【正文】 畢業(yè)設(shè)計是對我 們在大學(xué)中所學(xué)知識的總結(jié)與運(yùn)用，通過畢業(yè)設(shè)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(shè)計中我很好的達(dá)到了這一目的。 在設(shè)計過程中，我參考了較多書籍，也考慮了多種方案。因?yàn)樵谠O(shè)計中和以往不同還要考慮動力系統(tǒng)，所以自動化與機(jī)械課程有機(jī)地結(jié)合，與我們機(jī)械設(shè)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(yīng)性都會有很大的幫助。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 結(jié) 論 高精度擺動式回轉(zhuǎn)工作臺是一個相對比普通工作臺更高端的設(shè)備，高精度擺動式回轉(zhuǎn)工作臺它解決了普通回轉(zhuǎn)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(shè)計的。= (N) 高精度擺動式回轉(zhuǎn)工 作臺的設(shè)計 36 軸承列數(shù)： 雙列 接觸角 a=15 (度 ) 負(fù)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(dāng)量動載荷 ? ?arp YFXFfP ?? 已知條件： 額定 動載荷 C = 19500(N) 當(dāng)量動載荷 P = 1500 (N) 軸承轉(zhuǎn)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。 圖 Fig. Angular contact ball bearings. 表 軸承參數(shù)計算表 Tab. Bearing parameter calculation table s 設(shè)計項目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè)計結(jié)果 設(shè)計相關(guān)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(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 轉(zhuǎn)速 n=100 (r/min) 要求壽命 Lh39。 因此，設(shè)計中選用角接觸球軸承，并采用背對背的布置方式。并可承受傾覆力矩。軸承組可以承受作用在兩上方向的軸向負(fù)荷，但每個軸承僅能承受一個方向的軸向負(fù)荷。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(nèi)。 并且只能限制軸或外殼在一個方向的軸向位移。在軸向力作用下 ，接觸角會增大。接觸角越大，軸向承載能力越高?？紤]回轉(zhuǎn)工作臺的精度要求較高，故采用高精度的軸承。 高精度擺動式回轉(zhuǎn)工 作臺的設(shè)計 34 機(jī)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(jié)構(gòu)類型。因此，高性能的機(jī)床必須配用高性能的軸承。 滾動軸承在機(jī)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。 推力球面滾子軸承：滾動體是凸球面或凹面滾 子的調(diào)心推力滾動軸承。 推力圓錐滾子軸承：滾動體是圓錐滾子的推力滾動軸承。 推力滾子軸承：滾動體是滾子的推力滾動軸承。 球面滾子軸承：滾動體是凸球面或凹面滾子的調(diào)心向心滾動軸承。 圓錐滾子軸承：滾動體是圓錐滾子的向心滾動軸承。 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(jī)等重型機(jī)械上。 圓柱滾子軸承 承受的徑向負(fù)荷能力大，根據(jù)套圈擋邊的結(jié)構(gòu)也可承受一定的單向或雙向軸向負(fù)荷。此外，還有單列或雙列滿裝滾子等其它結(jié)構(gòu)的 圓柱滾子軸承 。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 。 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。 推力球軸承：滾動體是球的推力滾動軸承。單列深溝球軸承另有密封型設(shè)計，可以無須再潤滑和無需保養(yǎng)。該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，尺寸范圍與形式變化多樣。結(jié)構(gòu)簡易，使用維護(hù)方便。的滾動軸承。 角接觸軸承：球與套圈公稱接觸角大于 0176。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。如圖 ()。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。 起動安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護(hù)作用外，還有將機(jī)器電動機(jī)的帶載起動轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動的作用。 安全聯(lián)軸器 ：在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)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。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場合。 撓性聯(lián)軸器：具有一定的補(bǔ)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。 聯(lián)軸器分類 剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)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(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。 聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。 聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（ 主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。因?yàn)樵跀?shù)控系統(tǒng)中不允許有間隙。 h =18x11 mm 鍵的長度 L =90 mm 鍵的有效長度 L0 = mm 接觸高度 k = mm 最弱的材料 Met =鋼 載荷類型 PType =靜載荷 許用應(yīng)力 [σ p] =135 MPa 計算應(yīng)力 σ p = MPa 校核計算結(jié)果： σ≤ [σ ] 滿足。 鍵的設(shè)計 此鍵主要用于連接蝸輪與主軸，安裝于主軸 162。 /m 扭轉(zhuǎn)剛度校核通過 。 扭轉(zhuǎn)剛度校核如下： 圓軸的扭轉(zhuǎn)角： 0(176。 內(nèi)力計算： x/mm d/mm m1/N?mm m2/N?mm 0 40 0 0 0 40 0 0 41 75 20500 41 75 20500 41 75 20500 41 75 20500 60 彎曲應(yīng)力校核如下： 危險截面的 x 坐標(biāo)： 128mm 直徑： 60mm 危險截面的彎矩 M： 50N?mm 扭矩 T： 3824N?mm 截面的計算工作應(yīng)力： 許用疲勞應(yīng)力： 194MPa 高精度擺動式回轉(zhuǎn)工 作臺的設(shè)計 28 128mm處彎曲應(yīng)力校核通過 結(jié)論：彎曲應(yīng)力校核通過 。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 主軸基本結(jié)構(gòu) Fig. The basic structure of the spindle 軸的總長度： 176mm、 軸的段數(shù)： 5。 許用剪應(yīng)力范圍： 40～ 52MPa， 最小直徑的理論計算值： ， 滿足設(shè)計的最小軸徑： 11mm。 A 值為 98。 mm， 所設(shè)計的軸是實(shí)心軸 。 when the workpiece 高精度擺動式回轉(zhuǎn)工 作臺的設(shè)計 24 圖 主軸受力圖 圖 Fig. By trying to swing up to 90 176。 砂輪工件工作臺主軸 圖 工件擺動至 90176。時的受力情況 ， 因此時所受載荷最大 ， 如圖。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 主軸的設(shè)計 主軸計算 主軸主要是通過蝸輪蝸桿將電機(jī)的功率傳遞到工作臺，它不但要承受來自工作臺的切削力，還要承受一定的扭矩，所以需保證所選軸的強(qiáng)度、精度、圓柱度。 圖 蝸輪蝸桿的消隙 Fig. The antibacklash worm 蝸輪蝸桿的分度作用 在回轉(zhuǎn)工作臺中主要利用蝸輪蝸桿來分度，臺面與底座之間設(shè)有蝸桿 蝸輪副（蝸桿傳動），用以傳動和分度 ,蝸桿從底座伸出的一端裝有細(xì)分刻度盤和手輪。 具體實(shí)施方案：在加工蝸桿的過程中，左齒面仍按原先的螺 距 T 的方法磨削。當(dāng)間隙過大時可以通過磨除調(diào)整圈來達(dá)到。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。） 蝸輪蝸桿的消隙 如采用數(shù)控方案可以采用消隙蝸桿。） 擺動速度： 200/800/75/25≈ 30176。 法向齒形角α n： 20176。 蝸輪蝸桿的計算 表 渦輪蝸桿設(shè)計表 Tab. Worm design table 設(shè)計項目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè)計結(jié)果 1． 蝸輪蝸桿的參數(shù)選擇 蝸 桿 輸 入 功 率 ：蝸桿類型：漸開線蝸桿 (ZI型 ) 蝸 桿 轉(zhuǎn) 速 n1 ：2780*=4170r/min 蝸輪轉(zhuǎn)速 n2： 100r/min 理論傳動比： 蝸桿頭數(shù) z1： 1 蝸輪齒數(shù) z2： 40 實(shí)際傳動比 1： 40 高精度擺動式回轉(zhuǎn)工 作臺的設(shè)計 20 使用壽命： 8000 小時 2．蝸桿蝸輪材料 蝸桿材料： 40Cr 蝸桿熱處理類型：淬火 蝸輪材料： ZQA194 蝸輪鑄造方法：離心鑄造 疲勞接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) SHmin； 彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) SFmin； 轉(zhuǎn)速系數(shù) Zn： 壽命系數(shù) Zh； 材料彈性系數(shù) Ze： 蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力σ Hlim：550N/mm2 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力 [σ H]： 蝸輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力σ Flim：605N/mm2 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力 [σ F]： 3．蝸輪材料強(qiáng)度計算 蝸輪軸轉(zhuǎn)矩 T2: 蝸輪軸接 觸強(qiáng)度要求： m2d1≥ 模數(shù) m:3mm 蝸桿分度圓直徑 d1:36mm 4．蝸輪材料強(qiáng)度校核 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計算 m2d1≥ KT([σH]z2)2 K— 載荷系數(shù) ZE— 材料系數(shù) σ H— 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力 蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算m2d1≥ /z2[σ F] YF— 蝸輪齒形系數(shù) Yβ — 螺旋角系數(shù) 蝸輪使用環(huán)境：平穩(wěn) 蝸輪載荷分布情況：平穩(wěn)載荷 蝸輪齒 面接觸強(qiáng)度 σ H: ，通過接觸強(qiáng)度驗(yàn)算！ 蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度 σ F: ，通過彎曲強(qiáng)度計算！ 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 蝸輪使用系數(shù) Ka： 1 蝸輪動載系數(shù) Kv： 蝸輪動載系數(shù) Kv： 導(dǎo)程角系數(shù) Yβ： 5．幾何尺寸計算結(jié)果 實(shí)際中心距 a： 78mm 齒根高系數(shù) ha*: 齒根高系數(shù) c*: 蝸桿分度圓直徑 d1： 36mm 蝸桿齒頂圓直徑 da1： 42mm 蝸桿齒根圓直徑 df1： 蝸輪分度圓直徑 d2： 120mm 蝸輪變位系數(shù) x2： 0 法面模數(shù) mn： 蝸輪喉圓直徑 da2： 126mm 蝸輪齒根圓直徑 df2： 蝸輪齒頂圓弧半徑 Ra2： 15mm 蝸輪齒根圓弧半徑 Rf2： 蝸輪頂圓直徑 de2： 132mm 蝸桿導(dǎo)程角γ： 176。轉(zhuǎn)動手輪即可驅(qū)動臺面，并由臺面外圓周上的刻度與細(xì)分刻度盤讀出旋轉(zhuǎn)角度。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 雙齒輪消隙 Fig. Dual gear backlash 蝸輪蝸桿的設(shè)計 蝸輪蝸桿與回轉(zhuǎn)工作臺的關(guān)系 蝸桿傳動平穩(wěn)，振動小，但傳動時摩擦損失大，效率低。主要原理：在中心距一定下一個圓柱寬齒輪帶兩個圓柱窄齒輪，兩個窄齒輪中的一個能沿圓周微調(diào)并用螺釘擰緊后傳動。 高精度擺動式回轉(zhuǎn)工 作臺的設(shè)計 16 表 齒輪設(shè)計表 Tab. Gear design table 設(shè)計項目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè)計結(jié)果 1. 設(shè)計參數(shù) 傳遞功率 P=(kW) 傳遞轉(zhuǎn)矩 T=(N178。 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 齒輪的計算 此次設(shè)計的齒輪主要用于電機(jī)與蝸桿之間的連接，因?yàn)槿绮皇褂么艘患夶X輪，而直接使用單頭或雙頭蝸輪蝸桿無法達(dá)到設(shè)計要求的轉(zhuǎn)速。如圖 。 高精度擺動式回轉(zhuǎn)工 作臺的設(shè)計 14 圖 WPWED外型安裝尺寸 Fig. WPWED install size 表 WPWED蝸輪蝸桿減速器參