【正文】 120所以 （7）軸的水平面手力示意圖為圖10 軸水平面受力示意圖Fig. 10 Axis horizontal plane by the force diagram（8）水平彎矩為圖11 軸水平面彎矩圖Fig. 11 Axis horizontal plane bending moment diagram其中 （9）垂直面受力分析圖圖12 垂直面受力示意圖 Vertical force diagram（10）垂直面彎矩為 圖13 垂直面彎矩圖Fig. 13 Vertical bending moment diagram其中（11）總彎矩圖為圖14 總彎矩圖Fig. 14 Total bending moment diagram(12)扭矩圖圖15 扭矩圖 Torque Fig.(13)彎扭合成強(qiáng)度校核 （4）查表得 故安全，強(qiáng)度校核完畢。 刀臂的彎曲變形刀臂受到自身重力和刀具的重力左右，所以會(huì)有彎曲變形，如果彎曲太大，就會(huì)造成換刀時(shí)手臂和刀具的干涉，造成機(jī)器的損壞。刀臂的自身重力可以通過簡化的方式轉(zhuǎn)化為一個(gè)長度為410mm，寬90mm，高35mm的長方體來計(jì)算，G=mg=104193=86346N=≈87N刀具的重量F=106=60N刀臂材料的抗拉強(qiáng)度 []=460MPa 屈服強(qiáng)度 []=235MPa 刀臂的受力可以簡化為圖16所示,可簡化為懸臂梁來處理，則任意橫截面上的彎矩為： M=60（lx） =60（205x） 得撓曲線方程 圖16 刀臂受力示意圖Fig .16 The knife arm by force diagram[4]： （5）公式（1）中 —彎曲距離F—作用力—桿的長度—桿上任意一點(diǎn)到固定端的距離—材料的彈性摸量—慣性距[4]： （6）其中=30247。12=1822500=E=[4]： （7）[4]： （8）[4]： （9）[4]： （10）計(jì)算得刀具重量所造成的彎曲：=60247。（3） m=60247。（2） 刀臂自身重量所造成的彎曲：=87（3）247。（3 ）m m=87247。（2）通過以上的計(jì)算可知，換刀機(jī)械手的手臂的彎曲非常小，根本不會(huì)對(duì)實(shí)際工作造成任務(wù)影響，所以是符合要求的。 連桿的強(qiáng)度計(jì)算把連桿等效成一個(gè)懸臂梁，受力圖17所示。圖17 懸臂梁Fig .17 IzodP的大小等于手臂和六栓槽軸的重量和，把軸等效為一個(gè)截面直徑為50mm，長度為560mm的圓柱體來計(jì)算G=G臂+G軸=87+=危險(xiǎn)截面發(fā)生在截面B上，且Mmax=MB=P=100N=N抗彎截面系數(shù):對(duì)于截面是高為h,寬為b的矩形W=bh2/6 （11）根據(jù)截面B的尺寸算出W=bh2/6=60242109/6=106m3max =Mmax/W=247。106=355Mpa=[s]所以符合要求。6 換刀過程整個(gè)換刀的過程和關(guān)系如圖1120所示。（1）刀具預(yù)備 在機(jī)床進(jìn)行加工的同時(shí)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)作出的T代碼指令，把需要換的新刀回轉(zhuǎn)到指定位置，完成刀具的“預(yù)選”動(dòng)作，為刀具交換做好準(zhǔn)備。（2）主軸定向準(zhǔn)停 在換刀指令發(fā)出后，首先進(jìn)行主軸定向準(zhǔn)停，使主軸上的定位鍵方向和刀庫位鍵一致。與此同時(shí)，Z軸快速的向上運(yùn)動(dòng)到換刀點(diǎn)，刀杯旋轉(zhuǎn)90176。，使刀具軸線與主軸軸線平行。（3）機(jī)械手回轉(zhuǎn)夾刀 當(dāng)主軸箱到達(dá)換刀位置，同時(shí)刀庫上的刀具完成旋轉(zhuǎn)90176。動(dòng)作后，凸輪換刀機(jī)構(gòu)通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，是機(jī)械手進(jìn)行80176。轉(zhuǎn)位，兩邊的刀爪分別夾持刀庫換刀位以及主軸上的刀具。（4）卸刀 在機(jī)械手完成夾刀動(dòng)作后，刀庫以及主軸內(nèi)的刀具加緊裝置同時(shí)放松，刀具被松開，凸輪換刀機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，機(jī)械手向下伸出同時(shí)取出刀庫和主軸上的刀具，進(jìn)行卸刀。（5）刀具換位 卸刀完成后，凸輪換刀機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180176。進(jìn)行刀庫側(cè)刀具和主軸側(cè)刀具的換位。（6）裝刀 刀具完成換位后，凸輪換刀機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，機(jī)械手向上縮回，將刀庫側(cè)刀具和主軸側(cè)刀具同時(shí)裝入刀座和主軸，并且刀庫以及主軸內(nèi)的刀具夾緊裝置同時(shí)夾緊。（7）機(jī)械手返回 刀庫以及主軸內(nèi)的刀具夾緊專職完成夾緊后，凸輪換刀機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，機(jī)械手反向旋轉(zhuǎn)80176。回到起始位置完成換刀動(dòng)作。換刀完成后，主軸箱向下運(yùn)動(dòng)即可進(jìn)行下一把刀的加工，同時(shí)刀杯向上旋轉(zhuǎn)90176。圖18 機(jī)械手換刀順序圖Fig .18 Robotic tool change sequence diagram圖19機(jī)械手換刀順序圖Fig. 19 Robotic tool change sequence diagram圖20 機(jī)械手和主軸的位置圖Fig .20 The robot and spindle position7 結(jié)論這篇論文主要介紹了機(jī)械手的相關(guān)資料，包括加工中心和自動(dòng)換刀機(jī)械手（ATC）兩部分。設(shè)計(jì)的主要部分是機(jī)械手的傳動(dòng)方式和手爪抓到的方式。傳動(dòng)方式的選擇是通過比較3種不同類型的傳動(dòng)方案后確定的，這3中方案分別是氣動(dòng)式、液壓式和凸輪聯(lián)動(dòng)式，通過分析，發(fā)現(xiàn)不論是氣動(dòng)式還是液壓式都要求較高的加工精度，緩沖系統(tǒng)復(fù)雜，而且成本很高，相比而言，凸輪聯(lián)動(dòng)式傳動(dòng)不僅結(jié)構(gòu)簡單，工藝精度要求低，而且成本非常低廉，綜上所述，選擇了凸輪聯(lián)動(dòng)式作為我的傳動(dòng)方式。凸輪聯(lián)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)的最大特點(diǎn)就是它的2個(gè)凸輪，一個(gè)是弧面凸輪，另一個(gè)是平面凸輪，其中，平面凸輪是平面凸輪和錐齒輪的合體，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過錐齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)平面凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，弧面凸輪也通過鍵和螺栓的連接一起運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，平面凸輪通過連桿，利用杠桿原理帶動(dòng)刀臂軸的上下移動(dòng)，而弧面凸輪通過六溝珠管和刀臂軸上的花鍵，從而帶動(dòng)刀臂軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。手臂的抓刀方式，是通過2個(gè)頂柱來完成的。換刀的過程是這樣的，機(jī)械手先旋轉(zhuǎn)80176。，這時(shí)刀具和頂柱1接觸，通過作用力，頂柱1回縮，刀具進(jìn)入刀爪內(nèi)，接下來手臂做垂直下降動(dòng)作，頂柱2卡死頂柱1的位置，使頂柱1不能移動(dòng)，保證了刀具在接下來的旋轉(zhuǎn)中不會(huì)飛出，當(dāng)手臂下降到規(guī)定位置的時(shí)候，手臂開始繼續(xù)旋轉(zhuǎn)180176。，完成換刀，然后手臂做垂直向上運(yùn)動(dòng)，新刀和舊刀同時(shí)進(jìn)入主軸和刀庫的夾具里，這時(shí)，頂柱2回到原位，頂柱1恢復(fù)活動(dòng)，最后，手臂反向旋轉(zhuǎn)80176。，刀具脫離手抓，完成換刀。這種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，換刀時(shí)間快，成本低，非常適合推廣使用。參考文獻(xiàn)[1] [M].上海:上海科技出版社，1996：58～75[2] [M].北京:高等教育出版社，1995：214～265 [3] 畢承恩等. 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床(上冊(cè))[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1993：78～93 [4] [M].北京:高等教育出版社，2010：142～187 [5] 吳宗澤，(機(jī)械部分)[M ] 北京:高等教育出版社, ：167～181[6] 廉元國，[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1995：152～175[7] 王科社， 凸輪式與液壓式的比較[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，1995：158～195[8] 孫凡國，[J].機(jī)械與電子，1996：245～275[9] 鄒慧君，[J] .機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，1998：178～195[10]賀煒，蔚澤峰等. 加工中心弧面凸輪式自動(dòng)換刀裝置[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2000：98～113[11] 51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1999：223～252[12][M].北京:清華大學(xué)出版社，2004：175～186[13] on the fatigue behavior for peanut shelling. Journal of Food Engineering 2005.: 57～68.[14] Schoorl D, Holt JE. Bruise、resistance measurements . in apples. Journal of Texture Studies, 1980: 214～252.[15] C B Richey. Agricultural Engineer39。 Handbook[M]. New York, 1961: 23～42.致 謝本論文是在張嵐老師的悉心指導(dǎo)下和熱情關(guān)懷下完成的。張老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。張老師一絲不茍的作法，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖然時(shí)間較短，卻給我以終生受益無窮之道，對(duì)張老師的感激之情是無法用言語變大的。另外也感謝大學(xué)老師們對(duì)我的教育培養(yǎng)，他們悉心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深的鞠上一躬。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)師我們大學(xué)生活中很重要的一個(gè)課題，本論文的研究和撰寫，是在張老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的。從選題到成文的每一步工作，無不傾注著張老師的心血。在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間內(nèi)，張老師不僅也起淵博的學(xué)識(shí)理論、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、美瑞的學(xué)術(shù)洞察力使我在學(xué)術(shù)上受益匪淺，而且言傳身教，以其高尚的人格和強(qiáng)烈的責(zé)任心教導(dǎo)我做人做事的道理，在此，謹(jǐn)向他的辛勤培養(yǎng)和悉心關(guān)懷表示衷心的感謝。附錄附錄1：箱體總裝圖附錄2：機(jī)械手裝配圖附錄3：凸輪軸附錄4：連桿附錄5：頂柱1附錄6：刀臂座下蓋附錄7：脹縮環(huán)附錄8：頂柱2附錄9：彈簧座附錄10：換刀臂附錄11：刀爪37