環(huán)形打孔銑平面機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-21 08:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 構(gòu)(減速器)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(轉(zhuǎn)臺(tái))。伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。常用的伺服電機(jī)有三類:直流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)。直流伺服電機(jī)具有體積小、轉(zhuǎn)矩大、功率重量比大、功率體積比大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是維護(hù)性不好，散熱不好。交流伺服電機(jī)特點(diǎn)是高可靠性、低維護(hù)保養(yǎng)要求，散熱容易，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，快速性好，功率體積比更大，同時(shí)克服了直流伺服電機(jī)存在的電刷、換向器等機(jī)械部件所帶來(lái)的各種缺點(diǎn)，特別是交流伺服電機(jī)的過負(fù)荷特性和低慣性更體現(xiàn)出交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)越性。交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也刂?，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)位移取決于脈沖的個(gè)數(shù)，速度取決于脈沖的頻率，優(yōu)點(diǎn)是誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累，它的最大缺點(diǎn)在于容易失步，特別是在大負(fù)載和速度較高的情況下，失步更容易發(fā)生。直流伺服電機(jī)的維護(hù)費(fèi)用高，且無(wú)法保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，故本系統(tǒng)不宜選用直流伺服電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)用于開環(huán)伺服系統(tǒng)，所研制的系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，也不適合選為該系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)。轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)對(duì)所用的伺服電機(jī)要求如下:靈活方便的位置控制，定位準(zhǔn)確精度高?？煽啃院?，方便計(jì)算機(jī)控制。響應(yīng)快，換向性能好。.能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作不需要維護(hù)。交流伺服電機(jī)控制技術(shù)很成熟市面上有很好的產(chǎn)品，從性能上完全滿足本伺服系統(tǒng)的要求，故本伺服選用了交流伺服電機(jī)。根據(jù)負(fù)載慣量來(lái)選擇電機(jī)型號(hào)，由CATIA軟件建立實(shí)體模型，計(jì)算出最大負(fù)載慣量約為，選取行星減速器傳動(dòng)比為100，圓柱齒輪減速比為7，負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到伺服電機(jī)慣量約為:為了保證足夠的角加速度使系統(tǒng)反應(yīng)靈敏和滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，負(fù)載慣量應(yīng)，故伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)本設(shè)計(jì)選用西門子IFT6交流伺服電機(jī)。該型號(hào)電機(jī)特性如下:高功率、小體積。如圖3一2所示，電機(jī)參數(shù)見表3一1:表3一1伺服電機(jī)參數(shù)減速器采用行星減速器，行星減速器其優(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(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大。減速器減速同時(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器額定扭矩。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。本設(shè)計(jì)中選用泰星減速機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的NGW42A型行星減速器，傳動(dòng)比為100。為了記錄分度位置，保證定位精度，回轉(zhuǎn)臂安裝圓磁柵尺，與伺服電機(jī)形成閉環(huán)控制。磁柵傳感器由磁柵、磁頭和檢測(cè)電路組成。磁尺是用非導(dǎo)磁性材料做尺基，在尺基的上面鍍一層均勻的磁性薄膜，然后錄上一定波長(zhǎng)的磁信號(hào)而制成的。磁柵尺測(cè)量的工作原理:如圖3一3所示，磁柵尺是在非導(dǎo)磁材料上涂一層10一2伽m的磁膠。這種磁膠多是鎳合金高導(dǎo)磁性材料與樹膠相混合制成的，其抗拉強(qiáng)度要高一些，不易變形。然后在這條磁性帶上記錄磁極，N極和S極相間變化，在磁帶上錄成N極和s極是用錄磁磁頭來(lái)制成的，將相等節(jié)距(常為20伽m或5伽m)周期變化的電信號(hào)以磁的方式記錄到磁性尺上，用它作為測(cè)量位移的基準(zhǔn)尺在檢測(cè)位移時(shí)，用拾磁磁頭讀取記錄在磁性標(biāo)尺上的磁信號(hào)，通過檢測(cè)電路將位移量用數(shù)字顯示出來(lái)或送入位置環(huán)。測(cè)量用的磁柵與普通的磁帶不同。測(cè)量用的磁柵磁性標(biāo)尺的等距，錄磁的精度需在高精度的專用錄磁設(shè)備上對(duì)磁柵標(biāo)尺進(jìn)行錄磁。當(dāng)磁尺與拾磁磁頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很低或處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，也能進(jìn)行位置測(cè)量，測(cè)量只與位置有關(guān)，與速度無(wú)關(guān)。1一磁性膜2一基體3一磁尺4一磁頭5一鐵芯6勵(lì)磁繞組7一拾磁繞組設(shè)計(jì)中選用德國(guó)ELGO公司的EMixZ磁柵尺。軸是機(jī)床中的重要零件，它的功能是用來(lái)支撐機(jī)器中旋轉(zhuǎn)零部件，如帶輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、聯(lián)軸器、離合器、滾動(dòng)軸承等，使其定位，并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。軸的失效形式與軸的應(yīng)力性質(zhì)和大小、軸材料的力學(xué)性能、軸的結(jié)構(gòu)形狀、軸的加工方法及軸的工作環(huán)境等因素有關(guān)。軸常見的失效形式有:疲勞斷裂、塑性變形或脆性斷裂、過大的彎曲變形或扭轉(zhuǎn)變形、高速工作振幅過大等。主軸的結(jié)構(gòu)如圖3一5所示:軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有三種方法:許用切應(yīng)力計(jì)算，許用彎曲應(yīng)力計(jì)算，安全系數(shù)校核計(jì)算。許用切應(yīng)力計(jì)算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡(jiǎn)便，但計(jì)算精度較低。它主要用于傳遞以轉(zhuǎn)矩為主的傳動(dòng)軸。許用彎曲應(yīng)力計(jì)算必須先知道作用力的大小和作用點(diǎn)的位置、軸承跨距、各段軸頸等參數(shù)，主要用于彎扭復(fù)合的軸，計(jì)算精度中等。安全系數(shù)校核計(jì)算也要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行，計(jì)算精度較高，但計(jì)算復(fù)雜，且常需足夠的資料才能進(jìn)行。在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于回轉(zhuǎn)臂有回轉(zhuǎn)支撐，主軸主要傳遞轉(zhuǎn)矩，故本設(shè)計(jì)采用許用切應(yīng)力計(jì)算方法。將上述數(shù)據(jù)代入，可得 由計(jì)算結(jié)果可知，主軸的強(qiáng)度符合要求。對(duì)于受扭轉(zhuǎn)的圓軸來(lái)說，除了強(qiáng)度要求之外，還要求有足夠的剛度，即要求軸在彈性范圍內(nèi)的扭轉(zhuǎn)變形不能超過一定的限度。如果軸的剛度不足，則會(huì)影響機(jī)器的加工精度或引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。故為保證受扭圓軸具有足夠的剛度，通常規(guī)定，最大單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角不超過規(guī)定的許用值[θ]，即將數(shù)據(jù)代入，可得。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)部分采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)是在各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它可用來(lái)傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是:( 1)傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，一般可以達(dá)到95%以上，精度較高的圓柱齒輪副可以達(dá)到99%。(2)傳遞功率范圍廣，可以從儀表中齒輪微小功率的傳動(dòng)到大型動(dòng)力機(jī)械幾萬(wàn)千瓦功率的傳動(dòng)。(3)速度范圍大，齒輪的圓周速度可以從v。轉(zhuǎn)速可以從lr/min到20000r/min或更高。(4)結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)簡(jiǎn)便和使用壽命長(zhǎng)。:(1)齒數(shù)和模數(shù)對(duì)于軟齒面齒輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)尺寸主要取決于齒面接觸疲勞強(qiáng)度，模數(shù)足夠大時(shí)，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度一般比較富裕。這時(shí)，在保持齒輪傳動(dòng)中心距不變且滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求的前提下，齒數(shù)宜取多些，模數(shù)便相應(yīng)減小，通常取小齒輪齒數(shù)z1≥21一30。這樣，可以增大重合度，提高傳動(dòng)平穩(wěn)性，減少金屬切削量，節(jié)約制造費(fèi)用。對(duì)于硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)，應(yīng)該有足夠大的模數(shù)以保證輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度要求，為減小傳動(dòng)尺寸，齒數(shù)不宜過多，一般取z1=17一23。(2)齒數(shù)比齒數(shù)比u二z2/z。不宜過大，否則兩齒輪尺寸相差較大，不利于潤(rùn)滑，小齒輪比大齒輪磨損快，齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸大。通常取u簇7，當(dāng)u7時(shí)，應(yīng)采用二級(jí)或多級(jí)傳動(dòng)。(3)齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)大，所需小齒輪分度直徑d1和齒輪傳動(dòng)中心距a減小，圓周速度降低。但齒寬系數(shù)越小，齒越寬，輪齒接觸線載荷越不均勻，所以應(yīng)合理選擇齒寬系數(shù)。本設(shè)計(jì)，采用閉式圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比u=7，模數(shù)m=12，小齒輪齒數(shù)z1=21，大齒輪齒數(shù)z2=zlu=147，齒寬系數(shù)，故小齒輪幾何尺寸如下，結(jié)構(gòu)如圖3一6所示:大齒輪幾何尺寸如下，結(jié)構(gòu)如圖3一7所示:(1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算為了防止齒面出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件為:式中: 為接觸應(yīng)力(MPa)。 為許用接觸應(yīng)力。齒面最大接觸應(yīng)力由赫茲公式計(jì)算，可以得出齒面最大接觸應(yīng)力為計(jì)入載荷系數(shù)K后，得最大接觸應(yīng)力為其中:
語(yǔ)文相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1