【正文】 轉(zhuǎn)矩 3T .......................... 33 求作用在齒輪上的力 .......................................... 33 初步確定軸的最小直徑 ........................................ 33 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................ 34 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 .................................. 37 結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................... 37 鍵聯(lián)接的選擇 ..................................................... 38 鍵聯(lián)接的 類型 ................................................ 38 鍵聯(lián)接的尺寸 ................................................ 38 鍵聯(lián)接的強度驗算 ............................................ 38 軸承的選擇 ....................................................... 39 軸承的類型 .................................................. 39 軸承的尺寸 .................................................. 40 第四章 結(jié)論與展望 ................................................... 40 致謝 ................................................................. 42 V 參考文獻 ............................................................. 43 附錄 A 附加圖、表 ..................................................... 44 插圖清單 圖 11 中國國際機床展覽會數(shù)據(jù)統(tǒng)計 ..........................................1 圖 12 數(shù)控可傾回轉(zhuǎn)工作臺 ..................................................2 圖 21 傳動方案 ...........................................................11 圖 22 步進電機 ...........................................................12 圖 23 伺服電機 ...........................................................14 圖 24 電液脈沖馬達 .......................................................16 圖 25 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺 .....................................................17 圖 26 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺 .....................................................18 圖 27 總體設(shè)計 原理圖 .....................................................19 圖 28 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 ....................................................19 圖 31 工作臺尺寸 .........................................................20 圖 32 工作臺箱體圖 1.....................................................21 圖 33 工作臺箱體圖 2.....................................................21 圖 34 一級齒輪傳動 .......................................................23 圖 35 小齒輪 ............................................................ 28 圖 36 大齒輪 ............................................................ 28 圖 37 蝸桿軸裝配方案 .................................................... 34 圖 38 蝸桿軸受力分析 .................................................... 35 圖 39 蝸桿軸的應(yīng)力分析圖 ................................................ 36 圖 310 蝸桿軸 ............................................................37 插表清單 表 31 蝸桿軸危險截面應(yīng)力 ................................................ 37 表 32 鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 [σ p] 或 壓強 [p] ............................... 39 長安大學(xué) 1 第一章 前言 本課題的學(xué)術(shù)背景及理論與實際意義 2020 年在北京舉辦的第 11屆中國國際機床展覽會上，數(shù)控機床、加工中心、復(fù)合機床在裝備制造業(yè)內(nèi)已呈現(xiàn)出量大面廣態(tài)勢，這類工作母機在各類制造業(yè)已經(jīng)普及應(yīng)用，并清晰地表達出時代特征與發(fā)展潮流。 目前，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于 臥式的鏜 銑 床和加工中心上 。通過對數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 的 設(shè)計， 使大學(xué)生在步入社會之前，不僅能夠設(shè)計出數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，而且能夠掌握機械設(shè)計的方法和步驟。 part drawing and assembly drawing drawing, and so on. the design of NC rotary worktable, first of all, is the overall design, transmission scheme using a gear drive and worm drive。因此在現(xiàn)代加工中心的 開發(fā)中，數(shù)控回轉(zhuǎn)軸的設(shè)計與制造，成為研制機床的核心任務(wù)之一，而數(shù)控回轉(zhuǎn)軸，同時也起著承載工作重量、夾持工件的功能，故要重視其創(chuàng)新設(shè)計。因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此我們要借助時代的步伐，與時俱進，開拓創(chuàng)新，使我國成為具有領(lǐng)先技術(shù)的綜合性強國。 隨著數(shù)控功能部件的發(fā)展， 精密回轉(zhuǎn) 工作臺 對功能部件的依賴性越來越大。近半個世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩 個階段和六代的發(fā)展。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當(dāng)時曾用于控制多臺機床， 稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理。 還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控（即 CNC）了，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控（ NC）。 （ 1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 3） 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要 修配 。但是受到原來機械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅(qū)動是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式。轉(zhuǎn)臺按功能的不同可分為通用轉(zhuǎn)臺和精密轉(zhuǎn)臺兩類。因此，對開環(huán) 7 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的傳動精度要求高比較、傳動間隙還盡量要小。 等分回轉(zhuǎn)工作臺與擺頭是多坐標(biāo)數(shù)控機床的關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉(zhuǎn)臺與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達到高速加工所需的速度和精度。 設(shè)計準(zhǔn)則 我 們的設(shè)計過程中，本著以下幾條設(shè)計準(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 4） 預(yù)測意外載荷 5） 創(chuàng)造有利的載荷條件 6） 提高合理的應(yīng)力分布和剛度 7） 重量要適宜 8） 應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 9） 根據(jù)性能組合選擇材料 10） 零件與整體零件之間精度的進行選擇 11） 功能設(shè)計應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求 主要技術(shù)參數(shù) （ 1）最大回轉(zhuǎn)半徑： 500 mm （ 2） 回轉(zhuǎn)角度： 0～ 360176。 傳動方式特點 蝸桿傳動 特點 ： 1)由于蝸桿相當(dāng)于一個螺桿，當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于摩擦角時，蝸桿傳動帶有自鎖性，這時渦輪副只能由蝸桿驅(qū)動渦輪，不能由渦輪驅(qū)動蝸桿。 3）外廓尺寸小， 結(jié)構(gòu)緊湊、效率高。與其他傳動形式相比，傳動比相同時，機構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。 (2) 一般步進電機的精度為步進角的 35%，角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性 ， 可以組成結(jié)構(gòu)較為簡單而 又具有 —定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高招度時組成閑環(huán)控制系統(tǒng)。 (9)由于存在失步和共振，因此步進電動機的加減速方法根據(jù)利用狀態(tài)的不向而復(fù)雜化。 （ 14） 速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，低速下仍能保證獲得大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。 避免了 力矩浪費的現(xiàn)象 。 但現(xiàn)在價格高。是當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)中特別是開環(huán)系統(tǒng)中比較理想的伺服元件。 兩種型式各有特點： （ 1） 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺和開環(huán)直線進給機構(gòu)一樣，都可以用步進電機來驅(qū)動。 （ 2） 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺和開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺大致相同，其區(qū)別在于：閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺有轉(zhuǎn)動角度的測量元件（圓光柵）。箱體還可以儲存潤滑劑，實現(xiàn)各種運動零件的潤滑。蝸桿箱體布置如圖 33所示。 工作所需功率為：ww 1000?WWVFP ? ww 9550n?wTP ? 式中 T=150 mN? , wn =36r/min,電機工作效率 η w=，代入上式得 Pw=150 36/（ 9950 ） = KW 電機所需的輸出功率為： P0= Pw/η 式中：η為電機至工作臺主動軸之間的總效率。 0. 95H N H NKK?? 8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效 概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（ 1012）得 ? ?? ? 2l i m221l i m11MPSKMPSKHNHHNH???????????? （ 2）計算 1）試算小齒輪的分度圓直徑 1td ，代入 []H? 中較小的值 2131 12 .3 2 ( )[]EtHK T Zud du???? 8,189341 3 23 ???????????? 2）計算周轉(zhuǎn)速度 v smndv / 0 0 060 3 0 0 0 0 060 11 ?? ????? ?? 3）計算齒寬 b mmdb td ????? ? 4)計算齒寬與齒高之比 bh 模數(shù) ??? zdm tt 齒高 ???? tmh 23 ??hb 5） 計算載荷系數(shù) 根據(jù) smv /? 7 級精度，由文獻 [1， 206~206]圖 108 查的動載荷系數(shù)?VK 。 選 擇材料 考慮到蝸桿傳動功率不大，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 蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 4555HRC。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) h21 jn60 LN ? ）（ 83 0 08211 2 03 0 0 060 ??????? ?? 壽命系數(shù) 803 108 77 ???HNK 則 ? ? ? ? MPK HHNH ?????? ?? （ 6）計算中心距 mma 3 ??????? ????? 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，取中心距 mma 225? ，模數(shù) mmm ? ，蝸桿分度圓直徑 mm35d1 ? 。 KWPP ???? ? m in/1 0 0 033 0 0 013 rinn ??? mmNnPT ???? 3363 求作用在齒輪上的力。 =F a1F r2M aM VT5736 圖 39 蝸桿軸的應(yīng)力分析圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 A 是軸的危險截面