【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和分度工作臺沒多大區(qū)別，但在結(jié)構(gòu)上則具有一系列的特點。由于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺能實現(xiàn)自動進給，所以它在結(jié)構(gòu)上和數(shù)控機床的進給驅(qū)動機構(gòu)有很多共同之處。不同之點在于數(shù)控機床的進給驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)的是直線進給運動， 而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)的是圓周進給運動，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可分為開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺兩種 ??3 。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的分度定位和分度工作臺不同，它是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度，沒有其他的定位元件（如齒盤、定位銷等），常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 14 故分度定位精度高。 本課題為設(shè)計 TH6363B 臥式加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺，所以下面對本課題設(shè)計方案進行簡要地介紹： 由于設(shè)計任務(wù)不需要使回轉(zhuǎn)工作臺有圓周進給運動。故對 TH6363B 臥式加工中心我決定采用分度回 轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計方案。分度工作臺的作用完成分度運動。由于設(shè)計要求中分度回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度和重復(fù)定位精度較高，為滿足分度精度的要求，我對設(shè)計的 TH6363B 臥式加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺采用齒盤定位方式。齒盤分度工作臺的分度精度主要由齒盤尺寸精度及坐標(biāo)精度決定，最高可達正負 5″。對于工作臺的夾緊機構(gòu)我會采用液壓系統(tǒng)進行壓力夾緊。 工作臺工作原理示意圖： 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 15 下圖為 TH6363B 臥式加工中心分度回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)。分度轉(zhuǎn)位動作包括：工作臺抬起，齒盤脫離嚙合，完成分度前的準(zhǔn)備 工作；回轉(zhuǎn)分度；工作臺下降，齒盤重新嚙合，完成定位夾緊共三個步驟 ??2 。 圖 轉(zhuǎn)臺分度裝置圖 1帶輪； 2軸承； 3錐齒輪軸； 4軸承； 5齒輪軸； 6大齒輪； 7鼠牙盤；常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 16 8活塞； 9電磁閥； 10芯軸； 11軸承； 12滾道； 13錐齒輪 具體工作原理為： 。當(dāng)需要分度時，控制系統(tǒng)發(fā)出分度指令，壓力油通過管道進入分度工作臺中央的升降液壓缸的下腔，于是活塞 8 向上移動，通過推力球軸承 11 的作用帶動工作臺也向上抬起，使鼠牙盤 7 的上、下齒盤脫離，液壓缸上腔的油則經(jīng)管道排出，完成分度前的準(zhǔn)備工作。 。當(dāng)工作臺向上抬起時，通過接觸開關(guān)發(fā)出信號使電機轉(zhuǎn)動。經(jīng)過帶輪 1 和齒輪副 13 和齒輪副 6 的傳動帶動工作臺進行分度回轉(zhuǎn)運動。工作臺分度回轉(zhuǎn)角度的大小由指令給出。當(dāng)工作臺的回轉(zhuǎn)角度達到所要求的角度時，電機停止轉(zhuǎn)動，工作臺完成準(zhǔn)廳動作。 。工作臺完成準(zhǔn)停動作的同時，壓力油從管道進入升降液壓缸上腔，推動活塞 8 帶動工作臺下降，于是上下齒盤又重新嚙合，完成定位夾緊。 首先通過分析確定 采用分度回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計方案。設(shè)計其外形結(jié)構(gòu)，確定其外形尺寸。然后進行其內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計出轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺分度裝置，最后聯(lián)系已設(shè)計出的轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺分度裝置，進行定位和夾緊裝置的設(shè)計。最終裝配成完整的分度回轉(zhuǎn)工作臺。 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 17 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 18 第三章 回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計 工作臺 的 主要 設(shè)計內(nèi)容 對于本課題所設(shè)計的回轉(zhuǎn)工作臺，我的設(shè)計 內(nèi)容主要 為進行電機的選擇、完成傳動比的分配、對同步帶、主要軸承的選擇和同步帶輪、傳動齒輪以及鼠牙盤、液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 。 電機的選擇 選擇電動機類型 按工作要求和條件，選用交流伺服電動機。 選擇電動機的容量 電動機所需工作功率按式（ 1）為 Pe =?pKW 由式 P =9550nM? KW M 為負載轉(zhuǎn)矩； n 為負載轉(zhuǎn)速。 計算負載轉(zhuǎn)矩 M ： M = rfF ??0 式中 0F 為負載正壓力， f 為摩擦系數(shù)， r 為力矩力臂 工作臺承重為 800kg 工作臺自重粗略計算： 直徑 D=630mm 高度 h=265149=116mm 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 19 體積 V= 22 ????hD?m3 則重量 m= ???v? kg 總的重量 m1 =280+800=1080 kg 則 0F = m1 g=1080 ?? 10584N 查表得 f =，粗略估計力矩力臂 r =110mm= M = rfF ??0 = mN ????? 3 0 8 4 0 設(shè)計目標(biāo)鼠牙盤預(yù)期轉(zhuǎn)速在 30~50r/min 之間，現(xiàn)初選 n =35 r/min 計算功率得： P =9550nM? = ?? KW 由電動機至運輸帶的傳動總效率為 a? = 23421 ??? ?? 式中： 1? 、 2? 、 3? 分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動的傳動效率。 取 1? =， 2? =0。 98， 3? =0。 97 則 a? =? ? = Pe =?p= ? KW 現(xiàn)選擇西門子 1FK6063– 6AF71– 1 型電機，電機基本參數(shù)見下表： 表 31 電機參數(shù)表 型號 額定功率KW 滿載時 額定電流 額定轉(zhuǎn)距 最大轉(zhuǎn)矩 重量 轉(zhuǎn)速 r/min 電流（ 380V 時） A 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 20 1FK6063– 6AF71– 1 3000 6 11 傳動比的分配及傳動效率的計算 電機型號為 1FK6063– 6AF71– 1，滿載轉(zhuǎn)速 3000max ?n r/min。初選鼠牙盤的轉(zhuǎn)速 1n =35 r/min。 （ 1） 總傳動比 01 ??? nni 總總 圓整一下取 總i =90 故 1n =3000/90= r/min （ 2） 分配傳動裝置傳動比 總i = 321 iii ?? 式中 1i 、 2i 、 3i 分別為帶傳動、圓錐齒輪傳動和圓柱齒輪傳動的傳動比。 同步帶的傳動比： 初選 1i = 圓柱齒輪的傳動比：查表可知圓柱齒輪傳動比一般為 8~40。取 3i =12 圓錐 齒輪的傳動比： 2i =21iii?總 = 90 ?? 大帶輪傳遞的功率 7 2 ???P KW 小圓錐齒輪軸傳遞的功率 22 ????P KW 大圓錐齒輪軸傳遞的功率 43 ????P KW 同步帶的選擇及同步帶輪的設(shè)計計算 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 21 同步帶是工作面為齒形的環(huán)形傳動帶，靠與帶輪嚙合傳動。它具有傳動比準(zhǔn)確、軸壓力小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳 動比范圍大，可采用較小的帶輪直徑和較小的軸間距，以及可在低速下傳遞動力等優(yōu)點。但制造和安裝要求高。主要用于同步的或低速的傳動 ??4 。 由小帶輪轉(zhuǎn)速 n=3000r/min，查《機床設(shè)計實用手冊》選擇同步帶帶型為 XL 型。同步帶標(biāo)準(zhǔn)寬度的基本尺寸為 ，代號為 025。 同步帶輪的計算： 計算功率： ???? PKP AC KW AK 為工況系數(shù)，查表得 AK = 小帶輪齒數(shù)：根據(jù) min1 zz ? 原則，查表得當(dāng)小帶輪轉(zhuǎn)速在 1800~3600r/min 中時， minz =12，現(xiàn)取 261?z 小帶輪節(jié)圓直徑： ???? ? bPzd mm bP 為同步帶的節(jié)距， bP = 大帶輪齒數(shù)： ???? izz 查帶輪齒數(shù)表， 65 不是其中 系列，重取2z =60 大帶輪節(jié)圓直徑： ???? ? bPzd mm 大帶輪外徑：由大帶輪節(jié)圓直徑 2d 查表得 3d = 初定中心距： ? ? ? ? 210 ?????? dda mm 取 0a =350mm 帶輪擋圈：中心距 0a =350mm 大于 8 1d ，兩輪均裝雙邊擋圈。 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 22 擋圈最小高度：查表得 ?K 擋圈厚度： ? ?~?t ，取 t = 因帶輪的齒數(shù)發(fā)生變化，故傳動比也發(fā)生變化。現(xiàn)重新分配傳動比： 同步帶的傳動比： ??? zzi 圓錐齒輪的傳動比： 2i =21iii?總 = 90 ?? 圓錐齒輪的設(shè)計計算 設(shè)計的直齒圓錐齒輪使用壽命為 8 年，每年以 300 工作日計，兩班制，輕微沖擊。 材料及熱處理、精度和齒數(shù)選擇 因傳遞功率不大、轉(zhuǎn)速不高，材料按課本表 71 選取，都采用 45 鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均采用軟齒面 ??5 。 齒輪精度用 8 級，輪齒表面粗糙度為 。 軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取1z =20，則 2z =i1z = 20=65 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 23 小齒輪傳遞的扭距： 1T = mmNnP ?????? 121571304 66 初選載荷系數(shù)：初選 tK = 取齒寬系數(shù)： R? = 確定彈性影響系數(shù)：據(jù)教材表 106 查得 EZ = MPa 確定區(qū)域載荷系數(shù)：標(biāo) 準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動 HZ = 確定接觸許用應(yīng)力： 循環(huán)次數(shù) N1 =60 atn1 =60?1304?(16?300?8)=? 910 N2 = N1 /u=? 910 /=? 810 查教材圖 1019 曲線 1 得 ?HNK ， ?HNK 查教材圖 1021（ d）得 lim1H? =600 aMP ， lim2H? =570 aMP 取安全系數(shù)： ?HS ? ? MP aSK H HHNH ???? ?? ? ? MP aSK H HHNH ???? ?? 由接觸強度計算小齒輪的分度圓直徑 td1 ? ? ? ? ?3 212 uKTZRRHE ??? ?????????? = 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 24 ? ?3 22 1 2 1 5 8 4 8 9 ???? ?????????= 驗算載荷系數(shù)： 齒輪的使用系數(shù)：載荷狀況以均勻平穩(wěn)為依據(jù)查教材表 102 得 AK = ? ? ? ? ??????? Rm dd ? 齒輪的圓周速度 ??? 100060 111 ndv t? 10 0060 13 ? ?? =由教材圖 108 查得： vK = 取 ?? ?? FH KK 依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪做懸臂布置，查教材表 109 得軸承系數(shù)beHK? = 由公式得 8 7 ????? beHFH KKK ??? 接觸強度載荷系數(shù) ?????? ?? HHVA KKKKK 校正直徑： 1d = 31 / tt kkd = ?? mm ??? zdm 取標(biāo)準(zhǔn)值 ?m 齒輪的相關(guān)參數(shù)： 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 25 11 mzd ? =?20=40mm 22 mzd ? =?65=130mm 1 221 ?????? udR mm ???? Rb R? 圓整取 ，mm202 ?b ?1b 25 mm rc c os1a rc c os 221 ???????? ?u u? 54117290 12 ?????? ?? ?? 校核齒根彎曲疲勞強度 確定彎曲強度載荷系數(shù)：與接觸強度載荷系數(shù)相同： ?????? ?? FFVA KKKKK 計算當(dāng)量齒數(shù)： os 20c os 111 ??? ??zz v os 65c os 222 ??? ??zz v 查教材表 105 得 ?FaY ， ?SaY ， ?FaY ， ?SaY 確定許用應(yīng)力： 由 教材圖 1018 查得 1FNK =， 2FNK = 取安全系數(shù) ?FS 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 26 由教材圖 1020（ c）得 1FN? =440MPa ， 2FN? =425MPa 按脈動循環(huán)應(yīng)變力確定許用彎曲應(yīng)力，即 ? ??1F? MP aSKFFNFN ???? ? ??2F? MP aSKFFNFN ???? 校核彎曲強度： 1F? = ? ?122111 zbm YYKTRSaFa ?? = ? ? 22 ????? ????= ? ?1F?? 1F? = ? ?222221 zbm YYKTRSaFa ?? = ? ? 22 ????? ????= ? ?2F?? 滿足彎曲強度，以上所選參數(shù)合適。 以上設(shè)計過程中所引用的公式及參數(shù)參考自《機械設(shè)計》（第 7 版）秦彥斌 陸品主編。 圓柱齒輪的設(shè)計計算 設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪使用壽命為 8 年，每年以 300 工作日計，兩班制，輕微沖擊。 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)論文 27 （ 1） 齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇 因傳遞功率不大、轉(zhuǎn)速不高、材料都采用 45 鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，均用軟齒 面。 齒輪精度用 8 級，齒輪表面粗糙度為 aR 。 齒