【正文】 四、校核軸徑 齒根圓直徑 *11 2( )fad d h c m? ? ? 6 3 2。 2 2( ) 1 0 6 4 7 2 .9M M T N m m?? ? ?Ⅳ 在左軸頸中間截面處： 39。1 ? 39。1 2 100y R R rF F F F? ? ? ?? 39。 軸徑的設(shè)計(jì)與校核 蝸桿軸 一、計(jì)算蝸桿受力： 11 tanzmd ?? 112 63zmd?????? ? ? 二、蝸桿受力： 21222 2 3 3 6 9 5 8 . 3 8 2 5 4 1 . 2 62 6 5 . 1 9at TF F Nd ?? ? ? ?軸 向 力 ： 1 2 21 2 2ta n 2 5 4 1 . 2 6 ta n 1 1 . 3 1 5 0 8 . 2 6ta n 2 5 4 1 . 2 6 ta n 2 0 9 2 4 . 9 4t a tr r tF F F NF F F N??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?圓 周 力 ：徑 向 力 ： (a) 垂直面受力圖： 39。 確定滾動(dòng)軸承的類型 與蝸桿一樣，采用角接觸球軸承（ GB29294） 表 42 所選軸承型號(hào) 軸承代號(hào) 基本尺寸 /mm 安裝尺寸 70000C ( 15 )a?? 70000AC ( 25 )a?? 極限轉(zhuǎn)速 /minr d D B sr 1sr ad min aD asr a mm 基本額定 a mm 基本額定 脂 潤 滑 油 潤 滑 動(dòng)載荷rC 靜載荷0rC 動(dòng)載荷rC 靜 載 荷0rC min max KN KN 7010C 50 80 16 1 56 74 1 6700 6700 9000 初步估計(jì)蝸輪軸的各段尺寸 根據(jù)軸上零件的受力情況，固定和定位的要求， 初步確定軸的階梯段，該軸有 6 段。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 蝸輪軸的初步估算 初步估算軸的最小直徑 估算直徑 d ，可根據(jù)軸所傳遞的功率 ()Pkw 及軸的轉(zhuǎn)速 ( /min)nr ,按下式進(jìn)行估算： 33 1 .7 6 41 1 5 3 7 .7 250Pd C m mn? ? ? 該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大 3%， mind 應(yīng)為 式中： C—— 與軸材料有關(guān)的系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 查得，根據(jù)軸的材料取115。 4段 選用直徑為 30mm? ，長度為 50mm。 圖 41 蝸桿軸 估計(jì)各段尺寸： 3段 由于 3 段軸上安裝的是軸承，軸承的直徑 35d mm? ，所以可以確定這兩段軸的直徑為 35mm? ，長度為 25mm。 二 、 最 后 確 定 蝸 桿 軸 軸 伸 處 的 直 徑 為 min 25d mm? ， 1,JJ 型軸孔長度144 , 100 , 80L m m D m m D m m? ? ?，螺栓數(shù)量為 4，直徑 M8， 1JJ型 0 92L mm? 。 選擇聯(lián)軸器 一、根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件擬選用 YL,YLD 型凸緣聯(lián)軸器（ GB584386 摘錄）。 軸的材料 軸的材料用碳鋼及合 金鋼，減速裝置的軸以 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理應(yīng)用最為廣泛，硬度217HB~255HB， 650B MPa? ? ， 360s MPa? ? ， 1 300MPa?? ? ， 1 155MPa?? ? 。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第四章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 軸是機(jī)器中的重要零件，在設(shè)計(jì)匯總，蝸桿渦輪是作為一種減速裝置，在減速裝置中軸是既要收彎矩又要受扭矩的轉(zhuǎn)軸。1 mm? 中圓導(dǎo)程角 11/mz d?? ??? 蝸輪喉圓直徑 22 2( )aad d h xm? ? ? 2 mm? 蝸輪齒根圓直徑 22 2( )fad d h xm c? ? ? ? 2 mm? 蝸輪外徑 22ead d m?? 2 mm? 注：取齒頂高 ahm? ，徑向間隙 ? ， 39。 蝸輪寬度 2b 2 50b mm? 蝸桿軸向齒距 xpm?? mm? 蝸桿導(dǎo)程 1zp mz?? mm? 蝸桿齒頂圓直徑 112aad d h m?? 1 mm? 蝸桿齒根圓直徑 11 2( )fad d h c? ? ? 1 mm? 節(jié)圓直徑 39。 （三）傳動(dòng)基本尺寸 蝸桿頭數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 查得 113 , 2z?? ? ? ，也可用式 計(jì)算 1 ( 7 2. 4 ) /z a u?? ( 7 2 .4 1 6 0 ) / 2 01 .8 6??? 取 1 2z? 蝸輪系數(shù) 2 2 2 1 6 0 6 . 3 1 04 0 . 7 96 . 3a m qz m? ? ? ?? ? ? 取 2 41z ? 模數(shù) 2( ~ ) /m a z? (1 .4 ~ 1 .7 ) 1 6 0 / 4 15 .4 ~ 6 .6 3??? 取 ? 蝸桿分度圓直徑 11[ / ]d d a a? 0 .3 5 5 1 6 0 5 6 .8? ? ? 或 ? .6 8 1 6 0 5 7 .6 9? ? ? ，取 標(biāo) 準(zhǔn) 值 （ 《 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 》 表 ） 取 1 63d mm? 蝸輪分度圓直徑 39。 以下為蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算： 蝸桿采用 45鋼，表面硬度 45HRC，蝸桿材料采用 ZCuSn10P1，砂型鑄造，計(jì)算步驟如下： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 （一）初選【 1/da】值 當(dāng)量摩擦系數(shù) 設(shè) 4 / ~ 7 /sv m s m s? ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ?? 表 ，取大值； 2v? ?? 選【 1/da】值 在《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 的 20i? 線上 任選一點(diǎn)，查得 11[ / ] 5 , 13 ( 2)d a z?? ? ? ?， 1 ?? （傳動(dòng)嚙合效率）。 刀庫傳動(dòng)方式以及 為使伺服電機(jī)在最佳狀態(tài)下工作 ，一般不采用伺服電機(jī)的低速段。 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，所選電機(jī)型號(hào)如下： 表 21 所選電機(jī)型號(hào) 型 號(hào) 輸入功率 ()Pkw 額定轉(zhuǎn)矩 ST （ NS） 最大轉(zhuǎn)矩maxT ()Nm 最高轉(zhuǎn)速 max ( / min)nr 轉(zhuǎn)子慣量 2()mJ N m s FB25 309 1000 分配傳動(dòng)比 在前一章中以介紹為了降低傳動(dòng)的速度，傳動(dòng)比選為 20. 第二章 刀庫驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選定 14 各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 100 0 / m i nmn n r? ?? Ⅱ軸 1000 5 0 / m in20nnri? ? ?ⅠⅡ Ⅰ 各軸的輸入功率 Ⅰ軸 1 9 75dP P k w?? ? ? ?Ⅰ Ⅱ軸 23 P k w??? ? ? ? ?Ⅱ Ⅰ 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩 dT 為 : 66 2 . 59 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 3 8 7 51000ddmPT N m mn? ? ? ? ? ? 故 : Ⅰ軸 1 238 75 236 T N m m?? ? ? ?Ⅰ Ⅱ軸 23 20 T i N m m??? ? ? ? ? ?Ⅱ Ⅰ 表 22 分 配傳動(dòng)比 軸名 功率 ()Pkw 轉(zhuǎn)矩T（ Nmm） 轉(zhuǎn)速 ( /min)nr 傳動(dòng)比 i 效率 ? 電機(jī)軸 23875 1000 1 Ⅰ軸 1000 20 Ⅱ軸 50 20 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第三章 刀庫傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 初定刀套線速度 刀套線速度影響選刀效率，但是過快的線速度又影響刀庫工作可靠性。 設(shè) 計(jì) 中 ， 初 選 1000 / minmnr? ， 32mJ N m s? ， 16LJ N m s? ，180 ms s??。 傳動(dòng)效率為： 21 2 3? ? ? ??總 20. 72 0. 99 0. 99? ? ? ? 式中： 1? —— 聯(lián)軸器的傳動(dòng)功率； 2? —— 蝸桿的傳動(dòng)功率； 3? —— 軸承的傳動(dòng)功率。 所以 1 8 / 300 k g N k g m m N m m? ? ? ? 把如上計(jì)算的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩 LT 的公式為： ?iTTL 1? 式中： i —— 傳動(dòng)比； ?— — 傳動(dòng)效率。其計(jì)算方法如下： 將三把最重刀具挨在一起，按加工中心規(guī)格規(guī)定的最大刀具重量 maxW 計(jì)算，而其重心則設(shè)定為離刀庫回轉(zhuǎn)中心半徑處。 按負(fù)載轉(zhuǎn)矩選 加在伺服電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 LT ，應(yīng)比電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)轉(zhuǎn)矩 ST 小。反之，撥叉下降，帶動(dòng)刀套上翻 90? 。這是，液壓缸 5 的下腔通入液壓油，活塞帶動(dòng)撥叉上升，同時(shí)松開行程開關(guān) 7，用以斷開相應(yīng)電路，防止刀庫、主軸等出現(xiàn)誤動(dòng)作。 （ 2）刀庫的選刀過程 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的選刀指令，直流伺服電動(dòng)機(jī) 1 經(jīng)聯(lián)軸器 2和蝸桿 蝸輪 4 帶動(dòng)刀盤 12 和安裝其上的 16 個(gè)刀套 11 旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，完成選刀的過程。它主要由電動(dòng)機(jī)蝸桿蝸輪、刀盤、刀套、液壓缸、及撥叉等構(gòu)建組成。 （ 10）刀套上翻 刀套帶著刀具上翻 90? 。 圖 16 換到過程示意圖 1— 機(jī)械手 2— 刀庫 3— 主軸 4— 刀套 5— 刀具 （ 8）液壓缸活塞復(fù)位 驅(qū)動(dòng)機(jī)械手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180? 的液壓缸活塞復(fù)位（機(jī)械手無動(dòng)作）。 （ 6）機(jī)械手插刀 機(jī)械手上升，分別把刀具插入主軸錐孔和刀套中。 （ 4）機(jī)械手拔刀 機(jī)械手下降，同時(shí)拔出兩把刀具。 （ 2）機(jī)械手抓刀 機(jī)械手 1 從原始位置順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 75? （ K 向觀察），兩手爪分別抓住刀庫上和主軸 3 上的刀具。 （ 1）刀套下翻 換刀前，刀庫 2 轉(zhuǎn)動(dòng)，將待換刀具 5 送到換刀位置。刀庫位于立柱左側(cè)，其中刀庫的安裝 方向與主軸軸線垂直，換刀前應(yīng)改變?cè)趽Q刀位置的刀具軸線方向，使之與主軸軸線平行。 圖 15 鏈?zhǔn)降稁斓男问? 本文所設(shè)計(jì)的刀庫 由于是使用在小型加工中心上，所以采用的是圓盤刀庫的結(jié)構(gòu)形式，以下是介紹本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)組成與傳動(dòng)過程。這些特點(diǎn)也為系列刀庫的設(shè) 計(jì)與制造帶來了很大的方便，可以滿足不同使用條件。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 14 盤式刀庫的形式 a）徑向取刀形式 b）軸向取刀形式 c）刀具徑向安裝 d）刀具斜向安裝 （ 2）鏈?zhǔn)降稁? 如圖 15 所示，鏈?zhǔn)降稁斓慕Y(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量較大，鏈環(huán)的形狀可以根據(jù)機(jī)床的布局配置成各種形狀，也可將換刀位突出以利換刀。但這樣一來使刀庫的外徑過大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也很大，選刀時(shí)間也較長。由于刀具環(huán)形排列，空間利用率低。密集型的固定刀庫目前于用于FMS 中的集中供刀系統(tǒng)。圖 13g 和 13h 分別為多盤式和格子式刀庫，它們雖然也具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，但選刀和取刀動(dòng)作復(fù)雜，較少應(yīng)用。圖 13f 是鏈?zhǔn)降稁?，其結(jié)構(gòu)有較大的靈活性，存放刀具的數(shù)量也較多，選刀和取刀動(dòng)作十分簡單。 第一章 緒論 8 圖 13 刀庫的形式 a）軸向式 b）徑向式 c）斜向式 d）刀具翻轉(zhuǎn)式 e）鼓筒彈夾式 f）鏈?zhǔn)? g）多盤式 h）格子式 當(dāng)需要存放更多數(shù)量的刀具時(shí)，可以采用圖 13 ~eh形式的刀庫，它們充分利用了機(jī)床周圍的有