双臂式自动送料机器人结构设计【全套CAD图纸+答辩毕业论文】

买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 目 录 第一章 绪论 . 1 题的目的意义 . 1 课题在国内外的研究状况及发展趋势 . 1 用自动送料 方式 . 2 用双作用缸实现物料的分离功能和定位夹紧功能的自动送料 . 2 用机械手进行送料 . 2 用伺服电机控制工作台进行送料 . 2 课题主要研究内容及设计任务 . 2 第二章 对课题的分析 . 4 在企业的要求 . 4 种典型的送料机构 . 4 动送料机 . 4 用机械手自动送料 . 5 课题采用送料方式及其创新 . 7 第三章 双臂式自动送料机器人原理分析及计算 . 8 压缸的原理和计算 . 8 要尺寸的计算 . 8 度校核 . 9 塞杆稳定性校核 . 9 磁吸附手原理及计算 . 10 本公式和一般概念 . 10 数计算过程 . 14 柱的尺寸计算 . 16 动电机的选择 . 18 流电机与步进电机比较 . 18 进电机的选择 . 18 钉的选择 . 20 第四章 实体设计 . 22 计软件介绍 . 22 压缸结构的设计 . 23 料手结构的设计 . 23 柱的设计 . 24 6螺母接收装置设计 . 25 母摆正槽设计 . 26 料机构设计 . 27 体装配图 . 28 第五章 设计总结 . 29 致谢 . 31 参考文献 . 32 附录 . 33 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 附录一 : 送料系统爆炸图 . 33 附录二：液压缸装配爆炸图 . 34 附录三：液压缸工程图 . 34 附录四：总体装配工程图 . 34 附录五：外文翻译 . 35 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 本科毕业设计（论文） 第 1 页 第一章 绪论 制造业是社会可持续发展的基石，是创造社会财富的直接源泉，作为制造业的一部分，钣金件在制造业中非常重要起着的作用。当今市场，钣金零件占全部金属制品 90%以上 1，钣金加工业在国民经济和军事诸方面占有的位置极其重要，钣金类零件的应用涉及到汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天 、兵器等生活中的各行各业。钣金类零件已成为金属制品的灵魂，没有钣金类零件，制造业就无法正常的运行。 钣金类零件的种类繁多 2，按厚度分类，可分为薄板、中板、厚板和特厚板；按生产方法分类，可分为热轧钢板和冷轧钢板；按表面特征分类，可分为（热镀锌板、电镀锌板）、镀锡板、复合钢板和彩色涂层钢板；按用途分类，可分为桥梁钢板、锅炉钢板、造船钢板、装甲钢板、汽车刚板、屋面钢板、结构钢板、电工钢板（硅钢片）、弹簧钢板和其他使用的一些钢板。真可谓种类齐全，涉及到机械领域的各个行业。 机械领域总是在不断的发展着的，随着现代 工业化和大众化生产的不断需求，新型的、特种的、专用的板金类零件正在不断地开发生产出来，从而使钣金件的应用更加的广泛，也使制造业的机械化生产更加满足人们的要求 。 题的目的意义 铆接技术作为金属结构零件相互连接的方法，适用于铆钉连接、零件翻边、永久连接等，在五金工具、飞机制造维修、精密机械、汽车制造等行中应用广泛。优点是：连接强度高，密封性好，节约能源无污染。随着铆接技术的不断发展，在现代化应用中大大提高了劳动效率。但送铆方式上目前主要是人工送铆为主，而手工送铆常常导致工业事故发生，造成悲剧。为了避免 事故发生同时提高劳动效率，自动送铆装置应时代发展而产生。现在自动送料机构中多为简单的送料机构，生产效率虽然可以满足部分需要。但是随着现在工业生产的日益集中化、高效化、国际竞争日益激烈，这些简单的自动送料机构逐渐显示了它的弊端。所以设计一种灵活性高、使用安全的送铆设备是非常有现实意义的。本课题研究双臂送料机构，将克服普通送料机构的弊端，大大提高自动送料机构的生产效率，减少劳动成本，提高人身安全，保障生产质量。 课题在国内外的研究状况及发展趋势 铆接是一种古老的连接方法，早在千年前就有应用，主要是手工 操作，工艺粗糙，效率低。但是在当时已经是一种较先进的连接方法。在铆接技术的发展中，除了手工铆接，近代发展到了冲压铆接。其工艺方法为：铆头在垂直方向作上下运动，利用其产生的巨大压力将被铆件铆合在一起。在汽车车身的制造中需要轻金属与非金属联结处应用较多。 20 世纪 7O 年代出现了摆碾铆接技术 3。与此同时自动化送料由简单的人工配合机械操作开始转向复杂的电气自动化系统控制及高级全自动智能控制发展，并广泛的应用到各个领域，带来了全自动送铆机的大规模革新自动化。 20 世纪 90 年代出现了 点连接铆接技术 4，自动铆 接设备得到了更多的认同及迅速发展 ,在自动铆接技术的基础上，对应在我国和国外的生产和研究中，自动送料方式有很多种。其中有一：采用双作用缸实现物料本科毕业设计（论文） 第 2 页 的分离功能和定位夹紧功能的自动送料；二：利用机械手进行送料；三：采用伺服电机控制工作台进行送料。但是在这些产品中，存在着一些问题。如日本的横向 (侧面 )送料，结构复杂，装配、制造、维修困难，价格昂贵，又不适合于我国冲床的纵向送料的要求 5。 为使自动送料技术更有利于生产，现阶段及将来自动送料设备主要朝着以下几个方向 发展：提高劳动安全性，提高成产效率，消除积累误差，减少生产成本等。为了解决这些问题，结合国内外送料机构的特点，开发双臂自动送料机器人装置，设计具有推广意义的自动送料机符合生产自动化的要求。 用自动送料方式 用双作用缸实现物料的分离功能和定位夹紧功能的自动送料 气动送料机由两个基本应用模块组成：物料分离模块及传送模块。物料分离模块由两个双作用气缸组成，分别实现物料的分离功能和定位夹紧功能 6。 为保证真空系统的气流通畅，以提高真空发生器的真空度，回路中的真空控制回路不安装节流阀。同时， 回路中的所有连接气管应尽可能的短，以减小空气流通阻力，提高真空度。 采用气缸的优点：减少了物料的运送步骤，缩短了加工时间，操作简单。 缺点：对物料的放置有很高的精度要求，造价高昂，一般的小型企业不采用。 用机械手进行送料 机械手是以小车形式通过钢绳同滑块联接起来， 由冲床滑块上升运动牵引小车作前进的水平运动完成送料，由通过钢绳连接的重物使小车作复位运动。 由小车机械手将工件送至冲床下进行冲孔，提高了生产效率，保证了质量，改善了劳动强度，确保了人生安全。 采用机械手送料的优点：送料与冲床节拍相同， 可以连续生产。 缺点：首先由于整个过程均由机械手实现，所以对机械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要经常更换。 用伺服电机控制工作台进行送料 由单片机产生驱动脉冲信号，步进电机的驱动器收到驱动脉冲信号后，步进电机将会按照设定的方向转动一个固定的角度，将电脉冲转化成交位移。电机的转速由脉冲信号频率来控制决定，再由电机控制工作台进行送料冲压 7。 优点： 1）可以连续生产，并且能实现一人控制几台机器 2）可靠性高，由于送料机构外部由步进电机控制，所以每次的行程都是固定值。 3）低功耗，低电压。 在许多没有电力供应的应用场合，较低的功耗和工作电压是生产便捷化的必要条件。 4）维护方便，经济实用。 课题主要研究内容及设计任务 本课题通过 了解压铆机的工作原理及主要功能，分析目前常用送铆方式，提出双臂自动送铆机器人的自动送铆方案。中一臂主要为物料的抓取功能；另一臂本科毕业设计（论文） 第 3 页 主要完成送料功能。 根据系统功能， 设计 各 机构的结构 形式 ； 根据 设计 要求，确定 设计参数。并且用三维软件进行三维实体建模，实现了运动仿真。这种双臂送料机构 将克服普通送料机构的弊端，大大提高自动送料机构的生产效率。主要研究设计内容： 1） 液压缸的主 要尺寸包括缸筒内径 D、活塞杆直径 ； 2） 电磁吸附手各个参数计算； 3） 立柱尺寸设计，包括截面形状选择、长度设计、内外径设计； 4） 驱动电机选择； 本科毕业设计（论文） 第 4 页 第二章 对课题的分析 在企业的要求 制造业生产加工的产品总是趋向于批量化和大量化的，生产效率总是加工能力的标志。要提高生产效率，减小加工的辅助时间是最有效的手段。在过去的生产加工中，劳动者总是生产加工的主角，他们基本上要人工来完成生产加工的全部任务 ,存在着很多的安全隐患，浙江的丛化 机械厂就是一个很好的例子，根据生产计划，该厂每年都要生产大量的板金类零件，而在加工中仍然使用人工送料，这就使得操作员经常进行长时间工作，毕竟人的体力和耐力都有限，再加上生理和安全的需求，这就使得企业中加工事故连连发生，这样不仅使得操作人员受到身体伤害，而且使企业的生产能力得不到提高，也使得经济效益降低。要改变加工中存在的问题，最直接的方法是改进送料方式。 当今世界机械领域发展的趋势是自动化、高效化和安全化，在这个时代中，机械化生产进一步促进了世界经济的发展，针对板金螺母的加工，压铆机的出现是提高机械化生产的 一重大标志，它减轻了人的劳动程度和劳动，也大大降低了辅助时间，从而提高生产效率，有利于机械化的生产。 随着压铆机的发展， 压铆机自动送铆机构 的出现更进一步的促进了生产效率的发展，它基本上使人得到解放，大大的缩短了加工时间，使得送铆加工和压铆加工基本全部趋于自动化，与压铆机的人工送铆压铆机相比，自动送铆压铆机首先可以提高送铆的质量，使送入铆钉的位置更加的精确；其次可以连续送铆多个，从而减少了送铆次数和辅助时间，提高了加工的效率；再次，它的加工基本完全趋于自动化，从而保证了操作员的安全，减轻了劳动量，更趋向人性化 ；最后，它能把加工生产与质量控制有机的结合起来，不仅安全，也提高了经济效益。 种典型的送料机构 动送料机 1） 冲床自动送料机 的 技术状态 本文介绍 的 冲床自动送料机是一种用于冷挤压套圈类零件 的 送料机器，是冲床进行技术改造 的 理想附机。该送料机克服了国内外有关冲床送料机 的 不足。如日本 的 0横向 (侧面 )送料，结构复杂，装配、制造、维修困难，价格昂贵，又不适合于我国冲床纵向送料要求 8。 0过 花键轴 伸缩，球头节部件联接机械手齿轮，由伞齿轮、圆柱齿轮、齿条、凸轮、拨叉、丝杆等一系列传动件使机械手 的 夹爪作伸缩、升降、夹紧、松开等与冲床节拍相同 的 动作来完成送料，另设一套独立驱动可移式输送机， 通过 隔料机构将工件输送至预定位置，这样一套机构 的 配置仅局限于日本设备，不能应用于国产冲床 9。国内有 的 送料机构由冲床工作台 通过 连杆弹簧驱动滑块 在 滑道上水平滑动，将斜道上下来 的 料， 通过 隔料机构推到模具中心，并联动打板将冲好 的料拨掉，往复运动 的 一整套机构比较简单，无输送机构，联动可靠，制造容易。但机械手不能将料提升、夹紧， 料道倾斜放置靠料自重滑下，如规格重量变动，则料道上工件下滑速度不一致，易产生叠料，推料机构没有将料夹紧，定位不正，废品率较高，使用 也不 安全。 本科毕业设计（论文） 第 5 页 结合国产冲床工作特点，采用机械手与输送机构配合为主要装置，再配合采用自动卸料安全保护，设计了具有较大应用价值和推广意义 的 自动送料机。 2）气动送料机的原理 自动送料机主要适用于物料的自动分配和传送，其基本功能可以完成准确的送料时间，达到精确的送料位置。研制的自动送料机由两个基本应用模块组成：物料分离模块及传送模块。物料分离模块由两个双作用气缸组成，分别实现物料 的分离功能和定位夹紧功能。物料分离模块将物料从料仓中分离出来，通过分离气缸将位于料仓底部的物料从料仓中推出，料仓中的物料由于白重下落至料仓底部。定位夹紧气缸在物料推出后伸出将物料定位并夹紧。两气缸的行程位置通过磁电式接近开关检测。传送模块由一个旋转气缸和真空吸盘组成。它实现了气动搬运装置功能，实质上是一个个小型的机械手。真空吸盘将物料吸取，旋转气缸实现 0 180。的旋转，将物料传送至下一个工位。真空吸盘通过真空压力开关检测物料是否吸住，旋转气缸通过两个微动开关实现位置检测。 用机械手自动送料 1）该送料机的工作原理和结构特点 机械手是以小车形式通过钢绳同滑块联接起来，由冲床滑块上升运动牵引小车作前进的水平运动完成送料，由通过钢绳连接的重物使小车作复位运动。机械手的提升、下降是靠安装在小车顶架板上的提升缸推动滑板作往复上下运动来完成；机械手的夹紧、放松是靠安装在滑板上的夹紧缸带动连杆铰链机构来完成机械手的运动程序如下： 夹紧一提升一前进至中心一下降一放松一返回 节拍是恒定的，且每一循环均需在 3秒钟内完成。 供油装置主要给夹紧缸、提升缸提供高压油，由齿轮泵产生高压油 或者用气压驱动卸料机构是通 过安装在模具边的鸭嘴管口瞬间高压气吹卸，使冲好的工件离开模具，通过料道进人料斗。安全保护机构由两部分组成： 1 滑块上安装一玻璃罩，防止工件飞出，伤害工人。 2安装两只行程开关，一只在小车前，一只装在滑块边，当小车没有及时退回时，两只开关断开，使滑块不再下滑，小车免受损坏。 支承脚主要用来调整整机高度，使输送带的水平高度与模具高度相适应；同时也加宽了支承面，提高了稳定性。 罩壳主要是防止灰尘侵人，保护安全，防止重物与电机、减速器相碰及美化外观而设计。 液压原理如图 本科毕业设计（论文） 第 6 页 图 压原理图 电 气原理如图 中 装在工字钢旁边，由小车运动来拨动。 别安装在夹紧缸夹紧点和松开点 E。 别安装在提升缸的上顶点和下底点上。 14 图 气原理图 本科毕业设计（论文） 第 7 页 动作程序如下： 闸刀 相动力线接通。按 触器 助触点自锁， 1D 、 2D 电机起动运转。用 1 2止过载，熔断丝 123 机械手动作控制过程： 当小车后退时，接触 1 1械手夹紧，触到 3 1J 得电， 1紧停止；同时 3械手提升到位触及 5 3升停止， 液压自动锁紧。此时小车已前进到 1， 触 1 1位。小车继续前进，触 2 4电，机械手下降到位触及 6 4降停止，同时 2械手放松（把工件放在模具中心 )触 4 2松停止，小车后退触 位，小车继续后退，再次触 如此循环来完成送料。 课题采用送料方式及其创新 此次设计在送料方式上不同于上述送料机构，本机构是用步进电机带动间歇式花盘机构，再通过四杆机构来实现自动送料加工的目的。设计中采用一种间歇式自动送料机构，以步进电机带动间歇式花盘，花盘做匀速旋转构，铆钉在花盘槽中做间歇运动，再通过曲柄 滑块机构把铆钉送到准确的加工位置。 此次设计创新出在于采用双臂式自动送料机构。其中 一臂主要为物料的抓取功能；另一臂主要完成送料功能。 该机构比较简单，运行可调好控制，实用性强，同时提高了工作效率，减 少了危险，是一种具有实用价值的自动送料机构。 本科毕业设计（论文） 第 8 页 第三章 双臂式自动送料机器人原理分析及计算 压缸的原理和计算 液压缸的工作原理几乎都是相似的，拿一个手动千斤顶图 斤顶其实也就是个最简单的油缸了。通过手动增压秆 (液压手动泵 )使液压油经过一个单项阀进入油缸，这时进入油缸的液压油因为单项阀的原因不能再倒退回来，逼迫缸杆向上，然后在做工继续使液压油不断进入液压缸，就这样不断上上升，要降的时候就打开液压阀，使液压油回到油箱，这个是最简单的工作原理 10。 图 动千斤顶 1 杠杆 2 泵体 3 小活塞 4、 7 单向阀 5 吸油管 6、 10 管道 8 大活塞 9 缸体 11 放油阀 12 油箱 由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此所需要的液压缸和气缸在结构上千变万化。尽管有一些标准件可供选用，但有时还必须根据实际需要自行设计。选取缸筒材料为铸钢，活塞材料为耐磨铸铁，缸盖采用 45 号钢，活塞杆材料 45号钢。下面介绍液压缸和气缸的设计计算。 要尺寸的计算 液压缸的主要尺寸包括缸筒内径 D、活塞杆直径 11。 根据负载大小和液压缸的工 作压力确定活塞的有效工作面积，再根据液压缸的不同结构形式计算出缸筒的内径。活塞杆直径是按受力情况决定的，筒长度的确定要考虑活塞最大行程、活塞厚度、导向和密封所需长度等因素。通常情况 L(2030)d 。计算结果要圆整成国家标准中的推荐值。主要尺寸初步确定后，还要按速度要求进行验证。同时满足力和速度的要求后才可以确定下来。 表 液压缸工作压力与活塞杆直径 液压缸工作压力p/ 推荐活塞杆直径 d ( ( 科毕业设计（论文） 第 9 页 度校核 强度校核的项目包括缸筒壁厚 、活塞杆直径 在中、低压系统中，缸筒壁厚由结构工艺决定，一般不做校核。在高压系统中需按下列情况进行校核 12。 （ 1） 当 D/10 时为薄壁， 按下式校核 （式 式中， 缸筒材料的许用应力， = b/n， 一般取安全系数 n=5； 试验压力，当缸的额定压力 6， 6， （ 2） 当 D/10 时为厚壁， 按下式校核 （）（）（）（） （式 式中， F 活塞杆上的作用力； （式 活塞杆材料的许用应力， = b/ 3. 缸盖固定螺栓直径 式 式中， F 活塞杆上的作用力； k 螺纹拧紧系数， k= z 固定螺栓个数； 螺栓材料的许用应力， = s/（ s 为材料的屈服点。 塞杆稳定性校核 当活塞杆受轴向压缩负载时有压杆稳定性问题，即压缩力 塞杆稳定性按下式进行校 核 （式 本科毕业设计（论文） 第 10 页 式中， 安全系数，一般取 4。 （ 当活塞杆的细长比 时， 当活塞杆的细长比 ，且 时， （式 式中， l 安装长度， 活塞杆截面最小回转半径， ； 1 柔性系数， 2 由液压缸支承方式决定的末端系数，； E 活塞杆材料的弹性模量，钢材： ； J 活塞杆横截面惯性 矩； A 活塞杆横截面积； f 由材料强度决定的试验值， 系数， 磁吸附手原理及计算 取料手设计成电磁吸附手，解决了 母体积小难用机械装置夹持问题。下面介绍电磁铁原理及设计计算。电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一 般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程 ,设计是以静态进行计算 13. 本公式和一般概念 （ 1）均匀磁场 B=S（ T） （ 2）磁势 F=流和匝数的乘积（ A） （ 3）磁场强度 H=A/m）， 建立了电流和磁场的关系 。 该公式适用于粗细均匀的磁路 本科毕业设计（论文） 第 11 页 （ 4）磁导率 =通密度）的关系 。 0=4 10 /米 相对磁导率 r=0（ 5）磁通 =磁阻 RM=称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。 （ 6）磁感应强度的定义式 B=磁感应强度与力的关系 。 （ 7）真空中无限长螺线管 B= 0于长螺线管，端面处的 B=21 0 （ 8）磁效率 电磁铁工作循环图0 0 44I231图 磁铁工作循环图 本科毕业设计（论文） 第 12 页 当电磁铁接上电源，磁力还不足克服反力，按 0 2 的直线进行磁化，达到期初始工作点 2。当磁力克服反力使气隙减小直至为零时，工作点由 2 3。断电后工作点由 3 0。 面积为断电后剩留的能量，面积为作功前电磁铁储存的能量，面积为电 磁铁作的功。 我们的目的是使 和的面积最小，的面积最大。 面积表示电磁铁作完功后的剩磁，（ 1）减小面积可用矫顽力小的电铁。（ 2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积就大。 （ 9）机械效率 出的有效功 磁铁可能完成的最大功。 （ 10）重量经济性系数 磁铁重量。 磁铁可能完成的最大功。 机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。 （ 11）结构系数 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁 铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数 Q 正比于电磁铁的轴向长度。 结构系数可以从设计的原始数据求得 。 （ 12）电磁铁工作的过渡过程 本科毕业设计（论文） 第 13 页 磁铁吸合动态曲线 接通电源后，电磁铁从网络吸收能量，这个能量部分变成线圈的发热消耗，另一部分用来建立磁场，当电流达到稳定值后，磁场的能量不再增加，电磁铁从电源吸收的能量全部消耗于线圈子的发热上，磁场的能量用来产生吸力和作功。 （ 13）工作制 1）热平衡公式 均匀体的发热曲线匀体发热曲线 热平衡公式： s 中： 提高电磁铁本身温度的热量。 本科毕业设计（论文） 第 14 页 在 s 当输入功率 =发散的功率时 + s s 本身温度为再升高，电磁铁本身温度不再升高。这时就可计算产品的温升值 w。当 品运行是可靠的。当 品是不可靠的。 2）发热时间常数 发热时间常 y=发热体从 =0 发热到温升 4达到稳定温升。 冷却时间常数和发热时间常数基本相同。 3）工作制分为：长期工作制、短期工作制和重复短期工作制。 长期工作制 :电器工作时间很长 ,一般不小于发热时间常数 ,工作期间，产品的温度达到或接近温升 y（产品温度不再升高）。工作停止后 ,产品的温度又降到周围介质温度。长期工作制散热 是主要的。 长期工作制电流密度可按 2 4A/ 短期工作制：电器工作时间很短 ,一般小于发热时间常数 ,工作期间，产品的温度达不到温升 y。工作停止后 ,产品的温度又降到周围介质温度。短期工作制品本身热容）是主要的方面。 短期工作制电流密度按 13 30A/ 重复短期工作制：产品工作和停止交替进行，工作时产品温度达不到温升y， 停止时产品降不到周围介质温度。 重复短量工作制电流密度按 5 12A/ 14）漆包线等的耐温等级 Y： 90 A； 105 Q E： 120 ： 130 云母 石棉 F： 155 ： 180 C： 180 助材料的耐热等级 聚酯薄膜 聚四氟乙烯薄膜 数计算过程 （ 1）原始数 据 H= Y=70 =H=24V Y=20 （ 2）初算 有效功： A= = （式 科毕业设计（论文） 第 15 页 结构系数值： （式 按所求的值 ,确定电磁铁的类型为 45度锥台座吸入式。 按所求的 值 ,得： 10600 高，12 RR l=5 把吸力和衔铁行程折合为等效值： Q=2 （式 = （式 确定铁心半径： 225000 = （式 确定总动势： F = 700 安匝 （式 取磁导体中的磁势降为气隙磁势的 18%,非工作气隙中的磁势降为气隙中磁势的10%,则式中 -(10%+18%) 确定线圈的长度和高度： 422105 = = （式 =10m 漆包线 90时电阻率 K=10 散热系数 填充系数 1=2=定外部半径： 2221 = 22 = （式 确定漆包线的直径： d=12( = = （式 本科毕业设计（论文） 第 16 页 柱的尺寸计算 立柱可以简化成悬臂梁近似计算尺寸。因为电机旋转过程产 生的扭矩小，可以不用考虑扭转时截面上的剪应力。立柱材料为灰铸铁 以承受较大压应力，立柱上装的零部件不是很重，因此压应力也不用考虑。经计算画出立柱剪力图弯矩图。分别见图 示： 图 力图 图 从弯曲时应力的计算公式中可以分析出最大应力的位置，当同一截面上、 都相同时，最大应力发生在 14。故最大应力的计算公式为： （式 上式中，如果令 ,弯截面系数 ，则： （式 抗弯截面系数是衡量截面抗弯能力的一个几何量， 越大， 越小，梁的承载能力越强，与力的大小无关，其单位为 m 或 一些常用截面的抗弯截面系数需要记住，下面给出矩形、 圆形和圆环截面的计算方法和结果 15。而对工字钢角钢槽钢等的抗弯截面系数，可以查有关的手册。 矩形截面： (宽度 高度 h) （式 圆形截面： （式 本科毕业设计（论文） 第 17 页 圆环截面： （式 3. 21） 所选材料为灰铸铁 力学性能表 16见表 表 铸铁铸件预计力学性能 本科毕业设计（论文） 第 18 页 表 铸铁铸件附铸试块力学性能 由以上计算公式及力学性能表，经计算最好将立柱设计为高 1500径200径 160截面圆环形结构。 动电机的选择 流电机与步进电机比较 输出或输入为直流电能的旋转电机，称为 直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能 17。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。因此在本次设计中采用步进电 机控制支撑臂的旋转。 进电机的选择 步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了 18。 （ 1） 步距角的选择 电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。 目前