【正文】 個液壓缸用來實現(xiàn)手架旋轉(zhuǎn) 75176。雖然這種結(jié)構(gòu)工作原理很簡單，但由于驅(qū)動機(jī)構(gòu)較多，它們之間以及它們和手架伸縮液壓缸的活塞桿之間的連接機(jī)構(gòu)卻比較復(fù)雜。 和反向 75176。所以本設(shè)計中的手架旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由電動機(jī)帶動單級圓錐齒輪來實現(xiàn)。 初算齒輪軸直徑： 3 111 /110 nPd ? = 3 3 1 5 0/ 1 0 ??? = 根據(jù)文獻(xiàn) [7， ]，圓錐齒輪的設(shè)計與校核如下過程： 選定齒數(shù) 1Z 、 2Z ： 取 1Z =19,則 2Z =u 1Z =3 19=57 實際齒數(shù)比 u ： 西安文 理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 18頁 21 /ZZu? 分錐角 1? 、 2? ： 因 ? =90176。26′=71176。34′= 將計算結(jié)果進(jìn)行圓整，取 1VZ =20， 2VZ =180； 大端分度圓處的實際圓周速度 v ： )100060/(11 ?? ndv ? =π38150/60000=重求動載系數(shù) VK ： 按實際圓周速度 v =，因為是高精度齒輪，故取 VK =1； 齒向載荷分布系數(shù) ?HK 、 ?FK ： 因小齒輪是懸臂支承，故取 ?HK =， ?FK =； 中點分度圓上的圓周力 tmF ： 由式 1/20xx mtm dTF ? ，得 tmF =20xx齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核 接觸計算用單位齒寬上的載荷 HtW ： bKKKKFW HHVtmHt /???? () 式中 ?K —— 工況系數(shù)； VK —— 動載系數(shù)； ?HK —— 接觸計算用的齒向載荷分布系數(shù)； ?HK —— 接觸計算用的端面載荷分配系數(shù)，對于支持圓錐齒輪 ?HK =1； tmF —— 齒寬中點分度圓上的額定圓周力； b —— 齒寬； 西安文 理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 20頁 將各值代入式 ()可得： HtW =11/18= 接觸計算應(yīng)力 H? ： uudW mHtH /)1()/( 21 ??? = 試驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力 limH? ： 由于大、小齒輪均采用 20Cr，并經(jīng)滲碳淬火處理， 1limH? = 2limH? =1500 N/ 2mm （初步計算時，取中線偏下部分的值 limH? =1350N/ 2mm ，趨于安全，此處為精確校核，故取中線處的值）。 速度系數(shù) VZ ： 中點圓周速度為： )1 0 0 060/(11 ?? ndV mm ? =π150/60000=因 mV =? ≥1200 N/ 2mm ，故可取 vZ =； 工作硬化系數(shù) WZ ： 因大小齒輪均為硬齒面，故取 WZ =1； 接觸計算時的尺寸系數(shù) XZ ：一般取 XZ =1； 計算齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力 limH?? ： 西安文 理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 21頁 由公式： 1limH?? = 2limH?? = XWVLRNH ZZRZZZlim? =1500111 1= 接觸計算安全系數(shù) HS ： 因大小齒輪材料和硬度均相同，所以有： HHHH SS ?? /lim21 ??? =接觸計算最小安全系數(shù)為 minHS =，因 1HS = 2HS minHS ，故安全。 將各值代入式 ()，可得： D =。 活塞桿穩(wěn)定性驗算 本設(shè)計中手架伸縮液壓缸的支承方式為一端固定、一端自由，所以取 2? =，1? =85，所以有： 21 ?? ?? = 取手架伸縮液壓缸安裝長度取 l =150mm； 由式 ()可得活塞桿橫斷面的最小回轉(zhuǎn)半徑： kr 4/d? =16/4=4 mm 西安文 理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 25頁 故活塞桿細(xì)長比為 l / kr =150/4=； 本設(shè)計中手架伸縮液壓缸活塞桿的細(xì)長比 ?krl/ 21 ?? 且 21 ?? =20~120，故手架伸縮液壓缸的活塞桿保持工作穩(wěn)定的臨界負(fù)載 kF 應(yīng)按公式 ()進(jìn)行驗算有： )]/(1/[ 222 kk rlfAF ???? = )5 0 0 0/1 1 011/()4/( 2862 ????? ? ? =將上述各值代入式 ()可得： kF / kn =36899/4= 由于本設(shè)計中的手架伸縮液壓缸的活塞桿所承受的負(fù)載 F =850N kF / kn ，故活塞桿的穩(wěn)定性也可以保證。運(yùn)動過程如圖 所示。與齒輪泵相比，葉片泵流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、噪聲小，同時，它的輪廓尺寸也較小，在中低壓系統(tǒng)的普通機(jī)床中應(yīng)用廣泛，在精密機(jī)床中應(yīng)用也較多。為消除這種沖擊，可設(shè)置緩沖裝置。 而對于手臂伸縮液壓缸，因其所取的速度不是很大，故不需設(shè)置緩沖裝置。當(dāng)手臂伸縮液壓缸的活塞桿及手指夾緊液壓缸的后端蓋運(yùn)動到設(shè)計位置后，由于受到阻礙，便不再運(yùn)動。當(dāng)手架伸縮液壓缸運(yùn)動到設(shè)計位置時，控制電動機(jī)運(yùn)動的線圈 KT2 恰好延時結(jié)束，它所控制的常開延時閉觸頭閉合，電動機(jī)啟動，手架旋轉(zhuǎn)軸開 始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)行刀庫刀具和主軸刀具的互換動作。但運(yùn)動到初始位置后，活塞不運(yùn)動，油腔 f內(nèi)油壓力升高，壓力繼電器 3YJ 動作，控制電磁鐵 DT4 通電，手指夾緊液壓缸反行程運(yùn)動。 時間： 8t =； 手架反向旋轉(zhuǎn) 75176。在完成手指夾緊、手臂伸縮以及拔刀動作后，即線圈 KT2 經(jīng)過 延時后，常開延時閉觸頭 KT2 關(guān)閉，線圈 KM1 通電，電動機(jī)正。 控制過程：當(dāng)換刀信號發(fā)出后，模 擬開關(guān) S 閉合，延時繼電器的線圈 KT KT KTKT KT5 通電，同時， KM1 也通電，經(jīng)時間 后，線圈 KT1 延時時間到，常閉延時開觸頭 KT1 打開， KM1 停止轉(zhuǎn)動，此時手架旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn) 75176。 旋轉(zhuǎn)軸控制線路 手指夾緊時間： 1t =； 手臂伸出時間： 2t =； 手指松開時間： 3t =； 手臂縮回時間： 4t =； 手架伸出時間 : 5t =； 手架縮回時間 : 6t =； 手架旋轉(zhuǎn) 75176。后，發(fā)出插刀信號。同理，當(dāng)手指夾緊液壓缸的活塞桿運(yùn)動到設(shè)計位置后便不再運(yùn)動 。 液壓系統(tǒng)回路 本設(shè)計中液壓系統(tǒng)的控制主要 由壓力繼電器、電磁換向閥以及流量控制閥等元件實現(xiàn)。但 由于它的行程較短，不宜采用兩端緩沖裝置，否則會導(dǎo)致非緩沖行程過短，甚至沒有緩沖行程。 根據(jù)以上計算的 pP 和 pQ 值，現(xiàn)選用 YB1— 20 型葉片泵，其基本參數(shù)為：額定壓力為 ，驅(qū)動功率為 ，公稱排量為 20mL/r，轉(zhuǎn)速為 960r/min，在額定壓力下的流量為 ，容積效率 v? ≥ ，總效率 ?≥ ，本設(shè)計取 v? ＝ ， ? ＝ ； 與液壓泵匹配的電動機(jī)的選擇 所選電動機(jī)的功率按下式進(jìn)行驗算： 西安文 理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 28頁 ?/Pbn QPP ? () 式中： nP —— 所選電動機(jī)功率； bP —— 葉片泵的額定壓力，這里 bP =； pQ —— 額定壓力下泵的輸出流量，這里 pQ =18L/min； 將各值代入上式得： nP ≥ 18/(60 )= 根據(jù)上述計算，選用 YBZS6 三相步進(jìn)電動機(jī)，其額定功率為 ，額定轉(zhuǎn)速為960r/min。柱塞泵主要用在高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中，而本設(shè)計為低壓系統(tǒng)，故不可選用柱塞泵。同時，本章也對手架旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，選用電動機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，采用單級圓錐齒輪傳遞動力，并通過對圓錐齒輪的計算和校核，保證了換刀的安全性、 可靠性以及設(shè)計的實用性。 材料的選擇 根據(jù)文獻(xiàn) [5， 8792]，對手架伸縮液壓缸各元件的材料選取如下： 活塞桿材料采用實心的 45 號鋼，并進(jìn)行表面淬火處理，以提高活塞桿硬度；由于活塞與活塞桿是一體的，所以活塞的材料也為 45 號鋼，但為了增加它的耐磨性，需在活塞的表面覆蓋一層耐磨材料，常用耐磨材料有青銅、黃銅、尼龍等等；一般情況下，壓力較低的液壓缸的缸筒材料多采用鑄鐵，此處選用 HT200 ；缸蓋的材料選用 HT200 鑄件。（軸交角），故由)/11( 21 ux ??? ，可得： 小輪的變位系數(shù) 1x =，大輪的變位系數(shù) 2x = 1x = ， 根據(jù) 212 //1 ZZu ? =19/57= ，取 1sx =， 2sx = 1sx =； 計算應(yīng)力集中系數(shù) ?SY ： 當(dāng) 1x =， 1VZ =20 時， 1?SY =， 當(dāng) 2x =， 2VZ =180 時， 2?SY =； 齒形系數(shù) ?FY ： ?FY = ?FY （圓柱） () 西安文 理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 22頁 根據(jù) 1x =， 1VZ =20， 2x =， 2VZ =180， 查得 1?FY （圓柱） =， 2?FY （圓柱） =； 根據(jù) 1sx =， 2sx =， 查得 1C =， 2C =； 故由 式 ()可得： 1?FY = 1C 1?FY （圓柱） == 2?FY = 2C 2?FY （圓柱） == 彎曲計算應(yīng)力 F? ： nvSFFtF mYYYw /111 ???? ? () vY? —— 當(dāng)量圓柱齒輪彎曲計算用重合度系數(shù)，對一般圓錐齒輪 vY? =1； nm —— 中點模數(shù)； 小齒輪彎曲計算應(yīng)力： nvSFFtF mYYYw /111 ???? ? =1/= N/ 2mm 大齒輪彎曲計算應(yīng)力： )/( 212212 ?????? SFSFFF YYYY? =（ ） = N/ 2mm 試驗齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力 limF? ： 由于大、小齒輪的材料及硬度都相同，并經(jīng)過滲碳淬火處理，可取 1limF? = 2limF? =350 N/ 2mm ； 試驗齒輪彎曲計算用的壽命系數(shù) NTY ： 按持久壽命計算，有： 1NTY = 2NTY =1； 相對表面狀況系數(shù) RrelTY ： 因小齒輪均用 20Cr，表面經(jīng)滲碳處理，齒面光潔度為 7? ， 21 ZZ RR ? =? m 故取1RrelTY = 2RrelTY =； 相對敏感系數(shù) relTeY? ： 因大、小齒輪均用 20Cr，并經(jīng)滲碳淬火處理， 當(dāng) ? =600 N/ 2mm ， 1?FY = 時，查得 1relTeY? =， 西安文 理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 23頁 當(dāng) ? =600 N/ 2mm ， 2?FY = 時，查得 2relTeY? =， 試驗齒輪的應(yīng)力集中系數(shù) STY ：取 STY =； 彎曲計算用的尺寸 系數(shù) XY ： 因為大、小齒輪材料和熱處理方式都相同， m =2，所以 1XY = 2XY =1； 計算齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力 limF?? ： 111111l i m1l i m XR r e lTr e lT eNTSTFF YYYYY ??? ?? =35011=222222l i m2l i m XR r e lTr e lT eNTSTFF YYYYY ??? ?? =35011=彎曲計算安全系數(shù) FS ： 1FS = 11lim / FF ??? =2FS = 22lim / FF ??? =彎曲計算最小安全系數(shù) minFS =，因 1FS minFS ， 2FS minFS 故安全。26′= 3321100 )( ??? vmZZZ aRRR = 100ZR 表示為試驗齒輪副的中心距是 100，節(jié)點處綜合曲率半徑 10mm，齒面光潔度系數(shù) rZ 即為此條件下的試驗值。26′)= 齒寬 b ： Rb R?? ==18mm 實際齒寬系數(shù) R? ： RbR /?? =18/= 西安文 理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 19頁 小齒輪中點分度圓直徑 1md ： )(11 Rm dd ??? =38()= 中點模數(shù) nm ： )( Rn mm ??? =2= 當(dāng)量齒數(shù) VZ ： 111 cos/ ?ZZV ? =19/cos18176。26′ 2? =? 1? =90176。