【導(dǎo)讀】到主軸上，再把主軸上已用過的刀具返回刀庫上的任務(wù)。機(jī)械手的目的是為了使。易出事故的弊端。加工中心的自動換刀裝置，通常是由刀庫和機(jī)械手組成，它是。因此各加工中心制造廠家都在下大力研制動作迅速、可靠性高。的自動換刀裝置，以求在激烈的競爭中取得好效益。自動換刀裝置是加工中心的。核心內(nèi)容，各廠家都在保密，極少公開有關(guān)資料，尤其機(jī)械手部分更是如此。機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動主要負(fù)責(zé)交換刀具，其。進(jìn)電機(jī)的每秒脈沖數(shù)，就可以準(zhǔn)確的控制其位置。電機(jī)的每秒脈沖數(shù)和實現(xiàn)對三相中的任意一相一直保持通電以實現(xiàn)抱閘。

　　

【正文】 壓力角及齒距都和齒輪 4 一致，所以 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 28 頁 m=2， ? =200 ， p=。選用的材料為 SiMnZG35 ，表面淬火，硬度為 45HRC,接觸疲勞極限 limH? =1130MPa，彎曲疲勞極限 FE? =690MPa，彎曲強(qiáng)度的驗算和齒輪一樣，這里就不再具體分析。 滾動軸承的選擇 1)選擇軸承型號： 在本次設(shè)計中根據(jù)軸的大小和受力的情況來選擇軸承的。在升降運(yùn)動中，軸承主要受到徑向力，所以選擇深溝球軸承。軸 3 與滾動軸承配合的軸徑為 12mm，查機(jī)械手冊可以查出軸承的型號為 6201，基本額定載荷 rC =, rC0 =,極限轉(zhuǎn)速為18000r/min。軸 4 的受力情況和軸 3 相同也是只受徑向力，且軸徑也為 12mm，故選用一對型號為 6201 的深溝球軸承。所選用的軸承的潤滑方式都是脂潤滑。 2)軸承的計算： 這里我以與軸 3 配合的深溝球軸承為例。 軸上齒輪受切向力 Ft=2T1/d=8670/90 N=192N； 齒輪受徑向力 Fr=Ft=192N； 齒輪的分度圓直徑為 d=90 ㎜； 齒輪轉(zhuǎn)速為 n=48r/min； 運(yùn)動中無沖擊，軸承要求壽命為 Lh=10000h。 因為轉(zhuǎn)速不是很高，主要承受徑向力， FrFa/ 是一個很小的值，所以軸承當(dāng)量動載荷系數(shù) X=1,Y=0,當(dāng)量動載荷 P=XFr=192N。 計算所需要的徑向基本額定動載荷值： rC = ? ? ?/1610/60/ htp LnfPf ??? （ 36） 其中通過查機(jī)械設(shè)計手冊可以查出載荷系數(shù) pf =，溫度系數(shù) tf =1， ? =3，將數(shù)值代入式 36 可以求出 rC ? 6028N, 根據(jù)選用的軸承型號為 6201 ，查得rC =6820N6028N,所以最先選擇的軸承型號合用。 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 29 頁 軸的設(shè)計 1）選擇軸 4 的材料 選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理； 由機(jī)械設(shè)計手冊查得當(dāng)毛坯直徑 ? 100mm，硬度為 170217HBS，強(qiáng)度極限?b =600MPa， ??? =35MPa。 2）估算該軸的軸徑 根據(jù)軸 1的受力情況只受扭矩，我就按該軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算。對于實心圓軸，其強(qiáng)度條件為 : ? ??? ????33109550d npWTT (36) 其中 T 為軸傳遞的扭矩，單位 N? mm。 TW 為該軸的抗截面模量，單位 mm3 。??? 為軸的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 。對于圓截面軸 TW = 。p 為軸傳遞的功率 。n=48r/min 為軸的轉(zhuǎn)速。 由式 36得軸徑 d（ mm）的計算公式： ? ? 333 0000 npAnpd ??? ? （ 37） 其中 A= ? ?3 /9550000 ? ,為材料與受載情況決定的系數(shù)， 對與 45 鋼來說查表可以查出 A 為 118107。 將數(shù)據(jù)代入式 37可以求出軸徑 d? 10mm，為了滿足加工使用要求，所以將該軸的最小軸徑取 12mm10mm，將 d=12mm 和其他物理量代入 36得： 3310955 0d npWTT???? ? 10MPa ???? ，滿足使用要求。 軸 3的設(shè)計和軸 4相同，這就不再計算。 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 30 頁 機(jī)械手手爪鎖刀運(yùn)動設(shè)計 機(jī)械手外形及鎖刀裝置設(shè)計 機(jī)械手的上下各由有一定厚度和形狀的鋼板通過 2 顆螺釘和兩顆螺栓連接，與主軸配合的孔內(nèi)壁加工成螺紋并與軸 1 配合，下端用螺母擰緊固定。通過鑄造的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以固定通電線圈、擋塊，使頂桿在一段距離內(nèi)伸縮。機(jī)械手手抓中部成半圓弧狀，并有一定的厚度和寬度，當(dāng)機(jī)械手抓刀的時候，半圓形凸臺頂在刀柄的 V 型槽內(nèi)與永磁體頂桿一起完成鎖刀運(yùn) 動。具體見下圖： 圖 39 機(jī)械手外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 310 鎖刀部位 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 31 頁 彈簧設(shè)計 彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在機(jī)械中的應(yīng)用十分廣泛，主要用于： ①控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，如：制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)氣缸的閥門彈簧等。 ②減振和緩沖，如汽車，火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等。 ③儲存及輸出能量，如鐘表彈簧等。 ④測量力的大小 ，如測力器和彈簧稱中的彈簧等。 一 . 彈簧的分類 ： 按照所承受的載荷的不同，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；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。 螺旋彈簧是用彈簧絲卷繞而成的，由于制造簡便，所以應(yīng)用最廣。在一般的機(jī)械中，最為常用的是圓柱螺旋彈簧。 彈簧材料的許用應(yīng)力 [τ ]及 [б ]必須按照負(fù)荷性質(zhì)來確定。 彈簧按載荷性質(zhì)分為三類： Ⅰ類：受變負(fù)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(fù)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≤ 8 ㎜時，用碳素彈簧鋼絲Ⅱ組或Ⅱ a組，當(dāng) d≥ 10 ㎜時，用 60Si2MnA. 我們在機(jī)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. 我選擇的彈簧型號和規(guī)格如表所示（見表 33）： 表 33 彈簧參數(shù)表 有效圈數(shù) 彈簧絲直徑 d（㎜） 彈簧中徑 D2（㎜） 節(jié)距 P（㎜） 3 20 在此次設(shè)計中，彈簧的功能主要是拉伸磁體頂桿，頂桿作用在刀柄的 V型槽中，主要靠頂桿的摩擦力和壓力來預(yù)防刀具的滑落。工作行程 h=4 ㎜， Ⅱ 類彈簧。端部形 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 32 頁 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。 1)具體的受力分析如圖 311 所示： 圖 311 根據(jù)受力分析可知： 00045 4545CosFF FCosFSi nFG nN Nnn ?? ??????? ?? （ 38） 可以求出 nF =254N, NF =179N。 2)校合彈簧所能承受的最大載荷 F: 已知：鋼絲直徑的 d=3mm。 彈簧中徑 D=20mm。 圈數(shù) n= 圈 。 材料為碳素彈簧鋼絲 ??? =455MPa。 根據(jù)公式： ??KCdF 8 2 ??? （ 39） 其中 C=D/d=，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)可以查出 K=,將各值代入 39 得： NF 4553 2 ??? ??? ? 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 33 頁 在最大載荷情況下彈簧的 變形量： mmGd nFC 58 2 ??? 所以要使彈簧拉伸量為 4mm需要的拉力 F1 =163N。 通電線圈的選擇 線圈是電磁鐵中非常重要的一部分，因為線圈一旦通電就能產(chǎn)生磁場，變成具有磁性。線圈根據(jù)激磁的要求，分為串聯(lián)線圈和并聯(lián)線圈兩種。串聯(lián)線圈又稱為電流線圈，并聯(lián)線圈又稱為電壓線圈。串聯(lián)線圈的 匝數(shù)較少，電流較大，一般用紫銅條、粗的紫銅線或粗的沙包線繞制而成。并聯(lián)線圈的匝數(shù)多，電阻大，電流較少，但匝間的電壓較高，所以一般用絕緣性較好的漆包線或沙包線繞制而成，線徑細(xì)小。 線圈的結(jié)構(gòu)可以分為有骨架和無骨架兩種 .所謂無骨架線圈就是指線圈中沒有支持導(dǎo)線的特制的骨架，線圈是靠紗帶縛緊的。有骨架的線圈的導(dǎo)線，可繞在骨架上面。有時甚至直接把導(dǎo)線繞在鐵心上。當(dāng)然這種做法只合適用于單個制造的電磁鐵，因為在工藝上這樣的繞法是不方便的。 直流點(diǎn)磁鐵的線圈大都是圓形無骨架的。這是因為直流電磁鐵的鐵心一般都制成圓形 的，無骨架的線圈和鐵心結(jié)合得相對比較緊密，可以將線圈中的一部分熱量傳導(dǎo)到鐵心而散出。 頂桿作用在刀柄上的壓力由線圈通電后產(chǎn)生的吸力提供，而作用在刀柄上的壓力NF = 1 7 9 N , 使彈 簧拉 伸的 拉力 F 1 = 1 6 3 N , 所 以線 圈通 電后 產(chǎn)生的 吸力1FFF N ??吸 =342N。線圈通電后作用在頂桿上產(chǎn)生的位移為 s=4mm，需要的時間為t=，那么頂桿移動的速度 v=。那么線圈提供的功率可近視為： ?VFP ?? ? 所以根據(jù)功率可以確定線圈的型號。查閱《線圈設(shè)計手冊》可以查出線圈的型號如表 33 所示： 表 33 通電線圈的型號 線圈型號 線圈電壓（ v） 線圈電阻（ ? ） 線圈功率（ w） 工作溫度（ c0 ） WJ303D 5 20 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 34 頁 總結(jié) 經(jīng)過將近兩個月的努力，在指導(dǎo)老師劉老師的指導(dǎo)和幫助下，我們借閱了大量的資料，終于完成了這次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 通過畢業(yè)設(shè)計，我又學(xué) 到了許多知識，并使我以前所學(xué)的知識得到一次綜合的鞏固。雖然機(jī)械手的設(shè)計過程不是很難，也沒有特別繁瑣的計算，但是通過對它的設(shè)計，使我映射地學(xué)到了很多其它知識，尤其是對計算機(jī)的應(yīng)用和對 Word 的操作，更使我認(rèn)識到了自學(xué)的重要性和關(guān)于自學(xué)的一些方法，這對我們即將畢業(yè)的大學(xué)生來說是很重要的。設(shè)計雖然不是很復(fù)雜，但是它系統(tǒng)地聯(lián)系了我們四年來是所學(xué)的大部分知識，使我對許多知識進(jìn)行了復(fù)習(xí)和重新認(rèn)識，也是對我們所學(xué)書本知識在實際應(yīng)用中的一次檢驗，鍛煉了我們運(yùn)用知識的能力。 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(jī)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(rèn)識到將來無論認(rèn)識什么事都要系統(tǒng)地、全面地認(rèn)識它。 由于本人對知識結(jié)構(gòu)的欠缺，設(shè)計的過程中肯定存在很大的問題。最開始設(shè)計的時候我根本就不知道該怎么設(shè)計，到校辦工廠去看了下也沒有好大的收獲。最后在劉老師耐心的指導(dǎo)下，我慢慢的對本次設(shè)計有了更多的認(rèn)識，對本次設(shè)計有了自己認(rèn)識和大概的設(shè)計方案。每一周我按照自己的任務(wù)書的要求來要求自己，每周三到劉老師那里去請教，對于不懂的和錯了的地方，劉老師都給予了耐心的講解，到最后基本完成了任務(wù)書的要求。 此次的畢業(yè)設(shè)計肯定不是那么的優(yōu)秀，結(jié)構(gòu)沒有達(dá)到最優(yōu)化，裝置占地面積比較大，但是機(jī)械手采用了最優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，質(zhì)量小，工藝簡單，而且耐用。 通過這次設(shè)計，我基本上掌握了機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和步驟提高了分析問題的能力和查閱手冊的能力，為我今后的設(shè)計工作打下了一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限，設(shè)計中肯定有許多不足之處，懇請各位老師批評指正。最后，再次對劉老師熱心幫助和指導(dǎo)表示衷心地感謝。 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 35 頁 致謝 畢業(yè) 設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)期間最重要的一個環(huán)節(jié)，它不但是對大學(xué)所學(xué)知識的系統(tǒng)總結(jié)，而且為我們走向工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。在這次設(shè)計中，我受益非且，第一，對機(jī)械設(shè)計有了更加全面的鞏固和加深；第二：在設(shè)計中提高了我的耐心和細(xì)心；第三：通過這次設(shè)計提高了我的自學(xué)能力，并積累了豐富的設(shè)計創(chuàng)新經(jīng)驗；這些都為我今后在公司搞設(shè)計提供了必備的客觀條件。 在此我衷心感謝我的指導(dǎo)老師劉順東老師。本設(shè)計的完成離不開劉老師的精心指導(dǎo)和全力支持，他以豐富的經(jīng)驗和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對我的畢業(yè)設(shè)計提出了很多寶貴意見，對不足之處也給予了指正，尤其是在一些