【正文】 mm,手柄轉(zhuǎn)速 n=50r/min。 由于碳鋼 較 合金鋼價廉，應(yīng)力集中敏感性 比 較低，同時可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法 來 提高耐磨性 與 抗疲勞強度，故采用碳鋼制造 較 為廣泛 。因此，軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。直軸一般制成實心軸 ， 在那些 因為 機器結(jié)構(gòu)要求需在軸中裝其他零件或減少軸質(zhì)量 且 具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的。 ~??? ，取 ??? 于是計算安全系數(shù) caS 的值，得 : 22 1551 ??????? ? maKS ??? ? ??? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 1551 ??????? ? maKS ??? ? ??? 2222 ???????? SSS SSS ca???? 故可知其安全。 mm 則 BE 段軸所受的扭矩 : 3000032 ??TT N 軸向定位一般 用 軸肩、軸套、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證。 在面對 不同情況 時 進(jìn)行具體 的設(shè)計 分析， 但無論什么情況下 ，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng) 該 滿足： ； 2. 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等 ； 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 3. 軸上的零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整 。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為 心 軸 ， 心軸分為傳動心軸和固定心軸兩種 。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸 與 階梯軸兩種。F? =56 MPa。H? = 268MPa=218MPa （ 6）計算中心距 a ? ? 2233 2 1 6 0 2 . 5( ) 1 . 0 5 1 0 8 8 4 0 ( ) 5 4 . 7 3218EPHZZa K T ? ?? ? ? ? ?mm （ 42） 取中心距 55?a mm，查閱表 112[6]，取模數(shù) 2?m ，蝸桿分度圓直 徑 401?d mm。 （ 2） 確定載荷系數(shù) 因工作載荷較穩(wěn)定，取分布不均勻系數(shù) Kβ=1；查表 115[7]選取使用系數(shù) KA=1；蝸輪齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圓周速度 2 3v? m/s 時， 取 KV=~，取 KV =。 蝸桿傳動的設(shè)計計算 選擇蝸桿的傳動類形 根據(jù) GB/100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿 ZI?！?100176。?? = ? = MPa （ 36） 由于 1 . 5 3 1 . 0 5 1 4 5 1 3 0 2 . 3 1 0 . 9 8 5 4 . 84 0 2 3 6 1F? ??? ? ? ???MPa? ?F? （ 37） 彎曲強度滿足要求。 ，以上計算結(jié)果符合要求。H? =268MPa。 按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，再校齒根彎曲疲勞強度。采用將刻度輪進(jìn)行 90 個格的等刻度劃分，每兩個格之間度 數(shù)為 2′，則刻度輪轉(zhuǎn)動一周，回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動 180′(3176。 ， 在不影響傳遞效果的情況下， 盡可能減少傳動 和 中間環(huán)節(jié)， 以減少機械效率的降低， 能源 的 消耗和生產(chǎn)成本。 這樣才能 使機器具備預(yù)定的使用功能 。 齒輪傳動的主要特點：傳動比穩(wěn)定、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，回轉(zhuǎn)工作臺在國內(nèi)外研究狀況多為普通機床所用的手動 立 式一自由度回轉(zhuǎn)工作平臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，手動 立 式一自由度回轉(zhuǎn)工作平臺，一次裝卡無法完成多個面的加工需要，只能逐個裝夾，這樣不但影響了加工效率也影響加工精度；數(shù)控轉(zhuǎn)臺， 像美國、德國、日本這樣的發(fā)達(dá)國家在數(shù)控轉(zhuǎn)臺方面已經(jīng)有了成熟的技術(shù)，其表現(xiàn)為：具有較好的可靠性，耐用度和精度保持性等。, 0 degrees to 360 degrees, second degrees of freedom rotation accuracy and rotating angle range: 539?；剞D(zhuǎn)工作臺主要結(jié)構(gòu)由底座、轉(zhuǎn)盤、蝸輪、蝸桿、分度盤等組成，其中蝸輪蝸桿副除起傳動作用以外，還配合分度盤上粗刻線起機械分度的作用。 本文主要介紹了 手動兩自由度回轉(zhuǎn)工作平臺 設(shè)計方法 及 過程 ，包括 第一自由度回轉(zhuǎn)工作平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計，回轉(zhuǎn)精度和蝸桿傳動設(shè)計，第二自由度回轉(zhuǎn)工作平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計，回轉(zhuǎn)精度和蝸桿傳動設(shè)計 等其他零部件的設(shè)計 。 Productivity。常用的傳動形式可分為：帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動。 蝸輪蝸桿傳動有 以 下特點： 1) 結(jié)構(gòu)緊湊、能獲得大的傳動比； 2) 工作平穩(wěn)無噪音； 3) 傳動功率范圍 較 大； 4) 可以自鎖 。 ， 力求改變零件的結(jié)構(gòu)工藝性， 使零件的 使用量少，易加工，易裝配。的等刻度劃分，以便于讀取整刻度值，在手柄處安放刻度輪進(jìn)行刻度劃分，以便于讀取小數(shù)部分。 材料的選擇 考慮到蝸桿傳 動功率不大 ，因傳動速度較低，是較重要傳動，所以蝸桿選用 45 鋼；齒面要求淬火，硬度為 45~55HRC。則 .. ????? VA KKKK ? （ 31） （ 3）確定彈性影響系數(shù) ZE 因為是鋼蝸桿與鑄錫磷青銅蝸輪相配，所以 ZE=160MPa1/2 。此時 ??ad 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 校核齒根彎曲疲勞強度 ? ?2 2121 .5 3 FF a FKT YYd d m ????? （ 33） 當(dāng)量齒數(shù)： 22 33 118 1 1 9 . 9c o s c o s 1 . 4 3V ZZ r? ? ?? （ 34） 根據(jù) 2 ? ， 2 ? ，從圖 1119[7]中查得齒形系數(shù) 2 ? 螺旋角系數(shù)： 1 . 4 31 1 0 . 9 81 4 0 1 4 0Y ? ? ?? ? ? ? ??? （ 35） 從表 118[7]中查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 ? ?39。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 4 章 第二自由度回轉(zhuǎn)工作平臺 系統(tǒng)設(shè)計 分度精度劃分 由于手動兩自由度回轉(zhuǎn)工作平臺的設(shè)計，要求第二自由度回轉(zhuǎn)工作平臺的回轉(zhuǎn)精度及回轉(zhuǎn)角度范圍為： 5′、 10176。 承載力分析 重力矩計算 在手動兩自由度回轉(zhuǎn)工作平臺的設(shè)計中，重力矩主要考慮工作臺在負(fù)載回轉(zhuǎn)工作情況 下總質(zhì)量產(chǎn)生的力矩，根據(jù)設(shè)計要求手動兩自由度回轉(zhuǎn) 工作臺直徑 Ф400mm，最大承載量為 300Kg，取工作臺質(zhì)量 10Kg，工件高度 300mm， 則手 動兩自由度回轉(zhuǎn)工作平臺在工作過程中，由工作臺及工件質(zhì)量產(chǎn)生的重力矩為： F=（ 10+300） T=FH=1519 由傳動中心距公式得： ? ?23 2 ()EPHZZa KT ?? （ 1） 計算作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 2T 由表 111[7]取蝸桿頭數(shù) 1 1z? ，由表 [6]取 ZI 傳動效率 80.?? 。 其中取 n2=50r/min， Lh=43800h。 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 （ 1） 蝸桿 由表 [6]查得，表 41 蝸桿尺寸 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 表 41 蝸桿尺寸 名稱 代號 尺寸 軸向齒距 xPm?? 直徑系數(shù) q 15 分度圓柱導(dǎo)程角 ? ? 蝸桿軸向齒厚 12xSm?? 齒頂圓直徑 aLd 34mm 齒根圓直徑 1 2fL fLd d h?? （ 2）蝸輪 由表 112[7]查得 : 蝸輪齒數(shù)： 2 37z ? ； 驗算傳動比 2137 371zi z? ? ? ； 傳動比誤差為 40 37 100% %40? ??，是允許的。 精度等級公差及表面粗糙度的確定 從 GB/T100891988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)準(zhǔn)為8f GB/T100891988。曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橥鶑?fù)直線運動，或做相反的運動變換。由于軸上零件只須回轉(zhuǎn)運動，故選用直軸，為了方便定位選用階梯軸。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）及表面強化處理（如噴丸、滾壓等） ，對提高軸抗疲勞強度有著顯著效果。 軸上各段長度和直徑的初步確定 如圖 51 所示，根據(jù)總體分析取主軸總長 300?l mm， 在根據(jù)軸上各段的作用，分齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 別確定各段的尺寸 如下： 軸上 EF 段 為蝸桿 ，初定尺寸： 404011 ???dl mm；軸上 AB 段 安裝軸端螺母 ，初定尺寸： 161022 ???dl mm，軸上 BC 段安裝 手 輪，初定尺寸： 182533 ???dl mm，軸上 DE 段安裝 套筒 ，初定尺寸 2415544 ???dl mm，軸的另一半 與箱體連接 。 精確校核軸的疲勞強度 截面 C 左側(cè)： 抗扭截面系數(shù)： 33 ???? dx? mm3 抗彎截面系數(shù)： 33 ???? d? mm3 截面 C 上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 0 1 3 03 0 0 0 01 ??? TT T?? MPa 截面 C 左側(cè)的彎矩 M 為： 797301??MM N直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸 與 階梯軸兩種。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為 心 軸 ， 心軸分為傳動心軸和固定心軸兩種 。 在面對 不同情況 時 進(jìn)行具體 的設(shè)計 分析， 但無論什么情況下 ，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng) 該 滿足： 在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置 ； 2. 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等 ； 3. 軸上的零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整 。 軸向定位一般 用 軸肩、軸套、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證。 圖 61 軸示意圖 軸的載荷分析 軸的受力確定 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖 61，做出軸的載 荷分析圖，如圖 62 所示 ： 圖 62 軸的載荷分析 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 支反力的計算 首先計算蝸桿所受各力：其中蝸桿所受轉(zhuǎn)矩 T1=26000N 而在本 設(shè)計中軸主要傳遞運動，且受力較小，固 選擇 45 鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料的選擇 軸的結(jié)構(gòu)選擇 在本設(shè)計中軸類型選擇之后，按照 以下因素 決定 軸的結(jié)構(gòu)： 、尺寸、數(shù)量以及與軸連接的方法 ； ； 、大小、方向及分布情況和軸的加工工藝等 。 軸還可以 按照承受載荷的不同，可分為心軸、 轉(zhuǎn) 軸和傳動軸三類。 1275 3 . 6 42 . 7 1 2 7 . 9 0 . 1 0amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 155 K? ???? ? ??? ? ??? ? ? 2 2 2 23 . 6 4 1 3 . 3 8 3 . 1 1 . 53 . 6 4 1 3 . 3 8ca SSSSSS?????? ? ? ? ??? 所以滿足要求 。 由表 ]1[115? 查得， 60][ 1 ??? MPa。 mm,手柄轉(zhuǎn)速 n=50r/min。 由于碳鋼 較 合金鋼價廉，應(yīng)力集中敏感性 比 較低，同時可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法 來 提高耐磨性 與 抗疲勞強度，故采用碳鋼制造 較 為廣泛 。因此，軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。直軸一般制成實心軸 ， 在那些 因為 機器結(jié)構(gòu)要求需在軸中裝其他零件或減少軸質(zhì)量 且 具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的。 驗算效率 ? ? ? ? ?v?? ?? ?? t a nt a ~ 已知 ? =? ； vv farctan?? ； vf 與相對滑動速度 sv 有關(guān) 。 ? ? ，即 ?? ZZ ?39。 （ 5）確定許用接觸應(yīng)力 [ H? ] 根據(jù)蝸輪材料為 鑄錫磷青銅（ ZCuSn10P1） ，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞ 45HRC，可從表 117[7]查 得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ?39。 為了節(jié)約較貴重金屬，以及工作臺主要承受軸向力，故采用僅 齒圈用青銅制造，輪芯用 灰鑄鐵 HT100 制造。的等刻度劃分，要求小刻度盤進(jìn)行 12 個格的等刻度劃分，并且與主刻度盤的第 11 個格相對應(yīng)，則回轉(zhuǎn)精度可保證為 5′。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 精度等級公差及表面粗糙度的確定 從 GB/T100891988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)準(zhǔn)為8f GB/T100891988。 傳動比誤差為 : 1 2 0 1 1 8 1 0 0 % 1 .6 %120?