扬州市职业大学机械工程学院
5.3翻锭驱动气缸选择
翻锭槽与水平面的夹角为40° 翻锭产生的力矩，
长程气缸的力矩：M=F×L=m×g×L=12.5cos40°×9.8×0.095=8.9 N.M 短程气缸的力矩：M=F×L=m×g×L=12.5cos40°×9.8×0.030=2.8 N.M 根据接锭装置中接锭气缸输出力的计算公式：
F=π/4 ×D2Psβ
因为锌锭码垛机翻锭装置的工作要求，若取β=0.8，气缸工作压力Ps=0.5Mpa。
则当选择气缸内径为32mm，
F=π/4 ×D2Psβ
=π/4 ×0.0322×0.5×1000000×0.8 ≈322N
推力最大可达322 N。
根据上述气缸推力，长程气缸选QGBⅡ32×120—MT4，短程气缸选QGBⅡ32×50—MT4，强度和力度都满足设计要求。
第六章 运锭装置设计
6.1传送带的选择
16
扬州市职业大学机械工程学院
与载锭装置一样负载极限都需要符合要求。传送带的宽度要小于接锭槽之间的宽度，这样才能使锭从翻锭装置下来平稳，不跑偏。
6.2传送机构选择
由于从翻锭到被机械手抓锭还有一段距离，传送带上锌锭很多，所以在有锌锭在上面的地方，下面放小滚筒来支撑，滚筒的长度根据机架的宽度决定，滚筒间的间距尽量小一点，能够保证传送锌锭的平稳，不会造成错位、跑偏等情况。
其基本结构与前面的载锭装置相似，构件基本相同。区别之处在于这里放一块挡板，作用有两个，一是取信号，当锌锭碰到挡板，瞬间产生个信号，此信号被PLC微分采集，用来控制下步操作。二是拦锭，使锭到指定位置，好被机械手抓起运走。
6.3减速机的选择
传送锌锭的速度不能太高，所以不能直接把电机直联到传送滚筒上，需要安放减速装置，这里还是选择行星摆线针轮减速机。
行星摆线减速机是一种应用行星传动原理，采用摆线针轮啮合，设计先进、结构新颖的减速机构。
行星摆线针轮减速机主要特点：1、传动比大。一级减速时传动比为1/6--1/87。两级减速时传动比为1/99--1/7569；三级传动时传动比为1/5841--1/658503。另外根据需要还可以采用多级组合，速比达到指定大。 2、传动效率高。由于啮合部位采用了滚动啮合，一般一级传动效率为 90%--95%。 3、结构紧凑，体积小，重量轻。 体积和普通圆柱齿轮减速机相比可减小2/1--2/3。 4、故障少，寿命长。主要传动啮合件使用轴承钢
17
扬州市职业大学机械工程学院
磨削制造，因此机械性能与耐磨性能均佳，又因其为滚动摩擦，因而故障少，寿命长。 5、运转平稳可靠。因传动过程中为多齿啮合，所以使之运转平稳可靠，噪声低。 6、拆装方便，容易维修。 7、过载能力强，耐冲击，惯性力矩小，适用于起动频繁和正反转运转的特点。
选用的减速机是把电机直联到减速机上，安装方便，使用便利，重要的是传动比大，能够大比率减速，因为一级传动效率为 90%--95%，所以选择一级减速传动比为1/6--1/87，能够实现符合设计要求的转数。
第七章 机械手设计
这是本次设计的又一个重点环节，笔者在以前设计者的基础上，做了很大的改进。
7.1总体设计
机械手的作用是把排好的锌锭抓起来，按照规定的码垛方式，在空中运输并旋转90度。全部过程大概可以描诉为抓锭、运锭、旋转、放锭几个过程。这里机械手完成这些功能一定在生产节拍范围内完成，否则会在挡板处出现堆积的现象。设计的思想是要求机构简单，动作可靠，准确，快速，而且便于安装维护。
7.2部件设计
18
扬州市职业大学机械工程学院
机械手的张紧是借助气缸，这样增加动作的可靠性，又简化结果。旋转是靠一个气缸给转盘一个旋转力矩来实现的，旋转气缸固定小车上。转盘与小车之间是靠一个推力球轴承连接，这样既减少了摩擦力，又实现了旋转功能。机械手的上升和下降也借助于气缸，同时为了防止在运动过程中机械手的摆动而引起的气缸杆的偏置，导致气缸漏气，设计了两个导向柱，这样既防止漏气，有增加运动的可靠性。小车在导轨上移动，导轨采用标准槽钢，车轮的设计有防止轴向窜动的结构，轮子与导轨始终接触，保证小车沿直线运动，保证了运动的平稳性。 机械手的机构原理简图如图7—1
图7—1机械手简图
7.3机械手部件的选取
（1）移动气缸的选取：此气缸是使小车水平移动，根据整个部件的重量大概为1000Kg以及车轮与导轨之间的摩擦系数0.3，可以估算出其的摩擦力f=μN=1000×9.8×0.3=2940N，若取β=0.8，气缸工作压力Ps=0.5Mpa。 则当选择气缸内径为100mm，
F=π/4 ×D2Psβ
=π/4 ×0.12×0.5×1000000×0.8
19
扬州市职业大学机械工程学院
≈3142N
推力最大可达3142 N。
根据上述气缸推力，选定气缸为：QGBⅡ 100×1000─MT4，强度和力都满足设计要求。
（2）升降气缸的选取：一次机械手爪取一块为12.5×9.8=122.5 N。另外加上机械手自重大概为60Kg，总重大概为F=122.5+60×9.8=710.5N，估算出气缸的大小，在根据机械手到锌锭的高度，来确定行程。若取β=0.8，气缸工作压力Ps=0.5Mpa。 则当选择气缸内径为50mm，
F=π/4 ×D2Psβ
=π/4 ×0.052×0.5×1000000×0.8 ≈785N
推力最大可达785 N。
根据上述气缸推力，选取气缸为：QGBⅡ 50×600─MF1，强度和力都满足设计要求。
（3）旋转气缸的选取：由于转盘下面是推力球轴承，摩擦力不大约为0.0010~0.0015，另外根据旋转点的位置，若取β=0.8，气缸工作压力Ps=0.5Mpa。
则当选择气缸内径为32mm，
F=π/4 ×D2Psβ
=π/4 ×0.0322×0.5×1000000×0.8 ≈322N
推力最大可达322 N。
20