【導讀】要求也越來越多，越來越嚴格。采用球面磨床能精密磨削加工球面體零件，其回轉工作。有一些回轉工作臺允許使用分度裝置的分度操作，也有些可以根據(jù)加工情況，采用。但是整體來說，普通回轉工作臺精度不高，適用范圍小，一般只能加工二維面，如加工圓柱面、腰形孔。點，能夠加工出高精度、超硬度的球面。高精度擺動式回轉工作臺可以自由旋轉及擺動，高精度回轉工作臺的轉動是由蝸輪驅動的，蝸桿蝸輪不僅用于傳動還用于分度。給、分度轉位都是由給定的指令進行控制的。工作臺的擺動是由減速器帶動的齒輪傳遞

　　

【正文】 。 聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構中的兩根軸（ 主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。 聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的聯(lián)接部件。 聯(lián)軸器分類 剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結構簡單，價格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。 撓性聯(lián)軸器：具有一定的補償被聯(lián)兩軸軸線相 對偏移的能力，最大量隨型號不同而異。 高精度擺動式回轉工 作臺的設計 30 無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉時，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉速平穩(wěn)的場合。 非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：在轉速不平穩(wěn)時有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合 金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。 安全聯(lián)軸器 ：在結構上的特點是，存在一個 保險環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當實際載荷超過事前限定的載荷時，保險環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截斷運動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護作用。 起動安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護作用外，還有將機器電動機的帶載起動轉變?yōu)榻瓶蛰d起動的作用。 聯(lián)軸器選用原則 轉矩 T： T ↑，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； T有沖擊振動，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器； 轉速 n： n ↑，非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； 對中性：對中性好選剛性聯(lián)軸器，需補償時選撓性聯(lián)軸器； 裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動的聯(lián)軸器； 環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器； 成本：同等條件下，盡量選擇價格低，維護簡單的聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的選取 上海電機學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 31 表 聯(lián)軸器參數(shù)表 Tab. Coupling parameter table 高精度擺動式回轉工 作臺的設計 32 圖 JMI型膜片聯(lián)軸器 結構示意圖 Fig. JMI type diaphragm coupling structure diagram 考慮到安裝在電機軸與擺動機構處的聯(lián)軸器要受到較大的扭矩并且 需要承受一定的振動，因此選用對抵抗轉矩以及能承受沖擊且具有一定的補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力的金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合，且使用壽命較長，性價比高。所以設計中選用傳動平穩(wěn)，適應性強的 JMI型膜片聯(lián)軸器。如圖 ()。 軸承的選用 軸承的介紹 軸承的種類很多。按其所能承受的載荷方向可分為：①徑向軸承，又稱向心軸承，承受徑向載荷。②止推軸承，又稱推力軸承，承受軸向載荷。③ 徑向止推軸承，又稱向心推力軸承，同時承受徑向載荷和軸向載荷。按軸承工作的摩擦性質不同可分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。 角接觸軸承：球與套圈公稱接觸角大于 0176。，而小于 90176。的滾動軸承。 深溝球軸承：每個套圈均具有橫截面大約為球的周長三分之一的連續(xù)溝型滾道的向心球軸承 ,適用于精密儀表、低噪音電機、汽車、摩托車及一般機械等，是機械工業(yè)中使用最為廣泛的一類軸承。結構簡易，使用維護方便。主要用來承受徑向負荷、也可承受一定的軸向負荷，當軸承的徑向游隙加大時，具有角接觸球軸承的性 能，可承受較大的軸向負荷。該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉速高，尺寸范圍與形式變化多樣。堅實耐用，上海電機學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 33 通用性強及低噪音運行，可在高速下運轉和易于安裝。單列深溝球軸承另有密封型設計，可以無須再潤滑和無需保養(yǎng)。單列帶裝球缺口和雙列球軸承，適用于重載工況。 推力球軸承：滾動體是球的推力滾動軸承。 滾子軸承：滾動體是滾子的滾動軸承。 圓柱滾子軸承：滾動體是圓柱滾子的向心滾動軸承 ,屬分離型軸承 ，安裝與拆卸非常方便。 圓柱滾子軸承 分為單列、雙列和四列。根據(jù)軸承裝用滾動體的列數(shù)不同， 圓柱滾子軸承 可分為單列、雙列和多列 圓柱 滾子軸承 。其中應用較多的是有保持架的單列 圓柱滾子軸承 。此外，還有單列或雙列滿裝滾子等其它結構的 圓柱滾子軸承 。單列 圓柱滾子軸承 根據(jù)套圈擋邊的不同分為 N 型、 NU 型、 NJ 型、 NF 型和 NUP 型等。 圓柱滾子軸承 承受的徑向負荷能力大，根據(jù)套圈擋邊的結構也可承受一定的單向或雙向軸向負荷。 NN 型和 NNU 型雙列 圓柱滾子軸承 結構緊湊，剛性強，承載能力大，受載荷后變形小，大多用于機床主軸的支承。 FC、 FCD、 FCDP 型四列 圓柱滾子軸承 可承受較大的徑向載荷，多用于軋機等重型機械上。圓柱滾子軸承 主要用于電 機、機床、石油、軋機裝卸搬運機械和各類產(chǎn)業(yè)機械。 圓錐滾子軸承：滾動體是圓錐滾子的向心滾動軸承。 滾針軸承：滾動體是滾針的向心滾動軸承。 球面滾子軸承：滾動體是凸球面或凹面滾子的調心向心滾動軸承。有凸球面滾子的軸承，外圈有一球面形滾道；有凹面滾子的軸承，其內圈有一球面形滾道。 推力滾子軸承：滾動體是滾子的推力滾動軸承。 推力圓柱滾子軸承：滾動體是圓柱滾子的推力滾動軸承。 推力圓錐滾子軸承：滾動體是圓錐滾子的推力滾動軸承。 推力滾針軸承：滾動體是滾針的推力滾動軸承。 推力球面滾子軸承：滾動體是凸球面或凹面滾 子的調心推力滾動軸承。有凸球面滾子的軸承座圈的滾道為球面形，有凹球面滾子的軸承軸圈的滾道為球面形。 滾動軸承在機床上的使用主要用于下列三個部位：主軸、滾珠絲杠和一般傳動軸。 主軸軸承作為機床的基礎配套件，其性能直接影響到機床的轉速、回轉精度、剛性、抗顫振動切削性能、噪聲、溫升及熱變形等，進而影響到加工零件的精度、表面質量等。因此，高性能的機床必須配用高性能的軸承。 滾動軸承的精度一般分為 P0、 P P P4 和 P2 五個等級，用于精密機床主軸上的軸承精度應為 P5 及其以上級，而對于數(shù)控機床、加工中心等高速、高精 密機床的主軸支承，則需選用 P4 及其以上級超精密軸承。 高精度擺動式回轉工 作臺的設計 34 機床用主軸軸承通常包括深溝球軸承、角接觸球軸承、圓柱滾子軸承、雙向推力角接觸球軸承、圓錐滾子軸承和推力軸承等六種結構類型。 軸承的選取 考慮到軸承需要適用于回轉工作臺高速運轉的場合下，并且需要加工較硬球面，軸承要有足夠大的剛性，故采用角接觸球軸承?？紤]回轉工作臺的精度要求較高，故采用高精度的軸承。角接觸軸承可同時承受徑向負荷和軸向負荷，能在較高的轉速下工作。接觸角越大，軸向承載能力越高。高精度和高速軸承通常取 15 度接觸角。在軸向力作用下 ，接觸角會增大。單列角接觸球軸承只能承受一個方向的軸向負荷，在承受徑向負荷時，將引起附加軸向力。 并且只能限制軸或外殼在一個方向的軸向位移。若是成對雙聯(lián)安裝，使一對軸承的外圈相對，即寬端面對寬端面，窄端面對窄端面。這樣即可避免引起 附加軸向力，而且可在兩個方向使軸或外殼限制在軸向游隙范圍內。 軸承的布置：角接觸球軸承背對背配置中，兩個軸承的負荷線朝軸承軸線分開。軸承組可以承受作用在兩上方向的軸向負荷，但每個軸承僅能承受一個方向的軸向負荷。背對背是剛性相對較高的軸承置置。并可承受傾覆力矩。背對背安裝的軸承根據(jù) 使用條件不一樣，可以通過調整隔墊控制其游隙，從而達到較高的定位精度，所以可用于要求定位精度高的場合。 因此，設計中選用角接觸球軸承，并采用背對背的布置方式。如圖 。 圖 Fig. Angular contact ball bearings. 表 軸承參數(shù)計算表 Tab. Bearing parameter calculation table s 設計項目 設計依據(jù)及內容 設計結果 設計相關參數(shù)： 徑向力 Fr=500 (N) 軸向力 Fa=0 (N) 軸頸直徑 d1=75 (mm) 上海電機學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 35 轉速 n=100 (r/min) 要求壽命 Lh39。=15000 (h) 溫度系數(shù) ft=1 潤滑方式 Grease=油潤滑 選擇的角接觸球軸承的型號為7015C 根據(jù)選定的軸承可得以下參數(shù)： 軸承內徑 d=75 (mm) 軸承外徑 D=115 (mm) 軸承寬度 B=20 (mm) 基本額定動載荷 C=49500 (N) 基本額定靜載荷 Co=46500 (N) 極限轉速 (油 ) nlimy=6300 (r/min) 力分析 選擇軸承的接觸角為 15 度，采用雙列背對背的安裝方式，計算受力情況如下： 軸承 1 徑向支反力 Fr1= (N) 軸承 1軸向支反力 Fa1= (N) 軸承 2徑向支反力 Fr2= (N) 軸承 2軸向支反力 Fa2= (N) 軸承 1 徑向支反力 Fr1= (N) 軸承 1 軸向支反力 Fa1= (N) 軸承 2徑向支反力 Fr2= (N) 軸承 2軸向支反力 Fa2= (N) 已知條件： 軸承類型 ：角接觸球軸承 Fr1 = (N) Fa1 = (N) Fr2 = (N) Fa2 = (N) 額定靜載荷 Co = (N) 工況系數(shù) fp = 當量動載荷 P=1500 (N) 軸 承 所 需 基 本額 定 動 載 荷 C39。= (N) 高精度擺動式回轉工 作臺的設計 36 軸承列數(shù)： 雙列 接觸角 a=15 (度 ) 負荷系數(shù) fp= 判斷系數(shù) e= 徑向載荷系數(shù) X=1 軸向載荷系數(shù) Y=1 計算公式： 當量動載荷 ? ?arp YFXFfP ?? 已知條件： 額定 動載荷 C = 19500(N) 當量動載荷 P = 1500 (N) 軸承轉速 n = 100(r/min) 工作溫度 T = ≤ 120(℃ ) （溫度系數(shù) ft = 1） 壽命系數(shù)ε = 3 要求壽命 Lh39。 = 15000(h) 軸承壽命： （ h） 基本額定壽命： ( 轉 ) 額定壽命修正 10321na LaaaL ? 可靠度系數(shù) a1 = 1 材料系數(shù) a2 = 1 運轉條件系數(shù) a3 = 1 軸承壽命 Lh=1711286 (h) 校核結果：合格 本次設計按普通加工要求設計 ,如實際生產(chǎn)過程中所需加工零件精度極高可選用 P4級軸承。 上海電機學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 37 結 論 高精度擺動式回轉工作臺是一個相對比普通工作臺更高端的設備，高精度擺動式回轉工作臺它解決了普通回轉工作臺只能加工圓柱形工件以及無法保證精度的局限性，是專為加工高精度、超硬度的球面而設計的。 經(jīng)過本次畢業(yè)設計可以培養(yǎng)我們大學生完整地設計一整套設備的基本能力，而不是以前單一零件的設計，并在設計過程中深入學習、鞏固 和運用大學課程所涉及到的機械原理、機械設計、材料力學和機械工程測試技術及等課程。因為在設計中和以往不同還要考慮動力系統(tǒng)，所以自動化與機械課程有機地結合，與我們機械設計制造及其自動化的專業(yè)相符，對自己今后的工作能力及適應性都會有很大的幫助。這是一個非常綜合、完善及能全面培養(yǎng)大學生的畢業(yè)設計課題。 在設計過程中，我參考了較多書籍，也考慮了多種方案。高精度擺動式回轉工作臺的主要難點是要保證加工的精度以及較大的剛性，蝸輪蝸桿與軸承成了我主要的研究對象，通過查閱資料以及老師的幫助，基本解決了這一難點。 畢業(yè)設計是對我 們在大學中所學知識的總結與運用，通過畢業(yè)設計我們可以對掌握的知識更加的融會貫通，在這次畢業(yè)設計中我很好的達到了這一目的。 高精度擺動式回轉工 作臺的設計 38 參 考 文 獻 [1] 東北工學院 . 機械零件設計手冊 . 高等教育出版社 ,1992. [2] 馬永林 .機械原理 .北京 :高等教育出版社 ,1992. [3] 黃靖遠 ,龔劍霞 ,賈延林 .機械設計學 .機械工業(yè)出版社 ,1999 [4] 陳立德 .機械設計 .北京 :高等教育出版社 ,2020 [5] 孫健 ,曾慶福 .機械制造工藝學 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,1989 [6] 段揚澤 .機械工業(yè)自動 化 . 北京 :機械工業(yè)出版社 ， 1983. [7] 成大先 .機械設計手冊 .北京：化學工業(yè)出版社 .2020 [8] 王炳大 .工程力學機械應用實例 .北京 :中國勞動社會保障出版社 ,2020. [9] 朱龍根 .簡明機械零件設計手冊 .北京 :機械工業(yè)出版社， 2020. [