【正文】 （ 2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 查機(jī)械設(shè)計(jì) [3]知其設(shè)計(jì)公式如下，即： d1t≥{(KtT1/υd)[(μ177。 械手換刀時(shí)速度較高，我們選用 6 級(jí)精度（ GB1009588）。 υ99=280176。常用的齒輪材料有鋼、鑄鐵和一些非金屬材料。 2)設(shè)計(jì)原則： 所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)在具體的工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝有簡(jiǎn)易的防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開式齒輪傳動(dòng)。 但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離大的場(chǎng)合。 工作可靠，壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。齒輪傳動(dòng)按照兩齒輪軸在機(jī)構(gòu)中相對(duì)位置的不 同 1) 齒輪傳動(dòng)主要特點(diǎn)： 效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。 用與相交軸傳動(dòng)的有：兩軸線垂直相交和兩軸線相交但不垂直的直齒、圓弧齒、延伸外擺線齒錐齒輪。 則我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械手手指的夾緊力為： N≥211 kg 由于液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手需要采用 嚴(yán)格的密封，因此還需要緩沖機(jī)構(gòu)。查理論力學(xué)（Ⅰ） [1]圓柱體圍繞旋轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)慣量可由下式確定： J=J0+WR2/ (^2) （ 1） 式中 J0—— 圓柱體繞其自身中心的慣量 （ N過(guò)緊的密封，往往影響機(jī)械手的正常動(dòng)作。當(dāng)活塞桿因液壓缸進(jìn)入高壓油 而向左或 向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)聯(lián)接件即可帶動(dòng)花鍵軸作直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)回轉(zhuǎn)頭及機(jī)械手臂作向左或向右運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸 90 支承 在上、下端蓋上，與動(dòng)片 93固定聯(lián)接，其伸出端通過(guò)花鍵軸部分與中間座的齒輪聯(lián)接，向手臂傳遞運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液壓缸通入高壓油而使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)傳動(dòng)齒輪 99 帶動(dòng)齒輪 41回轉(zhuǎn)，這樣，由花鍵軸 50 帶動(dòng)手臂 16 轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)角兩相對(duì) 180176。 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（見驅(qū)動(dòng)裝置圖） 回轉(zhuǎn)機(jī)械手用來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具的交換動(dòng)作，由圖驅(qū)動(dòng)外形裝置圖可見它由手臂 16，回轉(zhuǎn)座 51 組成的。當(dāng)機(jī)械手軸向向右移動(dòng)后，固定桿 35迫使擋塊 13 轉(zhuǎn)動(dòng)，由于此時(shí)錐孔盤 4端面上的錐孔與鋼球 5錯(cuò)開，這樣錐孔盤 4 即連同擋塊 1軸 端蓋 壓縮彈簧銷 11向右移動(dòng)。由于機(jī)械爪伸向刀柄拔刀，或插刀后收回，都是當(dāng)機(jī)械手處于軸向向右移動(dòng)后的位置上進(jìn)行的。當(dāng)擋塊 13 右移，將彈簧頂桿 3壓入時(shí)，頂桿 3 的一端迫使杠桿 21 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸改變油路時(shí)，機(jī)械臂便縮回。 表 1 日本 BT 標(biāo)準(zhǔn)刀柄的尺寸： The size of the Japanese BT standard handles 柄 部 型號(hào) 錐 體 螺 紋 孔 凸 緣 D1 L r l1 l2 l3 d1 g d2 t b BT40 1 9 30 70 17 M16 19 BT45 11 38 70 21 M20 23 29 BT50 13 45 90 25 M24 27 手臂的伸縮運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)頭的兩端對(duì)稱分布著兩個(gè)機(jī)械臂，可以同時(shí)伸出抓刀。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置 這種機(jī)械手的拔刀、插刀動(dòng)作，大都由油缸動(dòng)作來(lái)完成。采用發(fā)蘭式夾持，當(dāng)應(yīng)用中間搬運(yùn)裝置時(shí)，可以很方便地從一個(gè)機(jī)械手將刀具夾頭過(guò)渡到另一個(gè)輔助機(jī)械手上去，刀具夾頭采用帶洼形的法蘭盤夾持刀夾。在手爪中設(shè)有定位銷，使刀具在手爪中定位。 鉗形杠桿機(jī)械手。當(dāng)機(jī)械手松刀時(shí)，刀庫(kù)的夾爪既起著刀套的作用，又起著手爪的作用。其中一個(gè)機(jī)械手執(zhí)行拔“舊刀”歸回刀庫(kù)，另一個(gè)機(jī)械手執(zhí)行從刀庫(kù)取“新刀”插入機(jī)床主軸上，如圖 8所示： 圖 8 雙機(jī)械手 Double manipulator 由于雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手的動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，而且能夠同時(shí)抓取和裝卸機(jī)床主軸以及刀庫(kù)集中地刀具，換刀時(shí)間較短，本次設(shè)計(jì)所要求的換刀時(shí)間為 秒，故選用雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。常見的機(jī)械手有： （ 1） 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手 機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)的軸線與刀具主軸平行，機(jī)械手的手臂可以回轉(zhuǎn)不同的角度來(lái)進(jìn)行自動(dòng)換刀，換刀具所花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，用于刀庫(kù)換刀位置的刀座的軸線相平行的場(chǎng)合。采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用的最為廣泛，這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀有很大的靈活性，而且可以減少換刀時(shí)間。 3）工作臺(tái) 臥式加工中心可采用自動(dòng)分度工作臺(tái)，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 臥式加工中心的主軸組件按進(jìn)給功能分有鏜軸進(jìn)給，滑枕進(jìn)給及非進(jìn)給主軸等類型，大多數(shù)采用非進(jìn)給型主軸。在這個(gè)進(jìn)程中仿生機(jī)械手也正在慢慢的被人類所重視。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀： 當(dāng)今社會(huì)，機(jī)械手被普遍用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可言慨括如下： 1)提高生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化程度。 機(jī)械手是臥式加工中心自動(dòng)換刀裝置中交換刀具的主要工具，因此本課題所設(shè)計(jì)得機(jī)械手屬于第三類機(jī)械手。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過(guò)操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電訊號(hào)操作機(jī)來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球等。它是一種獨(dú)立的不 附屬于某一主機(jī)的裝置。臥式加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜和精度要求高的產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，特別是箱體和復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的加工。 2 緒論 臥式加工中心概述 臥式加工中心是最常用的數(shù)控機(jī)床之一，其技術(shù)含量高，是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志性產(chǎn)品之一。機(jī)械手是自動(dòng)換刀裝置中交換刀具的主要工具，它擔(dān)負(fù)著把刀庫(kù)上的刀具送到主軸上，再把主軸上已用過(guò)的刀具返回刀庫(kù)上的任務(wù)。 關(guān)鍵詞： 臥式加工中心；機(jī)械手；刀庫(kù)；機(jī)械臂 Design Of The Manipulator Horizontal Machining Center Abstract:To improve the efficiency of production and ensure quality of production, the enterprises generally attach importance to the automation of production process in today’s mass manufacturing. As an important member of automation production line, manipulator gradually recognized by enterprises. Technology level and application level of the manipulator in a certain extent reflects the level of industrial automation in a country. At present, the manipulator is mainly used for welding spray painting, handling, stacking repetitive work and labor intensity greatly. Manipulator is automatically change tool device the main tool to exchange tool, it bears on the knife library on the tool to spindle, and then the spindle has used tool returns tasks on tool store. Key words: Morizontal machining center 。 臥式加工中心機(jī)械手的設(shè)計(jì) 目 錄 摘要?????????????????????????????? 1 關(guān)鍵詞 ??? ?? ??????? ? ???????????????? 1 1 前言????????????????????????????? 1 2 緒論????????????????????????????? 2 臥式加工中心概述?????????????????????? 2 機(jī)械手的分類????? ???????? ??????????? 2 應(yīng)用機(jī)械手的意義??????????????? ??????? 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀??????????????????????? 3 3 加工中心的總體布局?????????????????????? 3 技術(shù)條件 ?????????????????????????? 3 總體布局 ?? ? ???????? ????????????? ?? 4 臥式加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu) ?????????????????? 4 4 機(jī)械手的設(shè)計(jì) ????????? ? ????????? ??????? ?? 4 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?? ???????? ??????????? ? 5 自動(dòng)換刀裝置介紹 ?????????? ???????? ?? 5 機(jī)械手種類簡(jiǎn)介 ??? ???? ???????????? ?? 6 手爪的選擇 ? ???? ?????? ???????????? 9 刀具的夾持 ???? ???????? ??????????? ? 9 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置 ????? ?????? ?????? ???? 10 手臂的伸縮運(yùn)動(dòng) ?? ? ??? ???? ??????? ???? 11 手爪的開合 ?? ? ???? ???? ??????? ???? 11 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ?? ? ????? ????? ??????? ??? 12 直線運(yùn)動(dòng) ????? ? ??? ???? ????????? ?? 12 設(shè)計(jì)計(jì)算? ????? ??????????? ????? ??? 13 手指夾緊力的計(jì)算 ?????? ???? ????????? ?? 13 齒輪的設(shè)計(jì) ?? ? ???? ?????? ???????? ??? 13 軸的設(shè)計(jì) ? ? ???? ???????? ???????? ??? 18 軸承的設(shè)計(jì) ???????? ???????? ??????? ?? 24 5 液壓分析? ?? ??? ?? ?????? ???? ?????????? 28 液壓泵的選擇??????????????????????????? 28 液壓元件的選擇?????????????????????????? 28 6 總結(jié)??????????????????????????? 30 參考文獻(xiàn) ? ?? ? ?????????????? ? ??????? 30 致謝??? ? ???? ???? ???? ???? ? ?? ? ??? 31 臥式加工中心機(jī)械手的設(shè)計(jì) 摘 要： 在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量 ，普遍重視生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度，機(jī)械手作為自動(dòng)化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)認(rèn)同并采用。機(jī)械手是臥式加工中心自動(dòng)換刀裝置中交換刀具的主要工具，它擔(dān)負(fù)著把刀庫(kù)上的刀具送到主軸上，再把主軸上已用過(guò)的刀具返回刀庫(kù)上的任務(wù)。 Mechanical arm 1 前言 本次設(shè)計(jì)的課題是臥式加工中心的自動(dòng)換刀裝置中的核心部件 機(jī)械手的設(shè)計(jì)。 由于本人能力及學(xué)識(shí)有限，在設(shè)計(jì)中 存在有很多缺陷，望老師們能多加指導(dǎo)。加工工件經(jīng)一次裝夾后，完成多工序自動(dòng)加工，自動(dòng)選擇及更換刀具，自 動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具與工件的運(yùn)動(dòng)軌跡變化以及自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其他輔助功能。 機(jī)械手的分類 機(jī)械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械 手。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)。這種機(jī)械手在國(guó)外稱為“ Mechanical Hand” ,它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，除少數(shù)之 外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工種中也有應(yīng)用。 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、