【導讀】研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內容外，本論文不含。對本文的研究做出重。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產(chǎn)權歸徐州工程學院所擁有。和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。并且隨著數(shù)控技術應用領域的擴大和不斷發(fā)展，它對國計民生的一些重要行。分析當前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢，其主要研究熱。點有：1、高速加工、高精加工技術及其裝備的新趨勢。

　　

【正文】 動有以下特點： 1．傳動比大，在分度機構中可達 1000以上。與其他傳動形式相比，傳動比相同時，機構尺寸小，因而結構緊湊。 2．傳動平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此，傳動平穩(wěn)，噪聲低。 3．可以自鎖 當蝸桿的導程角小于齒輪間的當量摩擦角時，若蝸桿為主動件，機構將自鎖。這種蝸桿傳動常用于起重裝置中。 4．效率低、制造成本較高 蝸桿傳動方面：齒面上具有較大的滑動速度，摩擦磨損大，故效率約為 ，具有 自鎖的蝸桿傳動效率僅為 。為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價格較貴的有色金屬制造。 由以上分析可得：將齒輪傳動放在傳動系統(tǒng)的高速級，蝸桿傳動放在傳動系統(tǒng)的低速級，傳動方案較合理。 電機的選擇 步進電機的原理 能將數(shù)字化的輸入脈沖轉換成具有旋轉或直線增量運動功能的電磁執(zhí)行元件是步進電機。每次輸入的一個脈沖，電機轉軸就會步進一個步距角增量。同時電機總的回轉角與輸入脈沖數(shù)成正比，與之相對應的轉速取決于輸入的脈沖頻率大小。 步進電機是機械電子一體化產(chǎn)品中最為關鍵的部件之一，一般應 用于定速控制和定位控制方面。步進電機具有沒有累積誤差、定位精度較高、慣量較低、控制極為簡單等特點。一般廣泛在機械電子一體化產(chǎn)品中應用，如：包裝的機械、一系列的數(shù)控機床、復印機、傳真機以及計算機外圍設備等。 在步進電機的選擇方面，開始要保證步進電機的輸出功率必須大于負載所需要的功率。同時在功率步進電機選用方面，開始的時候要計算機械系統(tǒng)的負載轉矩，電機的矩頻特性一定要符合機械負載的要求并具有一定的余量用來保證它的可靠運行。實際上，不同徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 14 的頻率下的負載力矩一定要在矩頻特性曲線的范圍內。通常電機的最大靜力矩愈大，負 載力矩就愈大。 在步進電機的選擇方面，步距角和機械系統(tǒng)應當要匹配，這樣機床所需的脈沖當量就可以獲得。為了在機械傳動過程中獲得更加小的脈沖當量，首先絲桿的導程可以適當改變，其次也可以在步進電機的細分驅動下完成所需的要求?？墒且话慵毞种荒苁蛊浞直媛拾l(fā)生變化，不能夠改變它的精度。因為電機的固有特性決定著電機的精度。 在功率步進電機的選擇方面，實際上應該大約算出機床要求的啟動頻率以及機械的負載慣量，使之能夠在與步進電機的慣性頻率特性相匹配的同時還擁有一定的計算余量，使機床快速移動的頻率小于高速連續(xù)工作的頻率 優(yōu) 點： 直接利用數(shù)字量進行控制； 傳動慣量小，啟動，停止方便； 成本低； 無誤差積累； 定位準確； 低頻率特性比較好； 調速范圍較寬 步進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動元件。 步進電機的特點 :一是過載性好。其轉速不受負載大小的影響，不像普通電機，當負載加大時就會出現(xiàn)速度下降的情況，所以步進電機使用在對速度和位置都有嚴格要求的場合；二是控制比較方便快捷。步進電機的單位是一步，比較明顯的數(shù)字特征極大地方便了計算機控制。同時 ，步進電機能夠擁有這么廣闊的使用市場還需要計算機的適時出現(xiàn)；三是較為簡單的整機結構。由于傳統(tǒng)的機械控制比較復雜，在調整方面有一定的難度，然而通過步進電機，簡單緊湊的整體結構才得以實現(xiàn)。所以選擇步進電機的計算如下： 按照工作要求和條件選兩相混合式步進電機 工作所需功率為： KWVFPWWWW ?1000? KWTnPwwW ?9950? 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 15 式中 T=， nw=36r/min,電機工作效率 ? ? ， KWPW 9 5 0 361 5 0 ???? 電機所需的輸出功率為： ?WPP?0 式中： ? 為電機至工作臺主動軸之 間的總效率。齒輪： ? ? 軸承： ? ? 蝸桿 。 ?? 。因此 33321 ????? ???? KWPP W 7 4 0 ???? ? 一般電機的額定功率 ? ? ? ? KWPP m 4 4 0 ??????? 則取電機額定功率為： Pm= KW。 查表得齒輪傳動比： 35， 蝸桿傳動比： 1532， 則總的傳動范圍為： 1604532515321 ???????? iii 電機轉速的范圍為 ? ? m i n/5 7 6 01 6 2 0361 6 045 rniN w ??????? 為降低電機的重量和價格，選取常用兩相混合式步進電機 11BYG250D0502，其各項指標如表 31所示 : 表 31 11BYG250D0502步進電機指標 主要技術參數(shù)中，回轉精度： 0． 03176。 60i? 可得步距角為 ： ????? i? 計算的值與 11BYG250D0502步進電機的步距角相吻合。 11BYG250D0502步進電機滿足條件。 齒輪傳動的設計 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 16 如圖 32 所示，一級傳動為齒輪傳動，其中 1為小齒輪， 2為大齒輪，傳動比為 3。 圖 32 一級齒輪傳動 選擇齒輪傳動的類型及材料 ； 7 級精度； 40Gr（調質），硬度為 280HBS,大齒輪材料為 45 鋼（調質）； Z=24，大齒輪齒數(shù)取 Z=72 按齒面接觸疲勞強度計算 ? ?3 11 12 ?????????? HHEd ZZZuuKTd ?? ? (1) 確定公式內的計算數(shù)值 ① 確定彈性影響系數(shù) 選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配。 ②選擇載荷系數(shù) ?K ③ 計算小齒輪傳遞的轉矩 5 411 19 5 . 5 1 0 1 . 8 1 1 0pT N m mn?? ? ? ④ 查表可知齒寬系數(shù) 1?d? ⑤ 根據(jù) 齒面硬度來查得的小齒輪的接觸疲勞強度極限 lim1 600H MPa? ? ； 和大齒輪的接觸疲勞強度 lim 2 550H MPa? ? ⑥ 查表取接觸疲勞壽命系數(shù) ?NZ ?NZ ⑦ 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得 ? ? M P aS ZH NHH 5 4 0 0m i n 11l i m1 ???? ?? ? ? M P aS ZH NHH i n 22l i m2 ???? ?? （ 2）計算 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 ①計算小齒輪的分度圓直徑 1td 4221 331 1 1 . 3 1 . 8 1 1 0 4 1 8 9 . 82 . 3 2 ( ) 2 . 3 2 ( ) 6 5 . 2 8[ ] 1 3 5 2 2 . 5EtHK T Zud m mdu?? ? ? ? ?? ? ?? ②計算齒寬 b 1 1 6 5 .2 8 6 5 .2 8tb d d m m?? ? ? ? ③ 計算齒寬與齒高之比 bh 116 5 . 2 8 2 . 9 722tt dm m mZ? ? ? 2 .2 5 2 .2 5 2 .9 7 6 .6 8th m m m? ? ? ? ?? ④計算小齒輪的載荷系數(shù) 根據(jù) /v m s? ， 7級精度，查表得動載荷系數(shù) ? 。 直齒輪 1HFKK????。 查表得使用系數(shù) 1AK? 。 用插值法查的 7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時， ? ? , 由 ? 、 ? ? ,查表得 ? ? 。故載荷系數(shù) 1 .6 6HHK K K K K?????? ⑤實際的載 荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 3311 1 . 6 66 5 . 2 8 7 0 . 81 . 3ttKd d m mK? ? ? 按齒根彎曲強度計算 彎曲強度的設計公式為 a13 212 ()[]Fa SdFYYKTm Z??? （ 1）①查取彎曲疲勞壽命系數(shù) 1 ? 2 ? ②查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 1 500FE MPa? ? ； 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2 380FE MPa? ? 查取應力校正系數(shù)查表得 1 ? 2 ? 查取齒形系數(shù)查表得 1 ? 2 ? ③計算彎曲疲勞許用應力 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 18 取彎曲疲勞安全系數(shù) ? ,由式（ 1012）得 1112220 . 8 5 5 0 0[ ] 3 0 3 . 5 71 . 40 . 8 8 3 8 0[ ] 2 3 8 . 8 61 . 4F N F EFF N F EFK M P a M P aSK M P a M P aS?????? ? ??? ? ? ④計算載荷系數(shù) K 1 1 . 1 7 1 1 . 3 5 1 . 5 8A V F FK K K K F??? ? ? ? ? ? 根據(jù)計算結果，由齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度都滿足校核，按接觸強度算的的分度圓直徑 1 mm? ，算出小齒輪齒數(shù) 11 m??,取 1 24Z? 。這樣 做到結構緊湊，避免浪費。 幾何尺寸計算 11223 2 4 7 23 7 2 2 1 6d Z m m md Z m m m? ? ? ?? ? ? ? 12 7 2 2 1 6 14422dda m m? ?? ? ? 1 1 72 72db d m m?? ? ? ? 取 127570B mmB mm?? 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 19 等等 有圖有真相 如有意向請聯(lián)系 qq ： 476916875 電話： 18761439408