_陈大喵-
作文一：《油罐设计成果说明书--C08储运一班杨铁军》9800字
课程设计成果说明书
３题 目： ３７５０ｍ拱顶油罐设计 学生姓名： 杨铁军 学 号： ０８１３１７１３９ 学 院： 石 油 化 工 学 院 班 级： Ｃ０８储运１班 指导教师： 张仁坤
浙江海洋学院教务处
２０１１年７月１２日
１
浙江海洋学院课程设计任务书
２０１０—２０１１学年 第 二 学期
学院 石油化工学院 班级 Ｃ０８储运１班 专业 油气储运工程 学生姓名杨铁军 课程 储油罐课程设计 （学号） ０８１３１７１３９ 名称
设计 ３３７５０ｍ拱顶油罐非标设计 题目
完成 自 ２０１１ 年 ７ 月４日至 ２０１１ 年７月 １５ 日 共 ２ 周 期限
１． 《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》（ＧＢ５０３４１－２００３）； 设
计 ２． 《油库加油站设计与管理》； 依
３． 《油库设计工艺手册》。 据
要求完成设计计算书和相关设计图纸。设计计算书的格式要符
合学校《课程设计成果说明书》的规范要求，用Ａ４打印。绘图全部设 用ＣＡＤ出图。
计 设计计算书：
要 １（油罐总图设计计算； 求 ２（罐壁稳定性校核计算； 及
３（罐顶设计计算； 主
４（罐底设计计算。 要
内 绘图：
容 １（油罐罐体及壁板图；
２（油罐顶板图；
３（油罐底板图。
１（《储油罐课程设计指导书》，竺柏康，自编讲义，２００９年；
２（《油库加油站设计与管理》，竺柏康等主编，浙江海洋学院，２００８参 年；
考 ３．《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范（ＧＢ５０３４１－２００３）》２００３年； 资 ４．《油罐及管道强度设计》，潘家华等主编，石油工业出版社，２００４料 年；
５．《管道及储罐强度设计》，帅键等主编，石油工业出版社，２００６
年。
指导教 日期 师签字
２
目录
浙江海洋学院课程设计任务书 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ２ 设计内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ４
一（拱顶油罐总图设计与计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ５
１．罐体体积的确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ５
２．油罐直径与高度的确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ５
３．壁板下料尺寸的确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ７
４．其他主要参数的确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ８
二（罐壁强度校核稳定性校核计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ８
１．罐壁稳定性计算及加强圈确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ８
２．包边角钢的质量计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ９
三（拱顶设计及计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １０
１．中心板尺寸确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １０
２．罐顶扇形板尺寸的计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １０
３．顶板质量计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １０
四（油罐罐底板设计及计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １１
１．排板形式的确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １１
２．下料尺寸的确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １１
３．底板质量的确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １４ 小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １４
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １５
附图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １７
３
设计内容
概述
油罐，即储存原油或其他石油产品的容器。用在炼油厂、油田、油库以及其他工业中。随着我国石油工业的飞速发展，油库发展也很快。其中，各种储油罐的设计是一项很重要的事情。对于学生而言，储油罐课程设计是油气储运技术专业必须掌握的课程。本次课程设计实习根据任务书的要求，及通过对拱顶罐设计课程的学习，并对３７５０立方拱顶油罐的罐壁、罐顶、罐底进行设计和理论数据的计算，并根据得出的数据进行油罐ＣＡＤ设计图的绘制。
拱顶油罐的罐顶为为球面的一部分，它是由４～６ｍｍ的薄钢板和加强筋组成的，这种罐可承受较大的剩余压力，因而油耗较少。近些年来在国内外采用气顶法建造这种油罐，施工容易，造价低。国内最大的拱顶罐为２万立方米，最常用的规格为１万立方米或者更小。
在老师指导下，本人进行的设计主要根据指导书和设计任务书分：
设计计算书：
１（油罐总图设计计算；
２（罐壁稳定性校核计算；
３（罐顶设计计算；
４（罐底设计计算。
绘图：
１（油罐罐体及壁板图；
２（油罐顶板图；
３（油罐底板图。
４
一（拱顶油罐总图设计与计算
１．罐体体积的确定
３ ３ 储罐容积＝储存容积／０．９＝３７５０／０．９＝４１６６．６６ ｍ，所以取４１６７ ｍ ２．油罐直径与高度的确定
３，Ｄ假设Ｈ＝Ｄ，解得Ｄ＝１７．４４４ｍ ，，４１６７４
Ｈ（实际）＝１．６＊１１＝１７．６
亦可得出Ｄ＝１７．３６６ｍ＝１７３６６ｍｍ．
（１）壁板编排：由以上计算可得，钢板圈层数为１１层，因为材料规格为６０００＊１６００ｍｍ，得知材料的高度为１．６ｍ，所以取１１块整材料。
（２）壁厚计算：
ｔ，ｔ，ｃ，ｃｔ０
，４．９Ｄ（Ｈ，０．３） ＝０．６０（Ｈ－０．３） ｔ，ｔ，，，，ｔ
两式中：ｔ——壁板实际厚度，ｍｍ；
ｔ——试水条件下的壁板计算厚度，ｍｍ； ｔ
Ｃｏ——钢板允许负偏差；
Ｃ——钢板腐蚀余量；（因为是海岛油罐，所以取２ｍｍ）
Ｄ——油罐内径（ｍ）；
Ｈ——圈板底边至罐壁顶端距离；
Φ——焊缝系数，一般取０．９；
，，，——常温下钢板的许用应力，取１５７Ｍｐａ。 ｔ
通过计算得出下表： （壁厚计算表）
圈层数 Ｈ（ｍ） ｔ（ｍｍ） ｔ（ｍｍ） ｔ
１１ １．６３ ０．７９８０ ３．３９８０
１０ ３．３２ １．７５８０ ４．３５８０
９ ４．８３ ２．７１８０ ５．３１８０
８ ６．４３ ３．６７８０ ６．４７８０
５
７ ８．０３ ４．６３８０ ７．４３８０
６ ９．６３ ５．５９８０ ８．３９８０
５ １１．２３ ６．５５８０ ９．３５８０
４ １２．８３ ７．５１８０ １０．３１８０
３ １４．４３ ８．４７８０ １１．２７８０
２ １６．０３ ９．４３８０ １２．２３８０
１ １７．６３ １０．３９８０ １３．１９８０
表格 １
根据上表可以得出厚的分别为：６，６，６，８，８，１０，１０，１２，１２，１４，１４．
整理成表格如下： （壁板编排表）
圈层序号 圈板厚度（ｍｍ） 圈板高度（ｍｍ）
１１ ６ １６００
１０ ６ １６００
９ ６ １６００
８ ８ １６００
７ ８ １６００
６ １０ １６００
５ １０ １６００
４ １２ １６００
３ １２ １６００
２ １４ １６００
１ １４ １６００
表格 ２
（３）壁板总高，的确定：
２Ｈ，Ｄ４Ｖ，Ｖ，４，，１６００×１１，３０＝１７６３０ｍｍ，根据该高度，，利用式，，，２πＤ
３３可近似计算出油罐的名义容量：Ｖ＝４１７３．７０ｍ，４１６７ｍ。
（４）拱顶油罐装油安全高度的确定：
，，０．９５Ｈ＝０．９５＊１７．６３＝１６．７４８５ｍ 安全
４Ｖ根据该高度，利用式，，，可近似计算出油罐的储存容量：２πＤ
３３２２Ｖ＝＝＝３９６５ｍ，４１６７ｍ。 Ｈ，Ｄ／４１６．７４８５，３．１４，１７．３６６／４
（５）拱顶油罐储油作业高度，作业的确定：
，作业，，安全，进出油短管中心距油罐底板的高度，１６．７４８５－０．２５＝１６．４９８５ｍ， 再利
６
４Ｖ３３用式，，，可近似计算出油罐的作业容量：Ｖ＝３９０５．８３ｍ，４１６７ｍ ２πＤ
３．壁板下料尺寸的确定
圈板内直圈板周长单板净质圈层号 下料块数 下料尺寸
径（ｍ） （ｍ） 量（ｋｇ）
９ ６×１６００×６０００ ４５２．１６ １１ １７．３６６ ５４．５２９
１ ６×１６００×５２９ ３９．８７
９ ６×１６００×６０００ ４５２．１６ １０ １７．３６６ ５４．５２９ １ ６×１６００×５２９ ３９．８７
９ ６×１６００×６０００ ４５２．１６ ９ １７．３６６ ５４．５２９ １ ６×１６００×５２９ ３９．８７
９ ８×１６００×６０００ ６０２．８８ ８ １７．３６６ ５４．５２９
１ ８×１６００×５２９ ５３．１５
９ ８×１６００×６０００ ６０２．８８ ７ １７．３６６ ５４．５２９
１ ８×１６００×５２９ ５３．１５
９ １０×１６００×６０００ ７５３．６０ ６ １７．３６６ ５４．５２９
１ １０×１６００×５２９ ６６．４４
９ １０×１６００×６０００ ７５３．６０ ５ １７．３６６ ５４．５２９ １ １０×１６００×５２９ ６６．４４
９ １２×１６００×６０００ ９０４．３２ ４ １７．３６６ ５４．５２９
１ １２×１６００×５２９ ７９．７３
９ １２×１６００×６０００ ９０４．３２ ３ １７．３６６ ５４．５２９
１ １２×１６００×５２９ ７９．７３
９ １４×１６００×６０００ １０５５．０４ ２ １７．３６６ ５４．５２９
１ １４×１６００×５２９ ９３．０２
９ １４×１６００×６０００ １０５５．０４ 底圈１ １７．３６６ ５４．５２９ １ １４×１６００×５２９ ９３．０２
表格 ３
计算可以得出：第９－１１层每层总净重为４１０９．３１ｋｇ，三层总净重为２７．９３ｋｇ；
第７－８层每层总净重为５４７９．０７ｋｇ，二层总净重为１０９５８．１４ｋｇ；
第５－６层每层总净重为６８４８．８４ｋｇ，二层总净重为１３６９７．６８ｋｇ；
第３－４层每层总净重为８２１８．６１ｋｇ，二层总净重为１６４３７．２２ｋｇ；
７
第１－２层每层总净重为９５８８．３８ｋｇ，二层总净重为１９１７６．７６ｋｇ。
４．其他主要参数的确定
（１）底圈壁板内直径：，，，＝１７．３６６ｍ 底内
（２）底圈壁板外直径：，，，＋，Ｓ ＝１７．３９４ｍ 底外底圈壁板
（３）油罐底板直径：，，，，１００＝１７．４９４ｍ 底底外
（４）顶圈壁板内直径：，，，ｏ＝１７．３６６ｍ 顶内
（５）顶板外沿直径：，，，ｏ－３０＝１４．８９－０．０３＝１７．３３６ｍ １
（６）拱顶曲率半径：，，１．２，＝２０．８３９ｍ
（７）拱顶矢高：
Ｄ２２１ ｈ＝Ｒ－，２．３１６ｍ Ｒ，（）２
（８）油罐总高：，，，，ｈ＋Ｓ ＝１７．６３＋２．３１６＋０．００５＝１９．９５１ｍ 总中心顶板
二（罐壁强度校核稳定性校核计算
１．罐壁稳定性计算及加强圈确定
ｔ２．５ｍｉｎ（１）计算公式： Ｈ，ｈ（）ｅｉｉｔｉ
两式中：ｈ——每一圈壁板高；
ｔ——罐壁最薄壁板厚度，ｍｍ； ｍｉｎ
Ｈ——罐壁当量高度，ｍ。 ｅ
稳定性校核见下表４。
圈层号 ｈ （ｍ） ｔ（ｍ） Ｈ（ｍ） ｉｅ
１１ １．６ ６ １．６
１０ １．６ ６ １．６
９ １．６ ６ １．６
８ １．６ ８ ０．７８
７ １．６ ８ ０．７８
６ １．６ １０ ０．４５
８
５ １．６ １０ ０．４５
４ １．６ １２ ０．２８
３ １．６ １２ ０．２８
２ １．６ １４ ０．１９ 底圈１ １．６ １４ ０．１９
表格 ４
根据表中数据可得：Ｈ＝？Ｈ＝８．２ｍ。 Ｅｅ
（２）拱顶油罐罐壁设计外压计算公式： ， Ｐ，２．２５ＫＷ，ＫＰＺ０３０
其中中：Ｋ是由海拔高度确定的； Ｚ
２Ｗ ——建罐地区基本风压，取８０ｋｇ／ｍ； ０
Ｋ ——安全系数，常取１．２； ３
２２Ｐ ——机械呼吸阀的起跳压力，Ｎ／ｍ，取４９０Ｎ／ｍ。 ０
查设计任务书可知：Ｋ＝１．４４ｍ， Ｚ
２？，，２．２５×１．４４×８００＋１．２×４９０＝３１８０Ｎ／ｍ。
（３）罐壁许用临界压力计算式：
２．５１６４８０．８ｔ２ｍｉｎ＝２４４９Ｎ／ｍ ［］Ｐ，ｃｒ１．５ＤＨＥ
，，Ｐ？，，， ？罐体需要加抗风圈。 ｃｒ
１Ｐ，，Ｐ？Ｐ，， ？要加１个中间抗风圈，在Ｈ处， ｃｒＥ２２
１Ｈ＝４．１ｍ，在最薄壁高度范围内，距离罐顶包边角钢的实际距离为４．１ｍ。 Ｅ２
圈板的内直径为１７．３６６ｍ小于２０ｍ。查《油库加油站设计与管理》表１－１２，得中间抗风
圈最小截面积尺寸为Ｌ１００×６３×８，查《油库工艺手册》得单位长度不等边角钢的理论重量
２为９．８７８ｋｇ／ｍ，抗风圈的周长为５４．５２９ｍ，则质量ｍ＝９．８７８×５４．５２９＝５３８．６３７ｋｇ。
２．包边角钢的质量计算
油罐的内径为１７．２６６ｍ，周长为５４．５２９ｍ。查《规范》得包边角钢的尺寸为Ｌ６５×８，而
单位长度等边角钢的理论重量为７．４６９ｋｇ／ｍ，则质量ｍ＝７．４６９×５４．５２９＝４０７．２７７ｋｇ。 所以，罐壁总质量
Ｍ＝２７．９３＋１０９５８．１４＋１３６９７．６８＋１６４３７．２２＋１９１７６．７６＋５３８．６３７＋４０７．２７７＝７３５４３．６４４ｋｇ。
９
三（拱顶设计及计算
１．中心板尺寸确定
《规范》，顶板厚度一般采用５ｍｍ， 根据
Ｒ＝，＝１７．３６６ｍ，
中心项板半径ｒ为１０００ｍｍ， 则Ｒ＝ｒ－４０＝９６０ｍｍ， ２
如图一所示
已经求出Ｄ＝１７．３６６ｍ，Ｄ＝１７．３３６ｍ， ０１
则：ɑ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｄ／２Ｒ）？３０o， １１
ɑ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｒ／Ｒ） ？３．１７o。 ２２
， Ｒ，Ｒｔｇａ，Ｒｔｇ３０，１０ｍ１１
， Ｒ，Ｒｔｇａ，Ｒｔｇ３．１７，０．９６ｍ２２
２．罐顶扇形板尺寸的计算
已知ｍ Ｃ，，Ｄ，３．１４，１７．３６６，５４．５２９
又已知材料规格为６０００＊１６００ｍｍ
，为了对称设计铺板，取４０块钢板。 ？ｎ，５４．５２９／１．６，３４．０８
所以初定扇形顶板块数为３６块。
ＡＤ＝２πＲ（ɑ－ɑ）／３６０＝８１２８ｍｍ， １２
弧ＡＢ＝πＤ／ｎ＋０．０４＝１５１２ｍｍ， １１
弧ＣＤ＝２πＲ／ｎ＋０．０４＝１６８ｍｍ． ２１
因为已经得知拱顶的曲率半径为２０．８３９ｍ，所以得出一半的拱顶圆弧（除中心顶板）的
长为８２５６ｍ，８２５６／１２００＝６．８８，取６块，所以８２５６／６＝１３７６ｍｍ
根据《油库工艺手册》得厚度为５ｍｍ的每平方米钢板的理论质量是３９．２５ｋｇ，则扇形顶
２２２２２板总的面积是，所以总的质量为Ｓ，，Ｒ，，ｒ，３．１４，８．６８３，３．１４，１，２３３．６ｍ９１６８．８ｋｇ，因为已经计算出需要４０块扇形顶板，则单质是２２９．２２ｋｇ。
２ 中心顶板的面积是３．１４ｍ，则单质是．２４５ｋｇ． ３．顶板质量计算
包边角钢的质量ｍ＝７．４６９×５４．５２９＝４０７．２７７ｋｇ。
１０
所以，罐顶总质量Ｍ＝９１６８．８＋．２４５＋４０７．２７７＝９６９９ｋｇ． 四（油罐罐底板设计及计算
１．排板形式的确定
油罐的直径为１７．３６６ｍ大于１２．５ｍ， 所以根据《规范》底板的排板采用有边缘板的形式。 ２．下料尺寸的确定
各种不规则多边形钢板的面积可按下列公式计算（下料尺寸单位用ｍ代入）：
２２ａ，（Ｌ－Ｌ）２１２，Ｒａｒｃｓｉｎ（）２２２２１ａａ，，（Ｌ－Ｌ）（Ｌ－Ｌ）２Ｒ１１２１２２１ＳａＲ，，，，，，（Ｌ＋Ｌ）＋（）１２曲边梯形２１８０２２
２２ＬＬ，２３４２２２２，Ｒａｒｃｓｉｎ（）１ＬＬＬＬ，，１３４３４２２２Ｒ ＳＬＬＲ（），，，，，，，曲边三角形３４２１８０２２
１ （Ｒ－ｈ）ＬＳＳＳＲＬ，，，，，，，［］２２５弓形扇形三角形２
２式中 Ｓ——各种形状钢板的面积，ｍ；
ｓ——钢板厚度，ｍｍ。
排版见图２，图３ ，图４。
１１
图 １
图 ２
１２
图 ３
图 ４
１３
３．底板质量的确定
见表５．
表由于底板的厚度是８ｍｍ，查《油库工艺手册》得单位每平方米的钢板的质量是６２．８ｋｇ。
序号 面积 单质ｋｇ 数量 总质量ｋｇ 材料
９ １ ９．６０００ ６０２．８８００ ５４２５．９２００ Ｑ２３５Ａ
４ ２ ２．９６７０ １８６．３２７６ ７４５．３１０４ Ｑ２３５Ａ
２ ３ ８．０１６２ ５０３．４１７４ １００６．８３４７ Ｑ２３５Ａ
４ ６．９３５８ ４３５．５６８２ ４ １７４２．２７３０ Ｑ２３５Ａ
４ ５ ９．２５２７ ５８１．０７００ ２３２４．２７８２ Ｑ２３５Ａ
６ ０．９６２３ ６０．４３２４ ４ ２４１．７３００ Ｑ２３５Ａ
７ ２．７０６６ １６９．９７４５ ４ ６７９．８９８０ Ｑ２３５Ａ
４ ８ １．５３０２ ９６．０９３４ ３８４．３７３７ Ｑ２３５Ａ
２０ ９ １．９６２５ ．２４５０ ２４６４．９０００ Ｑ２３５Ａ 总质量 １５０１５．５１８ｋｇ
表格 ５
１．垫板质量计算
垫板尺寸９×８００×５０，所以单块垫板的质量为２．５１２ｋｇ，共有２０块垫板，所以垫板总质量为５０．２４ｋｇ．
最后确定油罐用料总净质为１０９３３２．４４８ｋｇ，其中罐底１５０６５．７５８ｋｇ、罐壁７２５９７．７３ｋｇ、罐顶９６９９ｋｇ。
小结
通过两个星期的油罐设计，我明白了油罐的设计的大方向和基本流程，在整个设计过程中，遇到了很多很多的困难，这些都是以前在课堂上没有触及到过的问题。这两个星期基本上是属于设计学习肩头并进，或者更大程度上的是学习。我想这个应该是学校安排油罐设计的最终目的。不是让我们设计一个漏洞百出，并不能用的油罐，而是让我们在设计过程中真正的了解油罐的构造等等。
另外一个，在设计过程中，同学们遇到的问题都大同小异，很多问题都是相互讨论解决，这对我们增进团队合作精神是有莫大的好处的。在设计过程中，指导老师给我们上课点拨，给予了我们很大的帮助，让我们能够比较容易的发现存在的问题。这些都是初出茅庐的我们所不能够发现的。
两星期的油罐设计实习很有意义，虽然设计出的油罐很不成熟，但是还是让我明白了很多，明白了专业知识学习中的差距，当然了我会再接再厉，学好油气储运。
１４
参考文献
１（《储油罐课程设计指导书》，竺柏康，自编讲义，２００９年； ２（《油库加油站设计与管理》，竺柏康等主编，浙江海洋学院，２００８年； ３．《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范（ＧＢ５０３４１－２００３）》２００３年； ４．《油罐及管道强度设计》，潘家华等主编，石油工业出版社，２００４年； ５．《管道及储罐强度设计》，帅键等主编，石油工业出版社，２００６年。
１５
１６
附图
附图 １
附图 ２
１７
附图 ３
１８
作文二：《六自由度机械手设计说明书》7600字
六自由度机械手 设计说明书
设计参数
摘要
随着现代科技和现代工业的发展，工业的自动化程度越来越高。工业的自动化中机械手发挥了相当大的作用，小到机床的自动换刀机械手，大到整个的全自动无人值守工厂，无一不能看到机械手的身影。
机械手在工业中的应用可以确保运转周期的连贯，提高品质。另外，由于机械手的控制精确，还可以提高零件的精度。机械手在工业中的应用十分广泛，如： 一、以提高生产过程中的自动化程度
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的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 二、以改善劳动条件，避免人身事故
在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。 在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产
应用机械手代替人进行工作，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的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
应用前景
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。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用
目录
机械手的设计
一、方案设计
方案一：机械手采用气动控制，气压传动，其优点：１）以空气为工作介质，来源放不安，且用后可直接排入大气而不污染环境。２）空气粘性小，损失小，节能高效。３）动作迅速、反应快、维护简单、不易堵塞。４）工作环境适应性好，安全可靠。５）成本低、过载能自动保护。缺点：１）工作速度稳定性差。２）不易获得较大的推力或转矩。３）有较大的排气噪声，４）以空气无润滑性能，需在气路中设计给油润滑装置。
方案二：机械手采用电气控制，机械传动，其优点：１）精度高，伺服电机作为动力源，同步带等组成结构简单且效率高的传动机构。２）控制精度高，根据设定的参数实现精确控制，在高精度传感器、计量装置、计算机技术的支持下，能够大大超过其他控制方式达到的控制精度。３）改善环保水平，由于使用能源品种的减少及其优化的性能，污染减少了，噪音降低了，能够提供良好的工作环境。４）降低噪音，其运行噪音低于７０分贝，大约是液压驱动的三分之二。
因此选用电气控制，机械传动，局部气动的机械手。能够更好的发挥两者的优点避免缺点。
二、结构设计
气动控制运动结构图如下图所示：
电气控制运动结构件图如下图所示：
其中电气传动的回转等复杂动作因采用的伺服电机及计算机控制，较气动控制简单，因此该结构选取完全的电气控制。而其机械手的加持可采用气动控制。
１、 电机的选择
机械手除去加持装置总共有六个自由度，总共需用六个伺服电机。
１）主回转轴电机的选用 主电机传动比选择：ｉ＝２５
主回转轴电机转矩，转动惯量计算：
１１
Ｊ１＝ｍｄ２＝?５０?０．３３５２＝０．７０１ｋｇ?ｍ２
８８１１２２２
Ｊ２＝ｍｄ＝?８０?１．３＝３３．８Ｋｇ?ｍ
４４Ｊ＋Ｊ０．７０１＋３３．８
＝０．０５５Ｋｇ?ｍ２ Ｊｍａｘ＝１２２＝
ｉ６２５１１
Ｔ１＝ｍｇｒ＝?５０?１０?０．３３５＝４１．８Ｎ?ｍ
４４１１
Ｔ２＝ｍｇＬ＝?８０?１０?１．３＝５２０Ｎ?ｍ
２２Ｔ＋Ｔ４１．８＋５２０Ｔ电＝１２＝＝２２．４７２Ｎ?ｍ
ｉ２５
根据转矩、转动惯量选择电机型号：松下电机ＭＧＭＡ ３ＫＷ，额定转矩２８．４Ｎ·ｍ，
最大转矩，６３．７Ｎ·ｍ，电机转动惯量，５５．７?１０－４Ｋｇ?ｍ２，额定转速１０００ｒ／ｍｉｎ，最大转速，２０００ｒ／ｍｉｎ，外形分类Ｆ型。
２）大臂摆动电机选用 传动比选择：ｉ＝２５
电机转矩，转动惯量计算：
１１
Ｊ＝ｍｄ２＝?８０?１．２２＝２８．８Ｋｇ?ｍ２
４４Ｊ２８．８
Ｊ电＝２＝２＝０．００４６０８Ｋｇ?ｍ２
ｉ２５
１１
ｍｇＬ＝?８０?１０?１．２＝４８０Ｎ?ｍ ２２Ｔ４８０Ｔ电＝＝＝１９．２Ｎ?ｍ
ｉ２５
根据转矩、转动惯量选择电机型号：松下电机ＭＧＭＡ ３ＫＷ，额定转矩２８．４Ｎ·ｍ，
Ｔ＝
最大转矩，６３．７Ｎ·ｍ，电机转动惯量，５５．７?１０－４Ｋｇ?ｍ２，额定转速１０００ｒ／ｍｉｎ，最大转速，２０００ｒ／ｍｉｎ，外形分类Ｆ型。
３）大臂转动电机选用 传动比选择：ｉ＝１０
电机转矩转、动惯量计算：
１１
Ｊ＝ｍｄ２＝?８０?０．０６５２＝０．０３２５Ｋｇ?ｍ２
８８Ｊ０．０３２５Ｊ电＝２＝＝０．０００３２５Ｋｇ?ｍ２
ｉ１００１１
Ｔ１＝ｍｇｒ＝?３０?１０?０．０６５＝４．８７５Ｎ?ｍ
４４１１
Ｔ２＝ｍｇＬ＝?３０?１０?０．５５＝８２．５Ｎ?ｍ
２２Ｔ＋Ｔ４．８７５＋８２．５Ｔ电＝１２＝＝８．７３７５Ｎ?ｍ
ｉ１０
根据转矩、转动惯量选择电机型号：松下电机ＭＧＭＡ ９００Ｗ，额定转矩８．６２Ｎ·ｍ，
最大转矩，１９．３Ｎ·ｍ，电机转动惯量，１１．２?１０－４Ｋｇ?ｍ２，额定转速１０００ｒ／ｍｉｎ，最大转速，２０００ｒ／ｍｉｎ，外形分类Ｄ型。
４）小臂摆动电机的选择 传动比选择：ｉ＝１５
１１
Ｊ＝ｍｄ２＝?２０?０．５５２＝１．５１２５ｋｇ?ｍ２
４４Ｊ１．５１２５２
Ｊ电＝２＝＝０．００５１Ｋｇ?ｍ ２
ｉ１５１１
Ｔ＝ｍｇＬ＝?２０?１０?０．５５＝５５Ｎ?ｍ
２２Ｔ５５Ｔ电＝＝＝３．６７Ｎ?ｍ
ｉ１５
根据转矩、转动惯量选择电机型号：松下电机ＭＧＭＡ ９００Ｗ，额定转矩８．６２Ｎ·ｍ，最大转矩，１９．３Ｎ·ｍ，电机转动惯量，１１．２?１０－４Ｋｇ?ｍ２，额定转速１０００ｒ／ｍｉｎ，最大转速，２０００ｒ／ｍｉｎ，外形分类Ｄ型。 ５）小臂转动电机选择 传动比选择：ｉ＝１０
１１２２２
Ｊ＝ｍｄ＝?２０?０．１３＝０．０４２２５ｋｇ?ｍ
８８
Ｊ０．０４２２５＝＝０．０００４２２５Ｋｇ?ｍ２ ２ｉ１００１１
Ｔ＝ｍｇｒ＝?２０?１０?０．０６５＝３．２５Ｎ?ｍ
４４Ｔ３．２５
＝０．３２Ｎ５?ｍ Ｔ电＝＝
ｉ１０
根据转矩、转动惯量选择电机型号：松下电机ＭＤＭＡ ７５０Ｗ，额定转矩３．５７Ｎ·ｍ，
Ｊ电＝
最大转矩，１０．７Ｎ·ｍ，电机转动惯量，６．２?１０－４Ｋｇ?ｍ２，额定转速２０００ｒ／ｍｉｎ，最大转速，３０００ｒ／ｍｉｎ，外形分类Ｄ型 ５）手腕摆动电机选择 传动比选择：ｉ＝１０
１１
Ｊ＝ｍｄ２＝?５?０．０４５２＝０．００２５ｋｇ?ｍ２
４４Ｊ０．００２５Ｊ电＝２＝＝０．００００２５Ｋｇ?ｍ２
ｉ１００１１
Ｔ＝ｍｇＬ＝?５?１０?０．０４５＝１．１２５Ｎ?ｍ
２２Ｔ１．１２５Ｔ电＝＝＝０．１１２５Ｎ?ｍ
ｉ１０
根据转矩、转动惯量选择电机型号：松下电机ＭＱＭＡ ２００Ｗ，额定转矩０．６４Ｎ·ｍ，最大转矩，０．９１Ｎ·ｍ，电机转动惯量，０．４２?１０－４Ｋｇ?ｍ２，额定转速３０００ｒ／ｍｉｎ，最大转速，５０００ｒ／ｍｉｎ，外形分类Ａ型。
２、 Ｖ带的选择
该机械手中大臂摆动和手腕摆动需要选择Ｖ带。 １）大臂摆动Ｖ带选择 ① 计算功率：
Ｐｃａ＝ＫＡＰ＝１．２?３０００＝３．６Ｋｗ 小带轮转速：ｎ１＝１０００
由上述数据可以选择带型为Ａ型；
根据参考文献【１】Ｐ１５５和Ｐ１５７可以选择小带轮直径为：ｄｄ１＝１００ｍｍ 计算得大带轮直径ｄｄ２＝ｉｄｄ１＝４?１００＝４００ｍｍ ② 验算带速：ｖ１＝
πｄｄ１ｎ１
６０?１０００
＝
３．１４?１００?１０００
＝５．２３ｍ／ｓ符合Ｖ带选择标准。
６０?１０００
中心距的初算：０．７（ｄｄ１＋ｄｄ２）≤ａ０≤２（ｄｄ１＋ｄｄ２） 得３５０≤ａ０≤１０００，取ａ０＝８００；
③ 计算相应带长：
（ｄｄ１＋ｄｄ２）２
Ｌｄ０≈２ａ０＋（ｄｄ１＋ｄｄ２）＋＝１６００＋７８５＋７８．１２５＝２４６３．１ｍｍ
２４ａ０
π
根据参考文献【１】Ｐ１４６，Ｌｄ＝２２４０ｍｍ同时查得长度系数 ＫＬ＝１．０６； ④ 计算中心距：ａ≈ａ０＋
中心距的变动范围：
Ｌｄ－Ｌｄ０
＝６８８ｍｍ ２
ａｍｉｎ＝ａ－０．０１５Ｌｄ＝６８８－３３．６＝６５４ｍｍ ａｍａｘ＝ａ＋０．０３Ｌｄ＝６８８＋６７．２＝７５５ｍｍ ⑤ 验算小带轮包角：
５７．３°５７．３°°
α１≈１８０－（ｄｄ２－ｄｄ１＝１８０－３００?＝１５５°
ａ６８８
°
大于９０°符合要求。
⑥确定带的根数：
ｚ＝
ＰｃａＰｃａ３．６＝＝＝４根 Ｐｒ（Ｐ０＋?Ｐ０）ＫαＫＬ（０．９５＋０．１１）?０．９３?１．０６
⑦ 确定带的初拉力：
（Ｆ０）ｍｉｎ＝５００＝５００?
（２．５－Ｋα）Ｐｃａ
＋ｑｖ２
Ｋαｚｖ
（２．５－０．９３）?３．６
＋０．１?５．２３２
０．９３?４?５．２３
＝１４５．２＋２．７＝１４７．７Ｎ
对于新安装的Ｖ带初拉力为１．５（Ｆ０）ｍｉｎ，对于运转后的Ｖ带初拉力应为
１．３（Ｆ０）ｍｉｎ
⑧ 计算带传动压轴力：
２
＝２?４?１４７．７?ｓｉｎ７７．５° ＝１１４８．１ＮＦＰ＝２ｚＦ０ｓｉｎ
α１
２）手腕摆动的Ｖ带的选择： ① 计算功率：
Ｐｃａ＝ＫＡＰ＝１．２?２００＝０．２４Ｋｗ
小带轮转速：ｎ１＝３０００
由上述数据可以选择带型为Ｚ型；
根据参考文献【１】Ｐ１５５和Ｐ１５７可以选择小带轮直径为：ｄｄ１＝７５ｍｍ 计算得大带轮直径ｄｄ２＝ｉｄｄ１＝４?７５＝３００ｍｍ ② 验算带速：ｖ１＝
πｄｄ１ｎ１
６０?１０００
＝
３．１４?７５?３０００
＝１１．７７５ｍ／ｓ符合Ｖ带选择标准。
６０?１０００
中心距的初算：０．７（ｄｄ１＋ｄｄ２）≤ａ０≤２（ｄｄ１＋ｄｄ２） 得２６２≤ａ０≤７５０，取ａ０＝４００； ③ 计算相应带长：
（ｄｄ１＋ｄｄ２）２
Ｌｄ０≈２ａ０＋（ｄｄ１＋ｄｄ２）＋＝８００＋５８８＋８７．８９＝１４７５．８ｍｍ
２４ａ０
π
根据参考文献【１】Ｐ１４６，Ｌｄ＝１４００ｍｍ同时查得长度系数 ＫＬ＝１．．１４； ④ 计算中心距：ａ≈ａ０＋
中心距的变动范围：
Ｌｄ－Ｌｄ０
＝３６２．１ｍｍ ２
ａｍｉｎ＝ａ－０．０１５Ｌｄ＝３６２－２１＝３４１ｍｍ ａｍａｘ＝ａ＋０．０３Ｌｄ＝３６２＋４２＝４０４ｍｍ ⑤ 验算小带轮包角：
５７．３°５７．３°°
α１≈１８０－（ｄｄ２－ｄｄ１＝１８０－２２５?＝１４４°
ａ３６２
°
大于９０°符合要求。
⑥确定带的根数：
ｚ＝
ＰｃａＰｃａ０．２４＝＝＝１根 Ｐｒ（Ｐ０＋?Ｐ０）ＫαＫＬ（０．５０＋０．０４）?０．９１?１．１４
⑦ 确定带的初拉力：
（Ｆ０）ｍｉｎ＝５００＝５００?
（２．５－Ｋα）Ｐｃａ
＋ｑｖ２
Ｋαｚｖ
（２．５－０．９１）?０．２４
＋０．１?１１．７７５２
０．９１?１?１１．７７５
＝１７．８＋１３．８＝３１．６Ｎ
对于新安装的Ｖ带初拉力为１．５（Ｆ０）ｍｉｎ，对于运转后的Ｖ带初拉力应为
１．３（Ｆ０）ｍｉｎ
⑧ 计算带传动压轴力：
２
＝２?１?３１．６?ｓｉｎ７２°
＝６０．１ＮＦＰ＝２ｚＦ０ｓｉｎα１
３、 传动齿轮的计算
对于该机械手臂，采用标准直齿轮传动。
１）小齿轮的计算
①选择齿轮材料、热处理方式、精度等级
机械手为一般机械，大小齿轮均选用４５号钢，采用软齿面，由参考文献１表８．２查得：小齿轮调质处理，齿面硬度为２１７～２２５ＨＢＳ，平均硬度２３６ＨＢＳ；大齿轮正火处理，齿面硬度１６２～２１７ＨＢＳ，平均硬度１９０ＨＢＳ。大、小齿轮齿面平均硬度差为４６ＨＢＳ，在３０～５０ＨＢＳ范围内。选用８级精度。
②初步计算传动主要尺寸
因为齿轮采用软齿面开式传动，齿面不会发生疲劳点蚀，因此初步确定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和尺寸。齿根弯曲疲劳强度设计公式
ｍ≥ ③ 压力角α的选择
由机械原理可知增大压力角α，齿轮的尺厚及节点处的尺廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角α＝２０°
齿数ｚ的选择
若保持齿轮传动的中心距ａ不变，增加齿数，除能增大重合度、改善平稳性外，还可减小模数降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。另外降低齿高还能降低滑动速度，以减少磨损及胶合的危险。但模数小了齿厚随之减薄，则要降低齿轮的弯曲强度，不过在一定的齿数范围内尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些为好。
初选小齿轮ｚ１＝１７ 设计要求中齿轮传动比ｉ＝ｉ２５＝＝６．２５，故 ｉ１４
ｚ２＝ｉｚ１＝６．２５?１７＝１０６．２５
圆整后，并保证其互质，取ｚ２＝１０６，此时传动比误差
ε＝｜ｉ－ｉ０６．２５－１０６／１７｜?１００％＝｜｜?１００％＝０．２３％＞第四版第２卷 主编：成大先 化学工业出版社 ２００２．１ ２．＞ 天津大学＞编写组编 天津科学技术出版社 １９８０．８
３．＞ 王承义 机械工业出版社 １９８１．６
４．＞ 主编：李柱国 编者：高雪官 许敏等 科学出版社 ２００３．８
５．＞ 蒋寿伟 强敏德 蒋 丹 高等教育出版社 １９９９．６ ６．＞ 章洪甲 王积伟 黄谊 机械工业出版社 ２００５．６ ６．＞ 洪如谨 陈炎 清华大学出版社 ２００３．３ ７．＞ 曾向阳 谢国明 王学平 电子工业出版社 ２００４．１
作文五：《六自由度工业机器人设计说明书》22200字
毕 业 设 计（ 论 文 ）
六自由度工业机器人 题 目 结构设计 作 者
学 院 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号
指导教师
毕业设计（论文）任务书 机电工程学院 院 机械设计制造及其自动化 系（教研室） 系（教研室）主任：（签名） 年月日
１ 设计（论文）题目及专题： 六自由度工业机器人结构设计
２ 学生设计（论文）时间：
３ 设计（论文）所用资源和参考资料：
《工业机器人》、《机器人学》、《机器人运动学基础》、《Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ２０１３从入门到精通》
４ 设计（论文）应完成的主要内容：
（１）介绍工业机器人的发展现状及前景；
（２）工业机器人工作空间计算和简单的运动学分析；
（３）工业机器人结构设计及关键零部件计算；
（４）对关键零部件进行强度校核。
５ 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：
（１）相关的计算、设计框图及仿真图；
（２）论文不少于３５页；
（３）说明书中必须有与设计（论文）内容或专业相关的不少于１５００字的外文资料翻
译。
６ 发题时间： 年 ３ 月 １ 日
指导教师：
学 生：
毕业设计（论文）指导人评语 ［主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价］
指导人： （签名）
年 月 日
指导人评定成绩：
毕业设计（论文）评阅人评语 ［主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价］
评阅人： （签名）
年 月 日
评阅人评定成绩：
毕业设计（论文）答辩记录 日期：
学生：学号：班级：
题目：
提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：
１ 设计（论文）说明书 共 页
２ 设计（论文）图 纸 共 页
３ 指导人、评阅人评语 共 页
毕业设计（论文）答辩委员会评语：
［主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价］
答辩委员会主任： ，签名，
委员： ，签名，
，签名，
，签名，
，签名，
答辩成绩：
总评成绩：
摘 要
六自由度工业机器人是一种高精度的自动化机械，具有高度的灵活性以及平稳性。所以在设计中我们应当注意其结构工艺的合理性，在材料选择上应当使其具有高强度和轻便的特性。本论文主要对搬运工业机器人的驱动方式及各轴的传动方案进行了设计，并对驱动运动的电动机进行了选型；在对其工作空间分析的基础上，对关键的零部件进行了受力分析及强度校核；根据其基本结构参数，利用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ２０１３软件进行了三维图形的绘制，并用ＣＡＤ绘制了装配图及部分关键零件图。
关键词：工业机器人；结构设计；传动方案设计；受力分析；强度校核
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｓｉｘ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｆｒｅｅｄｏｍ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒｏｂｏｔ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ， ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．． Ｓｏ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗｅ ｓｈｏｕｌｄ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｏ ｔｈａｔ ｉｔ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒｏｂｏｔ ｔｏｔａｌ ｄｒｉｖｅ ｗａｙ ａｎｄ ｔｈｅ ａｘｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｄｅｓｉｇｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ｍｏｔｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ； ｉｎ ｗｏｒｋ ｓｐａｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ， ｏｆ ｋｅｙ ｐａｒｔｓ ｗｅｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｈｅｃｋ； ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｕｓｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ２０１３ ｏｆ ３Ｄ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ， ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｗｉｔｈ ＣＡＤ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｄｒａｗｉｎｇ ａｎｄ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｐ．
ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒｏｂｏｔｓ； Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ； Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ； Ｆｏｒｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；
Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
目 录
第一章 绪论?????????????????????????????? １
１．１工业机器人概述??????????????????????????１
１．２ 课题研究背景及意义????????????????????????１
１．３ 国内外研究现状及发展趋势?????????????????????２
１．３．１ 国内研究现状?????????????????????????３
１．３．２ 国外发展趋势?????????????????????????４
１．４工业机器人相关技术????????????????????????５
１．５本文主要内容???????????????????????????５ 第二章 总体方案与传动机构设计??????????????????? ６
２．１ 总体方案设计与分析???????????????????????? ６
２．１．１ 方案要求?????????????????????????? ６
２．１．２ 机构选型?????????????????????????? ７
２．１．３ 驱动方式选择???????????????????????? ８
９ ２．２ 传动方案的初步设计????????????????????????
２．２．１ 腕关节传动机构设计????????????????????? １０
２．２．２ 小臂传动机构???????????????????????? １０
２．２．３ 大臂传动机构???????????????????????? １１
２．２．４ 腰身传动机构???????????????????????? １２
??????????????????????? １０ ２．３ 机器人部分技术参数
第三章 工作空间分析及计算????????????????????? １２
３．１工作空间????????????????????????????１２
３．２ 工作空间与机器人结构尺寸的相关性????????????????１２
３．３分析??????????????????????????????１４
－ｉ－
第四章 结构设计?????????????????????????? １５
４．１ 传动方案的设计????????????????????????? １５
４．２ 手腕传动???????????????????????????? １５
４．３ 腰部??????????????????????????????１６
４．３．１ 腕部的设计要求??????????????????????? １６
４．３．２ 腕部结构?????????????????????????? １６
４．４ 手臂?????????????????????????????? １７
４．４．１ 手臂作用概述???????????????????????? １７
４．４．２ 电机选择?????????????????????????? １７
４．５ 传动结构设计计算???????????????????????? ２０
４．５．１ 腰部设计?????????????????????????? ２０
４．５．２ 大臂设计?????????????????????????? ２１
４．５．３ 小臂设计?????????????????????????? ２２ 第五章 关键零部件的校核???????????????????????２４
５．１ 腕部中心轴的结构设计与校核????????????????????２４
５．１．１ 腕部中心轴的结构设计 ???????????????????? ２５
５．１．２ 腕部中心轴的强度校核 ???????????????????? ２５
５．２ 连杆传动轴的结构设计与校核 ??????????????????? ２８
５．２．１ 连杆传动轴的结构设计???????????????????? ２８
５．２．２ 连杆传动轴的强度校核???????????????????? ２９
５．３ 手腕齿轮连接轴的结构设计与校核????????????????? ２８
５．４ 手腕齿轮连接轴２的结构设计与校核???????????????? ２９
５．５ 回转底盘与腰部主轴连接螺钉的校核???????????????? ２９
５．６ 部分三维图形的绘制??????????????????????? ３０ 第六章 总结 ????????????????????????????? ３５ 参考文献 ??????????????????????????????? ３６ 致谢 ?????????????????????????????????３７
－ｉｉ－
第一章 绪论
１．１ 工业机器人概述
工业机器人是一种高精度的自动化生产装备，它的设计涉及到了多门学科知识，包括了气动、液压、电路、ＰＬＣ以及材料力学，理论力学等等。
它最早出现于２０世纪，人们通常广义的把机器人认为是能模仿人类动作的机器。相较于人具有大脑，手足，和眼睛等功能器官，随着机器人的发展，它也拥有了类似的能力，甚至在功能上远超人类。
工业机器人顾名思义，是用于辅助生产的机器人。早在２０世纪２０年代就出现了一种能够在生产线上，代替人搬送装卸工件的机械手。而在４０年代则直接出现了可以由工人操作的机器人。６０年代则出现了可以自动的多操作的机械手。
工业机器人发展迅速，功能越来越多，甚至出现了具有智能的机器人。目前，世界上把机械手、机器人等也一并称为工业机器人。我国将其定义为：一种能自动控制，可重复编程、多功能、多自由度的机器人，并能搬运材料工件或者其他工具，用以实现多种作业。
１．２ 课题研究背景及其意义
工业机器人是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。它能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统ＦＭＳ和柔性制造单元ＦＭＣ中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。
制造业属于劳动密集型的行业，除了繁重的体力工作外，几乎每个工序都存在着对人体有害的污染源和潜在的工伤事故：热加工工序烫灼伤的危险，大量易燃易爆燃料
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及消耗材料时时刻刻威胁着操作手的安全；铝液除气除渣产生的有毒烟尘，机加工冷却液的有害蒸汽，以及涂装工序液体漆、粉漆、前处理药液等等都会严重影响工人的健康；无处不在的轰鸣及刺耳的噪音会使你情绪坏到极点。
针对原有生产线存在的劳动强度高，生产效率低，粗加工加工尺寸不稳定等问题，通过工业机器人及新的数控加工设备，不仅有效降低了工人的劳动强度，提高生产效率将近一倍，取得了良好的经济效益。
工业机器人由机器人（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。
在工业领域广泛应用着工业机器人。工业机器人一般指在工厂车间环境中，配合自动化生产的需要，代替人来完成材料或零件的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。工业机器人的定义为：“一种自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的机器人。能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。”机器人定义为：“具有和人的手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。”一个典型的机器人系统由本体、关节伺服驱动系统、计算机控制系统、传感系统、通讯接口等几部分组成。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
生产线改造设计是一个实际应用课题。通过本设计可以使学生在实际课题设计中对生产加工，机械系统设计，机械手及其控制等知识得到切实的锻炼。 １．３ 国内外研究现状及发展趋势
１．３．１ 国内研究现状及面临的挑战
１、发展现状
（１）市场需求快速增长，但严重依赖国外进口
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我国工业机器人市场已呈现出蓬勃发展的态势。从２０１０年开始我国工业机器人需求量激增，但目前我国新增工业机器人中超过７０％依赖国外进口。 （２）产业化初步取得进展，但程度较低
近年来，在需求快速扩张及国家自主创新政策作用下，国内一大批企业或自主研制或与科研院所合作，进入工业机器人研制和生产行列，我国工业机器人进入了初步产业化阶段。一些产品已开始产业化生产应用，但由于在精度、速度等方面不如进口的同类产品，因此这些产品产业化应用程度较低，缺乏品牌认知度，市场份额小 （３）掌握了一些先进技术，但整体技术水平仍然较低
我国目前已基本掌握了机器人机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、电焊、装配、搬运等机器人。一些产品的技术水平已达到国际先进水平，但在总体技术上还有很大差距，仅相当于国外９０年代中期的水平。
２、面临挑战
（１）外资品牌占国内市场绝对份额
瑞典的ＡＢＢ、日本的ＦＡＮＵＣ（发那科）、日本的ＹＡＳＫＡＷＡ（安川电机）、德国的ＫＵＫＡ（库卡）等知名企业产品在中国市场的占有率达到近９０％，仅ＦＡＮＵＣ一家，就在我国占有２３％的市场份额。
（２）关键核心部件受制于人
（３）产业化发展有待规范
伴随我国工业机器人需求的迅猛增长，实力良莠不齐的企业纷纷进入工业机器人生产市场，势必造成质低价廉的恶性竞争；虽然我国有近百家从事工业机器人研究生产的高校院所和企业，但现行的体制造成研究形式上过于独立封闭、内容上较为分散，难以形成合力，造成重复研究与时间、经费的浪费；多数企业热衷于大而全，一些关键部件研发生产的企业纷纷转入整机的生产，难以形成研发、生产、制造、销售、集成、服务等有序、细化的产业链。因此，工业机器人的产业化发展有待规范。
（４）研发及产业化方面的激励政策尚需完善
尽管“十一五”及“十二五”期间，国家有多个项目涉及机器人领域，但行业仍未建立起有效的公共技术平台以加强关键共性技术和核心功能部件的研究与突破，产业化进程也难以推进，研发与产业化方面的激励政策尚需细化完善。图１．１为沈阳自动化研究所研制的雪豹，１０排爆机器人。
１．３．２ 国外发展趋势
（１）市场需求呈现快速增长态势
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受技术快速发展、劳动力资源不断稀缺、生产效率要求近一步提高等因素影响，全球工业机器人将迎来更为广阔的发展空间和更高的发展速度。在区域分布上，随着亚洲地区制造业的发展，各项产业对于工业机器人的需求量增加，使得工业机器人市场需求逐渐由欧美地区转移到亚洲地区。
（２）技术日益智能化、模块化和系统化
从近几年世界推出的机器人产品来看，新一代工业机器人正在向智能化、模块化和系统化方向发展。
（３）西方工业化发达国家纷纷进行战略部署
美国：推行“再工业化”战略，大力发展工业机器人，希望重振制造业。
日本：日本可以称得上是“机器人大国”。２００４年５月发布的“新产业发展战略”明确了机器人产业等７个产业领域为重点发展产业。近两年又开始重新审视机器人产业政策。
韩国：２００９年公布《智能机器人基本计划》，２０１２年１０月发布了“机器人未来战略展望２０２２”，将政策焦点放在了扩大韩国机器人产业并支持国内机器人企业进军海外市场方面。
欧盟：欧盟２０１１年８月通过了一份发展制造业计划，提出新工业革命概念，以机器人和信息技术为支撑，实现制造模式的变革。图１．２为德国ＫＵＫＡ防爆机器人。
图 １．１雪豹，１０排爆机器人图１．２ 德国ＫＵＫＡ防爆机器人
１．４ 工业机器人相关技术
工业机器人按坐标系统可分为以下五种：
（１）圆柱坐标型这种机器人只有一个转动关节，其余都是移动关节，它的空间定位较为直观，但其移动副不易防护，手臂伸缩的时候，可能与其他物体相碰撞。
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（２）直角坐标型 只具有移动关节，其运动部分看起来是由三个相互垂直的直线组成，其工作空间图形为矩形。控制算法简单，没有耦合；占地面积大，工作空间较小，结构刚度高，操作类似于数控机床。
（３）球坐标型 这是有两个转动关节、其余为移动关节的机器人，有着占地面积大，工作空间大具有结构紧凑、工作空间范围大的特点，但结构复杂。
（４）关节型 具有三个转动关节的机器人，其动作灵活，工作空间大，结构紧凑，占地面积也小，但是其运动学复杂，计算困难，计算量大
（５）ＳＣＡＲＡ型 平行的肩关节和肘关节，关节轴线共面垂直平面刚度好，水平面柔顺性
好结构轻便，响应快，适用于平面定位，垂直装配作业
１．５ 本文主要内容
（１）通过阅读学习工业机器人的相关书籍和论文，确定了工业机器人使用方式，完成工作方案的初步设计；
（２）设计了腰部、大小臂和腕部的传动方案，并总结出其总体设计方案；
（３）运用数学知识，作图计算其工作空间，根据Ｄ－Ｈ对其进行运动学分析，计算主要结构尺寸要素；
（４）设计各轴结构样式，进行三维建模，并利用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件，选择其驱动电机类型；
（５）对关键的零部件进行校核。
第二章 总体方案与传动机构设计
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第三章 工作空间分析及计算
３．１ 工作空间
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该机器人的结构参数应该根据一定的工作空间要求来确定，工作空间是指机器人手臂末端或手腕中心所能达到的所有点的集合，也叫做工作区域。描述工作空间的手腕参考点可以选在手部中心、手腕中心或手指指尖，参考点不同，工作空间的大小、形状也不同。工作空间是机器人的一个重要性能指标，是机器人机构设计要研究的基本问题之一。当给定机器人结构尺寸时，要研究如何确定其工作空间，而当给定工作空间时，则要研究机器人应具有什么样结构。本文所讨论的搬运机器人主要用于装配线末端产品的搬运，本文将用一种根据工件尺寸确定机器人位置机构参数的简便方法确定该搬运机器人的主要结构参数，包括大小臂的长度尺寸及其极限摆角。 ３．２ 工作空间与机器人结构尺寸的相关性
工作空间的形状取决于机器人的结构型式，直角坐标型机器人的工作空间为长方体；圆柱坐标型机器人的工作空间为中空的圆柱体；球坐标型机器人的工作空间为球体的一部分；关节型机器人的工作空间比较复杂，一般为多个空间曲面拼合的回转体的一部分。
直角坐标型机器人工作空间的大小取决于沿Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向机器人行程的大小。圆柱坐标型机器人工作空间的大小取决于立柱的尺寸和水平臂沿立柱的上下行程，还取决于水平臂尺寸及水平伸缩行程。球坐标型机器人工作空间的大小取决于工作臂的尺寸、工作臂绕垂直轴转动的角度及绕水平轴俯仰的角度。关节型机器人工作空间的大小取决于大小臂的尺寸、大小臂关节转角的角度以及大臂绕垂直轴转动的角度。
图 ３．１ 位置简化模型
Ｌ：大臂的长度，根据总体方案设定条件确定为６６５ｍｍ １
Ｌ：小臂的长度，根据总体方案设定条件确定为６３０ｍｍ ２
θ：大臂旋转偏离立柱０位的角度，顺时针为正，本文定为－９０o～１３０o １
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θ：小臂旋转偏离０位的角度，顺时针为正，本文定为－６５o～６５o ２
如图３．１所示，手端部的运动轨迹简易描述：以ＡＤ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＡ四弧段在ＸＯＺ面组成机器人工作空间截面。ＡＢ弧段和ＣＤ弧段的圆心为大臂的起始点，即坐标原点。Ｅ点为ＡＤ弧段的圆心，Ｆ点为ＢＣ弧段的圆心。
各个点的坐标分别为：
Ａ点：大臂负极限值θ、小臂达到负极限值θ １ｍｉｎ２ｍｉｎ
Ｘ＝Ｌｓｉｎθ＋Ｌｃｏｓ（θ＋θ）＝６６５×ｓｉｎ（－６５）＋６３０×ｃｏｓ（－１５５）＝－１１７３．６７ Ａ１１ｍｉｎ２１ｍｉｎ２ｍｉｎ
Ｚ＝Ｌｃｏｓθ－Ｌｓｉｎ（θ＋θ）＝６６５×ｃｏｓ（－６５）＋６３０×ｓｉｎ（－１５５）＝－５４７．２９ Ａ１１ｍｉｎ２１ｍｉｎ２ｍｉｎ
Ｂ点：大臂到达正极限值θ，小臂达到负极限值θ １ｍａｘ２ｍｉｎ
Ｘ＝Ｌｓｉｎθ＋Ｌｃｏｓ（θ＋θ）＝６６５×ｓｉｎ６５？＋６３０×ｃｏｓ－１５５？＝－３１．７２ Ｂ１１ｍａｘ２１ｍｉｎ２ｍｉｎ
Ｚ＝Ｌｃｏｓθ－Ｌｓｉｎ（θ＋θ）＝６６５×ｃｏｓ６５？－６３０×ｓｉｎ－１５５？＝－５４７．２９ Ｂ１１ｍａｘ２１ｍｉｎ２ｍｉｎ
Ｃ点：大臂到达正极限值θ，小臂达到正极限值θ １ｍａｘ２ｍａｘ
Ｘ＝Ｌｓｉｎθ＋Ｌｃｏｓ（θ＋θ）＝６６５×ｓｉｎ６５？＋６３０×ｃｏｓ（－１５５？）＝－－５．８４ Ｃ１１ｍａｘ２１ｍａｘ２ｍａｘ
Ｚ＝Ｌｃｏｓθ＋Ｌｓｉｎ（θ＋θ）＝６６５×ｃｏｓ６５？＋６３０×ｓｉｎ１９５？＝－１１７．９８ Ｃ１１ｍａｘ２１ｍａｘ２ｍａｘ
Ｄ点：大臂负极限指θ，小臂达到正极限值θ １ｍｉｎ２ｍａｘ
Ｘ＝Ｌｓｉｎθ＋Ｌｃｏｓ（θ＋θ）＝６６５×ｓｉｎ（－６５？）＋６３０×ｃｏｓ６５？＝－３３６．４５ Ｄ１１ｍｉｎ２１ｍｉｎ２ｍａｘ
，，
Ｚ＝Ｌｃｏｓθ－Ｌｓｉｎ（θ＋θ）＝６６５×ｃｏｓ（－６５？）－６３０×ｓｉｎ６５？＝－８５２．０２ Ｄ１１ｍｉｎ２１ｍｉｎ２ｍａｘ
Ｅ点：
Ｘ＝Ｌｓｉｎθ＝６６５×ｓｉｎ（－６５？）＝－６０２．２９ Ｅ１１ｍｉｎ
Ｚ＝Ｌｃｏｓθ＝６６５×ｃｏｓ（－６５？）＝－２８１．０４ Ｅ１１ｍｉｎ
Ｆ点：
Ｘ＝Ｌｓｉｎθ＝６６５×ｓｉｎ６５？＝６０２．６９ Ｆ１１ｍａｘ
Ｚ＝Ｌｃｏｓθ＝６６５×ｃｏｓ６５？＝２８１．０４ Ｆ１１ｍａｘ
可得坐标Ａ＝（－１１７３．６７，５４７．２９），Ｂ＝（３１．７２，５４７．２９），Ｃ＝（－５．８４，１１７．９８），Ｄ＝（－
３３６．４５，８５２．０２），Ｅ（－６０２．６９，２８１．０４），Ｆ（６０２．６９，２８１．０４），由此可以作出机器人大臂小臂组成的截面（ＸＺ面）工作空间，同机器人的安装机座（Ｘ，Ｙ，Ｚ坐标）的高度叠加后，可以绘制出机器人的截面（ＸＺ面）工作空间，如图３．２。
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图 ３．２ 机器人工作空间
３．３ 分析
经过上面的计算和分析可证明小臂的末端可达的覆盖范围大于作图空间。由于论证时的前提条件是把搬运机器人的最大覆盖范围一分为二。所以满足一半覆盖范围时，必然能够达到搬运机器人搬运工件的范围。所以搬运机器人足可满足要求的最大覆盖范围，证明方案正确，小臂和大臂的长度和俯仰角度确定的合适。
第四章 结构设计
４．１ 传动方案的确定
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根据第二章的总体分析可知，搬运机器人前三个轴的传动机构并不复杂，第一个用的是蜗轮蜗杆传动，第二轴和第三轴则是用摆线针轮行星齿轮传动。四五六轴皆为手腕部分，都是采用远距离传动，将电机装在小臂关节处，通过同轴套筒接到手腕关节处，减轻手腕重量。
蜗轮蜗杆的优点在于传动比较大，结构也紧凑。蜗轮蜗杆传动比５？ｉ？７０，常用１５？ｉ？５０；摆线针轮行星齿轮传动，１１？ｉ？８７，圆锥齿轮传动效率高，一般可达９８％，两齿轮轴线组成直角的锥齿轮副应用最广泛。由机械设计手册可得，其传动比范围为２－３，
４．２ 手腕传动
手腕是机器人小臂与末端执行器之间的联接部件，其功能是利用自身的活动使末端执行器能够达到确定的工作空间姿态，因此手腕可以称为机器人的姿态机构，是机器人中极为重要也是结构最为复杂的部件。手腕的灵活度直接决定了机器人能够完成任务的种类和复杂程度，对机器人手腕结构的研究有着重要意义。 ４．２．１ 腕部的设计要求
由前文可知，本课题所设计的是一个三自由度的机器人手腕，由法兰固定在机器人小臂上，分别用三个直流伺服电机对其进行驱动。手腕主要分三部分：一部分是通过法兰和小臂固结在一起，可实现腕部的回转运动；一部分是围绕轴的摆动；另外一部分就是手爪的回转运动。
４．２．２ 腕部电机的选择
由于腕部具有三个自由度，故对应每个自由度都有一个电机。电机１带动手爪转动，电机２则带动手腕左右摆动，电机３带动整个手腕绕小手臂中心轴线转动。
由前文的总体方案设计可知，工件为３０Ｘ３０Ｘ３０ｃｍ的立方体，重为５ｋｇ。
工件的转动惯量为 Ｊ＝＝０．０００７５ｋｇ．ｍ２
已知它的转动速度为ｗ＝３３０？／ｓ
取启动时间为０．１ｓ，
２ 转动角加速度β＝３３００？／ｓ
由此计算力矩得：Ｔ＝Ｊβ＝０．０４３Ｎ．ｍ
功率Ｐ＝Ｔｗ＝２．４８
．所以定做的电机额定电压２２０Ｖ，输出功率至少３Ｗ，输出转矩至少为１Ｎ．ｍ，转速为１４００ｒ／ｍｉｎ，减速箱的减速比为２３。电机输出轴端进行适当的加粗加长。
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４．３ 腰部
４．３．１ 底座及腰部设计要求
工业机器人底座的设计主要考虑机器人的承重、散热、节省材料及合理装配等。由于底座基本上承担了工业机器人的所有重量，因此在材料的选取上要选取强度高，抗震性强，耐疲劳的材料。本文中选用ＺＧ２００作为底座材料。又考虑到底座为铸件，为避免铸造过程中出现缩松、缩孔等铸造缺陷，因此可将底座设计成内部中空的结构。这样既节省了材料，又降低了制造成本。
腰部承受了较大的转矩，在进行校核的时候，要特别注意其抗弯抗扭的能力。因为回转台同样为铸件，因此其材料选用ＺＧ２００－４００，外形设计为薄壁结构，以减少其自身的重量。
４．３．２ 电机选择
小手臂转动惯量：
２２ ２Ｊ＝Ｊ＋ｍｐ＝０．８０＋９．５Ｘ（１５Ｘｃｏｓ１５？）＝２３．４３ｋｇ．ｍ ３０
大手臂转动惯量：
２２２２２ ２２２２２Ｊ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＋ｍｐ ＝ （０．２＋０．１＋０．１２＋０．０６）＋４４．８Ｘ０．３５ ＝５．７４２ ２
２ｋｇ．ｍ
两电动机的转动惯量：
２２２Ｊ＝ Ｊ ＋Ｊ＝３４０．２＋８．５０．４＝２．７２ ｋｇ．ｍ 电电电１２
减速箱的转动惯量：
２２Ｊ＝１５０Ｘ０．４５＝３０．３７５ ｋｇ．ｍ 减
腰部本身的转动惯量：
２２２Ｊ＝ｍｐ＝２５００．２５＝４０ ｋｇ．ｍ １
所以，总的转动惯量为
２Ｊ＝２３．４＋５．７４２＋２０＋２．７２＋２８．１２５＋４０＋３０．３７５＝１５０．３９２ ｋｇ．ｍ 总
而转动角加速度为
２ε＝＝＝７．８５４ ？／ｓ
输出轴的转矩为
Ｍ＝Ｊε＝１５０．３９２×７．８５４＝１１８１．１７９Ｎ？ｍ 总
转换到电机上的转矩为
Ｍ＝＝＝１７．７１Ｎ？ｍ 电
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根据要求ＭＦＭ，即所选滚珠丝杆压杆稳定性完全满足要求。
２．３ 滚动轴承的选用
２．３．１ 基本额定载荷
由 Ｃｒ＝
ｆｈ
Ｐａ （２—２０） ｆｎ
式中：ｆｎ—— 速度系数，由《机电一体化系统设计课程设计指导书》查表４．２－８，取ｆｎ＝０．３７０；
ｆｈ—— 寿命系数，由《机电一体化系统设计课程设计指导书》查表４．２－８，
取ｆｈ＝３．１１；
Ｐａ—— 当量动载荷，由《机电一体化系统设计课程设计指导书》查表４．２－８４，
取Ｐａ＝Ｆｍ＝１２０５Ｎ；
Ｃｒ＝ｆｈ３．１１Ｐａ＝?１２０５＝１０１２８．５１Ｎ ｆｎ０．３７
２．３．２ 滚动轴承的选择
滚珠丝杆的公称直径为２０ｍｍ，基本额定载荷Ｃｒ＝９３０９Ｎ，根据以上条件选择（角接触球轴承）。
图２－８ 轴承外形尺寸
丝杆的伸缩端选用铜套功能与直线轴承相同，如图２－９所示：
图２－９ 铜套外形
其尺寸可以选择标准件也可以根据安装尺寸进行定制。
２．３．３ 轴承的校核
（１）寿命校核
１０６ＣａεＬｈ＝（） （２—２３） ６０ｎＰａ
式中：Ｃａ—— 额定动载荷，Ｃａ＝１１２００Ｎ
ｎ—— 工作转速，ｎ＝６５０ｒ／ｍｉｎ
Ｐａ—— 当量动载荷，Ｐａ＝１２０５Ｎ
１０６Ｃａε１０６１１２００３Ｌｈ＝（）＝?（）＝２．０５９?１０４（ｈ） ６０ｎＰａ６０?６５０１２０５
Ｌｈ远大于１５０００ｈ，所以满足要求。
（２）额定静载荷校核
Ｃｏｒ≥ＳｏＰｏａ （２—２２）
式中：Ｃｏｒ—— 基本额定静载荷（Ｎ）
Ｐｏａ—— 当量静载荷，由《机械设计使用手册》［７］查表４．２－８４得Ｐｏａ＝Ｆａ＝１２０５Ｎ
Ｓｏ—— 安全系数，由《机械设计使用手册》查表４．２－１６得Ｓｏ＝２
Ｃｏｒ≥ＳｏＰｏａ＝２?１２０５＝２４１０Ｎ
Ｃｏｒ远大于２４１０Ｎ，所以满足要求。
２．４ 步进电动机的计算与选型
根据机电一体化系统设计课程设计指导书》６１页［４］，对步进电动机的计算与选型，通常按一下几个步骤进：
①根据机械结构，求得加在步进电动机转轴上总转动惯量；
②计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩；
③取其中较大值，作为确定步进电动机最大静转矩的依据；
④根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选步进电动机进行校核。
２．４．１ 步进电机转轴上总转动惯量的计算
⑴、滚珠丝杠的转动惯量计算
由《机电一体化系统设计课程设计指导书》表４－１知，圆柱体转动惯量计算公式如下［４］：
Ｊｓ＝ｄ０４＝?Ｌρ２１６ （２—２３） πＬρＲ４２
３π－３３ρ＝７．８５?１０（ｋｇ／ｃｍ）； 式中： ρ—— 材料密度（ｋｇ／ｃｍ），取
Ｌ—— 丝杠总长，Ｌ＝３５６ｍｍ＝３５．６ｃｍ；
ｄ０——丝杠的公称直径，取ｄ０＝２０ｍｍ＝２ｃｍ；
代入公式计算得 ：
Ｊｓ＝πＬρＲ４
２４ｄ０３．１４?３５．６?７．８５?１０－３?２４
＝?Ｌρ＝＝２．８５ｋｇ?ｃｍ２
２１６２?１６ π
控制系统采用步进电机，调速灵活，可不用减速齿轮直接通过联轴器与电机直接连接，丝杠折算到电机轴上的转动惯量：
Ｊ１＝Ｊｓ＝２．８５ｋｇ?ｃｍ２ （２—２４）
⑵、螺母座等部件折算到丝杠上的转动惯量
根据《机电一体化系统设计课程设计指导书》４－１表公式［４］：
Ｐｈ２Ｊ２＝ｍｉ４π２ （２—２５）
ＰＰ＝５ｍｍ＝０．５ｃｍ式中：ｈ—— 丝杠导程，取ｈ；
ｍｉ ——分配到每根轴移动部件的平均质量，取为３ｋｇ；
代入公式计算得：
Ｐｈ２０．５２?３Ｊ２＝２ｍｉ＝＝０．０１９ｋｇ．ｃｍ２
２４π４?３．１４
⑶、传动系统等效转动惯量的计算
由于丝杠是通过联轴器与电机直接进行连接的，所以，丝杠传动时传动系统折算到电机轴上的总转动惯量为：
Ｊｅ＝Ｊ１＋Ｊ２＝２．８５＋０．０１９＝２．８６９ｋｇ?ｃｍ２ （２—２６） 根据《机电装备设计》课本第２４４［５］，为使步进电机具有良好的起到性能及较快的响应速度，所选电机转子的转动惯量应满足，由此可知所选电机转动惯量不小于７１９．７５ｇ?ｃｍ２。据此可初步选择步进电机：
由北京和利时５６系列二相混合式步进电机．由海特采购ｐｄｆ第一页，初选步进电机为５６ＢＹＧ２５０Ｅ－ＳＡＳＳＢＬ０６０１型号，其参数表如表２－３所示：
显然，该步进电动机转动惯量为７５０ｇ·ｃｍ２，初步满足要求。
２．４．２ 步进电机转轴上等效负载转矩的计算
步进电机负载转矩步进电机轴的轴承在不同的条件下有所不同，通常考虑两种情况：一是快速负荷（工作负荷为０）时所需要的力矩，以下分别进行计算：
⑴、快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩
Ｔｅｑ１＝Ｔａｍａｘ＋Ｔｆ＋Ｔ０ （２—２７）
式中 ：Ｔｅｑ１—— 快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩（Ｎ?Ｍ）
Ｔａｍａｘ—— 快速空载起动时折算到电机转轴上的最大加速转矩（Ｎ?Ｍ） Ｔｆ—— 移动部件折算到电机轴上的摩擦转矩（Ｎ?Ｍ）
Ｔ０—— 丝杠预紧后折算到电机轴上的附加摩擦力矩（Ｎ?Ｍ）
① 快速空载起动时折算到电机转轴上的最大加速转矩
Ｔ?Ｊｅｑ?ｎｍ
ａｍａｘ＝２π
６０?ｔ （２
ａ
式中： Ｊｅｑ—— 步进电动机转轴上总的转动惯量 ｋｇ?ｃｍ２；
ｔａ—— 电机加速到最快进给速度所需时间（ｓ），取ｔａ＝０．３ｓ；
ｎｍ—— 电动机的最大转速（ｒ／ｍｉｎ），ｎｍ＝６５０ｒ／ｍｉｎ；
由于 Ｊｅｑ＝Ｊｍ＋Ｊｅ＝０．７５＋２．８６９＝３．６３９ｋｇ?ｃｍ２ （２代入公式计算得 ：
Ｔ２π?Ｊｅｑ?ｎｍ２?３．１４?３．６３９?６５０?１０－４
ａｍａｘ＝６０?ｔ＝
ａ６０?０．３＝０．８２３Ｎ?Ｍ
② 移动部件运动时折算到电机转轴上的摩擦转矩Ｔｆ
Ｔ摩Ｐｈ
ｆ＝Ｆ２πηｉ （２
Ｆ摩＝μ（ＦＺ＋Ｇ） （２
式中：Ｆ摩—— 导轨的摩擦力（Ｎ）
Ｐｈ—— 滚珠丝杠导程（ｍ）
η—— 传动链总效率，取η＝０．８５
ｉ—— 总传动比，ｉ＝１
ＦＺ—— 垂直方向工作载荷，ＦＺ ＝６７０Ｎ
Ｇ—— 运动部件总重力，Ｇ＝９８Ｎ
μ—— 导轨的摩擦因数，取μ＝０．１５
代入上式得： Ｆ摩＝μ（ＦＺ＋Ｇ）ｃｏｓ５６?＝１９２．７８Ｎ
—２８） —２９） —３０） —３１）
Ｆ摩Ｐｈ１９２．７８?０．００５Ｔｆ＝＝＝０．１８Ｎ ｍ ２πηｉ２?３．１４?０．８５?１
③ 丝杠预紧后折算到电机轴上的附加摩擦转矩Ｔ０
由于滚珠丝杠的传动效率很高，所以Ｔ０相对于Ｔａｍａｘ很小，在这里也忽略不予计算。
（２—３４）
其中：Ｆｔ—— 进给方向最大工作载荷（Ｎ），Ｆｔ＝Ｆｍ＝１２０５Ｎ；
η—— 传动链总效率，取０．８５；
ＦＰ１２０５?０．００５＝１．１２９Ｎ?Ｍ 于是 Ｔｔ＝ｔｈ＝２πηｉ２?３．１４?０．８５?１
代入公式得： Ｔｅｑ２＝Ｔｆ＋Ｔ０＋Ｔｔ＝０．１８＋１．１２９＝１．３０９Ｎ?Ｍ
⑶、步进电机转轴上最大等效负载转矩Ｔｅｑ
Ｔｅｑ＝｛Ｔｅｑ１，Ｔｅｑ２｝＝１．３０９Ｎ·Ｍ （２—３５）
⑷、步进电动机性能校核
图２－９ 步进电动机矩频特性曲线
① 最快工作进给速度时电动机输出转矩校核：
由最快工作进给速度和系统脉冲当量，可计算出电动机对应的运行频率为： ｆｍａｘｆ＝ｖｍａｘｆ
δ＝４０＝４０００Ｈｚ＝４ＫＨｚ（取脉冲当量０．０１） （２—３６） ０．０１
根据初选型号步进电动机矩频特性曲线（图２－９），ｆｍａｘｆ频率下对应的电机输
出转矩Ｔｍａｘｆ＝１．４９Ｎ·Ｍ。显然Ｔｍａｘｆ＞Ｔｅｑ２ ，即所选电动机满足要求。
② 最快空载移动时电动机输出转矩校核：
同上计算公式： ｆｍａｘｆ＝ｖｍａｘｆ４０＝４０００Ｈｚ＝４ＫＨｚ ０．０１δ＝
根据初选型号步进电动机矩频特性曲线（图２－９），ｆｍａｘｆ频率下对应的电机输
出转矩Ｔｍａｘｆ＝１．４９Ｎ·Ｍ。显然Ｔｍａｘｆ＞Ｔｅｑ１ ，即所选电动机满足要求。
③ 最快空载移动时电动机运行频率的校核：
由②的计算可知ｆｍａｘｆ＝
限空载频率。 ｖｍａｘｆδ＝４０＝４０００Ｈｚ＝４ＫＨｚ，显然未超出所选电机的极０．０１
综上所述，所选步进电动机型号完全满足要求。
２．４．３ 步进电动机尺寸
所选步进电动机具体尺寸参数图如２－１０所示：
图２－１０ 步进电机
图２－１１ 型号说明
图２－１２ 步进电动机外形尺寸图
２．５ 联轴器的选用
联轴器是机械传动装置常用，主要用于连接轴与轴（或连接轴和旋转部分），来传递运动和转矩。联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器两类。挠性联轴器是机床进给传动中广泛采用的一种无间隙传动联轴器。刚性联轴器是不能补偿两轴有相对位移的联轴器。
根据所选步进电动机型号的主轴尺寸ａ＝８ｍｍ，以及所选丝杠的型号，初步选用刚性联轴器，其型号ＬＳ９－２５－８８，其规格尺寸及性能如表２－５所示：
图２－１３ 联轴器外形尺寸
表２－５ 联轴器规格尺寸
根据《机电一体化系统设计课程设计指导书》５１页联轴器的选用，对所选联轴器进行校［６］：
由步进电机的计算与选型２．４．２中的计算可知：所需联轴器工作中的最高转速为ｎ＝６５０ｒ／ｍｉｎ，传递的最大转矩为Ｔ＝１．３０９Ｎ．ｍ；从上表可知，该型号联轴器的最高转速ｎｍａｘ＝１４０００ｒ／ｍｉｎ，许用转矩［Ｔ］＝２Ｎ．ｍ。
显然：ｎｍａｘ＞ｎ且［Ｔ］＞Ｔ；所以所选该型号的联轴器完全满足设计要求。即所选
联轴器的型号：钢性联轴器型号ＬＳ９－２５－８８。
其他零部件如图纸。
第三章 并联机床的结构设计
此部分主要包括并联机构整体的构成，还有最主要的伸缩杆部分的设计，以及整个机床的机构。
３．１ 机床中的并联机构
３．１．１概念设计
概念设计是并联机床设计的第一步，其目的是所需的自由程度，包含一个主刚体（平台）的各种并联机构杆对结构，驱动方式和可能的组合的整体布局。
根据不同含支链并联机床的伺服致动器的数目，大致可分为３种类型的并联，串并联。在一个分枝只包含一个或多个执行器的前两个，直接生成３ ～ ６自由度；由２个或更多的自由度并联机构串联组合，以生成所需的自由度或串行程度小于后者。根据不同的位置在支链并联机床的致动器，可用于对和外侧的驱动，和线性驱动单元的一般用途，如伺服电机和滚珠丝杠副、直线电机等。多样性的并联机床的总体布局框架结构的变化，也使工作空间的大小，形状和运动灵活性差。因此，在整体布局方案的制定，应使用的概念设计与运动学设计的交互方式，并作出决定，根据特殊要求。
３．１．２运动学设计
平行的包括工作空间的定义和描述机床运动学设计，分析和工作空间和两个内容。工作空间的合理定义在并联机床的运动学设计的第一步。不同于传统的机床，并联机床的工作空间是支链的工作空间的交集，通常被封闭的空间曲面。为了适应多轴数控操作的需要，通常将柔性（巧克力）的规则定义的几何题为机床的编程工作空间工作空间。对于纯的６自由度并联机床，实现能力的平台的位置和姿态耦合，增加的工作态度，逐渐狭窄的空间。因此，为了实现实现可视化的姿态能力的平台，往往需要或姿态降维描述。
３．２杆件的配置
杆件是并联运动机构的驱动元件。杆系的配置对并联运动机构的结构和性能都将起到绝对性的作用。
杆件的配置主要考虑的问题是：
（１）杆件的基点是固定的还是移动的
（２） 杆件的长度是可变的还是固定的
（３） 杆件与动平台的连接形式
我选择的是一个可变长度的杆，他的性格特征是杆长度可伸缩机构改变，的铰链杆一端固定在机架上，而另一端通过铰链连接的移动平台。位置控制信号发送给步进电机，驱动滚珠丝杠传动，实现伸缩杆，伸缩位移或角位移测量系统或解码器回到位置控制系统。显然，可以改变范围栏的长度，最大和最小的长度对机器的工作空间将产生直接影响，而且通过伸缩杆的结构限制。
３．２．１ 杆件设计
（１） 杆件的分类
杆并联机构运动输入组件。从运动学角度，这是一个一定长度的刚性体。长变化（主轴或表），速度，加速度，位置和姿态。物理结构构件可以包括机械部件，电器元件，液压元件及它们的组合。杆件可以分为固定杆长和可变杆长两大类。在并联机床，由直线电机驱动的滚珠丝杠伸缩杆或棒是目前使用最广泛的两种。
（２） 伸缩杆
伸缩杆是 以滚珠丝杆传动为基础组成的可伸缩（可变杆长）的杆件如图３－１所示：
图３－１伸缩杆
由图３－１可见，通过有角接触球轴承将滚珠丝杆固定在杆件左端，滚珠螺母与伸缩管固定连接。由于伸缩套管外表面有轴套向导向，当丝杆转动时，螺母只能带动伸缩套管作直线移动。这样就把滚珠丝杆的转动转换成套管与塑料轴套的相对移动，形成一根可伸缩的杆件。
３．２．２ 伸缩套筒
伸缩套筒是一个空心的管，其内径比丝杆的外径大，通过安装可与丝杆构成相对的运动，从而实现伸缩的功能如图３－２所示：
图 ３－２ 伸缩筒尺寸图
如图所示，由于伸缩筒与其他零件直接存在相对的运动，所以对其表面的光滑程度有一定的要求。
３．３铰链的设计（虎克铰）
（１）铰链是连接杆件和动平台的构件，其功能是提供绕某一运动中心的转动以及传递实现运动所需的力。为了实现这一目标，铰链应该有旋转自由度，并在所有的旋转位置，旋转轴可以通过同一点铰链。
（２）空间铰链是并联机构的活动关节，对并联运动机床的工作精度有很大的影响，制造精度要求较高。通过第一章中的对比选用虎克铰，既可以满足要求，有具有经济实用性。其结构如图３－３所示：
图 ３－３虎克铰结构图
虎克铰具有标准件，也可有十字轴承进行定制，根据本机构的特点，所以选用标准的十字轴承，其中的上下配件可根据安装的需求进行定制。
３．４机床框架和床身的设计
机床的框架除了保证实现所要求的工作空间和并联运动机构及其驱动装置的安装要求外，在设计过程中还考虑以下问题：
（１）
（２）
（３）
（４）
（５） 框架零件的组成。 回转工作台的连接。 刀具交换系统和刀具交换位置 排屑传送带的位置 电源和其他管路的连接方法
将其设计成左右对称的框架和床身底座。将各种部件和装置安装到机床框架和底座上。如图３－４示：
图 ３－４ 机床框架和床身
第四章 并联机床的装配出图
在装配图的出图与设计时先用Ｐｒｏ／Ｅ进行了简单的三维建模，以便更好的了解其结构，各个部件之间的位置关系，以及视图的样子。
４．１ Ｐｒｏ／Ｅ软件的概述
ｐｒｏ－ｅ是Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ的简称，更常用的简称是ＰｒｏＥ或Ｐｒｏ／Ｅ，Ｐｒｏ／Ｅ是美国参数技术公司 （Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，简称ＰＴＣ）的重要产品，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。ｐｒｏ－ｅ作为当今世界机械ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的模具和产品设计三维ＣＡＤ／ＣＡＭ软件之一。
Ｐｒｏ／Ｅ第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Ｐｒｏ／Ｅ的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。
Ｐｒｏ／Ｅ采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。
４．２ Ｐｒｏ／Ｅ的功能 １． 特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）；
２． 参数化（参数＝尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）；
３． 通过零件的特征值之间，载荷 ／边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计；
４． 支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列， Ｐｒｏ／ＰＲＯＧＲＡＭ的各种能用零件设计的程序化方法等）；
５． 贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方的变动），其它辅助模块将进一步提高扩展Ｐｒｏ／Ｅ的基本功能［８］。
４．３ ＣＡＸＡ电子图版简介
ＣＡＸＡ秉承“软件服务工业”的理念，多年来致力于将工程师从纷繁复杂的机械工程图绘制工作中解脱出来，全身心投入设计开发工作，将创意转化为实际工作所需，
提高企业研发创新能力。ＣＡＸＡ电子图板机械版专为工业工程师打造，轻松实现“所思即所得”。
ＣＡＸＡ电子图板机械版打造了全新软件开发平台，并拥有多项专利技术。多文档、多标准以及交互方式上带来全新体验，而且在系统综合性能方面进行了充分改进和优化，对于文件特别是大图的打开、储存、显示、拾取等操作的运行速度均提升１００％以上，Ｕｎｄｏ／Ｒｅｄｏ性能提升了十倍以上，动态导航、智能捕捉、编辑修改等处理速度的提升，给用户的设计绘图工作带来流畅、自如的感受。而且依据中国机械设计的国家标准和使用习惯，提供专业绘图工具和辅助设计工具，通过简单的绘图操作，将新品研发、改型设计等工作迅速完成，提升工程师专业设计能力。
ＣＡＸＡ电子图板机械版具有完全的自主知识产权，超过３０万企业用户成功应用，稳定可靠，是百万工程师必备的ＣＡＤ软件。
ＣＡＸＡ电子图板提供强大的图形绘制和编辑工具，除提供基本图元绘制功能外，还提供孔／轴、齿轮、公式曲线以及样条曲线等复杂曲线的生成功能；同时提供智能化标注方式，具体标注的所有细节均由系统自动完成；提供诸如尺寸驱动、局部放大图等工具，系统自动捕捉您的设计意图，轻松实现设计过程“所见即所得”。
４．４ 二维图的绘制处理
１．设置作图环境：①图形界限（图纸设置） ②捕捉点设置 ③图层、线性、线宽、颜色设置
２．图形的显示控制
３．常用的图形对象设置
４．常用图形编辑设置
５．文本编辑设置
６．标准
７．打印输出
开始对软件进行以上的基本设置后［９］，开始根据所选的各种零件的相关尺寸进行装配图以及零件图的绘制与设计。
第五章 并联机床面临的主要技术问题及前景
５．１ 引言
并联机床由Ｓｔｅｗａｒｔ机构或其演化机构构成，具有并联桁架结构的特点，理论上具有较好的刚度重量比和较强的承载能力，也具有很高的运动精度，但在实际系统设计过程中发现，实现其理论上的精度和刚度指标是困难的。这些困难主要来自机构关节部分的设计［１５］，即在实践中难以实现理想的高精度运动关节。
此外，虽然并联机床的桁架结构可以提高并联机构部分的刚度重量比，但是如果从机床总体的角度来衡量，则会发现大多数并联机床都是采用倒置的并联机构形式，都需要一个庞大的支撑架作为机床的床身。因此实际上机床总的体积和重量并没有明显减少。
尽管并联机床仍存在许多不足之处，甚至有些技术问题至今尚没有得到全面和根本上的解决，但是，作为一种处于成长过程中的新形式机床，随着研究工作的深入，许多技术难点正在逐步得到解决。
５．２机床的关节运动精度问题
第一个是并联机床的精度，其次是并联机床的工作空间。影响并联机床加工精度的主要因素包括两个方面，即支路两端运动的联合标定精度的并联机构的参数。并联机床运动平台结构的刚度和酒吧是相对容易保证，手运动换球接头，接头的设计与实现难。要求能灵活的在工作空间、力和运动的传动精度高的范围内的同时旋转。如果关节运动是非线性的，这将大大影响平台的精度，即使做关节空间很小，体育中心坐标将在一个小空间波动，形状误差。
一个关节并联机构的发展已成为一个最重要的技术问题，在并联机床的研究。此外，并联机床坐标在所有并联机构关节的精确标定，三维坐标中心点准确，得到准确的数据，支杆的长度，保证运动学计算结果的正确性。
在机床的驱动和运动控制，假设该关节的运动具有良好的重复性，联合中心总是在一个稳定的中心点旋转，然后还需要通过校准值的中心坐标。但由于体育中心联合是一个虚拟的点，无法直接测量，只能用间接测量方法，不仅提高了标定的困难，这将最终导致在整个机床误差的增加。
事实上，并联机构关节并不总是位于理想的旋转中心，但不规则的振荡在一个小空间。并联机床是可行的，首先要解决上述两个问题的研究是联合设计和关节参数的标定。
５．３ 并联机床的未来展望
本毕业设计只是在并联机床的一个小的方向进行简单的研究分析，由于并联机构特性的复杂，仍有若干主题值得在未来继续深入研讨［１０］。
与此同时，随着社会的进步，其他的科学技术迅猛发展也为开发并联机构，提供了新的机遇与挑战。例如，以下问题就值得未来深入研讨。
（１） 确定用于实际应用中的新兴运动模式。
（２） 具有多操作模式的并联机构。
（３） 柔性并联机构构型综合。
（４） 微型并联机构的构型综合。
另外在未来的医疗发展中，医疗机器人也是必不可少的，所以在医疗，微型操作手，纳米操作手等方面也值得开发研究。
结论
通过本文以上部分的综合分析，可归纳出如下主要结论：
１． 传统机床的串联结构在机床的刚度重量比方面存在不足，以当前时代的资源环境条件需要产生新的技术变革。并联机床的并联结构则可以弥补传统机床串联结构带来的诸多不足。
２． 虽然目前并联机床依然面临诸多技术问题需要解决，但并联机床作为新一代机床的代表，依然具有良好的发展前景。
３．并联机床当前需要解决的主要问题仍然表现在作业空间等方面。随着研究工作的展开，不断涌现出新的机构，但上述问题依然没有得到全面彻底的解决，仍然需要深入的研究。
４． 并联机床参数的标定也是机床设计研制的重要内容之一，同时也是影响其走向实际应用的重要方面，需要加以深入研究。
５． 虽然 并联机构目前仍存在着许多技术上的难题，但随着社会的发展进步，其未来的发展前景还很明朗的，具有继续研究开发的意义。
参考文献
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［１５］Ｄｕｅｒｓｃｈｍｉｅｄ Ｆ． Ｐａｒａｌｌｅｌ－Ｋｉｎｅｍａｔｉｋ： Ｚｕｒ ｓｅｒｉｅ ｇｅｒｅｉｆｔ．Ｗｅｒｋｓｔａｔｔ ｕｎｄ Ｂｅｔｒｉｅｂ（９）．２０１１．７７－８１
谢辞
经过一个学期的努力，完成了毕业设计，在这个过程中我对自己的专业有了更深的了解，学到了很多有价值的东西，同时更重要的是学到了一种研究设计的态度。能达到这样的效果是所有曾经指导过我的教师，帮助过我的同学，对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意！
要特别感谢我的指导老师—张楠老师。张老师具有专业知识，严谨的治学态度，朴实无华、平易近人的人各魅力对我影响深远；另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！
感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。
使我对完成这次毕业设计有了很大的兴趣，同时明白许多待人接物与为人处世的道理。
由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
作文七：《六一班主题班会设计》1900字
六、一班主题班会《不能没有你》
新汶街道实验学校 冯莉
班会目的：
１、让学生知道在温馨的班级大家庭里，每个人都很重要，每个人都在默默奉献，为班集体建设出力。
２、让学生了解团结互助的重要性，体验在团结互助的班集体中发挥每个人的力量都很重要。
班会活动准备：
１、提前安排两名学生主持人（甲、乙），布置活动步骤。
２、布置好班级的桌椅的摆放。
３、准备多米诺骨牌。
４、制作心愿树，剪５２份树叶。
班会过程：
一、导入环节（音乐声中）
甲：敬爱的老师，
乙：亲爱的同学们，
合：大家好。
甲：我是主持人杨浩森，
乙：我是主持人尚穷理。
甲：我们来自不同的家庭，
乙：我们有着不同的个性
甲：我们５２名同学应着集体的缘分走到了一起，组成了一个温暖和谐的大家庭。 乙：我们５２名同学带着自己的独特个性，组成了一个团结友爱的大集体， 甲：我们是一个整体，
乙：我们要共同进步，
甲：不能没有你，
乙：一个都不能少，
合：携手并肩向前走！
齐：六一班《不能没有你》主题班会现在开始！
二、第一板块：每个同学都重要。
游戏——多米诺骨牌。
甲：今天在我们主题班会的开始，我们先来玩一个游戏——多米诺骨牌。下面请出游戏的主持人班长范米雪。（范米雪上）
甲：尚穷理，你看懂刚才那个游戏了吗？
乙：当然看懂了，我们是一个整体，每个同学都很重要，我们都要以班级为荣，都要为这个大家庭增光添彩！
三、第二板块：团结互助很重要
（一）木桶理论。
甲：一朵浪花，只有融入大海，才能发出欢快的歌唱；
乙：一粒石子，唯有若干弟兄相互扭结，才能站成巍峨的山峰； 合：不能没有你，团结互助很重要！
甲：你们瞧，谁来了。（付颖颖上）
今天冯老师想找我们帮帮忙，我们来看看吧！
师：同学们，老师发现一些行为，请你们帮忙判断一下哪些行为是长木板行为，哪些行为是短木板行为？
课件出示行为，学生判断。
你有哪些长木板行为呢？你有哪些短木板行为呢？
乙：杨浩森，你觉得付颖颖说得好吗？
甲：太好了，付颖颖用一个木桶告诉我们班级建设一个都不能少啊！
乙：对，我们要像木桶一样紧紧相拥，就能感受到集体带给我们的快乐和幸福啊！
（二）玩游戏——人椅
甲：下面，让我们一起再来玩个叫《人椅》游戏，一起体验团结互助的力量。掌声邀请冯老师来当游戏主持人。
１、老师讲解游戏规则后开始游戏。
２、老师采访游戏时代表性学生。
３、师总结。
甲：一根筷子轻轻被折断，
乙：十双筷子牢牢抱成团。
甲：一棵小树弱不禁风雨，
乙：百里森林并肩耐岁寒。
甲：团结，拉近我们的距离，
乙：互助，增进我们的友谊！
齐：不能没有你，团结互助很重要！
（三）照片里的故事。
甲：下面，让我们再翻开珍藏的相册，重温一些温馨的画面，一起聆听照片里的故事。
乙：（定格一张照片）我们在干什么？谁来讲讲这张照片的故事？（指名说说） 甲：（定格第二张）照片上是谁？请他来讲讲照片上的故事吧！当时我们班所有的运动员都竭尽全力地比赛，心里都想着得第一，为班级争光。
乙：这一张呢？这是我们班的缝沙包比赛，我们都在认认真真地缝沙包，都想取得好名次，代表班级参加学校的比赛。呵呵，那一次，我被选上了，在学校的比赛中，我还拿了一等奖呢，为班级争了光，我很自豪。
甲：再来看这一张，这一张，大家一定更熟悉吧。是呀，这是前不久我们参加学校广播操比赛的情景，经过全班的努力，我们在小学的最后一次广播操比赛中，获得了一等奖。
甲：还有，“四好少年”歌谣比赛一等奖，大合唱一等奖，我们班同学参加学校组织的手抄报比赛、演讲比赛、包书皮比赛等取得的那些好成绩，还有我们每个学期的先进班集体，同学们还记得吗？
乙：这一张张照片，记录着一段段绚丽多彩的校园生活，也记录着我们团结协作的美好故事。
甲：我们爱我们的班级，爱这个温暖的大家庭，
乙：５２个伙伴都是兄弟姐妹，相亲相爱健康成长。
甲：不能没有你，心齐才能干大事！
乙：团结起来就能创造无限辉煌！
四、第三板块：永不止步最重要。
（ｐｐｔ 上出示一棵大树）
甲 ：每片绿叶都为大树而生，把阳光变成生命的乳汁奉献给大树！
乙：我们六一班就是一棵大树，我们每一片绿叶要不断发挥自己的光和热，才能让这棵大树越来越繁茂！
甲：我们每个人要为班级的发展不断努力，相信班集体的明天会因我们每个人的进步变得更加美好！
合：为了更美好的明天，我们要永不止步向前进！
甲：“我还能为班级做点什么？”请你们把以后为班级奉献的决心和打算写在绿叶上，别忘了写上你的名字啊！
（学生写心愿）
乙：交流的时间到了，（等大家坐好）谁来大声地读一读你的决心或是打算？（学生交流）
说得真好！ 请你把心愿贴在小组的枝干上。
甲：请所有同学都把你的心愿贴在小组的枝干上，贴好后，请组长再贴到许愿树上。（学生开始贴）
同学们，这棵树就是班级心愿树，它时刻提醒自己为班级的发展不断努力！ 最后欢迎冯老师讲话。
五、班主任总结。
作文八：《九年级六班班徽》400字
班徽寓意：志存高远 厚积薄发 善思静读 求真致远 班主任寄语：一路上，我们体验过成功的喜悦，也曾品尝失败的苦涩。三年的等待，只为了六月的绽放。亲爱的同学们，请用你们的双手为生命中的这段旅程划上完美的句点，像花儿一样绽放出最美姿态～
班誓：讲文明 不疯闹 讲卫生 懂礼貌
敬老师 亲同学 守纪律 勤思考
班训：认真听讲 大胆发言 诚实守信 拾金不昧 班规：１、不迟到，不早退，不旷课，有事要请假；不玩手 机
不看与上课无关的书籍等。
２、上课、下课要起立，动作要整齐。
３、严格遵守课堂纪律，坐姿端正。
４、按时、独立、高效的完成各科作业。
５、遵守考试纪律，认真答卷、不作弊。
６、不串桌，不玩耍，不追逐打闹，不高声喧哗，不在教室内做不适当的活动。
７、集合要做到快、静、齐，不得无故缺席。
８、服从老师和体育委员的安排，不得顶撞。
９、做操要认真、规范、整齐、有力度。
１０、集会时不得说话，不看任何书籍，做姿要端正。
作文九：《机械原理课程设计-压床六连杆机构设计说明书.doc》7500字
机械原理课程设计说明书
设计题目：六 连 杆 机 构 设 计
机电工程学院（系）机械设计制造及自动化专业
班级：
学号：
设计者：
指导老师： 郑志莲
完成日期 ２０１２ 年６ 月３０日
１
目录
一． 设计要求－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３
１． 压床机构简介－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３
２． 设计内容－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３
（１） 机构的设计及运动分折－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３
（２） 机构的动态静力分析－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３
二（压床机构的设计： －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－４
１． 连杆机构的设计及运动分析－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－４
（１） 作机构运动简图－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－５
（２） 计算长度－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６
，６０２． 机构运动分析－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－８
，１６０３． 机构运动分析－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ １０
４． 机构动态静力分析－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－１３
５． 运动曲线总成－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－２２
６． 小结－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－２４
２
一、压床机构设计要求
１．压床机构简介
下图所示为压床机构简图。其中，六杆机构ＡＢＣＤＥＦ为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮ｚ１－ｚ２、ｚ３－ｚ４、ｚ５－ｚ６将转速降低，然后带动曲柄１转动，六杆机构使滑块５克服阻力Ｆｒ而运动。为了减小主轴的速度波动，在曲轴Ａ上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。
２．设计内容：
（１）机构的设计及运动分折
已知：中心距ｘ１、ｘ２、ｙ， 构件３的上、下极限角，滑块的冲程Ｈ，比值
ＣＥ，ＣＤ、ＥＦ，ＤＥ，各构件质心Ｓ的位置，曲柄转速ｎ１。
要求：设计连杆机构 ， 作机构运动简图、机构１，２个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在ｌ号图纸上。 （２）机构的动态静力分析
３
已知：各构件的重量Ｇ及其对质心轴的转动惯量Ｊｓ（曲柄１和连杆４的重力和转动惯量（略去不计），阻力线图（图９—７）以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果。
要求：确定机构一个位置的各运动
副中的反作用力及加于曲柄上的平衡
力矩。作图部分亦画在运动分析的图样
上。
二、压床机构的设计
１、连杆机构的设计及运动分析
表９－５
设计内容 连杆机构的设计及运动分析
单位 （o） ｍｍ ｍｍ ｒ／ｍｉｎ 符号 ρ＇ ρ＇＇ Ｘ１ Ｘ２ ｙ Ｈ ＣＥ／ＣＤ ＥＦ／ＤＥ ｎ１ ＢＳ２／ＢＣ ＤＳ３／ＤＥ 数据 ９０ ５０ ２２０ ６０ １２０ １５０ １／２ １／４ １００ １／２ １／２
已知：Ｇ＝６６０ Ｎ，Ｇ＝４４０ Ｎ，Ｇ＝ ３００ Ｎ ２３５ ２， ２， Ｊｓ＝０．２８ ＫｇｍＪ＝０．０８５ ＫｇｍＰｒ ｍａｘ＝４０００ Ｎ２Ｓ３
４
（１）机构运动简图（６０度、１６０度）
，（６０度）
５
，（１６０度）
（２）长度计算：
设计内容 连杆机构的设计及运动分析 单位 （o） ｍｍ ｍｍ ｒ／ｍｉｎ
１１１符号 Ｘ１ Ｘ２ ｙ Ｈ ＣＥ／ＣＤ ＥＦ／ＤＥ ｎ１（顺） ＢＳ２／ＢＣ ＤＳ３／ＤＥ ψψ３３
数据 ９０ ５０ ２２０ ６０ １２０ １５０ １／２ １／４ １００ １／２ １／２
１１１，，由于—＝６０？，即？＝６０？，又因为ＤＥ＝ ＤＥＥＤＥψψ３３
，故三角形为正三角形 ＥＤＥ
，？＝ＤＥ ＥＥ
，，又分别过Ｅ，作以ＥＦ为半径的圆，交右侧导轨于Ｆ和 ＥＦ
，，，，知：ＥＦ？且ＥＦ＝ ＥＦＥＦ
，，？四边形为平形四边形 ＥＦＦＥ
，？＝Ｈ＝１５０ｍｍ ？ＤＥ＝１５０ｍｍ ？ＥＦ＝ＤＥ／４＝３７．５ｍｍ ＥＥ
６
，，ＢＣ，，在上极限位置：与共线 ＡＢ
００，，，，，，ＡＤＣＡＤＣ１２０１０７．１９在三角形中：？＝－＝ ａｒｃｔａｎ（ｘ／ｙ）２
２２Ｘ，Ｙ且有ＡＤ＝＝２２５．６１ｍｍ ２
所以由余弦定理可知：
２２０，，，，，，，，，，，，ＡＢ，ＢＣＡＤ，ＤＣ，２，ＡＤ，ＤＣ，ＣＯＳ１０７．１９＝＝２７２．４６ｍｍ
同理可知：在下极限位置时有
０４７．１９？ＡＤＣ＝６０？－ａｒｃｔａｎ（ｘ／ｙ）＝ ２
２２，ＡＤ，ＤＣ，２，ＡＤ，ＤＣ，ＣＯＳ４７．１９ＢＣ，ＡＢ＝＝１７３．８９ｍｍ
从而解得：ＡＢ＝４９．３ｍｍ，ＢＣ＝２２３．２ｍｍ 综上得：ＡＢ＝４９．３ｍｍ，
ＢＣ＝２２３．２ｍｍ，
ＥＦ＝３７．５ｍｍ，
ＤＥ＝１５０ｍｍ，
ＤＣ＝１００ｍｍ
７
，２、机构运动分析： ６０
，，．时的速度分析： ６０
已知ｎ＝１００ ｒ／ｍｉｎ，所以＝２／６０＝１０．４７ ｒａｄ／ｓ ，，ｎ１
？＝＝０．５２ｍ／ｓ ｖ，，ｌ１１ＡＢ
＝ ＋ ｖｖｖＣＢＣＢ大小 ？ ０．５２ ？
方向 ？ＣＤ ？ＡＢ ？ＢＣ 选取比例尺＝（０．０１ｍ／ｓ）／ｍｍ，做速度多边形如下： ，ｖ
ｐｃ，＝０．０１３０．９２＝０．３０９２ｍ／ｓ ，？ｖｕｖＣ
ｂｃ，＝０．０１３２．８４＝０．３２８４ｍ／ｓ ，？ｖｕｖＣＢ
ｐｅ，＝０．０１４６．３８＝０．４６３８ｍ／ｓ ，？ｖｕｖＥ
ｐｆ ，＝０．０１４１．０８＝０．４１０８ｍ／ｓ ，？ｖｕｖＦ
ｅｆ，＝０．０１１８．７５＝０．１８７５ｍ／ｓ ，？ｖｕｖＦＥ
ｐｓ，＝０．０１３９．５２＝０．５９２ｍ／ｓ ？ｖｕ２Ｓ，ｖ２
ｐｓ，＝０．０．１９＝０．２３１９ｍ／ｓ ，？３ｖｕＳｖ３
８
ｖＣＢ？，＝１．４０８ｒａｄ／ｓ ，２ｌＢＣ
ｖＣ？＝＝３．０９２ｒａｄ／ｓ ，３ｌＣＤ
ｖＦＥ？ω，＝５．０ｒａｄ／ｓ ４ｌＥＦ
，，．时的加速度分析： ６０
２２ ＝ω１ｌＡＢ＝５．４０４ｍ／ｓａＢ
２２ ｎ＝ω２ｌＢＣ＝０．４６２ｍ／ｓａＣＢ２２ ｎ＝ω３ｌＣＤ＝０．９５６ｍ／ｓ ａＣＤｔｎｔｎ＝ ＋ ＝ ＋ ＋ ａａａａａａＣＢＣＢＣＢＣＤＣＤ
大小： ， ？ ， ？ ？ ， 方向： ， Ｃ？Ｄ ？ＣＤ Ｂ？Ａ Ｃ？Ｂ ？ＢＣ
２选取比例尺＝（０．１ｍ／ｓ）／ｍｍ，作加速度多边形： ，ａ
２ ｐ＇ｃ＇＝＝０．１×４０．３６ ＝４．０３６ｍ／ｓ？ｕａａＣ
２ ｐ＇ｅ＇＝＝０．１×６０．５４ ＝６．０５４ｍ／ｓ？ｕａａＥ
＇ｔ２ ｎｃ＇＝＝０．１×３４．１２ ＝３．４１２ ｍ／ｓ？ＣｕａａＣＢ
＇ｔ２ ｎｃ＇＝＝０．１×３９．２１ ＝３．９２１ｍ／ｓ？ｄｕａａＣＤ
９
ｎｔ ＝ ＋ ＋ ａａａａＦＥＥＦＥＦ大小 ？ ？ ？ ？ 方向 ？ ？ Ｆ？Ｅ ？ＥＦ
２ｐ＇ｆ＇＝＝６．８４１ ｍ／ｓ ？ｕａａＦ
＇２ｐ＇ｓ＝＝４．４４３ｍ／ｓ ？ｕａａ２Ｓ２
＇２ｐ＇ｓ＝＝３．０２３ｍ／ｓ ？ｕａ３ａＳ３
ｔ２ －＝ ／＝１４．６３１ｒａｄ／ｓ ｌＣＢ，ａ２ＣＢｔ２ ＝ ／＝３９．１２ｒａｄ／ｓｌＣＤ，ａ３ＣＤ
，３、１６０机构运动分析：
，１６０，时的速度分析：
已知ｎ＝１００ ｒ／ｍｉｎ，所以＝２／６０＝１０．４７ ｒａｄ／ｓ ，，ｎ１
？＝＝０．５２ｍ／ｓ ｖ，，ｌ１１ＡＢ
＝ ＋ ｖｖｖＢＣＣＢ大小 ？ ０．５２ ？
方向 ？ＣＤ ？ＡＢ ？ＢＣ
，选取比例尺＝（０．０１ｍ／ｓ）／ｍｍ，做速度多边形如下： ｖ
ｐｃ，＝０．０１３７．６８＝０．３７６８ｍ／ｓ ，？ｖｕｖＣ
ｂｃ，＝０．０１３２．５５＝０．３２５５ｍ／ｓ ，？ｖｕｖＣＢ
ｐｅ，＝０．０１５６．３６＝０．５６３６ｍ／ｓ ，？ｖｕｖＥ
１０
ｐｆ ，＝０．０１５４．３１＝０．５４３１ｍ／ｓ ，？ｕｖｖＦ
ｅｆ，＝０．０１１８．２＝０．１８２ｍ／ｓ ，？ｕｖｖＦＥ
ｐｓ，＝０．０１４２．３９＝０．４２３９ｍ／ｓ ？ｖｕ２Ｓ，ｖ２
ｐｓ，＝０．０１２８．１８＝０．２８１８ｍ／ｓ ，？３ｖｕＳｖ３
ｖＣＢ？，＝１．３９６ｒａｄ／ｓ ，２ｌＢＣ
ｖＣ？＝＝３．７６８ｒａｄ／ｓ ，３ｌＣＤ
ｖＦＥ？ω，＝４．８５３ｒａｄ／ｓ ４ｌＥＦ
，，１６０时的加速度分析：
２２ ｌＡＢ＝ω１＝５．４０４ｍ／ｓａＢ
２２ ｎ＝ω２ｌＢＣ＝０．４５４ｍ／ｓａＣＢ２２ ｎ＝ω３ｌＣＤ＝１．４２０ｍ／ｓ ａＣＤｔｎｔｎ＝ ＋ ＝ ＋ ＋ ａａａａａａＣＢＣＢＣＢＣＤＣＤ
大小： ， ？ ， ？ ？ ， 方向： ， Ｃ？Ｄ ？ＣＤ Ｂ？Ａ Ｃ？Ｂ ？ＢＣ
２ｍ／ｓ选取比例尺，＝（０．１）／ｍｍ，作加速度多边形： ａ
１１
２ ｐ＇ｃ＇＝＝０．１×３７．１２ ＝３．７１２ｍ／ｓ？ｕａａＣ
２ ｐ＇ｅ＇＝＝０．１×５５．６８ ＝５．５６８ｍ／ｓ？ｕａａＥ
＇２ ｔｎｃ＇＝＝０．１×５６．２５ ＝５．６２５ ｍ／ｓ？ＣｕａａＣＢ
＇ｔ２ ｎｃ＇＝＝０．１×３４．３ ＝３．４３ｍ／ｓ？ｄｕａａＣＤ
ｎｔ ＝ ＋ ＋ ａａａａＦＥＥＦＥＦ大小 ？ ？ ？ ？ 方向 ？ ？ Ｆ？Ｅ ？ＥＦ
２ｐ＇ｆ＇＝＝７．７９５ ｍ／ｓ ？ｕａａＦ
＇２ｐ＇ｓ＝＝３．６７５ｍ／ｓ ？ｕａａ２Ｓ２
＇２ｐ＇ｓ＝＝２．７８４ｍ／ｓ ？ｕａ３ａＳ３
１２
ｔ２ －＝ ／＝２４．１２ｒａｄ／ｓ ｌＣＢ，ａ２ＣＢｔ２ ＝ ／＝３４．３ｒａｄ／ｓｌＣＤ，ａ３ＣＤ
，，．时动态静力分析 ６０
？（各构件的惯性力，惯性力矩：
ＦＩ２＝ｍ２＊＝Ｇ２＊／ｇ＝２９９．２２ Ｎ（与方向相反） ａａａＳ２Ｓ２Ｓ２ＦＩ３＝ｍ３＊＝ Ｇ３＊／ｇ＝１３５．７３ Ｎ（与方向相反） ａａａＳ３Ｓ３Ｓ３ＦＩ５＝ｍ５＊＝Ｇ５＊／ｇ＝２０９．４２ Ｎ（与方向相反） ａａａＦＦＦ
Ｐ０．９ＰｒｒｍａｘｍａｘＦｒ＝，（Ｓ，０．７５Ｈ）＝２８４８Ｎ Ｆ１００．２５Ｈ
ＭＳ２＝Ｊｓ２＊＝４．０９７ Ｎ？ｍ （逆时针） ，２
ＭＳ３＝Ｊｓ３＊＝３．３２５ Ｎ？ｍ （顺时针） ，３
ｈ２＝ ＭＳ２／ＦＩ２＝４．０９７／２９９．２２ ｍｍ ＝１３．６９ ｍｍ
ｈ３＝ ＭＳ３／ＦＩ３＝３．３２５／１３５．７３ ｍｍ ＝２４．５０ ｍｍ
？．计算各运动副的反作用力：
，对构件５进行力的分析：
构件５力平衡：Ｆ６５＋Ｆ４５＋ＦＩ５＋Ｆｒ＋Ｇ５＝０，选取比例尺
μＦ＝５０Ｎ／ｍｍ，作其受力图
１３
Ｆ，ａｅ＝μＦ＝５０３９．４６＝１９７３ Ｎ ，Ｒ４５
Ｆ，ｄｅ＝μＦ＝５０２．８７＝１４３．５ Ｎ ，Ｒ６５
，对构件４分析
Ｆ，ＦＲ４５Ｒ５４
，对构件２和３分析：
１４
构件２和３分别对Ｃ点取矩：
，，ｔＦｈＧｈ，，，ＤＣＦ＝（）／＝９７２．１ Ｎ Ｒ４３２３１６３Ｒ
，，，ｔＦｈＧｈ，，，ＢＣ＝（）／＝７３．２２ Ｎ ＦＩ２３２４１２Ｒ
，选取比例尺＝２０ Ｎ／ｍｍ，作杆２、３的受力图： Ｆ
１５
ｎ，，ｅｅＦ，＝＝２０６．０６＝１２１．２ Ｎ ，Ｆ６３Ｒ
ｎ，，，Ｆｅｅ，６９．５３，＝＝２０＝１３９０．６ Ｎ Ｆ１２Ｒ
Ｆ，，，ｅａ，２０，１１６．７７，２３３５．４Ｎ Ｒ２３Ｆ
？对构件１受力分析：
１６
Ｍ，Ｆ，ｈ，，ｈＮ，ｍｅｆ，＝＝２０６９．６２３０．２３＝４２．０９ （顺，，ｂＲ２１Ｆ
时针）
，１６０４．时动态静力分析
？．各构件的惯性力，惯性力矩：
ＦＩ２＝ｍ２＊＝Ｇ２＊／ｇ＝２４７．５ Ｎ（与方向相反） ａａａＳ２Ｓ２Ｓ２
ＦＩ３＝ｍ３＊＝ Ｇ３＊／ｇ＝１２５．０ Ｎ（与方向相反） ａａａＳ３Ｓ３Ｓ３
ＦＩ５＝ｍ５＊＝Ｇ５＊／ｇ＝２３８．６ Ｎ（与方向相反） ａａａＦＦＦ
Ｆｒ＝Ｆｒ ｍａｘ／１０＝４０００／１０＝４００ Ｎ ＭＳ２＝Ｊｓ２＊＝６．７５４ Ｎ？ｍ （顺时针） ，２
ＭＳ３＝Ｊｓ３＊＝２．９１６ Ｎ？ｍ （顺时针） ，３
ｈ２＝ ＭＳ２／ＦＩ２＝６．７５４／２４７．５ ｍｍ ＝２７．２９ ｍｍ
ｈ３＝ ＭＳ３／ＦＩ３＝２．９１６／１２５．０ ｍｍ ＝２３．３２８ ｍｍ
？．计算各运动副的反作用力
，对构件５进行力的分析
１７
构件５力平衡：Ｆ６５＋Ｆ４５＋ＦＩ５＋Ｆｒ＋Ｇ５＝０，选取比例尺
μＦ＝１０Ｎ／ｍｍ，作其受力图
１８
１０４．９８＝４９．８ Ｎ Ｆ，，，ｅａ，，Ｒ６５Ｆ
＝９３９．９ Ｎ Ｆ，，，ｄｅ，１０，９３．９９Ｒ４５Ｆ
，对构件４分析
Ｆ，ＦＲ４５Ｒ５４
，对构件３和２分析：
构件２和３分别对Ｃ点取矩：
ｔ，，ＦＦｈＧｈ，，，ＤＣ＝（）／＝３４８．１８ Ｎ Ｒ４３２３１６３Ｒ
ｔ，，，ＦｈＧｈ，，，，ＦＢＣ＝（）／＝６７．８８ Ｎ Ｉ２３２４１２Ｒ
１９
，选取比例尺＝２０ Ｎ／ｍｍ，作杆２、３的受力图： Ｆ
２０
ｎ，，ｅｅ，Ｆ＝＝２０３６．９３＝７３８．６ Ｎ ，Ｆ６３Ｒ
ｎ，１３２．１６，，，ｅｅ，＝＝２０＝２６４３．２ Ｎ ＦＦ１２Ｒ
Ｆ，，，ｅａ，２０，９０．４３，１８０８．６Ｎ Ｒ２３Ｆ
？对构件１受力分析，计算平衡力矩：
２１
，，ｈＭ，Ｆ，ｈＮ，ｍ，ｅｆ＝＝２０１３２．２３６．４５＝９６．３７ （逆时，，ＦｂＲ２１
针）
５．曲线图总成
（１）
（２）
２２
（３）
（４）
２３
小结：
做课程设计的这二周说长不长说短也不短，比平时上课累些，但也比平时上课充实很多，我很喜欢这种充实的感觉，一想到曾经中午不吃饭不休息就为了把它想透就感到兴奋不已。说到这就不得不感谢学院给我们提供一个这样的机会来锻炼提高自己的水平，更要感谢老师在百忙之中抽出时间对我们进行辅导。 课程设计的内容对我们绝大多数学生来说的感觉是一样的，熟悉又陌生。熟悉是因为我们所做的课题都是机械原理课程中学习过的操作单元，陌生的是对于设计过程中所涉及到的查阅资料、文献、标准，计算及计算机绘图等实际操作。这些操作我们平时接触并不太多，课程设计不但给我们提供了一次检验平时知识掌握熟练程度的机会，更主要的是给了我们一次学习和巩固知识的机会。从一开始的不知从何下手到后来的慢慢熟悉，再到后来的能基本掌握查阅资料的要领，能较熟练的操作ｗｏｒｄ、ａｕｔｏ ＣＡＤ及其他诸如Ｏｒｉｇｉｎ的专业软件，可以说我们的知识掌握熟练程度有了很大的提高。就在这一步一步的摸索中我们感受到了知识的力量，当我们运用平时所学习到的知识解决了课设中所涉及到的哪怕是一个很小的问题时，那种喜悦的心情也是难以言表的～ 回想这二周的时光，虽然比较辛苦，但还是让我们学会了许多书本上难以获取的知识，从老师开始布置任务，拿到任务书，我们一时有点不知所措，不知如何下手，以前一直都是听课，做作业，考试，都是理论上的东西，没有把理论与实践相结合，还真怀疑自己的能力，怕最终完不成此次任务。但经过几天的思考，整理思绪，很快就找到了突破的方向，再加上小组同学的紧密配合，一个有条理的计划书就展现在了脑海里，就开始
２４
查阅资料，相关的文献，虽然过程有点辛苦，但这三周的时光没有虚度，非常充实，让我们学到了很多东西。非常感谢学院给我们的这次课设机会，也非常感谢老师的热心教导～
２５
参考文献：
１． 陆风仪主编（机械原理课程设计（北京（机械工业出版社．２００６ ２． 孙 恒、陈作模主编（机械原理（北京（高等教育出版社（１９９７ ３． 徐绍军、云忠主编，工程制图，中南大学出版社２０１０ 注：
设计压床六杆机构，画出分配的两个位置的机构运动简图。
此设计是课程设计中的方案一，我的角度是６０度和１６０度。
２６
作文十：《油库设计说明书》29300字
镇海油库设计
摘 要
随着社会经济的发展，石油的储备逐渐成为一国能源和经济发展的重要部分。本设计是在充分了解浙江镇海油库所处地理位置和自然条件的基础上，根据给定的生产作业量和油品的运输方式，对该油库进行的一次常规设计。以此巩固对知识的掌握和应用能力。本次设计按生产操作，火灾危险程度，经营管理特点将各项设施分区布置，轻油罐区和重油罐区根据规范布置罐位，设置相应的消防系统和保卫措施。装卸区的布置要便于生产操作。采用输油管、油槽车、油轮等方式运输油品。生活区设在库外与油库分开布置，以便于安全管理。
本设计由文字说明、数据计算和图纸绘制三大部分组成。
说明部分包括设计原始数据资料、总图布置说明、工艺流程说明、平面安装图说明以及人员编制，此外，还有对油库的概述和油库应采用的安全措施作了介绍。
计算部分包括油罐设计容量的计算、装卸油设施的计算、管路的水力计算、选泵并校核、加热器面积计算以及油库消防计算。其中对油罐加热器面积进行了详细的计算。
绘图部分依据计算和各种规范以及经济因素，在最大限度满足生产要求的条件下，进行了较为经济合理的布局，并为油库将来的扩建和发展留有余地。 关键词；油库，罐区，输油管，工艺流程图
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｚｈｅｎｈａｉ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｓｔｏｒａｇｅ’ｓ Ｔｒｅｓｔｌｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｃｉａｌ ｅｃｏｎｏｍｉｃ， ｔｈｅ ｓｔｏｒｅ ｏｆ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｈａｓ ｂｅｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ａ ｃｏｕｎｔｒｙ’ｓ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ． Ｉｔ ｗａｓ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｕｎｄｅｒ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｚｈｅｎｈａｉ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｉｓ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇｒａｓｐ ａｎｄ ｕｓｅ ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ． Ｔｈｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｆａｃｉｌｉｔｙ ｉｓ ｄｅｐｅｎｄｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｔｈｅ ｄｉｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ， ａｒｒａｎｇｅｄ ｔｈｅ ｔａｎｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｌｏａｄｅｄ ａｎｄ ｕｎｌｏａｄｅｄ ｐａｒｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ａｄｏｐｔｅｄ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｔｈｅ ｏｉｌ， ｓｕｃｈ ａｓ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｐｉｐｅｌｉｎｅ， ｏｉｌ ｔａｎｋｅｒ ． Ｆｏｒ ｔａｎｋｉｎｇ ｃａｒｅ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ， ｔｈｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｉｌ ｄｅｐｏｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｏｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｐａｒｔ， ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒａｗｉｎｇ ｐａｒｔ．
Ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｐａｒｔ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｄｒａｗｉｎｇ， ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ， ｔｈｅ ｐｌａｎｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｎｋ ｆａｒｍ ａｎｄ ｔｈｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｏｐｔ．
Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐａｒｔ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｔａｎｋ． Ｔｈｅ ｌｏａｄｅｄ ａｎｄ ｕｎｌｏａｄｅｄ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ， ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｏｉｌ， ｔｈｅ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｐｕｍｐ， ｔｈｅ ｈｅａｔｅｒ ａｒｅａ ａｎｄ ｆｉｇｈｔ ｆｉｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｔａｎｋ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．
Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ， ａｌｌ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｙ， ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋ． Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ ａｌｓｏ ｒｅｓｅｒｖｅｄ ｓｏｍｅ ａｒｅａ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｉｌ ｄｅｐｏｔ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｏｉｌ ｄｅｐｏｔ， ｔａｎｋ ｆａｒｍ， ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｐｉｐｅｌｉｎｅ， ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ．
目 录
前 言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １
１ 文字说明部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １
１．１油库设计原始数据数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １
１．１．２镇海油库库址及周边环境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １
１．１．３镇海地区历年统计的自然条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １
１．２ 油库概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３
１．２．１油库综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３
１．２．２油库的业务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３
１．２．３油库的分级和分区．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３
１．２．４国外油库技术发展情况简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ５
１．３ 总图布置说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ６
１．４ 工艺流程说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ７
１．４．１制定工艺流程的原则：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ７
１．４．２镇海油库作业内容：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ８
１．４．３镇海油库工艺流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ８
１．５平面安装图说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ８
１．６ 油库安全技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ９
１．７ 油库环境保护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １０
１．７．１油库的污水来源．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １０
１．７．２含有污水的危害及处理的必要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １１
１．７．３含油污水的处理方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １１
１．８ 人员编制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １２
２ 数据计算部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １２
２．１ 油罐容积的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １２
２．１．１油罐设备容量的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １３
２．１．２参数的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １３
２．１．３罐型和库容计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １３
２．１．４油库库容的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １４
２．２ 装卸油设施计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １４
２．２．１各种油品铁路装卸油鹤管数的计算：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １４
２．２．２铁路装卸栈桥长度的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １５
２．２．３装卸作业线长度的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １６
２．２．４汽车油罐车装油鹤管的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １６
２．２．６油品水运码头泊位数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １７
２．３防火堤计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ２１
２．３．１防火堤的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ２１
２．４管路的水利计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ２２
２．５ 选泵及校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ２６
２．５．１ 轻油泵的选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ２６
２．５．２重油泵的选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 错误！未定义书签。
２．５．３滑片泵的选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 错误！未定义书签。
２．６储油罐加热器的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３１
２．６．１油罐保温层厚度的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３１
２．６．２加热器面积的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３２
２．７辅助计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３９
２．７．１泡沫计算耗量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３９
２．７．２一次灭火的泡沫液计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ４０
２．７．３泡沫液储备量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ４０
２．７．４消防用水的耗量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ４１
２．６．１ 防洪沟计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ４２
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ４３
谢 辞．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ４３
前 言
在本次设计中，设计者需要在有高差的地形设计油库，所以本文主要讨论不等高地形油库设计存在的问题。
不等高油库的特点［１］
在山地丘陵不等高地区建造油库，与在平原地区有着很大差别，如何结合和利用不等高地区的特殊地理环境，设计建造油库和集油站，并保证其高效安全正常运行，对于油库设计人员非常重要。
油库总体方案设计是整个油库设计的前导和基础。在进行油库的总体方案设计时，要考虑油库内各单元的特点及工艺过程，因为各单元的组成和功能特点对油库整体的设计有着至关重要的影响。特别是不等高地区建造油库时，还要考虑现有的自然地理条件。不等高地区的设计是否合理，直接关系到能否最大限度地满足生产需要，缩短工艺管道和运输线路，更好地利用劣地、荒地及山地，减少良田的占用面积，节约建库投资，保证安全操作，节省管理费用。
不等高地形油库总图布置设计
⑴ 工程量对设计的影响
油库地址选定在不等高地区建库后要进行地址平整，由于不等高地区地势的不利条件，给施工带来了很大困难，比平原地区要投入更多的人力物力，因此应合理规划好土石方量，减少添挖土方量，修筑与外界连通的道路。如根据当地地形、交通及建库需要，甚至打通隧道，修环山公路，开山填沟等。如果采用铁路运输，还要设计修铁路专用线或公路支线。在平原地区建库，这方面的投入相对较少，不需要考虑太多地形因素的影响。不等高地区建库的投入与在平原地区建
设相同规模的油库相比，单在土建工程方面的投资就有明显增加。
⑵ 利用高差自流作业
利用不等高地区地形高低起伏的特点，可以实现油品的自流作业。要实现自流作业，就必须满足一定的高程差，所以在进行场地平整前，要进行所需高差的设计计算，确定高程的基本面标高。采用自流作业，不但可以保证生产不间断进行，而且用电量较少，可节省大量动力，但平原地区建库要保证生产作业的连续性，就必须增加相关的用电，增压设备（如高架罐、泵及动力源等）。因此，具有高差的自流作业工艺流程是一种经济易行的建库方案。
目前，我国许多地区的油库或集油站都采用了自流作业模式。图１是一个典型的集油站自流作业的工艺流程，全站分卸油区、脱水区、储存区和发油区。各区所处的每一个台阶相对有一定的高差，利用这一高差才能实现自流作业。利用实际的不等高地形，将这四个区分别至于四个有一定高差的台阶上，这样可以将这种自然高差保留下来，既减少了工程土方量，又提供了自流作业的必要条件。 图１ 集油站自流工艺主要流程
⑶ 设备投资对设计的影响
由图１可以看出，收油系统到发油系统的全过程都是利用了油库原有的位能，而无需有外加动力的泵送过程。使用的相关设备比平原地区少，主要工艺流程简单，这种自流作业使相关动力流程系统得到了简化，减少了设备投资，日常的运行管理和维护费用也会大大的降低。但在辅助设施方面的建设投资，不等高地区比平原地区大。由于地形起伏不平，需对原地形进行大规模的改造，有的地块填方后还要进行特殊处理，保证一定的土壤紧密度、抗压性、不均匀沉降度等。而有的地块则需要挖方，保证设定的水平高度，使线路走向合理。设计时要尽量避开土崩、断层、滑坡、流沙和泥石流等不良地质状况的区域。有时甚至还要考虑地下矿藏开采后有可能出现坍塌等问题，确保建筑物的稳固性和持久性。另外，还应做好如何预防不等高地区的山洪爆发、泥石流、滑坡等突发自然灾害对油库的破坏以及地下水对设备腐蚀的工作。
⑷ 确定最小高差
各个操作平台存在的高差是实现自流作业的前提，科学地确定高差值是能否利用有利条件的关键。如果高差太大，既增大了投资（如设备、护坡等方面的费有），又不利于油库安全。如果高差太小，就无法实现自流作业，失去了利用不等高地区天然地形的有利条件。
最小高差可按液体管道压力降的计算方法求得。在确定油品流动状态及计算摩擦系数时，应根据实际情况，合理选用相应的计算公式。
在理论上，如果忽略水力摩阻，只要两个台阶的高层储罐中液面与下层储罐中液面之间有一个高差，就可实现自流作业。但在实际中还应考虑管道内径、油
品的密度、油品的运动粘度，油品在管道中的流动速度等各种因素，可根据油品在管道中的流动状态，利用实际水力学关系计算出全段的最大水力摩阻。
这里假设出液面为等高时的情况，即液面在最高处且高度保持不变。这样的假设在实际的油品收发作业管理中不易控制，也给实际操作带来了一定的困难。为了增大运行适应范围，使其有可操作性，在条件允许的情况下，应尽可能增大这个最小高差。为了完全实现自流作业，包括清罐时的作业过程，可考虑将上层罐底高度提高至等于下层罐内最高液面的高度，这样即使在完全倒罐作业时，也可不需要外部动力就可自行完成。
需要特别指出的是，高阶罐为沉降脱水罐，实际上油水界面的高度并不是稳定的。要水不被排出，出油口应尽量靠近油面。但这样的设计虽然能完成正常自流作业，但对完全实现倒罐作业不利，特别是在平原地区，只能实现正常自流作业，而无法实现倒罐作业。如果利用了不等高地区的自然高差条件，就能很容易地实现各种作业。
油库总图设计应注意的问题
⑴在有地形高差存在的情况下，应注意回水系统的设计，锅炉房应设置在相对较低的水平面上，而收油作业区应置于最高点区域，包括油品的计量及消防水源设施。如果地形等条件允许，可在最高点设置消防水罐。发油区应置于最低区域，管理、维修及污水处理部分可考虑安排在较低的区域，这样既能充分利用自然高差的有利条件实现自流作业，又便于日常的管理。
⑵减少由于地形不利因素而带来的工艺处理问题，提高能量的利用率。虽然保护了良田，但增大了场地平整护坡及对地基处理的工作量，土方量显著增加。
辽宁石油化工大学毕业设计（论文）用纸
所以土建工程质量的优劣，设计是否合理，关系到不等高地区能否建库成功的重要因素之一。
⑶由于山地受交通条件的限制，收发油作业较困难，特别是引入铁路专用线时，会增大基础建设的投资。从工艺角度考虑，虽然增加高差是有利的，但也增加了护坡处理的难度和费用，应根据实际情况合理选择护坡的形式，做到既安全可靠，投资少，又便于建设施工。
⑷总图布置应规范科学，各作业单元合理分布，尽量减少用地面积，减少基建投资，同时还要适当留有扩建余地。
⑸由于山地特有的气象条件和自然地形等因素，不利于污染物的扩散，所以在总图设计时应考虑到大气污染控制及各种污水的处理问题。
⑹尽量靠近已有的设施，如消防、电力通信、员工生活福利、交通等设施，减少重复设施的建设，最大限度地降低设备投资，生产经营及生活费用。在考虑选址及有利于建设和方便生产的同时，还应兼顾其隐蔽性。
１ 文字说明部分
１．１油库设计原始数据数据
１．１．１油库设计的基础数据
油库每年火车进库９７＃汽油和９３＃汽油分别为１０万和１３万吨，０＃，５＃柴油分别为７万吨和９万吨，汽油全部由油轮外运。０＃柴油由输油管外运，５＃柴油５０％由油轮出库，５０％汽车出库。另外，油库每年还由油轮进燃料油和重柴油分别为８万吨和１０万吨，由输油管外运各６万吨，其余由汽车油槽车出库。
１．１．２镇海油库库址及周边环境
油库地势北高南低，交通便利，北邻镇海港，南接高速公路。
该油库还拥有铁路自备专用线、公路装车栈台与水运码头，是一个可采用多种运输方式的中转油库。
１．１．３浙江地区历年统计的自然条件
⑴ 温度
全年平均气温 １５．７℃
月平均气温 －１．４℃
绝对最高气温 ３４℃
绝对最低气温 －１４℃
冰冻线最大深度 １８．６ｃｍ
最低平均温度 ０℃
⑵ 降雨量
全年平均降雨量 ９９５．３ｍｍ
日最大降雨量 １６２４．３ｍｍ
平均降雨天数 １２６．３天
⑶ 主导风向和风速
主导风向 东北或东南
全年平均风速 ４．７ｍ／ｓ
全年最大风速 ２７．８ｍ／ｓ
⑷ 水文资料
地下水位高度 －１．５ｍ
长江最高水位 ９．５ｍ
长江最低水位 ４．５ｍ
长江通航天数 ３２０天
７ｍ水位保证天数 ２７０天
⑸ 油品物性见表 １－１
表１－１ 各油品物性表
ｄ４１５．６
（ｔ／ｍ） ３０．７２ ２８ １ ０．４ ０．７２ ２８ １ ０．４ ０．８３ ７２ ５ ２．５５ ０．８３ ７２ ５ ２．５５ ０．８５ ７８ １０．８２ ３．９５ ０．９７ １２０ ２００ ３５ 闪点 ℃ 运动 ２０℃ 粘度 ５０℃ 厘 ８０℃ 沱 １００℃
１．２油库概述
１．２．１油库综述
凡是用来储存和收发原油、汽油、煤油、柴油、喷气燃料、溶剂油、润滑油、重油等整装或散装的独立或企业附属的仓库或设施称为石油库。它是协调原油生产，原油加工，成品油供应及输出的纽带，是国家石油储备和供应的基地。它对于保障国防促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。
１．２．２油库的业务
不同的油库类型其性质也不同，油库的业务大体上可分为以下四个方面： ⑴ 生产基地用于集积和中转油料；
⑵ 供销部门用于平衡消费流通领域；
⑶ 企业部门用于保证生产；
⑷ 国家储备部门用于战略储备，以保证非常时期的需要。
１．２．３油库的分级和分区［２］
⑴ 油库主要是储存易燃易爆的石油和石油产品，这对油库安全是个很大的威胁。油库容量越大，一旦发生火灾或爆炸等事故造成的损失也越大。因此，从安全防火观点出发，根据油库总容量的大小，分为若干等级并指定与其相应的安全防火标准，以保证油库安全。
⑵ 石油库等级的划分，根据国家标准ＧＢ５００７４－２０００［３］规定，应符合下表的规定：
表１－２ 石油库等级划分表
等级
一级
二级
三级
四级
五级 总容量ＴＶ（ｍ） ３００００≤ＴＶ１０００００ ｍ３为国家一级油库。
２．２ 装卸油设施计算
２．２．１各种油品铁路装卸油鹤管数的计算： ⑴ 选用公式
Ｎ?
ＫＧ
??ｖｍＡ
（２－２）
式中：Ｎ——计算鹤管数；
Ｋ
——铁路收发不均衡系数，取２； ——年装（卸）油量，吨／年；
Ｇ
?——年操作天数，取３５０天；
?
——装车温度下的液油密度， ｔ／ｍ３；
ｖ——油罐车平均容积， 取６０ ｍ３； Ａ——油罐车装满系数，轻油取０．９； ｍ——每天操作批数，取４批／天
⑵ 计算结果：
根据公式（２－２）计算结果见表２－２
表２－２ 各类油品铁路装卸油鹤管数
名称参数 ９７＃汽油 ９３＃汽油 ０＃柴油 ５＃柴油
Ｋ Ｇ（ｔ） ?（ｔ／ｍ） Ｖ（ｍ３） ｍ ２ １０ ０．７２ ６０ ４ ２ １３×１０４ ０．７２ ６０ ４ ２ １２×１０４ ０．８３ ６０ ４ ２ ９×１０４ ０．８３ ６０ ４
Ａ
０．９ ０．９ ０．９ ０．９ Ｎ Ｎ（取整） ３．６８ ４ ４．７８ ５ ３．８３ ４ ２．８７ ３
２．２．２铁路装卸栈桥长度的计算
⑴ 轻油共享一个栈桥，采用双侧布置。 ⑵ 选用公式
Ｌ?
ｎ?１２
?ｌ
（２－３）
式中：Ｌ——双侧栈桥的长度，ｍ； ｎ——鹤管总个数；
ｌ——每列油罐车距离的平均值，取１２ｍ。 ⑶ 计算
根据公式（２－３），可以得到
Ｌ?
１６?１２
?１２?９０ｍ
２．２．３装卸作业线长度的计算 ⑴ 选用公式
Ｌ?Ｌ１?Ｌ２?ｎｌ?Ｌ３
（２－４）
式中：ｎ——鹤管总个数，若采用两股作业线时，取最大鹤管数的一半； ｌ——一辆油罐车的两端车钩内侧距离；
Ｌ１——作业线起端（一般自警冲标算起）至第一辆油罐车始端的距离，
一般取Ｌ１＝９ｍ；
Ｌ２——作业线终端车位的末端至车檔的距离，一般取Ｌ２＝２０ｍ；
Ｌ３——车头长，一般取Ｌ３＝２２ｍ；
⑵ 计算
根据公式（２－４），可计算得 Ｌ轻＝９＋２０＋９０＋２２＝１４１ｍ ２．２．４汽车油罐车装油鹤管的计算 选用公式
Ｎ?
ＫＧｔ?ＴＡｍＶ
（２－５）
式中：Ｋ——公路运输不均衡系数，Ｋ＝１．１～１．３，取１．２；
Ｇ——年装车量，ｔ／年； ρ——油品密度，ｔ／ｍ３；
Ｖ——车容积，取９ｍ３； ｔ——年操作天数，取３５０天； ｍ——每小时装车个数，取２辆／小时； Ｔ——每天操作时间取７小时；
Ａ——油罐车装满系数，Ａ＝０．９～０．９５，轻油取０．９；重油０．９５。
各参数以及鹤管数可依据公式（２－５）算得，计算结果见下表２－３：
表２－３ 各类油品汽车装车鹤管数
名称＼参数 ５＃柴油 燃料油 重柴油
Ｋ １．２ １．２ １．２
Ｇ（ｔ）
４．５?１０ｔ
４
ｔ
Ｖ Ｔ ｍ
７ ２ ７ ２ ７ ２
Ａ ０．９ ０．９５ ０．９５
ρ（ｔ／ｍ３） ０．８３ ０．９ ０．８５
Ｎ Ｎ取整 １．６４ ２．８７ １．３５
２ ３ ２
３５０ ９ ３５０ ９ ３５０ ９
９×１０４ ４×１０３
２．２．６油品水运码头泊位数计算
⑴ 由《石油库工艺设计手册》表１２—１４查，选择３０００ｔ成品油船，船行尺寸（长×宽×深）为１０１?１３．８?６．５０，吃水深度为５．５ｍ，满载排水量４９１１吨，载重量３０２９吨，输油泵是卧式罗茨１５０ＹⅡ－７５，流量是２００ ｍ３／ｈ，扬程７０ｍ，２台；扫仓泵流量８０ ｍ３／ｈ，１台。
⑵ 选用公式
码头处的最低深度为：
Ｈ?Ｔ?Ｚ１?Ｚ２?Ｚ３?Ｚ４ 长江水位７ｍ保证天数 ２７０天；Ｈ＝７ｍ；
Ｔ——载重量最大船的最大吃水深度，ｍ；
Ｚ１——船底至河底允许的最小富裕量，ｍ； 这里河港取Ｚ１＝０．２ ｍ； Ｚ２——波浪影响的附加深度，ｍ； Ｚ２＝０．３?２ｈ–Ｚ１
ｈ——码头附近最高波浪，ｍ；这里河港取ｈ＝１ ｍ； Ｚ２＝０．３?２?１０．２＝０．４ ｍ ；
Ｚ３——船在装卸和航行中吃水差的附加深度，ｍ； 一般河港Ｚ３＝０．３ ｍ ； Ｋ——与长度有关的系数；
Ｚ４——考虑江，河，海泥沙淤积的增加量，ｍ ； 一般取Ｚ４＝０．４ ｍ 。
Ｔ?Ｈ?Ｚ１?Ｚ２?Ｚ３?Ｚ４＝７–０．２–０．４–０．３–０．４＝５．７ ｍ ； 查石油库工艺设计手册：
选３０００吨成品油船：载重吃水深度５．５ ｍ，船上输油泵一台Ｑｈ＝２００ ｍ３／ｈ ， 扫舱泵两台ｑｈ＝８０ ｍ３／ｈ 。 即选择每年航运２７０天。
油品输入量为Ｑ１，输出量为Ｑ２，游船的平均容量为Ｖｃ。则在通航期间油船到岸的数量为： ?Ｑ１Ｋ１Ｑ２Ｋ２
? ｎ０?ｎ１?ｎ２????Ｖ?ｃＶｃ２
?ｃｃ１
??Ｋ ??
式中 ｎ０——油船到岸的数量，只；
ｎ１，ｎ２——输入和输出油品之油轮数量，只； ?ｃ——油品的平均密度，ｔ／ｍ３；
Ｖ１，Ｖ２——输入输出油轮的平均容量，ｍ。
３
Ｋ１，Ｋ２——油品输入输出不均匀系数，Ｋ１＝１．２ ，Ｋ２＝１．３ ； Ｋ——船只到岸的不均匀系数，Ｋ＝３ 。
４４４
?１５?１０４?１０?１０４?１．２１０?１０?１３?１０?４．５?１０?１．３?
??３?６５７．５ｎ０?ｎ１?ｎ２?????３０００３０００??
????
取６５８只
当航运期为Ｔ＝２７０天时，船只到岸时间间隔： ｔ１?
Ｔｎ１Ｔｎ２
?Ｔ?ｃＶｃ１Ｑ１Ｋ１ＫＴ?ｃＶｃ２Ｑ２Ｋ２Ｋ
?
２７０?３０００２５?１０?１．２?３
２７０?３０００２７．５?１０?１．３?３
５４
?０．９天＝２１．６ ｈ
ｔ２?
???０．７５６天＝１８．２ ｈ
在ｔ时间内，每只到岸油船皆应完成装卸油工作，卸油作业时停泊时间系由下述各时间组成： （１） 油船驶进系船设备的时间，靠岸时间及系船时间。?１＝０．２５～１．５ ｈ ；
这里取?１＝１ ｈ；
（２） 连接装卸油导管所需时间。?２＝０．２～０．５ ｈ ；
这里取?２＝０．４ ｈ ；
（３） 在油泵全负荷时，油品的卸出时间：
?３?
?ＶｃＱｈ
粘度小的油品?＝０．９５～０．９７；粘油及易凝油品，?＝０．９２～０．９５；
卸油泵的平均输送量Ｑｈ＝２００ ｍ３／ｈ 。 ?３９７＃?
０．９６?３０００２００?０．７１９３９１
?２０ｈ
?３９０＃?
０．９６?３０００２００?０．７１９３９１０．９６?３０００２００?０．８２９４９３
０．９４?３０００
?２０ｈ ?１７．３６ｈ
?３５＃柴?
?３燃料油?
２００?０．８９９５５６
?１５．６７ｈ ?３重?
０．９４?３０００２００?０．８４９５１１
?１６．６ｈ
（４） 从油船清除剩余油品所需时间：
?４?
９７＃汽油 ?４?
（１??）?Ｖｃ
ｑｈ
（１?０．９６）?３０００１６０?０．７１９３９１（１?０．９６）?３０００
?１．０４ｈ
９３＃汽油 ?４? ５＃柴 ?４燃料?４?
?１．０４ｈ
１６０?０．７１９３９１（１?０．９６）?３０００??０．９ｈ １６０?０．８２９４９３（１?０．９４）?３０００１６０?０．８９９５５６（１?０．９４）?３０００１６０?０．８４９５１１
?１．２５ｈ ?１．３２ｈ
重柴 ?４?
（５） 油船中油品的加热所需时间?５。
（６） 卸开导管，解开绳索及船只离岸的时间。?６?０．２５～０．５ ｈ；
这里取?６?０．４ ｈ 。
因此，卸油作业的全部停泊时间为??ｉ１。泊位数为： Ｎ１?
??
ｔ１
ｉ１
９７＃汽油：??ｉ１?１＋０．４＋２０＋１．０４＋０．４＝２２．８４ ｈ ＞ ｔ１；
Ｎ１?
２２．８４１１．７３６
?１．９５ 取２
９３＃汽油：??ｉ１?１＋０．４＋２０＋１．０４＋０．４＝２２．８４ ｈ ＞ ｔ１； Ｎ１?
２２．８４１１．７３６
?１．９５ 取２
５＃柴油：??ｉ１?１＋０．４＋１７．３６＋０．９＋０．４＝２０．０６ ｈ ＞ ｔ１； Ｎ１?
２０．０６１１．７３６
?１．７１ 取２
重柴油： ??ｉ１?１＋０．４＋１６．６＋１．３２＋０．４＝１９．７２ ｈ ＞ ｔ１； Ｎ１?
１９．７２１１．７３６
?１．６８ 取２
燃料油： ??ｉ１?１＋０．４＋１６．６＋１．２５＋０．４＝１９．６５ｈ ＞ ｔ１； Ｎ１?
１９．６５１１．７３６
?１．６７ 取２
２．３防火堤计算
２．３．１防火堤的计算
查《石油库设计规范》ＧＢ５００７４－２００２ 第６．０．９第二条：
防火堤内的有效容量，应符合下列规定：
⑴ 对于固定顶油罐，不应小于油罐组内一个最大油罐的容量。
⑵ 对于浮顶油罐或内浮顶油罐，不应小于油罐组内一个最大油罐容量的一半。 ⑶ 当固定顶油罐与浮顶油罐或内浮顶油罐布置在同一油罐组内时，应取以上两款规定的较大值。
ａ?
Ｈ２
Ｈ２
?Ｄ?０．６Ｄ?Ｄ?
Ｈ２
（２－１４）
Ｈ２
ｂ?
?Ｄ?０．６?Ｄ?０．４Ｄ?Ｄ５０００?０．４Ｄ?Ｄ?０．６Ｄ?Ｄ?
（２－１５）
ａｂｈ?Ｖ?
?Ｄｈ４
２
（２－１６）
ａ——防火堤宽度；
ｂ
——防火堤长度；
ｈ——防火堤高度； Ｄ——１００００ｍ３罐的直径； Ｄ５０００——５０００ ｍ３罐的直径； Ｖ——罐区内拱顶罐的体积； 轻油罐区 ａ?
１９１００
?２１１４０?２１１４０?１２６８４?７４０６４ ２
?４?２１１４０?２?０．４?２１１４０?２?１２６８４?１５９６０?１６０５７ ０ ｂ?１９１００
ｈ?０．４３ｍ
所以防火堤高度取１ｍ，隔油堤高度取０．８ｍ。 重油罐区 ａ?７４０６４
ｂ?７４０６４ｈ?０．９７ｍ
所以防火堤高度取１．２ｍ，隔油堤高度取１ｍ。
２．４ 管路的水利计算
轻油卸火车以９７＃汽油为例：吸入与排出管径均按经济流速计算。 ① 选用公式
ｄ?
按６０ｍ３油罐车６０分钟卸完
Ｑ?６０ｍ／ｈ?０．０１６ｍ／ｓ
３
３
（２－１７）
则４个鹤管的流量（一次开４个鹤管装油）
Ｑ?０．０１６?４?０．０６４ｍ／ｓ
３
?５０??２０ｅ
?ｕ（５０?２０）
?０．４
厘沱
?１５．７??２０ｅ
?ｕ（１５．７?２０）
所以ｕ?０．０３０５
?１５．７?１．１４厘沱
查《油库设计与管理》表３－２
ｖ吸入?１．５ｍ／ｓ
ｖ排出?２．５ｍ／ｓ
② 计算 ｄ吸入＝
ｄ排出＝
４?０．０６４
??１．５４?０．０６４
２３３．１ｍｍ 取整ｄ＝２５０ｍｍ １８０．６ｍｍ 取整ｄ＝２００ｍｍ
??２．５
５＃柴油装车（自流），８ｍ３车每小时装３台，每车１２分钟，准备时间８分钟 选用公式
ｉ? ｉ——水力坡降
?ｚ１．２ｌ
Ｑ? ｉ?
８?６０
１２
２０?５?４?７．５１．２?６１７．９２
?４０ｍ／ｈ?０．０１１ｍ／ｓ
?０．０３５
３３
由《石油库工艺设计手册》表２－１，通过不同管径中，水力坡降与粘度的关系，可以得出自流装车用１００ｍｍ的管径的管道。
重油装车以重柴油为例（自流）：
８ｍ３车每小时装３台，每车１２分钟，准备时间８分钟 选用公式
ｉ?
式中：ｉ——水力坡降 Ｑ? ｉ?
８?６０
１２
２０?５?４?８．７５１．２?５６８．３１
?４０ｍ／ｈ?０．０１１ｍ／ｓ
?０．３８５
３
３
?ｚ１．２ｌ
由《石油库工艺设计手册》表２－１，通过不同管径中，水力坡降与粘度的关系，可以得出自流装车用１００ｍｍ的管径的管道。
轻油装船以汽油为例（自流） Ｑ＝２００ｍ３／ｈ ｉ?
２０?１０?７．１３５１．２?２３８．３２
?０．０１５６
由《石油库工艺设计手册》表２－１，通过不同管径中，水力坡降与粘度的关系，可以得出自流装船用１００ｍｍ的管径的管道。
⑹ 重油卸船以燃料油为例：吸入与排出管径均按经济流速计算。 ① 选用公式
ｄ?
按船上泵流量计算
Ｑ?２００ｍ／ｈ?０．０５６ｍ／ｓ
３
３
厘沱
?５０??２０ｅ
?ｕ（５０?２０）
?２００
?８０??２０ｅ
?ｕ（８０?２０）
?３５厘沱
所以ｕ?０．０５８１
?２０?１１４２．８９厘沱
?６５??２０ｅ?ｕ（６５?２０）?８３．６６厘沱
查《油库设计与管理》表３－２
ｖ吸入?１．１ｍ／ｓ ｖ排出?１．２ｍ／ｓ ② 计算 ｄ吸入＝
ｄ排出＝
４?０．０５６
??１．１４?０．０５６
２５４．７ｍｍ 取整ｄ＝３００ｍｍ ２４３．８ｍｍ 取整ｄ＝２５０ｍｍ
??１．２
各种油品吸入与排出管径见表２－５
表２－５各种油品吸入与排出管径
参数 粘 度
流量（ｍ３／ｓ）
油品 （厘沱）
Ｄｇ（ｍｍ） 管规格（ｍｍ）
吸 入 排 出
９７＃汽油 ９３＃汽油 ０＃柴油 ５＃柴油 重柴油 燃料油
０．０６４ ０．０６４ ０．０４２ ０．０４２ ０．０２７８ ０．０２７８
１．１４ １．１４ ５．５０ ５．５０ ７．９９ ８３．６６
２５０ ２５０ ２５０ ２５０ ２５０ ３００
２００ ２００ ２００ ２００ ２００ ２５００
吸 入 排 出
?２５０?７ ?２００?６ ?２５０?７ ?２００?６ ?２５０?７ ?２００?６ ?２５０?７ ?２００?６ ?２５０?７ ?２００?６ ?２００?８ ?２５０?７
各种油品自流管径见表２－６
表２－６各种油品自流管径
５＃柴油装船 ９７＃汽油装船 ９３＃汽油装船 燃料油装车 重柴油装车
０．０５６ ０．０５６ ０．０５６ ０．０１１ ０．０１１
５．５０ １．１４ １．１４ ８３．６６ ７．９９
２５０ ２５０ ２５０ １２５ １００
１００?４?２５０?７ ?２５０?７
?２５０?７ ?１２５?４ ?１００?４
２．５选泵及校核［１０］［１１］
２．５．１ 轻油泵的选取
汽油和柴油都需要铁路运进，卸车泵选择如下。 以９７＃汽油为例： ⑴ 选用公式
Ｒｅ?
４Ｑ?．ｄ?
（２－１８）
Ｒｅ１?
Ｒｅ２?
式中：Ｑ——卸油流量， ｍ３／ｓ；
ｅ —— ０．０６ｍｍ； ｄ——油品的管径；ｍｍ
?——油品的粘度，㎡／ｓ。
５９．７
?
８
（２－１９）
（２－２０）
７
６６５?７６５ｌｇ?
?
⑵ 计算 ① 鹤管段
Ｄｇ＝１００ｍｍ ； Ｌ＝１２ｍ；一个鹤管的流量ｑ＝０．０１６ｍ３／ｓ； Ｒｅ?
?＝
ｄ
４?０．０１６
??０．１?１．１４?１０
１００
５９．７?８??２?０．２
?６
?１７８７９．９０
２ｅ
?０．００４
Ｒｅ１
Ｒｅ
２
５９．７
８７
?３２８４．５６
?
６６５?７６５ｌｇ０．００４
０．００４
?６２４８５６．０２
?
?
０．００４
６６５?７６５ｌｇ?
?
Ｒｅ１
取ｍ＝０．， ?＝０．０８０２Ａ ， Ａ?１０
ｈ鹤???
Ｑ
２?ｍ
０．１２７ｌｇ
?
ｄ
?０．６２７
?０．１０７
??
ｍ
ｄ
５?ｍ
?ｌ０．０１６
２?０．
?０．０８０２?０．１０７?
?（１．１４?１００．１
５?０．
?６
）
０．
?１２?０．６ｍ
② 集油管段
Ｄｇ＝Ｄ输油＋５０ｍｍ＝２３８ｍｍ； Ｌ＝栈桥长度一半＝４５ｍ；
流量Ｑ＝鹤管总流量的一半＝０．０３２ｍ３／ｓ； Ｒｅ?
?＝
ｄ
４?０．０３２
??０．２３８?１．１４?１０
２３８５９．７?８??２?０．２
?６
?１５０２４４．４
２ｅ
?０．００１６ ８
Ｒｅ１ Ｒｅ２
５９．７
８
?８８５２．１６
０．００１６６６５?７６５ｌｇ?６６５?７６５ｌｇ０．００１６８???１６５９３０．６８
?０．００１６８
?
Ｒｅ１
ｈ集??１３
１３
Ａ?１０
０．１２７ｌｇ
?
ｄ
?０．６２７
?０．０９６
??
Ｑ
２?ｍ
??
ｍ
ｄ
５?ｍ
?ｌ０．０３２
２?０．
?０．０８０２?０．０９６?
?（１．１４?１０
５?０．
?６
）
０．
０．２３８
?４５?０．０３５ｍ
③ 输油管段（按最危险排出管径计算，管道内径为１８８ｍｍ）
Ｄｇ＝１８８ｍｍ； Ｌ＝２７８．７４ｍ；流量Ｑ＝０．０５６ｍ３／ｓ； Ｒｅ?
?＝
ｄ
４?０．０６４
??０．１８８?１．１４?１０
?２?０．２
?６
?３８０４０．２６
２ｅ
１８８
５９．７５９．７
Ｒｅ１?８??６７４９．２４ ８
?０．００２１６６５?７６５ｌｇ?６６５?７６５ｌｇ０．００２１３
Ｒｅ２???１２７１７３２．２
?０．００２１３
?０．００２１ ３
Ｒｅ１
Ａ?１０
０．１２７ｌｇ
?ｄ
?０．６２７
?０．００９
ｈｌ???
Ｑ
２?ｍ
??
ｍ
ｄ
５?ｍ
?ｌ０．０６４
２?０．
?０．０８０２?０．０９９?
?（１．１４?１０
５?０．
?６
）
０．
?２７８．７４?６．５ｍ
０．１８８
ｚ１?
Ｈ罐２
?罐基础标高?罐基础高度
?７．１３５?２４?０．５?３１．６３５ｍ
?０．６?０．０３?１４．５?２．５?１７．６３ｍ
ｚ２?ｈ鹤?ｈ集?火车轨面标高
?鹤管最高点高度
?ｚ?ｚ２?ｚ１?１５．１６ｍ Ｈ?１．３ｈ??ｚ?１８４３．６Ｑ１．８７７?１５．１６
当Ｑ＝０．０６４ｍ３／ｈ时 Ｈ?１．３ｈｌ??ｚ?１．３?６．３４?１５．１６?２３．４ｍ 重油计算过程与轻油类似，所以其它油品总扬程计算见表２－７。
表２－７其它油品总扬程
油品＼参数 Ｑ（ｍ３／ｓ） Ｑ（ｍ３／ｈ） ?Ｚ（ｍ） 汽油装车 柴油卸车 ⑶ 泵的选择
根据输油参数， 流量和扬程的要求，在《石油库工艺设计手册》中 初选１５０Ｆ－３５Ａ型离心泵。． 该泵性能参数见表２－８：
表２－８泵性能参数
流量 Ｑ（ｍ３／ｈ） １１３．５ １７３．５ ２０９
Ｈ（ｍ） ２３．４ ４３．５９
粘度?（厘沱）
１．１４ ５．５０
０．０６４ ０．０４２
２００ １５０
１５．１６ １７．７９
扬程
Ｈ（ｍ） ３０．７ ２８ ２４．８
转速 ｎ（ｒ／ｍｉｎ） １４８０
功率（Ｋｗ）
允许吸上真泵效率
轴功电机?（％） 空度Ｈ（ｍ）
Ｓ
率 功率 １４．６ ６５ １７．６ ３０ ７５ ５．５ １９．６ ７２
⑷ 泵的校核
① 工作点校核
画出管路特性曲线
不同流量下所需泵的扬程见表２－９
表２－９不同流量下所需泵的扬程
Ｑ输（ｍ３／ｈ
） ０ ０
１５．１６
２００ ０．０６４ ２３．４
３００ ０．０８３ ３２．５４
Ｑ （ｍ３／ｓ） Ｈ （ｍ）
按表２－９给出的数据绘制管路特性区线如图－１，并与１５０Ｆ－３５Ａ型离心泵性能曲线相叠合，求得工作点Ａ。见图２．１。
图２．１
（图中１－－管路特性曲线，２－－泵的性能曲线，３－－泵效率曲线）
Ａ点在流量为２１２．６ｍ３／ｈ，扬程为２４．３７ｍ，且效率为７１．３４％满足工艺要求。
② 电动机的选择
在《石油库工艺设计手册》中，选择电机型号为ＢＪＱ２－７２－２，功率为３０ｋｗ。
⑸ ９７＃汽油、９３＃汽油均选１５０Ｆ－３５Ａ型离心泵。
同理５＃柴油、０＃柴油、均选ＹＳ１５０－５０型离心泵，在《石油库工艺设计手册》中，选择电机型号为ＢＪＱ２－８２－２，功率为４０ｋｗ。
２．５．２重油泵的选取 按油船上泵选取 ２．５．３滑片泵的选取
根据工艺要求，选用２ＤＳ－２４／１０电动往复泵，该泵性能见表２－１１
表２－１１ ２ＤＳ－２４电动往复泵性能表
流量 （ｍ３／ｈ） ２４
最大排出
压力 （ｋｇ／ｃｍ２）
１０
电机型号 ＢＪＯ２－５２／４，１０ＫＷＢ２
电机功率（ｋｗ）
７．５
电机转速（ｒ／ｍｉｎ） １４５０
２．６储油罐加热器的计算［１０］
２．６．１油罐保温层厚度的计算
根据《油库设计与管理》２１７页式（４－１１３）、式（４－１１４）自推立式钢油罐保温层的经济厚度计算公式：
??
（ｔ?ｔ０）ｆｎ??
ＰｉＳ
?
?
ａ
（２－２１）
式中：ｔ――介质存储温度，取６５℃； ｔ０――环境温度，取－１．４℃；
ａ――保温层外表面向大气放热导数，ａ?１０?６?ｖｗ，单位ｋｃａｌ／ｍ２·ｈ·℃，
ｖｗ――年平均风速４．７ｍ ／ｓ，ａ?２３ ｋｃａｌ／ｍ２·ｈ·℃；
?――保温材料导热系数，选玻璃棉毡保温材料，取０．０５Ｗ／ｍ·℃
ｆｎ――热能价格，６
元／１０６ｋｃａｌ；
Ｐｉ――保温层结构单位造价，８００
元／ｍ３；
Ｓ ——保温工程投资贷款分摊率，按复率计算，
?
ｉ（１?ｉ）
ｎ
Ｓ（１?ｉ）ｎ
?１
； ｎ ——计利年数，取５， ｉ ——年利数 ，１０％，Ｓ＝０．２６３８；??０．０３２?０．０００１３ｔｙ，ｔｙ——油品存储平均温度，５７．５℃
??０．０３２?０．０００１３?６０?０．０３９５ｋｃａｌ／ｍｈ℃
?１．４）?６?１０
?６
?０．０３９５?８４００
．０３９５ ??
（５７．５８００?０．２６３８
?
０２３
?０．０２２ｍ
选取保温层厚度为２２ｍｍ
２．６．２加热器面积的计算 ⑴ 求油罐总传热系数ｋ 罐壁 Ｋｂａｏ０４６３ｂｉ?
??
?０．０．０２１９
?２．１Ｗ／ｍ２
?℃
罐顶 Ｋｄｉｎｇ?０．５８２Ｗ／ｍ２?℃
罐底 Ｋｄｉ?０．３４９
Ｗ／ｍ２
?℃ 查《炼油厂油品储运工艺设计》５０００ｍ３ 油罐表面积：
Ｆｂｉ?９３５
㎡ Ｆｄｉｎｇ?４６０
㎡
Ｆｄｉ?４３３
㎡
（２－２２）
?
Ｋ?
Ｋｂｉ?Ｆｂｉ?Ｋｄｉｎｇ?Ｆｄｉｎｇ?Ｋｄｉ?Ｆｄｉ
Ｆｂｉ?Ｆｄｉｎｇ?Ｆｄｉ
２．１?９３５?０．５８２?４６０?０．３４９?４３３
９３５．３?４６０．１?４３３
２
?
?１．２８Ｗ／ｍ?℃
⑵ 油品加热单位时间所需的热量
该油罐设保温层，设进油时油品温度为５０?Ｃ，则油品中不含凝固石蜡油
品的加热单位时间所需热量如下： ① 平均温度的计算
加热起始温度为５０?Ｃ，终了温度６５?Ｃ，周围介质温度－１．４?Ｃ，
ｔｙｚ?ｔｊｔｙｓ?ｔｊ
?
７０?１．４５０?１．４
?１．２?２
式中：ｔｙｚ——油品终了温度，?Ｃ； ｔｙｓ ——油品起始温度，?Ｃ； ｔｊ ——介质温度，?Ｃ。 ∴用对数平均法求得
ｔｙ?
ｔｙｚ?ｔｙｓ
２
?６５?５０２
?５７．５℃
② 油品升温所需热量
Ｑ１?Ｇ?ｃ?（ｔｙｚ?ｔｙｓ） （２－２３） 式中：Ｇ——罐中油品重量，ｋｇ；
ｃ ——油品的比热，ｔｙ＝５７．５℃时，１．８８ｋＪ／ｋｇ． ?Ｃ； ｔｙｚ——油品加热终了温度，?Ｃ；
ｔｙｓ——油品加热起始温度，?Ｃ； ?６０?８７０ｋｇ／ｍ３；
Ｑ１?Ｇ?ｃ?（ｔｙｚ?ｔｙｓ）
?８７０?１．８８?５０００?（６５?５０） ?１２．２７?１０ｋＪ
８
③ 融化石蜡所需热量Ｑ２
Ｑ２?０
④ 加热过程中散失于大气中的热量Ｑ３
Ｑ３?ｋＦ（ｔｙ?ｔｊ） （２－２４）
式中：ｋ——加热系数，取１．２８Ｗ／㎡·℃；
Ｆ——总面积，１８２８．４ｍ２；
ｔｙ——油品平均温度，５７．５?Ｃ
；
ｔｊ——介质温度，－１．４?Ｃ。
Ｑ３?ｋＦ（ｔｙ?ｔｊ）?１．３?１８２８．４?（５７．５?１．４）?１．４?１０Ｗ
５
假设燃料油升温时间?＝４８小时．则单位时间内需要的热量为：
Ｑ?
１
?
（Ｑ１?Ｑ２）?Ｑ３
（２－２５）
?——加热时间?＝４８ｈ；
Ｑ?
１
?
（Ｑ１?Ｑ２）?Ｑ３
１
（１２．２７?１０?１０）?１．４?１０
７
３
５
?
４８?３６００
５
?８．５?１０Ｗ
⑶ 加热器面积计算
加热器采用?６０?３．５无缝钢管制作，ｄ＝０．０６ｍ ，加热器管组的传热导
数为ｋ０，查《油库设计与管理》表４－６附加热阻Ｒ取０．００１７２ｍ２ｈ?Ｃ／ｗ ，表压０．４０８ＭＰａ的蒸汽温度为１５１．１１?Ｃ，罐内油品平均温度取５７．５?Ｃ，假设加热器管壁温度为１３３?Ｃ，各准则数计算的定性温度为： 定性温度取为：
１２
（１３３?５７．５）?９５．２５℃
?９５．２５?１４．４３?１０?６ｍ２／ｓ
?９５．２５??１５．７??（９５．２５?１５．７）
?０．９?０．０００６４７?（９５．２５?１５．７）?８５０ｋｇ／ｍ
３
查《油库设计与管理》表４－９ ｃ＝２．０ｋＪ／ｋｇ·℃ ?９５．２５?
１１７．５８５０
?（１?０．０００５４?９５．２５）?０．１２４Ｗ／ｍ?℃
查《油库设计与管理》表４－８ ??０．８０３?１０?３?Ｃ?１
Ｇｒ?
ｇ????ｔ?ｄ
３
?
２
?
９．８?０．８０３?１０
?３
?（１３３?５７．５）?０．０６
?６
３
（１４．４３?１０）
２
?４．５?１０
５
Ｐｒ?
??ｃ???
?
１４．４３?１０
?６
?２．０?１０?８５００．１２４
３
?１９７．８３
Ｇｒ?Ｐｒ?８．８?１０
７
?２?１０
７
ｎ?３
查《油库设计与管理》表４－７ ??０．１３５
ａ２??
?ｙ
ｄ
（Ｇｒ?Ｐｒ）０．１２５０．０６
ｎ
?０．１３５??（８．８?１０）
７
?１２４．５Ｗ／ｍ?Ｃ
２?
Ｋ０?
１１ａ２
?Ｒ
?
１１１２４．５
?１０１．３Ｗ／ｍ?Ｃ
２?
?０．００１７２
校核原假设的加热器管壁温度 ５７．５?
１０１．３１２４．５
?（１５１．１１?５７．５）?１３３??０．６６?１
显然原假设的加热器管壁温度１３３℃是合适的。
加热器面积计算： Ｆ?
ＱＫ０（ｔｑｉ?ｔｙ）
?
８．５?１０
５
１０１．３?（１５１．１１?５７．５）
?９０ｍ
２
另外考虑到污垢对传热效果的影响增加１０％的加热面积作为富裕量。 所需加热器管长为： Ｌ?
Ｆ
??Ｄ
?
１．１?９０
??０．０６
?５２５．５ｍ
⑷ 蒸汽管路计算 ① 蒸汽量计算
所用蒸汽的绝对压力为０．５Ｍｐａ，温度为１５１．１１℃，
查《油库设计与管理》表 ４—２０知冷凝水的热焓：
ｉｎ?６３６．８１ｋＪ／ｋｇ
ｉｚ?２７４７．８ｋＪ／ｋｇ
则蒸汽耗量 ：Ｇｚ?
Ｑｉｚ?ｉｎ
（２－２６）
式中：Ｇｚ——加热器所用的蒸汽量，ｋｇ／ｓ；
Ｑ——单位时间内加热器所需的总热量，ｋｗ； ｉｚ——干饱和蒸汽的热焓，ｋｇ／ｓ； ｉｎ——饱和冷凝水热焓，ｋｇ／ｓ。 Ｇｚ?
８．５?１０
２
２７４７．８?６３６．８１
?０．４０３ｋｇ／ｓ
修正得Ｇｚ?１．３?０．４０３?０．５２３９ｋｇ／ｓ
② 蒸汽管经计算 ｄ?
４Ｇｚ３６００??ｚｖｚ
（２－２７）
式中：ｄ——蒸汽管内径，ｍ；
Ｇｚ——整齐的质量流量，ｋｇ／ｈ；
３
?ｚ——蒸气密度，ｋｇ／ｍ；
Ｖｚ——蒸汽流速，２５ｍ／ｓ。
?ｚ?８．３６６?１０
?５
（
ｐｇ
）
０．９５７
?８．３６６?１０
?５
（
０．５?１０９．８１
６
）
０．９５７
?２．６７８
ｋｇ／ｍ３
ｄ?
４?０．５２３９?３６００３６００?３．１４?２．６７８?２５
?０．１０２?１０２ｍｍ
③ 蛇管式加热器分段长度计算
?
Ｒ?Ｒｂ?
１
?Ｄｂ?２
（２－２８）
式中：α２——保温层外壁至周围大气放热系数，取１１．６ｗ／ｍ２?Ｃ Ｄｂ＝ｄ＋８０＝１２５＋８０＝２０５ｍｍ＝０．２０５ｍ Ｒｂ?
１２??
ｂ
ｌｎ
Ｄｂｄ
?
１
２?３．１４?０．０５
１
ｌｎ
２０５１２５
?１．６ ｍ２?Ｃ／ ｗ
?
Ｒ?１．６?
３．１４?０．２０５?１１．６
ｔ?ｔｊ
ｑ?
?Ｒ
?１．７３
ｍ２?Ｃ／ ｗ
式中：ｔ——蒸汽温度，?Ｃ； ｔｊ——大气温度，?Ｃ。 ｑ?
１５１．１１?１．４
１．７３
?８８．１６
ｗ ／ ｍ
Ｑ?１．２５ｑｌ?１．２５?８８．１６?１．２?（５３．９４?３５４．３１?１１０．５?５０?５０）?８１８２．３５ｗ
ｉ２?ｉ１?
ＱＧ
ｚ
式中：ｉ２——管路终点的蒸汽热焓值； ｉ１——管路起点的蒸汽热焓值； Ｑ——蒸汽管路的热损失； Ｇ——蒸汽质量流量。 ｉ５?１０
?３
２?２７４７．８?
８１８２３．０．５２３９
?２５９１．６２ｋｇ／ ｋＪ
蛇管式加热器每个长度：
ｌ?
Ｄｉｉ３
２
ｃ（ｐ２２
１?ｐ２）
２
［
Ｚ?ｎｋ０（ｔＺ?ｔｙ）
］
?Ｈｇ
式中：Ｄ——加热器管子外径，ｍ；
Ｃ——系数，０．００００５ １／ｍ；
Ｐ１——加热器进口的蒸汽压力，Ｐａ； Ｐ２——加热器进口的蒸汽压力，Ｐａ； ｉＺ——饱和蒸汽的热焓，Ｊ／ ｋｇ； ｉｎ——饱和冷凝水热焓，Ｊ／ ｋｇ；
ｋ０——蒸汽经加热到油品的总传热系数，ｗ／ｍ２?Ｃ； ｔＺ——饱和蒸汽温度，?Ｃ；
ｔｙ——罐内被加热油品的平均温度，?Ｃ。
根据水力计算，在阻力平方区有
?１
Ｈ?
（１．７４?２ｌｇ?）
２
?
１
（１．７４?２ｌｇ０．００５７）
２
?０．０２５８
（２－２９）
?? ｌ?
２ｅｄ
?
２?０．１５６０?２?０．３５
?０．００５７
２
０．０６２
Ｌｌ
３
［
２５９１．６２?６３６．８１１０１．３?（１５１．１１?５７．５）
５２３．４
?１．５７?２
?１０００］
０．００００５１?（０．４?１０）
０．０２５８?９．８
６２
?３３３．３１ｍ
Ｎ?
?
３３３．３１
２．７辅助计算［１２］
在消防设计中，为了适当确定泡沫液和水的储备以及它门的输送设备，通常以扑灭油罐中的某一个油罐火灾作为依据。采用固定式半固定式冷却，取每个罐有四个泡沫发生器。
２．７．１泡沫计算耗量
为了扑灭火灾单位时间内必须供给泡沫的体积称为泡沫计算耗量 ⑴ 选用公式
ｑｐ?ｚｐ?１Ｆ （２－３０） 式中：ｑｐ—— 一次灭火的泡沫计算耗量，Ｌ； ｚｐ—— 着火罐所储存油品的泡沫供给强度。 汽油：
ｚｐ＝１．００Ｌ／ｓｍ２ 柴油：
ｚｐ＝０．５０Ｌ／ｓｍ２
?１——一次灭火的灭火时间 取?１＝５分钟；
Ｆ ——着火罐的横截面积， ｍ２； Ｆ?
１４
?Ｄ （２－３１）
２
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