【正文】 ) 制動(dòng)力矩的演算： M=FL 由初始條件確定回轉(zhuǎn) 附件頭 所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： 由結(jié)構(gòu)知： L=204mm,得 M= 204 = M= 聯(lián)軸器的選擇 從 A、 B 方向上的 渦輪軸 零件圖可以看出，所設(shè)計(jì)的 渦輪 軸最小尺寸都為 Φ 12mm，所以可取兩個(gè)聯(lián)軸器的型號(hào)一致， 選用 G1225T 型 伺服電機(jī) 用剛性聯(lián)軸器。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類(lèi)型和尺寸。 在兩個(gè)小齒輪軸上安放軸承時(shí)，由于軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，并且工作轉(zhuǎn)速較高，所以選用成對(duì)的角接觸軸承。根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承代號(hào)依次為： 640 6190 7004C。 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 軸承潤(rùn)滑的目的： 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑目的是減少軸承內(nèi)部摩擦及摩損，防止燒粘、其潤(rùn)滑效用如下。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 29 軸承的滾動(dòng)疲勞壽命，在旋轉(zhuǎn)中，滾動(dòng)接觸面潤(rùn)滑良好，則延長(zhǎng)。防止軸承過(guò)熱，防止?jié)櫥妥陨砝匣? 滾動(dòng)軸承的密封裝置 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。 ② 安全防護(hù)、制動(dòng)（止動(dòng)）、聯(lián)鎖、夾緊機(jī)構(gòu)等裝置是否起作用。壓力（液壓）是否符合規(guī)定。 操作順序 新安裝的 主軸附件頭 必須進(jìn)行單車(chē)空負(fù)荷及有載試運(yùn)轉(zhuǎn)，待檢查無(wú)異常情況且軸承溫升穩(wěn)定后，方可終止試運(yùn)轉(zhuǎn)。 啟動(dòng)運(yùn)行中注意的事項(xiàng) 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 31 起動(dòng)機(jī)床，應(yīng)注意控制盤(pán)上的電流表，通常起動(dòng)高峰電流經(jīng) 30～ 40s 后，就降到正常工作電流，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，也要注意電流表的指示數(shù)，不應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)規(guī)定的額定電流值，否則容易發(fā)生燒毀電動(dòng)機(jī)事故。 停車(chē)后的工作 將機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等操作手柄、伐門(mén)、開(kāi)關(guān)等板到非工作位置上。 認(rèn)真將班中發(fā)現(xiàn)的機(jī)床問(wèn)題，填到交接班記錄本上，做好交班工作。日常維護(hù)有以下幾個(gè)方面： 開(kāi)機(jī)檢查要點(diǎn)。操作人員在操作前應(yīng)詳細(xì)閱讀有關(guān)說(shuō)明書(shū)，對(duì) 附件頭 有一個(gè)詳盡的了解，工作臺(tái)包括機(jī)床結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，機(jī)床的梯形圖和數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及框圖，以及它們的電纜連接。 清除鐵屑，清掃工作現(xiàn)場(chǎng)，認(rèn)真擦凈機(jī)床。 在操作工程中，必須正確操作，旋轉(zhuǎn)的角度必須再限位范圍內(nèi)。 工作時(shí)先運(yùn)行到合適的位置再對(duì)工件進(jìn)行加工。 凡連班交接班的設(shè)備，交接班人應(yīng)一起按上述規(guī) 定進(jìn)行檢查，待交接班清楚后，交班人方可離去。 ④ 由機(jī)動(dòng)泵或手拉泵潤(rùn)滑部位是否有油，潤(rùn)滑是否良好。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)回 附件頭 上主要的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。 考慮到電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。 （ 3）排出摩擦熱、冷卻。 在構(gòu)成軸承 的套圈、滾動(dòng)體及保持器的相互接觸部分，防止金屬接觸，減少摩擦、磨損。 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 軸承的游隙和欲緊時(shí)靠端蓋下的墊片來(lái)調(diào)整的，這樣比較方便。 A向蝸桿軸上軸承的選擇：由裝配圖可知軸上裝有大齒輪，考慮到軸的支撐問(wèn)題，需要三處安放軸承。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤(rùn)滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問(wèn)題。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。 活塞及桿重計(jì)算： G=π/4 D2 = (467) 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 27 彈簧選擇計(jì)算： 按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取彈簧截面直徑 ，彈簧中徑 D2=5mm,有效圈數(shù)為 4，單圈彈簧剛度為 ，則整根彈簧的剛度 : K=(468) 夾緊力的計(jì)算： 彈簧預(yù)壓縮量為： S=G/K=(469) 確定活塞的行程 L為 5mm,則彈簧力為： K(S+L)=(5+)=42N (470) 查表得液壓缸的系統(tǒng)壓力 P=6MPa,效率系數(shù)η =。液壓具有很多優(yōu)點(diǎn)： 工作比較平穩(wěn)，反應(yīng)快，沖擊小，能高速啟動(dòng)； 液壓缸的的體 積小、重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，能輸出較大的力； 控制調(diào)節(jié)方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 由于功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動(dòng)的油帶走，所以可避免在系統(tǒng)某些局部位置所產(chǎn)生的過(guò)度溫升，等等。 2） 計(jì)算各分力的大小 已知傳動(dòng)比 , ?? CA ii 蝸桿轉(zhuǎn)矩： mmNnPMmmNnPMCCCTAAAT???????????????? 661661 （ 462） 蝸輪轉(zhuǎn)矩： mmNmmNiMM AATAT ??????? 1 6 6 8 6 ?mmNmmNiMM CCTCT ??????? ? （ 463） 作用在蝸桿、蝸輪上的各力的大小為： NNdMFFNNdMFFCCTCaCtAATAaAt 121121?????????? （ 464） NNdMFFNNdMFFCCTCaCtAATAaAt1914315 1 4 8 3 3 6222153315 1 6 6 8 6 92222122212???????????? （ 465） NNFFFNNFFFctBrCrAtArAr 212212 ????? ????????? （ 466） 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 26 各分力 的方向如下圖所示 3）蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴擬定蝸桿上零件的裝配方案 A軸方向上的蝸桿軸是從前往后裝的，裝配方案詳見(jiàn)裝配圖。然后由有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度。 （ 7） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù)由 Zv2=Z2/（ cosγ ） 3 得 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 24 Zv2=31/（ cosγ ） 3= 根據(jù) X2=， Zv2=， 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1119 查得齒形系數(shù) YFa2 = 螺旋角系數(shù) Yβ =1γ /140= 許用彎曲應(yīng)力 從 機(jī)械 設(shè)計(jì) 表 118中查得由 ZcuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 壽命系數(shù) Kf= [ f? ]=56 = σ F=（ 206789 ） /（ 40 124 4） = 所以彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足要求的 。蝸輪用鑄錫磷青銅 Zcus n10p1，金屬 模 鑄造。工作日安排每年 300 工作日計(jì)，壽命為 10年。 18’ 36’’ 蝸桿軸向齒距： P=； 蝸桿齒頂圓直徑： da1=44mm； 蝸桿齒根圓直徑： df1=； 蝸輪 蝸輪齒數(shù)： Z2=31 ，變位系數(shù) X= 驗(yàn)算傳動(dòng)比： i=Z2/Z1=31/1=31，傳動(dòng)比誤差為（ 7531） /75=%，這個(gè)誤差值是允許的。傳動(dòng)中心距： （ 1） 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距 T 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 20 按 Z1 =2，取效率η =，則 T=9550000*P/n= （ 2）確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) Kβ =1；由使用系數(shù) KA表從而選取KA= ；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù) KV= ；則 K =Kβ KAKV = 1* * = ≈ （ 3）確定彈性影響系數(shù) ZE 選用的鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 ZE=160MPA1/2 （ 4）確定接觸系數(shù) Zp 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1和傳動(dòng)中心距 a的比值 d1/a= ，從 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖1118可查出 Zp= （ 5）確定許用應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞ 45HRC，從 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 117可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268MPa。 蝸桿傳動(dòng)比 i=N/n=3000/40=75 選擇 蝸桿 傳動(dòng)的類(lèi)型 根據(jù) GB/T10085— 1988的推薦，采用漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿的形式。當(dāng)軸向移動(dòng)蝸桿后，亦能保證良好的嚙合。 雙螺距蝸桿的嚙合原理與一般蝸桿蝸輪并沒(méi)有什么區(qū)別。故可用軸向移動(dòng)的方法來(lái)消除或調(diào)整蝸輪副之間的間隙。 在本次主軸附件頭設(shè)計(jì)中 ，以蝸輪副的嚙合側(cè)隙對(duì)其分度定位精度影響最大，因此消除蝸輪副發(fā)側(cè)隙就成了數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵問(wèn)題，由于雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)具有改變嚙合側(cè)隙的特點(diǎn)，能夠始終保持正確的嚙合關(guān)系，并且結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便。 4．效率低、制造成本較高。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 18 2. 傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú) 噪音 。蝸桿頭數(shù)用 Z1 表示（一般 Z1=1～ 4），蝸輪齒數(shù)用Z2表示。 ④機(jī)械 的功能要求：應(yīng)滿(mǎn)足 附件頭所需 的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 17 第 4 章 主軸附件頭 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求 電火花主軸附件頭 一般由原動(dòng)機(jī) 、 傳動(dòng)裝置和 附件頭 組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和 附件頭 之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。額定扭矩小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使電機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載、發(fā)熱大而過(guò)早損壞；額定扭矩過(guò)大，則馬達(dá)價(jià)格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案電火花成型加工沒(méi)有切削力，所以工作扭矩為電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸本身旋轉(zhuǎn)所需扭矩，選用扭矩為 2Nm，可以選用電機(jī)型號(hào)為 SM11002030LFB伺服電機(jī) ， 轉(zhuǎn)矩 2Nm，轉(zhuǎn)速 3000rpm。 A 軸方向上伺服電機(jī)的選擇和及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 采用伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng)單元， 伺服電機(jī)接收到 1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn) 1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)，這樣，就能夠很精確的 控制電機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到 。當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（ T1－ S T2－ S2曲線(xiàn)）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（ T－ S 曲線(xiàn)） 交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率一般是 。 伺服電動(dòng)機(jī)與單相異步電動(dòng)機(jī)比較 交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與分相式單相異步電動(dòng)機(jī)雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動(dòng)機(jī)與單機(jī)異步電動(dòng)機(jī)相比，有三個(gè)顯著特點(diǎn)： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 大 由于轉(zhuǎn)子電阻大，與普通異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線(xiàn)相比，有明顯的區(qū)別。 ⑵定子繞組散熱比較方便。 交流伺服系統(tǒng) 已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來(lái)的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 13 轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng)；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅 ，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子 .空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。 伺服 電機(jī)的種類(lèi) 交流伺服電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與 電容 分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似 .其定子上裝有兩個(gè)位置互差 90176。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線(xiàn)數(shù)）。 交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī)，分為同步和 異步電機(jī) ，目前 運(yùn)動(dòng)控制 中一般都用同步電機(jī)，它的 功率 范圍大，可以做到很大的功率。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用 場(chǎng)合 。 伺服 電機(jī)的原理 伺服系統(tǒng)（ servomechanism）是使物體的位置、方位、 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 伺服電機(jī)（圖 1） [1] 狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 伺服 電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 伺服電機(jī)（ servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制 機(jī)械元件 運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。因?yàn)殡娀鸹ǔ尚图庸](méi)有切削力，所以在剛度上沒(méi)有特別要求。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出精確到位信號(hào)，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí)，活塞便壓向鋼球，撐開(kāi)夾緊瓦，并夾緊蝸輪。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。 本章小 結(jié) 本章主要對(duì)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)做了簡(jiǎn)要介紹，分析了本課題研究的目的和意義，為完成本次設(shè)計(jì)做了準(zhǔn)備。上海重型機(jī)床廠開(kāi)發(fā)的雙主軸倒順式車(chē)削中心，第一主軸正置，第二主軸倒置。兩個(gè)旋 轉(zhuǎn)軸 A與 X軸平行， B 與新工作臺(tái)垂直，他們的原點(diǎn)都在 Y 軸上（如下圖）其中 B軸是隨 A軸的旋轉(zhuǎn)而隨時(shí)變化。 為適