【正文】 公式（ 213）得 2 221 ( ) 84Fd? ? ?? ? ? ? ?? ? ??MPa [ ] 800??? MPa 所以，該螺栓滿足強度要求。 半圓鍵聯(lián)接的優(yōu)點是工藝性較好，裝配方便，尤其適用于錐形 25 軸 端與輪轂的聯(lián)接。 本設(shè)計中的鍵全部選用圓頭 普通平鍵。 槽銷能承受振動和變載荷，安裝槽銷的孔不需要鉸制，加工方便，可以多次裝拆。導(dǎo)向精度是指運動件沿導(dǎo)軌移動的直線性，以及它與有關(guān)基面間的相互位置的準確性。為此，常用加大導(dǎo)軌面寬度，以降低導(dǎo)軌面比壓，或者 設(shè)置輔助導(dǎo)軌，以承受外載。這一 線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點， 使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。下面介紹一下三相反應(yīng)式步進電機的工作原理。 如 A 相通電， B、 C 相不通電，齒 4 與 A 對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3 ? 。 力矩 =力 運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為 50 齒電機為例。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在 15%以內(nèi)。 圖 32 步進電機的 運行矩頻特性 曲線 ：步進電機均有固定的共振區(qū)域，電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然 。 本設(shè)計選用 反應(yīng)式步進電機。m。 電渦流傳感器由平面線圈和金屬片組成，它是基于電磁感應(yīng)原理而制成的。 本設(shè)計選用 110BF004 反應(yīng)式步進電機，其參數(shù)見表 31。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。 ：當(dāng)電機繞組通電時序為 ABBCCA 時為正轉(zhuǎn) ； 通電時序為 CABCAB 時為反轉(zhuǎn)。 ：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。 ：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的） 。 安匝數(shù) 如按 A， C， B， A??通電，電機就 反轉(zhuǎn)。 0、 1/3 ? 、 2/3 ? ,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距 ， 以 ? 表示），即 A 與齒 1 相 對齊， B 與齒 2 向右錯開 1/3 ? ， C 與齒 3 向右錯開 2/3 ? ， A39。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時 還 可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度，從而達到調(diào)速的目的。在保證導(dǎo)軌其它要求的前提下，應(yīng)使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，便于加工、測量、裝配和調(diào)整， 以 降低成本。工作時，應(yīng)輕便省力，速度均勻，低速時應(yīng)無爬行現(xiàn)象。銷軸通常用開口銷鎖定，工作可靠，可多次裝拆。m； k — 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 ， 單位為 mm， ? ， h 為鍵的高度； l — 鍵的工作長度 ， 單位為 mm，對于圓頭平鍵 l L b??，平頭平鍵 lL? ， L 為鍵的公稱長度， b 為鍵的寬度； d — 軸的直徑 ， 單位為 mm； []p? — 鍵材料的許用擠壓應(yīng)力 ， 單位為 MPa， [ ] 110p? ? MPa。 楔鍵聯(lián)接可以承受單向的軸向載荷，對輪轂起到單向的軸向固定作用，在傳遞有沖擊和振動的較大轉(zhuǎn)矩時，仍能保證聯(lián)接的可靠性。 鍵的選用 鍵聯(lián)接的分類 鍵聯(lián)接的主要類型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。 F 為工作拉力 ， 其余符號意義同前。 螺紋聯(lián)接 由于它們所受的 載荷性質(zhì)不同， 所以它們的 失效形式也 有很大 不同。m。 19 （ 3）對中性： 對中性好時選剛性聯(lián)軸器，需補償時選 用 撓性聯(lián)軸器。hL — 軸承預(yù)期計算壽命 ， 單位為 h， 39。一般用含鉻合金鋼制造，常用材 17 料有 GCr1 GCr15SiMn、 GCr GCr9 等，經(jīng)熱處理后硬度可達HRC61～ 65。 ：即使是列入產(chǎn)品目錄的軸承，市場上不一定有銷售；反之，未列入產(chǎn)品目錄的軸承有的卻大量生產(chǎn)。一般情況下，摩擦小、發(fā)熱量少的軸承，適于高轉(zhuǎn)速。 絲杠 的穩(wěn)定性計算 對于長徑比大的 絲杠 ，當(dāng)軸向壓力 aF 大于某一臨界值時， 絲杠就會突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。mm， 2 n( ) 75 ta n( 4 15 ) 22 622av dTF ??? ? ? ? ? ? ?N 12 已知工作臺及工件最大重量為 500G? N。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力 P，使其小于材料的許用壓力 [P]。 工程上，習(xí)慣把 176。 由公式（ 22）得 33 65 5 4 . 9 0 . 0 0 9 3[ ] 3 0 1 0TTd ? ?? ? ??m 此軸有一個鍵槽和銷孔，軸徑增大 5~7%，即 (1 7 % ) 9 .3 9 .9 5d ? ? ? ?mm 由于本設(shè)計 中 所設(shè)計的軸的最小軸徑是 12mm， 故滿足扭轉(zhuǎn)強度要求。通常注意以下幾個方向： (1)考慮加工工藝所必須的結(jié)構(gòu)要素 (如中心孔螺 母退刀槽、砂輪越程槽等 ) (2)合理確定軸與零件之間的配合性質(zhì)，加工精度和表面粗糙度； (3)軸的類和直徑應(yīng)按 GB2822— 81 圓整為標(biāo)準值； (4)確定各軸段長度時，應(yīng)盡可能的使結(jié)構(gòu)緊湊，同時要保證零 7 件所需要的滑動距離、裝配或調(diào)整所需空問，并注意轉(zhuǎn)動零件不得與其它零件相碰撞，與軸轂配裝的軸段長度，一般應(yīng)略小于輪轂 2～3mm，以保證軸向定位可靠； (5)除特殊要求者外，一般軸上所有零件都應(yīng)無過盈地到達配合的部位； (6)為便于導(dǎo)向和避免擦傷配合表面，軸的兩端及有盈配合的臺階處都應(yīng)制成倒角； (7)為減少加工 刀具種類和提高勞動生產(chǎn)率，軸上的倒角、圓角、鍵槽等應(yīng)盡可能取相同尺寸。 軸的材料和毛坯 軸的材料種類很多，設(shè)計時主要根據(jù) 對軸的強度及剛度等 要求，以及實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟合理。 根據(jù)受載情況，軸可分為： (1)心軸 只用于支承轉(zhuǎn)動零件，特點是只受彎矩作用而不承受轉(zhuǎn)矩。目前其測量儀器主要是機械式的，人為因素影響很大，而且耗時費力。目前，齒輪、螺紋、花鍵測量儀器國內(nèi)成都工具研究所、哈量精密量儀廠等基本可滿足要求。為徹底改變我國齒輪行業(yè)零部件內(nèi)在質(zhì)量的落后狀況，必須重視和加強測試儀器和設(shè)備的發(fā)展。迄今 ,齒輪精度理論經(jīng)歷了齒輪誤差幾何學(xué)理論、齒輪誤差運動學(xué)理論和齒輪誤差動力學(xué)理論的發(fā)展過程。目前，對于徑向跳動的檢測主要采用手動及人工誤差處理的機械式的測量方法，這種傳統(tǒng)的檢測方法既耗時又難以保證檢測結(jié)果的準確性。齒輪 徑向 綜合 誤差對齒輪的傳動精度有很大的影響，也是用于綜合檢測齒輪的重要指標(biāo)。齒輪精度理論的發(fā)展實質(zhì)上反映了人們對齒輪誤差認識的深化。 2 我國齒 輪行 業(yè)測試 儀器 和設(shè) 備十分 缺少 ，由 此造 成我國 年產(chǎn)2021 多萬臺的齒輪箱總成質(zhì)量缺乏可靠的測試數(shù)據(jù)。 在各類機械廠內(nèi)不管齒輪傳動件是自制或外購，均應(yīng)裝備齒輪、螺紋、花鍵測量儀器，否則無法控制傳動件的制造質(zhì)量。 3 課題主要工作內(nèi)容 根據(jù)上述課題任務(wù)，以及對齒輪雙嚙儀的分析，本課題的主要工作內(nèi)容是： 1） 儀器機械結(jié)構(gòu)部分的改造 2） 儀器動力驅(qū)動部分的設(shè)計 3） 儀器傳感測試部分的設(shè)計 4） 儀器控制電 路部分的設(shè)計 本章小結(jié) 齒輪徑向綜合誤差是齒輪的一項重要誤差，主要影響齒輪的傳遞精度。 軸的設(shè)計 軸的 計流程 軸是機器中必不可少的重要零件，其功能是支撐轉(zhuǎn)動零件，使轉(zhuǎn)動零件具有確定的工作位置，并傳遞運動和動力。 通常軸的設(shè)計程序為： (1)根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案； (2)選擇軸的材料； (3)初步確定軸的直徑； (4)進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，校核軸的鍵連接強度及軸的彎扭強度； (5)對于重要的軸，進行強度和精確校 核計算； 6 (6)必要時軸的剛度及臨界轉(zhuǎn)速； (7)根據(jù)上述計算結(jié)果修改設(shè)計； (8)繪制軸的工作圖 (零件圖 )。 零件在軸上的定位形式 軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工、測量、裝配和維修。m (見 3 章 ) 。 /m。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大 ， 螺旋副間越容易形成過度磨損。 表 24 常用材料的摩擦系數(shù) 材料 名稱 摩 擦 系 數(shù) 靜 摩 擦 動 摩 擦 無潤滑劑 無潤滑劑 有潤滑劑 鋼 — 鋼 0． 15， ～ 0. 12 ～ 鋼 — 青銅 0． 15， ～ 0. 15 ～ 鋼 — 鑄 鋼 ～ 本設(shè)計中取摩擦系數(shù) ? 。 其強度條件為 ： 2 2 23 3 ( ) [ ]acaTF TAW? ? ? ?? ? ? ? ? （ 25） 或 221143 ( ) [ ]c a a TFAd??? ? ? 式中： A —— 絲杠 螺紋段的危險截面面 積 ， 單位為 mm2，221 14 15444Ad??? ? ? ?mm2； 13 TW —— 絲杠 螺紋段的抗扭截面系數(shù) ， 單位為 mm3， 311 141 5 4 5 3 91 6 4 4T ddWA?? ? ? ? ?mm3； 1d —— 絲杠 螺紋小徑 ， 單位為 mm； T —— 絲杠 所受的扭矩 ， 單位為 N 由公式（ 28）得 75 40aFbD? ?? ? ?? ? ?MPa []?? 所以 ， 螺母凸緣滿足強度要求。 ：因軸承的類型不同有很大的差異。 ：圓錐滾子軸承、滾針軸承等，屬于內(nèi)外圈可分離的軸承（ 即所謂分離型軸承 ），安裝 及 拆卸方便。 ：滾動體與內(nèi)外圈的材料要有高的硬度和接觸疲勞強度、良好的耐磨性和沖擊韌性。66010 hnLCP?? [2] （ 210） 式中： C— 軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷 ， 單位為 N； P — 軸承所受的載荷 ， 單位為 N，經(jīng)折算 750P? N； n — 軸承的轉(zhuǎn)速 ， 單位為 r/mi n， 30n? r/min，見 3 章； 39。 （ 2）轉(zhuǎn)速 n： n 變化不大時，選 用 非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。m 20 因此，該聯(lián)軸器的最大許用轉(zhuǎn)矩為 N 21 螺紋聯(lián)接的選用計算 螺紋聯(lián)接 螺紋緊固件 聯(lián)接 主要 有 四種基本類型 ： 螺栓、螺釘、雙頭螺柱和緊定螺釘。 （ 2）承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接 螺栓 危險截面的拉伸強度條件為： 221 []4Fd????? （ 213） 或 21 4 []Fd ???? 式中： 2F — 螺栓的總拉力 ， 單位為 N； 21F F F??， 1F 為殘余預(yù)緊力，對于有密封性要求的聯(lián)接， 1 ( ~ )FF? ；對于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時， 1 ( ~ )FF? ；工作載荷不穩(wěn)定時， 1 ( ~ )FF? ；對于地腳螺栓聯(lián)接， 10FF? 。 (Ⅳ )聯(lián)接絲杠螺母的螺栓的強度校核 由公式（ 213）得 2 221 ( 75 75 ) 84Fd? ? ?? ? ?? ? ??MPa [ ] 800??? MPa 所以，該螺栓滿足強度要求。缺點是軸上鍵槽較深，對軸的強度削弱較大，故一般只用于輕載靜聯(lián)接中。 鍵聯(lián)接的強度計算 平鍵聯(lián)接的強度計算條件為： 32 1 0 []ppTkld????? （ 214） 式中： T — 傳遞的轉(zhuǎn)矩 ， 單位為 N銷軸用于兩零件的鉸接處，構(gòu)成鉸鏈聯(lián)接。 （ 2）運動輕便平穩(wěn)。 （ 5）結(jié)構(gòu)工藝性好。 通俗一點講：當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（步 距 角）。 ： 電機轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。 這樣經(jīng)過 A、 B、 C、 A 分別通電狀態(tài)，齒 4（即齒 1 前一齒）移到 A 相，電機轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距，如果不斷地按 A， B， C， A??通電，電機就每步（每脈沖） 1/3 ? ,向右旋轉(zhuǎn) 。 半徑 ， 力矩與電機有效體積 四拍運行時步距角為θ =360 度 /（ 50*4） =度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ =360 度 /（ 50*8） = 度（俗稱半步）。 32 ：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù) ， 稱之為失步。 為使電機輸出 轉(zhuǎn) 矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較 多。 型號的選擇 步進電機有步距角、靜轉(zhuǎn)矩及電流三大要素組成。 34 靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖判斷電機的電流。由電磁場理論可知，在受到交變電磁場作