【正文】 ? ? ? ?EIlF vtt 48/tantan3 222 ???? ??? ? ?63223 0 648 a n20t a n 2 5 22 5 23 1 7 8 2 42????????????? mm ?? （此處取 2lD? ） 合格 溫度計(jì)算 傳動(dòng)嚙合效率 ? ?? ???? tan/tan1 ?? ?? v???? ?? 攪油效率 根據(jù)蝸桿的潤(rùn)滑條件，查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 2 ?? 軸 承效率 根據(jù)蝸桿傳動(dòng)要求，查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 3 ?? 總效率 ???? ???? ?? 散熱面積估算 160109 109 ??? ??? aA 2m ?A 箱體工作溫度 ? ?? ? 201. 25 3150. 7110. 5210 0 0 110 0 0011?? ?????? tAPtW?? 合格 Ct?401 ? ? ? 中等通風(fēng)環(huán)境此處取 ,m W /15 2 CW ???? 潤(rùn)滑油粘度和潤(rùn)滑方法 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 潤(rùn)滑油粘度 選取由表根據(jù) 1 3 .7m / s ?sv svC /mm 680 240 ?? 潤(rùn)滑方法 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 ，可采用浸油潤(rùn)滑 ————————————————————————————————————— 所有計(jì)算結(jié)果如表 23 所示： 名 稱 代 號(hào) 公 式 及 說 明 中心距 a a=(d1+d2+2x2m)/2=160mm 蝸桿頭數(shù) z1 Z1=1 蝸輪齒數(shù) z2 Z2=i Z1=40 齒形角 α ZA 型 αX=20176。 也可用式 計(jì)算 ? ? ? ? ????? uaz 取 z1 = 1 蝸輪齒數(shù) z2=iz1=401 取 z2 = 40 模數(shù) m =(～ )a/z2 =(～ )160/40=～ 取 m = mm 蝸桿分度圓直徑 d1 = [d1/a]a =160=64 查表 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 d1= ==58 取 d1 = 63 mm 蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=40 d2 = 252 mm 蝸桿導(dǎo)程角 tanγ=z1m/d1 =1176。 （ z1=1）， η1= 中心距計(jì)算 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 蝸輪轉(zhuǎn)矩 1116112 ?? inPiTT ??? 6 ????? mN 3178242 ??T 使用系數(shù) 按題意查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 ? 轉(zhuǎn)速系數(shù) 8/12 18??????? ?? nZn 8/118500??????? ?? ?nZ 彈性系數(shù) 根據(jù)蝸輪輻材料查表 得 MPaZE 147? 壽命系數(shù) 6 25000hh LZ ? 61202125000? ??hZ 接觸系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 Ⅰ 線查出 ??Z 接觸疲勞極限 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 得 σHlim=265MPa 接觸疲勞最小安全系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得 SHmin= 中心距 3 2limm in2 ?????????HhnHEA ZZ SZZTKa ?? 142 2 ??????? ?? ????? 取 a=160mm 傳動(dòng)基本尺寸 蝸桿頭數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 查得 γ=6176。 蝸桿采用 45 鋼，表面硬度 45HRC，蝸輪材料采用 ZCuSn10P1，砂型鑄造，計(jì)算步驟如下： 初選 [d1/a]值 當(dāng)量摩擦系數(shù) 設(shè) vs=1m/s～ ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 μv= 表 ，取大值 ρv=3176。工作機(jī)載荷平穩(wěn)，動(dòng)力機(jī)有輕微振動(dòng)。當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí)，可采用螺栓聯(lián)接，最好采用受剪螺栓聯(lián)接。組合蝸輪的齒冠可以鑄在或用過盈配合裝在鑄鐵或鑄鋼的輪心上，常用的配合為 H7/r6。 ㈣ 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 蝸桿通常與軸做成整體很少做成裝配式的。受短時(shí)沖擊載荷的蝸桿，不宜用滲碳鋼淬火，最好用調(diào)質(zhì)鋼。用氮化鋼氮處理的蝸桿可以不磨削，但需要拋光。蝸輪直徑很大時(shí)，可以采用青銅蝸桿，蝸輪則用鑄鐵。直徑較大的蝸輪常用鑄鐵。 ⑶ 鑄鋁黃銅 點(diǎn)蝕強(qiáng)度高，但磨損性能差，宜用于低滑動(dòng)速度場(chǎng)合。主要有以下幾種： ⑴ 鑄錫青銅 是適用于 m /s 26 ~m /s 12?sv 和持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，離心鑄造的可得到致密的細(xì)晶粒組織，可取大值，砂型鑄造的取小值。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 ——蝸輪材料。蝸桿傳動(dòng)規(guī)定了 12 個(gè)精度等級(jí)，對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)，要按照 6～ 9 級(jí)精度制造。由于蝸桿傳動(dòng)的軸間距離必須與蝸桿滾刀在切制蝸輪時(shí)的軸間定位距離相等才能得到正確的嚙合，所以蝸輪要用與它相捏合的蝸桿同樣大小的滾刀來切制。也可用于增速，齒數(shù)比單級(jí)為 5～ 15，但應(yīng)用很 少。缺點(diǎn)是在制造精度和傳動(dòng)比相同的條件下，蝸桿傳動(dòng)的效率比齒輪傳動(dòng)低，同時(shí)蝸桿一般需用貴重的減摩材料（如青銅）制造。在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中正力求提高蝸桿傳動(dòng)的效率，多頭蝸桿的傳動(dòng)效率已可達(dá)到 98%。在機(jī)床工作臺(tái)中，傳動(dòng)比可達(dá)幾百，甚至到 1000。 蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、沖擊振動(dòng)小以及能得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比 。在絕大多數(shù)情況下，兩軸在空間是互相垂直的，軸交角為 90176。刀庫(kù)需要在伺服電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩下運(yùn)轉(zhuǎn)工作，并且減速比不能過大，否則不能達(dá)到刀庫(kù)需要的轉(zhuǎn)矩，這就要求減速裝置既要很大的減速比，又要保證電機(jī)工作在恒轉(zhuǎn)矩下 ，選用蝸桿減速裝置。 各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ 軸 r/ m in 50001 ?? inn m Ⅱ 軸 r/ m i n ??? ?? inn 各軸功率 Ⅰ 軸 kW ????? ?dPP 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 Ⅱ 軸 kW ???? ?? ?PP 各軸轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 Td 為 : 電機(jī)輸出軸 mN 10 ????? mdd nPT Ⅰ 軸 mN ?????? ?iTT d Ⅱ 軸 mN 1 ??????? ?iTT 表 22 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表 軸 功率 ? ?PkW 轉(zhuǎn)矩T(N 傳動(dòng)總效率為： ?????????? ? ??：最大偏重 ； ? ： 摩擦力圖 21 鏈?zhǔn)降稁?kù)力的分布 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 0 .7 3 2542321?????? ?????? 式中： η1——聯(lián)軸器的功率； η2——蝸桿的功率； η3——軸承的功率； η4——鏈傳動(dòng)效率。法向約束力 FN=1700N，摩擦系數(shù) fs=。 刀庫(kù)鏈輪半徑為 ，刀具最大重量為 20kg，刀具平均重量 17kg，每個(gè)方向上 10 把刀，刀具重量 m=170kg。 F1和 F3是支承面的摩擦力； F F4則是導(dǎo)向面上因刀具下垂而引起的摩擦力。 鏈?zhǔn)绞降稁?kù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法 鏈?zhǔn)降稁?kù)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T1 是由刀具不平衡重量河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 Wmax 和導(dǎo)向面（或支承面）的摩擦力 F 所組成，如圖 21 所示。鏈速適用。 刀套線速度 選用 HP 型鏈條，錐柄號(hào) 40 鏈行程 S=20P=2090= 由選刀時(shí)間 t.=4s,可得到鏈速 v. 鏈速 m / s ??? tsv 刀套線速度 v=27 m/min,查相關(guān)資料 刀套線速度影響選刀效率，但是過快的線速度又影響刀庫(kù)工作可靠性。 傳動(dòng)方案的確定 經(jīng) 過綜合分析確定選擇方案四，即 轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)蝸輪蝸桿傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓傳動(dòng)。 方案的確定 機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的確定 經(jīng)過綜合分析確定選擇方案二，即用機(jī)械手在刀庫(kù)與主軸之間換刀的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 方案三：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)齒輪傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓或液壓傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)一樣能達(dá)到的一級(jí)降速傳動(dòng)比小，不能自鎖。氣壓和液壓傳動(dòng)都有快的優(yōu)勢(shì)，但是相比之下，在需要的力并不大的地方選用價(jià)格更便宜的氣壓傳動(dòng)更經(jīng)濟(jì)一些。由于換刀不需要反饋系統(tǒng)，因此不必要選伺服點(diǎn)電機(jī)。這種裝 置換刀效率較高，但是兩個(gè)刀具主軸的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重限制了它的使用范圍。 方案三：用機(jī)械手和轉(zhuǎn)塔頭配合刀庫(kù)進(jìn)行換刀 這種換刀裝置實(shí)際上是轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置和刀庫(kù)換刀裝置的結(jié)合。它利用機(jī)械手在河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 刀庫(kù)和機(jī)床之間實(shí)現(xiàn)換刀過程。主要運(yùn)用在需要刀具 較少的數(shù)控車床中。 方案的分析論證及確定 機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的提出 方案一：直接在刀庫(kù)與主軸之間換刀 方案二：用機(jī)械手在刀庫(kù)與主軸之間換刀 方案三：用機(jī)械手和轉(zhuǎn)塔頭配合刀庫(kù)進(jìn)行換刀 傳動(dòng)方案的提出 方案一：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)帶傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓或液壓傳動(dòng) 方案二：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)帶傳動(dòng)，移動(dòng)用絲杠傳動(dòng) 方案三：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)齒輪傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓或液壓傳動(dòng) 方案四：轉(zhuǎn)動(dòng)用步進(jìn)電機(jī)蝸輪蝸桿傳動(dòng)，移動(dòng)用氣壓傳動(dòng) 方案的可行性分析 機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的可行性分析 方案一：直接在刀庫(kù)與主軸之間換刀 這種換刀裝置只有一個(gè)刀庫(kù)，刀庫(kù)中儲(chǔ)存著加工過程中需要使用的刀具，利用機(jī)床本身與刀庫(kù)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換刀過程。但是為了增加鏈條的耐用度和運(yùn)行效率，齒數(shù)還是盡可能多為好。這種方式不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配調(diào)試費(fèi)時(shí)，而且套筒位置精度亦差 我國(guó)部分廠家，購(gòu)買日本椿本鏈條公司（ TSUBAKI CHAIN Co.）生產(chǎn)的已轉(zhuǎn)有刀套的刀庫(kù)專用鏈條來 裝備刀庫(kù)，效果頗佳。一般刀具數(shù)量在 30~120 把時(shí)，多采用鏈?zhǔn)降稁?kù)。當(dāng)鏈?zhǔn)降稁?kù)需增加刀具容量時(shí)，只需增加鏈條的長(zhǎng)度和支承鏈輪的數(shù)目，在一定范圍內(nèi)，無需變更線速度及慣量。因此，盤式刀庫(kù)一般適用于刀具容量較少的刀庫(kù)。因此出現(xiàn)了將刀具在盤中采用雙環(huán)或多環(huán)排列，以增加空間的利用率。 圖 13 刀庫(kù)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 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 ㈠ 盤式刀庫(kù) 盤式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多，如圖 14 所示。 刀庫(kù)的類型 加工中心上普遍采用的刀庫(kù)是盤式刀庫(kù)和鏈?zhǔn)降稁?kù)。當(dāng)鏈條較長(zhǎng)時(shí)，可以增加支撐鏈輪的數(shù)目，使鏈條折迭回繞，提高了空間利用率。圖 13e 是鼓筒彈夾式刀庫(kù)，其結(jié)構(gòu)十分緊湊，在相同的空間內(nèi)，它的刀庫(kù)容量較 大，但選刀和取刀的動(dòng)作較復(fù)雜。但由于圓盤尺寸受限制，刀庫(kù)的容量較?。ㄍǔＱb 16～ 32 把刀）。圖 13 ~ad是但盤式刀庫(kù)，為適應(yīng)機(jī)床主軸的布局，刀庫(kù)的刀具軸線可以按不同的方向配置，圖 13d 是刀具可作 90? 翻