具而又不能迅速找到时,有时会“凑合” 使用类似的 工具,为此往往会造成工伤事故。 6.由于锻造车间设备在运行中发生的噪声和振动,使工作地点嘈杂 刺耳。影响人的听觉和神经系统,分散了注意力,因而增加了发生事故 的可能性。 毕业设计论文 从车间的温度、空气、噪音、设备分析,车间的工作环境相当恶劣。 1.1.2 车间布局及使用要求 装、出料机在此工作环境中要完成从料场取
14、料,送入加热炉;从加 热炉取料,送至锻锤前料台;从锻锤前料台取料,送至成品堆放区等一 系列动作。最大装、出料重量:2T,加热炉口底沿距地面高度 1200 ,m 锻锤前料台高度 800 。由设计任务书中所述:装、出料机的覆盖范围m 为:25 10 。长边对加热炉,另一边对成品堆放区,其左端对料场, 右端对锻锤前台,以及对锻造加工的了解。绘制车间布局图如图 1.1 所 示。 图 1.1 车间布局图 通过调研与分析,装、出料机要在车间内完成 x、y、z 以及绕 z 方 向的旋转。 图 1.2 装、出料机机构图 毕业设计论文 1.2 总体方案 由机构图的分析得出两套方案: 图 1.3 方案一 1-齿条
15、 2-机械臂套筒 3-支脚 4-液压马达 5 液压缸 6-液压马达 7-蜗轮壳 8-液压缸 9-工作室 10-液 压泵 11-配电箱 12-电动机 13-油箱 14-工作平台 15-大车轮 16-小车轮 17-平板加强筋 18-液压马达 19-回转支承 20-滑环 21-电动机 22-大车 23-机械臂 24-斜键 25-钳爪 毕业设计论文 图 1.4 方案二 1-钳爪 2-机械臂 3-液压缸 4-轨道 5-减速器 6-电动机 7-配重铁 8-油箱 9-液压马达 10-丝杠 1.3 方案详解 在此两种总体方案中,x 方向的运动由大车的行驶完成。主要考虑 到设备要在此方向上的距离最长,而且要移至
16、加热炉、锻锤、料堆等位 置,应该设计为装、出料机最底部。同时需要其运行平稳,载重大。通 过调研考察,由于设备负责将重物移动,联想到装载重物的叉车、铲车 等一系列车辆。经过研究采用车辆的运动来完成。但其车胎是橡胶制成 的,如果装、出料机采用橡胶制的轮胎,在如此恶劣的环境中轮胎会损 害较为严重,维修的频率也会很大,不利于提高生产效率。在机加工车 间里都有转运车这种设备,是依照地面上的轨道移动的,车轮是金属制 毕业设计论文 成的,其载重大,运行平稳,所以装、出料机应选择这种轨道式的运动, 车轮由金属制成,不但可以克服环境恶劣的条件,还可以满足运行平稳 的要求。 y 方向的运动由小车的行驶完成。在此方
17、向的论证中提出了两个方 案,方案一:使用车辆方案来完成,如图 1.5 所示。方案二:使用丝杠 来完成,如图 1.6 所示。 图 1.5 车辆方案 图 1.6 丝杠方案 从两种方案的的特点和工作条件来论证。丝杠是工具机械和精密机 械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成直线运动, 同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点丝杠传动,钢性较好,可以传 递较大扭力,位置准确,频繁换向时容易产生冲击振动。从调研的结果 来分析选用丝杠,需要上部覆盖防护盖,尤其是在锻造车间这样的环境 中,同时运动部件还需要在基座上放置轨道。车辆仅仅是在车板下安装 车轮,由电动机带动,为防止走偏安放轨道即可。由此决定
18、采用车辆运 动的方案。小车在大车提供的轨道上行走,所以结构要紧凑。考虑到当 机械臂猛然受力,会导致上端倾覆,所以采用封闭式轨道解决此问题。 毕业设计论文 图 1.7 小车轨道方案 当小车发生倾覆,主动轮与轨道间的摩擦力减小,可能回导致小车 不能移动,所以将小车设为四驱行走,从动轮和主动轮之间由链条传动。 同时在小车的从动轮的轴承座安装孔应铣成长孔,在安装的时候与其旁 边的防倾覆的轴承座间的斜键配合,调节轮轴的平行度,同时还可以起 到拉紧链条的作用。 z 方向的旋转运动由调研后决定采用回转支承来完成。将外齿式回 转安放于小车平板和台架平板之间。在台架上安放液压马达,液压马达 带动齿轮转动。有外齿
19、试回转支承与台架上的液压马达驱动行星齿轮配 合完成。啮合产生旋转,台架也随之旋转。如图 1.8 所示。 图 1.8 回转支承安放 1-小车平板 2-台架平板 3-回转支承 方案中涉及到了钳爪的加紧,经过调研后决定采用液压缸拉动钳爪 拉杆来完成。如图 1.9。 图 1.9 钳爪机构图 1-钳爪 2-爪壳 由方案图所示,两方案中的机械臂运动形式有所不同。 毕业设计论文 方案一中的机械臂可以伸缩、俯仰、钳爪还可以旋转。伸缩运动是 在机械臂套筒的导向作用下,依靠套筒上的液压马达带动齿轮,齿轮传 动安装在机械臂一侧的齿条来完成的。俯仰运动则是依靠套筒上的两个 支点来完成。后支点由液压缸的伸缩运动来驱动套
20、筒的俯仰从而实现机 械臂的俯仰。此方案参考车载起重机的形式而来。钳爪旋转依靠机械臂 臂筒中的空心轴来传递给前端扭矩完成的。其截面如图示。 在钳爪旋转的讨论中提出以下两个方案。方案一:在机械臂前端安 放齿轮,通过齿轮的传动来完成旋转;方案二:将机械臂设计为空心, 由中间穿入的轴来传递转矩。首先,从受力来讨论,将动力源安放于前 端无疑增加了机械臂的承载能力,而将动力源安放于后端还可以起到平 衡的作用;其次,由于钳爪要进出加热炉,其环境条件要求较为苛刻, 不利于机构的正常工作。 最终决定采用方案二。 方案决定后,机构的安排成为一时的难点,钳爪的拉杆如何安放。 经过再一次的调研与研究决定将用来传递转矩
21、的轴设计为空心,将拉杆 从轴中穿过。由图 1.10 所示为机械臂截面图。 图 1.10 机械臂截面 对于机械臂在臂筒中的伸缩提出以下两个方案。方案一:由安装于 机械臂筒后端的液压缸的伸缩运动来带动来机械臂伸缩;方案二:由齿 毕业设计论文 轮齿条带动机械臂运动,将齿条装于机械臂一侧,在机械臂筒所处的相 应位置开设方孔,可供安装于机械臂筒外部的齿轮齿齿条啮合。由于方 案一中液压缸需要的行程比较长,安装与连接存在较大的技术难题;相 比之下,方案二中所涉及到的齿条安装在机械臂的一侧,易于安放。同 时联系到钳爪要进行抓紧和旋转等动作的机构设计条件,最终决定采用 方案二。 图 1.11 机械臂方案 1-机
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