【正文】 傳動(dòng)，能較好地解決機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)力問(wèn)題，具有傳動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)。其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)與直線運(yùn)動(dòng)擬采用液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，在液壓缸兩端設(shè)有緩沖裝置，可防止活塞與液壓缸端面的撞擊。經(jīng)過(guò)以上設(shè)計(jì)內(nèi)容，可達(dá)到設(shè)計(jì)的目的和要求，使機(jī)械手做到 [開始（縮手）伸手抓住刀具并夾緊直線伸出拔出刀具手臂同時(shí)縮回逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180176。如下圖所示： 刀具的交換裝置加工中心和其他數(shù)控機(jī)床的區(qū)別就在于它具有根據(jù)工藝要求自動(dòng)更換所需刀具的功能，即自動(dòng)換刀（ATC）機(jī)能。但是換所花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)。另外，這種機(jī)械手在設(shè)計(jì)中有的還采用了可伸縮的臂，： 可伸縮雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手 這種帶有可伸縮臂的機(jī)械手，在刀庫(kù)中刀具排列較緊密的情況下，可以有效的避免機(jī)械手碰撞刀具的危險(xiǎn)，使用也比較廣泛。兩個(gè)手臂分別稱作裝刀手和卸刀手。 結(jié)論：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)床主軸和刀庫(kù)中的刀具，換刀時(shí)間較短。但在機(jī)械手有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為避免刀具甩脫，手爪就必須有自鎖夾持機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。（3）虎鉗形指。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。（2）法蘭式夾持：這種夾持方式，在刀具夾頭的前端，有供機(jī)械手用的發(fā)蘭盤。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，可以采用油缸動(dòng)，活塞固定；或者活塞動(dòng)，油缸固定的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)壓力油通過(guò)支架6（見驅(qū)動(dòng)外形圖）和貫穿花鍵軸50的通孔（見換刀機(jī)械手驅(qū)動(dòng)裝置圖）進(jìn)入回轉(zhuǎn)液壓缸1時(shí)，推動(dòng)輸出軸40轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上的齒輪43便帶動(dòng)齒條42和48作直線運(yùn)動(dòng)，使兩只機(jī)械臂同時(shí)伸出，通過(guò)齒條42及48上的擋塊36壓向調(diào)整螺釘35來(lái)限制終點(diǎn)位置?；顒?dòng)手爪18可繞小軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，其一端由彈簧桿19作用支靠在小軸20上。因此，當(dāng)活動(dòng)手爪18伸向刀柄拔刀或插刀后收回時(shí)，刀柄表面可使活動(dòng)手爪18壓縮彈簧而稍微張開，這樣機(jī)械爪即可將刀柄抱住或退出。擋塊1錐孔盤4和軸9固定相連，軸9裝于支架12內(nèi)，其右端又與一端蓋10用螺紋固定。當(dāng)機(jī)械爪伸出抓住刀柄后，機(jī)械手軸向向左伸出，此時(shí)擋塊13同時(shí)離開固定桿52，借彈簧1的作用，將擋塊13拉回原來(lái)的錐孔盤4上錐孔與鋼球5相對(duì)的原始位置，由彈簧銷11的作用，使擋塊13連同錐孔盤軸9和端蓋10又向左移動(dòng)至錐孔盤4與支架12端面壓緊的位置。齒輪38通過(guò)花鍵軸套筒安裝在花鍵軸的右端。 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇回轉(zhuǎn)頭15的向左或向右（拔刀或插刀）的直線運(yùn)動(dòng)是由液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)活塞在左右兩極限位置時(shí)，都設(shè)有擋塊和調(diào)整螺釘，由微動(dòng)開關(guān)作用發(fā)出到位信號(hào)。則我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械手手指的夾緊力為：N≥111 = （kg如一級(jí)圓柱齒輪的效率可達(dá)99%。③工作可靠，壽命長(zhǎng)。傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。換刀的運(yùn)動(dòng)是由回轉(zhuǎn)液壓缸8驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)液壓缸的輸出軸上安裝有齒輪70，齒輪38裝在套筒上，回轉(zhuǎn)液壓缸固定在立柱上。2）換刀機(jī)械手換刀時(shí)速度較高，在此選用6級(jí)精度（GB1009588）。(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)公式（109a）進(jìn)行計(jì)算，即：d1t≥{(KtT1/φd)[(μ177。K HN2=；⑧計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式(1012)得：[σH]1= KHN1σHlim1/S=600=546（Mpa）[σH]2= KHN2σHlim2/S=550=517（Mpa）2)計(jì)算①試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入[σH]中較小的值:d1t≥{(KtT1/φd)[(μ177。由表104查的7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱分布時(shí)，KHβ=+(1+)φd2+103b代入數(shù)據(jù)得:KHβ=+(1+12)12+103=由b/h=, KHβ=,查圖1013得KFβ=。YSa2=⑦計(jì)算大、小齒輪的YFaYSa/[σF],并加以比較:YFa1YSa1/[σF]1 =YFa2YSa2/[σF]2=故大齒輪的數(shù)值大。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的種類軸按其受載情況分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸，其中轉(zhuǎn)軸既支承傳動(dòng)機(jī)件又傳遞動(dòng)力，即承受彎矩和扭矩兩種作用；心軸只用來(lái)支承旋轉(zhuǎn)件而不傳遞動(dòng)力，即只承受彎矩作用；傳動(dòng)軸主要用于傳遞動(dòng)力，即主要承受扭矩作用。對(duì)于高速軸還應(yīng)考慮其震動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。 軸的設(shè)計(jì)過(guò)程本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)裝置中所采用的軸主要作用是既可以在插刀、拔刀時(shí)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手左右移動(dòng)，又可在交換刀具時(shí)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)，由于這兩個(gè)動(dòng)作是分離的，因此我們?cè)谶@里采用花鍵軸。mm)齒輪的圓周力為：Ft=2T1/d1=2105/96 =4088 (N)齒輪的徑向力為：Fr= Ft在垂直面內(nèi)的支反力（圖7e）：由ΣMA=0,得：RBy(a+b)=－425(280+80) =－153000(N(a+b)=－1168(280+80) =－420000(Nmm)齒輪作用力在D截面作出的最大合成彎矩為：Md=(MDZ2+MDy2)1/2=[(－153000)2+(－420000)2 ]1/2 =447000 (N現(xiàn)對(duì)D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。只能承受徑向載荷的軸承叫做向心軸承；只能承受軸向載荷的軸承叫做推力軸承；能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的軸承叫做向心推力軸承。而球軸承中則主要為點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，因此當(dāng)載荷較小時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。接觸角大的，承受軸向載荷的能力也高。花鍵軸的D=65mm，我們選用軸承型號(hào)為7214AC,參數(shù)見下表：軸承型號(hào)dDBar1minCrC0r極限轉(zhuǎn)速（r/min）7214AC70125246700其中,極限轉(zhuǎn)速是在采用油潤(rùn)滑情況下的轉(zhuǎn)速，若采用脂潤(rùn)滑方式，則極限轉(zhuǎn)速為4500 r/min。另外，在回轉(zhuǎn)液壓缸中轉(zhuǎn)軸的支承我們選用推力球軸承，型號(hào)為：51207，其基本尺寸為：dDT=35mm62mm18mm，基本額定載荷為：Ca=，C0a=，極限轉(zhuǎn)速脂潤(rùn)滑時(shí)為2800r/min，油潤(rùn)滑時(shí)為4000r/min，回轉(zhuǎn)液壓缸中的轉(zhuǎn)軸的支承我們選用滾針軸承，其設(shè)計(jì)及驗(yàn)算過(guò)程與角接觸球軸承相似，這里就不再重復(fù)。彈簧材料是根據(jù)彈簧絲直徑d選擇的，當(dāng)d≤8mm時(shí)，用碳素彈簧鋼絲Ⅱ組或Ⅱa組，當(dāng)d≥10mm時(shí)，用60Si2MnA.最大工作負(fù)荷Pn，Ⅱ類彈簧按[τ]=。 彈簧的設(shè)計(jì)過(guò)程彈簧19的設(shè)計(jì)計(jì)算、校核步驟如下：原始條件：最大工作負(fù)荷：pn=11 kg最小工作負(fù)荷：p1=0 kg工作行程： h=5 mm負(fù)荷種類： Ⅱ類端部形式：端部并緊并磨平，支承圈為一圈制造精度：主要參數(shù)的制造精度為2級(jí)彈簧材料：碳素彈簧鋼絲Ⅱ根據(jù)pn，查表911，得到彈簧的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：dD2PPnFnpd′lQ彈簧要求的剛度：p′=(pnp1)/h=(110)/6= (kg/mm)有效圈數(shù)：n=pd′/p′=計(jì)算項(xiàng)目：彈簧實(shí)際剛度：p′=pd′/n=（kg/mm）, 與要求高度相近.總?cè)?shù)： n1=n+2=+2=自由高度： H0=nt+=+= (mm) , 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值22彈簧實(shí)際節(jié)距： p=()/n=()/7= (mm)工作極限負(fù)載下的變形： Fj=pj/p′=因取τj=[τ] Ⅱ，根據(jù)表92，[τ] Ⅲ=[τ] Ⅱ，所以τj=[τ] Ⅲ故:pj等于同樣規(guī)格彈簧的Ⅱ類彈簧的最大工作負(fù)荷，從表911查得pj=。本次設(shè)計(jì)中選擇的11kg的重量代表刀庫(kù)中刀具的最大重量；（2）在刀庫(kù)中刀具排列不是很密集的情況下，也可以選擇雙臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手中不帶可伸縮手臂種類的機(jī)械手，這樣可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少成本；（3）對(duì)于機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，也可選用氣壓驅(qū)動(dòng)裝置或者機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置；（4）在設(shè)計(jì)的過(guò)程中當(dāng)設(shè)計(jì)某部分時(shí)，要結(jié)合考慮到其它因素的影響和限制，要把部分和整體有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，尋找適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案和辦法，讓我們認(rèn)識(shí)到將來(lái)無(wú)論認(rèn)識(shí)什么事都要系統(tǒng)地、全面地認(rèn)識(shí)它。Manufacture,1999,(39):273～295.27