【正文】 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 24 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類(lèi)設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括 圖紙、程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。當(dāng)出現(xiàn)上述諸問(wèn)題后，可改變部分傳動(dòng)件的使用或選用更高效的電機(jī)設(shè)備，這樣就有可能使上述問(wèn)題加以解決。當(dāng)加入輔助支撐后，這些問(wèn)題便得以解決，從而減小結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。在脹緊套的選用上，也是有大量的標(biāo)準(zhǔn)件可供選擇的。 第八章 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)對(duì)五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回 轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的整體設(shè)計(jì)，使我對(duì)具體的實(shí)物產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了系統(tǒng)性的理解。這也為執(zhí)行系統(tǒng)的加工操作提高了穩(wěn)定性。 此外，這種兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)并非真正意義上的加工機(jī)床，但卻可以其道諸多機(jī)床加工的等效作用。由于其結(jié)構(gòu)尺寸不是很大，因此也便于裝運(yùn)，這更加提高了其實(shí)用性。通過(guò)對(duì)一些此類(lèi)產(chǎn)品的分析與研究，其確實(shí)對(duì)工件的加工操作效率有較大的提高，并且其技術(shù)含量和經(jīng)濟(jì)成本不算太高，可以通過(guò)較少量的資源消耗，便可創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。這是為了在操作加工中，使機(jī)床工作臺(tái)不必頻繁轉(zhuǎn)位，工件也不須多次的拆卸裝卡就能夠快捷簡(jiǎn)便的完成工作任務(wù)。 與下主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計(jì)算 選取軸承預(yù)期計(jì)算壽命 hL? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）表 133 查得 hL? = 25000h 確 定軸承基本額定動(dòng)載荷 取軸肩距離為 倍的軸承內(nèi)徑，則軸肩大徑 d = 55 + 55 ? ?2 = 65mm 當(dāng)量載荷為 P = 8000N，轉(zhuǎn)速 n = 2r/min。 蝸輪分度圓直徑 d2 = m 2z = 8 ?31 = 248mm 蝸輪喉圓直徑 da2 = d2 + 2ha2 = 248 + 2 ?4 = 256mm 蝸輪齒根圓直徑 df2 = d2 ? 2hf2 = 248? 2 ?4 = 240mm 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2 = a ? 12 da2 = 32mm 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)公式 2Vz = 23cosz? （ 611） 則 2Vz = 331(cos 5 )???????= 根據(jù) 2x = ? ， 2Vz = ，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）圖 1119 中可查得齒形系數(shù) YFa2 = 。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(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)，在校核齒根彎曲疲勞 14 強(qiáng)度。所選用的脹緊套尺寸為： d = 70mm； D = 110mm； l = 24mm； L = 28mm； L1 = 脹緊套重量為 。 11 圖 61 上蝸桿結(jié)構(gòu) 圖 62 上蝸輪結(jié)構(gòu) 上回轉(zhuǎn)臺(tái)中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算 初步確定軸的最小直徑 上主軸的功率 P = ； 上主軸的轉(zhuǎn)速 n = 4r/min； 上主軸的轉(zhuǎn)距 T = 9550000 ????????? = 334250N? mm； 根據(jù)公式 d? A0 3Pn (616) 初步估算軸的最小直徑。 確定接觸系數(shù) Z? 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動(dòng)中心距 a 的比值 d1/a = ，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）圖 1118 中可查得 Z? = 。 為便于加工，蝸桿和蝸輪旋線方向取為右旋。由于有標(biāo)準(zhǔn)件可以選用，這樣即方便又經(jīng)濟(jì)。 （ 1） 當(dāng)選用花鍵聯(lián)接時(shí) 其聯(lián)接受力較為均勻，可承受較大的載荷，軸上零件與軸的對(duì)中性好，且導(dǎo)向性好。目前，交流伺服電機(jī)在調(diào)速性能方面已逐步接近直流伺服電機(jī)，并且整體可靠性高，具有高性能、大容量等特點(diǎn)。 （ 2） 當(dāng)選用蝸桿傳動(dòng)時(shí) 蝸桿傳動(dòng)精度較高，可重復(fù)定位，能實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，傳動(dòng)效率較低，降速效果較好，并且其經(jīng)濟(jì)性好，可實(shí)現(xiàn)自鎖。通過(guò)下箱體中的電機(jī)可以向蝸桿、蝸輪和主軸輸送動(dòng)力。而推力球軸承的作用是使上箱體能夠有較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 由于兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，因而，下主軸既需要與上箱體相連，又需與下箱體相連，所以下主軸被設(shè) 計(jì)為豎直放置的。上主軸與電機(jī)間的傳動(dòng)方式可選為蝸桿傳動(dòng)。因?yàn)榇罅窟x用標(biāo)準(zhǔn)件，使其制造成本較低，則銷(xiāo)售的效益空間就會(huì)很大，這也能促使其在全國(guó)范圍內(nèi)的暢銷(xiāo)。不僅如此，這樣也能節(jié)省生產(chǎn)總時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本。 編程復(fù)雜、難度大。近年來(lái)像 AutoCAD、 Pro/E 等繪圖軟件的普遍使用，更是大大方便了人們對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)加工。 3 隨著人們使用的需要，對(duì)機(jī)械加工的精度要求會(huì)越來(lái)越高，在使用上也要求越來(lái)越智能化，這就好比原先用尺丈來(lái)衡量的，今 天已小到納米級(jí)了。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，其加工效率相當(dāng)于兩臺(tái)三軸機(jī)床，甚至可以完全省去某些大型自動(dòng)化生產(chǎn)線的投資， 大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運(yùn)輸時(shí)間及費(fèi)用。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度，高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類(lèi)主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。立式五軸加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，其一就是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)為加工中心和數(shù)控銑床提供了回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，通過(guò)第四軸、第五軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)或分度頭完成等分、不等分或連續(xù)的回轉(zhuǎn)加工，完 成復(fù)雜曲面加工，使機(jī)床原有的加工范圍得以擴(kuò)大。第四章從總體結(jié)構(gòu)上確定了布局方案及設(shè)計(jì)比較?？?慮到傳動(dòng)件間需要緊密性聯(lián)接，以提高精度，在傳動(dòng)件與電機(jī)相連處選用膜片式聯(lián)軸器聯(lián)接可以有效提高緊密性。因此，要使加工成形效率更高，就需要設(shè)計(jì)出能夠完成多軸移動(dòng)可回轉(zhuǎn)式的加工設(shè)備。對(duì)于經(jīng)濟(jì)性及空間性的考慮，如若設(shè)計(jì)出較大型的加工設(shè)備，雖然在功能上可以滿足需求，但對(duì)其可行性方面就會(huì)較差，由此，可以說(shuō)要設(shè)計(jì)出一種即能盡可能有較完善的功能，又能讓設(shè)計(jì)者和使用者都對(duì)其接受，這就是五坐標(biāo)機(jī)床用兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求。另外，各傳動(dòng)件間通過(guò)用脹緊套來(lái)聯(lián)接以減小間隙的產(chǎn)生。第五章是對(duì)上轉(zhuǎn)臺(tái)的具體參數(shù)確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 對(duì)于五坐標(biāo)機(jī)床，不管是哪種類(lèi)型，它們具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞 X軸回轉(zhuǎn)，定義為 A 軸， A 軸一般工作范圍 +30 度至 120 度。 近年來(lái)， 用戶對(duì)金屬加工機(jī)床的技術(shù)要求越來(lái)越高，市場(chǎng)對(duì)機(jī)床生產(chǎn)廠家的壓力也越來(lái)越大。市場(chǎng)的需求推動(dòng)了我國(guó)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展， CIMT99 展會(huì)上，國(guó)產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床登上機(jī)床市場(chǎng)的舞臺(tái)。通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備的精確計(jì)算功能，可以使人們免去繁瑣的數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程，并且能使加工結(jié)果更加可靠。 再有，隨著回轉(zhuǎn)工作臺(tái)功能的不斷完備，人們對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)和操作更多的開(kāi)始考慮環(huán)保因素和使之更加人性化、系統(tǒng)化，并由此轉(zhuǎn)化成為一種設(shè)計(jì)思路，從而使設(shè)備在整體結(jié)構(gòu)上的配置更加細(xì)致、更加符合人們的需要。因?yàn)橛袃蓚€(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)參與，其所形成的合成運(yùn)動(dòng)的空間軌跡非常復(fù)雜和抽象，一般難以想象和理解。對(duì)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，通過(guò)比較分析，以較高精度標(biāo)準(zhǔn)制造出來(lái)，這樣便可在整體上達(dá)到較高精度要求。 在使用方面上，五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的工作環(huán)境要求不是很高，因而對(duì)使用者在其維護(hù)、保養(yǎng)上都更為簡(jiǎn)單。通過(guò)上主軸上所受的載荷計(jì)算，而確定蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)尺寸大小。上箱體與下主軸的連接是通過(guò)在下主軸的上頂端加套一個(gè)脹緊套而與上箱體實(shí)現(xiàn)緊密連接的。在下主軸上有上下兩個(gè)圓錐滾子軸承。在下箱體中的電機(jī)與蝸桿連接時(shí)，需要通過(guò)用膜片式連軸器以確保連接的緊密性。 綜合考慮，選用蝸桿傳動(dòng)方式較為適宜。 聯(lián)軸器的選擇 由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)要傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，并且需要具有一定的位移補(bǔ)償能力，工作可靠性要求要高，還需要能夠正反轉(zhuǎn)多變頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可選用的聯(lián)軸器有齒式聯(lián)軸器或膜片聯(lián)軸器。但其齒根仍有應(yīng)力集中，成本也較高。 與上工作臺(tái)中心軸聯(lián)接的軸承的選擇 由于工作臺(tái)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。 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。 確定許用接觸應(yīng)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(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）表 117 中查得蝸桿的基本許用應(yīng)力 [ H? ]? = 268MPa。選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 13 圖 63 上主軸結(jié)構(gòu) 下回轉(zhuǎn)臺(tái)中蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算 下回轉(zhuǎn)臺(tái)蝸桿傳動(dòng)的初步效率計(jì)算 下轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)面最大轉(zhuǎn)速： n = 4r/min 根據(jù)公式： Pw = 1000FV 其中，工作臺(tái)面轉(zhuǎn)速 V = m/s，工作臺(tái)面載荷 F = 500N, 則，下工作臺(tái)功率為 P = 500 ? = 與下轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)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(dòng)效率 ? g = ， 蝸桿傳動(dòng)選為單頭蝸桿，其傳動(dòng)效率 ? w = ，與下主軸相連的軸承選為角接觸球軸承，其傳動(dòng)效率為 ? q = ，支撐上轉(zhuǎn)臺(tái)的軸承選為推力球軸承，其傳動(dòng)效率 t? = 。由傳動(dòng)中心距公式 a ≥ ? ? 232 EHZZKT? ??????? (65) 確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)距 T2 按 Z1 = 1，估取效率 ?= ，根據(jù)公式 T = ???? ? Pn （ 66） 則 T2 = ???? ? Pn? = ???? ? ? = 955000N? mm 確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù) K? = 1；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）表 115選取使用系數(shù) K? = ；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大 ，可取動(dòng)載系數(shù) VK = 。 根據(jù)螺旋角系數(shù)公式 Y? = 1? 140?? （ 612） 則 Y? = 1? 140????????? = 根據(jù)許 用彎曲應(yīng)力公式 [ F? ] = []F?? ? KFN (613) 16 從《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）表 118 中查得由 ZCuSn10P1 制造的基本許用彎曲應(yīng)力 []F?? = 40MPa。 根據(jù)基本額定動(dòng)載荷公式