畢業(yè)設(shè)計(jì)-數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 蝸輪齒根圓直徑 2 2 22 30 d h m m? ? ? 蝸輪咽喉圓半徑221 282gar a d m m? ? ? 軸承的選用 如圖 35 所示，軸 2 選用圓錐滾子軸承 30309 圖 35 圓錐滾子軸承 基本額定動(dòng)載荷 130rC KN? ,基本額定靜載荷 158orC KN? 軸 2 所受到的軸向力，周向力，徑向力如圖 36 所示； 11 圖 36 軸 2 受力圖 軸承受到的載荷 1)由軸的計(jì)算結(jié)果得，兩軸承受到載荷 1 ? 2 ? 1 ? 2 ? 2 2 2 21 1 1 12 2 2 22 2 2 2995 .8 3 997 .7736 .8 234 .17 773r N NH NVr N NH NVF F F F NF F F F N? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 2）軸承所受的力如圖 37 所示； F AF a1 F a2圖 37 軸承受力圖 6357AFN? 12 1 997rFN? 2 773rFN? 398 .8drF F N?? 309 .2drF F N?? ? 21A d dF F F?? 所以 ： 12226 3 5 7 3 0 9 . 2 6 6 6 6 . 23 0 9 . 2a A dddF F F NFF? ? ? ? ??? 3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 1P 和 2P 11226 6 6 6 .2 6 .6 99973 0 9 .2 13 0 9 .2ararF eFF eF? ? ?? ? ? 由 [1]表 135 分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 對(duì)軸承 1 11?? 對(duì)軸承 2 22?? 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表 136，取 ? 1 1 1 1 1( ) 1 .5 ( 0 .4 9 9 7 1 .5 6 6 6 6 .2 ) 1 5 5 9 7 .2p r ap f x F y F N? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 2( ) 1 .5 ( 0 .4 7 7 3 1 .5 3 0 9 .2 ) 1 1 5 9 .5p r ap f x F y F N? ? ? ? ? ? ? ? 驗(yàn)算軸承壽命 12pp? ，所以按軸承的受力 大小驗(yàn)算 106 6 3 39。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 1 178 46 267 65caT KAT N m m? ? ? ? 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，在標(biāo)準(zhǔn) GB/T58432021，選用 GYH2型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 63000N 圖 311 軸 1 分段 15 303540353025I IIII IIIIII IVIV VV VIVI VIId mmd mmd mmd mmd mmd mm???????????? 357220133040I IIII IIIIII IVIV VV VIVI VIIL mmL mmL mmL mmL mmL mm???????????? (3)軸上零件的同向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的同向定位均采用平鍵連接按 IIIIId? 由 [1] 表 61 得1 0 8 4 0b h l? ? ? ? ?mm。 （ 5）求軸的載荷 如圖 312 所示，為軸 1 所受的應(yīng)力圖； 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 B是軸的危險(xiǎn)截面。各段的直徑和長(zhǎng)度在前面已列出。 先按照 [1]式（ 152）初步估軸的最小直徑。 1）為了滿足最小直徑要求 45451919I IIV VII IIV VId mmd mml mml mm???????? 2）為了滿足大齒輪的裝配要求 50506530II IIIIV VII IIIIV Vd mmd mml mml mm???????? 3)為了滿足渦輪蝸桿的裝配要求 270III IVl mm? ? （ 4）軸端倒角為 45? ，各軸肩處的圓角半徑為 R2 19 F a2 F t2F r2Ft1Fr1r1r2 圖 315 軸 2 受力圖 受力分析，如圖 315 為軸 2 的受力圖； 12122222211 1 2 222222tan0tarttttarTFdTFdFFT T iTF r F rFNFNFN?????????? 如圖 316 所示，為軸 2 的應(yīng)力分 析圖。 如圖 317 所示，軸 7共六段。 如圖 46 所示，是裝配工具欄。 圖 48 運(yùn)動(dòng)工具欄 最后進(jìn)行動(dòng)畫(huà)控 制。先設(shè)置 3個(gè)桿件，然后設(shè)置 4 個(gè)運(yùn)動(dòng)副，再設(shè)置 2個(gè)齒輪副。 圖 317 軸 2 結(jié)構(gòu)圖 22 第 4 章三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真 零件繪制 首先，應(yīng)用平面中的曲線、曲線編輯；立體中的凸圓、孔、螺紋等工具欄，繪制箱體、箱蓋等六十多個(gè)零件?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面處的HM VM 及 M 值列于下表，如表 32 所示； 表 33 軸 2危險(xiǎn)截面應(yīng)力 載荷 水平面 H 垂直面 V 力 F 129 9 5 .8 , 7 3 6 .8N H N HF N F N?? 1255. 73 , 234 .17N V N VF N F N?? 彎矩 M N mm? N mm? 總彎矩 22 130424H H VM M M N m m? ? ? 扭矩 T 50643T N mm? 21 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 A） 的強(qiáng)度。根據(jù)表153，取 0 112A? ，于是得 18 3 33m i n 033 . 51 1 2 1 9 . 5660Pd A m mn? ? ? ? 取 min 45d mm? 取軸的兩端直徑為 45mm 。 聯(lián)軸器1 ?? 齒輪2 ?? 31 1231333 198 0 3 660 000 955 000 506 660KWi K WP N mmnPPnnT??? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? 。根據(jù) [1]式（ 1155）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力， 16 圖 312 軸 1 應(yīng)力分析 取 ?? 軸的計(jì)算應(yīng)力 22 22133() 3 0 6 8 . 1 0 ( 0 . 6 1 7 8 4 6 ) 2 . 60 . 1 ( 3 5 )ca MT M P aW ?? ? ??? ? ?? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由 [1]表 511 查得 1[ ] 60MPa?? ? ，因此 1[]ca???? ， 故安全。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，為 76Hm 。半聯(lián)軸器的孔徑 d=25mm，故取 25I IId mm? ? ，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 44mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 1 40L mm? 。 軸的校核與計(jì)算 軸 1 的設(shè)計(jì)與校核 軸 1 的形狀如圖 38所示； 13 圖 38 軸 1 1P ，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 3T 取軸承 2=? 聯(lián)軸器 1=? 1 1 21111 9 9 19 80 / m i n 50 00 95 50 00 17 84 61980P P K WnrPT N mmn??? ? ? ? ??? ? ? ? 2．求作用在齒輪上的力 因已知高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為 72mm 齒輪所受的力如圖 39 所示； 圖 39 軸 1 受力圖 112 2 179 6 72t a n 20 = 1800trtaTFNdF F NFN?? ? ??? 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 （ 2） 蝸輪 蝸輪齒 數(shù) 2 41Z? 。 ? ? ,因?yàn)?39。[ ] 268H MPa? ? 。由文獻(xiàn) [1， 253~253]表 115 選取使用系數(shù) ? 。 圖 33 小齒輪 8 圖 34 大齒輪 蝸輪及蝸桿的選用與校核 選擇渦桿傳動(dòng)類型 根據(jù) GB/T100851988 的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（ ZI） 選擇材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45 鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 4555HRC。由文獻(xiàn) [1， 210~210]查圖 1023 得 ? ? 。 5H N H NKK?? 8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（ 1012）得 1 l im112 l im 22[ ] 0 .9 6 0 0 5 4 0[ ] 0 .9 5 5 5 0 5 2 2 .5HNHHNHK M P aSK M P aS????? ? ? ?? ? ? ? （ 2）計(jì)算 1）試算小 齒輪的分度圓直徑 1td ，代入 []H? 中較小的值 5 4221 331 1 1 . 3 1 . 8 1 1 0 4 1 8 9 . 82 . 3 2 ( ) 2 . 3 2 ( ) 6 5 . 2 8[ ] 1 3 5 2 2 . 5EtHK T Zud m mdu?? ? ? ? ?? ? ?? 2）計(jì)算周轉(zhuǎn)速度 v 11 6 5 . 2 8 1 9 8 0 6 . 7 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s? ? ??? ? ??? 3）計(jì)算齒寬 b 1 1 65. 28 65. 28tb d d m m?? ? ? ? 4)計(jì)算齒寬與齒高之比 bh 模數(shù) 116 5 .2 8 2 .9 722tt dm m mZ? ? ? 齒高 m m m? ? ? ? ?? 5） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) /v m s? ， 7 級(jí)精度，由文獻(xiàn) [1， 206~206]圖 108 查的動(dòng)載荷系數(shù) ? 。 11BYG250D0502步進(jìn)電機(jī)滿足條件。 ? ? 。步進(jìn)電機(jī)是以 “步 ”為單位旋轉(zhuǎn)的，數(shù)字特征比較明顯，這樣就給計(jì)算機(jī)控制帶來(lái)了很大的方便，反過(guò)來(lái)，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)也為步進(jìn)電機(jī)開(kāi)辟了更為廣闊的使用市場(chǎng)；三是整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 優(yōu)點(diǎn)： 直接利用數(shù)字量進(jìn)行控制； 傳動(dòng)慣量小，啟動(dòng)，停止方便； 成本低； 無(wú)誤差積累； 定位準(zhǔn)確； 低頻率特性比較好； 調(diào)速范圍較寬 步進(jìn)電機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū) 動(dòng)來(lái)完成。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。 由以上分析可得：將齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，蝸桿傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較合理。 3．可以自鎖 當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，若蝸桿為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)將自鎖。 該傳動(dòng)方案分析如下： 齒輪傳動(dòng)承受載能力較高 ，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 傳動(dòng)方案及其分析 由圖 31所示，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)方案有兩種：方案一為一級(jí)和二級(jí)都是齒輪傳動(dòng)；方案二為一級(jí)齒輪傳動(dòng)，二級(jí)蝸桿傳動(dòng)。 合理的傳動(dòng)方案主要滿足以下要求： （ 1） 機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 我們的設(shè)計(jì)過(guò)程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 2） 分析原理和性能 3） 判別功能載荷及其意義
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