【正文】 降，而上蓋圓盤 1繼續(xù)反轉(zhuǎn)，其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷 2 的頭部壓入上刀體 4的銷孔內(nèi)，之后，上蓋圓盤 1 的下表面開始與圓柱銷 2的頭部滑動。在此期間，上，下刀體的端面齒逐漸咬合，實現(xiàn)精定位。 當(dāng)蝸桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生軸向位移 ， 壓縮彈簧，套筒的外圓壓縮開關(guān)使 刀架電動機停轉(zhuǎn)，整個換刀過程結(jié)束。 由于蝸桿副有自鎖功能，所以刀架可以穩(wěn)定的工作。 6 圖 1 自動換刀流程 a b 刀架電動機正轉(zhuǎn) 螺桿正轉(zhuǎn) 上蓋圓盤正轉(zhuǎn) 上刀體抬起 端面齒錯開 圓柱銷落入上蓋圓盤 反靠端面齒嚙合 上刀體下降 粗定位 上刀體旋轉(zhuǎn) 到位回答 電動機反轉(zhuǎn) 螺桿反轉(zhuǎn) 電動機停轉(zhuǎn) 自動鎖緊 精定位 7 c d 圖 2刀架轉(zhuǎn)位過程中銷的位置 a)換刀開始時，圓柱銷 2與上蓋圓盤 1可以相對滑動。 b)上刀體 4 完全抬起后，圓柱銷 2落入上蓋圓盤 1的槽內(nèi)，上蓋圓盤 1將帶動圓柱銷 2 及上刀體一起轉(zhuǎn)動。 c)上刀體 4連續(xù)轉(zhuǎn)動時，反靠銷 6 可以從反靠圓盤 7的槽左側(cè)斜坡滑出。 d)找到刀位時，刀架電動機反轉(zhuǎn)反靠銷 6 反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)粗定位。 2. 圓柱銷 8 第 4 章 主要傳動部件 的設(shè)計計算 蝸桿副的設(shè)計計算 自動回轉(zhuǎn)刀架的動力源時三相異步電動機，其中蝸桿與電動機直連，刀架轉(zhuǎn)位時渦輪與上刀體直連。已知電動機額定功率 P 1=90W，額定轉(zhuǎn)速 n1 =1440r/min，上刀體設(shè)計轉(zhuǎn)速 n2 =30r/min，則蝸桿副的傳動比 i =n1/n2 =1440 /30=，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，啟動時沖擊較大，今要求蝸桿副的使用壽命 Lh =10000h 。 蝸桿的選型 GB/T100851988 推薦采用漸 開線蝸桿（ Z1蝸桿）和錐面包絡(luò)蝸桿（ ZK 蝸桿）。本設(shè)計采用結(jié)構(gòu)簡單，制造方便的漸開線型圓柱蝸桿 (Z1 型 )。 蝸桿副的材料 刀架中的蝸桿副傳遞的功率不大，但蝸桿轉(zhuǎn)速較高，因此蝸桿的材料選擇 45 鋼，其螺旋齒面要求淬火，硬度為 45~55HRC，以提高表面耐磨性；渦輪的轉(zhuǎn)速較低，其材料主要考慮耐磨性，選用鑄錫磷青銅 ZcuSn10P1,采用金屬模鑄造。 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 刀架中的蝸桿副采用閉式傳動，多因齒面膠合或點蝕而失效。因此，在進行承載能力計算時，先按 齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度進行校核。 按渦輪接觸疲勞強度條件設(shè)計計算的公式為： a ≥ 32H PE )ZZ( ?KT 式中 a蝸桿副的傳動中心距，單位為 mm； K載荷系數(shù)； 9 T2作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩 T ，單位 。 ZE彈性影響系數(shù)，單位為 MPa； Z 接觸系數(shù) 【 H ? 】 許用接觸應(yīng)力，單位為 MPa； 從式 中 算出蝸桿副的中心距 a 之后，根據(jù)已知的傳動比 i=48，可以選擇合適的中心距 a值，以及相應(yīng)的蝸桿，渦輪參數(shù)。 1） 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T 設(shè)蝸桿頭數(shù) z1 =1,蝸桿副的傳動效率取 =。由電動機的額定功率 P1 =90W,可以算出渦輪傳遞的功率 P2 =P 1 ,再由渦輪的轉(zhuǎn)速 n2 =30r/min,求得作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩： T2= 2）確定載荷系數(shù) K 載荷系數(shù) K=KA K BKV .其中 KA 為使用系數(shù)，由于工作載荷分布步均勻，啟動時沖擊較大，因此取 KA =。K 為齒向載荷分布系數(shù)，因工作載荷在啟動和停止時有變化，故取 KB =； KV 為動載系數(shù)，由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取 KV=,則載荷系數(shù) K=KAKBKV= 表 1使用系數(shù) KA 工作類型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 載荷性質(zhì) 均 勻，無沖擊 不均勻，小無沖擊 不均勻，大無沖擊 每小時起動次數(shù) ＜ 25 2550 ＞ 50 起動載荷 小 較大 大 KA 1 3）確定彈性影響系數(shù) ZE 鑄錫磷青銅渦輪與鋼蝸桿相配時，從參考文獻(xiàn)中差得彈性影響系數(shù) ZE =160MPa 4)確定接觸系數(shù) Zp 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動中心距 a 的比值 d 1/a=,可得系數(shù) ZP= 5)確定許用接觸力【 H ? 】 根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造 ，蝸桿螺旋齒面硬度大于 45HRC，渦輪的基本許用力 【 H ? 】 =268MPa，已知蝸桿為單頭，渦輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時每個輪齒咬合的次數(shù) j=1。渦輪轉(zhuǎn)速 n =30r/min。蝸桿副的使用壽命 L =10000h。則應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60jn2Lh=6013010000=107 10 壽命系數(shù)： KHN=8710N = 表 2 鑄錫磷青銅 蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力 蝸輪材料 鑄造方法 蝸桿螺旋面的硬度 ≤45HRC ＞ 45HRC 鑄錫磷青銅ZCuSn10P 砂模鑄造 150 180 金屬模鑄造 220 268 鑄錫 鋅鉛 青銅ZcuSn5Pb5Zn5 砂模鑄造 113 135 金屬模鑄造 128 140 許用接觸應(yīng)力： 【 H ? 】 = KHN【 H ? 】 = 268Mpa≈249Mpa 6）計算中心距 a ≥ 32H PE )ZZ( ?KT 將以上各參數(shù)代入式 ，求得中心距： a ≈48mm 取中心距 a=50mm,已知蝸桿頭數(shù) z1 =1,設(shè)模數(shù) m=,得直徑 d1 =20mm,這時 d 1/a=,可得接觸系數(shù) Z’ p = 。因為 Z’pZp ，所以上述計算結(jié)構(gòu)可用。 蝸桿和渦輪的主要計算參數(shù)和幾何尺寸 由蝸桿和渦輪的基本尺寸和主要參數(shù)，算得蝸桿和渦輪的主要幾何尺寸后，即可繪制蝸桿副的工作圖了。 1）蝸桿參數(shù)及尺寸 頭數(shù) z1 =1,模數(shù) m=,軸向齒距 Pa = m=,軸向齒厚 sa= m=, 分度圓直徑 d1 =20mm,直徑系數(shù) q =d1 /m=, 分度圓導(dǎo)程腳r=Y=arctan(z1/q)=4176。34ˊ 26ˊˊ .取齒頂高系數(shù) ha=1,徑向間隙系數(shù) c=,則齒頂圓直徑da1=d1+2ham=20mm+21=,根圓直徑 df1=d12m(ha+c)=d12m(ha+c)=[202(1+)]mm= 2）蝸輪參數(shù)與尺寸 齒數(shù) z2=48,模數(shù) m=,分度圓直徑為 d 2=mz 2= 48mm=,變位系數(shù) x =[a(d 1+d2 )/2]/m=[50(20+)/2]/=1,蝸 輪喉圓直徑為 da2=d2+2m(ha+x2)=,渦輪齒根圓直徑 df2=d22m(hax2+c)= (5)校核 蝸 輪齒根彎曲疲勞強度，即校驗下式是否成立： ?? YYmddKT FaF 221? ≤[F? ] 11 式中 F? ........渦輪齒根彎曲應(yīng)力，單位為 Mpa。 Yfa2 ..........渦輪齒形系數(shù)； YB ......... 螺旋角影響系數(shù) [ F? ] .........渦輪的許用彎曲應(yīng)力，單位為 MPa 由蝸桿頭數(shù) Z1=1，傳動比 i=48,可以算出渦輪齒數(shù) Z2=iz1=48 則渦輪的當(dāng)量齒數(shù)： ZV2=Z2/cos3r= 根據(jù)渦輪變位系數(shù) x2=1 和當(dāng)量齒數(shù) ZV2=,得齒形系數(shù) Yfa2= 旋轉(zhuǎn)角影響系數(shù) 。 YB =1r/140176。= 根據(jù)渦輪的材料和制造方法，可得渦輪基本許用彎曲應(yīng)力： [ F? ]‘=56MPa 渦輪的壽命系數(shù)： KF=9610N = 渦輪的許用彎曲應(yīng)力： [ F? ] = 將以上參數(shù)帶入 上式中 ，得渦輪齒根彎曲應(yīng)力： F? = 可見， F? [ F? ] ,渦輪齒根的彎曲強度滿足要求。 表 3 蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 F? （單位： Mpa） 12 蝸輪材料 鑄造方法 單側(cè)工作 雙側(cè)工作 鑄錫 青銅ZCuSn10P 砂模鑄造 40 29 金屬模鑄造 56 40 鑄錫 鋅鉛 青銅ZcuSn5Pb5Zn5 砂模鑄造 26 22 金屬模鑄造 32 26 鑄 鋁鐵 青銅ZcuAl10Fe3 砂模鑄造 80 57 金屬模鑄造 90 64 HT150 砂模鑄造 40 28 HT200 砂模鑄造 48 34 螺桿的設(shè)計計算 螺距的確定 刀架轉(zhuǎn)位時，要求蝸桿在轉(zhuǎn)到約 170176。的情況下，上刀體的斷面齒與下刀體的斷面齒完全脫離；在鎖緊的時候，要求上下端面齒的咬合深度達(dá) ，螺桿的螺距 P 應(yīng)滿足 P 170/3602mm,即 P P=6mm. 其它參數(shù)的確定 采用單頭梯形螺桿，頭數(shù) n=1,牙側(cè)角 b=15176。 ，外螺紋達(dá)徑 d1=50mm,牙頂間隙ac=,基本牙形高度 H1==3mm,外螺紋