【正文】 數(shù) msta 200? 計(jì)算得到定位最大轉(zhuǎn)矩為 M= ax ??? MM 綜上， 選擇電機(jī)為法納克 5L直流伺服電機(jī) 。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使馬達(dá)長(zhǎng)期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達(dá)價(jià)格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如 ，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用 直流伺服電機(jī)的閉環(huán)反饋控制 。這是因?yàn)?它 具有以下優(yōu)點(diǎn)： ● 響應(yīng)特性高，響應(yīng)速度快 。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。 直流伺服電機(jī) 的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。 v? =176。fv 與相對(duì)滑動(dòng)速度 Vs 有關(guān)。 蝸輪咽喉母圓半徑 ra2== =. 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ? F= ][221 FYYF amdd kT ?? ? 當(dāng)量齒數(shù) Zv2= os 39c os 233 ?rZ= 根據(jù) X2=+, Zv2= YFa2=. 螺旋角系數(shù) Y? =1 ?140r =1 ?? = 許用彎曲應(yīng)力 [? F]= [? F]‵ KFN 查的 ZCUSn10P1 制造的蝸輪基本許用彎曲應(yīng)力 [? F]‵ =56Mpa. 11 壽命系數(shù) KFN=986 10?= [? F]=56 = ? F= ??? ?? 60 = 6驗(yàn)算效率 ? ? =（ ～ ） )tan(tan vr r?? 已知 r=176。 蝸輪分度圓直徑 d2=mZ2= 39=123mm. 蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2ha2=123+2 (1+)=。變位系數(shù) X2=+。齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=+2 1 =. 齒 根 圓 直 徑 df1=d12(ha ? m+c)=(+ )=，分度圓導(dǎo)程角 r=176。 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 （ 1）蝸桿 軸向齒距 Pa=? m=。金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞ [? H]′ =268Mpa. N=60jn2Lh=60 1 100 15000= 108 壽命系數(shù) KHN=8 8710?= 則 [? H]=KHN 3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)。 按 齒面 接觸 強(qiáng) 度 設(shè)計(jì) d1t? 3 22])([ ))(1(1 HdU ZEUKT ?? ? (1)確定公 式內(nèi) 的各 計(jì) 算 數(shù) 值 1） 試選載 荷系 數(shù) Kt1=； 2) 計(jì) 算小 齒輪傳遞 的 轉(zhuǎn)矩 T1= 21maxninT = 60000?? = 7 3） 選 取 齒寬 系 數(shù) ，小 齒輪做懸 臂布置， d? =； 4）材料的 彈 性影 響 系 數(shù) ZE= ； 5）按 齒面 硬度查的小 齒輪 的接觸疲 勞強(qiáng) 度極限 ? Hlim1=1200Mpa,大 齒輪 的接觸疲勞強(qiáng) 度極限 ? Hlim1=800Mpa； 6）接觸疲 勞壽命 系 數(shù) KHN1=1,KHN2=1； 7） 計(jì) 算接觸疲 勞許 用 應(yīng) 力 取失效概率 為 1%,安全系 數(shù)為 S=1 [? H]1=1200Mpa, [? H]2=800Mpa. (2)計(jì) 算 1）算小 齒輪 分度 圓 直 徑 d1t,代入 [? H]中 較 小的值 代入各 數(shù) 值的 d1t? 3 22])([ ))(1(1 HdU ZEUKT ?? ?=22mm 2） 計(jì) 算 圓 周速度 V V=10006011?tnd? =3)計(jì) 算 齒寬 b b= d? .d1t=?22= 4)計(jì) 算 齒寬 與 齒 高之比 hb . 模 數(shù) mt= ?2022 齒 高 h== = hb = = 5） 計(jì) 算 載 荷系 數(shù) 根據(jù) V=， 6 級(jí) 精度，查的 動(dòng)載 系 數(shù) Kv=. 直 齒輪 KH? =KF? =. 查表的使用系數(shù) KA=1； 用插值法查得 6 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐懸臂布置時(shí) KH? =. 由 hb = KH? = 得 KF? =. 故載荷系數(shù) K=KA KV KH? KH? =1 1 = 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑 d1=d1t 33?KtK= 8 7)計(jì)算模數(shù) m m=11zd== 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 M≥3 2 ][112 FdZYFaYSaKT ?? （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 查表得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ? FE1=800Mpa。所測(cè)量的結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺(tái)分度定位精度更高。 兩種型式各有特點(diǎn)： 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。 由以上分析可得：將齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，蝸桿傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較合理。 4．效率低、制造成本較高 蝸桿傳動(dòng)是，齒面上具有較大的滑動(dòng)速度，摩擦磨損大，故效率約為 ，具有自鎖的蝸桿傳動(dòng)效率僅為 。 3．可以自鎖 當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，若蝸桿為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)將自鎖。與其他傳動(dòng)形式相比，傳動(dòng)比相同時(shí)，機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。 數(shù) 控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為： 直流伺服電機(jī) —— 齒輪傳動(dòng) —— 蝸桿傳動(dòng) ——工作 該傳動(dòng)方案分析如下： 齒輪傳動(dòng)承受載能力較高 ，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。 合理的傳動(dòng)方案主要滿足以下要求： （ 1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置 在原動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)中，勵(lì)磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通φ恒定。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n為 n＝ E／ K1j＝（ Ua－ IaRa）／ K1j 式中 E為電樞反電動(dòng)勢(shì)； K為常數(shù)； j為每極磁通； Ua， Ia為電樞電壓和電樞電流；Ra為電樞電阻。交流伺服電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格（要求分別小于 10％～ 15％和小于 15％～ 25％）等特點(diǎn) 。在定子上有兩個(gè)相空間位移 90176。 伺服電動(dòng)機(jī)分交、直流兩類。又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。 M 本章小結(jié) 主要簡(jiǎn)單介紹 課程 設(shè)計(jì)題目（數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）和其發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景、工作原理、設(shè)計(jì)參數(shù)也作了進(jìn)一步的說明。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 我們的設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ： 1）創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 ； 2）分析原理和性能 ； 3）判別功能載荷及其意義 ； 4）預(yù)測(cè)意外載荷 ； 5）創(chuàng)造有利的載荷條件 ； 6）提高合理的應(yīng)力分布和剛度 ； 7）重量要適宜 ； 8）應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 ； 9）根據(jù)性能組合選擇材料 ； 10）零件與整體零件之間精度的進(jìn)行選擇 ； 11）功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求 。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾柱軸承支承，并由圓錐滾子軸承及圓錐孔雙列圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。 工作臺(tái)的轉(zhuǎn)角 位置用光柵18 測(cè)量，測(cè)量結(jié)果發(fā)出反饋信號(hào)與數(shù)控裝置發(fā) 出的指令信號(hào)進(jìn)行比較，若有偏差經(jīng)放大后控制伺服電機(jī)朝消除偏差的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作臺(tái)精確定位，臺(tái)面的鎖緊用均布的 8個(gè)小油缸 14 來完成，需要加緊時(shí)油缸上腔進(jìn)壓力油，活塞 15下移 ，通過鋼球 17，推開夾緊塊 12及 13，將蝸輪夾緊。齒輪 4 與蝸桿 9 是靠楔形拉緊圓柱銷 5（ A 4 一 A剖面）來連接。 1電機(jī)； 2小齒輪； 3偏心套； 4大齒輪； 5柱銷； 11軸承蓋、套筒； 9蝸桿； 10蝸輪； 1 13加緊瓦； 14油缸； 15活塞； 16彈簧； 17鋼球； 18光柵； 如圖所示為閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖，該數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)用直流伺服電機(jī) 1通過減速齒輪 2和 4帶動(dòng)蝸桿 9，通過 蝸輪 10使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣，但它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。 2 目 錄 前言 ........................................................................................................................................ 1 第一章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 ............................................................................ 3 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作的原理 ........