【正文】 （ 18） KAFt/b=1＜ 100 N/mm,合適。 （ 5）進(jìn)行軸的強(qiáng)度、剛度、振動計(jì)算。 按幾何軸線形狀分為：直軸、曲軸、鋼絲軟軸。軸的直徑較小，可用圓鋼棒制造；對于重要的，大直徑或階梯直徑變化較大的軸，采用鍛坯。 軸的設(shè)計(jì)過程 我們設(shè)計(jì)的驅(qū)動裝置中所采用的軸主要作用是既可以在插刀、拔刀時帶動整個機(jī)械手左右移動，又可在交換刀具時帶動回轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動，由于這兩個動作是分離的，我們在這里采用花鍵軸。a － Fr㎜ （ 27） M′DZ=RBZmm=420xx0N 彎曲應(yīng)力副為： σα=MD/W W— 抗彎截面系數(shù)，由公式： W=[πd4+(D－ d)(D+d)2zb]/32D （ 32） W=[πd4+(D－ d)(D+d)2zb]/32D =[π564+(62－ 56)(62+56)2610]/3262=20xx9 Mpa 所以 σα=MD/W=447000/20xx9 MPa= Mpa （ 33） 由于是對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力 σm=0，根據(jù)公式 Sσ=σ1/[(Kσσα/βεσ)+Ψσσm] （ 34） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值： σ1— 40Cr 彎曲對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限，由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]表 151查得， σ1=350MPa Kσ — 正應(yīng)力有效集中系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]附表 32，用插值 法求得： （ 750－ 700） /（ 800－ 750） =（ Kσ－ ） /（ － Kσ） 得： Kσ= εσ— 尺寸系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]附圖 32，查得： εσ= β— 表面質(zhì)量系數(shù)，軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]附圖 34查得； β= 代入公式得： Sσ=350106/[()106+0] = 剪應(yīng)力副為： τm=τα=T1/2WT WT— 抗扭截面系數(shù)，由公式： W=[πd4+(Dd)(D+d)2zb]/16D （ 35） =[π564+(62－ 56)(62+56)2610]/1662 =36182 MPa 所以 τm=T1/2WT=196000103/2 MPa= MPa 由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]式 158， Sτ=τ1/[(Kττα/βετ)+Ψτστ] （ 36） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值： τ1— 40Cr 彎曲對 稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限，由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]表 151查得， τ1=200MPa Kτ— 彎應(yīng)力有效集中系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]附表 34，用插值法求得： （ 750－ 700） /（ 800－ 750） =（ Kτ－ ） /（ － Kτ） 得： Kτ= ετ— 尺寸系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]附圖 32，查得： ετ= β— 表面質(zhì)量系數(shù)，軸按磨削加工，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》（第四卷）表 查得； β= Ψτ— 平均應(yīng)力折算系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]附圖 34，查得： Ψτ= 代入公式得： Sτ=200106/[()106+106]= 則： Sca=SσSτ/[ Sσ2+ Sτ2]1/2=[ +]1/2= (37) 由機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) [3]安全系數(shù)取值范圍可知， [S]=~ 故 S＞ [S]，則該軸是安全的。 根據(jù)載荷的方向選擇軸承時，對于純軸向載荷，一般選用推力軸承；對于純徑向載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承；當(dāng)同時承受徑向載荷和軸向載荷，而軸向載荷不大時，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，當(dāng)軸向載荷較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。 成對安裝的角接觸球軸承，是由兩套相同系列的單列角接觸球軸承選配組成，作為一個支承整體。 5 液壓分析 液壓泵的選擇 （ 1） 系統(tǒng)壓力計(jì)算 查液壓與氣壓傳動 [4]式（ 94）知液壓泵的工作壓力： 21 PPPP ????? （ 39） 式中 1P —— 液壓缸或液壓馬達(dá)的最大工作壓力 P?? —— 液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失 2P —— 壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大壓力之值，取 P?? 的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算要待元件選定，并繪出管路時才能進(jìn)行，初算時可以按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，管路簡單的可選 ? ? aMPP ~??? ，管路復(fù)雜的，進(jìn)油口有調(diào)速閥的，取? ? aMPP ~??? 。 通過上面的計(jì)算和校核，初步?jīng)Q定使用以下液壓元件，在經(jīng)濟(jì)性和安全性方面都能滿足要求。 通過這次設(shè)計(jì)，我基本上掌握了機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和步驟提高了分析問題的能力和查閱手冊的能力，為我今后的設(shè)計(jì)工作打下了一個良好的基礎(chǔ)。在每次的答疑時間里，張老師都會給我們的設(shè)計(jì)提出新的要求 和建議，并幫助我們查閱一些相關(guān)資料，確保了我們設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量，在此，特別感謝張老師給予我的無微不至的關(guān)心和幫助。本設(shè)計(jì)的完成 離不開張老師的精心指導(dǎo)和全力支持，他以豐富的經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了很多寶貴意見，對不足之處也給予了指正，尤其是在一些細(xì)節(jié)問題上。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我認(rèn)識到整體協(xié)作的重要性，無論到任何時候，單獨(dú)的一個人都不可能去開發(fā)、設(shè)計(jì)一個較大規(guī)模的系統(tǒng)。 本液壓系統(tǒng)中，三個液壓缸選取三個三位四通電磁換向閥，使 得機(jī)械手能順利完成所規(guī)定的動作，換向閥的開啟與關(guān)閉通過電氣開關(guān)或壓力繼電器來控制，運(yùn)動速度由調(diào)速閥通過調(diào)節(jié)進(jìn)油路的流量來控制。其中圖 11c 的 Ft 是通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到的，指向軸線，由分析可知： Fr1V=Fr(280+80)/280=1488360/280N= Fr2V=Fr Fr1V=1488－ =－ Fr1H=Ft(280+80)/280=4088360/280N=5256N Fr2H=Ft Fr1H=4088－ 5256=－ 1168N Fr1=(Fr12V+Fr12H)1/2=(+52562)1/2N= Fr2=(Fr22V+Fr22H)1/2=(+11682)1/2N= (3)求兩軸承的計(jì)算軸向力 Fa1 和 Fa2 對于 70000AC 型軸承，按機(jī)械設(shè)計(jì) [3]表 137，軸承派生軸向力 Fd= 則 : Fd1=== Fd2=== 圖 11 軸承的安裝 Bearing installation 按機(jī)械設(shè)計(jì) [3]式（ 1311）得： Fa1=Fd2= Fa2=Fd1= Fa1/C0=Fa2/C0== (4)求軸承當(dāng)量動載荷 P1 和 P2： Fa1/Fr1=＜ , 則： P1=Fr1+=+= Fa2/Fr2=＞ , 則： P2=+=+= (5)驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?P1＞ P2，所以按軸承 1的受力大小驗(yàn)算： Lh=106(C/P1)ε/60n （ 38） =106(103/)3/(601460)=＞ L′h 故所選軸承可滿足壽命要求。且承受軸向載荷的能力與接觸角α有關(guān)。 根據(jù)載荷的大小選用軸承類型時，由于滾子軸承中的主要元件是線接觸，宜用于承受較大的載荷， 承載后的變形也較小?，F(xiàn)對 D 截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。mm （ 29） M′Dy=RBy(a+b)=－ 425 (280+80) Ntgα=4088tg20176。 零件與軸的固定或聯(lián)接方式，隨零件的作用而異。 根據(jù)工作條件要求，軸可在加工前或加工后經(jīng)過整體或表面處理，以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、輥壓、氮化等），以提高其強(qiáng)度（尤其疲勞強(qiáng)度）和耐磨、耐腐蝕等性能。 軸的總類 ： 軸按受載情況分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸，其中轉(zhuǎn)軸既支承傳動機(jī)件又傳遞力，即承受彎矩和扭矩兩種作用；心軸只起支承旋轉(zhuǎn)件作用而不傳遞動力，即只承受彎矩作用；傳動 軸主要傳遞動力，即主要承受扭矩作用。 （ 3）初步估計(jì)軸的直徑。 b 設(shè)計(jì)計(jì)算 m≥[（ 2105） /1242]]1/3mm= 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞 強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3。大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σHlim2=550MPa。 /280176。 設(shè)計(jì)齒輪傳動時，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡易的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開式齒輪傳動。這對大功率傳動十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?1%，也有很大的經(jīng)濟(jì)效益。f 齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪傳動按照兩齒輪軸在機(jī)構(gòu)中相對位置的不同分為：兩軸相互平行，兩軸相交和 兩軸交錯（即不平行也不相交）三類。s2） W—— 圓柱體的重量（ N） R—— 旋轉(zhuǎn)半徑 (m) 由上式可見，慣量與物體重量成正比，與旋轉(zhuǎn)半徑的平方成正比。當(dāng)活塞在左右兩極限位置時，都設(shè)有可調(diào)擋塊，由微動開關(guān)作用發(fā)出到位信號。齒輪 41 通過花鍵軸套筒安裝在花鍵軸的右端。擋塊 1錐孔盤 4（在端面上周向均勻分布有 4個錐孔）和軸 9 固定相連，軸 9裝于支架 12內(nèi)，其左端又與一端蓋 10 用螺紋固定。活動手爪 18 可繞小軸 15 轉(zhuǎn)動，其一端由彈簧桿 19 作用支靠在小軸 20 上。 整個機(jī)械手由機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，機(jī)械爪開合機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及裝卸刀具直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)組成。 經(jīng)綜合考量本次設(shè)計(jì)決定采用第一種手爪。手爪的形式有： 機(jī)械鎖刀手爪 —— 彈簧銷式手爪，使用這種形式的抓持機(jī)構(gòu)，手爪不需要設(shè)置專門的傳遞裝置，因而結(jié)構(gòu)簡單，使用廣泛。 圖 4 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手 Double claw rotary robot manipulators （ 3） 雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手（俗稱扁擔(dān)式） 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。機(jī)械手是自動換刀裝置中交換刀具的主要工具，它擔(dān)負(fù)著把刀庫上 的刀具送到主軸上，再把主軸上已用過的刀具返回刀庫上的任務(wù)。 3 加工中心的總體布局 技術(shù)條件 主要的技術(shù)參數(shù)要求有： 1）刀具最大重量： 2）換刀時間： 3）刀柄：標(biāo)準(zhǔn)刀柄 總體布局 圖 1 臥式加工中心的總體布局 Horizontal processing center of the general layout 臥式加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu) ： 1）主軸組件 對加工中心主軸組件的基本要求是具有足夠的剛度，精度，傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，以及高速運(yùn)轉(zhuǎn)和適應(yīng)自動換刀的條件。 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù) 的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實(shí)例。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。在臥式加工中心上設(shè)置自動交換工作臺，構(gòu)成柔性制造單元（ FMC），實(shí)現(xiàn)工件自動交換，即在加工的同時可進(jìn)行另一件工件的裝卸。 Magazine tool。機(jī)械手的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平。 設(shè)計(jì)此機(jī)械手的目的是為了使加工中心能夠更快的的工作，使加工中心能夠得到更加充分的利用，以實(shí)現(xiàn)其的