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换刀机器人机械系统的设计【四自由度】【7张图纸-3A0】【优秀】

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摘要

　　　本文将设计一台四自由度的机械手，主要的功用就是自动换刀。主要是实现加工中心自动换刀系统的设计。通过分析加工中心的整体结构和自动换刀系统的特点、应用条件，设计要求等，并结合在数控机床上对刀库和换刀机械手的需要——能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程。刀库为立式单链式刀库。驱动装置采用电机液压驱动；设计的换刀机械手为回转式单臂双手机械手，手指采用弹簧销压紧式，驱动装置采用液压双作用缸。根据机械手和刀库位置的需要，设计机械手在机床上下移动装置，以实现多排刀架上的刀与主轴上的刀之间的交换。结合工厂实际，该自动换刀系统在数控的控制下能灵活的完成换刀程序，节省了时间、提高了效率、安全可靠。

关键词：机械手；加工中心；刀库；自动换刀

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求1

1.1.1课题的意义1

1.1.2课题的目的1

1.1.3研究范围及要达到的技术要求1

1.2课题在国内外的发展概况及存在的问题2

1.2.1国内的发展概况2

1.2.2国外的发展概况3

1.2.3存在的问题7

2 换刀机器人总体设计9

2.1 主要技术参数和外形尺寸9

2.1.1 主要技术参数9

2.1.2 外形尺寸9

2.2 换刀机器人总体布局设计10

2.2.1 自动换刀机器人的组成及简单介绍10

2.2.2 自动换刀机器人的总体布局图10

2.3 换刀机器人自动换刀过程11

3 换刀机器人手部设计15

3.1 手部的基本结构、组成部分和动作原理15

3.1.1 机械手的简介15

3.1.2 换刀机械手的结构、组成与动作原理15

3.2 手部装置的选择与计算18

3.2.1 手指的设计18

3.2.2 手臂油缸的设计与计算21

第4章自动换刀机器人手部升降机构的设计27

4.1自动换刀机器人手部升降机构的组成及动作原理27

4.2滚珠丝杠及螺母副的设计与选用28

4.3滚珠丝杠螺母副支撑方式及轴承的选择31

4.4减速齿轮的设计33

4.5减速齿轮轴的设计36

4.5.1减速齿轮轴的设计36

4.5.2 减速齿轮轴的校核37

4.6驱动液压泵电机的选择38

5 结论与展望39

5.1结论39

5.2不足之处以及未来展望40

致谢41

参考文献42

1 绪论

1.1课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求

1.1.1课题的意义

　　　机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一[1]。

　　　工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

　　　机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。

　　　在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性织造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS），实现生产自动化。所以从事工业机器人的研究具有非常重要的意义。

1.1.2课题的目的

通过毕业设计的锻炼，学会综合运用所学的知识和技能进行实际工程问题的分析、综合及设计。培养调查研究、中外文献检索与阅读的能力，掌握定性与定量相结合的独立研究与论证的能力；熟练掌握设计、计算及绘图的能力；锻炼文字与口头表达能力；掌握撰写设计说明书的，并且能设计出合乎实际要求的自动换刀机器人机械系统。

1.1.3研究范围及要达到的技术要求

用途：在给定的程序指令下，配合刀库和卧式镗铣床（简称主机）实现所有加工工序的自动装、卸刀[2]。

　技术要求：

　　　结构形式：圆柱坐标；　　　自由度数： 4；

　　　负载重量： 10kg（单爪）；

　　　末端操作器：双手爪；

　　　工作空间：纵向0.195m，横向0.18m，升降1.22m，旋转180°；

　　　运行速度：五档可调；

　　　最大运行速度：纵向20m/min,横向16m/min,升降8m/min,旋转16rpm;

　　　重复定位精度： ±0.6m；

　　　记忆刀位数：不小于170把，可扩展；

　　　总重量： ≧600kg；

1.2课题在国内外的发展概况及存在的问题

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换刀机器人机械系统的设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目换刀机器人机械系统的设计 2、专题二、课题来源及选题依据（一）科学意义：工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性织造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS），实现生产自动化。（二）国内外研究概况、水平和发展趋势：从近几年世界上推出的机器人产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展。其发展趋势为：结构的模块化和可重构化；工作环境设计的优化和作业的柔性化，以及网络化和智能化等方面。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：任务要求：（1）论证确定总体方案；（2）设计水平移动系统、垂直升降系统和末端操作器的驱动及传动系统；（3）设计水平移动系统、垂直升降系统和末端操作器的结构；（4）编写设计说明书。四、接受任务学生：机械91 班姓名王维维五、开始及完成日期：自2012年11月7日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月7日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：换刀机器人机械系统的设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923006 学生姓名：王维维指导教师：过金超（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日课题来源实验室课题。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）（1）课题的科学意义当今的世界，制造业在经济发展中占有十分重要的地位，机械制造业更加是制造业中的支柱与核心。（2）国内外研究概况、水平和发展趋势从近几年世界上推出的机器人产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展。其发展趋势为：结构的模块化和可重构化；工作环境设计的优化和作业的柔性化，以及网络化和智能化等方面。：（3）应用现状及其前景目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。研究内容自动换刀机器人的机械系统,结构，机构，受力，驱动形式，传动系统。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（1）实验方案通过对目前最常用的几种数控车床自动换刀系统的研究，对所研究的数控机床提出几个最为可行的工作系统，通过对方案的论证分析，选择最为理想的完成整个设计。对整个换刀装置，各组成机构，及各个自由度的实现进行分析。对换刀机械手的手指夹紧力进行分析，计算，对系统的关键部位进行校核，以确保换刀可靠性。对整个设计中涉及到的液压缸，计算确定其各个部分结构的具体尺寸，同时对活塞杆的强度，稳定性及螺栓的强度进行校核，以确保整个系统工作状态的准确可靠。（2）研究方法选择最合理的换刀系统，通过比较，计算，设计出关键零件，结合前人的换刀系统设计出整个换刀装置，系统。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日-2012年12月2日：教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。2013年1月21日-2013年3月1日：指导毕业实习。2013年3月4日-2013年3月15日：确定总设计方案。2013年3月18日-2013年3月22日：总体设计（包括参数计算及结构分析计算）。2013年3月25日-2013年4月5日：总体设计（完成参数计算及结构分析计算后绘制草图：装配图）。2013年4月8日-2013年4月26日：零件设计。2013年4月29日-2013年5月20日：毕业论文说明书撰写和修改工作。预期成果：跟紧老师的脚步，认真的完成每一步设计，完善整个机械手的设计，熟悉掌握整个系统的原理。在学业将要完成之时，我将大幅提高我的机械研究能力，将会成为一名优秀的机械技术工作者。特色或创新之处快速，精确，大容量，的换刀系统。兼容随机刀具定位和固定刀具定位到位达到005mm。已具备的条件和尚需解决的问题我已学习数控专业三年之久，掌握了一些这专业的部分知识，老师也给了一些参照资料，可以进行这方面的研究。尚需解决的问题：（1）设计水平移动系统、垂直升降系统和末端操作器的驱动及传动系统；（2）设计水平移动系统、垂直升降系统和末端操作器的结构；（3）自动换刀机械手的升降机构的绘图（4）装卸刀手手臂和手部结构的设计指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：换刀机器人机械系统的设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日III无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计换刀机器人机械系统的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械91 学号： 0923006 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。本文将设计一台四自由度的机械手，主要的功用就是自动换刀。主要是实现加工中心自动换刀系统的设计。通过分析加工中心的整体结构和自动换刀系统的特点、应用条件，设计要求等，并结合在数控机床上对刀库和换刀机械手的需要能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程。刀库为立式单链式刀库。驱动装置采用电机液压驱动；设计的换刀机械手为回转式单臂双手机械手，手指采用弹簧销压紧式，驱动装置采用液压双作用缸。根据机械手和刀库位置的需要，设计机械手在机床上下移动装置，以实现多排刀架上的刀与主轴上的刀之间的交换。结合工厂实际，该自动换刀系统在数控的控制下能灵活的完成换刀程序，节省了时间、提高了效率、安全可靠。关键词：机械手；加工中心；刀库；自动换刀AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the, application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc, which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. The subject is to design numerically controlled tool-changing manipulator and numerically controlled tool-magazine. In this progress, the project synthesizes the characteristic and utility condition of numerically controlled tool-changing manipulator and numerically controlled tool-magazine . Numerically controlled tool-changing manipulator adopts rotary single arm and spring pin numerically controlled tool-magazine adopts vertical tool-magazine . Driving gear uses hydraulic cylinder .in a word ,the tool-magazine and the manipulator can do efficiently .reliably and quickly. Key word : Tool-changing manipulator; Machining Center; Tool-magazine; Automatic Tool Changer目录摘要IIIAbstractIV目录V1 绪论11.1课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求11.1.1课题的意义11.1.2课题的目的11.1.3研究范围及要达到的技术要求11.2课题在国内外的发展概况及存在的问题21.2.1国内的发展概况21.2.2国外的发展概况31.2.3存在的问题72 换刀机器人总体设计92.1 主要技术参数和外形尺寸92.1.1 主要技术参数92.1.2 外形尺寸92.2 换刀机器人总体布局设计102.2.1 自动换刀机器人的组成及简单介绍102.2.2 自动换刀机器人的总体布局图102.3 换刀机器人自动换刀过程113 换刀机器人手部设计153.1 手部的基本结构、组成部分和动作原理153.1.1 机械手的简介153.1.2 换刀机械手的结构、组成与动作原理153.2 手部装置的选择与计算183.2.1 手指的设计183.2.2 手臂油缸的设计与计算21第4章自动换刀机器人手部升降机构的设计274.1自动换刀机器人手部升降机构的组成及动作原理274.2滚珠丝杠及螺母副的设计与选用284.3滚珠丝杠螺母副支撑方式及轴承的选择314.4减速齿轮的设计334.5减速齿轮轴的设计364.5.1减速齿轮轴的设计364.5.2 减速齿轮轴的校核374.6驱动液压泵电机的选择385 结论与展望395.1结论395.2不足之处以及未来展望40致谢41参考文献42V换刀机器人机械系统的设计1 绪论1.1课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求1.1.1课题的意义机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一1。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性织造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS），实现生产自动化。所以从事工业机器人的研究具有非常重要的意义。1.1.2课题的目的通过毕业设计的锻炼，学会综合运用所学的知识和技能进行实际工程问题的分析、综合及设计。培养调查研究、中外文献检索与阅读的能力，掌握定性与定量相结合的独立研究与论证的能力；熟练掌握设计、计算及绘图的能力；锻炼文字与口头表达能力；掌握撰写设计说明书的，并且能设计出合乎实际要求的自动换刀机器人机械系统。1.1.3研究范围及要达到的技术要求用途：在给定的程序指令下，配合刀库和卧式镗铣床（简称主机）实现所有加工工序的自动装、卸刀2。技术要求：结构形式：圆柱坐标；自由度数： 4；负载重量： 10kg（单爪）；末端操作器：双手爪；工作空间：纵向0.195m，横向0.18m，升降1.22m，旋转180；运行速度：五档可调；最大运行速度：纵向20m/min,横向16m/min,升降8m/min,旋转16rpm;重复定位精度： 0.6m；记忆刀位数：不小于170把，可扩展；总重量： 600kg；1.2课题在国内外的发展概况及存在的问题1.2.1国内的发展概况工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近20多年了,已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变,促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。随着我国门户的逐渐开放,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人研究的相关进展,显得十分重要。中国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。我国在某些关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前我国机器人技术相当于国外发达国家20世纪80年代初的水平,特别是在制造工艺与装备方面,不能生产高精密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有:数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导引车等的工业机器人产品,主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业2。我国机器人技术主题发展的战略目标是:根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求,瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。图1.1和图1.2分别是中国新松机器自动化股份有限公司的轿车机器人焊接生产线和RH6弧焊机器人。图1.1 轿车机器人图1.2弧焊机器人目前主要单位像中科院沈阳自动化所，原机械部的北京自动化所，像哈尔滨工业大学，北京航空航天大学，清华大学，还包括中科院北京自动化所等等的一些单位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前这几年来看，我们国家在高校里边，有很多单位从事机器人研究，很多研究生和博士生都在从事机器人方面的研究，目前我们国家比较有代表性的研究，有工业机器人，水下机器人，空间机器人，核工业的机器人，都在国际上应该处于领先水平，总体上我们国家与发达国家相比，还存在很大的差距，主要表现在，我们国家在机器人的产业化方面，目前还没有固定的成熟的产品，但是在上述这些水下、空间、核工业，一些特殊机器人方面，我们取得了很多有特色的研究成就4。1.2.2国外的发展概况美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称机器人王国的日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。综观它的发展史，道路是曲折的，不平坦的。由于美国政府从60年代到70年代中的十几年期间，并没有把工业机器人列入重点发展项目，只是在几所大学和少数公司开展了一些研究工作。对于企业来说，在只看到眼前利益，政府又无财政支持的情况下，宁愿错过良机，固守在使用刚性自动化装置上，也不愿冒着风险，去应用或制造机器人。加上，当时美国失业率高达665，政府担心发展机器人会造成更多人失业，因此不予投资，也不组织研制机器人，这不能不说是美国政府的战略决策错误。70年代后期，美国政府和企业界虽有所重视，但在技术路线上仍把重点放在研究机器人软件及军事、宇宙、海洋、核工程等特殊领域的高级机器人的开发上，致使日本的工业机器人后来居上，并在工业生产的应用上及机器人制造业上很快超过了美国，产品在国际市场上形成了较强的竞争力。进入80年代之后，美国才感到形势紧迫，政府和企业界才对机器人真正重视起来，政策上也有所体现，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。80年代中后期，随着各大厂家应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并很快占领了美国60的机器人市场。尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。具体表现在：（1）性能可靠，功能全面，精确度高；（2）机器人语言研究发展较快，语言类型多、应用广，水平高居世界之首；（3）智能技术发展快，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用；（4）高智能、高难度的军用机器人、太空机器人等发展迅速，主要用于扫雷、布雷、侦察、站岗及太空探测方面。早在1966年，美国Unimation公司的尤尼曼特机器人和AMF公司的沃莎特兰机器人就已经率先进入英国市场。1967年英国的两家大机械公司还特地为美国这两家机器人公司在英国推销机器人。接着，英国 Hall Automation公司研制出自己的机器人RAMP。70年代初期，由于英国政府科学研究委员会颁布了否定人工智能和机器人的Lighthall报告，对工业机器人实行了限制发展的严厉措施，因而机器人工业一蹶不振，在西欧差不多居于末位。但是，国际上机器人蓬勃发展的形势很快使英政府意识到：机器人技术的落后，导致其商品在国际市场上的竞争力大为下降。于是，从70年代末开始，英国政府转而采取支持态度，推行并实施了一系列支持机器人发展的政策和措施，如广泛宣传使用机器人的重要性、在财政上给购买机器人企业以补贴、积极促进机器人研究单位与企业联合等，使英国机器人开始了在生产领域广泛应用及大力研制的兴盛时期。法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列，而且在机器人应用水平和应用范围上处于世界先进水平。这主要归功于法国政府一开始就比较重视机器人技术，特别是把重点放在开展机器人的应用研究上。法国机器人的发展比较顺利，主要原因是通过政府大力支持的研究计划，建立起一个完整的科学技术体系。即由政府组织一些机器人基础技术方面的研究项目，而由工业界支持开展应用和开发方面的工作，两者相辅相成，使机器人在法国企业界很快发展和普及. 德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。这里所说的德国，主要指的是原联邦德国。它比英国和瑞典引进机器人大约晚了五六年。其所以如此，是因为德国的机器人工业一起步，就遇到了国内经济不景气。但是德国的社会环境却是有利于机器人工业发展的。因为战争，导致劳动力短缺，以及国民技术水平高，都是实现使用机器人的有利条件。到了70年代中后期，政府采用行政手段为机器人的推广开辟道路；在改善劳动条件计划中规定，对于一些有危险、有毒、有害的工作岗位，必须以机器人来代替普通人的劳动。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。日尔曼民族是一个重实际的民族，他们始终坚持技术应用和社会需求相结合的原则5。除了像大多数国家一样，将机器人主要应用在汽车工业之外，突出的一点是德国在纺织工业中用现代化生产技术改造原有企业，报废了旧机器，购买了现代化自动设备、电子计算机和机器人，使纺织工业成本下降、质量提高，产品的花色品种更加适销对路。到1984年终于使这一被喻为快完蛋的行业重新振兴起来。与此同时，德国看到了机器人等先进自动化技术对工业生产的作用，提出了1985年以后要向高级的、带感觉的智能型机器人转移的目标。经过近十年的努力，其智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。图1.3和1.4是德国有名的机器人公司KUKA生产的机器人PRODUCTS FOR INDUSTRIAL SOLUTIONS，图1.3机器人加工内腔图1.4机器人总布局在前苏联（主要是在俄罗斯），从理论和实践上探讨机器人技术是从50年代后半期开始的。到了50年代后期开始了机器人样机的研究工作。1968年成功地试制出一台深水作业机器人。1971年研制出工厂用的万能机器人。早在前苏联第九个五年计划（1970年一1975年）开始时，就把发展机器人列入国家科学技术发展纲领之中。到1975年，已研制出30个型号的120台机器人，经过20年的努力，前苏联的机器人在数量、质量水乎上均处于世界前列地位。国家有目的地把提高科学技术进步当作推动社会生产发展的手段，来安排机器人的研究制造；有关机器人的研究生产、应用、推广和提高工作，都由政府安排，有计划、按步骤地进行6。日本在60年代末正处于经济高度发展时期，年增长率达11。第二次世界大战后，日本的劳动力本来就紧张，而高速度的经济发展更加剧了劳动力严重不足的困难。为此，日本在1967年由川崎重工业公司从美国Unimation公司引进机器人及其技术，建立起生产车间，并于1968年试制出第一台川崎的“尤尼曼特”机器人。正是由于日本当时劳动力显著不足，机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎。日本政府一方面在经济上采取了积极的扶植政策，鼓励发展和推广应用机器人，从而更进一步激发了企业家从事机器人产业的积极性。尤其是政府对中、小企业的一系列经济优惠政策，如由政府银行提供优惠的低息资金，鼓励集资成立“机器人长期租赁公司”，公司出资购入机器人后长期租给用户，使用者每月只需付较低廉的租金，大大减轻了企业购入机器人所需的资金负担；政府把由计算机控制的示教再现型机器人作为特别折扣优待产品，企业除享受新设备通常的40%折扣优待外，还可再享受 13的价格补贴。另一方面，国家出资对小企业进行应用机器人的专门知识和技术指导等等。这一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年，到80年代中期，已一跃而为“机器人王国”，其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60年代的摇篮期，70年代的实用期，到80年代进人普及提高期。”并正式把1980年定为“产业机器人的普及元年”，开始在各个领域内广泛推广使用机器人。日本政府和企业充分信任机器人，大胆使用机器人。机器人也没有辜负人们的期望，它在解决劳动力不足、提高生产率、改进产品质量和降低生产成本方面，发挥着越来越显著的作用，成为日本保持经济增长速度和产品竞争能力的一支不可缺少的队伍。日本在汽车、电子行业大量使用机器人生产，使日本汽车及电子产品产量猛增，质量日益提高，而制造成本则大为降低。从而使日本生产的汽车能够以价廉的绝对优势进军号称“汽车王国”的美国市场，并且向机器人诞生国出口日本产的实用型机器人。此时，日本价廉物美的家用电器产品也充斥了美国市场这使“山姆大叔”后悔不已。日本由于制造、使用机器人，增大了国力，获得了巨大的好处，迫使美、英、法等许多国家不得不采取措施，奋起直追7。图1.5是日本川崎公司后期的比较成熟的机器人产品，图1.6是日本安川机电公司比较成熟的机器人产品。图1.5 日本川崎机器人图1.6日本安川机器人国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：（1）工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的103万美元降至97年的65万美元。（2）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。（3）工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操性和可维修性。（4）机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。（5）虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。（6）当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。（7）机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。1.2.3存在的问题据专家介绍，我国工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离，如可靠性还较低；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄；生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人，只占全球已安装台数的左右。有关专家认为，产生以上差距的主要原因，是我国还没有形成机器人产业，当前机器人生产都是应用户的要求，面对单一客户一次设计形成的，存在品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本较高，而且质量、可靠性不稳定等问题。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。据专家介绍，我国制造行业和关键工序大部分仍然沿用传统的生产方式，有的仅是局部更新，这种情况严重制约了相关行业的发展。由于我们还不能自主设计和生产先进的大型自动化成套装备，更形不成整体配套能力，于是目前只能几乎全部依赖进口，产品被国外公司所垄断，由此严重制约了制造业的健康发展。工业机器人市场竞争越来越激烈,中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战,加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。因此我国工业机器人行业要认识到以下几点情况:第一,工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径,政府要对国产工业机器人有更多的政策与经济支持,参考国外先进经验,加大技术投入与改造;第二,在国家的科技发展计划中,应该继续对智能机器人研究开发与应用给予大力支持,形成产品和自动化制造装备同步协调的新局面;第三,部分国产工业机器人已经与国外相当,企业采购工业机器人时不要盲目进口,应该综合评估,立足国产。2 换刀机器人总体设计2.1 主要技术参数和外形尺寸2.1.1 主要技术参数用途：在给定的程序指令下，配合刀库和卧式镗铣床（简称主机）实现所有加工工序的自动装、卸刀。技术参数：结构形式：圆柱坐标；自由度数： 4；负载重量： 10kg（单爪）；末端操作器：双手爪；手架运动参数：拔、插刀行程（滑座伸缩Z）：155mm(最大180mm)升降行程（找刀排Y）： 3x420mm（刀排间垂直方向距离为420mm，共四排）回转角度（）： 180装、卸刀手手臂伸缩行程（X）：195mm手指夹持刀柄的直径： 100mm；位置检测与定位方式：滑座伸缩、手架回转和装、卸刀手手臂伸缩运动采用行程开关进行位置检测，有挡块（或活塞与端盖）定位。手架升降运动采用无触点行程开关进行位置检测，并控制三位四通阀适时“关闭”来定位缓冲方式：滑座伸缩、装卸刀手手臂伸缩运动采用油缸端部节流缓冲；手架回转运动采用换接不同尺寸的出油口增加背压减速缓冲；手架升降运动采用无触点行程开关发信，切断油路减速缓冲驱动方式：液压控制方式：数字控制总重量： 600kg 2.1.2 外形尺寸表2-1加工中心关键尺寸表项目尺寸加工中心设备的外形尺寸（长x宽x高）1120x888x2466(mmxmmxmm)刀库的间隔尺寸420mm第一排刀库距离地面高640mm刀库换刀轴心距离刀架边缘19.6mm丝杠中心距离刀架边缘350.4mm续表2-1机械手旋转的支承点与刀库换刀轴心的距离570mm整个手部长度606mm丝杠长度1800mm双手间角度45单手与水平面所成角度22.5手指夹持刀具最小直径1002.2 换刀机器人总体布局设计2.2.1 自动换刀机器人的组成及简单介绍自动换刀机器人由升降丝杠、滑座、横梁、油马达、装刀手、手架、卸刀手组成并与刀库（由四排带刀套的链条组成，每排链条上均有15个刀套）组成自动换刀装置。（1）升降丝杠：主要用途是实现手架的上下移动，实现在不同的刀排之间来找到需要换的刀，所以丝杠需要竖直安装。采用一端固定一端游动的支承方式。选用上海汉江机床厂的外购件，丝杠规格为FYC1D5010-5，丝杠长度为1800mm。（2）滑座：是支撑手架的一个基座，带着手架前伸和后退，实现换刀过程中的拔刀和插刀，在本次设计中不要详细设计此部件的结构。（3）横梁：主要是支撑滑座的一个基座，带着整个滑座和手架手臂在丝杠上移动，实现手的上下移动，找到对应的刀排。在本次设计中也不需要设计此部件的详细结构。（4）油马达：提供动力的机构。驱动丝杠运动实现找刀排的动作。（5）装、卸刀手：机器人手部本体，包括手臂和手抓。手臂上制有油缸用液压驱动实现手臂伸缩运动，手指采用弹簧销压紧式。（6）手架：是支撑手的一个基座。（7）刀库：放有加工过程中所需的所有刀，方便加工过程的换刀。与换刀机器人组成自动换刀装置9。2.2.2 自动换刀机器人的总体布局图总体布局图如下图2.1：1丝杠 2滑座 3横梁 4油马达5装刀手 6手架 7卸刀手 8刀架图2.1自动机器人总体布局图这就是换刀装置的整个布局图：装刀手和卸刀手装在手架上，然后整体装在滑座上，滑座和手架及手部整体装在横梁上，横梁是固定在滚珠丝杠螺母副上可以随螺母上下移动的。这样一个整体装置就实现了换刀过程中的拔插刀和找刀排的动作。手部的回转动作是依赖液压驱动以手架为支撑的，详细的过程将在下节换刀过程介绍。2.3 换刀机器人自动换刀过程现在为了很好的说明整个换刀过程，我先设定现在正在进行第五工序，主机的主轴上正用T05号刀进行切削，第六工序用T09号刀，第七工序用T46号刀，P05是装T05号刀的刀套，已停在换刀位置，装刀手已抓取T09号刀，开始自动换刀前的状态如图2.2（a）第五工序最后的程序是：是主机立柱退到最后位置（Z轴原点），主轴箱升到最高位置（Y轴原点），主轴定向，并使自动换刀控制部分做好换刀准备。第六工序开始的第一个指令是选刀指令Z46，控制部分得到选刀指令后开始自动换刀循环，其循环分三个阶段。第一阶段完成向主轴上换刀，包括十个动作（需要时间约8秒），完成时间大约8秒：模拟运动简图jihgfedbbca图2.2自动换刀机器人换刀演示图（1）模拟运动简图lk图2.2自动换刀机器人换刀演示图（2）（1）手架转向主轴，如图2.2（b）;（2）卸刀手前伸，抓取主轴上T05号刀，如图2.2（c）;（3）主轴箱拉刀机构松开，主轴孔吹气；（4）滑座前伸拔刀，如图2.2（d）；（5）卸刀手缩回，如图2.2（e）；（6）装刀手前伸，如图2.2（f）；（7）滑座后退，把T09号刀插入主轴孔，如图2.2（g）；（8）主轴箱拉刀机构拉紧，停止吹气；（9）装刀手缩回，如图2.2（h）；（10）手架转向刀库，如图2.2（i）。手架转向刀库后机床即开始第六工序的加工，同时自动换刀循环进入第二阶段，把T05号刀送回刀库，包括五个动作：（1）横梁下降找第二排刀链，如图2.2（j）；（2）滑座前伸；（3）卸刀手前伸；（4）滑座后退，把T05号刀插入P05刀套中；（5）卸刀手后退。然后转入第三阶段，是自动换刀装置变成下一次换刀的换刀前状态，包括六个动作：（1）刀套链顺时针转动，把T46号刀送到换刀位置，横梁下降找第三排刀套链，如图2.2（k）;（2）装刀手前伸，取T46号刀；（3）滑座前伸拔刀；（4）装刀手后退；（5）滑座后退；（6）横梁上升到最高位置，刀链反转，把P09号刀套送到换刀位置，如图2.2（l）。这样就完成了整个自动换刀循环10。 3 换刀机器人手部设计3.1 手部的基本结构、组成部分和动作原理机械手,mechanical hand，也被称为自动手，auto hand 能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。3.1.1 机械手的简介图3.1 机械手机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度11。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。3.1.2 换刀机械手的结构、组成与动作原理本设计设计的是单臂双爪交叉型机械手，有撞到手和卸刀手，装刀手和卸刀手对称配置在手架上，其结构和尺寸完全相同只是几个主要零件形状相反。所以这里只介绍卸刀手的结构和动作原理12。（1）卸刀手的结构包括手臂和手抓。手臂伸缩运动机构由手架、手臂油缸、手指座和活塞杆组成。换刀机械手的结构，如图3.2：G向23451 1手架 2手臂 3手指座 4手臂油缸 5活塞杆图3.2换刀机械手总体结构图图3.3机械手手指G向剖视图（2）卸刀手动作的原理如图3.2所示，活塞杆一端固定在手架上，当压力油从油孔分别进到油缸的两腔时，推动油缸的缸体在燕尾形导轨上往复运动，其行程位置由装在手架上的行程开关进行检测，采用油缸端部锥面节流缓冲，端盖和活塞端面相碰定位。装刀手和卸刀手手臂移动导轨的方向相交成45角，其焦点即是装刀手、卸刀手前伸移到终点时手指的夹紧中心。卸刀手手部属于弹簧夹持式手部，手指分为固定指和活动指，并属于一支点回转型手指。在手臂伸出抓刀时，活动指应能自由张开，抓住刀后，特别是在运刀过程中活动指应夹紧并锁住，因此手指内有自锁机构。在镗铣床主轴套筒的端面和滑座悬伸支架上均设有使手指松开的导板（共4块，分A型和B型两种），刀具在手指中不允许有转动，以免刀柄的键槽错位，故在固定手指上装有定位键13。卸刀时，卸刀手手臂前伸，当卡销碰到挡块A的a面时，如图3.3，是卡销缩回；碰到b面顶销可以自由运动，手指碰上刀柄便能自动张开插入梯形槽中；当碰到c面时，卡销被弹簧弹出，锁紧活动指，将刀柄抓牢，以后进行拔刀等动作。如图3.3，如装刀完毕（即滑座缩回，作插刀运动，将刀具的刀柄插入机床主轴孔内），使卡销被B型挡块的b面压入，顶销能自由活动，手臂油缸2缩回时，手指就从刀柄的梯形槽中自动滑脱，当卡销移到B型挡块的a面时，弹簧将卡销弹出将活动指锁住。手抓主要部件手指座如图3.4所示，由固定手指、顶销、卡销、弹簧、活动手挡块和销轴组成。图3.4 手指座主视图和左视图3.2 手部装置的选择与计算3.2.1 手指的设计（1）对手部设计的要求有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏刀具。对于用于换刀的机械手应考虑采用自锁安全装置有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如刀具的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好14。力求结构简单，重量轻，体积小手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。应保证工件在手指内的夹持精度保证每个被夹持的工件在手指内都有准确的相对位置，这对一些有方位要求的场合更为重要，因此机械手的首部在夹持工件后应保持相对的位置精度。应考虑通用性和特殊要求一般情况下首部多是专用的，为了扩大它的使用范围，提高他的通用化程度，以适应夹持不同尺寸和形状的工件需要，通常采用手指可调整的办法。如更换手指甚至更换整个手部。手指夹紧力的计算手指加在刀具上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对其大小、方向、和作用点进行分析、计算。一般来说，夹紧力必须克服工件重力所产生的静载以及工件运动状态变化所产生的载荷（惯性力或惯性力矩），以使工件保持可靠的夹紧状态15。由公式 (3.1)式中-安全系数，通常取1.2-2.0； -工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。可近似按下式计算 (3.2)式中 a-运载工件时重力方向的最大上升加速度； g-重力加速度，g=9.8m/；（3.3） -运载工具时重力方向的最大上升速度；-系统达到最高速度的时间，根据设计参数选取。一般取0.030.5s。-方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定。按表3-1选取。G-被抓取刀具所受重力。表3-1 夹紧力的方位系数手指与工件位置手指是水平放置夹水平放置的工件手指是水平放置夹水平悬置放置的工件手指是水平放置夹垂直放置的工件手指是垂直放置夹水平放置的工件手指是垂直放置夹垂直放置的工件手指与工件形状平直指端夹方形件 =0.5,粗略计算=0.5/ff-摩擦系数粗略计算=5=0.5/ff-摩擦系数粗略计算=5=0.5/ff-摩擦系数粗略计算=5V形指端夹圆棒 =0.5粗略计算，V形手指半角，粗略计算=4粗略计算=（0.91.1）V形手指半角，粗略计算=4拉紧装置原理16（1）固定手指如图3.5所示：图3.5 固定手指三视图如图3-6所示（2）活动手指图3.6 活动手指主视图和俯视图手指夹紧部位关系图，手指夹紧与松开状态如图3.7。8-挡块（此处为B型）4-锁紧弹簧3-活动手指7-夹刀弹簧6-顶销5-卡销1-固定手指2-刀具定向键C-C87654321图3.7 手爪的结构图3.2.2 手臂油缸的设计与计算（1）手臂是机械手的主要执行部件。它的作用支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动17。臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。（2）机械传动与液压传动的简介纯机械传动的发动机平均负荷系数低，因此一般只能进行有级变速，并且布局方式受到限制。但由于其具有在稳态传动效率高和制造成本低方面的优势，在调速范围比较小的通用客货汽车和对经济性要求苛刻、作业速度恒定的农用拖拉机领域迄今仍然占据着霸主地位。液压传动与机械传动相比。液压传动更容易实现其运动参数(流量)和动力参数(压力)的控制，而液压传动较之液力传动具有良好的低速负荷特性。由于具有传递效率高，可进行恒功率输出控制，功率利用充分，系统结构简单，输出转速无级调速，可正、反向运转，速度刚性大，动作实现容易等突出优点，液压传动在工程机械中得到了广泛的应用。几乎所有工程机械装备都能见到液压技术的踪迹，其中不少已成为主要的传动和控制方式。极限负荷调节闭式回路，发动机转速控制的恒压，恒功率组合调节的变量系统开发，给液压传动应用于工程机械行走系提供了广阔的发展前景。与纯机械和液力传动相比，液压传动的主要优点是其调节的便捷性和布局的灵活性，可根据工程机械的形态和工况的需要，把发动机、驱动轮、工作机构等各部件分别布置在合理的部位，发动机在任一调度转速下工作，传动系统都能发挥出较大的牵引力，而且传动系统在很宽的输出转速范围内仍能保持较高的效率，并能方便地获得各种优化的动力传动特性，以适应各种作业的负荷状态。在车速较高的行走机械中所采用的带闭式油路的行走液压驱动装置能无级调速，使车辆柔和起步、迅速变速和无冲击地变换行驶方向。对在作业中需要频繁起动和变速、经常穿梭行驶的车辆来说这一性能十分宝贵。但与开式回路相比，闭式回路的设计、安装调试以及维护都有较高的难度和技术要求18。所以综上述：手臂的伸缩采用液压驱动，在手臂上直接加工出一个油缸。（3）手臂水平伸缩直线运动液压缸的驱动力根据液压缸运动时所需克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的阻力，来确定液压缸所需的驱动力。（3.4）式中-摩擦阻力。手臂运动时，为运动件表面间的摩擦阻力。若是导向装置，则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。 -密封装置处的摩擦阻力； -液压缸回油腔低压油液所造成的阻力； -启动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。a的计算不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，导向截面为圆柱面时，向杆对称配置在伸缩缸两侧，启动时导向装置的摩擦阻力较大。由于导向杆对称配置，两导向杆受力均匀，可按一个导向杆计算得：得: （3.5）式中-参与运动的零部件所受的总重力（含工件重）NL-手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支撑前端的距离（m）， a-导向支撑的长度（m）； -当量摩擦系数，与截面形状有关。对于圆柱面 -摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时：钢对青铜:取0.10.15钢对铸铁：取0.180.3针对本设计采用V星导轨作为导向支撑即，为V型对承面的夹角当=90时， =120时，因为本设计材料为钢对铸铁，b的计算不同的密封圈其摩擦阻力不同，本设计选择Y形密封圈，所以计算如下： (3.6) 式中-摩擦系数，取0.060.08； p-密封处的工作压力（Pa）； d-密封处的直径（m）； l-沿轴向的密封长度，相当于唇部的宽度（m）。根据一般实际经验选取液压缸工作压力=8MPa,=0.08，d=35mm，l=20mmc的计算一般背压阻力较小，可按d得计算（3.7）-参与运动的零部件所受的总重力（包括工件重量）Ng-重力加速度，取;-由静止加速到常速的变化量（m/s）-启动过程时间（）,一般取0.010.5s，对轻载低速部件取较小值，对重载高速运动部件取较大值。根据本设计的实际情况取，=20m/min，液压缸活塞的驱动力：确定液压缸尺寸a活塞杆的计算活塞杆的尺寸要满足活塞或液压缸运动的要求和强度的要求。对于杆长l大于直径d的15倍的活塞杆还必须具有足够的稳定性19。按强度条件决定活塞杆直径d，按拉压强度计算： (3.8)碳钢取=100120MPa，n一般不小于1.4。n=3，F=4.1xN，活塞杆的稳定性校核本缸设计的活塞杆长度小于直径的15倍，所以不校核稳定性。b 液压缸内径的计算当油进入无杆腔：当油进入有杆腔：液压缸的有效面积： (无杆腔) （3.9） (有杆腔) （3.10）式中 -驱动力（N） -液压缸的工作压力（Pa） -活塞杆直径（m） -液压缸内径（m） -液压缸机械效率，在工程中用赖油橡胶可取0.95。选择适当的液压缸工作压力很重要。选高了，可减小液压缸内径及其执行机构的尺寸，是机械手手臂结构紧凑，但要选用价格较贵的高压油泵和阀，并使密封复杂化。选低了，可用价格较低的泵和阀，但使结构庞大，自重增加。一般取28MP，表3-2推荐了机组数据，可供参考。表3-2 液压缸工作压力作用在活塞上的外力F（N）液压缸工作压力（MPa）作用在活塞上的外力F（N）液压缸工作压力F(MPa)50000.8120000300002.04.05000100001.52.030000500004.05.010000200002.53.0500005.07.0由上表选取,又，即 c液压缸壁厚计算考虑到各方面的原因将缸壁设计成厚壁，即时（3.11）式中-材料抗拉强度（Pa）n-安全系数，n=3.55一般常用缸体材料的需用应力：锻钢=110120MPa铸钢=60MPa无缝钢管=100110MPaD=50mm，=8MPa，取=100MPa d 液压缸端盖的链接方式与强度计算液压缸采用螺钉连接缸盖螺钉的计算，为保证连接的紧密性，必须规定螺钉的间距，如表3-3。然后决定螺钉的数目。表3-3 螺钉间距与压力的关系工作压力P(MPa)螺钉间距（mm）0.51.51501.52.51202.55.01005.010.080在这种连接中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力式中，工作载荷； F-驱动力（N）； Z-螺钉数目； p-工作压力（Pa）；-预紧力 =1.51.8； -危险剖面直径（m）。由表3-3取=40mm，N=4，又，=70mm 取=1.8，则螺钉的强度条件为 (3.12)式中-计算载荷（N）；抗拉许用应力（MP），n=1.22.5-螺纹内径（cm）-螺钉材料屈服极限，见表3-4：表3-4 常用螺钉材料的屈服极限钢号10Q215Q235354540Cr210220240320360650-900由表3-4取，又，即：螺钉螺纹内径为10mm。第4章自动换刀机器人手部升降机构的设计4.1自动换刀机器人手部升降机构的组成及动作原理A向如图所示，它由油马达、滚珠丝杠、螺旋副间隙调整垫、导向柱、减速齿轮和无触点行程开关等组成20。无触点行程开关A向452131-减速齿轮 2-无触点行程开关 3-油马达 4-滚珠丝杠 5-螺旋副间隙调整垫图4.1自动换刀机械手升降机构图动作原理：当接收使手架上升或下降（找刀排）指令后，压力油进到油马达中，油马达带动滚珠丝杠转动，使手架带着装、卸刀手升降。因刀库有四排刀排，手架可上下移动3x420mm的距离，当手架上下运动接近所选刀排位置时，其上的悬臂感应块（图中未示出）使安装在刀排相应位置的无触点行程开关发信，控制手架升降油路的调速阀作用使手架减速，当到达所选刀排要求准确定位时，装在减速齿轮上的感应块使无触点行程开关发信，切断手架升降油路，油马达停止转动，手架即停在所规定的位置上。滚珠丝杠和螺母间隙，可用修磨调整垫来达到。导向柱除起导向作用外，并使滚珠丝杠在传动中免受弯曲力矩的作用，使手架升降运动平稳可靠。4.2滚珠丝杠及螺母副的设计与选用纵向进给运动负载分析滚珠丝杠受力一般有切削负载和摩擦阻力。切削负载因为设计的是自动换刀机械手，是一个实现自动换刀的装置，根本不用加工东西，所以没有切削负载，及切削负载为零。摩擦阻力纵向导轨是滚动导轨，为导轨的摩擦系数，由公式2-1可求出摩擦阻力 F=M1 （4.1）表中，导轨摩擦系数； f轴套和轴架以及主轴的键的摩擦系数； k考虑颠覆力矩影响的实验系数。表4-1 导轨的摩擦系数导轨形式Kf燕尾形1.40.2矩形1.10.15三角形组合形1.150.150.18钻镗主轴圆导轨0.015滚动导轨0.030.04初步估计这个横梁加滑座加手架和机械手重500kg也即M1 =5000N，由表4-1查得=0.04。则摩擦阻力为 F=M1=200N初步选择FYC1D型内循环单螺母变位导程预紧式滚珠丝杠螺母副 FYC1D5010-5，该丝杠采用法兰凸出式插管型、垫片预紧，每个螺母上承载总圈数为五圈。它具有滚珠螺母的径向尺寸小，轴向尺寸短，系统刚性高，流畅性好，定位精度高等优点。其公称直径d0、基本导程L0、额定动载荷Ca如下：d0=50mm， L0=10mm， Ca=60999N 丝杠摩擦阻力矩的计算由于丝杠受轴向载荷，又由于采取了一定的预紧措施，故滚珠丝杠副产生摩擦力，但由于其效率高，其摩擦阻力矩相对于其它负载阻力矩小的多，因此忽略不计。滚珠丝杠的校核承载能力的校核计算作用于丝杠轴向最大动载荷Q，然后根据Q值校核公称直径d0 ，由公式max （4.2） L=60nmT/106 （4.3） nm=1000Vmax/2r （4.4）式中：L为滚珠丝杠副寿命系数，单位为1106转；T为使用寿命时间，h；f为载荷系数，根据载荷性质查表4-2； fH为硬度系数，可查表4-3；Pmax为丝杠的轴向所受的最大载荷，而此载荷即为丝杠在轴向所受的摩擦阻力，此摩擦阻力是由移动部件引起的，Pmax=F；nm为丝杠的当量转速，对于移动部件重量较切削力为大的大型机床和高精度精密机床的进给系统，传动件的计算转速是取在最大快速运动时的速度21。表4-2 载荷系数f载荷性质无冲击（很平稳）轻微冲击伴有冲击或振动f11.21.21.51.52表4-3 硬度系数fH硬度（HRC）585552.55047.54540fH1.01.111.351.561.922.403.85取 Vmax =8m/min,T=250x8x10=20000h，f=1.5，fH=1根据公式4.2，4.3和4.4可计算出nm=50r/min, L=60, Q=11284N查表得出所选滚珠丝杠的额定动载荷Cam=60999N, CamQ 即所选滚珠丝杠合适压杆稳定性验算由公式（4.5）（4.6）Pk为实际承受载荷的能力； E为钢的弹性模量2.1105MPa；f1为丝杠支撑方式系数，根据丝杠安装方式选择； I为最小截面惯性矩；d0为滚珠丝杠公称直径； Dw为滚珠直径，Dw=0.6L0；L1为最大受压长度； k1为压杆稳定系数，可取k1=2/3。取f1=4，d0=50，Dw=6 由公式3-5，3-6可计算出：I=164635.98mm4 Pk=24400N，Pk远大于Pmax 即所选滚珠丝杠合适如果PkPmax时，会使丝杠失去稳定易发生翘曲。刚度检验滚珠丝杠受轴向负载P引起的导程的变化量为（4.7）轴向载荷F=200N 导程=10（mm）弹性模量E=2.1105MPa滚珠丝杠的最小截面积S=1438mm2所以易得因扭矩而引起的导程变化量很小，可忽略。即系统的刚性K= =4.2 N/m查表知精度等级为3级的丝杠允许误差比4.2大，故刚度满足要求。预拉伸计算滚珠丝杠在工作时会发热，其温度高于床身。丝杠的热膨胀将使导程加大，影响定位精度。为了补偿热膨胀，可将滚珠丝杠预拉伸。预拉伸量应略大于热膨胀量。发热后热膨胀量抵消了部分预拉伸量，使丝杠内的拉应力下降，但长度却没有变化。 a温升引起的伸长量t （4.8）式中：t为温度变化值（），一般情况下为23；为丝杠的线膨胀系数（1/）,一般情况下为1110-6/；Lu为滚珠丝杠副的有效行程（mm）Lu=工作台行程+安全行程+2余程+螺母长度=工作台行程+ 5L0+22 L0+螺母长度由式4.8可计算出 Y方向的伸长量t=1110-621543=0.034mm b滚珠丝杠预拉伸力Ft的计算（4.9）式中：E为弹性模量（MPa）,一般取E=2.1105MPa；d2为滚珠丝杠螺纹底径，由式4-9可计算出 Ft=1.81x106 x10242.82x10-6=6594.6 N（3）确定滚珠丝杠螺母副的规格型号滚珠丝杠螺母副拟采用的精度等级为D级滚珠丝杠螺母副的规格型号FYC1D5010-5-D，其具体参数如下：表4-4 滚珠丝杠螺母副几何参数名称符号计算公式和结果螺纹滚道公称直径50导程10接触角钢球直径5.953螺纹滚道法面半径偏心距螺杆螺杆外径42.8螺母螺母螺纹外径螺母螺纹的公称直径 50（4）滚珠丝杠副的预紧为了保证滚珠丝杠螺母副的传动精度和刚度，必须对滚珠丝杠螺母副实施预紧措施。预紧的目的有两个：一是消除轴向间隙，二是为了提高轴向刚度。本机床采用垫片式双螺母进行预紧。调整方法是在双螺母间加垫片，调整垫片使双螺母产生微量的相对轴向位移，达到消除轴向间隙和产生预紧力的目的。这种方式结构紧凑，工作可靠，调整方便，应用广，但不很准确，并且当滚到磨损时不能随意调整，除非更换垫圈。4.3滚珠丝杠螺母副支撑方式及轴承的选择为了满足数控机床进给系统高精度、高刚度的需要，除了应该采用高精度、高刚度的滚珠丝杠螺母副外，还必须充分重视支承的设计。应注意选用轴向刚度高、摩擦力矩小、运转精度高的轴承，同时选用合适的支承方式，并保证支承座有足够的刚度22。（1）滚珠丝杠螺母副支承方式的选择支承的作用是限制两端固定轴的轴向窜动。支承方式对滚珠丝杠螺母副承载能力、刚性及最高转速有很大影响。滚珠丝杠副在安装时应满足以下要求：滚珠丝杠螺母副相对工作台不能有轴向窜动；螺母座孔中心应与丝杠安装轴线同心；滚珠丝杠螺母副中心线应平行于相应的导轨；能方便的进行间隙调整、预紧和预拉伸。用于精密和高精度机床（包括数控机床）的滚珠丝杠副，并且是竖直安装，为了提高滚珠丝杠的拉压刚度，采用一端固定一端游动的支撑方式。综上，本机床滚珠丝杠副采用一端固定一端游动的支承方式。（2）所用轴承的选择由于滚珠丝杠轴承所受载荷主要是轴向载荷，径向除丝杠的自重外，一般无外载荷。因此，对滚珠丝杠轴承的要求是轴向精度和轴向刚度要高。另外，丝杠转速一般不会很高，或高速运转的时间很短，因此发热不是主要问题。数控机床进给系统要求运动灵活，对微小的位移（丝杠微小的转角）要响应灵敏。因此所用轴承的摩擦力矩要尽量低。计算轴承所受的最大轴向载荷FBmax，有预拉伸的滚珠丝杠副应考虑到预拉伸力Ft的影响，可按下式计算：（4.10）式中：Famax为滚珠丝杠承受的最大轴向力（N），Famax=200N，因为: F=0 由公式4.10可计算出：FBmax=200 N计算轴承的预紧力FBp。计算轴承的当量轴向载荷FBam。FBam = FBp + Fm =（66.67+200）N =266.67 N计算轴承的基本额定动载荷C。选用轴承的重要依据是轴承的基本寿命，并使之小于或等于其基本额定寿命。在实际使用中，习惯上常用工作小时数表示轴承的基本额定寿命Lh，用下式计算: （4.11）式中：Lh轴承的基本额定寿命（h）； C轴承的基本额定动载荷（N）；n轴承的工作转速（r/min），与滚珠丝杠的当量转速相同；寿命系数，对于球轴承=3，对于滚子轴承=10/3；P轴承的当量动载荷（N），其计算公式为 P = XFr + YFa X，Y径向，轴向动载荷系数，可从表3-4中选取； Fr，Fa径向，轴向载荷（N）对球轴承，可将轴承的基本额定寿命公式变形得（4.12）根据此式即可计算球轴承的基本额定动载荷C值，使之小于轴承样本上列出的基本额定动载荷值。表4-5 载荷系数组合列数2 列3 列4 列承载列数1 列2 列1 列2 列3 列1 列2 列3 列4 列组合形式DFDTDFDDFDDTDDFTDFFDFTDTTX1.9-1.432.33-1.172.332.53-Y0.54-0.770.35-0.890.350.26- X0.920.920.920.020.020.920.920.920.92Y1.01.01.01.01.01.01.01.01.0已知轴承的工作转速n=nm=50r/min，轴承所受的当量轴向载荷FBam=266.67N，轴承的基本额定寿命Lh=20000 h。轴承的径向载荷Fr和轴向载荷Fa分别为：Fr = FBamcos60=266.670.5=133.34 NFa = FBamsin60=266.670.87=232 N因为 Fa/Fr = 133.34/232 =0.5742.17,所以查表4-5得，径向系数X=1.9，轴向系数Y=0.54，故 P = XFr + YFa =1.9133.34 + 0.54232 =378.626 N确定轴承的规格型号。因为滚珠丝杠螺母副拟采取一端固定一端游动的安装方式，所以选用双向推力球轴承和深沟球轴承进行一端固定，两种轴承分别承受轴向和径向力；另一端选用深沟球轴承使滚珠丝杠可以有游动间隙。由于滚珠丝杠的螺纹底径d2为42.8mm，但是滚珠丝杠受力不是很大所4EE5将滚珠丝杠端部做三段成阶梯轴形式，阶梯轴直径为35mm和30mm，最后一端有螺纹公称直径为27mm,以方便丝杠的固定。在滚珠丝杠的固定端选择一双向推力球轴承深沟球轴承，双向推力球轴承的型号为51207，尺寸（内径外径宽度）为（35/30）mm62 mm43 mm，选用脂润滑。该轴承的预载荷能力FBp为2300 N，大于计算所得的轴承预紧力FBp=66.67 N。并在脂润滑状态下的极限转速为 3000 r/min，高于滚珠丝杠的最高转速nmax=1500r/min,故满足要求。该轴承的额定动载荷为C=20500N，而该轴承在20000 h工作寿命下的基本额定动载荷C=5129.2 N，也满足要求。深沟球轴承的型号为6006，尺寸（内径外径宽度）为30mm55 mm18 mm，选用脂润滑。该轴承的预载荷能力FBp为2300 N，大于计算所得的轴承预紧力FBp=66.67 N。并在脂润滑状态下的极限转速为 3000 r/min，高于滚珠丝杠的最高转速nmax=1500r/min,故满足要求。该轴承的额定动载荷为C=20500N，而该轴承在20000 h工作寿命下的基本额定动载荷C=5129.2 N，也满足要求。4.4减速齿轮的设计（1）减速机构大小齿轮的验算选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。减速齿轮在此处要实现带动无触点行程开关转动来实现手部升降机构的精确定位，精度要求较高，选用6级精度。材料选择。选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。确定传动比和齿数，减速机构只有一级传动，主要作用是衡量要精确定位时丝杠要减速，就由减速齿轮来消耗马达的惯性功率。初定传动比i=3，取小齿轮齿数Z1=22，Z2=66按齿面接触强度设计有设计计算公式进行试算，即确定公式内的各计算数值a试选载荷系数 K=1.3。b计算小齿轮传递的转矩。c由表4-6选取齿宽系数d=0.4。表4-6 圆柱齿轮的齿宽系数d装置状况两支撑相对于小齿轮做对称布置两支撑相对于小齿轮做不对称布置小齿轮做悬臂布置d0.91.4（1.21.9）0.71.15（1.11.65）0.40.6d由表4-7可查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa表4-7 弹性影响系数ZE 弹性模量E/ MPa齿轮材料配对齿轮材料灰铸铁球墨铸铁铸钢锻钢夹布塑胶续表4-711.810417.310420.210420.61040.785104锻钢162.0181.4188.9189.856.4铸钢161.4180.5188-球墨铸铁156.6173.9-灰铸铁143.7-e由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=550 MPa。f计算应力循环次数。 g由图取接触疲劳寿命系数KHN1=1.02；KHN2=1.08。h计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，可得=612(MPa)=594( MPa)计算a试算小齿轮分度园直径d1t，代入中较小的值。b计算圆周速度。v=0.24(m/s)c计算齿宽b。b=0.436.825=14.73(mm)d计算齿宽与齿高之比 b/h模数 m=36.825/24=1.534(mm)齿高h=2.25m=2.251.534=3.45(mm)=4.27e计算载荷系数根据v=0.24m/s ，6级精度，可得动载系数K=1.02；直齿轮，K= K=1；由手册查得，使用系数K=1由手册用插值法查得，6级精度小齿轮相对支承悬臂布置时K=1.12由=4.27，K=1.12，查手册得 K=1.08，故载荷系数f按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由下式可得d=d=36.825=35.25(mm)g计算模数m。m=1.76(mm)按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为确定公式内的各计算数值a由手册查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa,大齿轮的弯曲疲劳强度极限=380MPab由手册查得弯曲疲劳寿命系数 K=0.88 K=0.9c计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳完全系数S=1.4，可得=314.29(MPa)=244.29(MPa)d计算载荷系数K=KKKK=11.0211.08=1.1e查取齿形系数由表4-8查得 Y=2.80； Y=2.264。f查取应力校正系数由表4-8查得 Y=1.55； Y=1.738。表4-8 齿形系数YFa及应力校正系数YSaz(zv)171819202122232425YFa2.972.912.852.802.762.722.692.652.62YSa1.521.531.541.551.561.571.5751.581.59续表4-8z(zv)262728293035404550YFa2.602.572.552.532.522.452.402.352.32YSa1.5951.601.611.621.6251.651.671.681.70z(zv)60708090100150200YFa2.282.242.222.202.182.142.122.06YSa1.731.751.771.781.791.831.8651.97g计算大，小齿轮的并加以比较=0.0138=0.0161大齿轮数值大设计计算m =1.23 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.23并就近圆整为标准值m=1.25。故齿轮强度适合。4.5减速齿轮轴的设计4.5.1减速齿轮轴的设计初估最小直径：假设轴的材料是45钢，调质处理。查表取得：根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度：最小直径在轴端处装螺母固定取直径d=18 mm，故轴段6-7直径=18mm因为要采用螺母固定，而且是采用双螺母，查GB/T 61702000知一个螺母厚15.8mm，所以取l6-7=33mm。为满足无触点行程开关的装配和定位要求，故取5-6段直径=20mm，l5-6=20mm，d4-5=25mm,l4-5=20mm。由轴承与端盖的关系选d3-4=d1-2=30mm，初选滚动轴承。因轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷，故选用角接触轴承。参照工作要求并根据=30mm，由轴承产品目录中初步选择0基本游隙组，标准精度级的角接触轴承7006C，其dDB=30mm55mm13 取安装齿轮的轴段2-3的直径=35mm，为满足齿轮的轴向定位，2-3轴段右侧需制出一轴肩。已知齿轮轮毂的宽度为35mm，为使轴向定位可靠，故取=33mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取长度=20mm，=30mm。轴上零件的周向定位：齿轮与轴的轴向定位采用平键连接由GB1059-79查得与齿轮配合平键截面为bh=10mm8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为28mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同样无触点行程开关与轴的联接，选用平键为6mm6mm16mm，半联轴器与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选择轴的直径尺寸公差为m623。确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为245，各处轴肩的圆角半径为2mm。4.5.2 减速齿轮轴的校核轴传递的力矩：齿轮圆周力：径向力：水平面内支反力可得：NN 铅垂面内支反力可得：NN弯矩水平弯矩= 164=11506.24N.mm铅锤面内弯矩：= 164=47300.88N.mm从图中可以看出截面(B)为危险截面，其合成弯矩为：转矩。此轴输出转矩T=118990N.mm；由联轴器传递出去，轴单向运转，可以认为转矩应力为脉动循环变化，故取则T=0.6141500=84900N.mm求最大当量转矩:M=强度校核：查表取;强度符合要求4.6驱动液压泵电机的选择选择电动机的类型按工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机，封闭式结构，电压380V，频率50Hz，B级绝缘。确定电动机容量传动装置需输入功率：电动机至工作机的总效率工作机需输入功率：故：液压缸的效率；：油泵的效率；：马达的效率；：滚珠丝杠的效率；查表选择：，因为手的运动不是同时进行的，所以取耗能大的所以确定电动机转速查手册有三种适用电机型号：Y180M2 额定功率22Kw,同步转速3000r/min,满载转速2930r/min Y180L4 额定功率22Kw,同步转速1500r/min,满载转速1470r/min Y200L26 额定功率22Kw,同步转速1000r/min,满载转速970r/min 综合考虑选择：Y180L4 额定功率22Kw,同步转速1500r/min,满载转速1470r/min 即：Pd=22Kw nm=1470r/min5 结论与展望5.1结论将近一个学期的毕业设计就要结束了，在这一个学期的毕业设计中，遇到了很多的麻烦，也碰到了很多的挫折，伴随着这一个一个的问题走下来，我觉得自己在毕业之前得到了快速的成长。在设计初期，总以为时间很长很长，可以慢慢的来，可到了中期检查的时候才知道自己的任务是很重的。这样我才对毕业设计重视起来。在设计开头阶段，是我感觉最难最难的，因为这个时候我对自己设计的东西基本上连感性认识都还不够

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