【正文】 d2 = m 2z = ?31 = 195mm 蝸輪喉圓直徑 da2 = d2 + 2ha2 = 195 + 2 ?2 = 199mm 蝸輪齒根圓直徑 df2 = d2 ? 2hf2 = 195? 2 ?12 = 171mm 校核齒根彎曲疲勞強度 根據(jù)當量齒數(shù)公式 2Vz = 23cosz? （ 611） 10 則 2Vz = 331(cos 5 )???????= 根據(jù) 2x = ? ， 2Vz = ，從《機械設計》（第七版）圖 1119 中可查得齒形系數(shù) YFa2 = 。 確定許用接觸應力 [ H? ] 根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度 ? 45HRC，可從《機械設計》（第七版）表 117 中查得蝸桿的基本許用應力 [ H? ]? = 268MPa。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪心則用灰鑄鐵 HT100 制造。 8 根據(jù)蝸桿分度圓直徑公式 dg = Vd? (64) 則 dg = 60????? = 由于 V 4? 5m/s，則選用蝸桿下置。 第六章 主要零件的材料選用及其幾何尺寸的計算 上回轉臺中蝸桿傳動的參數(shù)確定及幾何尺寸計算 上回轉臺蝸桿傳動的初步效率計算 上轉臺工作臺面最大載荷： F = 1000N 上轉臺工作臺面最大轉速： n = 4r/min 根據(jù)公式： Pw = 1000FV (61) 其中，工作臺面轉速 V = m/s，工作臺面載荷 F = 1000N, 則，上工作臺功率為 P = ? = 與上轉臺電機相連的聯(lián)軸器選為膜片式聯(lián)軸器，估取其效率 ? m = ，支撐蝸桿的軸承選為圓錐滾子軸承，其傳動效率 ? g = ，蝸桿傳動選為單頭蝸桿，其傳動效率 ? w = ，與上主軸相連的軸承選為角接觸球軸承，其傳動效率為 ? q = ，因此上工作臺的總傳動效率根據(jù)公式 ? z = ? m? ? g? ? q? ? w （ 62） 則 ? z = ? ? ? = 以上數(shù)據(jù)選取根據(jù)《機械設計課程設計》表 82。 與上工作臺中心軸聯(lián)接的軸承的選擇 由于工作臺上的徑向載荷較大，并有軸向載荷，可考慮選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。 脹緊聯(lián)接的定心性好，裝拆方便，引起的應力集中較小，承載能力高，并且有安全保護作用。但其齒根仍有應力集中，成本也較高。 綜合考慮，由于受工作臺結構尺寸所限，選用膜片式聯(lián)軸器不需要進行潤滑，便可免去潤滑部分所占的空間，由此可減小回轉工作臺的結構尺寸，而要用齒式聯(lián)軸器則需要潤 滑，還需要考慮潤滑空間所要占的尺寸，因此不能滿足工作臺設計短小輕便的要求。 聯(lián)軸器的選擇 由于回轉工作臺要傳遞較大的轉矩，并且需要具有一定的位移補償能力，工作可靠性要求要高，還需要能夠正反轉多變頻繁的轉動，因此可選用的聯(lián)軸器有齒式聯(lián)軸器或膜片聯(lián)軸器。在一定程度上減小了設備的空間尺寸。 綜合考慮，選用蝸桿傳動方式較為適宜。 5 圖 41 回轉工作臺外觀圖 第五章 兩坐標回轉工作臺的主要傳動部件及電機的選擇 主要傳動部件的選擇 由于工作臺的轉動要實現(xiàn)轉動平穩(wěn)，且精度要求高，可以考慮選用滾動絲杠副傳動方式，或選用蝸桿傳動。在下箱體中的電機與蝸桿連接時，需要通過用膜片式連軸器以確保連接的緊密性。下主軸是靠蝸桿傳動方式傳遞動力的。在下主軸上有上下兩個圓錐滾子軸承。在上箱體與中間箱體之間的靠周邊位置相隔 90176。上箱體與下主軸的連接是通過在下主軸的上頂端加套一個脹緊套而與上箱體實現(xiàn)緊密連接的。軸承所放置的位置也是很重要的。通過上主軸上所受的載荷計算，而確定蝸輪蝸桿的結構尺寸大小。 在第一種設計方案中，與上主軸通過軸承連接的箱體稱為上箱體。 在使用方面上，五坐標機床兩坐標回轉聯(lián)動工作臺的工作環(huán)境要求不是很高，因而對使用者在其維護、保養(yǎng)上都更為簡單。 在銷售環(huán)節(jié)上，由于五坐標機床兩坐標回轉聯(lián)動工作臺的結構尺寸不大，這便于廠商的批量運輸。對關鍵性環(huán)節(jié)的設計，通過比較分析，以較高精度標準制造出來，這樣便可在整體上達到較高精度要求。 由此看出，數(shù)控轉臺的未來發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉臺；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉速和轉臺的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉的數(shù)控轉臺。因為有兩個旋轉運動參與，其所形成的合成運動的空間軌跡非常復雜和抽象，一般難以想象和理解。伺服系統(tǒng)的主要技術指標包括兩個方面，一是對系統(tǒng)基礎性能的要求，包括對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能兩方面的要求；二是對一般系統(tǒng)的要求，包括工作方式、可靠性、使用壽命、工作環(huán)境、外形、重量以及經(jīng)濟性等。 再有，隨著回轉工作臺功能的不斷完備，人們對回轉工作臺的設計和操作更多的開始考慮環(huán)保因素和使之更加人性化、系統(tǒng)化，并由此轉化成為一種設計思路，從而使設備在整體結構上的配置更加細致、更加符合人們的需要。伴隨著數(shù)學、控制理論、計算機、電子器件和液壓流體學的發(fā)展，出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)，并作為一門應用科學已經(jīng)發(fā)展成熟，形成自己的體系和一套行之有效的分析和 設計方法。通過計算機設備的精確計算功能，可以使人們免去繁瑣的數(shù)據(jù)計算過程，并且能使加工結果更加可靠。主要生產(chǎn)各種型號的數(shù)控刀架、數(shù)控分度頭、數(shù)控轉臺、數(shù)控自定心中心架、機械分度頭、機械轉臺等機床附件及多種數(shù)控專用機床。市場的需求推動了我國五軸聯(lián)動數(shù)控機床的發(fā)展， CIMT99 展會上，國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床登上機床市場的舞臺。五軸數(shù)控加工中心可以在一次裝夾中完成工件的全部機械加工工序，滿足從粗加工到精加工的全部加工要求，即適用于單件小批量生產(chǎn)也適用于大批量生產(chǎn)，減少了加工時間和生產(chǎn)費用，提高了數(shù)控設備的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟性。 近年來， 用戶對金屬加工機床的技術要求越來越高，市場對機床生產(chǎn)廠家的壓力也越來越大。 A 軸和 C 軸與 XYZ 三直線軸實現(xiàn)聯(lián)動，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。設置在床身上的工作臺可以環(huán)繞 X軸回轉，定義為 A 軸， A 軸一般工作范圍 +30 度至 120 度。 加工中心一般分為立式加工中心和臥 式加工中心，立式加工中心（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉工作臺，也只能完成工件的四面加工。 對于五坐標機床，不管是哪種類型，它們具有兩個回轉坐標。 第二章 文獻綜述 兩坐標回轉聯(lián)動工作臺作為五面體或五坐標加工中心的主要組成 部分，其性能和可靠性的高低對加工中心的加工效率有決定性的影響，作為高效機床的典型代表，各國機床設計者和使用者都已對此給與了高度重視。第五章是對上轉臺的具體參數(shù)確定及結構設計。 在本設 計論文中，第一章主要介紹論文選題及主要設計工作任務。另外，各傳動件間通過用脹緊套來聯(lián)接以減小間隙的產(chǎn)生。在了解其它一些機床的工作原理后，需要對兩坐標回轉聯(lián)動工作臺的設計結構加以整體性考慮，從而能較好地實現(xiàn)其主要功能，并能夠與其它機床配合使用。對于經(jīng)濟性及空間性的考慮，如若設計出較大型的加工設備，雖然在功能上可以滿足需求，但對其可行性方面就會較差，由此，可以說要設計出一種即能盡可能有較完善的功能，又能讓設計者和使用者都對其接受，這就是五坐標機床用兩坐標回轉聯(lián)動工作臺的設計任務要求。 目錄 第一章 前言 …………………………………………………………………………… 1 第二章 文獻綜述 ……………………………………………………………………… 1 第三章 兩坐標回轉工作臺的用途及其功能設計 …………………………………… 3 第四章 兩坐標回轉工作臺的總體結構設計 ………………………………………… 4 第五章 兩坐標回轉工作臺的主要傳動部件及電機的選擇 ………………………… 5 主要傳動部件的選擇 ……… ………………………………………………… 5 電機的選擇 …………………………………………………………………… 5 聯(lián)軸器的選擇 ………………………………………………………………… 5 主傳動件間聯(lián)接的選擇 ……………………………………………………… 6 與上工作臺中心軸聯(lián)接的軸承的選擇 ……………………………………… 7 第六章 主要零件的材料選用及其幾何尺寸的計算 ………………………………… 7 上回轉臺中蝸桿傳動的參數(shù)確定及幾何尺寸計算 ………………………… 7 上回轉臺蝸桿傳動的初步效率計算 ………………………………………… 7 選擇蝸桿傳動類型 …………………………………………………………… 8 材料選擇 ……………………………………………………………………… 8 按齒面接觸疲勞強度進行尺寸設計 ………………………………………… 8 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸 ………………………………………… 9 校核齒根彎曲疲勞強度 ……………………………………………………… 9 上回轉臺中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計算 ……………………… 11 初步確定軸的最小直徑 ……………………………………………………… 11 與上主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計算 …………………………… 12 聯(lián)接上主軸與工作臺面的脹緊套的尺寸選擇 ………………………… …… 12 下回轉臺中蝸桿傳動的參數(shù)確定及幾何尺寸計算 ………………………… 13 下回轉臺蝸桿傳動的初步效率計算 ………………………………………… 13 選擇蝸桿傳動類型 …………………………………………………………… 13 材料選擇 ……………………………………………………………………… 13 按齒面接觸疲勞強度進行尺寸設計 ………………………………………… 13 蝸桿與蝸輪的主 要參數(shù)與幾何尺寸 ………………………………………… 15 校核齒根彎曲疲勞強度 ……………………………………………………… 15 下回轉臺中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計算 ……………………… 17 初步確定軸的最小直徑 ……………………………………………………… 17 與下主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計算 …………………………… 17 聯(lián)接下主軸與工作臺面的脹緊套的尺寸選擇 …………… ………………… 18 第六章 技術經(jīng)濟分析 ………………………………………………………………… 19 第七章 結束語 ………………………………………………………………………… 20 參考文獻 …