【文章內(nèi)容簡介】 m=11zd== 3按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度的設(shè)計公式為 M≥3 2 ][112 FdZYFaYSaKT ?? （ 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1） 查表得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ? FE1=800Mpa。大齒輪的彎曲疲勞強度極限 ? FE2=700Mpa； 2） 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=, KFN2=。 3） 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)。 S=. [? F]1= ??S FEKF N ? Mpa=400Mpa [? F]2= ??S FEKF N ? Mpa= 4)計算載 荷系數(shù) K K= KA KV KF? KF? =1 1 = 5)查取齒形系數(shù) 查表的 YFa1= YFa2= 6)應力校正系數(shù) Ysa1= Ysa2= 7）計算大、小齒輪的][ FYFaYSa?并加以比較 1][ 11FYSaYFa?= ? = 2][ 22FYSaYFa?= ? = （ 2） 設(shè)計計算 m= 3 ? ????mm= 對比計算結(jié)果，齒面接觸疲勞強度計算模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞強度計算模數(shù)，齒輪模數(shù) m 大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，可取彎曲強度算得的模數(shù) 并就近圓整為標準值 m=1，按接觸強度算得的分度圓直徑 d1=22mm，算出小齒輪齒數(shù) Z1=md1 =22 9 大齒輪齒數(shù) Z2=22 2=44 4幾何尺寸計算 （ 1） 計算分度圓直徑 d1=Z1 m=22 1=22mm d2=Z2 m=44 1=44mm (2)計算中心距 a=2 44222 21 ??? dd=33mm （ 2） 計算齒輪寬度 （ 3） b= d? d1= 22= 取 B1=15mm B2=10mm 2． 3 蝸桿傳 動 1選擇蝸桿傳動類型 采用漸開線蝸桿 2選擇材料 考慮到蝸桿傳動速度中等，蝸桿用 45 鋼，并淬火，硬度為 45～ 55HRC,蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCUSn10P1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。 3 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 根據(jù)閉式齒輪傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距 a≥3 2)][(2 HZEZPKT ? (1)確定在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2 按 Z1=4，取消率為 ? = T2= (2)確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) K? =1,由表選取使用系數(shù) KA=，由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) Kv=；則 K=KA KF? Kv= 1 = (3)確定彈性影響系數(shù) ZE 因選用的是鑄錫磷 青銅蝸輪與鋼蝸桿相配，故 ZE=160 Mpa21 (4)確定接觸系數(shù) Zp 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動中心距 a 的比值 ad1 =，可查圖得Zp=. 10 (5)確定許用接觸應力 [? 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＞ [? H]′ =268Mpa. N=60jn2Lh=60 1 100 15000= 108 壽命系數(shù) KHN=8 8710?= 則 [? H]=KHN [? H]′ = 268Mpa=200Mpa （ 6）計算中心距 a≥ 3 2)200 (600 ??= 取其中心距 a= i=102,故從表中去模數(shù) m=,蝸桿分度圓直徑d1=,這時 ad1 = =，從圖中可查的接觸系數(shù) Zp′ =,因為 Zp′＜Zp，因此以上計算可用。 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 （ 1）蝸桿 軸向齒距 Pa=? m=。直徑系數(shù) q=。齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=+2 1 =. 齒 根 圓 直 徑 df1=d12(ha ? m+c)=(+ )=，分度圓導程角 r=176。，蝸桿軸向齒厚 Sa=? m= =. （ 2）蝸輪 蝸輪齒數(shù) Z2=39。變位系數(shù) X2=+。 驗算傳動比 i= 43912?zz =,這時傳動比誤差為 ? =﹪，是允許的。 蝸輪分度圓直徑 d2=mZ2= 39=123mm. 蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2ha2=123+2 (1+)=。 蝸輪齒根圓直徑 df2=d22hf2=1232 (+)=。 蝸輪咽喉母圓半徑 ra2== =. 5校核齒根彎曲疲勞強度 ? F= ][221 FYYF amdd kT ?? ? 當量齒數(shù) Zv2= os 39c os 233 ?rZ= 根據(jù) X2=+, Zv2= YFa2=. 螺旋角系數(shù) Y? =1 ?140r =1 ?? = 許用彎曲應力 [? F]= [? F]‵ KFN 查的 ZCUSn10P1 制造的蝸輪基本許用彎曲應力 [? F]‵ =56Mpa. 11 壽命系數(shù) KFN=986 10?= [? F]=56 = ? F= ??? ?? 60 = 6驗算效率 ? ? =（ ～ ） )tan(tan vr r?? 已知 r=176。 v? =arctanfv。fv 與相對滑動速度 Vs 有關(guān)。 Vs= ??? ???? os100060 os100060 11 ?? rnd =從表中用插值法查的 fv=。 v? =176。 ,代入式中得 ? =～ 間，不用重算。 直流伺服電機 的選擇及運動參數(shù)的計算 許多機械加工需要微量進給。要實現(xiàn)微量進給，步進電機、直流伺服交流伺服電機都可作為驅(qū)動元件。對于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實現(xiàn)微量進給。在閉環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用 直流伺服電機 作為執(zhí)行單元。這是因為 它 具有以下優(yōu)點： ● 響應特性高，響應速度快 。 ● 轉(zhuǎn)動慣量小，啟動、停止方便； ● 高功率密度（體積小、重量輕） ； ● 可實現(xiàn)高精度數(shù)字控制 ； ● 停電制動 ； ● 調(diào) 速范圍較寬； 采用 直流伺服電機 為驅(qū)動單元，其機構(gòu)也比較簡單，主要是變速齒輪副、 渦輪蝸桿 。通常步進電機每加一個脈沖轉(zhuǎn)過一個脈沖當量；但由于其脈沖當量一般較大，如 ，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用 直流伺服電機的閉環(huán)反饋控制 。 1）選擇 直流伺服電機 的額定功率 電機的額定轉(zhuǎn)矩應等于或稍大于工作要求的轉(zhuǎn)矩 。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機器正常工作，或使馬達長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達價格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費。 折算到電機軸上的轉(zhuǎn)矩為： MNMNiTT d ??? ??? a x? 則選擇電機的額定轉(zhuǎn)矩應該大于 4 MN? 2）電機與工作臺的慣量匹配計算 12 回轉(zhuǎn)體的慣量： )(32 24 mkgLDgrJ ??? ? 則各回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量為 : 27141 mkggBdJ Z ???? ??? 262 mkgJ Z ??? ? 25 ??? ?蝸桿J mkgJ ??? ?蝸輪 20 1 50 mkgJ ?? 。工作臺 折算到電機軸上的轉(zhuǎn)矩為 ? ? ? ? 222121mkg00 ??????? iJJiJJJJ ZZL 工作臺蝸輪蝸桿 電機轉(zhuǎn)子慣量為 mkgJ M ?? ?? MLJJ 滿足慣量匹配要求 3）定位加速時的最大轉(zhuǎn)矩計算 LLMam MJJtnM ??? )(602? 取時間常數(shù) msta 200? 計算得到定位最大轉(zhuǎn)矩為 M= ax ??? MM 綜上， 選擇電機為法納克 5L直流伺服電機 。 軸承的選用 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動接觸來支 撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標準化，因此使用滾動軸承時，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的 “軸承裝置設(shè)計 ”問題。 2. 5. 1 軸承的類型 考慮到軸各個方面的誤差會直接傳遞給加工工件時的加工誤差，因此選用調(diào) 13 心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，安裝時可調(diào)整軸承的游隙。其機構(gòu)代碼為 3000，然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽 命選出軸承的型號為： 30208。 2. 5. 2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 軸承的游隙和欲緊時靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。 2. 5. 3 滾動軸承的配合 滾動軸承是標準件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準。 滾動軸承的潤滑 考慮到電動刀架工作時轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應采用粘度越低的潤滑油；載荷越