【正文】 。同時，畢業(yè)設計的過程中，周圍的同學在學習、生活上也都給了我很大的幫助，使我能夠順利的完成畢業(yè)設計。在此對梁老師致以衷心的感謝。這在很大程度上培養(yǎng)了我對科研的嚴謹、認真的態(tài)度。在設計過程中，由于一些尺寸、數據選取的不太合理，使我所涉及的加工中心換刀機械手在結構上出現了一些問題。最后再次對梁老師及所有幫助過我的老師和同學表示衷心的感謝。在做畢業(yè)設計的過程中，我也遇到了很多專業(yè)性的問題不太明白，對于這些問題解決，機電學院的相關專業(yè)老師都給了很大的幫助，尤其是在電動機控制線路的設計過程中出現的一些問題，電工老師給了我詳細的解答。同時，梁老師還給我提出了多個非常好的建議，使我又學到了很多書本上沒有的知識。梁老師不僅幫我發(fā)現了問題，還嚴厲的督促我對其進行修改，甚至有幾次都是對設計內容重新進行計算核校。致謝在這十多周的畢業(yè)設計期間，我在梁鴻斌老師的精心指導下，順利的完成了畢業(yè)設計。而本設計中采用電動機來驅動手架的旋轉運動，由于受到電動機啟動時間、轉速、負載能力及安裝尺寸等綜合因素的限制，手架旋轉軸的轉速不能設計的很大，這就使整個換刀系統(tǒng)在縮短換刀時間上的效果不理想。本設計中也存在著一些不足。本設計基于結構上的需要采用了電機傳動機構來實現手架的旋轉運動，在一定程度上簡化了系統(tǒng)結構。同時，手架旋轉軸在旋轉時也不會干擾到活塞桿。，其突出的特點是采用兩個圓錐滾子軸承和滑鍵來配合完成手架旋轉和手架伸縮兩種運動。通過這兩部分控制系統(tǒng)的相互協(xié)調控制，可以實現換刀機械手的準確換刀動作。 本章小結本章主要是針對加工中心換刀機械手液壓系統(tǒng)控制回路和電動機控制回路進行了設計。而對于手架的旋轉運動，由于結構上的需求，采用了電動機驅動方式，由單級圓錐齒輪將電動機的運動傳遞給手架旋轉軸。此時，線圈KT5延時時間到，常閉延時開觸頭KT5打開，KM2停止轉動，換刀動作完成。在電動機反向轉動75176。 后，延時時間到，常閉延時開觸頭KT3打開，電動機KM1停止轉動。在完成手指夾緊、手臂伸縮以及拔刀動作后，常開延時閉觸頭KT2關閉，線圈KM1通電，電動機正轉，開始實現刀庫刀具與主軸刀具互換的動作。 電動機控制回路控制過程：當換刀信號發(fā)出后，模擬開關S閉合，延時繼電器的線圈KTKTKTKTKT5通電，同時，KM1也通電，線圈KT1延時時間到，常閉延時開觸頭KT1打開，KM1停止轉動，此時手架旋轉軸旋轉75176。時間： =；手架反向旋轉75176。 旋轉軸控制線路手指夾緊時間： =；手臂伸出時間： =； 手指松開時間： =；手臂縮回時間： =；手架伸出時間: =；手架縮回時間: =；手架旋轉75176。但運動到初始位置后，活塞不運動，油腔f內油壓力升高，壓力繼電器3YJ動作，控制電磁鐵DT4通電，手指夾緊液壓缸反行程運動。后，發(fā)出插刀信號。當手架伸縮液壓缸運動到設計位置時，控制電動機運動的線圈KT2恰好延時結束，它所控制的常開延時閉觸頭閉合，電動機啟動，手架旋轉軸開始旋轉運動，進行刀庫刀具和主軸刀具的互換動作。同理，當手指夾緊液壓缸的活塞桿運動到設計位置后便不再運動。當手臂伸縮液壓缸的活塞桿及手指夾緊液壓缸的后端蓋運動到設計位置后，由于受到阻礙，便不再運動。 液壓系統(tǒng)回路本設計中液壓系統(tǒng)的控制主要由壓力繼電器、電磁換向閥以及流量控制閥等元件實現。而對于手臂伸縮液壓缸，因其所取的速度不是很大，故不需設置緩沖裝置。但由于它的行程較短，不宜采用兩端緩沖裝置，否則會導致非緩沖行程過短，甚至沒有緩沖行程[7]。為消除這種沖擊，可設置緩沖裝置。根據以上計算的和值，現選用YB1—20型葉片泵，其基本參數為：，公稱排量為20mL/r，轉速為960r/min，容積效率≥，總效率≥，本設計?。剑?；與液壓泵匹配的電動機的選擇所選電動機的功率按下式進行驗算： ()式中：——所選電動機功率；——葉片泵的額定壓力，這里=；——額定壓力下泵的輸出流量，這里=18L/min；將各值代入上式得：≥18/(60)=根據上述計算，選用YBZS6三相步進電動機，額定轉速為960r/min。與齒輪泵相比，葉片泵流量均勻、運轉平穩(wěn)、壽命長、噪聲小，同時，它的輪廓尺寸也較小，在中低壓系統(tǒng)的普通機床中應用廣泛，在精密機床中應用也較多[5]。柱塞泵主要用在高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中，而本設計為低壓系統(tǒng)，故不可選用柱塞泵。第4章 控制部分的設計 液壓缸的流量、流速及壓力伸縮式液壓缸在本設計中，由于考慮到兩側手臂伸出后要受到主軸刀具與刀庫刀具之間距離的限制，所以將手指夾緊液壓缸與手臂伸縮液壓缸一起設計成了伸縮式液壓缸，并由液壓控制系統(tǒng)單獨控制手指的夾緊與松開運動和手臂的伸縮運動。 本章小結本章對手指夾緊液壓缸、手臂伸縮液壓缸及手架伸縮液壓缸進行了設計計算，并對手指夾緊力、各液壓缸的活塞桿以及重要部位的螺栓和鍵進行了校核?；钊麠U穩(wěn)定性驗算本設計中手架伸縮液壓缸的支承方式為一端固定、一端自由，所以取=，=85，所以有： =取手架伸縮液壓缸安裝長度取=150mm；由式()可得活塞桿橫斷面的最小回轉半徑：=16/4=4 mm故活塞桿細長比為/ =150/4=；本設計中手架伸縮液壓缸活塞桿的細長比且=20~120，故手架伸縮液壓缸的活塞桿保持工作穩(wěn)定的臨界負載應按公式()進行驗算有：==將上述各值代入式()可得：/=36899/4=由于本設計中的手架伸縮液壓缸的活塞桿所承受的負載=850N/，故活塞桿的穩(wěn)定性也可以保證。 材料的選擇根據文獻[5，8792]，對手架伸縮液壓缸各元件的材料選取如下：活塞桿材料采用實心的45號鋼，并進行表面淬火處理，以提高活塞桿硬度；由于活塞與活塞桿是一體的，所以活塞的材料也為45號鋼，但為了增加它的耐磨性，需在活塞的表面覆蓋一層耐磨材料，常用耐磨材料有青銅、黃銅、尼龍等等；一般情況下，壓力較低的液壓缸的缸筒材料多采用鑄鐵，此處選用HT200 ；缸蓋的材料選用HT200鑄件。 將各值代入式()，可得：=。（軸交角），故由，可得：小輪的變位系數=，大輪的變位系數== ，根據=19/57= ，取=，==；計算應力集中系數：當=，=20時，=， 當=，=180時，=；齒形系數： =（圓柱） ()根據=，=20，=，=180， 查得（圓柱）=，（圓柱）=；根據=，=，查得=，=；故由式()可得：=（圓柱）===（圓柱）==彎曲計算應力： ()——當量圓柱齒輪彎曲計算用重合度系數，對一般圓錐齒輪=1；——中點模數；小齒輪彎曲計算應力：=1/= N/大齒輪彎曲計算應力：=（）= N/試驗齒輪的彎曲疲勞極限應力：由于大、小齒輪的材料及硬度都相同，并經過滲碳淬火處理，可取==350 N/； 試驗齒輪彎曲計算用的壽命系數：按持久壽命計算，有：==1； 相對表面狀況系數：因小齒輪均用20Cr，表面經滲碳處理，齒面光潔度為，= 故取==；相對敏感系數：因大、小齒輪均用20Cr，并經滲碳淬火處理，當 =600 N/，=，查得=，當 =600 N/，=，查得=，試驗齒輪的應力集中系數：取=；彎曲計算用的尺寸系數：因為大、小齒輪材料和熱處理方式都相同，=2，所以 ==1； 計算齒輪的彎曲疲勞極限應力： =35011= =35011=彎曲計算安全系數：====彎曲計算最小安全系數=，因，故安全。速度系數：中點圓周速度為：=π150/60000=因=≥1200 N/，故可取=；工作硬化系數：因大小齒輪均為硬齒面，故取=1；接觸計算時的尺寸系數：一般取=1；計算齒輪的接觸疲勞極限應力：由公式：===1500111 1=接觸計算安全系數：因大小齒輪材料和硬度均相同，所以有：=接觸計算最小安全系數為=，因=，故安全。26′==表示為試驗齒輪副的中心距是100，節(jié)點處綜合曲率半徑10mm，齒面光潔度系數即為此條件下的試驗值。34′=將計算結果進行圓整，取=20，=180；大端分度圓處的實際圓周速度：=π38150/60000=重求動載系數：按實際圓周速度=，因為是高精度齒輪，故取=1；齒向載荷分布系數、：因小齒輪是懸臂支承，故取=，=；中點分度圓上的圓周力：由式，得=2000齒面接觸疲勞強度的校核接觸計算用單位齒寬上的載荷： ()式中——工況系數；——動載系數；——接觸計算用的齒向載荷分布系數；——接觸計算用的端面載荷分配系數，對于支持圓錐齒輪=1；——齒寬中點分度圓上的額定圓周力；——齒寬；將各值代入式()可得：=11/18=接觸計算應力：=試驗齒輪的接觸疲勞極限應力：由于大、小齒輪均采用 20Cr，并經滲碳淬火處理，==1500 N/（初步計算時，取中線偏下部分的值=1350N/，趨于安全，此處為精確校核，故取中線處的值）。26′)=齒寬：==18mm實際齒寬系數：=18/=小齒輪中點分度圓直徑：=38()=中點模數：=2=當量齒數：=19/cos18176。26′=71176。26′==90176。選定齒數、： 取=19,則==319=57實際齒數比：分錐角、：因=90176。 單級圓錐齒輪的設計與校核根據文獻[13，813]，各軸轉速為：=150r/min==150r/min==50r/min各軸轉距為：======3=各軸的輸入功率為：=/9550=50/9550=======手架旋轉軸的實際角速度=(5/3)