【正文】 設(shè)計(jì)中為了改善凸輪曲線的動(dòng)態(tài)特性和提高換刀速度，可使，即換刀動(dòng)作與拔、插刀動(dòng)作之間存在重合區(qū)。一般取。設(shè)計(jì)時(shí)取，一般取?！?0176。（2）最大壓力角的確定 對(duì)于滾子凸輪，最大許用壓力角；對(duì)于圓柱槽凸輪。圖61 滾子凸輪與圓柱槽凸輪運(yùn)動(dòng)關(guān)系曲線（1）凸輪曲線的選擇 由于變性正弦曲線(MS)最適合用于高速中載和重載的場(chǎng)合。 凸輪曲線的設(shè)計(jì)，凸輪從零位開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到時(shí)，機(jī)械手開(kāi)始抓刀，旋轉(zhuǎn)到時(shí)，機(jī)械手手臂旋轉(zhuǎn)角，完成抓刀動(dòng)作；凸輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到時(shí)，ATC開(kāi)始拔刀，到時(shí),拔刀動(dòng)作完成；從開(kāi)始到，ATC手臂從旋轉(zhuǎn)到，完成180176。包括拔刀、插刀。換刀回零。 凸輪聯(lián)動(dòng)裝置的原理 基本原理目前，加工中心上使用的典型的凸輪聯(lián)動(dòng)ATC的換刀動(dòng)作基本可以分作兩部分：（1）機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)分度動(dòng)作。但凸輪的缺點(diǎn)是造價(jià)高，且長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)磨損,影響換刀動(dòng)作可靠性。（3） 在相同沖擊、振動(dòng)和噪聲指標(biāo)限制條件下，凸輪驅(qū)動(dòng)比液壓驅(qū)動(dòng)可獲得更大的換刀速度。原因有以下幾個(gè)方面：（1） 凸輪聯(lián)動(dòng)驅(qū)動(dòng)ATC動(dòng)作可重疊,液壓驅(qū)動(dòng)一般在前一動(dòng)作確認(rèn)無(wú)誤后,才能進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作?；剞D(zhuǎn)動(dòng)作常通過(guò)弧面分度凸輪或平行分度凸輪帶動(dòng)滾子盤(pán)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械手或再通過(guò)一對(duì)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)。機(jī)械手的回轉(zhuǎn)既可以采用回轉(zhuǎn)油缸，也可以采用直線運(yùn)動(dòng)油缸通過(guò)齒輪齒條帶動(dòng)來(lái)完成。液壓式 采用液壓式驅(qū)動(dòng)的ATC，插、拔刀動(dòng)作均由油缸完成。第6章 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 概述在加工中心上， 機(jī)械手自動(dòng)換刀的速度與可靠性直接關(guān)系到生產(chǎn)效率和整個(gè)機(jī)床的可靠性， 是機(jī)床制造廠和用戶都十分關(guān)注的問(wèn)題。并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其具有經(jīng)濟(jì)，簡(jiǎn)潔，性價(jià)比高等優(yōu)勢(shì)。蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力的大小相等，方向相反；蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力的大小相等，方向相反；蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力的大小相等，方向相反。 按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 　 （51）（1）確定載荷系數(shù)K，由參考文獻(xiàn)表103中選取使用系數(shù)，由于載荷平穩(wěn)，選取，因轉(zhuǎn)速不高，選取則（2）計(jì)算作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩，取效率，刀庫(kù)轉(zhuǎn)速為150r/min ( 52) 代入數(shù)值得（3）確定彈性系數(shù)，由文獻(xiàn)表104查得（4）計(jì)算，確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑　　根據(jù)計(jì)算由文獻(xiàn)表101查得取m=4mm,=40mm（5）確定中心距a 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1）計(jì)算蝸桿導(dǎo)程角 （2）計(jì)算蝸輪當(dāng)量齒數(shù)（3）確定齒形系數(shù)（4）確定螺旋角系數(shù)（5） 校核彎曲強(qiáng)度 （53） 代入數(shù)值得 滿足要求。選擇材料，確定許用應(yīng)力蝸桿采用材料為45號(hào)鋼，表面淬火，硬度為45～55HRC,蝸輪外圈用鑄錫青銅，金屬模鑄造。第5章 刀庫(kù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用三相異步交流電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y8012型，其滿載轉(zhuǎn)速為2825r/min。 本章小結(jié)在設(shè)計(jì)中，由于裝置的整體結(jié)構(gòu)，中心液壓缸需要抬起30mm，持續(xù)6s，等待轉(zhuǎn)位完成。（13）由表，按失效概率，查取，因有資料可參照，～。（11）按表面粗糙度，查取。（9）按長(zhǎng)期工作， ，查取。（7）由圖，按，查取。（5）由表，按按Ⅱ公差組7級(jí)，未經(jīng)表面淬火的直齒輪，查取。（3）由圖，按Ⅱ公差組7級(jí)，直齒輪，查取。所以實(shí)際中心距 根據(jù)設(shè)計(jì)要求取齒寬b=39mm。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) （45）其中：Aa表，按直齒輪，β=0176。可得： 轉(zhuǎn)位齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇齒輪傳動(dòng)的材料及熱處理由查取，小齒輪的材料用45鋼，調(diào)質(zhì)熱處理200～250HBS，大齒輪的材料用45鋼，正火處理170～217HBS。缸筒的最小壁厚缸筒采用無(wú)縫鋼管制成，則壁厚為： （44）式中，為缸的實(shí)驗(yàn)壓力；為缸體材料的許用應(yīng)力，一般無(wú)縫鋼管取為110～120 MPa，可知缸體和活塞的最大相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 ,選擇v= m/s。確定缸筒的內(nèi)徑 （43）=40mm。F=20000N=22000N確定活塞桿直徑d選定活塞桿材料為不銹鋼，d值可按桿件簡(jiǎn)單拉伸計(jì)算： （42）式中為活塞桿材料的許用應(yīng)力，取為，其中為材料的抗拉強(qiáng)度，查表中，可知不銹鋼的抗拉強(qiáng)度為520MPa。第4章 轉(zhuǎn)位裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 中心液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算確定液壓缸的輸出推力：液壓缸主要作用是抬起轉(zhuǎn)塔體：F= （41）=G=mg=3601002800010N=20000N式中為工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載力。主軸做成空心的結(jié)構(gòu)，主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮與傳動(dòng)軸的連接裝配工藝、刀具的連接尺寸、定位及密封。本設(shè)計(jì)選用氈圈密封和擋油盤(pán)式密封兩種方式。因此本設(shè)計(jì)也選用油潤(rùn)滑。在閉式齒輪傳動(dòng)裝置中，當(dāng)齒輪圓周速度≥2m/s時(shí)，常采用飛濺潤(rùn)滑。軸承潤(rùn)滑主要目的是減少摩擦與磨損，同時(shí)起到冷卻、吸振、防銹及降低噪音的作用。潤(rùn)滑可以減小摩擦損失，提高傳動(dòng)效率；減緩和降低磨損，提高使用壽命；同時(shí)還有散熱、防銹和緩沖更改善工作條件的作用。為了減少摩擦，減低磨損而采用的最有效的方法是潤(rùn)滑。槽深mm；。鍵連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸的鍵槽尺寸偏差寬度為；槽深；。 傳動(dòng)齒輪鍵連接的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇鍵連接類(lèi)型及尺寸由于齒輪傳動(dòng)的對(duì)中性要求較高以免齒輪嚙合不良，所以選擇普通的平鍵連接，按表且根據(jù)d=60和B=48選擇雙圓頭平鍵，尺寸為: b=18mm , h=11mm , l=38mm , k=。（3）矩形花鍵連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定心方式采取外徑定心。 （323） （324）Ψ=～,取Ψ=由表1214，根據(jù)無(wú)載荷時(shí)軸向移動(dòng)，工作情況良好齒面經(jīng)熱處理，查取。軸和齒輪的材料為鋼，齒面經(jīng)熱處理，硬度為30HRC?；ㄦI軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖37 花鍵軸結(jié)構(gòu)花鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇鍵連接類(lèi)型及尺寸由于空載時(shí)，齒輪要求能夠沿著軸向移動(dòng)，所以選擇矩形花鍵連接。可得： 花鍵軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 花鍵軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 初定軸的直徑（危險(xiǎn)截面） 軸的材料選用45鋼，經(jīng)正火處理。速度v通過(guò)表進(jìn)行選取 表35 缸體和活塞最大相對(duì)速度極限值 mm缸內(nèi)徑（mm）活塞和缸體之間的最大相對(duì)速度（m/s）缸內(nèi)徑（mm）活塞和缸體之間的最大相對(duì)速度（m/s）25～63250～32080～100400～500125～200——選擇v= m/s。（5）缸筒的最小壁厚。則 與表對(duì)照進(jìn)行圓整取d=16mm表32 活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)值（摘自GB234880） mm456810121416182022253239404550566370（3） 確定缸筒的內(nèi)徑 （318） [9]對(duì)照進(jìn)行圓整取D=50mm。F=280=308N（2）確定活塞桿直徑d。夾緊放松液壓缸的設(shè)計(jì)（1）確定液壓缸的輸出推力：夾緊和放松刀柄時(shí)，液壓缸主要克服彈簧的彈力和摩擦力，所以液壓缸的輸出推力為：F= （316）式中為工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載力。彈簧鋼的泊松比；由公式可知 （315） 由式（315）得 無(wú)支撐面=1。按導(dǎo)桿尺寸條件，在GB/T1972，選取內(nèi)徑d=，尺寸如表所示：由表可見(jiàn)，采用單個(gè)彈簧不能滿足要求，所以采用A系列彈簧對(duì)合組合。蝶形彈簧主要參數(shù)的確定及選擇選用碟形彈簧的材料為50CrVA。在這種模式中,機(jī)床主軸常采用空心的帶有長(zhǎng)拉桿、碟形彈簧組的結(jié)構(gòu)形式,由液壓或氣動(dòng)裝置提供動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)夾緊放松刀柄的動(dòng)作。槽深；。強(qiáng)度的計(jì)算按式（128）、式（129） 得， ，由表，根據(jù)輪轂材料為45鋼，載荷為輕微沖擊，查取所以鍵連接的設(shè)計(jì)計(jì)算合格。N5）作出扭矩圖（） 6）求出當(dāng)量彎矩Memax 取N7）校核軸的強(qiáng)度考慮到此軸為空心軸，材料為45鋼，查得安全系數(shù)合格。 主軸及其組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)軸的受力選N231E型和7016型軸承，軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示：圖35 主軸總體布局3. 按扭曲合成強(qiáng)度校核軸的直徑 N N 水平面： (a) (b) (c) (d) (e) (f) (h) 圖36 受力簡(jiǎn)圖 ( 311) （312） 豎直面： （313） 1）作出軸的空間受力簡(jiǎn)圖（ a） 2）作出水平面和豎直面的受力簡(jiǎn)圖（、c）3）作出水平面彎矩圖（）MH1=, MH2= 4）作出垂直面彎矩圖（）。主軸的最底轉(zhuǎn)速為75r/min,為空心軸 （310）式中：A — 與材料有關(guān)的系數(shù)P — 軸傳遞的功率 kW n — 軸的轉(zhuǎn)速 r/min d — 危險(xiǎn)截面的直徑尺