【正文】 a2對于70000AC型軸承，按《機械設(shè)計》（第七版）表137，軸承派生軸向力Fd=則: Fd1===(N)Fd2===(N)按式（1311）得：Fa1=Fd2=(N)Fa2=Fd1=(N)Fa1/C0=Fa2/C0==(3) 求軸承當(dāng)量動載荷P1和P2：Fa1/Fr1=＜,則： P1=Fr1+=+=(N)Fa2/Fr2=＞,則： P2=+=+=(N)(4) 驗算軸承壽命因為P1＞P2，所以按軸承1的受力大小驗算：Lh=106(C/P1)ε/60n=106(103/)3/(601460)=＞L′h故所選軸承可滿足壽命要求。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)速脂潤滑時為2800r/min，油潤滑時為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)計及驗算過程與角接觸球軸承相似，這里就不再重復(fù)。 彈簧的設(shè)計計算 彈簧的分類按照所承受載荷的不同，彈簧可以分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等四種類型；而按照彈簧的形狀不同，又可分為螺旋彈簧、環(huán)形彈簧、碟形彈簧、板簧和平面渦卷彈簧等。彈簧材料的許用應(yīng)力[τ]及[б]必須按照其負荷性質(zhì)來確定。彈簧按載荷性質(zhì)分為三類：Ⅰ類：受變負荷作用，次數(shù)在106次以上的彈簧；Ⅱ類：受變載荷作用，次數(shù)在103~105次或沖擊負荷的彈簧；Ⅲ類：受變載荷作用，次數(shù)在103次以下的彈簧。彈簧材料是根據(jù)彈簧絲直徑d選擇的，當(dāng)d≤8mm時，用碳素彈簧鋼絲Ⅱ組或Ⅱa組，當(dāng)d≥10mm時，用60Si2MnA.最大工作負荷Pn，Ⅱ類彈簧按[τ]=。節(jié)距P是近似值，按表97計算出的自由高度應(yīng)圓整至尺寸參數(shù)系列中的H0推薦值。我們在機械手中所選用的彈簧有圓柱螺旋拉伸彈簧和圓柱螺旋壓縮彈簧。普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：外徑D、中徑D內(nèi)徑D節(jié)距p、彈簧絲直徑d，如圖9所示：圖9我們所選用的彈簧的規(guī)格如下：編號彈簧絲直徑d（mm）彈簧中徑D2（mm）節(jié)距P（mm）13 28 198234其中，彈簧1為圓柱螺旋拉伸彈簧，彈簧123為圓柱螺旋壓縮彈簧。 彈簧的設(shè)計過程彈簧19的設(shè)計計算、校核步驟如下：原始條件：最大工作負荷：pn=11 kg最小工作負荷：p1=0 kg工作行程： h=5 mm負荷種類： 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′=計算項目：彈簧實際剛度：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) , 圓整取標準值22彈簧實際節(jié)距： p=()/n=()/7= (mm)工作極限負載下的變形： 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荷，從表911查得pj=。最大工作負荷下的變形： Fn=pn/ p′=11/.= (mm)最小工作負荷下的變形： F1= p1/ p′=0 (mm)最大工作負荷下高度： Hn=H0Fn== (mm)最小工作負荷下高度： H1=H0F1=220=18 (mm)工作極限下高度： Hj=H0Fj== (mm)展開長度： L=ln1=9= (mm)細長比： b=H0/D2 =22/8=故穩(wěn)定。5 結(jié) 論在本次的臥式加工中心換刀機械手的設(shè)計過程中，主要完成了以下設(shè)計工作：（1）對機械手的各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了設(shè)計方案，并選出一種最優(yōu)方案進行具體的設(shè)計；（2）對所選最優(yōu)設(shè)計方案中換刀機械手的組成機構(gòu)進行分析；（3）對加工中心換刀機械手的手指夾緊力進行了分析與計算，并對其關(guān)鍵部位進行校核，以保證換刀的可靠性；（4）確定了機械手各部分運動的驅(qū)動機構(gòu)；（5）對在機械手中出現(xiàn)的齒輪、軸等重要零部件通過計算確定尺寸并進行了安全校核。在完成這些工作的同時，在設(shè)計中我獲得了不少設(shè)計經(jīng)驗和想法，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）可以根據(jù)刀具重量的不同計算不同的手指夾緊力。本次設(shè)計中選擇的11kg的重量代表刀庫中刀具的最大重量；（2）在刀庫中刀具排列不是很密集的情況下，也可以選擇雙臂回轉(zhuǎn)機械手中不帶可伸縮手臂種類的機械手，這樣可以簡化設(shè)計，減少成本；（3）對于機械手的驅(qū)動裝置，也可選用氣壓驅(qū)動裝置或者機械式驅(qū)動裝置；（4）在設(shè)計的過程中當(dāng)設(shè)計某部分時，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地結(jié)合起來，尋找適當(dāng)?shù)脑O(shè)計方案和辦法，讓我們認識到將來無論認識什么事都要系統(tǒng)地、全面地認識它。經(jīng)過以上設(shè)計方案的選擇和計算，本次設(shè)計的換刀機械手可以成功的達到給定的技術(shù)要求并可以準確的完成在臥式加工中心中的換刀任務(wù)，即可以使機械手做到 [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縮回逆時針旋轉(zhuǎn)180176。手臂同時伸出直線回程插入刀具松手同時縮回復(fù)位]的全部換刀動作，并保證換刀過程中的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性。[1]劉明保,呂春紅,[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2004，20（6）：621～623. [2][J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報. 2002 ,25（2）:235～237.[3]楊建平,[J].電子機械工程. 2004,9（4）:523～526.[4]劉煒. 數(shù)控加工中心自動換刀系統(tǒng)[J].機床與液壓, 2005,(05):125～128.[5]、高速的臥式加工中心[J].世界制造技術(shù)與裝備市場,1996,(04):221～223.[6][J].組合機床與自動化加工技術(shù),1994,（12）:174～178.[7]李劍玲,賀煒,丁毅,[J]. 組合機床與自動化加工技術(shù),2003,（10）:136～139.[8][J].航空精密制造技術(shù)，1997，33（6）：18～20.[9]夏粉玲，李體仁，[J].西北工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002（05）：13～16.[10][M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.[11]（第2版）[M].北京:機械工業(yè)出版社，2006. [12](新版) [M].天津:天津大學(xué)出版社,2007.[13]吳宗澤,(第3版) [M].北京:高等教育出版社,2006.[14][M].沈陽:東北大學(xué)出版社,2001.[15]孫恒,陳作模,(第七版) [M].北京:高等教育出版社,2006.[16]李郝林，（第2版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，.[17]吳祖育，秦鵬飛. 數(shù)控機床（第三版）[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，.[18]陸祥生，[M].北京：中國鐵道出版社，1985:20～62.[19]T. Keller, , ,et al. A system for measuring finger forces during grasping[J]. Proceeding of IFESS, Aalborgh,Denmark,2000.[20]F C synthesis of machining centers with tool change mechanisms[J].International Journal of Machine toolamp。Manufacture,1999,(39):273～295.27