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论文题目：班级：机械143班姓名：学号：加工中心自动换刀机械手设计及动态仿真目录01机械手整体结构机械手整体结构图1.自动换刀机械手机械手气缸结构图2.驱动气缸结构机械手背景及意义背景1.实现智能制造，是第四次工业革命的核心之一；2.中国从制造大国走向制造强国，加快发展先进制造业；3.自动换刀机械手是加工中心的核心组成结构。意义1.机械手的功能是完成刀具在主轴头和刀库之间的传递和装卸；2.通过自动换刀装置，可以减少加工过程中的非切削时间，以提高生产效率，降低生产成本，进而提升机床乃至整个生产线的生产力。机械手设计建模——结构选择

机械手爪传动方式驱动方式单臂双抓齿轮齿条气压驱动特点

1.单臂双爪式机械手结构简单、换刀步骤少；

2.齿轮齿条传动效率高、精度高、速度快；

3.气压传动结构简单、输出力大、气源易得环保。机械手设计建模——设计计算

设计1.齿轮齿条a.主轴直径设计（最大转矩）b.弯曲疲劳强度设计c.接触疲劳强度设计2.定位、装夹a.定位键：在机械手爪背部设置一个定位键来确定刀具的位置。b.固定滑块：在机械手爪侧端安装一个由小型气缸控制的滑块来固定刀具。3.手臂选材a.手爪：选用45钢（具有耐磨性、较高强度、来源方便）b.手臂：选用铝合金（密度低强度较高、耐腐蚀、）图3.单臂双爪式机械手图4.齿轮齿条机械手设计建模——建模组装

1.建模a.线、圆、圆弧、矩形；b.拉伸、旋转、螺纹、圆角、倒角。2.组装a.圆柱、刚性联接；b.配合、角度、插入、平动-转动约束。机械手设计建模——换刀步骤

1.机械手逆时针旋转90°；2.机械手手爪抓刀，气缸驱动机械手爪夹紧刀具；3.机械手向下移动，同时抽出待换刀具和新刀具；4.机械手顺时针旋转180°，完成刀具换位；5.机械手向上移动，同时插入待换刀具和新刀具；6.气缸驱动机械手抓松开新、旧刀具；7.机械手顺时针旋转90°，准备下一次换到动作。机械手仿真及分析——动态仿真图5.添加约束1.运动副a.固定副b.旋转副c.移动副d.齿轮副2.驱动a.平移驱动b.STEP函数机械手仿真及分析——图像分析图6.机械手爪X、Z、Y位置曲线图8.驱动气缸活塞位置、速度、加速度曲线图7.机械手爪角速度、角加速度曲线由图可知：1.位置、速度变化图为圆滑的曲线，没有突变；加速度图为线性变化。2.机械手爪最大位移为200mm，最大角速度为2.36rad/s，最大角加速度为3.活塞最大位移为

180mm,最大速度为

0.135m/s,最大加速度为0.54机械手设计总结总结1.此次机械手设计主要考虑了其结构、性能、环保性、经济性，让我对机械结构的设计流程有了一定的了解；2.在设计中用到了Inventor、Adams两款软件，让我掌握了其基本操作；3.自动换刀机械手通过仿真可知刀对刀换刀时间为8

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