燕山大学
起重机械课程项目
——永磁吸盘
学院（系）：机械工程学院
年级专业：vv
学生姓名：凡防
指导教师：wwww
完成日期：00003
摘要
对永磁吸盘的发展概况及工作原理进行了阐述，简单介绍了常见的永磁吸盘形式，并根据已知现有的知识进行设计，定出合理的尺寸。
从研究永磁吸盘的工作原理入手，借鉴已知的永磁吸盘的设计方法，在此基础上，得出自己的结构形式。
本次设计的永磁吸盘为滑移式，即通过移动磁铁的位置来改变磁通走向。
大致工作原理：吊钩上升时，由杠杆原理带动推杆运动，推杆顶住磁铁迫使其发生移动，此时为吸料状态；相反，吊钩下降时，另一推杆起作用，迫使磁铁回到原始位置（对外无磁性）。
根据这样的原理，本次主要设计了推杆的形式、磁铁的布置形式及带动推杆运动的挂架结构。
其中，推杆和挂架靠销连接，上下两层磁铁错开摆放，推杆选取平板型，考虑其接触面积大、受力均匀，不致于使滑块偏移运动致卡死。
关键词起重机械工业；永磁吸盘
目录
摘要........................................................................................................................................... 目录. (I)
第1章绪论....................................................................................................................... - 1 -
1.1 永磁吸盘的定义.................................................................................................. - 1 -
1.2 电磁起吊作业...................................................................................................... - 1 -
1.3 永磁吸盘的原理.................................................................................................. - 1 -
1.4 永磁吸盘的特点.................................................................................................. - 2 -
1.5 本章小结.............................................................................................................. - 2 -第2章永磁吸盘设计....................................................................................................... - 3 -
2.1 磁铁设计与布置.................................................................................................. - 3 -
2.2推杆与挂架设计计算（作图法） ....................................................................... - 3 -
2.3 总体图样.............................................................................................................. - 5 -
2.4 本章小结.............................................................................................................. - 5 -结论..................................................................................................................................... - 6 -参考文献............................................................................................................................. - 7 -
第1章绪论
1.1 永磁吸盘的定义
永磁吸盘又名磁力吸盘或永磁起重器，是机械厂，模具厂，锻造厂，炼钢厂，造船厂等等使用钢材场所的必备搬运工具，可以大大提高块状，圆柱状，板材，不规则导磁性钢铁材料的搬运效率。
永磁吸盘是以高性能的稀土材料钕铁硼（N>40）为内核，通过手扳动吸盘手柄转动，从而改变吸盘内部钕铁硼的磁力系统，达到对需要搬运的工件的吸持或释放。
1.2 电磁起吊作业
在我国的机械加工，模具制造，冶金等行业，一些笨重钢板或铁板，有精度要求或有表面粗糙度要求的钢铁加工成品或半成品等的起吊，以前大多采用钢丝绳捆绑再起吊，或者也有用电磁铁起吊的，但电磁铁体积大，成本高，故障多，维护困难，且电磁铁在工作中，要消耗大量电能，一旦停电，易发生事故。
随着高性能钕铁硼稀土材料的出现，使利用钕铁硼永磁材料开发磁力工具成为趋势，永磁吸盘应运而生。
1.3 永磁吸盘的原理
永磁吸盘是利用磁通的连续性原理及磁场的叠加原理设计的，永磁吸盘的磁路设计成多个磁系，通过磁系的相对运动，实现工作磁极面上磁场强度的相加或相消，从而达到吸持和卸载的目的。
根据动作原理可分为旋转式和平移式，在此以平移式为例，原理图见下：
图1-1吊起重物
图1-2卸下重物
其中，图示画横线部分表示轭铁，导磁物质。
当永磁吸盘磁极处于图1-1状态时，磁力线从磁体的N极出来，通过磁轭，经过铁磁性工件，再回到磁轭进入磁体的S极。
这样，就能把工件牢牢地吸在永磁吸盘的工作极面上。
当磁极处于图1-2状态时，磁力线不到永磁吸盘的工作极面，就在永磁吸盘内部组成磁路的闭合回路，几乎没有磁力线从永磁吸盘的工作极面上出来，所以对工件不会产生吸力，就能顺利实现卸载。
1.4 永磁吸盘的特点
1）采用高性能永磁材料钕铁硼（Nd-Fe-B）为产品内核，使产品体积更小，起重吊装力更强，且磁力恒久不衰。
2）具备最高大额定起重力3.5倍的安全系数。
3）底面“V”型槽设计，可起吊相对应的圆钢、钢板。
4）不用电即可使用，省去供电麻烦。
5）优化的磁路设计，使剩磁几乎为零。
6）专业设计的外观造型使产品更加美观。
1.5 本章小结
本章主要阐述了永磁吸盘的定义、特点、工作原理。
第2章永磁吸盘设计
2.1 磁铁设计与布置
本设计以移动磁铁来改变磁轭路线，因为磁铁磁感应强度在磁极处最大，为有效利用磁铁的磁性，使用多块组合的结构，在吸盘下可以形成更为强大的磁场，有利于起吊。
为防止磁铁块之间在吸盘内部形成磁路，使用铝制隔块，将磁铁隔开。
图2-1单层磁铁分布
图2-2上下磁铁布置
2.2推杆与挂架设计计算（作图法）
图2-3 推杆与挂架图解尺寸
设计挂架销轴中心距为400mm，最大上拉角度为90°，挂架弯折角度为90°，弯折长度110mm，挂架销轴中心距移动磁铁表面为125mm，如图2-3，画出极限位置即挂架吊耳水平和吊起位置，令推杆在移动磁铁表面有效移动距离为70mm（根据磁铁和铝制隔块尺寸而定），可以测得推杆长度为133.5mm。
注：设计过程没有现成设备尺寸作为参考，设计中尺寸全为设计者自己给定，有些地方以为设计者能力的限制，可能需要再行商榷。
图2-5推杆
图2-4挂架图2-6推杆
2.3 总体图样
图2-7剖视总装图
图2-8总装整体图
2.4 本章小结
通过对永磁吸盘工作原理的理解，小组成员拟定永磁吸盘的结构形式并用Solidworks进行建模。
由简单零件的概念设计，而后组成整个永磁吸盘。
结论
在本次课程设计中，范冬路完成概念三维设计，曹培刚、王忠厚、鉴军民查阅资料，葛会亮主要负责Word整理。
由于没有太多依据可循，太多尺寸无法明确确定，因此本次设计中大部分尺寸为猜想估略的。
通过这次项目的制作，小组各个成员都对永磁吸盘有了一定的了解，比如其工作原理以及常见的结构形式等。
而且，由于项目制作需要三维软件，因此趁这个机会让小组成员进一步熟悉软件不致于忘记。
参考文献
1 陈道南.起重运输机械.冶金工业出版社，2010.1，p42~p43；
2 塑性工程报第18卷第2期，2011.4；
3机械研究与应用第18卷第3期，2005.6；
4中科院电工所刘春煊《新型永磁吸盘的结构和制造方法》。