【正文】 b計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入[σH]中較小的值d1t≥{(KtT1/φd)[(μ177。械手換刀時(shí)速度較高，我們選用6級(jí)精度（GB1009588）。常用的齒輪材料有鋼、鑄鐵和一些非金屬材料。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)。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。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。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)。過緊的密封，往往影響機(jī)械手的正常動(dòng)作。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。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)。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)。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D1Lrl1l2l3d1gd2tbBT4019307017M1619BT4511387021M202329BT5013459025M2427 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。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。鉗形杠桿機(jī)械手。其中一個(gè)機(jī)械手執(zhí)行拔“舊刀”歸回刀庫，另一個(gè)機(jī)械手執(zhí)行從刀庫取“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)床主軸以及刀庫集中地刀具，換刀時(shí)間較短，故選用雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。換刀動(dòng)作如圖2所示：圖2 機(jī)械手的換刀動(dòng)作 Manipulator movements. Change cutters 機(jī)械手種類簡(jiǎn)介臥式加工中心機(jī)械手的種類繁多，可以說每個(gè)廠家都推出自己的獨(dú)特的換刀機(jī)械手，在臥式加工中心的自動(dòng)換刀系統(tǒng)中，是機(jī)械手具體執(zhí)行刀具的自動(dòng)更換，對(duì)其要求是迅速可靠、準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。側(cè)面導(dǎo)軌型立柱便于機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，制造成本也較低，并易于與非數(shù)控臥式鏜銑床建立模塊化系列關(guān)系，但這類立柱在機(jī)床工作時(shí)受力狀況較差，且熱變形的對(duì)稱性差，因而對(duì)機(jī)床加工精度影響較大。這些工業(yè)機(jī)器人主要由類似人的手和臂組成，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。2)改善勞動(dòng)條件，避免人身事故。第三類是專業(yè)機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。國(guó)產(chǎn)臥式加工中心的水平有很大提高，可以達(dá)到一般零件的高速、精密加工，基本上可以滿足用戶需求，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，在精度、效率、智能化和可靠性等方面尚有差距，因此，高檔臥式加工中心進(jìn)口量較大。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有回轉(zhuǎn)液壓缸裝置和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于其中動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)則由電氣控制來實(shí)現(xiàn)。目前，機(jī)械手主要承擔(dān)著焊接、噴漆、搬運(yùn)以及堆垛等重復(fù)性并且勞動(dòng)強(qiáng)度極大的工作。 Manipulator。臥式加工中心主要通過數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置控制機(jī)床基本運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)的主要特征是主軸水平設(shè)置，通常由35個(gè)運(yùn)動(dòng)部件（主軸箱、工作臺(tái)、立柱或主軸套等）組成。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定得操作。 應(yīng)用機(jī)械手的意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手也越來越多的被應(yīng)用。3)可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。國(guó)外研究現(xiàn)狀：國(guó)外機(jī)械手在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快，目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)。4 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自動(dòng)換刀裝置介紹臥式加工中心區(qū)別于NC鏜銑床的主要特點(diǎn)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。如圖3所示：圖3 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手 Single gripper rotary robot manipulators（2） 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手這種機(jī)械手的手臂上有兩個(gè)卡爪，兩個(gè)卡爪有所分工，一個(gè)卡爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)，另一個(gè)卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時(shí)間較上述單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手要短，如圖4所示。 手爪的選擇機(jī)械手的手爪在抓住刀具后，還必須具有鎖刀功能，以防止在換刀過程中掉刀或刀具被甩出?；Q形指。帶V形槽圓柱右端，按所裝刀具（例如鉆頭、銑刀、鉸刀及鏜桿等）不同，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可設(shè)計(jì)成不同形式。同時(shí)由左視圖中的微動(dòng)開關(guān)30發(fā)出信號(hào)，以進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作。與此同時(shí)，齒條45（或39）上的擋桿壓于調(diào)整螺釘而限位，同時(shí)微動(dòng)行程開關(guān)動(dòng)作發(fā)出下一動(dòng)作的信號(hào)。這時(shí)機(jī)械臂上的彈簧頂桿3又自由伸出，將活動(dòng)手爪18鎖死，保證機(jī)械手將刀具拔出后，機(jī)械手能將刀具可靠地夾緊。液壓缸座系固定于機(jī)床立柱上，活塞桿端部有聯(lián)接件與花鍵軸相連。為了使機(jī)械手工作平穩(wěn)可靠，除了要設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)外，還要考慮盡可能減小機(jī)械手的慣量。G——被夾持工件的重量，單位kg，這里G=11kg。齒形標(biāo)準(zhǔn)：（摘自JB10060，JB30462）輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率近十萬千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于這一特點(diǎn)。它與開式或半開式相比，潤(rùn)滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場(chǎng)合。當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸動(dòng)片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪99帶動(dòng)齒輪41轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)角的極限位置可由螺釘限定，同時(shí)有微動(dòng)行程開關(guān)發(fā)出到位信號(hào)，其運(yùn)動(dòng)的計(jì)算公式為：φ41/φ99=Z2/（Z1+Z2） （3）式中φ41 回轉(zhuǎn)頭的回轉(zhuǎn)角度φ99回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片的轉(zhuǎn)角Z1齒輪41的齒數(shù)Z2齒輪99的齒數(shù)由于在這里φ44=180176。選小齒輪齒數(shù)為Z1=24,大齒輪齒數(shù)Z2=μZ1=24=,取Z2=43。 （9）由機(jī)械設(shè)計(jì)[3]表102可查得使用系數(shù)：KA=1。組成軸系的主要零件軸、軸承、聯(lián)軸器等稱為軸系零件。軸是組成機(jī)械的一個(gè)重要零件。軸的常用材料軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。軸的結(jié)構(gòu)決定于受載情況、軸上零件的布置和固定方式、軸承的類型和尺寸、軸的毛坯、制造和裝配工藝及安裝、運(yùn)輸?shù)葪l件。已知條件：花鍵軸傳遞的功率為：P=30KW；軸的轉(zhuǎn)速為n=1460r/min（1）估算軸徑選擇軸的材料為40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)[3]表151查得材料機(jī)械性能數(shù)據(jù)為：σb=750Mpaσs=550Mpaσ1=350Mpaτ1=200Mpa根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)[3]式152初步估算軸徑，由于材料為40Cr，由表153選取A=100，則得：dmin=A(P/n)1/3=100(30/1460) 1/3mm= （19）我們選用花鍵軸的尺寸為：Ddb=65mm56mm10mm（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖10a)所示：（3）軸上受力分析，如圖10b)所示：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T1=106P/n=10630/1460 Na－Ftmm （28）齒輪的作用力在垂直平面的彎矩圖如圖10f所示:MDy=RAymm （31）作出扭矩圖，如圖10g所示：T1=1960000 N1）軸承的分類如果僅按軸承用于承受的外載荷不同來分類時(shí)，滾動(dòng)軸承可以概括地分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承，主要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。軸承的極限轉(zhuǎn)速是在一定載荷和一定潤(rùn)滑條件下，滾動(dòng)軸承所能允許的最高轉(zhuǎn)速，它與軸承類型、尺寸、精度、游隙，保持架的材料與結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑的性質(zhì)與用量、載荷的大小與方向以及散熱條件等因素有關(guān)?；ㄦI軸的D=62mm，我們選用軸承型號(hào)為7214AC,參數(shù)見下表：表2 7214AC軸承參數(shù) 7214AC bearings parameters軸承型號(hào)dDBar1minCrC0r極限轉(zhuǎn)速（r/min）7214AC70125246700其中極限轉(zhuǎn)速是采用油潤(rùn)滑的轉(zhuǎn)速，若采用脂潤(rùn)滑，極限轉(zhuǎn)速為4500 r/min。機(jī)械手在工作過程中，各液壓缸動(dòng)作均為分步進(jìn)行，由之前計(jì)算知手臂下降時(shí)所需流時(shí)最大，此即為系所需最大流量查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選取HY01－35 25型齒輪泵，其基本參如下：壓力：P＝；流量：；轉(zhuǎn)速：；驅(qū)動(dòng)功率：W＝。雖然機(jī)械手的設(shè)計(jì)過程不是很難，也沒有特別繁瑣的計(jì)算，但是通過對(duì)它的設(shè)計(jì)，使我映射地學(xué)到了很多其它知識(shí)，尤其是對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和對(duì)Word的操作，更使我認(rèn)識(shí)到了自學(xué)的重要性和關(guān)于自學(xué)的一些方法，這對(duì)我們即將畢業(yè)的大學(xué)生來說是很重要的。 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, : 1210 12171. [8] 蔣秀珍.“機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)”綜合訓(xùn)練圖冊(cè)[M].[9] [M]. .[10] [M].北京:.[11] 朱冬梅,[M].[12].[J].，2631.[13].天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[M] .天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，.[14].劉明保,呂春紅,[J].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004，20（6）：621623.[15].[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2002 ，25（2）：235237.[16].楊建平，[J].電子機(jī)械工程. 2004，9（4）：523526.[17].[J]. ，259（12）：456458.[18].陶國(guó)良,王宣銀,[J].，8（6）365368.[19].靖穎怡,滕獻(xiàn)銀,[J].,15（9）：689692.[20].馬駿騎，陸芳納，[J].，34（14）：34.致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)期間最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它不但是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)總結(jié)，而且為我們走向工作崗位奠定了一定的