【正文】 度為，=，所以齒寬中點(diǎn)當(dāng)量圓柱齒輪中心距為：=4176。當(dāng)1200 N/時(shí)，取=。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核彎曲計(jì)算用單位齒寬上的載荷= （）式中：——中點(diǎn)分度圓上的圓周力，=；——工況系數(shù)，=1；——?jiǎng)虞d系數(shù)，=1；——彎曲計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù)，取=；——彎曲計(jì)算用的端面載荷分布系數(shù)，對(duì)直齒圓錐齒輪，一般取1；將各值代入式()可得：=111/18=變位系數(shù)、：為提高彎曲疲勞強(qiáng)度，采用切向—高變位傳動(dòng)，因Σ=90176。 手架伸縮液壓缸的設(shè)計(jì) 手架伸縮液壓缸各尺寸數(shù)據(jù)的確定估算手架伸縮液壓缸負(fù)載如下：軸承套筒質(zhì)量： =；兩軸承質(zhì)量： =；旋轉(zhuǎn)軸質(zhì)量： =；手架旋轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載為： =；上述結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量為：=+++=設(shè)手架伸縮液壓缸的活塞桿在達(dá)到穩(wěn)定速度過(guò)程中的加速度，則手架伸縮液壓缸承受的負(fù)載為：=考慮到液壓缸密封處的摩擦力，取=，則手架伸縮液壓缸實(shí)際的負(fù)載為：=；液壓缸回油腔背壓力，由于此液壓缸在不工作時(shí)需保證它的負(fù)載能長(zhǎng)時(shí)間的保持在某一位置上，所以在本設(shè)計(jì)中初取估算值=1MPa，取=，因工作壓力2MPa，取活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比=。為便于采取標(biāo)準(zhǔn)的密封件，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑尺寸系列，將內(nèi)徑D進(jìn)行圓整，取=50mm；又因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中=，所以=50=15mm，樣為便于采取標(biāo)準(zhǔn)密封件，根據(jù)活塞桿直徑系列，將活塞桿直徑d進(jìn)行圓整，取=16mm；活塞的寬度=30~50mm，這里取=40mm。 手架伸縮液壓缸活塞桿的校核活塞桿強(qiáng)度校核活塞桿直徑=16mm；取液壓缸負(fù)載=850N；則由式 ()可得：= mm因本設(shè)計(jì)中=16mm，故強(qiáng)度可以保證。同時(shí)，本章也對(duì)手架旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，選用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用單級(jí)圓錐齒輪傳遞動(dòng)力，并通過(guò)對(duì)圓錐齒輪的計(jì)算和校核，保證了換刀的安全性、可靠性以及設(shè)計(jì)的實(shí)用性。 手指夾緊與手臂伸縮運(yùn)動(dòng)分析圖各運(yùn)動(dòng)過(guò)程的流速如下：==12m/min===手臂伸縮液壓缸進(jìn)油腔油壓力： =； 手指夾緊液壓缸進(jìn)油腔油壓力： =；手臂伸縮液壓缸流量： =；手指夾緊液壓缸流量； =；手架伸縮液壓缸伸出時(shí)：=18m/min=； =；縮回時(shí)：=15m/min=； =；手架伸縮液壓缸伸出時(shí)進(jìn)油腔油壓力： =； 確定液壓泵的流量、壓力及液壓泵的型號(hào)泵的工作壓力的確定考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為： ()式中：——液壓泵的最大工作壓力；——執(zhí)行元件的最大工作壓力；——進(jìn)油管路中的壓力損失，~，~，本設(shè)計(jì)中取p=；將各值代入式()，得=+=；上述計(jì)算中所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在工作過(guò)程中出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力，另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)備量，并保證泵的壽命，因此，選用泵的額定壓力應(yīng)滿足(~)，在中低壓系統(tǒng)中取小值，高壓系統(tǒng)中取大值，本設(shè)計(jì)為低壓系統(tǒng)，故取===；泵的流量的確定泵的最大流量: ()式中：——液壓泵的最大流量；——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取=~，本設(shè)計(jì)中=；——同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值，這里取=；將各值代入式()，得：==液壓泵的選擇泵的主要類(lèi)型有：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積小，自吸能力強(qiáng)，但它還具有徑向不平衡力大，泄漏大，噪聲較高的缺點(diǎn)。所以，在本設(shè)計(jì)中選用葉片泵。 各液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)由于當(dāng)工作機(jī)構(gòu)質(zhì)量較大，活塞速度較高(12m/min）時(shí)，液壓缸將有較大的動(dòng)量，使得液壓缸在行程終點(diǎn)停止時(shí)，易產(chǎn)生很大的沖擊及噪音，這種沖擊不僅會(huì)引起液壓缸的損壞，而且還會(huì)引起各類(lèi)閥及相關(guān)部件的損壞，具有很大的危險(xiǎn)性。在本設(shè)計(jì)中，手指夾緊液壓缸的負(fù)載雖然不是很大，可是由于它的速度較高，為保證各類(lèi)部件的安全，仍給它設(shè)置了緩沖裝置。所以，本設(shè)計(jì)中只在手指夾緊液壓缸的前端設(shè)置了緩沖裝置。對(duì)于手架伸縮液壓缸，由于它的行程較大，為縮短加工中心換刀機(jī)械手的整體換刀時(shí)間，本設(shè)計(jì)中將手架伸縮液壓缸的速度取得較大，同時(shí)由于它的負(fù)載也很大，所以在它的兩端都需要設(shè)置緩沖裝置。 液壓控制回路控制過(guò)程如下：當(dāng)手臂伸出信號(hào)發(fā)出后，電磁鐵DT1動(dòng)作，兩側(cè)手臂同時(shí)伸出。a腔內(nèi)油壓力升高，壓力繼電器1YJ動(dòng)作，同時(shí)，電磁鐵DT1斷電，電磁鐵DT3通電，開(kāi)始手指夾緊動(dòng)作。d腔內(nèi)油壓力升高，壓力繼電器2YJ動(dòng)作，電磁鐵DT5通電，手架伸縮液壓缸開(kāi)始拔刀動(dòng)作。在手架旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180176。電磁鐵DT6通電，手架伸縮液壓缸開(kāi)始反行程運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)刀設(shè)計(jì)位置后，油腔c內(nèi)油壓力升高，電磁鐵DT2通電，手臂伸縮液壓缸開(kāi)始反行程運(yùn)動(dòng)，當(dāng)回到初始位置后，換刀動(dòng)作結(jié)束，手架旋轉(zhuǎn)軸準(zhǔn)備復(fù)位。時(shí)間： =；手架旋轉(zhuǎn)180176。復(fù)位時(shí)間： =；從加工中心發(fā)出換刀信號(hào)到換刀機(jī)械手復(fù)位動(dòng)作完成總需時(shí)間：=本設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)的控制則主要依靠于延時(shí)繼電器實(shí)現(xiàn)。到達(dá)工作位置，同時(shí)，發(fā)出手臂伸縮信號(hào)。在手架旋轉(zhuǎn)180176。與此同時(shí)，發(fā)出插刀信號(hào)，在完成插刀、手指松開(kāi)、手臂縮回動(dòng)作后，此時(shí)線圈KT4延時(shí)時(shí)間到，常開(kāi)延時(shí)閉觸頭KT4閉合，KM2通電，電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。后，手架旋轉(zhuǎn)軸復(fù)位。 技術(shù)難點(diǎn)本設(shè)計(jì)中的手指夾緊、手臂伸縮以及手架伸縮的運(yùn)動(dòng)都是由液壓驅(qū)動(dòng)的，只要設(shè)計(jì)好各個(gè)液壓缸的尺寸參數(shù)、行程及各個(gè)工作過(guò)程的進(jìn)油及回油壓力值，就可以達(dá)到預(yù)期的效果。但是，手架旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角度比較小，使得電動(dòng)機(jī)的啟停時(shí)間間隔也比較短，為保證準(zhǔn)確、穩(wěn)定換刀，就需要為各液壓缸的運(yùn)動(dòng)時(shí)間留出時(shí)間余量，并嚴(yán)格控制好電動(dòng)機(jī)的起、停時(shí)間，同時(shí)，兩個(gè)圓錐齒輪的加工精度和它們之間的傳動(dòng)比也要嚴(yán)格控制好。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閥等元件實(shí)現(xiàn)；而電動(dòng)機(jī)控制則主要依靠于延時(shí)繼電器實(shí)現(xiàn)。結(jié)論經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，本設(shè)計(jì)中的加工中心換刀機(jī)械手在滿足抓刀、松刀、拔刀、插刀以及刀庫(kù)刀具與主軸刀具之間刀具的互換等運(yùn)動(dòng)參數(shù)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、快速、可靠的換刀。用軸承連接活塞桿和手架旋轉(zhuǎn)軸，可以使手架伸縮液壓缸的活塞桿帶動(dòng)手架旋轉(zhuǎn)軸一起做伸縮運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)換刀機(jī)械手的拔刀和插刀運(yùn)動(dòng)。用滑鍵來(lái)連接旋轉(zhuǎn)軸與圓錐齒輪，為只用一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)手架旋轉(zhuǎn)軸在拔刀和插刀前后的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供了可能，從一定程度上可以簡(jiǎn)化換刀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。而對(duì)于手指夾緊、手臂伸縮及手架伸縮運(yùn)動(dòng)，則采用液壓驅(qū)動(dòng)方式，即可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)各個(gè)運(yùn)動(dòng)，還可以通過(guò)提高液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)縮短換刀的時(shí)間。如設(shè)計(jì)中的手架旋轉(zhuǎn)軸直徑不大，每次旋轉(zhuǎn)的角度也很小，這樣加工中心換刀機(jī)械手在每次的手架旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)上占用的時(shí)間應(yīng)該很小。所以，實(shí)現(xiàn)手架旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的這部分機(jī)構(gòu)還需要進(jìn)一步的改進(jìn)，以達(dá)到更大程度上縮短換刀時(shí)間的目的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于一些尺寸、數(shù)據(jù)選取的不太合理，使我所涉及的加工中心換刀機(jī)械手在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了一些問(wèn)題。這在很大程度上培養(yǎng)了我對(duì)科研的嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的態(tài)度。在此對(duì)梁老師致以衷心的感謝。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，周?chē)耐瑢W(xué)在學(xué)習(xí)、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(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1] 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