【正文】 的 RAM 不僅能滿足一般場合的使用，同時也更有效的支持使用高級語言開發(fā)系統(tǒng)程序 ,并可像MCS51 單片機(jī)那樣擴(kuò)展外部 RAM。提高了指令執(zhí)行速度 (1Mips/MHz)，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強了功能；同時又減少了對外設(shè)管理的開銷，相對簡化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本。 如圖 所示 圖 控制示意圖 控制器芯片，采用 Atmel公司的 Atmaga16L單片機(jī)作為主控制器。 這是 PM 和 VR 的復(fù)合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。 步進(jìn)電機(jī)計算及選型 步進(jìn)電機(jī)的局部裝配圖如 圖 圖 局部裝配圖 1）根據(jù)條件 :工作臺壓力 150000N,上升精度 1um,大齒輪分度圓 D1=360mm,步進(jìn)電機(jī)齒輪分度圓 D2=54mm,螺距 P=3mm. 根據(jù)條件得： i=1/。 永磁式與混合式轉(zhuǎn)子裝有永磁磁鋼，其內(nèi)阻尼大，能較好地抑制振動，這種電機(jī)都不加阻尼器，它雖然存在振 動，但 一般不會失步。不加機(jī)械阻尼裝置也不會失步。此時表現(xiàn)為負(fù)載力矩下降、噪音增加，嚴(yán)重時電機(jī)會失步而不能工作，一般都要采取一 些措施，吸收振動能量，使電機(jī)振動降低，電機(jī)力矩不會下降，電機(jī)不失步。當(dāng)矩角特性接近正弦波時，即 M=M SinQ時 則起始力矩梯度為dQdM=Mm，即為保持力矩。 步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生振動的原因 步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)，是一個開環(huán)系統(tǒng)、存在著振動與噪音，與交流伺服系統(tǒng)比較起來是其明顯的缺點之一。 使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下： . 圖 步進(jìn)電機(jī)工作原理框圖 30 步進(jìn)電機(jī)正常啟動時所能承受的最高控制頻率為啟動頻率 fq,是衡量步進(jìn)電機(jī)快速性能的重要技術(shù)參數(shù)。如下圖3 所示 29 圖 力矩 頻率圖 其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。常用 m表示。 常見的步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（ PM），反應(yīng)式（ VR）和混合式（ HB），永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 度或 15 度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 度，但噪聲和振動都很大。則絲桿的穩(wěn)定性條件為 crsc FSSF?? 式中： scS — 絲桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù) sS — 絲桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，因為絲桿為傳力螺旋，所以取 sS =4 根據(jù)歐拉公式， ? ?2 2cr EIF l??? 式中 E 為絲桿材料的拉壓彈性模量， 10E MPa?? ， I 為絲桿危險截面的慣性矩， 4164dI ?? ，單位為 4mm ， μ 為絲桿的長度系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》表 514查得 μ =， l 為螺母 中部到另一端支點的距離，則 ? ? ? ?34 3 5 4 81 222 . 0 6 1 0 1 0 3 1 . 2 4 1 06 4 6 4 0 . 6 5 0 0cr EdFNl? ?? ? ? ?? ? ? ??? 81 .2 4 1 0 8 3 4150000crsc FS F ?? ? ? ? 由此可見絲桿能夠滿足穩(wěn)定性要求。 其中絲杠的材料選擇 45, 含碳量 碳 C ： ～ ,優(yōu)點是可加工性能好，價格便宜，來源容易，但是淬透性較差 。 （ 1）徑向外載荷 Fr： Fr=mg=5000N （ 2）軸向外載荷 Fa： Fa=Fxmax=750N （ 3）軸承支反力： R1=R2=R=Fr/2=2500N （ 4）軸承派生軸向力： 查表得： S1=S2=S==1750N （ 5）軸承所受軸向載荷：因 S1+ Fa﹥ S2， 則 A2= S2+ Fb2= S1+ FA=245N 26 A1= S1=1750N （ 6）計算軸承所受當(dāng)量 載荷 Pr 因軸承工作時有沖擊，∴查表載荷系數(shù)為 fp=， 因 A1/R1=e= A2/R2=e= 且 A2A1， Pr=P2=fp（ xR2+ yA1） = ( 2500+ 1750)=3420N （ 7） 基本額定動載荷 C C=(Pr/ft) (60nL,n/106)3/2= L,h: 軸承預(yù)期計算壽命， L,h=15000h, Ft： 溫度系數(shù)， ft = 表 溫度系數(shù) ft 根據(jù)基本額定載荷 C，查找機(jī)械手冊表 5522，初選 7220C 型角接觸軸承。④旋轉(zhuǎn)精度。 （ 11） 滾珠絲桿常見的三種安裝方式 : 25 ① 固定 —— 自由 ② 固定 —— 支撐 ③ 固定 —— 固定 選定③，即固定 —— 固定 （ 11） 絲杠的主要設(shè)計參數(shù) Lj： 絲桿兩支撐間距離， Lj=35mm； L： 絲桿計算長度， L=300mm； E： 絲桿材料 45 的彈性模量 查表可知， 45鋼 ： E=*105(Mpa) A—— 絲桿的計算截面積 A=л（ d0D） 2/4 滾動軸承的選則與校核 選擇軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個因素： ①允許空間。 KH KH 圈數(shù)列數(shù) ： i k= 1； 螺桿滾道曲率 ： rs= Dw。 滾動螺旋的工 作原理如圖 31 所示，絲杠 4 和螺母 1 的螺紋滾道間置有滾珠 2，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠 2 沿螺紋滾道滾動，則絲杠與螺母之間相對運動時產(chǎn)生滾動摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺 母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置 3，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)?；瑒勇菪奶攸c：①結(jié)構(gòu)簡單，加工方便；②易于實現(xiàn)逆行程自鎖，工作安全可靠；③摩擦阻力大，傳動效率低；④容易磨損，軸向剛度較差?？蚣苁浇Y(jié)構(gòu)剛性好、精度高、搞偏載能力強。 與傳統(tǒng)鉚合機(jī)床相比，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)更加簡單，把兩個運動分開，省去了原來復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 20 根據(jù)運動系統(tǒng)組合的不同，擬定以下布局方案。進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動。整個過程的運動置于動力頭 內(nèi)。綜合考慮，選擇四柱式液壓機(jī)床結(jié)構(gòu)。 多立柱式方案：機(jī)床對中性好，剛度強，鋼性特佳，結(jié)構(gòu)永不變形，使用壽命長。 （ 5）設(shè)備投資少，制造周期短，見效快，占地面積小。 （ 3） 擺動輾壓適合加工薄而形狀復(fù)雜的餅盤類鍛件。 擺動輾壓的特點 （ 1）省力。錐體模（擺頭）軸線與機(jī)床軸線的交點作直線運動，錐體模軸線上其余各點，作螺旋運動，其參數(shù)方程為： cossinx R wty R wtz swt??? 式中 R—— 回轉(zhuǎn)半徑（ mm） w—— 擺頭旋轉(zhuǎn)角速度（ r/s） t —— 時間（ s） s —— 時間 t 內(nèi)模具沿機(jī)床軸向平移的距離（ mm）。以床身為參照物，錐體模與工件的接觸面位置不變，即軋制變形力合力作用線相對靜止，也可以說錐體模軸線上任意點的運動軌跡在接觸面上的投影是一個點。軸心線與機(jī)床軸心線成 r 角斜交的模具為錐體模，即擺頭。據(jù)保守估計，到 2020年，國內(nèi)汽車配套市場對于第三代輪轂軸承單元的需求量可能達(dá)到 2500萬套以上；而國內(nèi)汽車維修市場需用的第三代 輪轂軸承單元將接近 1000萬套。研究國內(nèi)外汽車產(chǎn)品的發(fā)展歷程，我們可以認(rèn)為，輪轂軸承單元化技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車軸承發(fā)展的重要內(nèi)容。第五、六代輪轂軸承單元的設(shè)計思路尚在概念階段，要形成產(chǎn)品或投入使用尚須時日。先進(jìn)制造技術(shù)的研究開發(fā)立項要效益與水平并重，大中小企業(yè) 需求并重，大批量制造與特種小批量制造技術(shù)并重，目的在于通過提高軸承性能、品質(zhì)、壽命可靠性來滿足主機(jī)的配套要求，增強國產(chǎn)軸承在國內(nèi)外市場上的競爭力。由于先進(jìn)制造技術(shù)往往關(guān)系到一個公司甚至一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因而工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)都帶有壟斷性。 12 國產(chǎn)車大多仍采用傳統(tǒng)的兩套單獨的圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，這種結(jié)構(gòu)在汽車裝配時要經(jīng)過調(diào)整游隙、預(yù)緊、加脂等諸多工序，參雜較多人為控制因素，裝配難度較大，從而造成汽車裝配線加長，成本過高且可靠性差，難以適應(yīng)激烈的市場競爭。 第四代輪轂軸承單元 第四代是把等速萬向節(jié)與軸承做成整體化，這種形式最引注目的是廢除輪轂花鍵軸，更加小型化，安裝更加合理，如圖 所示。 通過重載下的運轉(zhuǎn)耐久性試驗檢驗了旋壓成形緣的疲勞強度和內(nèi)圈抗蠕變能力。 傳統(tǒng)的模鍛使整個工件壓縮，產(chǎn)生塑性變形。在第一階段，幾乎所有的沖頭壓力都用于輪轂軸的最初成形，內(nèi)圈載荷很小且恒定。 旋壓成形采用的是旋轉(zhuǎn)模鍛工藝（如圖 ），傾斜的上模在軸承組件上轉(zhuǎn)動時，帶凸緣內(nèi)圈的軸端受到來自下部的壓力產(chǎn)生塑性變形，直至小內(nèi)圈牢固地連在一起。 （ 2） NSK 旋壓成形第三代輪轂軸承在傳統(tǒng)的第三代輪轂軸承單元的設(shè)計中，兩個內(nèi) 圈是用鎖緊螺母牢固地連接在一起的，而 NSK 開發(fā)的新結(jié)構(gòu)是通過軸端的旋壓成形，軸向力使帶凸緣的內(nèi)圈產(chǎn)生塑性變形，與小內(nèi)圈壓緊。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，線圈產(chǎn)生一個感應(yīng)電信號，電信號的頻率及大小與車輛轉(zhuǎn)速有關(guān)。把 ABS 傳感器安裝到輪轂單元中，有許多優(yōu)點，其中汽車制造商最感興趣的是節(jié)約成本。 1 帶凸緣的外圈 2 保持架 3 內(nèi)圈 4 球 圖 第二代輪轂單元 1 帶凸緣的外圈 2 保持架 3 小內(nèi)圈礴 4 鎖緊螺母 5 球 6 帶凸緣的內(nèi)圈 10 圖 第二代輪轂單元 軸向力的產(chǎn)生應(yīng)確保小內(nèi)圈的軸向緊固 :防止兩個 內(nèi)圈之間相對旋轉(zhuǎn)（蠕變），確定合適的預(yù)緊力以提高壽命、剛性和旋轉(zhuǎn)精度。該技術(shù)已經(jīng)能加工出滿足剛度和壽命的最佳間隙和結(jié)構(gòu)變形，帶凸緣的內(nèi)圈和 另一個內(nèi)圈是一體的，這使裝配變得極其困難。 第一代產(chǎn)品的淬火是分批完成的，而第二代則采用在線高頻加熱的方式進(jìn)行淬火。 這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是可靠、有效載荷間距短、易安裝、無需調(diào)整、結(jié)構(gòu)緊湊等。為了確保裝到車輪上時軸承的預(yù)緊力，要求溝心距有很高 的精度。輪轂軸承既承受徑向載荷又承受軸向載荷，是一個非常重要的安全件。而且旋壓過程中對軸向載荷（卡緊力）可實時精確控制，消除 零件制造誤差的影響， 從而使預(yù)緊量的波動大大減少，保證每一個輪轂單元都在裝配后獲得最佳預(yù)緊量，這意味著可以大大提高軸承使用壽命，并使韋布爾分布曲線的斜率變小，90%可靠性得到顯著提高；且由于鉚合聯(lián)接是不可逆裝配，不會因使用過程中的 振動等因素發(fā)生變化，從而 消除螺紋防松結(jié)構(gòu)中可能的卸載隱患，大大 提高可靠性，也就提高了產(chǎn)品的安全性。這種方式所存在的缺點是：需要在裝配的時候通過控制螺母的預(yù)緊量來控制輪轂單元的軸向卡緊力，由于單元中的零件存在制造誤差而使卡緊力的控制不精確，預(yù)壓量的波動較大，從而導(dǎo)致軸承的負(fù)游隙量偏離最優(yōu)值而使軸承壽命下降，壽命離散度大大增加，使得其韋布爾分布中的斜率較大， 90%可靠性下降；在使用過程中，由于螺紋卡緊采用的螺紋防松結(jié)構(gòu)可能 因振動等因素而松動，從而導(dǎo)致預(yù)載荷卸載，嚴(yán)重時甚至失效，存在重大安全隱患。在實驗鉚接過程，傳統(tǒng)做法是確定不同的鉚接行程，調(diào)整死頂塊的距離，達(dá)到不同的鉚接效果，其缺點是對操作要求高，調(diào)整過程困難，鉚接過程往往出現(xiàn)工件被壓壞，或是鉚接行程不夠，鉚接精度和質(zhì)量達(dá)不到理想的鉚接實驗效果。進(jìn)行靜強度試驗以考察鉚壓成形緣的靜強度以及軸承的力矩載荷剛變試驗，因為軸承的剛性會影響車輛轉(zhuǎn)彎時的操縱穩(wěn)定性。因此，加工大尺寸工件時，需要很大的壓力，而且當(dāng)運用于軸承上時，變形往往超出中心區(qū)域 。進(jìn)入第二階段，鉚頭壓力傳遞到內(nèi)圈，內(nèi)圈載荷迅速增大。在成形過程中，輪轂變形分為三個階段 :第一階段，鉚頭下降，與輪轂軸接觸，變形開始。去掉螺母有助于減小輪轂單元的重量和尺寸，提高可靠性。輪轂軸承既承受徑向載荷又承受軸向載荷，是一個非常重要 的安全件。 根據(jù)工藝特點， 重點研究了該機(jī)床的 控制系統(tǒng) ，設(shè)計出 合理的控制系統(tǒng)原理圖， 搭建 控制 系統(tǒng)平臺 ， 設(shè)計 基于 步進(jìn)驅(qū)動液壓工作臺的控制系統(tǒng) 。目前在國 內(nèi)的研究還處于空白狀態(tài)，設(shè)計開發(fā)出用于輪轂軸承單元軸端鉚合裝配的專用生產(chǎn)設(shè)備，將填補國內(nèi)空白，使有關(guān)軸承生產(chǎn)企業(yè)突破新型輪轂單元裝配制造的工藝瓶頸，有重大創(chuàng)新意義。 stepping motor。在本控制系統(tǒng)中，選用 AVR 單片機(jī)作為下位機(jī) ，單片機(jī)作為 控制 系統(tǒng) 的核心 ， 控制步進(jìn)電機(jī)的運轉(zhuǎn) ，以 實現(xiàn)相應(yīng)的工藝動作。根據(jù)工藝特點， 重點研究了該機(jī)床的 控制系統(tǒng) ，設(shè)計出 合理的控制系統(tǒng)原理圖，搭建 控制 系統(tǒng)平臺 ， 設(shè)計 基于 步進(jìn)驅(qū)動液壓工作臺的控制系統(tǒng) 。 riveting assembly。從七十年代開始，在世界鍛造行業(yè)被廣泛應(yīng)用，軍工產(chǎn)品如導(dǎo)彈殼的制造等是其最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。 本文的主要任務(wù)是調(diào)查研究 國內(nèi)外類似裝置的功能、結(jié)構(gòu)、特點和發(fā)展應(yīng)用情況 的前提下 ， 結(jié)合 擺 輾技術(shù)的基本原理，設(shè)計 了 用于汽車輪轂軸承單元的鉚合裝配的專用 擺碾 機(jī)床 。 最新汽車輪轂軸承鉚