【正文】 種可以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給和分度運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)，它常被使用于各類設(shè)備上，可提高加工效率，完成更多的工藝，它主要由原動(dòng) 力、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、工作臺(tái)等部分組成，并可進(jìn)行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實(shí)用的加工工具。估計(jì)近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 到每年 600 臺(tái)左右。 方案設(shè)計(jì) 底座的結(jié)構(gòu)型式： 底座的設(shè)計(jì)通常是和傾斜式焊接回轉(zhuǎn)臺(tái)的總體方案設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系在一起的。為滿足傾斜式焊接回轉(zhuǎn)臺(tái)底座高度及運(yùn)輸要求，根據(jù)傾斜式焊接回轉(zhuǎn)臺(tái)級(jí) 別加大，箱疊式底座結(jié)構(gòu)層次也逐漸增多。 折疊式 折疊式底座是利用平行四邊形機(jī)構(gòu)原理，在安裝時(shí)底座處于低位，在工作時(shí)處于高位。 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。 轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì) 一種用來 固定工件 作回轉(zhuǎn) 焊接工作 的回轉(zhuǎn)盤，該回轉(zhuǎn)盤包括轉(zhuǎn)盤、螺栓、調(diào)節(jié)螺栓、鎖緊螺栓。 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 31 傳動(dòng)方案 方案一的最大缺陷是： ； ； ，無法使工作臺(tái)完成自鎖。 蝸桿傳動(dòng)有以下特點(diǎn)： 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 1．傳動(dòng)比大，在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá) 1000 以上。這種蝸桿傳動(dòng)常用于起重裝置中。 如圖，采用電機(jī)帶減速動(dòng)齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。 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。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。在機(jī)械傳動(dòng)過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，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來完成。 傳動(dòng)方案及其分析 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為：電液脈沖馬達(dá) —— 齒輪傳動(dòng) —— 蝸桿傳動(dòng) —— 工作 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。 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。 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。所測(cè)量的結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺(tái)分度定位精度更高。 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 伺服電動(dòng)機(jī)分交、直流兩類。交流伺服電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格（要求分別小于 10％～ 15％和小于 15％～ 25％）等特點(diǎn)。在永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)中，勵(lì)磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通φ恒定。與其他傳動(dòng)形式相比，傳動(dòng)比相同時(shí)， 機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。 4．效率低、制造成本較高 蝸桿傳動(dòng)是，齒面上具有較大的滑動(dòng)速度，摩擦磨損大，故效率約為 ，具有自鎖的蝸桿傳動(dòng)效率僅為 。 兩種型式各有特點(diǎn)： 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。 （ 2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等。 按 齒面 接觸 強(qiáng) 度 設(shè)計(jì) d1t? 3 22])([ ))(1(1 HdU ZEUKT ?? ? (1)確定公 式內(nèi) 的各 計(jì) 算 數(shù) 值 1） 試選載 荷系 數(shù) Kt1=； 19 2) 計(jì) 算小 齒輪傳遞 的 轉(zhuǎn)矩 T1=21maxninT= 60000??= 3） 選 取 齒寬 系 數(shù) ，小 齒輪做懸 臂布置， d? =； 4）材料的 彈 性影 響 系 數(shù) ZE= ； 5）按 齒面 硬度查的小 齒輪 的接觸疲 勞強(qiáng) 度極限 ? Hlim1=1200Mpa,大 齒輪 的接觸疲勞強(qiáng) 度極限 ? Hlim1=800Mpa； 6）接觸疲 勞壽命 系 數(shù) KHN1=1,KHN2=1； 7） 計(jì) 算接觸疲 勞許 用 應(yīng) 力 取失效概率 為 1%,安全系 數(shù)為 S=1 [? H]1=1200Mpa, [? H]2=800Mpa. (2)計(jì) 算 1）算小 齒輪 分度 圓 直 徑 d1t,代入 [? H]中 較 小的值 代入各 數(shù) 值的 d1t? 3 22])([ ))(1(1 HdU ZEUKT ?? ?=22mm 2） 計(jì) 算 圓 周速度 V V=10006011?tnd? =3)計(jì) 算 齒寬 b b= d? d1t=? 22= 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 4)計(jì) 算 齒寬 與 齒 高之比hb. 模 數(shù) mt= ?2022 齒 高 h== = hb = = 5） 計(jì) 算 載 荷系 數(shù) 根據(jù) V=， 6級(jí) 精度，查的 動(dòng)載 系 數(shù) Kv=. 直 齒輪 KH? =KF? =. 查表的使用系數(shù) KA=1； 用插值法查得 6級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐懸臂布置時(shí) KH? =. 由 hb = KH? = 得 KF? =. 故載荷系數(shù) K=KA KV KH? KH? =1 1 = 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑 d1=d1t 33?KtK= 7)計(jì)算模數(shù) m m= 11zd = = 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 21 M≥3 2 ][112 FdZYFaYSaKT ?? （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 查表得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ? FE1=800Mpa。 3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 （ 1）蝸桿 軸向齒距 Pa=? m=。變位系數(shù) X2=+。 蝸輪咽喉母圓半徑 ra2== =. 5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ? F= ][221 FYYF amdd kT ?? ? 當(dāng)量齒數(shù) Zv2= os 39c os 2 33 ?rZ= 根據(jù) X2=+, Zv2= YFa2=. 螺旋角系數(shù) Y? =1 ?140r =1 ?? = 許用彎曲應(yīng)力 [? F]= [? F]‵ KFN 查的 ZCUSn10P1 制造的蝸輪基本許用彎曲應(yīng)力 [? F]‵ =56Mpa. 壽命系數(shù) KFN=986 10?= [? F]=56 = ? F= ??? ?? 60 = 6 驗(yàn)算效率 ? ? =（ ～ ） )tan(tan vr r?? 已知 r=176。 v? =176。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如 ，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用直流伺服電機(jī)的閉環(huán)反饋控制。工作臺(tái) 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為 ? ? ? ? 222121mkg00 ??????? iJJiJJJJ ZZL 工作臺(tái)蝸輪蝸桿 電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量為 mkgJ M ?? ?? MLJJ 滿足慣量匹配要求 3）定位加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算 LLMam MJJtnM ??? )(602? 取時(shí)間常數(shù) msta 200? 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 計(jì)算得到定位最大轉(zhuǎn)矩為 M= ax ??? MM 綜上，選擇電機(jī)為法納克 5L直流伺服電機(jī)。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型和尺寸。此類軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。 29 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 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。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。 本章小結(jié) 對(duì)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要零件及傳動(dòng)系統(tǒng)的零件進(jìn)行設(shè)計(jì) 選型 零件校核，按照機(jī)械設(shè)計(jì)一書進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成機(jī)械部分。齒輪 4 與蝸桿 9 是靠楔形拉緊圓柱銷 5（ A一 A 剖面）來連接。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾柱軸承支承，并由圓錐滾子軸承及圓錐孔雙列圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。 (2)柔性化 包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 (4)實(shí)時(shí)智能化 早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度 33 任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能 ，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 (3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化 多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、 2D+2 螺旋插補(bǔ)、 NANO 插補(bǔ)、 NURBS 插補(bǔ) (非均勻有理 B樣條插補(bǔ) )、樣條插補(bǔ) (A、 B、 C 樣條 )、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。 (5)多媒體技術(shù)應(yīng)用 多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和 CRT 抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。根據(jù)不同的功 能需 35 求，將基本模塊，如 CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、 PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。 智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。 通過我學(xué)到了很多，初步的讓我認(rèn)識(shí)到理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要 。通過本次的設(shè)計(jì)使我對(duì) AUTCAD 操作更熟練，能夠完整的畫出簡(jiǎn)單零件的設(shè)計(jì)圖紙。由于本次設(shè)計(jì)時(shí)間短和水平有限，做的不夠精細(xì)，難免有點(diǎn)錯(cuò)誤懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。對(duì)我的方案改進(jìn)和圖形的修改有了非常大的幫助。 最后，要感 謝所有曾經(jīng)幫助我的同學(xué)，我的舍友，使他們的鼓勵(lì)和幫助，讓我的設(shè)計(jì)圓滿結(jié)