同步矩形传送机械设计大学论文.doc

XX大学
毕业设计 (论文)

同步矩形传送机械设计

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2016 年 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

采用同步矩形运动传送机械是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。同步矩形传送可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用同步矩形传送是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。
本课题的主要内容是采用同步矩形运动传送机械，设计横移机构，使产品沿水平方向移动1100mm，保证结构的刚度足够，结构合理、可靠。设计升降机构，使产品垂直升降150mm。计同步机构，使30组横移梁同步运动，误差在可控范围。
结合设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题。解决问题.研究问题。并且在设计中融入自己的想法和构思，提高自己的创新能力。尽力使同步矩形传送使用方便，结构简单。

关键词： 同步矩形；结构设计；步进电机；回转

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Abstract
The synchronous rectangular transmitting motion machinery is to improve product quality and productivity, the realization of the production process automation, improve working conditions, reduce labor intensity is an effective means of. According to the predetermined requirements of automation technology and equipment or hold the tools to operate. The heavy labor synchronous rectangular transmission can substitute for manpower, greatly reduce the labor intensity of workers, improve working conditions, improve labor productivity and automation level of production. Industrial production in the often cumbersome workpiece handling and frequent, the long, monotonous operation, using synchronous rectangular transfer is effective; in addition, it can operate in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, environmental pollution condition, but also show its superiority, there are broad prospects for the development.
The main content of this paper is using synchronous rectangular transmitting motion machine, design of shogging mechanism, make the product moves 1100mm along the horizontal direction, ensure that the stiffness of the structure is adequate, reasonable structure, reliable. Design of lifting mechanism, make the product vertical lifting 150mm. Meter synchronization mechanism, so that the 30 groups of transverse beam motion synchronization, error in the controllable range.
Combined with the design of all aspects of knowledge, in the design process, learn how to find problems. To solve the problem. The problem. And into his thoughts and ideas in the design, improve their innovation ability. Try to make synchronous rectangular transmission is easy to use, simple in structure.

Keywords ：synchronous rectangle; structure design; stepping motor; rotary

全套设计加 197216396或401339828
目 录
1 绪 论 1
2 同步矩形传送机构总体方案设计 2
2.1规格参数 2
2.2有效负载 2
2.3运动特性 2
2.4 工作范围（工作半径） 2
2.5 同步矩形传送材料的选择 2
2.6同步矩形传送的驱动元件 3
2.7 水平方向移动计算 4
2.7.1 电机计算 4
2.7.2齿轮齿条的设计计算 7
2.7.3齿条齿部弯曲强度的计算 11
2.8 小齿轮的强度计算 11
2.8.1齿面接触疲劳强度计算 11
2.8.2齿轮齿跟弯曲疲劳强度计算 14
2.9 升降方向结构计算 16
3 液压部分的设计计算 18
3.1油缸主要参数的确定 18
3.1.1液压缸内径的计算 18
3.1.2活塞杆直径的设计 18
3.1.3液压缸缸体厚度计算 18
3.1.4.液压缸长度的确定 19
3.1.5活塞杆直径的设计 19
3.2油缸主要部位的计算校核 21
3.2.1缸筒壁厚的计算 21
3.2.2 活塞杆强度和液压缸稳定性计算 21
3.2.3缸筒壁厚的验算 23
3.2.4 缸筒的加工要求 25
3.2.5法兰设计 25
3.2.6 (缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 26
3.3 活塞的设计 28
3.4 导向套的设计与计算 28
3.5 端盖和缸底的设计与计算 30
3.6 液压泵的参数计算 31
3.7 电动机的选择 31
3.8 液压元件的选择 32
3.8.1 液压元件的选择 32
3.8.2 油管的选择 34
3.9 验算液压系统性能 35
3.9.1 压力损失的验算及泵压力的调整 35
3.9.2 液压系统的发热和温升验算 37
3.10 油箱设计 38
3.10.1油箱有效容积的确定 38
3.10.2 油箱容积的验算 38
3.11辅助元件 40
4 横梁等其他结构件的设计 41
总 结 52
致 谢 53
参考文献 54

全套设计加 197216396或4013398281 绪 论
随着人类科技的进步，社会经济的发展，同步矩形传送机械设计成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。它体现了光机电一体化技术的最新成就，同步矩形传送作为其中的佼佼者更是发挥了不可磨灭的作用。在人类社会中，凡是有机械活动的地方，都能看到同步矩形传送的身影。同步矩形传送产品的应用已经由核工业和军事科技等高端科学领域向医疗、农业甚至是服务娱乐等民用领域发展了，并且各式各样的同步矩形传送正在涌现出来，以惊人的速度延伸到人类活动的各个领域。
本文研究主要内容
通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了解同步矩形传送的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。具体设计方法如下：
1、查阅资料、结合所学专业课程，产生同步矩形传送结构设计的基本思路；
2、查阅各类机械机构手册，确定合理的同步矩形传送结构；
3、根据给定技术参数来选择合适的手部、腕部、臂部等部位；
4、重点对驱动机构及控制机构进行设计研究；
5、通过研究国内外情况，确定本设计课题的重点设计；
6、完成2D装配图的设计和绘制，并由此绘制零件图；
7、编写设计说明书；
8、检查并完善本设计课题。
本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足。

59

2 同步矩形传送机构总体方案设计
本文的重要任务是完成同步矩形传送的设计，本章内容是围绕同步矩形传送机构设计任务来展开，介绍同步矩形传送执行机构设计思路。
2.1规格参数
用途：传送产品最大质量1200kg
产品最大质量1200kg,产品长度：15～28m；水平横移行程11mm；垂直行程：150mm；输送速度0～8.5m/min；横移梁宽2.1m；横移梁间距1.2m。
2.2有效负载
有效负载是指同步矩形传送操作臂在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩，它表示了同步矩形传送的负载能力。同步矩形传送的载荷不仅仅取决于负载的质量，还与同步矩形传送运动的速度和加速度的大小及方向有关。为了安全起见，有效负载是指高速运行时的有效负载。产品最大质量1200kg。
2.3运动特性
速度和加速度是表明同步矩形传送运动特性的主要指标。它反映了同步矩形传送的使用效率和生产水平，同步矩形传送的运动速度越高，则其使用效率越高，生产水平越高。但速度越快产生的冲击和震动也越大，因此提高同步矩形传送的加减速速能力，保证同步矩形传送加速过程的平稳性是非常重要的。对于本文中的同步矩形传送，在没有负载时可以适当地加快其运动速度;而在其有负载时，末端执行器(手爪)通常要和物体直接接触，为了安全起见，务必要尽量减少手臂的运动速度。总的来说，同步矩形传送的速度在一定范围内要是可调的，这样才能满足在各种不同情况下的使用需要。
2.4 工作范围（工作半径）
工业同步矩形传送的工作范围是根据工业同步矩形传送作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的,用工作空间来表示的。
2.5 同步矩形传送材料的选择
同步矩形传送手臂的材料应根据手臂的实际工作情况来进行选择，在满足同步矩形传送的设计和运动要求前提下。从设计的理论出发，同步矩形传送手臂要进行各种运动。因此，对材料的一个要求是作为运动的部件，它应是轻型材料并要求有一定刚度。另一方面，手臂在运动过程中往往会产生冲击和振动，这必然大大降低它的运动精度。所以在选择材料时，需要对质量、刚度、强度、弹性进行综合考虑，以便有效地提高手臂的运动性能。此外，同步矩形传送手臂选用的材料与一般的结构材料不同。同步矩形传送手臂是要受到控制的，必须考虑它的可控性。在选择手臂材料时，可控性还要和材料的可加工性、成本、质量等性质一起考虑。
总之，选择同步矩形传送手臂的材料时，要综合考虑强度、刚度、重量、弹性、抗震性、外观及价格等多方面因素。下面介绍几种同步矩形传送手臂常用的材料

(l)碳素结构钢和合金结构钢等高强度钢：这类材料强度好，尤其是合金结构钢强度增加了很多倍、弹性模量大、抗变形能力强，是应用最广泛的材料;
(2)铝、铝合金及其它轻合金材料：其共同特点是重量轻、弹性模量不大，但是材料密度小，但仍可与钢材相比;
(3)陶瓷：陶瓷材料具有良好的品质，但是脆性大，可加工性不高，一般用于和金属连接的特殊部位。然而，国外已经设计出纯陶瓷的同步矩形传送臂了。
从本文设计的同步矩形传送的角度来看，在选用材料时不需要很大的负载能力，也不需要很高的弹性模量和抗变形能力，此外还要考虑材料的成本，可加工性等因素。在衡量了各种因素和结合工作状况的条件下，初步选用铝合金作为机械臂的构件材料。
2.6同步矩形传送的驱动元件
在同步矩形传送驱动系统中，电气驱动是利用各种电动机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动同步矩形传送的关节，来获得动力。电气驱动主要有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、直线电动机以及最近几年出现的超声波电机和HD电动机【10】等几种。
步进电机是一种用电脉冲信号进行控制，每输入一个脉冲，步进电机就进行回转一定的角度，脉冲数与角度数成正比，旋转方向取决于输入脉冲的顺序。步进电机可在很宽的范围内，通过脉冲频率同步，能够按照脉冲要求进行起动、停止、反转和制动变速，有较强的阻碍偏离稳定的能力。在同步矩形传送中位置控制系统中得到了极大的应用。主要有永磁式、反应式、永磁感应子式三种。
直流伺服电机是用直流电供电的电动机。其功能是将输入的受控电压/电流能量转换为电枢轴上的角位移或角速度输出。直流伺服电机的工作原理和基本结构均与普通动力用直流电机相同。特点是稳定性好、可控性好、响应迅速、转矩大。一般有永磁式和电磁式，在同步矩形传送驱动系统中多采用永磁式直流伺服电机。.
交流伺服电机的使用情况与直流伺服电机相同，但交流伺服电机与直流伺服电机相比，结构简单、工作可靠、功率大、过载能力强、无电刷、维修方便，因而交流伺服电机是今后同步矩形传送用电机的主流。
低速电机主要用于系统精度要求高的同步矩形传送。为了提高功率效率比，伺服电机制成高转速，经齿轮减速后带动机械负载。由于齿轮传动存在间隙，系统精度不易提高，若对功率效率比要求不十分严格，而对于精度有严格的要求，则最好取消减速齿轮，采用大力矩的低速电机，配以高分辨率的光电编码器及高灵敏度的测速发电机，实现直接驱动。环形超声波电动机具有低速大转矩的特点，使用在同步矩形传送的关节处，不需齿轮减速，可直接驱动负载，因而可大大改善功率重量比，并可利用其中空结构传递信息。HD电动机是一种小型大转矩(大推力)的电动机，电动机可直接与负载连接，可应用在系统定位精度要求高的同步矩形传送产品中。
通过上述对几种同步矩形传送常用电机的分析和比较，综合考虑本文同步矩形传送臂并不要求有很高的扭矩，但是要求有较高精度并要求能够快速启动和制动，所以选择应用较为广泛的步进电机作为驱动电机。
2.7 水平方向移动计算
2.7.1 电机计算
（1）选择步进电机
齿轮齿条工作时，需要克服摩擦阻力矩、工件负载阻力矩和启动时的惯性力矩。
根据转矩的计算公式[15]：
（3.1）
（3.2）
（3.3）
（3.4）
（3.5）
（3.6）
（3.7）
（3.8）
式中：
—偏转所需力矩（N·m）；
—摩擦阻力矩（N·m）；
—负载阻力矩（N·m）；
—启动时惯性阻力矩（N·m）；
—工件负载对回转轴线的转动惯量（kg·m2）；
—对回转轴线的转动惯量（kg·m2）；
—偏转角速度（rad/s）；
—质量（kg）；
—负载质量（kg）；
—启动时间（s）；
—部分材料密度（kg/m3）；
—末端的线速度（m/s）。
根据已知条件：=1200 kg，m/s，m，m，m，s，采用的材料假定为铸钢，密度kg/m3。
将数据代入计算得：

kg
r/s
kg·m2

kg·m2

N·m

N·m

N·m
因为传动是通过齿轮齿条实现的，所以查取手册[15]得：
弹性联轴器传动效率；
滚动轴承传动效率（一对）；
齿轮齿条传动效率；
计算得传动的装置的总效率。
电机在工作中实际要求转矩 N·m （3.9）
根据计算得出的所需力矩，结合北京和利时电机技术有限公司生产的90系列的五相混合型步进电机的技术数据和矩频特性曲线，如图3.3和图3.4所示,选择90BYG5200B-SAKRML-0301型号的步进电机。

图3.3 90BYG步进电机技术数据

图3.4 90BYG5200B-SAKRML-0301型步进电机矩频特性曲线
2.7.2齿轮齿条的设计计算
1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
a. 选直齿圆柱齿轮;
b. 货叉为一般工作机械，速度不高，故选用7级精度（GB/0095-88）;
c. 材料选择。选择齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，齿条材料为45钢（调质），硬度为240HBS；
d. 初选齿轮齿数为Z=20。
2. 按齿面接触强度计算
设计公式为dt≧2.32 (4-3-1)
a. 确定公式内各参数的值。
（1）.试选载荷系数Kt=1.2
(2).计算齿轮传递的转矩
T= (4-3-2)
=1.47*N.mm
(3).选齿宽系数=0.45
（4）.查得材料的弹性影响系数ZE=189.8
(5).按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限，齿条的接触疲劳强度极限
（6）取齿轮接触疲劳寿命系数kH=0.90, 齿条接触疲劳寿命系数kH=0.95
（7）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1，安全系数S=1，由公式=求得：齿轮的接触疲劳许用应力=540MPa,齿条的接触疲劳许用应力=522.5Mpa。
b. 按齿面接触强度计算
(1) 计算齿轮的分度圆直径dt≧2.32 (4-3-3)
=2.32
=36.5mm
（2）.计算圆周速度v= (4-3-4)
=
=0.05m/s
（3）.齿宽b=*dt=0.45*36.5=16.425mm (4-3-5)
(4).计算齿宽与齿高之比
模数 mt==36.5/20=1.825mm (4-3-6)
齿高 h=2.25mt=2.25*1.825=4.11mm (4-3-7)
=16.425/4.11=3.996
（5）.计算载荷系数
根据v=0.05m/s,7级精度，由图可查得动载系数Kv=1.002
直齿轮，KH=KF=1
由表查得使用系数KA=1.25
由表查得7级精度，齿轮悬臂布置时，KH=1.189
由=3.996，KH=1.189，查得KF=1.14；故载荷系数
K=KAKvKHKH=1.002*1*1.25*1*1.189=1.489 (4-3-8)
（6）.按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由公式得：
d=dt=36.5=39.222mm (4-3-9)
(7).计算模数m m=d/z=39.222/20=1.96mm (4-3-10)
3.按齿根弯曲强度计算
弯曲强度的设计公式为 m≧ (4-3-11)
a. 确定公式内各参数的值
（1）.查得齿轮的弯曲疲劳强度极限；齿条的弯曲疲劳强度极限
（2）.查得齿轮的弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.83；齿条的弯曲疲劳寿命系数KFN2=0.88；
（3）.计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由公式得：
齿轮的许用应力===296.43Mpa (4-3-12)
齿条的许用应力===238.86Mpa (4-3-13)
(4).计算载荷系数K
K=KAKvKFKF=1.002*1.25*1*1.14=1.428 (4-3-14)
(5).查取齿形系数
查得齿轮的齿形系数YFa=2.80
(6).查取应力校正系数
查得YSa=1.55
(7).计算
==0.01464 (4-3-15)
b. 设计计算
m≧ (4-3-16)

=
=1.51mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.51并就近圆整为标准值m=2mm,按接触强度算得的分度圆直径d=39.222mm，算出齿轮齿数z=d/m=39.222/2 =20
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
4.几何尺寸的计算
a.计算分度圆直径
d=mz=2*20=40mm (4-3-17)
b．计算齿轮齿条宽度
b=*d=0.45*40=18mm, (4-3-18)
取齿轮宽度B=17mm,齿条宽度为B=16mm.
c.计算齿顶圆直径
da=d+2ha*m=40+2*2=44mm (4-3-19)
d.计算齿根圆直径
df=d-2(ha+c)m=40-2*1.25*2=35mm (4-3-20)
e.计算齿轮齿条的节距
P=m=2 (4-3-21)
f.计算齿顶高
ha=m=1*2=2 (4-3-22)
g.计算齿根高
hf=(+)m=(1+0.25)*2=2.5 (4-3-22)
2.7.3齿条齿部弯曲强度的计算
齿条牙齿的单齿弯曲应力：

式中： ——齿条齿面切向力
b—— 危险截面处沿齿长方向齿宽
——齿条计算齿高
S ——危险截面齿厚
从上面条件可以计算出齿条牙齿弯曲应力：
=451.16N/mm
上式计算中只按啮合的情况计算的，即所有外力都作用在一个齿上了，实际上齿轮齿条的总重合系数是2.63（理论计算值），在啮合过程中至少有2个齿同时参加啮合，因此每个齿的弯曲应力应分别降低一倍。
= 182.2N/mm
齿条的材料我选择是 45刚制造，因此：
抗拉强度 690N/mm (没有考虑热处理对强度的影响)。
齿部弯曲安全系数
S = / = 3.8
因此，齿条设计满足弯曲疲劳强度设计要求。又满足了齿面接触强度，符合本次设计的具体要求。
2.8 小齿轮的强度计算
2.8.1齿面接触疲劳强度计算
计算斜齿圆柱齿轮传动的接触应力时，推导计算公式的出发点和直齿圆柱齿轮相似，但要考虑其以下特点：啮合的接触线是倾斜的，有利于提高接触强度 ；重合度大，传动平稳。
齿轮的计算载荷
为了便于分析计算，通常取沿齿面接触线单位长度上所受的载荷进行计算。沿齿面接触线单位长度上的平均载荷P（单位为N/mm）为
P =
Fn ——作用在齿面接触线上的法向载荷
L ——沿齿面的接触线长，单位mm
法向载荷Fn 为公称载荷，在实际传动中，由于齿轮的制造误差，特别是基节误差和齿形误差的影响，会使法面载荷增大。此外，在同时啮合的齿对间，载荷的分配不是均匀的，即使在一对齿上， 载荷也不可能沿接触线均匀分布。因此在计算载荷的强度时，应按接触线单位长度上的最大载荷，即计算Pca （单位N/mmm）进行计算。即
Pca = KP =K
K——载荷系数
载荷系数K包括 ：使用系数，动载系数，齿间载荷分配系数及齿向载荷分布数，即
K =
使用系数
是考虑齿轮啮合时外部领接装置引起的附加动载荷影响的系数。
= 1.0
动载系数
齿轮传动制造和装配误差是不可避免的，齿轮受载后还要发生弹性变形，因此引入了动载系数。
= 1.0
齿间载荷系数
齿轮的制造精度7级精度[2]
= 1.2
齿向荷分配系数
齿宽系数 φd = b/d = 18.14/12.13 = 1.5
= 1.12+0.18(1+0.6φd) + 0.23*10b = 1.5
所以载荷系数 K= = 1*1*1.2*1.5 = 1.8
斜齿轮传动的端面重合度
= bsin = 0.318φd*ztan = 1.65
在斜齿轮传动中齿轮的单位长度受力和接触长度如下：
P ca = KP =K
因为
Fn = Ft/(cos*cosβ1)
所以
=1.8*3297.6/18.14/1.65/0.67= 296N/mm
　利用赫兹公式，代入当量直齿轮的有关参数后，得到斜齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度校核公式[2] ：

=
式中：
Z －弹性系数

主动小齿轮选用材料20CrMo制造，根据材料选取，均为0.3， E，E都为合金钢 ， 取189.8 MPa
求得 Z = 5.7
－节点区域系数

Z = 2.24
齿轮与齿条的传动比 u , u趋近于无穷
则
所以 = 51.6 MPa
小齿轮接触疲劳强度极限
= 1000 MPa
应力循环次数
N = 2*10
所以 = 1.1
计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S = 1，可得
= 1.1*1000MPa = 1100MPa （4-38）
K ——接触疲劳寿命系数
由此可得 <
所以，齿轮所选的参数满足齿轮设计的齿面接触疲劳强度要求。
2.8.2齿轮齿跟弯曲疲劳强度计算
齿轮受载时，齿根所受的弯矩最大，因此齿根处的弯曲疲劳强度最弱。当齿轮在齿顶处啮合时，处于双对齿啮合区，此时弯矩的力臂最大，但力并不是最大，因此弯矩不是最大。根据分析，齿根所受的最大玩具发生在轮齿啮合点位于单对齿啮合最高点时。因此，齿根弯曲强度也应按载荷作用于单对齿啮合区最高点来计算。
斜齿轮啮合过程中，接触线和危险截面位置在不断的变化，要精确计算其齿根应力是很难的，只能近似的按法面上的当量直齿圆柱齿轮来计算其齿根应力。
将当量齿轮的有关参数代入直齿圆柱齿轮的弯曲强度计算公式，考虑螺旋角使接触线倾斜对弯曲强度有利的影响而引入螺旋角系数，可得到斜齿圆柱齿轮的弯曲疲劳强度计算校核公式：

齿间载荷分配系数
= 1.2
齿向载荷分配系数
= 1.33
载荷系数
K= = 1*1*1.2*1.3 =1.56

齿形系数

校正系数
= 1.4
螺旋角系数

校核齿根弯曲强度
σ=
= = 323.8MPa
弯曲强度最小安全系数
=1.5
计算弯曲疲劳许用应力

——弯曲疲劳寿命系数 = 1.5
可得， = 1.5*1000/1.5 = 1000 MPa
所以 σ <
因此，本次设计及满足了小齿轮的齿面接触疲劳强度又满足了小齿轮的弯曲疲劳强度，符合设计要求。
2.9 升降方向结构计算
基于同步矩形运动的型材输送机械的结构示意图，如图 1所 示。其中，横移梁觉料机构组件 、横移同步及其相关组件安装在活 动机架 3 上，3 组转动拐臂升 降机构组件安装在固定机架 11 上。 该机械作同步矩形运动的工作过程如下：（ 1）当型材产品从油压机 挤压出来，由轨道输送并经随动热锯机按尺锯断后，横移液压缸 5 活塞杆同步向后动作，带动与其活塞头联接在一起的一级齿条 4 向后运动，使小齿轮 6 及其同轴的增程大齿轮 8顺时针同步转动 ， 推动安装在横移梁 9 下部的二级齿条 7 带动横移梁向前运动 ，使 横移梁伸入锯切输送轨道（图 中未画出）中产品下部的规定位置并 停止运动。这里横移液压缸共6 组 ，30 根间距为 1200mm 的横移 梁通过传动轴 1及联轴器 2 联接在一起，从而实现由 6 组横移液 压缸传动的横移梁作机械与液压同步控制的同步运动。（2）拐臂升 降机构的升降液压缸活塞杆向右运动，使转到拐臂 12 绕固定轴 13顺时针转动 ，从而推动活动架及其固定在其上的横移梁组件一 起向上运动，抬起型材产品 10 上升。在将转到拐臂的旋转运动变
成活动机架的垂直直线运动，是通过固定机架四个角上的导向轴
15来实现的。这里升降液压缸共 3 组，由PLC 控制来做 3 缸液压 同步运动。升降液压缸向左行程 32mm ，使型材产品上升 150mm, 到达规定位置。（3）横移液压缸作回程动作（活塞杆向前运动），推 动其啃合齿条向前运动，使小齿轮做逆时针转动 ，带动大齿轮同步 转动，推动横移梁底部的被动啃合齿条做向后直线运动，从而实现 横移梁横移产品到拉矫机过桥段的第一段过桥皮带上方规 定位 置。（4 ）升降液压缸作回程动作（活塞杆向右运动），使转到拐臂绕 固定轴逆时针转动 ，从而实现活动机架及其其上的所有物品向下 垂直降落 150mm，将型材产品放置在第一段过桥皮带上的规定位 置，完成一个同步的矩形运动 ，实现产品横移输送。最后横移油缸 复位，升降油缸复位，进入下→个同步矩形的工作流程。

1连接轴 2联轴器 3活动机架 4.一级齿条 5横移液压缸 6.小齿轮
7.二级齿条 8.大齿轮 9横移梁 10型材产品 11.固定机架 12.转动拐臂
13.固定轴 14.升降液压缸 15.导向轴
2.3 转动拐臂设计
转动拐臂受力简图，如图2 所示。在忽略摩擦力的情况下 ，
由力矩平衡方程有

式中：H一升降行程；F1 一制品及活动机架组件的重力 W 的一部 道
分，忽略摩擦时 ，理论上 F, =Wl6 ;L2 一竖臂板长；Fz 一升降 感器组
油缸对拐臂的拉力。在式（ 1）中 ，H 和 F，可视为常数 ，要使 乓相对较小且波动幅度较小，其与 Lz 和 α 取值有关。通过模糊优化和运动仿真分析 ， 在设计时取 α＝19。15’ ，L2 =241mm 。

3 液压部分的设计计算
基本技术数据，是根据用途及结构类型来确定的，它反映了工作能力及特点，也基本上上确定了轮廓尺寸及本体总质量等。
3.1油缸主要参数的确定
主液压缸采用单作用柱塞式套缸，缸径较大，能提供很大载荷作用下的举升力，同时能够满足靠重力回落和撤收的要求。并且工作过程为快进→工进→快退三个过程的工作循环。液压缸的机械效率
工进时候的负载是最大的，
3.1.1液压缸内径的计算
D=×10-3=108mm
表3.1 液压缸内径系列 mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
320
400
500

查得油缸的液压缸的内径为125mm,活塞杆直径为90mm,有效行程为200 mm
3.1.2活塞杆直径的设计