【正文】 小臂的重力將是軸承的徑向力：軸的結(jié)構(gòu)圖：圖 311軸的受力圖：圖 312X 方向受力圖： 圖 313X 方向彎矩圖：圖 314Y 方向受力圖：圖 315Y 方向彎矩圖：圖 316合成彎矩圖：圖 317轉(zhuǎn)矩圖： 圖 318當(dāng)量彎矩圖： 圖 319計(jì)算支承反力X 方向反力 NFCx . ???? tCxA 81.Y 方向反力 Cy ?? NFrCyA ..???X 方向受力圖 見(jiàn)圖 313Y 方向受力圖 見(jiàn)圖 315 畫彎矩圖X 方向彎矩圖 見(jiàn)圖 314Y 方向彎矩圖 見(jiàn)圖 316合成彎矩圖 見(jiàn)圖 317 合成彎矩 2yxM??畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩 39。 ][.MBB? 339。? ??i Ft NdTFt ?? Ft ??a Fr )(M??當(dāng)量彎矩圖 見(jiàn)圖 335校核軸徑軸徑 339。0 （因 P ，只計(jì)算軸承 A）式中：rrC0?S52?綜上所述，軸承 31305 滿足要求。 ][.MBB?..43 故此軸強(qiáng)度足夠。39。1mYF? MPa [ ]???F?式中：K 使用系數(shù) Y 齒形系數(shù) 查手冊(cè)得 K=，Y =因此此蝸輪蝸桿傳動(dòng)可行。 ][.BB 339。 )(M??當(dāng)量彎矩圖 見(jiàn)圖 361校核軸徑軸徑 339。m ， [ ] ?p?? 鍵 A： 3?1976?GB 鍵能傳遞的扭矩是：T 4/][39。?T 鍵 B： ， [ ] 80MPa61?1970?Gp?? 鍵能傳遞的扭矩是：T 4/][39。pmrkzhl 31084265).0248( ??????? 214T? 式中：k載荷不均系數(shù)， z齒數(shù)，h ，rCdD2??dm? C齒頂?shù)牡箞A半徑 因此此軸上的兩花鍵強(qiáng)度足夠。刀具重量為每把十二公斤。通過(guò)兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們受到了全方面的鍛煉，包括調(diào)查和研究、查閱文獻(xiàn)和檢索資料的能力，數(shù)據(jù)處理、綜合分析、理論聯(lián)系實(shí)際的能力及計(jì)算機(jī)繪圖和文字處理的能力。許 多 同 學(xué) 在 這 次 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 也 給 了 我 很 大 的 幫 助 ， 在 此 也 一 并 表 示 感 謝 。通過(guò)本次設(shè)計(jì), 我深刻的體會(huì)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。傳動(dòng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，不僅可以自鎖，而且還可以使結(jié)構(gòu)緊湊。聯(lián)軸器是根據(jù)其公稱扭矩進(jìn)行選擇的，因此不用進(jìn)行強(qiáng)度校核。m ， [ ] ?Tp?? 鍵 A： 70?1976?GB 鍵能傳遞的扭矩是：T 4/][39。 大臂校核計(jì)算 蝸桿軸校核 N dDzMWDb ????? 24 )48)((???][8b???? 式中：D花鍵大徑， d花鍵小徑， z花鍵齒數(shù)， b花鍵齒寬 故此軸強(qiáng)度足夠。0 K.（因 P ，只計(jì)算軸承 C）式中：rAr0?0S52?綜上所述，軸承 332208 滿足要求。 )(M??當(dāng)量彎矩圖 見(jiàn)圖 353校核軸徑軸徑 339。???iNm Ft NdTFt ?? Ft ?a Fr ???LGM 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩： N )(M??當(dāng)量彎矩圖 見(jiàn)圖 344校核軸徑軸徑 339。 ][.MBB?3..893 339。1mYF? MPa [ ]??? F? 式中：K使用系數(shù) Y 齒形系數(shù) 2查手冊(cè)得 K=，Y = 因此此蝸輪蝸桿傳動(dòng)可行。 ?0（因 P ，只計(jì)算軸承 A）rr0?當(dāng)大臂處于豎直位置時(shí)，小臂的重力將是軸承的軸向力：壽命計(jì)算： 徑向力 NFAyxrA ????CrC 11附加軸向力 ..0???rAASF rCC 851軸向力 因 ，所以軸承 C 壓緊SASGa?? F NaC ????F =FANSX、Y 值 F era ?./.6/ F rC???24153810查手冊(cè)得：X =1 ，Y A=0 ，X ，Y =當(dāng)量動(dòng)載荷 P Af)(arAdF????P )(aCrCdYf N).87...??1458?(因 P ，只計(jì)算軸承 A)CA?壽命計(jì)算 L h65418)120(6)(167030???rnh查手冊(cè)得： X ， 當(dāng)量靜載荷 P NaArrAF0??. ???P N40rA P aCrCrYX0?? . ???P N60rF額定靜載荷計(jì)算 C C r 39。 )(M??當(dāng)量彎矩圖 見(jiàn)圖 327校核軸徑軸徑 339。39。 ][.BB ..3 故此軸強(qiáng)度足夠。1 ???????mYF F 式中：K 使用系數(shù) Y 齒形系數(shù) 2 查手冊(cè)得：K=，Y = 因此此蝸輪蝸桿傳動(dòng)可行。 ， ??? ?.?M 因此所選電機(jī)滿足要求。大 ?????bd Kgm2 J 折444 103./.0)35.(780./ ?????ld?? Kgm2算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jt= n/T = 機(jī)械手取刀干涉計(jì)算 圖 31，???????，71coco??，B12..3222??，??，?????，540co3co??，??， ???取刀時(shí)的間隙為： ，39。 方案的確定 機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的確定經(jīng)過(guò)綜合分析確定選擇方案二，即用機(jī)械手在刀庫(kù)與主軸之間換刀的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種裝置換刀效率較高，但是兩個(gè)刀具主軸的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重限制了它的使用范圍。第二章 方案的分析論證及確定 方案的提出 機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的提出方案一：直接在刀庫(kù)與主軸之間換刀方案二：用機(jī)械手在刀庫(kù)與主軸之間換刀方案三：用機(jī)械手和轉(zhuǎn)塔頭配合刀庫(kù)進(jìn)行換刀 傳動(dòng)方案的提出 方案一：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)帶傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓或液壓傳動(dòng)方案二：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)帶傳動(dòng)，移動(dòng)用絲杠傳動(dòng)方案三：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)齒輪傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓或液壓傳動(dòng)方案四：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)蝸輪蝸桿傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓傳動(dòng) 方案的可行性分析 機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的可行性分析方案一：直接在刀庫(kù)與主軸之間換刀這種換刀裝置只有一個(gè)刀庫(kù)，刀庫(kù)中儲(chǔ)存著加工過(guò)程中需要使用的刀具，利用機(jī)床本身與刀庫(kù)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換刀過(guò)程。國(guó)外最新研制的內(nèi)圓磨床上采用的彈簧夾頭自動(dòng)換刀裝置售價(jià)昂貴。目前國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀系統(tǒng)中，刀具、輔具多采用錐柄結(jié)構(gòu)，刀柄與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)、刀具的夾緊放松機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式幾乎都采用同一種結(jié)構(gòu)模式。采用高性能彈簧夾頭夾持刀具，使用外驅(qū)動(dòng)機(jī)械手完成刀具的夾緊、放松，系統(tǒng)配置擴(kuò)展型鏈?zhǔn)降稁?kù)和刀具交換裝置，整機(jī)采用電磁機(jī)械傳動(dòng)、PLC 控制，換刀系統(tǒng)具有夾緊力大、夾緊力恒定 (可調(diào))、自動(dòng)復(fù)位以及各種自檢保護(hù)功能，同時(shí)具有占據(jù)空間小的特點(diǎn)。為此，設(shè)計(jì)了一種數(shù)控機(jī)床刀庫(kù)與換刀裝置。同時(shí)還應(yīng)使機(jī)械手具備結(jié)構(gòu)緊湊、占據(jù)空間小的特點(diǎn)，以適應(yīng)不同類型機(jī)床的換刀空間。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中心主軸豎直放置，刀架軸線水平，刀庫(kù)的刀軸垂直情況下利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀的動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中心主軸豎直放置，刀架軸線水平，刀庫(kù)的刀軸垂直情況下利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換的動(dòng)作，其中機(jī)械手手臂可轉(zhuǎn) 90 。研究的最終目標(biāo)是，期望能夠形成一種結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠、造價(jià)低廉、可供不同類型數(shù)控機(jī)床選型配套的智能型高性能自動(dòng)換刀系統(tǒng)系列產(chǎn)品。在這種模式中，機(jī)床主軸常采用空心的帶有長(zhǎng)拉桿、碟形彈簧組的結(jié)構(gòu)形式，由液壓或氣動(dòng)裝置提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)夾緊放松刀柄的動(dòng)作。隨著機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，制造行業(yè)對(duì)于帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來(lái)越大。它的刀庫(kù)需要整體運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且刀庫(kù)容量較小。 傳動(dòng)方案的可行性分析方案一：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)帶傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓或液壓傳動(dòng)步進(jìn)電機(jī)可精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和轉(zhuǎn)向，但是價(jià)格比伺服電機(jī)便宜的多。機(jī)械手兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)?，F(xiàn)象。 t ??N式中：n 電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速，T 電機(jī)的升速時(shí)間 折算到電機(jī)軸的靜力距 M = 3321105.????Ji Kgm2 電機(jī)啟動(dòng)加速力矩 Ma= Jt4191小刀、刀盤及軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 小臂校核計(jì)算 蝸輪蝸桿校核受力計(jì)算：T 蝸桿軸及軸承校核 蝸桿軸校核軸的結(jié)構(gòu)圖： 圖 32軸的受力圖： 圖 33X 方向受力圖： 圖 34X 方向彎矩圖： 圖 35Y 方向受力圖： 圖 36Y 方向彎矩圖： 圖 37合成彎矩圖： 圖 38轉(zhuǎn)矩圖： 圖 39當(dāng)量彎矩圖： 圖 310計(jì)算支承反力X 方向反力 NFCx ????? NrCxA9?Y 方向反力 ?X 方向受力圖 見(jiàn)圖 34Y 方向受力圖 見(jiàn)圖 36畫彎矩圖X 方向彎矩圖 見(jiàn)圖 35Y 方向彎矩圖 見(jiàn)圖 37合成彎矩圖 見(jiàn)圖 38 合成彎矩 2yxM??畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩 軸承校核推力軸承 51204 Ca= ，C a=壽命計(jì)算： Fa=， Fr=0N 查手冊(cè)得：X=0，Y=1 ，X ，Y0?1 當(dāng)量動(dòng)載荷 P=f .)(??YFaXrd 壽命計(jì)算 L h73).8(071670???PCnh 當(dāng)量靜載荷 P 額定靜載荷計(jì)算 C C a=39。 ]1[.0bdCc?????? 339。39。 ???0?（因 P ，只計(jì)算軸承 A）rrC?綜上所述，軸承 7207AC 滿足要求。 蝸桿軸及軸承校核 蝸桿軸校核軸的受力圖： 圖 328Y 方向受力圖： 圖 329Y 方向彎矩圖： 圖 330X 方向受力圖： 圖 331X 方向彎矩圖： 圖 332合成彎矩圖： 圖 333轉(zhuǎn)矩圖： 圖 334當(dāng)量彎矩圖： 圖 335計(jì)算支承反力X 方向反力 NFCx ???? NFtCxAx ????Y 方向反力 Cy ?? rCyA .0..X 方向受力圖 見(jiàn)圖 331Y 方向受力圖 見(jiàn)圖 329畫彎矩圖X 方向彎矩圖 見(jiàn)圖 332Y 方向彎矩圖 見(jiàn)圖 330合成彎矩圖 見(jiàn)圖 333 合成彎矩 2yxM??畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩 N39。39。? 式中： ][01?b?當(dāng)量彎矩： Ntan121Far?????N校核： [ ， [ MPaF70]?MPH2]? 39。 蝸輪軸及軸承校核 蝸輪軸校核軸的受力圖： 圖 354X 方向受力圖：