【正文】 最后，再次對劉老師熱心幫助和指導表示衷心地感謝。每一周我按照自己的任務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書的要求。 在設計的過程中當設計某部分時，要結合考慮到其它因素 的影響和限制，要把部分和整體有機地結合起來，尋找適當?shù)脑O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。查閱《線圈設計手冊》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 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 34 頁 總結 經過將近兩個月的努力，在指導老師劉老師的指導和幫助下，我們借閱了大量的資料，終于完成了這次畢業(yè)設計任務。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合得相對比較緊密，可以將線圈中的一部分熱量傳導到鐵心而散出。有骨架的線圈的導線，可繞在骨架上面。串聯(lián)線圈又稱為電流線圈，并聯(lián)線圈又稱為電壓線圈。 材料為碳素彈簧鋼絲 ??? =455MPa。 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 4545C o sFF FC o sFS inFG nN Nnn ?? ??????? ?? （ 38） 可以求出 nF =254N, NF =179N。 彈簧材料是根據(jù)彈簧絲直徑 d 選擇的，當 d≤ 8 ㎜時，用碳素彈簧鋼絲Ⅱ組或Ⅱ a組，當 d≥ 10 ㎜時，用 60Si2MnA. 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。 螺旋彈簧是用彈簧絲卷繞而成的，由于制造簡便，所以應用最廣。 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。通過鑄造的內部結構可以固定通電線圈、擋塊，使頂桿在一段距離內伸縮。 由式 36得軸徑 d（ mm）的計算公式： ? ? 333 5 00 00 0 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。??? 為軸的許用扭轉剪應力 。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 29 頁 軸的設計 1）選擇軸 4 的材料 選用 45鋼，調質處理； 由機械設計手冊查得當毛坯直徑 ? 100mm，硬度為 170217HBS，強度極限?b =600MPa， ??? =35MPa。 2)軸承的計算： 這里我以與軸 3 配合的深溝球軸承為例。在升降運動中，軸承主要受到徑向力，所以選擇深溝球軸承。 所以 3d =34mm 4d =90mm。 ? ??4F =690/=552MPa； 2） 按齒面接觸強度設計 T1 = NP3 ?? = mmN? 初取有關系數(shù) 因為齒輪參數(shù)尚未確定，載荷系數(shù) K 無法準確確定，需要預選。通過具體分析知道系統(tǒng) J=,所以 T=9+48= MN? 。根據(jù)傳動比可以求出小齒輪的速度v小 =1845/17=48r/min,電機的轉速也為 48r/min。（驅動裝置見圖 37） 圖 37 步進電機的選擇 為了更好、更清楚的求解出電機所傳遞的轉矩，先回顧下此機構的運動過程： 電機通電傳送轉矩，驅動齒輪旋轉，通過齒輪齒條嚙合， 使帶有箱體的齒輪和機械手上下運動。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 24 頁 機械手的升降運動 升降運動驅動裝置設計 用一個有一定厚度和空間大小的箱體把大齒輪 1 裝下，但不能干涉其運動。接觸角越大，承受軸向載荷的能力越高。 四、軸承的選擇 在設計中根據(jù)所受力的情況及與軸承配合的軸徑，選用一對角接觸球軸承配合使用和一個單獨使 用的角接觸球軸承。磨粒磨損是指軸承工作表面之間擠入外來堅硬粒子或硬質異物或金屬表面的磨屑且接觸表面相對移動而引起的磨損，常在軸承工作表面造成犁溝狀的擦傷。 指表面 之間的相對滑動摩擦導致其工作表面金屬不斷磨損而產生失效。主要有裝配不當、潤滑不良、過載、沖擊、振動、磨料或有害液體的侵入、環(huán)境溫度過高或過低、材質缺陷和制造精度低等 指軸承工作表面受到交變應力的作用而產生實效。 三、軸承的主要失效形式 滾動軸承的失效形式很多，其基本形式有：磨損（磨料磨損、疲勞磨損、粘著磨損、微動磨損）失效、接觸疲勞失效、斷裂失效、腐蝕失效和壓痕失效。 在一般轉速下，轉速的高低對類型的選擇不會發(fā)生什么影響，只有在轉速較高時，才會有比較顯著的影響。首先是選擇軸承的類型，在選擇時應考慮的主要因素有：軸承的載荷、轉速和調心性能、安裝和拆卸等。 滾動軸承的選擇 滾動軸承是現(xiàn)代機器中應用廣泛的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉動零件的。 由上式得軸徑 d（ mm）的計算公式： ? ? 333 5 00 00 0 npAnpd ??? ? (34) 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 34可以求出軸徑 d? ，為了滿足加工使用要求，所以將該軸的最小軸徑取 17mm。對于實心圓軸，其強度條件為： ? ??? ????33109 5 5 0d npWTT （ 33） 其中 T 為軸傳 遞的扭矩，單位 N? mm。 三、 軸的設計 ： 軸 1 主要用于機械手的旋轉運動，為了便于安裝定位和達到使用的要求，在軸的結構設計中設計了軸頭、軸頸、軸環(huán)、軸肩、軸頭上的一段螺紋和軸頸上的鍵槽。軸的結構應是盡量減小應力集中，受力合理，有良好工藝性，并使軸上零件定位可靠，裝拆方便。軸的直徑較小， 可用圓鋼棒制造；對于重要的，大直徑或階梯直徑變化較大的軸，采用鍛坯。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 20 頁 軸的常用材料是 3 4 50 優(yōu)質碳素鋼，對于受載較小或不太重要的軸，也可以用 A A5 等普通碳素鋼。 按幾何軸線形狀分為：直軸、曲軸、鋼絲軟軸。它支承著其他轉動件回轉并傳遞轉矩，同時它又通過軸承和機架聯(lián)接。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 19 頁 軸的設計 軸是組成機械的一個常用的重要零件，它支持著其他轉動零件如齒輪、蝸輪等零件回轉并傳遞轉矩，它由軸系支持、軸承則安放在箱體或機架上面，軸承、軸和軸上零件形成一個組成體，稱為軸系。 由于 m=＜ 5，則大小齒輪彎曲疲勞計算的尺寸系數(shù)： YX1 =。 所以載荷系數(shù) K= KKKK VA ?? ??? = ?驗算齒輪彎曲強度 根據(jù)齒數(shù)查得齒形系數(shù) YFa1 =。 8)確定模數(shù)和齒數(shù) 齒數(shù)：取 Z1 =Z2 =53 模數(shù)： m=zd1 =，取標準模數(shù) m= 準確的分度圓直徑 21 dd? =53= 齒輪齒頂圓直徑： da1 =da2 =m（ z+2） = 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 18 頁 齒輪基圓直徑： db1 =db2 =m（ ） = 齒輪圓周速度： v= 6000011nd? = 60000 ?? = 9)確定載荷系數(shù) K，驗算齒面接觸疲勞強度： ?確定載荷系數(shù) K，步進電機驅動，載荷平穩(wěn)，由使用系數(shù)表 KA =，按 7級精度可以查出 KV =。 2）計算大小齒輪接觸應力循環(huán)次數(shù) N 試加工中的換刀次數(shù)而定 3）確定有關系數(shù)： 由《機械設計》教材查詢接觸強度計算的壽命系數(shù) zn 圖， 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 17 頁 得 zn1 =；（允許有一定點腐） 按較高可靠度使用取接觸強度計算的 最小安全系數(shù) sHmin =。適當提高齒面硬度，可防止或減輕齒面的塑性變。對于開式齒輪傳動，齒面磨損是它不可避免的失效形式。這時齒面溫度無明顯增高，這種膠合稱為冷膠合。提高齒面硬度和減少齒面粗糙度，采用粘度大的潤滑油都有助于提高齒面接觸疲勞強度，防止點蝕的發(fā)生。這種失效稱為齒面疲勞點蝕。這種折斷稱為過載折斷。常用的齒輪材料有鋼、鑄鐵和 一些非金屬材料。 二、設計原則： 所設計的齒輪傳動在具體的工作情況下，必須具有足夠的、相應的工作能力，以保證在整個工作壽命期間不致失效。當齒輪傳動裝有簡易的防護罩，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。 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。 ③工作可靠，壽命長 設計制造正確合理、使用維護良好的齒輪，工作十分可靠，壽命可長達一、二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。 一、 齒輪傳動主要特點： ①效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。 用與相交軸傳動的有：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。我們可以理想的認為刀具的質量平均分配到機械手上， m=，J=，所以 總J =。齒輪 3的質量 m=， 3J = =。 角速度 ? 對時間的一階導數(shù)就是繞定軸轉動剛體的角加速度，以符號 ? 表示 ,? =(r/2s )。驅動裝置見圖 31 所示： 圖 31 步進電機的選擇 步進電機的轉軸旋轉需要一定的力，在這種力的作用下，機械手及齒輪的大小和形狀都沒有發(fā)生改變，那么機械手和齒輪組成的整體，我們可以看成剛體，圍繞電機軸做旋轉運動。 圖 1 所示為標準刀具夾頭的錐柄柄部，由圖可見，刀柄圓柱部分的 V 形槽是供機械手夾持之用。 (2)發(fā)蘭式夾持。 電磁感應式鎖刀機械手。使用也較普遍。 ⑹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，如圖 27 所示： 圖 27 雙臂端面夾緊式機械手 手爪的選擇 機械鎖刀手爪 —— 彈簧銷式手爪，使用這種形式的抓持機構，手爪不需要設置專門的傳遞裝置，因而結構簡單，使用廣泛。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”插入機床主軸上，如圖 25 所示： 圖 25 雙機械手 ⑸雙臂往復交叉式機械手 圖 26 雙臂往復交叉式機械手 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 8 頁 這種機械手兩臂可往復運動，并交叉成一定角度。 圖 21 單臂單爪回轉式機械手 ⑵單臂雙爪回轉式機械手 圖 22 單臂雙爪回轉式機械手 西南交通大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 第 6 頁 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)行從軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務，另一個卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送主軸的任務，其換刀時間較上述單爪回轉式機械手要短，如圖 所示。為保證轉 位準確，就要盡力消除刀庫驅動傳動鏈的間隙，為此可采用雙導程蝸桿蝸輪副，或采用可以相互錯位的兩片齒輪結構形式；或采用插銷定位、反靠定位等方法來準確定位。格子箱式刀庫可設在雙工作臺的中間，換刀時，小直徑刀具可軸向取刀，大直徑刀具可徑向取刀。 無機械手換刀方式中，刀庫可以是圓盤型、直線排列式，也可以是格子箱式等。 加工中心的自動換刀形式，可分為有機械手換刀方式和無機械手換刀方式兩類。 本次設計研