【文章內(nèi)容簡介】 比擬的。這對車輛及礦井內(nèi)工作的機器尤為重要。 4）動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于這一特點。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離大的場合。 齒輪傳動可做成開式、半開式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機械、建筑機械以及 簡易的機械設(shè)備中，有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開式齒輪傳動。這種傳動外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，因此工作條件不好，輪齒也極易磨損，故只宜用于低速傳動。當(dāng)齒輪傳動裝有簡易的防護(hù)罩，有時還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開式齒輪傳動。它的工作條件雖有改善，但仍不能做到防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算最好。而汽車、機床、航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，都是裝在精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體（機匣）內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動（齒輪箱）。它與開式或半開式相比，潤滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場 合。 液壓傳動的特點 液壓系統(tǒng)工作是，外界負(fù)載越大（在有效承壓面積一定的前提下）所需要的壓力也越大，反之亦然。因此液壓系統(tǒng)的由壓力（簡稱系統(tǒng)的壓力，下同）大小取決于外界負(fù)載。負(fù)載大，系統(tǒng)壓力大；負(fù)載小，系統(tǒng)壓力小；負(fù)載為零，系統(tǒng)壓力為零。另外，活塞或工作臺的運動速度（簡稱系統(tǒng)的速度，下同）取決于單位時間通過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸中油液的體積即流量。流量越大（在有效承壓面積一定的前提下）系統(tǒng)的速度越快，反之亦然。流量為零，系統(tǒng)的速度亦為零。液壓系統(tǒng)的壓力和外在負(fù)載，速度和流量的這兩個關(guān)系稱作液壓傳動的兩 個工作特性。 液壓系統(tǒng)由以下五個部分組成： 14 1）動力元件 它是將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置。液壓泵即為動力元件。 2）執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，以驅(qū)動部件。液壓缸和液壓馬達(dá)即為執(zhí)行元件。 3）控制調(diào)節(jié)元件 控制調(diào)節(jié)元件是指各種閥類元件，它們的作用是控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作運動。 4） 輔助元件 輔助元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表、流量表等。 5）工作介質(zhì) 在液壓系統(tǒng)中使用液壓油（通常為礦物油）。 液壓傳動有以下優(yōu) 點 1） 能方便的進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。 2） 體積小、重量輕、功率大。一方面，在相同輸出功率的前提下，其體積小、重量輕、慣性小、動作靈敏，這對于液壓自動控制系統(tǒng)有重要的意義。另一方面，在體積或重量相近的情況下，其輸出功率大，能傳遞較大的扭矩或推力（如萬噸水壓力等）。 3）控制和調(diào)節(jié)簡單、方便、省力，易實現(xiàn)自動化控制和過載保護(hù)。 4）可實現(xiàn)無間隙傳動，運動平穩(wěn)。 5）因為傳動介質(zhì)為油液，故液體元件有自我潤滑作用，使用壽命長。 6）液壓元件實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計、制造和推廣使用。 7）可以 采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達(dá)直接帶動負(fù)載，從而失去了中間的減速裝置，使傳動簡化。 液壓傳動的主要缺點： 1） 漏 由于作為傳動介質(zhì)的液體是在一定的壓力下，有時是在較高的壓力下工作的，因此在有相對運動的表面間不可避免要產(chǎn)生泄漏。同時，由于油液并不是不可以壓縮的，油管等也回產(chǎn)生彈性變形，所以液壓傳動不宜用在傳動比要求較嚴(yán)格的場合。 15 2） 震 液壓傳動中的“液壓沖擊和空穴現(xiàn)象”會產(chǎn)生很大的震動和噪聲。 3） 熱 在能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中，由于存在機械摩擦、壓力損失、泄漏損失，因而易使油液發(fā)熱，總效率降 低，故液壓傳動不宜遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)動。 4） 液壓傳動性能對溫度比較敏感，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳動裝置對油液的污染也較敏感，故要求有良好的過濾設(shè)施。 5） 液壓元件加工要求高一般情況下又要求有獨立的能源（如液壓泵站），這些可能使產(chǎn)品成本提高。 6） 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)鼓故障時不宜追查原因，不宜迅速排除。 綜上所述，液壓傳動由于其優(yōu)點比較突出，故在工、農(nóng)業(yè)各個部門獲得廣泛的應(yīng)用。它的某些缺點隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展、提高，正在逐步得到克服。 由于液壓傳動相對于機械傳動有以上幾個突出的優(yōu)點，所以確定機械手的前伸后退、 左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)用傳動來實現(xiàn)。 加工中心換刀機械手的種類繁多，可以說每個廠家都推出自己的獨特的換刀機械手，在加工中心的自動換刀系統(tǒng)中，是機械手具體執(zhí)行刀具的自動更換，對其要求是迅速可靠、準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。由于加工中心機床的刀庫和主軸，其相對位置距離不同，相應(yīng)的換刀機械手的運動過程也不盡相同，它們由各種形式的機械手來完成。常見的機械手有： ⑴單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手 機械手?jǐn)[動的軸線與刀具主軸平行，機械手的手臂可以回轉(zhuǎn)不同的角度來進(jìn)行自動換刀，換刀具的所花費的時間長，用于刀庫換刀位置的刀座的軸線相平行的場合 。如圖所示： 16 圖 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手 （ 2） 單手式 ： 一個換刀臂且僅一端有一個抓刀手 圖 特點 ： 所有動作均由單手完成，執(zhí)行動作多，換刀時間長，但結(jié)構(gòu)簡單。刀庫與主軸軸線平行或垂直的情況均適用。 （ 3）單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手 17 圖 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手 這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工，一個卡爪只執(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)，其換刀時間較上述單爪回轉(zhuǎn)式 機械手要短。 （ 4）雙臂回轉(zhuǎn)式機械手（俗稱扁擔(dān)式） 這種機械手的兩臂各有一個卡爪，可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，在回轉(zhuǎn)180176。之后有同時將刀具歸回刀庫及裝入主軸，是目前加工中心機床上最為常用的一種形式，換刀時間要比前兩種都短。 18 圖 雙臂回轉(zhuǎn)式機械手 （ 5）雙機械手 這種機械手相當(dāng)與兩個單臂單爪機械手，相互配合起來進(jìn)行自動換刀。其中一個機械手執(zhí)行拔“舊刀”歸回刀庫，另一個機械手執(zhí)行從刀庫取“新刀”插入機床主軸 圖 雙機械手 （ 6）雙臂往復(fù)交叉式機械手 19 圖 雙臂往復(fù)交叉式機械手 這 種機械手兩臂可往復(fù)運動，并交叉成一定角度。兩個手臂分別稱作裝刀手和卸刀手。卸刀手完成往主軸上取下“舊刀”歸回刀庫，裝刀機械手執(zhí)行從刀庫取出“新刀”裝入主軸。整個機械手可沿導(dǎo)軌或絲杠作直線移動或繞某個轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)刀庫與主軸之間的運送刀具工作。 （ 7）雙臂端面夾緊式機械手 這種機械手只是在夾緊部位上和前幾種不同，上述幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓住刀具，而此種機械手則是夾緊刀柄的兩個端面 20 圖 雙臂端面夾緊式機械手 （ 8）帶送刀臂、擺刀站和換刀臂的機械手 送刀臂將刀具從刀庫中取出送到擺刀站 ,由擺 刀站將刀具送到換刀位置 ,最后由換刀臂進(jìn)行換刀。如圖 5 所示 ,A 為送刀臂 ,B為擺刀站 ,C 為換刀臂 ,D為刀庫 ,E為主軸。 圖 、擺刀站和換刀臂的機械手 特點 :結(jié)構(gòu)更復(fù)雜 ,各部分在空間巧妙配置和組合 ,更具變化性。一般換刀時間較短。適用于刀庫距離主軸較遠(yuǎn)的場合。 由于雙臂回轉(zhuǎn)式機械手的動作比較簡單，而且能夠同時抓取和裝卸機 床主軸和刀庫集中的刀具，換刀時間較短，我們本次設(shè)計所要求的換刀時間為 5秒，故我們選用雙臂回轉(zhuǎn)式機械手。 21 4．部件與零件的確定 機械手爪的設(shè)計 圖 機械臂的頭部帶有固定手爪 14 與活動手爪 18，用來夾持刀柄之用。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。當(dāng)彈簧頂桿 3未碰到擋塊 13 而自由伸出時，擋桿 22在彈簧作用下，其一端的斜面與活動手爪 18 的端部斜面臺階相靠，從而將活動手爪 18 鎖死。當(dāng)擋塊 13 左移，將彈簧頂桿 3壓入時，頂桿 3 的一端迫使杠桿 21 順時針轉(zhuǎn)動。 這樣，杠桿 21的一端將擋桿 22的斜面自活動手爪 18 的端部斜面滑開。因此，當(dāng)活動手爪 18 伸向刀柄拔刀或插刀后收回時，刀柄表面可使活動手爪 18 壓縮彈簧而稍微張開，這樣機械爪即可將刀柄抱住或退出。與此同時，齒條 44（或 39）上的擋桿壓于調(diào)整螺釘而限位，同時微動行程開關(guān)動作發(fā)出下一動作的信號。由于機械爪伸向刀柄拔刀，或插刀后收回，都是當(dāng)機械手處于軸向向左移動后的位置上進(jìn)行的。為了使機械手的活動手爪 18 在這時能從自鎖狀態(tài)下松開，在機床床身立柱上設(shè)有固定桿 35，在機械臂的一側(cè)有擋塊裝置。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)，其右端又與一端蓋 10 用螺紋固定。當(dāng)擋塊 13未與固定桿 35相碰時，錐孔盤 4處于與鋼球 5 相對位置，彈簧銷 11 頂著端蓋 10，使錐孔盤 4 緊靠于支架 12 的端面上， 22 此時機械臂的彈簧頂桿 3 自由伸出，活動手爪 1 處 8 于鎖死狀態(tài)。當(dāng)機械手軸向向右移動后，固定桿 35迫使擋塊 13 轉(zhuǎn)動，由于此時錐孔盤 4端面上的錐孔與鋼球 5錯開，這樣錐孔盤 4 即連同擋塊 1軸 端蓋 1壓縮彈簧銷 11 向左移動。擋塊 13 即將機械臂上的彈簧頂桿 3 壓入，將活動手爪 18自鎖緊狀態(tài)下松開。 當(dāng)機械爪伸出 抓住刀柄后，機械手軸向向左伸出，此時擋塊 13 亦同時離開固定桿 35，借彈簧 1的作用，將擋塊 13 拉回原來的錐孔盤 4 上錐孔與鋼球 5相對的原始位置，由彈簧銷 11 的作用，使擋塊 13 又向右移動至錐孔盤 4 與支架 12 端面壓緊的位置。這時機械臂上的彈簧頂桿 3 又自由伸出，將活動手爪 18 鎖死，保證機械手將刀具拔出后，機械手能將刀具可靠地夾緊。 手指夾緊力的計算 手指對工件的夾緊力可按下式計算： N≥ k1k2k3G kg178。f 式中 k1—— 安全系數(shù)，通常取 ～ 2，我們?nèi)?k1=； k2—— 動載系數(shù)，主要考慮慣性 力的影響，可按 k2＝ 1＋ a/g 估算； a為機械手在搬運過程中的加速度，單位為 m/s2,a＝ ,g為重力加速度，所以這里 k2=1； k3—— 方位系數(shù)，按《機械工程手冊》 (第 10卷 )表 k3=～，我們?nèi)?k3=。 G—— 被夾持工件的重量，單位 kg，這里 G=11kg。 則我們設(shè)計的機械手手指的夾緊力為： N≥ 179。 1179。 179。 11 kg178。f = kg178。f 液壓缸的設(shè)計 回轉(zhuǎn)液壓缸選用 DA－ H100（如圖） 23 圖 沒有 標(biāo)準(zhǔn)柱塞式缸適合所以需要設(shè)計 液壓缸行程按照 GB／ 2349－ 1980 選為 l=200mm 液壓缸內(nèi)徑按照 GB／ 2348－ 1993 選為 D=100mm 活塞桿直徑 d＝ 179。 D=70mm 活塞寬度 B=D=100mm 活塞桿導(dǎo)向長度 A=D=100mm 活塞桿密封長度 M=20mm 最小導(dǎo)向長度 H=l／ 20+D／ 2 =200／ 20+100／ 2 =60mm 其他長度 C=H(A+B)／ 2 =60(100+100) ／ 2 =10mm 缸筒長度 L=l+B+A+M+C =200+100+100+20+10 24 =430mm≤ 20179。 d=1400mm 缸筒壁厚 δ =15mm D/δ =100/15≈ 為厚壁 Pt 由 GB/T7937— 1987 選為 Pt= δ≥ D／ 2{（ [σ ]+）／ [σ ]}189。= 圖 減速機是一種動力傳達(dá)機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電動機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中，減速機的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機 車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等 .其應(yīng)用從大動力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。減速機的作用主要有： 1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機額定扭矩。 2）減速同時降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機都有一個慣量數(shù)值。 減速機的工作原理 25 減速機一般用于低轉(zhuǎn)速 大扭矩的傳動設(shè)備，把電動機，內(nèi)燃機或其它高速運轉(zhuǎn)的動力通過減速機的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的，普通的減速機也會有幾對相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動比。 減速機的種類 減速機是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。它的種類繁多，型號各異，不同種類有不同的用途。減速器的種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐－圓 柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。以下是常用的減速機分類： 蝸輪蝸桿減速機的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不