毕业设计（论文）-平衡吊设计

设计总说明PAGEI-设计总说明现代工业技术的发展，特别是自动化技术的逐渐普遍，使得机械手广泛应用于各类相关的领域中，它可以通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。对国民生产和人民生活起着越来越重要的作用。可以改善劳动条件、避免人身事故，在高温、低温、高压、高空、海底和危险作业，放射性和其他毒性污染的场合，以及在一些有粉尘、噪音、恶臭等恶劣劳动条件下，机械手可以代替人的或部分代替人的工作。可以提高生产过程的自动化程度，应用机械手，有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等自动化程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。可以减少人力，并便于有节奏地生产，应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节奏，便于有节奏地进行生产。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。平衡吊又称助力机械手，是工业机械手的重要分支。本次毕业设计主要对地面固定式平衡吊进行设计，通过比较各种设计方案，本次设计采用了四连杆式的平衡臂。下面就本次毕业设计课题所做的主要工作作简要介绍，主要工作有：1.四连杆式平衡吊平衡原理的分析。所谓四连杆式平衡吊即是说这种平衡吊的平衡臂是由一个平行四边形的四连杆机构构成。在实际结构中，平衡吊的平衡臂的自重是用拉簧来平衡的，因此在计算中只分析了重物重力作用下各臂的受力状态。2.在理清了平衡吊平衡原理的基础上，确定平衡吊的主要结构（立柱、回转减速箱、拉簧、平衡臂、手柄、吊钩、电源控制箱、电动机）并说明其作用。3.对平衡吊的主要技术参数进行选择和确定，并据此选择主要结构（平衡臂、立柱）的材料。同时对其进行受力分析，应力校核。在这些工作结束后，还选择了驱动方式和控制系统。通过以上分析以及对主要技术参数的计算，最终成功设计出满足使用要求的平衡吊，达到预期目标，完成了本次毕业设计的设计任务。在导师的帮助下，整个设计进行的比较顺利，但是，由于经验不足，时间不够，其中肯定有不少方面的错误，请指导老师给我们指出其中的错误，我们将进一步修改，以使设计完成的更好。GeneralDesignIntroductionDevelopmentofmodernindustrytechnology,especiallyautomationtechnology'sgraduallycommon,feasiblemachinehandappliestopertinentfieldmiddleofallkindsbroadly,itcanpassweaveChengLaiaccomplishestheexpectedvariousschoolassignmentmission,issomebodyandrespectivemeritofmachineconcurrentlyonstructureandthefunction,intelligenceandadaptabilityhavingembodiedpersonespecially.Machinehandaccomplishestheschoolassignmentabilityintheschoolassignmentaccuracyandthevariousenvironment,everyfieldhasthevastdevelopmentprospectinnationaleconomy.Moreandmoreimportanteffectbeinglivinguptocitizenchildbirthandthepeople.Canimproveworkconditions,avoidacasualty,beforethehightemperature,thelowtemperature,highpressure,highaltitude,seabedanddangerousschoolassignment,radioactivityandtheoccasionthattoxicitycontaminatesother,workaswellasmachinehandcanreplacethepeople'sorthepartsubstitute'sunderafewhavedust,noise,foulsmelletc.isverybadphysicallabourcondition.Automationdegree,themachinehandapplyingbeingabletoimproveprocedureofproduction,thereby,loadingandunloadingbeneficialtorealizingmaterialtransference,workpiece,automationdegreesuchasthecutterreplacementandthemachineassembling,canimproveproductivityandlowerproductioncosts.Cancutdownmanpower,andgivebirthtoachildeasytohaverhythm,themachinehandapplyingreplacehandtocarryoutajob,thisistocutdownasideofmanpowerdirectly,canworkcontinouslyatthesametimesinceapplyingmachinehand,thisistocutdownanothermanpowerside.Setupatpresentnearlyontherefore,processinganautomaticproductionlineintheautomationmachinetoolandsynthesis,havemachinehand,tocutdownmanpowerandtocontroltherhythmgivingbirthtoachildmoreaccurate,beinprogresseasytohaverhythmgivingbirthtoachild.Industrymachinehandisonekindofhightechnologyautomaticproductionequipmentthatalmostseveraltensyearsdevelop,tobeanindustryrobotaimportantbranchofindustrymachinehand.ItscharacteristicistomaypassweaveChengLaiaccomplishestheexpectedvariousschoolassignmentmission,issomebodyandrespectivemeritofmachineconcurrentlyonstructureandthefunction,intelligenceandadaptabilityhavingembodiedpersonespecially.Machinehandaccomplishestheschoolassignmentabilityintheschoolassignmentaccuracyandthevariousenvironment,everyfieldhasthevastdevelopmentprospectinnationaleconomy.Balanceishungcallingpower-assistancemachinehand,isisimportantindustrymachinehandbranch.Timeofgraduationpracticehangsthedesignbeinginprogressoriginallymainlytofloorstationarytypebalance,designsthatoriginallytimebycomparativelyvariousdesignplan,havingadoptdyadicbalancebobsoffourconnectingrods.Followingintroducesthatwithregardtograduationpracticetheworkworkingmainlydonebyproblemisbrieforiginallytime,themainjobhas:1.Fourconnectingrodsstylebalancestheanalysishangingbalanceprinciple.Thatdyadicbalancehangsfourso-calledconnectingrodsistosaythebalancebobthatthisbalancehangsnamelyistobecomposedoffourbarlinkageofaparallelogram.Self-respectbalancingthebalancebobliftingupinstructureinreality,hasbeentousedrawspringtocometobalance,hasanalysedtheheavythinggravityeffectthereforeonlyinsecretlyschemingagainstgoingdowneveryarm'sacceptingforcestate.2.Reasonablehavecleaneduptheeffectascertainingthestructure(column,reducercasing,drawspring,balancebob,handle,hock,powersourcecontrolcasing,electricmotorturninground)balancingmainpartliftingupandexplainingthepersononbalancingthebasishangingbalanceprinciple.3.Carryoutthematerialchoosingthemainstructure(balancebob,column)choosing'sandjoiningaccordinglyforsureontheparameterbalancingmaintechnologyliftingup.Analysis,strainbeinginprogressatthesametimetothepersonbytheforceareproofreaded.Behindthesejobsbeover,havechosendrivewayandnavar.Bytheaboveanalysisandtoparametriccalculationofmaintechnology,missiondesigningthatthebalancesatisfyingtheusagerequesthangshaveaccomplishedsecondgraduationpracticedesign,attainsthedesiredobjectiveoutultimatelysuccessfully.Underdirector'shelp,thecomparisonthatentiredesigncarriesoutissmooth,but,timeisinsufficientsincelackingexperience,mistakehavingmanyaspectamongthemcertainly,guideateachertobepointedmistakesamongthem,ouroutwillrevisefurther,sothatdesignbecompletedmorewellbyusplease.目录设计总说明 ⅠDesigngeneralexplanationⅢ目录 ⅥTOC\o\t"标题3,3,标题4,4"第一章引言 11.1课题的目的和意义 11.2平衡吊在生产中的作用 21.3机械手的分类及组成 31.4机械手的发展概况与发展趋势 61.5本课题的研究对象、目标和方法 8TOC\o"1-4"第二章平衡吊的平衡原理 92.1平衡原理 92.2在起升重物Q时，丝杠所需要的推力G 132.3滚轮D水平移动距离 142.4丝母支架垂直移动距离 152.5本章小结 16TOC\o"1-4"第三章平衡吊的主要结构及作用 173.1立柱 183.2回转减速箱 193.3拉簧 223.4平衡臂 243.5手柄 263.6本章小结 26TOC\o"1-4"第四章平衡吊的主要参数及计算 274.1平衡吊的主要参数 274.2平衡臂的强度校核 274.3平衡臂的刚度校核 284.4电动机的选择 294.4.1确定运动规律 ……..………….294.4.2计算负载力矩 304.4.3确定惯性参数 304.4.4计算负载功率 304.4.5计算负载加速功率 304.4.6初选电机 314.4.7电机的校核 314.5本章小结 31TOC\o"1-4"第五章结论 32TOC\o"1-4"参考文献 33TOC\o"1-3"\h\zTOC\o"1-3"\h\zTOC\o"1-3"\h\z致谢及声明 34引言1.1课题的目的和意义现代工业技术的发展，特别是自动化技术的逐渐普遍，使得机械手广泛应用于各类相关的领域中，它可以通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。对国民生产和人民生活起着越来越重要的作用，例如：一、可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、低温、高压、高空、海底和危险作业，放射性和其他毒性污染的场合，以及在一些有粉尘、噪音、恶臭等恶劣劳动条件下，机械手可以代替人的或部分代替人的工作。在一些单调、重复的操作中，由于机械手的动作速度快，每次动作的重复精度，可以在缩短生产周期和提高产品质量方面起到一定作用，还可避免操作者疲劳、疏忽而引起的人机事故。二、可以提高生产过程的自动化程度应用机械手，有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等自动化程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。三、可以减少人力，并便于有节奏地生产应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节奏，便于有节奏地进行生产。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。1.2平衡吊在生产中的作用平衡吊又叫助力机械手，手动移栽机，在工业生产中的应用极为广泛，可以归纳为以下一些方面。一、建造旋转体零件（轴类、盘类、环类）自动线一般都采用机械手在机床之间传送工作。国内已建成的这类自动线很多，如沈阳水泵厂的深井泵轴承体加工自动线（环类），大连电机厂的4号和5号电动机轴加工自动线（轴类），上海拖拉机齿轮厂的齿坯加工自动线（盘类）等。加工箱体类零件的组合机床自动线，一般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的气缸盖加工自动线转位机械手。二、在实现单机自动化方面1．各类半自动车床，有自动夹紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，但仍需人工上下料，装上机械手，可实现全自动生产，一人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用最多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二机床厂的自动循环液压仿形车床机械手等。由于这方面使用已有成熟的经验，国内一些机床厂已在这类机床产品出厂时就附上机械手，或为用户自行安装机械手提供条件。2．注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手自动装卸工件，可实现全自动生产。3．冲床有自动上下料冲压循环，装上机械手上下料，可实现冲压生产自动化。目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是160t以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂200t冲床磁力起动器壳体下料机械手和天津拖拉机厂400t冲床的下料机械手等；—是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进，如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械了(生产线中有两台多工位冲床)和天津二轻局技术研究所制作的126t利40t多工位冲床机械手等。三、铸、锻、焊、热处理等热加工方面在模锻方面，国内大批量生产的3t、5t、10t模锻锤，其所配的转底炉，用两只机械手成一定角度布置在炉前，实现进出科自动化。上海柴油机厂、北京内燃机厂、洛阳拖拉机厂等都有较成熟的经验。1.3机械手的分类及组成一、机械手的分类目前，我国对工业机械手尚无较为统一的分类标准。一般可按机械手的规格、功能或用途等来分类。1、按规格(所搬运的工件重景)分类（1)微型的——搬运重量在1kg以下。（2)小型的——搬运重量在10kg以下。（3)中型的——搬运重量在50kg以下。（4)大型的——搬运重量在500kg以上。目前大多数工业机械手能搬运的重量为1～30kg。最小的为0.5kg，最大的已达800kg。2、按功能分类（1）．简易型工业机栈手有固定程序和可变程序两种。固定程序由凸轮转鼓或挡块转鼓控制，可变程序用插销板或转鼓控制来给定程序。近年来，普遍采用可编程序控制器(PC)组成控制系统。这种机械手多为气动或液动，结构简单，价格便宜，改变程序较容易。只适用于程序较简单酌点位控制，但作为一般单机服务的搬运作业已足够。所以，目前这种工业机械手数量最多。（2）．记忆再现型工业机械手这种工业机械手由人工通过示教装置领动一遍，由记亿元件(如磁盘、磁带或存储器)把程序记录下来，以后机械手就自动按记忆的程序重复进行循环动作。这是采用较多的一种，多为电液伺服驱动。与前者比较，有较多的自由度，能进行程序较复杂的作业，通用性较广。．（3）．计算机数字控制的工业机械手可通过更换穿孔带或其它记忆介质来改变工业机械手的动作程序，还可以进行多机控制(DNC)。计算机可以是可编程序控制器或微型计算机。（4）．智能工业机械手(机器人)由电子计算机通过各种传感元件等进行控制，具有视觉、热觉、触觉、行走机构等。3、按用途分类（1）．专用机械手附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。这种机械手工作对象不变，动作固定，结构简单，实用可靠，适用于成批、大量生产的生产自动线或专机作为自动上、下料用。（2）．通用机械手具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。通用机械手的工作范围大，定位精度高，通用性强，适用于工件经常变换的中、小批量自动化生产。二、机械手的组成工业机械手是由执行机构、驱动系统和控制系统所组成的，各部关系如图1—1所示。图1-11、执行机构执行机构由抓取部分(手部)、腕部、臂部和行走机构等运动部件组成。（1）．手部即直接与工件接触的部分，一般是回转型或平移型。手爪多为两指（也有多指），根据需要分为外抓式和内抓式两种，也可用负压式或真空式的空气吸盘（它主要用于吸取冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。传力机构型式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。（2）．腕部是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓物体的方位（即姿态）。它可以有上下摆动，左右摆动和绕自身轴线的回转三个运动。如有特殊要求（将轴类零件放在顶尖上，将筒类、盘类零件卡在卡盘上等），手腕还可以有一个小距离的横移，也有的工业机械手没有腕部自由度。（3）．臂部手臂是支撑被抓物体、手部、腕部的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物体，并按预定要求将其搬运到给定的位置。手臂有三个自由度，可采用直角坐标（前后、上下、左右都是直线），圆柱坐标（前后、上下直线往复运动和左右旋转），球坐标（前后伸缩、上下摆动和左右旋转）和多关节（手臂能任意伸缩）四种方式。（4）．行走机构有的工业机械手带有行走机构。2、驱动机构有气动、液动、电动和机械式四种形式。气动式速度快，结构简单，成本低。采用点位控制或机械挡块定位时，有较高的重复定位精度，但臂力一般在300N以下。液动式的出力臂，臂力可达1000N以上，且可用电液伺服机构，可实现连续控制，使工业机械手的用途和通用性更广，定位精度一般在1mm范围内。目前常用的是气动和液动驱动方式。电动式用于小型，机械式只用于动作简单的场合。3、控制系统有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位程序控制，也有采用可编程序控制器控制、微型计算机数字控制，采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特性。4、基体（机身）基体是整个机械手的基础。1.4机械手的发展概况与发展趋势一、机械手的发展概况专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算枝术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修配，品种在不断地增加，应用领域在不断地扩大。早在四十年代，随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手．五十～六十年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机城手。这种机械手也称第二代机械手。如尤尼曼特(Unimate)机械手，即属于这种类型。根据部分统计，机械手的大致情况如下：目前圆柱座标式的较多，插销板或凸轮程序的较多，机械式手指抓取方式的较多，存贮步数为10～49的较多，液压驱动的较多，臂力小于30公斤的较多，手臂4个自由度的较多，线速度小于1000毫米／秒的较多，角速度小于180度／秒的较多,定位精度小于3毫米的较多。从控制方式来看，点位控制占90%左右，而连续轨迹控制仅占10%左右。国外自1970年以来，已召开过几次国际机械手会议(几乎每年召开一次)。有的国家(如日本)还成立了机器人协会。二、对机械手的一般要求机械工业中，应用机械手的主要目的，一是解决生产过程自动化，二是改善劳动条件，降低劳动强度，提高劳动生产率和降低产品成本。因此要求机械手成本低，品种多样化，零件、部件系列化、通用化、标准化，性能稳定可靠。1．降低机械手的成本为了扩大机械手的使用范围，必须降低机械手的成本。据统计，机械手电气控制装置所占成本的比重较大。如六十年代有的通用机械手其电控装置的成本占全部成本的75%，现在已下降到35%。2．品种多样化为了适应不同工作的需要，应使机械手的品种多样化，用机械手代替更多的人的手工劳动，进而实现生产过程的自动化。特别是那些工作比较单一、重复性很大而工作条件又较差和劳动员较大的工种(如热加工)，更应注意设计和使用各种类型的机械手。3．零件、部件系列化、通用化、标准化为了加速扩大机械手的应用领域，应尽量缩短其设计和制造的周期。这样，就要求机械手的某种零件(如手指的指型等)、部件(如手部、臀部等)系列化、通用化、标准化。然后，即可根据具体工作的需要，将这些零件、部件(或再相应地增加一些其它零件、部件)进行组合，组成所需要的机械手。当然，这样的机械手还应保证组合方便，一旦工作变更时，就能迅速而顺利地重新组合。4．产品性能应准确可靠机械手的重要技术指标之一，就是其性能应稳定可靠。为此，要求设计合理，元件稳定，制造精确。三、机械手的发展趋势1．研制有更多自由度的机械手。2．研制带有行走机构的机械手。这种机械手可以从一个工作地点移动到另一个二作地点。3．研制能自动编制和自动改变程序的机械手。4．研制具有一定“感触”和“智力”的智能机器人。这种机器人，具有各种传感装置，并配备有计算机。根据仿生学的理论，用计算机充当其“大脑”，使它能“思考”、能“分析”、能“记忆”。用电视摄像机、测距仪、纤维光学传感器、导光管或其它光敏元件作为“眼睛”，在其“视野”的范围内能“看”。用听筒和声敏元件等作“耳朵”能“听”。用扬声器等作“嘴”能“说话”进行“应答”。用热电偶和电阻应变仪等作”触觉”能“感触”。用滚轮或双足式的行走机构作“脚”来实现自动移位。这样的智能机器人可以由人用特殊的语言(计算机语言甚至口语)对其下达命令、布置任务。令今后的智能机器人，即可根据现场环境的各种条件或信息，独立地“分析”和“判断”并自编或自变程序地进行工作，能够自找(选择)物件的方位，自调握力的大小，自找传送路线以避开障碍物。因此，它将成为“无人化”系统(由电子计算机实现群控的各种机器设备、辅助装置和机械手等所组成的完全自动化生产线或车间)的重要组成环节之一。目前，在国外广泛应用的再现式通用机械手，虽然一般也都具有记亿装置，但其程序都是预先编好的，或在其工作之前由人领动(示教)一次，而后机械手即可按领动的工作内容自行正确地完成再现动作。如果把这种再现式通用机械手称为第二代机械手的话，那么现在处于研制阶段的智能机器人就是第三代了。1.5本课题研究对象、目标和方法本课题针对大中型工厂的生产，拟开发平衡吊（助力机械手），用于物料的起运，装卸和产品的组装。在一般工厂中加工中等质量（15—500公斤）的零件时，都是用桥式吊车或电动葫芦来起运、装卸和进行产品组装的，但对于几台机床加工同样的零件来说，由于装卸次数较多往往因此产生停机停吊等现象。造成工时的浪费；或与高效率机床配合使用时，由于动作量大，动作方向又受到限制，因而也不适合于高精度的操作使用。平衡吊的出现即是为了改变这种情况。第二章平衡吊的平衡原理2.1．平衡原理在实际结构中，平衡吊的平衡臂自重是用拉簧来平衡的，所以在下面计算中不考虑平衡臂的重量，只分析在重物Q的作用下各臂受力状态。平衡臂是一平行四边形的四连杆机构。当平衡臂起升一角度时，重物Q与分力成一夹角，如图2-1所示。图2-1平衡臂简图可以求得：重物Q有两个分力，分别为和，如图2-2所示。图2-2重力分析图支点C的反作用力P也有两个分力，即。 对B点取矩（假设B点为固定点）：将公式（6）代入公式（8），得：如图2-3所示：图2-3边长转换图在对A点取矩（假设A点为固定点）：如图2-4所示，在任意三角形D中，边角关系为图2-4边角关系图将公式（2）代入，得：平衡条件：在图2-4中令即化简，将公式（10）代入上式，可求得：化简即为平衡方程式2.2．在起升重物Q时，丝杠所需要的推力G坐标y轴力的和为零，如图2-5所示。图2-5推力图图中Q——被起升的重物；N——水平滚轮的反作用力；G——丝杠的推力。将公式11代入上式，所以丝杠的推力为：2.3．滚轮D水平移动距离由图2-6所示可知：∽ΔABC∴∵ΔADF∽ΔACG∴则:所以，滚轮D水平移动距离DF=图中DF——滚轮D水平移动距离;CG——重物Q水平移动距离。图2-6移动距离分析图2.4.丝母支架A垂直移动距离所以，丝母支架A垂直移动距离图中AF——丝母支架A垂直移动距离；CG——重物Q升降高度。图2-7丝母支架垂直移动距离分析图2.5本章小结通过本章的工作，研究了平衡吊的平衡原理，并计算了提升重物时丝杠的推力，滚轮和丝母支架的移动距离。第三章平衡吊的主要结构及作用平衡吊主要由立柱1、回转减速箱2、拉簧3、平衡臂4、手柄5、吊钩6、电源控制箱7及电动机8等零部件组成，如图3-1所示。其外型尺寸参阅表3-1。图3-1平衡吊机构示意图1-立柱；2-回转减速箱；3-拉簧；4-平衡臂；5-手柄；6-吊钩；7-电源控制箱；8-电动机表1单位：毫米规格（公斤）HL501003002550276030001600147017503.1立柱立柱用以支承平衡吊回转部分及额定起吊零件的重量，所以要求有足够的刚度。立柱的结构一般选用大口径无缝钢管与连接盘、加强筋、底盘等零件焊接而成（图3-2）。焊接好后要进行退火处理。立柱的尺寸可参阅表3-2。图3-21-无缝钢管；2-连接盘；3-加强筋；4-底盘表2单位：毫米规格（公斤）外径D壁厚5010030016819424581014立柱如改用铸铁件，壁厚可取焊接件的1.3-1.5倍，材料以HT30-54灰铸铁为宜。3.2回转减速箱回转减速箱由大小皮带轮1、极限力矩联轴节2、小轴3、小齿轮4、内齿轮5、丝杠6、丝母7、丝母支架8、箱体9以及回转座10等零件组成。回转减速箱与电动机11、电源控制及平衡臂相连接，其结构如图3-3所示。箱体上有两个垂直导向槽和两个水平导向槽。垂直导向槽A面承受平衡臂的拉力，水平导向槽B面承受平衡臂的压力。为了使平衡臂在工作中具有良好的性能，所以对导向槽有如下的要求：导向槽必须具有一定的强度、硬度和光洁度垂直导向槽和水平导向槽要相互垂直，不垂直度不超过0.05毫米两个垂直导向槽的A面和两个水平导向槽的B面分别都应有统一共面，其不共面部超过0.025毫米箱体和回转座组装后，箱体上水平导向槽的B面与回转座底平面C应相互平行，其不平行度不超过0.015/300毫米。图3-3回转减速箱结构图1-大皮带轮；2-极限力矩联轴节；3-小轴；4-小齿轮；5-内齿轮；6-丝杠；7-丝母；8-丝母支架；9-箱体；10-回转座；11-电动机；12-小皮带轮；13-三角皮带丝杠和丝母的配合不必要求过高。平衡臂在工作中使负载通过丝母支架上的滚轮作用在垂直导向槽的A面上，应保证不使丝杠承受任何方向的径向力，否则会发出噪音或局部磨损而影响寿命。为了纺织平衡吊超负荷，在传动系统中需安装极限力矩联轴节，其结构如图3-4所示。图3-41-调压螺母；2-垫圈；3-压力弹簧；4-小轴；5-摩擦锥体；6-大皮带轮；7-垫圈大皮带轮6以东配合装载小轴4上。摩擦锥体5用键与小轴连接，但能在小轴上作轴向移动。压力弹簧3的压力大小，靠调压螺母1来调整。动力的传递是通过压力弹簧将摩擦锥体压紧在大皮带轮的锥面上，靠摩擦力矩将动力由大皮带轮传递到小轴上。当起吊重量超过额定负载时，摩擦面就会打滑，保证平衡吊各零件不致损坏，起到安全保护作用。同时也能使平衡吊的起升和停车比较稳当。大那时应该注意，在使用中不可将压力弹簧调的过紧，否则将失去作用。如果平衡吊与某种专用机床配合使用时（被加工零件的配料重量不超过平衡吊的额定起吊重量），从结构上讲，安全保护装置可以省略。车间的电源是经滑环集电器接至电源控制箱的。滑环集电器的结构如图3-5所示。图3-51-滑环；2-电刷；3-线夹；4-电刷支架；5-箱体；6-回转座滑环集电器的滑环1固定在不旋转的回转座6上，电源导线从立柱的底部引入，通过回转座的中心孔接在滑环上。电刷2和电刷支架4固定在科作旋转的箱体5上。电刷用导线接入电源控制箱。为了防止导线脱落，在电刷支架上有线夹3将导线夹紧。电刷靠弹簧片的压力与滑环接触，这样不管平衡臂旋转到任何位置时，其电路总是接通的。3.3拉簧拉簧5是平衡吊的关键零件之一。拉簧的一端固定在丝母支架2的调整块4上，另一端与平衡臂6相连接，如图3-6所示。图3-6拉簧与丝母支架、平衡臂连接图1-丝杠；2-丝母支架；3-滚轮；4-调整块；5-拉簧；6-平衡臂拉簧的作用是在空载情况下是平衡臂在其作业范围内任意一位置时都能保证静止不动。拉簧力量大小的确定，要使平衡臂和手柄等零件本身自重得到平衡为准，如果拉簧的拉力过大（拉簧的拉力超过了平衡臂和手柄自重的平衡力），平衡臂和手柄等零件的重量就得不到平衡，处在被拉簧拉进的位置，使平衡臂的之臂垂直向下。（如图3-7a）3-7拉簧与平衡臂的关系a)拉簧拉力过大b)拉簧拉力过小如果拉簧的拉力过小，蜡黄就处在被平衡臂和手柄等重量的拉伸状态，使平衡臂的立臂向外或向立柱方向滑动（图3-7b）。在保证拉簧质量的情况下，为使平衡吊在空载时得到更好的平衡效果，应在丝母支架的上端装一个可上下调整的调整块，以调节弹簧的拉力。3.4．平衡臂平衡臂按用途不同，有A、B两种结构型式。A型平衡臂A型平衡臂由大横臂1、小横臂2、起重臂3、支承臂4、滚轮5、手柄支座6、吊钩架7和吊钩8等零件组成，如图3-8所示。图3-8A型平衡臂结构1-大横臂；2-小横臂；3-起重臂；4-支承臂；5-滚轮；6-手柄支座；7-吊钩架；8-吊钩大横臂和小横臂用铁板压弯后对焊成空心杆件，其断面呈长方形。横臂的两端焊有铰连接头。起重臂围一上端大、下端小、其断面为长方形的空心杆件，上端与大横臂、小横臂相铰接，下端与手柄支座焊成一体。手柄支座上装有旋转手柄开关（用于交流无级调速）或按钮开关，支座内有接线板，导线由起重臂和大横臂中通过并接入电源控制箱，手柄支座的下面有吊钩和吊钩架。吊钩和吊钩架连接如图3-9所示。图3-9吊钩与吊钩架的连接1-开口销；2-螺母；3-压力轴承；4-横轴；5-轴用挡圈；6-吊钩架；7-吊钩A型平衡臂于一般场地作起升重量、搬运零件或供机床上下料使用。(2)B型平衡臂B型平衡臂由大横臂1、小横臂2、起重臂3、支承臂4、滚轮5、横杆6、三角板7、立杆8、连接板9和手柄支座10组成，如图3-10所示。连接板上端分别与起重臂、立杆相铰接。立杆平行于起重臂，通过三角板与横杆相连。横杆平行于大横臂，并与大横臂、丝母支架相铰接，组成两个平行四边形，所以B型平衡臂能够保证起升的零部件与地面作水平移动。手柄支座的下平面可以装置各种专用夹具。夹具能随手柄支座回转350°B型平衡臂用于给机床起升带有顶尖孔或带有止口儿需入胎加工的零件，也可以用于产品的组装。平衡臂的铰接点和滚轮内都装有滚动轴承（GB276-64或GB283-64）。电动机的正、反转，使丝母支架带动平衡臂起升或下降。操作者轻轻地推拉手柄支座，可作水平移动。如果两者同时进行，则合成斜线运动及回转运动，所以操作比较灵活。图3-10B型平衡臂结构1-大横臂；2-小横臂；3-起重臂；4-支承臂；5-滚轮；6-横杆；7-三角板；8-立杆；9-连接板；10-手柄支座3.5．手柄手柄起推拉起重臂的作用，使起升的零件能做水平移动。为了同时能使零件作起升或下降运动，所以把控制电动机正、反转的按钮和手柄都装在手柄支座的面板上，使操作者只需用一手就可以完成上述动作，而另一只手只起挂吊钩、使零件摆正方位、对准止口等辅助作用。在特殊用途的情况下，可将手柄接长，其控制电动机的按钮则装在手柄上。3.6本章小结本章主要介绍了固定式四连杆平衡吊的主要结构和作用。第四章平衡吊的主要参数及计算4.1．平衡吊的主要参数根据第二、三章的叙述，本次毕业设计平衡吊的主要设计参数确定如下：最大起重量100公斤工作范围上下移动距离1500毫米水平移动距离1700毫米最大回转半径2000毫米回转角度360度最大上下移动速度10米/分安装方式地面固定式电动机型号Y11M-4功率0.8千瓦4.2平衡臂的强度校核平衡吊手臂的材料选用Q235A，截面为矩形。主要参数为：弹性模量E=210GP截面模数Wz=144.27许用应力[σ]=23MPa取动载荷系数S=3，则手臂末端的最大动负载力F=2073N，手臂末端距立柱长L=1.47m。根据总体机构设计，机械手受力分析图如图4-1所示：图4-1平衡臂受力分析如图4-1所示：手臂所受最大弯矩应出现在B端，Wmax=FL=2073×1.47=3048N·m最大弯曲应力:max=MPa符合设计要求。4.3平衡臂的刚度校核如图4-1所示，易得到手臂的最大挠度和最大转角应出现在手臂的最末端，且满足lmax=－max=－代入数值得:lmax=－=2mmmax=－=18×rad=最大挠度和最大转角均符合设计要求。4.4电动机的选择在初步设计阶段，需要粗略估算负载所需功率，此时许多参数还没有确定，如各连杆质量、转动惯量等，因此可以根据作业需要估算所需功率。当然这种估算是对稳态(静止或匀速直线运动)进行的，没有估算到加、减速所需功率，所以估计值比实际需要的功率要小一些。当一个初步设计完成时，各连杆参数己经知道，这时可以计算驱动电机所需功率，如果没有具体的动力学仿