畢業(yè)論文 --數(shù)顯水平轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　數(shù)顯水平轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　院 系 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械電子工程</p><p>　　STUDY ON DIGITAL DOUBLE-AXIS EXACT GRADIENT REVOLVING TABLE</p><p>　　中文文摘 ：由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展和國(guó)防、工業(yè)生產(chǎn)等

2、領(lǐng)域的需要，高精度高自動(dòng)化的數(shù)控加工設(shè)備越來(lái)越受到重視，而轉(zhuǎn)臺(tái)作數(shù)控加工的關(guān)鍵設(shè)備已經(jīng)被廣泛的用于航空、航天、國(guó)防及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。本課題以“數(shù)顯水平轉(zhuǎn)臺(tái)”為研究背景，主要對(duì)水平轉(zhuǎn)臺(tái)整體系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及測(cè)角系統(tǒng)和角位移顯示的設(shè)計(jì)與研究。   本文首先進(jìn)行了結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)，包括豎直軸360o回轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)，快速定位和鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中，定位加緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選擇一種能提高回轉(zhuǎn)精度的傳動(dòng)方案是這次設(shè)計(jì)的

3、重點(diǎn)，本文對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。之后，文中對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)控制進(jìn)行了較詳細(xì)的設(shè)計(jì)。   在角位置測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用圓光柵直接對(duì)工作臺(tái)的角位移進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，通過(guò)六位數(shù)碼顯示對(duì)測(cè)量值進(jìn)行輸出顯示。</p><p>　　中文關(guān)鍵詞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；定位夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；角位置測(cè)量</p><p>　　英文文摘 ：As a result of electro

4、nic technology rapid development and domain and so on national defense, industrial production need, The high accuracy high automation numerical control processing equipment more and more receives takes, But the turnplate

5、 made the numerical control processing the essential equipment already widespread to use in domains and so on aviation, astronautics, national defense and industrial production.This topic;reveals the horizontal turnplate

6、 take the number&#8221; as the r</p><p>　　This article has first carried on the structure system design, including the vertical stroke straight axle 360o rotation realization, the fast localization and t

7、he lock mechanism design, among, the localization step-up organization design and chose one kind to be able to increase the rotation precision the transmission plan is this design key point, this article has carried on t

8、he detailed analysis and the design to it.Afterwards, in the article has carried on the detailed design to the turnplat</p><p>　　In the angular position measurement system design, selects the round diffracti

9、on grating directly to carry on the survey to the work table angular displacement, and carries on the feedback to the survey data, through six numerical codes demonstrated carries on the output demonstration to the obser

10、ved value.[www.langsky.com]</p><p>　　中文關(guān)鍵詞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；定位夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；角位置測(cè)量</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　近年來(lái)美國(guó)、歐共體、日本紛紛采取措施，投入大量的財(cái)力，聯(lián)合各廠，甚至多國(guó)進(jìn)行合作，研究新一代的數(shù)控系統(tǒng)，世界的數(shù)控系統(tǒng)正處在向全PC開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控平臺(tái)時(shí)代

11、轉(zhuǎn)折，這一轉(zhuǎn)折正是適應(yīng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)發(fā)展的 必然結(jié)果。由于現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)逐步向柔性化、集成化、只能化方向發(fā)展，因此新一代數(shù)控技術(shù)就必須強(qiáng)調(diào)具有開(kāi)放式、智能化的特征。</p><p>　　縱觀目前我國(guó)的數(shù)控市場(chǎng)，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)品在性能、外觀、可靠性等方面與國(guó)外還有一定的差距，特別是國(guó)外企業(yè)有雄厚的資金，加上外國(guó)企業(yè)為占據(jù)中國(guó)市場(chǎng)，對(duì)我國(guó)能夠生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)壓價(jià)銷(xiāo)售，而多我國(guó)未能生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，不僅

12、高價(jià)銷(xiāo)售而且附加許多限制。在國(guó)外企業(yè)采用技術(shù)封鎖和低價(jià)銷(xiāo)售的雙重策略下，中國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了非?？部赖臍v程我國(guó)曾花巨資引進(jìn)西門(mén)子和FANUC的技術(shù)，并希望在此基礎(chǔ)上吸收消化，開(kāi)發(fā)我國(guó)自己的數(shù)控系統(tǒng)，例如北京密云引進(jìn)FANUC的技術(shù)?？墒牵現(xiàn)ANUC賣(mài)給我們的都是即將過(guò)時(shí)的落后技術(shù)。我國(guó)引進(jìn)后，尚為來(lái)得及吸收消化和批量生產(chǎn)，F(xiàn)ANUC即宣布停止該系統(tǒng)的生產(chǎn)，并將性能價(jià)格比更好、質(zhì)量更高、體積更小的數(shù)控系統(tǒng)推向中國(guó)市場(chǎng)。這種總是跟在別人后面走

13、的作法，必然受人牽制，永遠(yuǎn)落在后面。 </p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，基于微機(jī)的開(kāi)放式數(shù)控是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在傳統(tǒng)數(shù)控技術(shù)方面，我國(guó)出于相對(duì)落后的狀態(tài)，而開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)我為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的契機(jī)，加強(qiáng)和重點(diǎn)扶持開(kāi)放性數(shù)控技術(shù)的研究和應(yīng)用，我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)才有發(fā)展壯大的可能，才有可能在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。</p><p>　　近年來(lái)，隨著電子技

14、術(shù)的飛速發(fā)展和國(guó)防、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的需要，機(jī)械加工行業(yè)在國(guó)民生產(chǎn)中的重要地位尤為突出。隨著對(duì)工件精度和特殊功能的要求，對(duì)加工設(shè)備的要求也進(jìn)一步提高，數(shù)控機(jī)床是一種高效率的加工設(shè)備，一般情況下，當(dāng)工件裝夾在工作臺(tái)上后，為了盡可能完成較多的工藝內(nèi)容，除了要求機(jī)床有沿X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸上的直線運(yùn)動(dòng)外，還要求工作臺(tái)在圓周方向上能夠完成進(jìn)給 分度作用，而這兩種運(yùn)動(dòng)通常由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)性能的好壞，直接影響著數(shù)控機(jī)床的加工效率和

15、加工質(zhì)量。根據(jù)這次設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)在掌握的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)方面的資料，初步確定以可拆卸夾具式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)為研究方向。夾具式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)具體特點(diǎn)為：工作臺(tái)如夾具一樣可固定在直線進(jìn)給工作臺(tái)的T形槽上，不用時(shí)，即可拆下，工作臺(tái)可以由幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床公用，其結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)高溫、高速和裝配合理性等特點(diǎn)。</p><p>　　福州大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院堅(jiān)持以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，出進(jìn)制造也調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)，建設(shè)我國(guó)高水平的先進(jìn)裝備為宗旨，圍繞制造業(yè)

16、企業(yè)信息化、制造數(shù)字化、控制智能化和裝備現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)及需求，大力加強(qiáng)開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，力爭(zhēng)為我國(guó)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化和信息化的挑戰(zhàn)提供先進(jìn)制造技術(shù)和裝備。</p><p>　　在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的今天，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，如何提高機(jī)床的加工范圍和降低制造成本是提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。產(chǎn)品成本一般包括原材料、工具損耗、機(jī)床折舊、工人工資和各項(xiàng)管理費(fèi)用，他們與勞動(dòng)生產(chǎn)力密切相關(guān)，

17、因此提高產(chǎn)品加工效率是降低成本的最有效途徑。</p><p>　　在小批量多品種生產(chǎn)中，為了加工具有精確角向位置的零件，可采用回轉(zhuǎn)盤(pán)或多齒分度盤(pán)進(jìn)行精確加工，但對(duì)于直徑較大、較重的工件卻無(wú)能為力。這就需要設(shè)計(jì)制造大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。</p><p>　　隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會(huì)越來(lái)越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴(kuò)大加工范圍。估計(jì)近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)到每年600臺(tái)

18、左右。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)作為 機(jī)床附件，其技術(shù)性能的提高直接影響著數(shù)控機(jī)床的加工效率和加工質(zhì)量。</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與落地銑鏜床及各種大型、重型銑鏜床配用是機(jī)械加工的最佳組合，為此類(lèi)機(jī)床增加了一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)一個(gè)直線坐標(biāo)。擴(kuò)大了機(jī)床的使用范圍，能完成平面、圓柱面、角度面的加工，對(duì)各種形狀復(fù)雜的中、大、重型工作的掉頭鏜，十分有利，是一次完成多面加工的最佳選擇。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與數(shù)控落地銑鏜床，各種大型、重型加工中心、數(shù)

19、控端面銑配用，更是機(jī)械加工的最佳組合。</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、加工中心等數(shù)控機(jī)床不可缺少的重要附件 ( 或部件 ) 。它的作用是按照控制裝置的信號(hào)或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以使數(shù)控機(jī)床能完成指定的加工工序。</p><p>　　常用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 </p><p>　　?功能：完成工作臺(tái)的連續(xù)回轉(zhuǎn)

20、進(jìn)給和任意角度的分度。</p><p>　　?作用：即能作為回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，又能作為分度頭完成工件的轉(zhuǎn)位換面。</p><p>　　?特點(diǎn)：采用伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、精確分度和定位。</p><p>　　?種類(lèi)：開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)</p><p>　　考慮到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)使用之后，在對(duì)不需要回轉(zhuǎn)工作臺(tái)加工的工件加

21、工時(shí)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的存在影響將要加工工件的裝卸、加工等操作。所以本次設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，把它制造可以拆卸夾具式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。該回轉(zhuǎn)工作臺(tái)具有兩大優(yōu)點(diǎn): </p><p>　　第一, 使用時(shí), 工作臺(tái)如夾具固定在直線進(jìn)給工作臺(tái)的T 形槽內(nèi), 不用時(shí), 即可拆下, 工作臺(tái)是一個(gè)獨(dú)立體, 可以由幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床共用; </p><p>　　第二, 本結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)高溫、高速和便于保證裝配精

22、度的特點(diǎn)。</p><p>　　通過(guò)這樣的改動(dòng)后使得回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的加工范圍和加工精度得到了擴(kuò)展，在方法適用于中小型加工廠對(duì)多齒類(lèi)零件的加工，同時(shí)也提高了設(shè)備利用率。</p><p>　　1．?dāng)?shù)顯水平轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化選擇。</p><p>　　設(shè)計(jì)數(shù)顯水平轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)，應(yīng)該考慮合理的布局。在滿足所欲達(dá)到的功能的前提下，應(yīng)該降低成本，同時(shí)要使工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，裝配容易

23、，而且達(dá)到所需的精度要求。</p><p>　　1.1比較幾種不同傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　下面是當(dāng)數(shù)顯水平轉(zhuǎn)臺(tái)采用不同方式傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較。</p><p>　　1.1.1平面圓柱齒輪包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于裝配。</p><p>　　缺點(diǎn)：制造復(fù)雜，成本較高，承載能力較

24、小。</p><p>　　1.1.2單頭雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以預(yù)裝配。</p><p>　　缺點(diǎn)：制造復(fù)雜，成本較高。</p><p>　　1.1.3雙蝸桿雙渦輪結(jié)構(gòu)傳動(dòng)。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：可以消除渦輪蝸桿的反向間隙，調(diào)整方便，裝配簡(jiǎn)單，減速比大，也可提高電機(jī)扭矩，并且具有

25、自鎖功能。</p><p><b>　　缺點(diǎn)：成本較高。</b></p><p>　　1.1.4雙蝸桿單渦輪結(jié)構(gòu)傳動(dòng)</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：可以消除渦輪蝸桿的反向間隙，調(diào)整方便，裝配制造簡(jiǎn)單，成本低，承載能力大。</p><p>　　缺點(diǎn)：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。</p><p>　　我們對(duì)于以上四

26、個(gè)方案比較優(yōu)化，其中1.4方案相比較好，因此這個(gè)方案為本次設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　1.2雙蝸桿結(jié)構(gòu)傳動(dòng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理</p><p>　　如圖1—2所示，當(dāng)使用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，蝸桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)90轉(zhuǎn)時(shí)蝸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)1轉(zhuǎn)，即蝸桿蝸輪副的傳動(dòng)比為90：1。</p><p><b>　　即 </b></p><p&

27、gt;　　上式中：n——電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速（r/min）</p><p>　　Z——工件的等分?jǐn)?shù)90——蝸桿蝸輪副的傳動(dòng)比</p><p>　　1.3雙蝸桿結(jié)構(gòu)傳動(dòng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的一些改進(jìn)</p><p>　　雙蝸桿結(jié)構(gòu)傳動(dòng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它在具體的實(shí)際應(yīng)用中還存著一定的局限性，現(xiàn)下面對(duì)這些局限性進(jìn)行分析和改造。</p><p&

28、gt;　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具式改造：考慮到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)使用之后，在對(duì)不需要回轉(zhuǎn)工作臺(tái)加工的工件加工時(shí)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的存在影響將要加工工件的裝卸、加工等操作。所以對(duì)傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，把它制造可以拆卸夾具式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。</p><p>　　上述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)具有兩大優(yōu)點(diǎn): </p><p>　　第一, 使用時(shí), 工作臺(tái)如夾具固定在直線進(jìn)給工作臺(tái)的T 形槽內(nèi), 不用時(shí), 即可拆下, 工作臺(tái)是

29、一個(gè)獨(dú)立體, 可以由幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床共用; </p><p>　　第二, 本結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)高溫、高速和便于保證裝配精度的特點(diǎn)。</p><p>　　通過(guò)這樣的改動(dòng)后使得回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的加工范圍和加工精度得到了擴(kuò)展，在方法適用于中小型加工廠對(duì)多齒類(lèi)零件的加工，同時(shí)也提高了設(shè)備利用率。</p><p>　　1.4雙蝸桿結(jié)構(gòu)傳動(dòng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)</p>

30、<p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用雙蝸桿傳動(dòng), 伺服電機(jī)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)分別帶動(dòng)兩個(gè)蝸桿實(shí)現(xiàn)對(duì)蝸輪的傳動(dòng), 兩個(gè)蝸桿分別與蝸輪的左右齒面接觸, 盡量消除正反傳動(dòng)間隙。采用六個(gè)氣壓缸作為工作臺(tái)的夾緊裝置。兩錐齒輪實(shí)現(xiàn)對(duì)兩蝸桿的傳動(dòng)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)為：</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)面尺寸(直徑×高) 為630 ×307

31、 ;</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(材料為HT200) ; </p><p>　　重量: G =ρVg = 7185 ×103 ×π ×1602 ×220 ×9181 ×10- 9 = 1363N</p><p>　　ρ = 7185 ×103kg/ (材料密度) 。</p>&l

32、t;p>　　所能承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為100Nm。</p><p>　　2.機(jī)械部件的設(shè)計(jì)和校核</p><p>　　2.1渦輪蝸桿的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1渦輪蝸桿的設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　初始條件確定: 現(xiàn)已知市場(chǎng)現(xiàn)有該類(lèi)型產(chǎn)品的最大轉(zhuǎn)速為一般在10 r/min左右，如煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床附件有限公司為數(shù)控鏜銑床生產(chǎn)的TK126

33、30型數(shù)顯水平回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其回轉(zhuǎn)臺(tái)面最高轉(zhuǎn)速為11.1r/min,渦輪蝸桿副的傳動(dòng)比為120。現(xiàn)根據(jù)市場(chǎng)對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品的精度和可靠性等方面要求和機(jī)床精度的要求，本次設(shè)計(jì)規(guī)定水平轉(zhuǎn)臺(tái)的最高轉(zhuǎn)速為11.1r/min，渦輪蝸桿副的傳動(dòng)比為90，則可知蝸桿軸的最高轉(zhuǎn)速為999r/min。</p><p><b>　　1).材料選擇</b></p><p>　　考慮到蝸桿的傳遞功率

34、不大，但速度比較高。所以蝸桿選用40Cr 鋼, 芯部調(diào)質(zhì)、表面淬火, 硬度為HRC 45～55 , 加工精度6 級(jí)并磨削;。蝸桿形式采用延伸漸開(kāi)線蝸桿，法面齒形角20°。蝸輪材料選用ZCuSn10Pb1 ,金屬模制造, 其最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩為100Nm。</p><p>　　2）.選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型</p><p>　　根據(jù)GB/T10085—1998的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（AZ）。&l

35、t;/p><p>　　3）.按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按照赤面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。再按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。</p><p>　　由傳動(dòng)中心距的公式：</p><p>　　（1）.確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩</p><p>　　按照＝1、為雙蝸桿傳動(dòng)，估計(jì)取效率

36、＝0.9。根據(jù)現(xiàn)有資料及市場(chǎng)和機(jī)床工作載荷要求，轉(zhuǎn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率不應(yīng)低于2.1KW.</p><p>　　由此確定渦輪最大工作轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　?。?）.確定載荷系數(shù)K</p><p>　　因?yàn)楣ぷ鬏d荷比較穩(wěn)定，所以取載荷分布不均系數(shù)=1,選取使用系數(shù)＝1.15。由于轉(zhuǎn)數(shù)不高，沖擊不大，可以取動(dòng)載系數(shù)＝1.05。 則</p><p&

37、gt;<b>　　=1.21</b></p><p>　　(3).確定彈性影響系數(shù)</p><p>　　因?yàn)檫x用的是鑄錫磷青銅渦輪和剛蝸桿相配，所以選?。?lt;/p><p>　　（4）.確定接觸系數(shù)</p><p>　　先假設(shè)蝸桿的分度圓直徑和傳動(dòng)中心矩a的比值=0.25，則可以查出=3.4。</p><

38、;p>　　（5）.確定許用應(yīng)力</p><p>　　根據(jù)渦輪材料ZCuSn10Pb1 ,金屬模制造,蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC?？梢缘贸鑫佪喌淖饔脩?yīng)力為。</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60nJ=</p><p><b>　　壽命系數(shù)為: </b></p><p><b>　?。?

39、）.計(jì)算中心矩</b></p><p>　　取中心矩a=250mm，i=90,取模數(shù)m=5mm。</p><p>　　則蝸桿分度圓直徑=50mm。</p><p>　　這時(shí)=0.33，查表得=3.55。</p><p>　　帶入上式得修正厚的中心距=222.19<a</p><p>　　4）蝸輪蝸桿的

40、主要參數(shù)與幾何尺寸</p><p><b>　?。?）蝸輪</b></p><p>　　a.分度圓直徑 </p><p>　　b.齒頂圓直徑 </p><p>　　c.齒根圓直徑 </p><p>　　d.外徑 </p><p>　　e.咽喉母圓

41、半徑 </p><p>　　f.齒寬 所以取B=35mm</p><p>　　g.頂隙 </p><p>　　h.齒寬包角 </p><p><b>　?。?）蝸桿</b></p><p>　　a.分度圓直徑 </p>

42、<p>　　b.齒頂圓直徑 </p><p>　　c.齒根圓直徑 </p><p>　　d.軸向齒距 </p><p>　　e.螺旋線導(dǎo)程 </p><p>　　f.法向齒距 </p><p>　　g.蝸桿齒螺旋角 </p><p&g

43、t;　　h.壓力角 </p><p>　　i.螺旋部分長(zhǎng)度 所以</p><p>　　2.2.1校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　　由公式</b></p><p><b>　　當(dāng)量齒輪數(shù) </b></p><p>　　由

44、 查出</p><p><b>　　螺旋角系數(shù) </b></p><p>　　許用彎曲應(yīng)力 查出ZCuSn10Pb1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=90</p><p><b>　　查壽命系數(shù)</b></p><p>　　而=59.177 </p><

45、p><b>　　故滿足彎曲強(qiáng)度。</b></p><p><b>　　渦輪蝸桿參數(shù)表</b></p><p>　　2.2.2精度等級(jí)、公差和表面粗糙度的確定</p><p>　　考慮到所設(shè)計(jì)的渦輪蝸桿傳動(dòng)是分度裝置，在輕載條件下工作。根據(jù)GB/T10085—1998的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（AZ），渦輪精度選擇6級(jí)，側(cè)

46、隙種類(lèi)為h,標(biāo)注為6h。</p><p>　　查《械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，蝸桿尺寸公差為IT6，形位公差為IT6。</p><p>　　2.3錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算與校核</p><p>　　2.3.1錐齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)確定</p><p>　　錐齒輪齒形采用格里森齒制等頂隙收縮弧齒，正交傳動(dòng)，齒形角。確定兩個(gè)錐齒輪的齒數(shù)都為22，傳動(dòng)比為1。兩個(gè)齒輪材料都為45

47、鋼（調(diào)質(zhì)），硬度240HBS。采用7級(jí)精度。</p><p>　　2.3.2錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　已知 </p><p>　　1）選7級(jí)精度，兩個(gè)齒輪材料都為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度240HBS。</p><p><b>　　2）選齒數(shù)</b></p><p>　

48、　3）確定作用在蝸桿軸上的轉(zhuǎn)矩</p><p>　　=18067.57Nmm</p><p>　　4）按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p><b>　　由公式</b></p><p><b>　　彈性影響系數(shù)</b></p><p>　　由<<機(jī)械設(shè)計(jì)>

49、>表10-6查得 </p><p><b>　　試選載荷系數(shù)</b></p><p>　　=1.0 試選=1.3 =1.1 </p><p>　　選齒輪寬度系數(shù) 傳動(dòng)比</p><p>　　接觸疲勞強(qiáng)度極與校核</p><p><b>　　計(jì)

50、算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</b></p><p><b>　　查接觸疲勞強(qiáng)度系數(shù)</b></p><p>　　由<<機(jī)械設(shè)計(jì)>>圖10-19查得</p><p>　　取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,則</p><p><b>　　5)計(jì)算</b></p>&

51、lt;p><b>　　則分度圓直徑為</b></p><p><b>　　=59.031mm</b></p><p><b>　　6)校核</b></p><p><b>　　(1)模數(shù)</b></p><p><b>　　取m=3<

52、/b></p><p>　　(2)按照幾何關(guān)系計(jì)算</p><p>　　(3)計(jì)算圓周速度 (平均直徑處)</p><p><b>　　a. </b></p><p><b>　　b. 2.94</b></p><p><b>　　c.查圖=1.09<

53、;/b></p><p><b>　　7)校對(duì)</b></p><p>　　8)按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核</p><p><b>　　(1)計(jì)算公式</b></p><p><b>　　a. </b></p><p><b>　　b. 的

54、確定</b></p><p><b>　　c.確定</b></p><p>　　查表當(dāng)N>時(shí), =1 =1 =1.50</p><p>　　查圖10-20c,查得 所以</p><p><b>　　(2).校核</b></p><p><b&

55、gt;　　所以滿足要求.</b></p><p>　　9).錐齒輪幾何尺寸</p><p>　　(1).分度圓直徑 </p><p>　　(2).節(jié)錐角 </p><p>　　(3).節(jié)錐距 </p><p>　　(4).齒

56、寬 </p><p>　　(5).周節(jié) </p><p>　　(6).變位系數(shù) </p><p>　　(7).齒頂高 </p><p>　　(8).齒根高 </p>

57、<p>　　(9).齒頂間隙 </p><p>　　(10).齒根角 </p><p>　　(11).齒頂角 </p><p>　　(12).齒頂圓錐角 </p><p>　　(13).齒根圓錐角

58、 </p><p>　　(14).齒頂圓直徑 </p><p>　　(15).齒根圓直徑 </p><p>　　(16).節(jié)錐點(diǎn)到輪冠距離 </p><p>　　(17).大端分度圓弧齒厚 </p><p>　　(18).分度圓弧

59、齒厚 </p><p>　　(19). 分度圓弧齒高 </p><p><b>　　以下未改</b></p><p>　　2.4蝸輪的受力分析</p><p>　　蝸輪的受力如圖所示:</p><p>　　2.5夾緊裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)</p>&

60、lt;p>　　2.5.1本次設(shè)計(jì)采用平均分布的六個(gè)液壓缸作為加緊裝置，以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)夾具具有很多的優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　第一 ,空氣可以從大氣中取之不竭 ,無(wú)介質(zhì)費(fèi)用和供應(yīng)上的困難 ,管道不易堵塞 ,亦不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充、更換等問(wèn)題 ,空氣的粘度很小 ,一般阻力損失不到油路阻力損失的四分之</p><p>　　第二，壓縮空氣的工作壓力較小（一般為0.4~0.8 MP

61、a) ,因此可降低氣動(dòng)元件的材質(zhì)和制造精度上的要求 ,由于空氣流速快 ,所以氣動(dòng)系統(tǒng)具有工作迅速 ,反應(yīng)靈敏的特點(diǎn) ,可縮短輔助時(shí)間。</p><p>　　2.5.2夾緊裝置的結(jié)構(gòu)見(jiàn)A0圖紙。</p><p>　　按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選缸筒內(nèi)徑 D = 40mm,單個(gè)氣缸的夾緊力計(jì)算:</p><p>　　活塞和壓桿的材料為 45 鋼 。</p><

62、;p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得抗拉強(qiáng)度為 560MPa ,取安全系數(shù)為 1.5。得許用應(yīng)力為：560/1.5=373MPa ,由此選取活塞桿直徑 d 為8mm(頭部直徑為 20mm) ?；钊睆?D 為40mm。</p><p><b>　　活塞和桿重計(jì)算: </b></p><p>　　G1 =ρVg =π/ 4 (40 ×15 +8 ×6

63、0 +20 ×10) ×10 ×718 ×10 ×9181 =1192N</p><p>　　按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》: </p><p>　　選彈簧截面直徑 d1 =018mm</p><p>　　彈簧中徑 D1 = 5mm有效圈數(shù)為 5 圈</p><p>　　單圈彈簧剛度為3211N/mm&l

64、t;/p><p>　　則整根彈簧的剛 度 K=3211/5=6142N/mm</p><p>　　彈簧預(yù)壓縮量 S = G1/ K=1192/6142 =013mm</p><p>　　確定活塞行程 L 為 4mm,</p><p>　　則彈簧力 Ft = K(S + L)=6142(4 +013) =28N</p><p&g

65、t;　　壓縮空氣的工作壓力 p 取 016MPa ,效率系數(shù)η取0.9。</p><p>　　氣缸的夾緊力 F= (D- d ) pη- Ft =698N</p><p>　　取活塞桿端與工作臺(tái)面的摩擦系數(shù)μ為 0 4 ,摩擦力 </p><p>　　Ff=μF=0 4 ×698 =279N</p><p>　　采用六個(gè)氣壓缸進(jìn)行夾

66、緊</p><p>　　六個(gè)氣缸的總的合力 F=6Ff =1674N</p><p>　　制動(dòng)力矩 M = FL1</p><p>　　由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知 L1 =83mm</p><p>　　得:M =1674 ×83 ×10 =139Nm>100Nm</p><p><b>　　故能滿

67、足夾緊要求。</b></p><p>　?。ǜ倪^(guò)）2.6軸設(shè)計(jì)計(jì)算與校核</p><p>　　根據(jù)前面所列的基本參數(shù),現(xiàn)在對(duì)蝸桿、渦輪軸進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。</p><p>　　2.6.1蝸桿軸的方案設(shè)計(jì)</p><p>　　蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)軸上所需要的零件，確定最小軸的直徑并草繪軸上零件的裝配圖如下：</p&g

68、t;<p>　　擬定軸上零件的裝配方案。</p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)軸上裝配零件的分析計(jì)算，其裝配方案如上圖所示，自左端開(kāi)始蝸桿軸零件依次為：轉(zhuǎn)臺(tái)一級(jí)減速機(jī)構(gòu)的大齒輪、定位蝸輪蝸桿消隙機(jī)構(gòu)的圓螺母、徑向支撐用的滾針軸承、定位錐齒輪的套筒、錐齒輪、最右端時(shí)對(duì)錐齒輪軸向定位的軸端擋圈。</p><p>　　2.6.2蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　（

69、1）.確定作用在蝸桿軸上的轉(zhuǎn)矩</p><p>　　（、蝸桿軸傳遞最大功率P=2.1KW）</p><p>　　=18067.57Nmm</p><p>　　（2）.選擇45鋼正火處理，查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表15—3（軸長(zhǎng)用的幾種材料的值及值）得材料硬度為170HBS217HBS，</p><p>　?。?）.計(jì)算最小軸徑</p>&

70、lt;p>　　、 由工作臺(tái)最高轉(zhuǎn)速為、蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為，得蝸桿軸最高轉(zhuǎn)速。</p><p>　　由于錐齒輪轂孔為30mm，所以取最小軸徑為30mm..</p><p>　　2.6.3蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)軸上所需要的零件級(jí)最小軸徑,草繪軸的基本結(jié)構(gòu)如圖:</p><p>　?。?）.根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段

71、軸徑和長(zhǎng)度。</p><p><b>　　如圖</b></p><p>　　以下參數(shù)按照齒輪計(jì)算參數(shù)和所選軸承確定，其中蝸桿段（軸段）詳見(jiàn)零件圖：</p><p>　　如圖，安裝直齒輪部分軸長(zhǎng)，螺紋段軸長(zhǎng),消隙機(jī)構(gòu)段軸長(zhǎng)，支撐軸承段軸長(zhǎng)，蝸桿軸段，支撐軸承段軸長(zhǎng)，安裝錐齒輪段，加上各段軸肩蝸桿軸的總長(zhǎng)度為。其中安裝直齒輪段軸徑，螺紋外徑為M45

72、，消隙機(jī)構(gòu)段軸徑，支撐軸承段軸徑、，安裝錐齒輪段。</p><p>　　根據(jù)軸上定位的要求確定各段軸的直徑和長(zhǎng)度的具體分析：</p><p>　?。?）.初步選擇軸承</p><p>　　因?yàn)檩S同時(shí)受到軸向力和徑向力的作用，而且工作臺(tái)在正反轉(zhuǎn)時(shí)要能夠盡可能的保證傳動(dòng)精度?？紤]到工作要求并根據(jù)軸徑,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，初選消隙機(jī)構(gòu)用軸承為0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的推力

73、球軸承51309，其基本尺寸為.根據(jù)相關(guān)參數(shù), 軸段對(duì)蝸桿軸的徑向支撐選用滾針軸承,其基本參數(shù)為 </p><p>　?。?）.取安裝錐齒輪處軸段直徑為。蝸桿軸右端徑向支撐軸承選用滾針軸承，其基本參數(shù)，所以取軸徑，支撐軸承與錐齒輪之間用套筒定位。</p><p>　　（4）.根據(jù)設(shè)計(jì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)取蝸桿軸段長(zhǎng)度，根據(jù)蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)要求取螺旋段長(zhǎng)度為115mm，兩端采用圓錐過(guò)渡以增加蝸桿軸的強(qiáng)度

74、、剛度，蝸桿軸段兩端采用軸肩分別對(duì)軸承、進(jìn)行定位。</p><p>　?。?）軸上零件的周向定位</p><p>　　錐齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按由手冊(cè)查得平鍵截面。（），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為20mm，錐齒輪軸向定位時(shí)，左端采用軸端擋圈定位，軸端擋圈基本尺寸為，右端采用套筒與支撐軸承定位。軸承左端采用軸肩定位，右端用套筒和錐齒輪定位。軸承左端采用軸肩定位，右端用套筒與消隙機(jī)構(gòu)的

75、擋板定位，消隙機(jī)構(gòu)用的推力球軸承51309左端以擋板定位，軸承組右端以圓螺母和端蓋定位，故軸段為螺紋軸，螺紋規(guī)格為，定位圓螺母基本尺寸為。</p><p>　　（6）.蝸桿軸軸端倒角為，螺紋退刀槽為。</p><p>　　2.6.4蝸輪軸的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）.取蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率為=0.95，其余種傳動(dòng)效率為0.9則</p><p&g

76、t;<b>　　蝸桿軸上的功率</b></p><p>　?。?）.擇蝸輪軸的材料為45鋼，正火處理，硬度為170HBS217HBS。</p><p><b>　　（3）.計(jì)算軸徑</b></p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表15-3軸常用幾種材料的值及值得：</p><p>　　假定軸在蝸輪以上部

77、分受扭轉(zhuǎn)力矩，蝸輪軸與工作臺(tái)安裝部分的軸徑為：</p><p>　　（4）軸上零件的分布方案設(shè)計(jì)：如下圖</p><p>　　1、圓光柵尺 2、圓螺母 3、圓錐磙子軸承 4、滾針軸承 5、工作臺(tái)面</p><p><b>　　軸上零件分布圖</b></p><p><b>　?。?）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b&g

78、t;</p><p>　　根據(jù)軸上零件裝配要求，初步確定軸的結(jié)構(gòu)下圖：</p><p><b>　　各軸段尺寸確定：</b></p><p>　　軸段安裝轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)面，根據(jù)臺(tái)面厚度取,根據(jù)以上計(jì)算現(xiàn)取軸段直徑。軸段為蝸桿軸與工作臺(tái)面連接軸肩，根據(jù)連接螺栓尺寸，取該段軸徑、軸長(zhǎng)，連接螺栓為的鉸制孔用螺栓。軸段安裝支撐軸承，根據(jù)工作臺(tái)傳動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)

79、選支撐軸承為滾針軸承，軸承基本尺寸為，為克服軸的自重并保證其的軸向定位精度，軸段裝圓錐磙子軸承30215，其基本尺寸為，根據(jù)軸承尺寸現(xiàn)取該段軸徑、軸長(zhǎng)；軸段為螺紋軸，通過(guò)圓螺母對(duì)軸承30215定位，圓螺母基本尺寸為，螺紋軸段螺紋規(guī)格為,該段軸長(zhǎng);末端軸段安裝圓光柵尺，尺寸為、。</p><p><b>　　各軸段零件定位:</b></p><p>　　蝸桿軸自左邊起，

80、光柵尺有擋板和螺栓安裝在軸端，軸承30215左端用圓螺母定位右端用套筒同軸承定位，軸承左端用軸承座定位，右端用套筒和軸承擋蓋定位，詳見(jiàn)軸上零件分布圖.</p><p>　?。?）蝸桿軸安全性校核：</p><p>　　實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中蝸輪工作臺(tái)與蝸輪軸連接部分尺寸設(shè)計(jì)為72mm,而且在工作臺(tái)實(shí)際運(yùn)行中，主要載荷由工作臺(tái)與蝸輪之間的連接螺栓承擔(dān)（見(jiàn)裝配圖），蝸輪軸不受較大載荷，所以所取尺寸足以

81、滿足設(shè)計(jì)安全要求。</p><p><b>　　3.聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中電機(jī)軸與齒輪軸通過(guò)彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)。</p><p>　　這種聯(lián)軸器的構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是用帶有彈性套的柱銷(xiāo)代替了聯(lián)結(jié)螺栓，通過(guò)蛹狀的彈性套傳遞扭矩，它可以緩沖減振。彈性套的材料常用耐油橡膠，并且作成截面形狀，以提高其彈性，半聯(lián)軸器與

82、軸的配合孔可以作成圓柱形或圓周形。</p><p>　　半聯(lián)軸器的材料常用HY200，有時(shí)也采用35鋼等材料，柱銷(xiāo)的材料也采用35鋼。這種聯(lián)軸器可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用，必要時(shí)按照下列式子演算彈性套與孔避之間的擠應(yīng)力和柱銷(xiāo)的彎曲應(yīng)力。</p><p><b>　　即</b></p><p>　　一級(jí)圓柱減速齒輪傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)：已知傳動(dòng)比為i=1：2<

83、;/p><p>　　選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　?。?）、材料及熱處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-1選大、小齒輪材料均為40Cr,并經(jīng)調(diào)制及表面淬火處理，齒面硬度為48~55HRC；</p><p>　?。?）、由于傳動(dòng)平穩(wěn)選大小齒輪精度等級(jí)都為7級(jí)，選小齒輪齒數(shù)為=21，大齒輪齒數(shù)為=42，初選螺旋角；</p><p>　　2、按齒面

84、接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)公式如下：</p><p>　?。?）、因大小齒輪均為硬齒面，故宜選取較小的齒寬系數(shù)，現(xiàn)取=0.8；</p><p>　?。?）、由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-21e查得</p><p>　?。?）、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率安全系數(shù)三S=1）</p><p><b>　　計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：</b><

85、/p><p>　?。üぷ鲏勖?5年，每年工作300天，兩班制）</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，</p><p>　?。?）、計(jì)算端面重合度</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)；由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)；由圖10-26查得大小齒輪端面重合度、得：</p><p&

86、gt;　?。?）、計(jì)算小齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩：</p><p>　?。ㄐ↓X輪傳動(dòng)最大功率為2.1KW）</p><p>　　2）、計(jì)算齒輪分度圓直徑，確定模數(shù)</p><p>　　（1）、試算小齒輪分度圓直徑</p><p>　　現(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求取,m=2</p><p>　　（2）、計(jì)算圓周速度</p><

87、p>　　（3）、計(jì)算齒寬b及模數(shù)</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　（4）、計(jì)算縱向重合度 </p><p>　　（5）、計(jì)算載荷系數(shù)k</p><p>　　根據(jù)V=4.39m/s、7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)、由表10-3查得，從表10-4中的硬齒面齒輪欄查得小齒輪相

88、對(duì)支承為懸臂布置、7級(jí)精度時(shí)：</p><p><b>　　由以上計(jì)算得: </b></p><p>　?。?）、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑</p><p>　　由此得所取分度圓直徑滿足要求。</p><p><b>　　（7）、計(jì)算模數(shù)</b></p><p>

89、<b>　　去標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模數(shù)</b></p><p>　　3、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　級(jí)以上計(jì)算校核，齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。</p><p>　　4、圓柱齒輪參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　（1）、小齒輪</b></p><p><

90、b>　　螺旋角：</b></p><p><b>　　法面模數(shù)：</b></p><p><b>　　端面模數(shù)：</b></p><p><b>　　法面壓力角：</b></p><p><b>　　端面壓力角：</b></p>

91、;<p><b>　　法面齒距：</b></p><p><b>　　端面齒距：</b></p><p><b>　　法面基圓齒距：</b></p><p><b>　　法面齒頂高系數(shù)：</b></p><p><b>　　法面頂隙

92、系數(shù)：</b></p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p><p><b>　　基圓直徑：</b></p><p><b>　　齒頂高：</b></p><p><b>　　齒根高：</b></p><p>

93、;<b>　　齒頂圓直徑：</b></p><p><b>　　齒根圓直徑：</b></p><p><b>　　法面齒厚：</b></p><p><b>　　端面齒厚：</b></p><p><b>　　當(dāng)量齒數(shù)：</b><

94、;/p><p><b>　?。?）、大齒輪</b></p><p><b>　　螺旋角：</b></p><p><b>　　法面模數(shù)：</b></p><p><b>　　端面模數(shù)：</b></p><p><b>　　法面

95、壓力角：</b></p><p><b>　　端面壓力角：</b></p><p><b>　　法面齒距：</b></p><p><b>　　端面齒距：</b></p><p><b>　　法面基圓齒距：</b></p><

96、;p><b>　　法面齒頂高系數(shù)：</b></p><p><b>　　法面頂隙系數(shù)：</b></p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p><p><b>　　基圓直徑：</b></p><p><b>　　齒頂高：</

97、b></p><p><b>　　齒根高：</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑：</b></p><p><b>　　齒根圓直徑：</b></p><p><b>　　法面齒厚：</b></p><p><b

98、>　　端面齒厚：</b></p><p><b>　　當(dāng)量齒數(shù)：</b></p><p>　　第四章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1驅(qū)動(dòng)器的選擇</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖

99、個(gè)數(shù)成正比, 其速度與單位時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率) 成正比, 其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的相序, 便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和方向。步進(jìn)電機(jī)具有較好的控制性能, 其啟動(dòng)、停車(chē)、反轉(zhuǎn)及其它任何運(yùn)行方式的改變都可在少數(shù)脈沖內(nèi)完成, 且可獲得較高的控制精度。特別是在短距離的傳動(dòng)中，步進(jìn)電機(jī)具有很好的精度保證。因此，本次設(shè)計(jì)選擇步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 </

100、p><p>　　4.2步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)單介紹</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件。對(duì)這種電動(dòng)機(jī)送一個(gè)控制脈沖，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，稱(chēng)為一步。脈沖數(shù)增加，直線或角位移隨之增加；脈沖頻率高，旋轉(zhuǎn)速度就高，反之則慢；分配脈沖的相序改變后，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　4.2.1基本工作原理</p><p

101、>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理，其實(shí)就是電磁鐵的工作原理。如圖所示，由環(huán)形分配器送來(lái)的脈沖信號(hào)，對(duì)定子繞組輪流通電。設(shè)先對(duì)u相繞組通電，v相和w相都不通電。由于磁通具有力圖沿磁阻最小路徑通過(guò)的特點(diǎn)，圖3．3a中轉(zhuǎn)子齒1和3的軸線與定子u極軸線</p><p>　　對(duì)齊，即在電磁吸力作用下，將轉(zhuǎn)子齒1和3吸引到u極下。此時(shí)， 因轉(zhuǎn)子只受徑向力而無(wú)切向力，故轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子被自鎖在這個(gè)位置上；而V、w和轉(zhuǎn)子齒在不同方

102、向各錯(cuò)開(kāi)30。。隨后，若u相斷電，V相繞組通電，則轉(zhuǎn)子齒{對(duì)齊，轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)30。，如圖3．3b所示。然后使V相斷電，w相通電，{定子齒對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)30。，見(jiàn)圖3．3c。由此可見(jiàn)，當(dāng)通電順序?yàn)镮，轉(zhuǎn)子便按順時(shí)針?lè)较蛞徊揭徊降剞D(zhuǎn)動(dòng)。每換接一次，則轉(zhuǎn)子前進(jìn)一步，一步所列距角。電流換接三次，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進(jìn)一個(gè)齒距的位置，一個(gè)齒距所的對(duì)距角(此例中轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒，齒距角為90。)。</p><p&g

103、t;　　A）U相通電 b)V相通電 c)w相通電</p><p>　　單三拍通電方式時(shí)轉(zhuǎn)子的位置</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即取決于控制繞組通電的頻率，又取決于繞組通電方式。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的</p><p>　　一般有日輪流通電方式，“單”是指每次切換前后只有一相繞組通電，在這種通電方式下，電噫定性較差，容易失步。對(duì)一個(gè)定子為m相，轉(zhuǎn)子有多個(gè)齒的步進(jìn)電

104、動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)所</p><p>　　需的步數(shù)為糍步。這種通電分配方式叫做m相單m狀態(tài)，例如Ujv—W—U。日輪流通電方式“雙”是指每次有兩相繞組通電，由于兩相通電，力矩就大些，定位精失步。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)步數(shù)亦為眥步。這種通電分配方式叫做m相雙m狀態(tài)，例一WU—UV。</p><p>　　E相輪流通電方式是單和雙兩種通電方式的組合應(yīng)用，這時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需</p><

105、;p>　　步。這種通電分配方式叫做m相2m狀態(tài)，例如u—IIvjv—vw—w—wu—u。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)若按U---W通電，因?yàn)槎ㄗ永@組為三相，每一次只有一相繞組，而每一個(gè)循環(huán)只有三次通電，故三拍通電；如果按照UV—VW—WU—UV方式通電，稱(chēng)為三相雙三拍通電；如果按照，Vpw+wu—u方式通電，稱(chēng)為三相六拍通電，從該圖可以看出，湘同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定位置將會(huì)停留在u、V兩定子磁極對(duì)稱(chēng)的中心

106、位置上，因?yàn)槎D(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。由圖3．3和圖3．4可明顯看出：三相單三拍和三相雙三拍步距角六拍步距角為15。。上述步距角顯然太大，不適合一般用途的要求，實(shí)用中采用小步距角步進(jìn)電動(dòng)機(jī)</p><p>　　a)U相通電 b)U、V相通電 c)v相通電 d)V、w相通電</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式</p><p>　　4.2.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的

107、分類(lèi)</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)典型分類(lèi)如圖所示, </p><p>　　4.3步進(jìn)電機(jī)的重要參數(shù)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。 </p><p><b>　?。?）.步距角 </b></p><p&

108、gt;　　電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。 </p><p><b>　?。?）.靜力矩</b></p><p>　　步

109、進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸） </p><p><b>　　

110、（3）.電流</b></p><p>　　靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）</p><p><b>　?。?）.力矩與功率</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來(lái)衡量，力矩與功率換算如下： &

111、lt;/p><p><b>　　P= Ω?M </b></p><p>　　Ω=2π?n/60 </p><p>　　P=2πnM/60 </p><p>　　其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓?米 </p><p>　　P=2πfM/400(半步工作）

112、 </p><p>　　其中f為每秒脈沖數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)PPS)</p><p>　　4.4步進(jìn)電機(jī)的選型</p><p>　　4.4.1慣量折算和負(fù)載折算</p><p>　　已知條件為：在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，蝸輪蝸桿的模數(shù)m=5,蝸桿的分度圓直徑，蝸輪和回轉(zhuǎn)工作面的平均直徑取，蝸桿軸的長(zhǎng)度，工作臺(tái)面直徑，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比，一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比，

113、一級(jí)減速齒輪大齒輪分度圓直徑小齒輪分度圓直徑 材料的密度取=。</p><p>　　由于蝸桿蝸輪都非標(biāo)準(zhǔn)件現(xiàn)取計(jì)算參數(shù)如下：</p><p>　　蝸桿平均直徑;蝸輪和回轉(zhuǎn)面的平均直徑為、平均厚度為;一級(jí)齒輪減速大齒輪厚度，小齒輪齒輪軸長(zhǎng)度取。</p><p><b>　　傳動(dòng)件慣量折算</b></p><p><b

114、>　?。ㄎ仐U軸）</b></p><p><b>　?。u輪回轉(zhuǎn)臺(tái)</b></p><p><b>　　面組合件）</b></p><p>　?。ㄒ患?jí)齒輪減速機(jī)構(gòu)大齒輪）</p><p><b>　　估算斜齒輪慣量：</b></p><p&

115、gt;　　水平轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p><b>　　慣量匹配計(jì)算</b></p><p><b>　　由慣量匹配的條件：</b></p><p>　　取匹配值為等于1，則有，</p><p><b>　　則；</b></p><

116、;p>　　步進(jìn)電機(jī)軸上總慣量計(jì)算</p><p><b>　　慣性轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　空載啟動(dòng)時(shí)電機(jī)軸上的慣性轉(zhuǎn)矩為：</p><p><b>　　摩察轉(zhuǎn)矩忽略不計(jì)</b></p><p>　　因?yàn)榇舜嗡睫D(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)是基于數(shù)控立式鏜床設(shè)計(jì)的，轉(zhuǎn)臺(tái)承受的主要是來(lái)</p>

117、<p>　　自垂直方向的載荷，現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)床參數(shù)規(guī)定轉(zhuǎn)臺(tái)豎直放響最大載荷為1400kg,估算轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率為。</p><p>　　則負(fù)載傳遞到電機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　切削力傳遞到電機(jī)軸上附加轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　啟動(dòng)時(shí)電機(jī)軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　工作時(shí)電機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩為</

118、p><p><b>　　最大靜轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　空載起動(dòng)時(shí)所需的最大靜載轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　按照正常運(yùn)行所需要的最大靜轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　驗(yàn)算</b></p><p><b>　　驗(yàn)算準(zhǔn)則</b></p>

119、<p>　　4.4.2選擇步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)</p><p>　　選擇金壇市四海電機(jī)電器廠生存的永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)(三相90），</p><p>　　根據(jù)上述計(jì)算的最大靜轉(zhuǎn)矩5.4N.M，選步距角為0.6度，型號(hào)為90BYG350C</p><p><b>　　它的技術(shù)參數(shù)為：</b></p><p>　　下面