【正文】 (d) 造型好、質(zhì)量小。 (c) 工藝性好。 (b) 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 47 刀架體設(shè)計 刀架體設(shè)計首先要考慮刀架體內(nèi)零件的布置及與刀架體外部零件的關(guān)系，應(yīng)考慮以下問題： (a) 滿足強度和剛度要求。時，上刀架上升 5mm，齒盤的齒高取 4mm 由 (2 * *)h ha c m?? (533) 得算式 4=（ 2 1+） m 標(biāo)準(zhǔn)值 ha*=, c*= 求出 m=,取標(biāo)準(zhǔn)值 m=2mm 故齒盤齒全高 h=（ 2ha*+c*） m=(2 1+) 2= 取齒盤內(nèi)圓直徑 d為 120mm， 外圓直徑為 140mm 齒頂高 ha=ha*m=1 2=2m 齒根高 hf=(ha*+c*)m= 齒數(shù) z=38 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 45 齒寬 b=10mm 齒厚 42ms mm??? 齒盤高為 5mm 按接觸疲勞強度進(jìn)行計算 ⑴確定有關(guān)計算參數(shù)和許用應(yīng)力 3661 6 0 1 0 0 . 7 59 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 7 9 0 6 . 2 524pT N m mn? ???? ? ? ? ? ? (535) ⑵取載荷系數(shù) kt= ⑶由文獻(xiàn)表 912取齒寬系數(shù)Ф d= ⑷由表 910查得材料的彈性影響系數(shù) Ze= mpa ， 取ａ =20176。 選用 45號鋼，正火處理， ? ? 600b MPa?? ， ［ 240。ь］ 1=55MPa 按扭轉(zhuǎn)強度，初步估計軸的最小直徑 ][ 13?? ?eMd 查 文獻(xiàn) [9]表 15— 1，取 45號調(diào)質(zhì)剛的許用彎曲應(yīng)力 60][ 1 ??? ，則 mmmmd B 33 ???? mmmmd C 10596 33 ???? 由于軸的平均直 徑 為 34mm，因此該軸安全。查 文獻(xiàn) [9]表 6— 2，取 MPap 130][ ?? 則 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 MP aMP akldTp 20702102 3 ???? ????? (530) 該鍵符合要求。 鍵的選取與校核 考慮到 d5=105% =, 實際直徑為 17mm，所以強度足夠 由 GB109579查得， 尺寸 b h=5 5， l=20mm 的 A型普通平鍵。 d1=d5 同一軸上的軸承選用同一型號，以便于軸承座孔鏜制和減少軸承類型。 11′ 38″ 蝸桿軸向齒距： PA= m? =； (56) 蝸桿齒頂圓直徑： *11 2 d h m m m? ? ? ? (57) 蝸桿齒根圓直徑： 1 1 2( * * ) d ha c m m m? ? ? ? （ 58） 蝸桿軸向齒厚： 1/ 2aSm?? = (59) 蝸桿軸向齒距： 1 m m m m m??? ? ? （ 510） ⑵蝸輪 蝸輪齒數(shù)： Z2 =45 變位系數(shù)Χ =0 驗算傳動比： i=2z /1z =45/1=45 (511) 蝸輪分度圓直徑： d2=mz2= 72mm (512) 蝸輪喉圓直徑： da2=d2+2ha2= (513) 蝸輪喉母圓直徑： rg2=a1/2 da2 =501/2? = (514) 蝸輪齒頂圓直徑： 2 2 2 * d ha m mm? ? ? （ 515） 蝸輪齒根圓直徑： 2 2 2( * _ * ) 68 .1 6df d ha c m m m? ? ? (516） 蝸輪外 圓直徑：當(dāng)在 z=1時， 2 2 2 78 .4de da m mm? ? ? （ 517） 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 蝸桿軸的設(shè)計 蝸桿軸的材料選擇，確定許用應(yīng)力 考慮軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，為普通用途中小功率減速傳動裝置。Z? ＜ Zρ，因此以上計算結(jié)果可用。 因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 KHN=，則 [σH]= KHN[σH]‘= 268=≈ 247MPA (54) （ 6）計算中心距 23 1 6 0 2 .71 .2 7 3 5 3 8 .2 ( ) 2 4247a mm?? ? ? ? (55) 取中心距 a=50mm， m=，蝸桿分度圓直徑 d1=，這時1da =，從而可查得接觸系數(shù) 39。傳動中心距： ? ? 23 2 ()E HZZa kT ??? (51) （ 1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距 T2 按 Z1=2，估取效率η =，則 T2=T*η*i= (52) （ 2）確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) Kβ=1；由使用系數(shù)KA表從而選取 KA=； 由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) KV=；則 K=KA*Kβ*KV=1**=≈ (53) （ 3）確定彈性影響系數(shù) ZE 因選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，故 12160EZ MPa? （ 4）確定接觸系數(shù) Zρ 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1和傳動中心距 a的比值 1da =，從而可查出 Zρ=。］ h=200MPa，［ 240。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 圖 螺旋升降式四方刀架 蝸桿及蝸輪的選用與校核 選擇傳動的類型 考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低 ，選用 2A 蝸桿，精度 8 級，GB1008988 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 選擇材料和確定許用應(yīng)力 由《機械基礎(chǔ)》表 174查得蝸桿選用 45鋼，表面淬火，硬度為 45～ 55HRC，蝸輪齒圈用 ZCuSn10P1 砂模鑄造， 為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT150制造。），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān) 10 中的某一個選通 ,當(dāng)磁性板11 與被選通的霍爾開關(guān)對齊后 ,霍爾開關(guān)反饋信號使電機反轉(zhuǎn) ,插銷7在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤 6地槽中進(jìn)行粗定位， 上刀架體停止轉(zhuǎn)動 ， 電機繼續(xù)反轉(zhuǎn) ，使其在該位置落下， 通過螺母絲桿機構(gòu) 8使上刀架移到齒盤 5 重新嚙合 , 實現(xiàn)精確定位。、 180176。時，齒盤 5完全脫開，此時銷釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套 9中的凹槽中，帶動刀架體轉(zhuǎn)位。圖 方刀架，其工作過程如下： ① 刀架抬起 當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后 , 通過接口電路 使電機正轉(zhuǎn) , 經(jīng)傳動裝置 驅(qū)動蝸桿蝸輪機構(gòu) 蝸輪帶動絲桿螺母機構(gòu) 8逆時針旋轉(zhuǎn) ,此時由于齒盤 5處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機構(gòu) 8轉(zhuǎn)動時，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力 將齒盤松開并抬起 ,直至兩定位齒盤 5 脫離嚙合狀態(tài) ,從而帶動上刀架和齒盤產(chǎn)生“上臺”動作。 Mka=50? 2??? ??? ? = Mkq=Mka+Mkf+M0 =++115= 又 Mkq≤λ Mjmax 步進(jìn)電機為五相十拍 λ = Mjmax= Mkq=? 16= 所以此步進(jìn)電機符合條件 (4)上升時間校核 t=)( )( TlTcpJlJr ?? ?(fnf0) Jr=? 103? Jl=? 103? β =? Tcp= Tl= f0=2500Hz fn=35000Hz ? t= )( )( 33 ?? ???? ?? ? (350002500) = 合乎要求 5 自動回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 31 5 自動回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 刀架的工作原理 回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機械螺母升降轉(zhuǎn)位式。 = M=60kg ? JG= 22( ）。 = ?? ? =115 (2)轉(zhuǎn)動慣量的折算 1)滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 Js= L? 103? ? 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 D=4cm L=26cm ? Js= L? 103? =(4)4 26? 103? = 2)工作臺轉(zhuǎn)動慣量 JG= 22( ）。 2 )() Fyj=1/3Fm=1/3? = L。 =6mm η = ? kfM = ?? ??? =() 2)附加摩擦力矩 M。 /2πη i G=60? 10=600N f180。 =6mm , i=1 , δ p= ? θ b ≤ 初選電機型號為 :110BYG5602 橫向電機 步距角 相數(shù) 驅(qū)動電壓 電流 110BYG5602 5 80V 3A 靜轉(zhuǎn)矩 空載起動頻率 空載運行頻率 轉(zhuǎn)動慣量 重量 16 2500 ≥ 35000 16kg 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 42 電機簡圖 距頻特性 (1)力矩的折算 1)空載摩擦力矩 Mkf kfM =Gf180。 矩頻特性曲線 橫向步進(jìn)電機的選擇 步距角的確定 θ b ≤δ p? i? 360/L。 ,fn 為起始加速時，加速終了時的頻率（ Hz） 由于 Jr=? 10 3? Jl= β =176。 =++=140 由于 kqM ≤ mqM =λ jmaxM 則所選步進(jìn)電機為五相十拍的 經(jīng)表查得 ： λ = 則 kqM =λ jmaxM =? 5 = 所以所選步進(jìn)電機合乎要求 T=)( )( TlTcpJlJr ?? ?(fnf0) （ 46） 式中： T 為加減速時間， Jr 和 Jl 分別為轉(zhuǎn)子，負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量（ ） β為電機得步距角（ 176。 =10mm ， η = 則 M。為滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率，一般取 η 。 2 ) （ 45） 式中： Fyj 為滾珠絲杠預(yù)加負(fù)載，即預(yù)緊力，一般取 1/3Fm。附加摩擦力矩 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 MO=i2??。為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（ cm）。LfG ?? （ 44） 式中： G為運動部件的總重力（ N）； f180。 L=130mm 查表得： JD=4 綜上可知： J ? =JD+Js+JG+J30+J40+J60+J50+2J45 （ 43） = 又由于 V =? 1600 =2236mm/min 則： Mka=? 0 ??? ??? ? 102? = (3)力矩的折算： 1） Mkf 空載摩擦力矩 Mkf= i2 39。 由于減速機構(gòu)為一對齒輪傳動，且第一級 i=1,則可分別求出各齒輪與軸的轉(zhuǎn)動慣量如下： n=45,m= 的轉(zhuǎn)動慣量 J45,其分度圓直徑 d=45? = S=27mm 則 :J45=? ? 103