目　　录
摘要 Ⅰ
1 绪论 1
1.1 十五管还原炉舟皿产生和发展 1
1.2十五管还原炉舟皿的今天与明天 2
2 总体方案设计 4
2．1自动卸料单元的作用 4
2．2十五管还原炉舟皿自动卸料单元结构的选择 4
2．3设计技术参数: 7
2．4 自动卸料单元的组成及工作原理 7
2．5自动卸料单元和机身设计应注意的问题 8
2．6自动卸料单元和机身采用的配置形式 9
3 液压系统 11
3.1伸缩式液压缸 11
3.2液压缸的设计与计算 14
3.2.1液压缸的典型结构 14
3.2.2基本参数的确定 15
3.3 缸筒内径 16
3.3.1 自动卸料单元 夹紧力及驱动力的计算 16
3.3.2 液压缸设计与计算应注意的问题 21
3.4 密封装置的摩擦阻力 22
3.5 液压缸的排气装置 23
4 自动卸料单元和自动卸料单元的设计 24
4.1十五管还原炉舟皿的构成 24
4.2执行机构的确定 25
4.2.1弹簧的设计计算 25
4.2.2回转装置液压缸的计算 29
4.2.3 键的设计计算 30
4.2.4 轴承的设计计算 31
4.2.5轴的校核 32
4.2.6齿轮的设计 34
4.3自动卸料单元 和机身 39
4.3.1自动卸料单元惯性力的计算 39
4.3.2自动卸料单元和机身的作用 40
4.3.3自动卸料单元做升降运动的液压缸驱动力的计算 41
4.3.4合理布置作用力的位置和方向 42
结 论 45
谢 辞 46
参考文献 47
2 总体方案设计
2．1自动卸料单元 的作用
自动卸料单元件(简称自动卸料单元 或自动卸料单元)是十五管还原炉舟皿的主要执行部件。它的作用是支承腕部和自动卸料单元 (包括工件或工具)，并带动它们在空间运动。
臀部运动的目的，一般是把自动卸料单元 送达空间运动范围内的任意点上。如要进一步改变自动卸料单元 在空间的方位，可再增加腕部的运动来实现。因此，自动卸料单元 如具有三个活动度就能基本满足上述要求。至于一般动作较简单的专用十五管还原炉舟皿自动卸料单元 的活动度可根据需要确定，一般少于三个。
从自动卸料单元 的受力情况看，它在工作中既直接承受着腕部、自动卸料单元 和工件的静、动载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。
自动卸料单元 除了支承腕部和自动卸料单元 外，它们的一些传动机构或驱动装置等，有时也安装在自动卸料单元 。
机身是直接支承和传动自动卸料单元的部件。一般实现自动卸料单元 的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上，或者就直接构成机身的躯干与底座相连。因此，臀部的运动愈多，机身的结构和受力情况就愈复杂。机身既可以是固定式的，也可以是行走式的，即可沿地面或架空轨道运动。[3]
2．2十五管还原炉舟皿自动卸料单元 结构的选择
自动卸料单元 是十五管还原炉舟皿的主要执行部件，其作用是支承自动卸料单元 和腕部，并改变自动卸料单元 在空间的位置。十五管还原炉舟皿的自动卸料单元 一般具有2到3个自由度，即伸缩、回转、俯仰或升降；自动卸料单元 总重量较大，受力一般比较复杂，在运动时，直接承受腕部、自动卸料单元 和工件的静、动载荷，尤其高速运动时将产生较大的惯性力(或惯性力矩)，引起冲击，影响定位准确性。自动卸料单元 一般与控制系统和驱动系统一起安装在机座上。设计自动卸料单元 时一般要注意以下要求：
1）刚度要大，常采用钢管作导向杆，用工字钢或槽钢做支撑板。
2）导向性要好，为防止自动卸料单元在直移运动中，沿运动轴线发生相对转动，或设置导向装置或设计方形、花键等形式的臂杆。
3）偏重力矩要小，所谓偏重力矩就是指臀部的重量对其支承回转轴所产生的静力矩。为提高十五管还原炉舟皿的运动速度，要尽量减小自动卸料单元 运动部分的重量，以减小偏重力矩和整个自动卸料单元对回转轴的转动惯量。
4）运动要平稳、定位精度要高，由于自动卸料单元 运动速度越高、重量越大，惯性力引起的定位前的冲击也就越大，运动既不平稳，定位精度度也不会高。故应尽量减小自动卸料单元 运动部分的重量，使结构紧凑、重量轻，同时要采取一定形式的缓冲措施。
十五管还原炉舟皿的自动卸料单元主要包括大自动卸料单元、支撑滚轮、小自动卸料单元升降油缸及手指伸缩用油缸等有关的构件，如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支承连接件和位置检测元件等。此外还有与腕部(或自动卸料单元 )连接的有关构件及配管、线等。
按自动卸料单元的运动形式分，自动卸料单元有直线运动的如自动卸料单元的伸缩、升降及横向、纵向移动；有回转运动的，如自动卸料单元的左右回转，上下摆动（即俯仰）；有复合运动的，如直线运动与回转运动的组合，两直线运动的组合，两回转运动的组合等。下面分别介绍自动卸料单元的运动机构。
1）自动卸料单元的直线运动机构
实现自动卸料单元的往复直线运动的机构形式较多，常见的有：活塞油（气）缸、活塞缸和齿轮齿条机构，丝杠螺母机构以及活塞缸和连杆机构等。为了防止自动卸料单元在进行伸缩(或升降)运动时绕轴线转动，保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用以增加自动卸料单元刚性，需采用适当的导向装置。目前常用的导向装置有单导向杆、双导向杆和四导向杆等。在自动卸料单元的伸缩运动中，油缸或气缸不能太长，可以采用齿轮齿条传动的增倍机构，使自动卸料单元移动的距离和速度按确定助比值增加。[4]
2）自动卸料单元俯仰运动机构
自动卸料单元俯仰运动一般采用活塞油(气)缸与连杆机构来实现，活塞缸位于自动卸料单元的下方，活塞杆和自动卸料单元用铰链连接，缸体采用尾部耳环或中部销铀等与立柱连接。
3）自动卸料单元回转与升降机构
自动卸料单元的回转与升降通常是通过立柱的运动机构来实现的，设计时可将升降与回转机构作为一个整体加以考虑，也可将有关部件组合而成。由单独的回转油缸和升降油缸组合而成的自动卸料单元回转升降机构，回转缸在升降缸的上部，回转缸缸体不转，其转抽与自动卸料单元相连，转动时带动自动卸料单元回转；升降是由活塞杆带动回转缸与自动卸料单元一起运动。升降缸是采用双作用活塞套式油缸，特别是导向杆布置在缸体之外，回转缸体兼作导向套。这样由助于提高结构刚性。
综合以上各种自动卸料单元 结构的优点，本设计上臂俯仰运动采用连杆机构来实现，下臂回转采用步进电机驱动来实现。