【正文】 37 所示 圖 37 蝸桿軸裝配方案 （ 2）根據軸的定位的要求，確定軸的各段直徑和長度。其中 ，有些還能實現軸向固定以傳遞軸向力；有些則能構成軸向動聯接。 鍵的標記為 GB/T 1096 鍵 36810 ?? 軸承的選擇 軸承的類型 軸承是支承軸頸的部件，有時也用來支承軸上的回轉零件。 參考齒輪 輪轂長度 選鍵長 mmL 36? 。根據式 [1]（ 1155）及上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭矩切應力為脈動循環(huán)變應力，取 ?? 軸的計算應力 W TM2321ca )(?? ?? 322 )( 3 ? ??? MP? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由 [1]表 511 查得 1[ ] 60MPa?? ? ，因此1[]ca???? ，故安全。 先按照 [1]式（ 152）初步估軸的最小直徑。111836? ? 29 蝸桿軸向齒厚 21m21s a ????? ?? （ 2） 蝸輪 蝸輪齒數 1202 ?Z 變位系數 0x? 驗算傳動比 120112020 ??? ZZi 這時傳動比誤差為 0% ,是允許的 蝸輪分度圓直徑 mmmZd ???? 蝸輪喉圓直徑 mmhdd aa 427)(24202 222 ??????? 蝸輪齒根圓直徑 )(222 ?? ??? chmdd af ????? 蝸輪咽喉圓半徑 mmdarag 22 ?????? 校核齒根彎曲疲勞強度 ? ?FFaF YYmdd KT ?? ? ?? 221 式中 F? —— 蝸輪齒根彎曲應力； 2FaY —— 蝸輪齒形系數； ? ?F? — — 蝸輪的許用彎曲應力； 2T —— 蝸輪轉矩； k —— 使用系數； ?Y —— 螺旋系數； 1d —— 蝸桿分度圓直徑； 2d —— 蝸輪分度圓直徑； m —— 模數。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。 由文獻 [1， 193~193]表 102查得使用系數 1AK? 。 因此， 33321 ????? ???? P0= Pw/η =一般電機的額定功率 Pm=()P0=()= KW 則取電機額定功率為： Pm= KW。傳動比分配得合理，可使傳動裝置得到較小的外廓尺寸或較輕 的重量，以實現降低成本和結構緊湊的目的；也可以使傳動零件獲得較低的圓周速度以減小動載荷或降低傳動精度等級；還可以得到較好的潤滑條件。使機器各部分分別由獨立的箱體組成，各成單元，便于加工、裝配、調整和修理。同此可見閉環(huán)控制數控系 圖 26 閉環(huán)回轉工作臺 統(tǒng)可以消除機械傳動的各種誤差及在加工過程中產生干擾的影響，使加工精度大大提高。數控裝置將工件加工程序處理后，輸出指令脈沖信號，由 圖 25 開環(huán)回轉工作臺 16 數控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使 步進電機轉動，驅動執(zhí)行部件。 其優(yōu)點為 ： 角位移準確、反應迅速、調整范圍廣 ，在低速下可以得到很高的輸出力矩，剛性好，時間常數小，反應快，速度平穩(wěn)等。大慣量，最高轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。 伺服電機分為 直流伺服 電機和 交流伺服 電機： 直流伺服電機分為有刷和無刷電機。 （ 16） 步進電機低速時可以正常運轉 ,但若高于一定速度就無法啟動 ,并伴有嘯叫聲。 （ 11） 步進電機外表不允許較高的溫度。 (4)易于起動、停止、正反轉及變速．響應性也好 (5)停止時，可有自鎖能力。 3．可以自鎖 當蝸桿的導程角小于齒輪間的當量摩擦角時，若蝸桿為主動件，機構將自鎖。 5） 當兩軸間距較大時，采用齒輪傳動就比較笨重 6）圓周速度及功率范圍廣，應用最廣泛 7）不能緩沖，無過載保護作用，有 噪音 10 傳動方案及其分析 由圖 21所示，數控回轉工作臺的傳動方案有兩種：方案一為一級和二級都是齒輪傳動；方案二為一級齒輪傳動，二級蝸桿傳動。 3)蝸輪副傳動平穩(wěn)，無噪聲 4)蝸輪副傳動是滑動摩擦，在傳動中摩擦損害較大，因此傳動效率較低。 （ 4） 最大承載重量 100㎏ （ 5） 電液脈沖馬達功率 （ 6） 電液脈沖馬達轉速 3000 rpm （ 7） 總傳動比： 360 長安大學 9 第二章 方案比較 與選擇 傳動方案的選擇 傳動方案傳動時應滿 足的要求 數控回轉工作臺一般由原動機、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原動機和工作臺之間傳遞運動和動力，并可實現分度運動。 數控回轉工作臺包括轉臺底腳、圓形的轉臺臺面、四個安裝在轉臺底腳的上表面、以均角布置的滾動軸承件和一安裝在轉臺底腳上表面中心的內裝調心軸承的中心支座，每一滾動軸承件包括一第一滾動軸承和通過第一輪軸支撐第一滾動軸承的支座，回轉工作臺臺面的下表面中心設置有一垂直向下的第二輪軸，回轉工作臺臺面安裝在轉臺底腳之上，第二輪軸與中心支座中的 調心軸承的內圈固定，而所述第一滾動軸承的轉動表面各與轉臺臺面的下表面滾動接觸。數控轉臺的圓形導軌采用都是大型推力滾珠軸承，使回轉靈活。 。 數控回轉工作臺 表面光滑平整，美觀不易變型， 耐高溫、 耐熱、耐酸、耐堿， 耐磨損、耐油、使用壽命長，也 適合一般工廠作業(yè)與精密模具維修，儀器置放與檢測等用途耐高溫、耐磨損、耐油、使用壽命長， 為多功能桌板，適合一般工廠、食品業(yè)、研究室、電子廠無塵室使用。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。 5） 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長 時間無人看管加工。 5 （ 3）引入故障診斷專家系統(tǒng) （ 4）智能化數字伺服驅動裝置 可以通過自動識別負載，而自動調整參數，使驅動系統(tǒng)獲得最佳的運行。 數控未來發(fā)展的趨勢 1） 繼續(xù)向開放式、基于 PC 的第六代方向發(fā)展 基于 PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數控系統(tǒng)生產廠家會走上這條道路。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結構來解決。人們不得不采用數字邏 輯電路 搭 成一臺機床專用計算機作為數控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數控（ HARDWIRED NC），簡稱為數控（ NC）。 數控回轉工作臺行業(yè)的發(fā)展，依賴于行業(yè)技術水平和創(chuàng)新能力的提高，依賴于 機床的數控化和產品快速的升級換代，依賴于制造業(yè)從剛性自動化向柔性自動化方向轉變這一社會需求，由于我國機床附件廠資金緊張，造成技術創(chuàng)新和技術改造的力度不大，使附件水平的發(fā)展嚴重滯后，成為制約民族機床工業(yè)發(fā)展的瓶頸。然數控回轉工作臺更有發(fā)展前途 ,它是一種可以實現圓周進給和分度運動的工作臺，它常被應用于臥式的鏜床和加工中心上，可前進加工效率，完成更多的工藝，它重要由原動力、齒輪傳動、蝸桿傳動、工作臺等部分組成，并可進行間隙打消和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。 中國國際機床展覽會010203040506070觀眾人數（萬） 展會交易額（億元）2020年2020年2020年 圖 11 中國國際機床展覽會數據統(tǒng)計 研究現狀 目前工作臺的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機床上，伴隨著科技的與時俱進，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現代的多功能性方向發(fā)展，現在一些工作臺，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在銑床和鏜床等機床上。 worm gear screw connection with the table。 對于數控回轉工作臺的設計，首先，進行總體方案設計， 傳動 方案 采用齒輪傳動和蝸桿傳動； 然后進行各零件的設計與校核， 蝸桿與軸 采用整體式結構 ；蝸輪與工作臺采用螺釘連接； 工作臺的平衡通過止推軸承來保證； 箱體由箱座、箱蓋和頂蓋組成 ；最后，對各零件進行裝 配。 數控機床的圓周進給由回轉工作臺完成，回轉工作臺可以與 X、 Y、 Z 三個坐標軸聯動，從而加工出各種球、圓弧曲 面 等。 the workbench balanced by the thrust bearing to ensure。并且目前部分工作臺還可以作為機床的第四回轉軸，大大提高了機床的性能。 目前 數控回轉工作臺已廣泛應用于數控機床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢是： 1．在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉臺； 2．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 3 力； 3．在形式上繼續(xù)研制兩軸聯動和多軸并聯回轉的數控轉臺。國產 回轉工作臺 配套件在產品質量、性能、結構創(chuàng)新、品牌信譽、外觀造型、精度穩(wěn)定性等方面與發(fā)達國家相比都存在一定的差距，但在產品的價格、交貨期和售后服務上占有較大的優(yōu)勢。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經了三代，即 1952 年的第一代 電子管； 1959 年的第二代 晶體管； 1965 年的第三代 小規(guī)模集成電路。由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數控。至少采用 PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯網通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數控的任務。 微觀看改造的必要性 從微觀上看，數控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出 的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。 數控化改造的優(yōu)缺 點 (1)減少投資額、交貨期短 同購置新機床相比，一般可以節(jié)省 60％～ 80％的費用，改造費用低。改造的機床一安裝好，就可以實現全負荷運轉。 回轉工作臺耐沖擊、吸震、美觀，適合一般工廠鉗工作業(yè)、機具維修、生產線包裝與保養(yǎng)廠作業(yè)及其它用途使用 。常見的 有光學轉臺、數顯轉臺和超精密端面齒盤轉臺。徑向導軌由滾子軸承及圓錐滾子軸承保證回轉精度和定心精度。 本課題研究的主要內容 通過對數控回轉工作臺設計，希望學生熟悉機電一體化系統(tǒng)中機械系統(tǒng)設計過程，以及掌握利用 AutoCAD 或 UG 來繪制二維圖形或創(chuàng)建三維實體的能力。在本課題中，原動機采用應采用步進電機，工作臺為 T形槽工作臺，傳動裝置由齒輪傳動和蝸桿傳動組成。采用自鎖蝸桿傳動時，效率約為 50%。 圖 21 傳動方案 方案一的最大缺陷是： ； ； ，無法使工作臺完成自鎖。這種蝸桿傳動常用于起重裝置中。 (6)步距角選擇范圍大，可在幾十角分至 180 度大范圍內選擇。 步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達攝氏 200度以上，所以 步進電機外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。 伺服 電機 13 圖 23 伺 服電機 伺服 電機 與 步進電機 相比優(yōu)點： (1)精度：實現了位置，速度和力矩的閉 環(huán)控制；克服了步進電機失步的問 題； (2)轉速：高速性能好，一般額定轉速能達到 2020～ 3000 轉；在其額定轉速以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。 有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應用。缺點為：液壓系統(tǒng)需要供油，體積大，噪聲，漏油等。步進電機只要改變指令脈沖的數量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。 17 閉環(huán)控制數控系統(tǒng)在結構上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，相對成本也高，對使用環(huán)境要求嚴。改善機器造型，協調機器各部分比例，使整機造型美觀。要同時達到這幾方面的要求比較困難，因 20 此應按設計要求考慮傳動比分配方案，以滿足某些主要要求。 確定電機轉速 為降低電機的重量和價格，選取常用的同步轉速為 3000r/min的 Y系列電機，型號為 Y8012，其滿載轉速 mn =3000r/min。 由文獻 [1， 196~197]表 104用插值法查的 7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時 ， ??HK ； 由 ?hb , ??HK 由文獻 [1， 210~210]查圖 1013 得 ??FK 故載荷系數 ?????? ?? HHVA KKKKK 6) 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由文獻 [1,204~204]式（ 1010a）得 mmKKddtt 3311 ???? 7）計算模數 m ??? zdm 按齒根彎曲強度設計