【文章內(nèi)容簡介】 基準(zhǔn)之用。如圖（ ） 。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 Fig. highprecision Swing rotary table 圖 俯視圖 Fig. A plan view of highprecision Swing rotary table 砂輪 工作臺(tái) 型槽 工作臺(tái) 高精度擺動(dòng)式回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)的設(shè)計(jì) 10 電機(jī)的選用 電機(jī)的介紹 按工作電源分類： 根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相 電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。 按結(jié)構(gòu)及工作原理分類： 根據(jù)電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。 同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì) 直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。 按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類 ：根據(jù)電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式不同，可分為電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。 按用途分類 可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。 驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。 控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。 按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 根據(jù)電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)不同，可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī)）。 按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類 根據(jù)電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度不同，可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 調(diào)速電 動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、 PWM 變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。 同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。 電機(jī)的選取 本次設(shè)計(jì)選用 CEMA 泛用型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) IM1001(YA 系列 )。如圖 。 表 CEMA泛用型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) IM1001(YA系列 )性能表 Tab. CEMA UTV phase induction motor IM1001 (YA series) Performance Table 輸出功率 轉(zhuǎn)速 型號(hào) 電流 效率 功率因數(shù) 額定轉(zhuǎn)矩 額定電流 1． 1KW 2780r/min YA7122 因回轉(zhuǎn)工作臺(tái)體積相對(duì)較小，又需傳動(dòng)平穩(wěn)。所以本次選用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其具有諸如體積小、效率高、節(jié)能、噪音低、振動(dòng)小等特點(diǎn)。 圖 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) Fig. Threephase induction motor 如果在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中 加入數(shù)控系統(tǒng)可以使加工、操作更簡便，起到省時(shí)省力的功效。 伺服電機(jī)的選擇：設(shè)計(jì)中選用交流伺服電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，輸出功率大，試用于高速場合下。 高精度擺動(dòng)式回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)的設(shè)計(jì) 12 減速器的選用 減速器的介紹 減速器是一種相對(duì)精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。在目前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等 .其應(yīng)用從大 動(dòng)力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機(jī)的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備 ,變速機(jī)。減速機(jī)的作用主要有： (1) 降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機(jī)額定扭矩。 (2) 減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機(jī)都有一個(gè)慣量數(shù)值。 它的種類繁多，型號(hào)各異，不同種類有不同的用途。減速器的種類繁多，按照傳動(dòng)類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同 可分為單級(jí)和多級(jí)減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐－圓柱齒輪減速器；按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。 以下是常用的減速機(jī)分類： (1) 擺線針輪減速機(jī) (2) 硬齒面圓柱齒輪減速器 (3) 行星齒輪減速機(jī) (4) 軟齒面減速機(jī) (5) 三環(huán)減速機(jī) (6) 起重機(jī)減速機(jī) (7) 蝸桿減速機(jī) (8) 軸裝式硬齒面減速機(jī) (9) 無級(jí)變速器 齒輪減速器和蝸桿減速器的緊要類型、特點(diǎn)及運(yùn)用。 (1) 展開式兩級(jí)圓柱齒輪減速器 展開式兩級(jí)圓柱齒輪減速 器是兩級(jí)減速器中最簡樸 、運(yùn)用最遍及的一種。它的齒輪相對(duì)于支承位置不對(duì)稱，當(dāng)軸發(fā)生變形時(shí)，載荷在齒輪上散布的不均勻，因此軸應(yīng)設(shè)上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 計(jì)的具有較大的剛度，并使齒輪遠(yuǎn)離輸入端或輸出端。一般用在中央距和ae%26lt。=1700mm的情況下。 兩級(jí)圓錐－圓柱齒輪減速器 單級(jí)圓錐齒輪減速器及兩級(jí)圓錐－圓柱齒輪減速器用于需要輸入軸與輸出軸成90D 配置的傳動(dòng)中。當(dāng)傳動(dòng)比不大（ i=1~6）時(shí)，采用單級(jí)圓錐齒輪減速器；當(dāng)傳動(dòng)對(duì)比大時(shí)，則采用兩級(jí)（ i=6~35）或三級(jí)（ i=35~208）的圓錐 圓柱齒輪減速器。由于大尺寸圓錐齒輪較 難締造，因而總是把圓錐齒輪傳動(dòng)作為圓錐 圓柱齒輪減速器的高速級(jí)（載荷較?。詼p小其尺寸，便于提高締造精度。 (2) 同軸式兩級(jí)圓柱減速器 同軸式兩級(jí)圓柱減速器的徑向尺寸緊湊，但徑向尺寸較大。由于中間軸較長，軸在受載時(shí)的撓曲亦較大，因而沿齒寬上的載荷集中現(xiàn)象亦較嚴(yán)峻。同時(shí)由于兩級(jí)齒輪的中央距必需一致，所以高速級(jí)齒輪的承載本領(lǐng)難以充分使用。并且位于減速器中間部分的軸承潤滑也對(duì)比困難。此外，減速器的輸入軸和輸出軸端位于同一軸線的兩端，給傳動(dòng)裝置的總體配置帶來一些局限。但當(dāng)要求輸入軸端和輸出軸端必需放在同一軸線上 時(shí)，采用這種減速器卻極為便利。這種減速器常用于中央距總和 ae =100~1000mm 的情況下。 (3) 蝸輪蝸桿減速器 蝸輪蝸桿減速器的特點(diǎn)是在外廓尺寸不大情況下，可以獲得大的傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。個(gè)中運(yùn)用最廣的是單級(jí)蝸桿減速器，兩級(jí)蝸桿減速器則運(yùn)用較少。單級(jí)蝸桿減速器根據(jù)蝸桿的位置可分為上下蝸桿 、 下蝸桿及側(cè)蝸桿三種。單級(jí)蝸桿減速器傳動(dòng)比規(guī)模 i=10~70。上述蝸桿配置方案的選取，亦視傳動(dòng)裝置混合的便利于否而定 。 選擇時(shí)、應(yīng)盡可能采用下蝸桿的結(jié)構(gòu) 。 因?yàn)榇藭r(shí)的潤滑和冷卻問題均較輕易 解決，同時(shí)蝸桿的軸承潤滑也很便利當(dāng)蝸桿的圓周速度大于 4~5m/s 時(shí)，為了減削攪油和飛濺時(shí)損耗的功率，可采用上蝸桿結(jié)構(gòu)。 減速器的選取 蝸輪蝸桿減速機(jī)的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。諧波減速機(jī)的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。行星減速機(jī)其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較 高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴。 高精度擺動(dòng)式回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)的設(shè)計(jì) 14 圖 WPWED外型安裝尺寸 Fig. WPWED install size 表 WPWED蝸輪蝸桿減速器參數(shù) Tab. WPWED Worm Reducer 因此在設(shè)計(jì)中選用蝸輪蝸桿減速器，其特點(diǎn)是在外廓尺寸不大情況下，可以獲得大的傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，精度較高，使用壽命很長。 WPWED 系列蝸輪蝸桿減速器輸入功率 。如圖 。 輸入功率： ， 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 傳動(dòng)比： 800， 型號(hào)： WPWED80135。 圖 WPWED系列蝸輪蝸桿減速器 Fig. WPWED series worm reducer 圖 WPWED系列蝸輪蝸桿減速器 結(jié)構(gòu)示意圖 Fig. WPWED schematic worm reducer 齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪的計(jì)算 此次設(shè)計(jì)的齒輪主要用于電機(jī)與蝸桿之間的連接，因?yàn)槿绮皇褂么艘患?jí)齒輪，而直接使用單頭或雙頭蝸輪蝸桿無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速。由于與電機(jī)軸相連所以齒輪需要能夠承受輕微振動(dòng)。 高精度擺動(dòng)式回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)的設(shè)計(jì) 16 表 齒輪設(shè)計(jì)表 Tab. Gear design table 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容 設(shè)計(jì)結(jié)果 1. 設(shè)計(jì)參數(shù) 傳遞功率 P=(kW) 傳遞轉(zhuǎn)矩 T=(N178。 m) 齒輪 1轉(zhuǎn)速 n1=2780(r/min) 齒輪 2轉(zhuǎn)速 n2=2780* =4170(r/min) 原動(dòng)機(jī)載荷特性 SF=輕微振動(dòng) 工作機(jī)載荷特性 WF=均勻平穩(wěn) 預(yù)定壽命 H=10000(小時(shí) ) 傳動(dòng)比 i= 處理 齒面嚙合類型 GFace=軟齒面 熱處理質(zhì)量級(jí)別 Q=ML 齒輪 1材料及熱處理 Met1=34CrNi3Mo調(diào)質(zhì) 齒輪 1硬度取值范圍 HBSP1=269～ 341 齒輪 1硬度 HBS1=310 齒輪 1材料類別 MetN1=0 齒輪 1極限應(yīng)力類別 MetType1=5 齒輪 2材料及熱處理 Met2=40Cr調(diào)質(zhì) 齒輪 2硬度取值范圍 HBSP2=235～ 275 齒輪 2硬度 HBS2=255 齒輪 2材料類別 MetN2=0 齒輪 2極限應(yīng)力類別 MetType2=5 3. 齒輪基本參數(shù) 模數(shù) (法面模數(shù) ) Mn=(2) 端面模數(shù) Mt= 螺旋角 β =(度 ) 標(biāo)準(zhǔn)中心距 A0=(mm) 實(shí)際中心距 A=(mm) 齒數(shù)比 U= 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 基圓柱螺旋角 βb=(度 ) 齒輪 1齒數(shù) Z1=38 齒輪 1變位系數(shù) X2= 齒輪 1齒寬 B2=(mm) 齒輪 1齒寬系數(shù) Φ d2= 齒輪 2齒數(shù) Z2=24 齒輪 2變位系數(shù) X1= 齒輪 2齒寬 B1=(mm) 齒輪 2齒寬系數(shù) Φ d1= 總變位系數(shù) Xsum= 端面重合度 εα = 縱向重合度 εβ = 總重合度 ε = 齒輪 1分度圓直徑 d2=(mm) 齒輪 1 齒 頂 圓 直 徑 da2=(mm) 齒輪 1 齒 根 圓 直 徑 df2=(mm) 齒輪 1齒頂高 ha2=(mm) 齒輪 1齒根高 hf2=(mm) 齒輪 1全齒高 h2=(mm) 齒輪 1 齒 頂 壓 力 角 αat2=(度 ) 齒輪 1公法線長度 Wk2=(mm) 齒輪 2分度圓直徑 d1=(mm) 齒輪 2齒頂圓直徑 da1=(mm) 齒輪 2齒根圓直徑 df1=(mm) 齒輪 2齒頂高 ha1=(mm) 齒輪 2齒根高 hf1=(mm) 齒輪 2全齒高 h1=(mm) 齒輪 2 齒 頂 壓 力 角 αat1=(度 ) 齒頂高系數(shù) ha*= 頂隙系數(shù) c*= 壓力角 α *=20(度 ) 端面齒頂高系數(shù) ha*t= 端面頂隙系數(shù) c*t= 端面壓力角 α *t=(度 ) 4. 齒輪強(qiáng)度校核 齒輪 接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式 ： 齒輪 1 接 觸 強(qiáng) 度 極 限 應(yīng) 力 σHlim2=(MPa) 齒輪 1 抗彎疲勞基本值 σFE2=(MPa) 高精度擺動(dòng)式回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)的設(shè)計(jì) 18 接觸齒面接觸強(qiáng)度小齒輪分度圓 直 徑設(shè)計(jì)公式： （ mm） 齒輪 1 接觸疲勞強(qiáng)度許用值 [σH]2=(MPa) 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值 [σF]2=(MPa) 齒輪 2 接 觸 強(qiáng) 度 極 限 應(yīng) 力 σHlim1=(MPa) 齒輪 2 抗彎疲勞基本值 σFE1=(MPa) 齒輪 2 接觸疲勞強(qiáng)度許用值 [σH]1=(MPa) 齒輪 2 彎曲疲