便攜式電火花加工機(jī)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電火花加工技術(shù)涉及機(jī)械、電子、電力、材料、計算機(jī)、控制技術(shù)等廣泛領(lǐng)域，是隨脈沖電源的發(fā)明而逐步發(fā)展成熟的一項(xiàng)新的加工技術(shù)?？梢约庸と魏胃邚?qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料,加工時無明顯機(jī)械力，適用于低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工。</p><p>　　電火花是工件加工的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，

2、廣泛應(yīng)用于航空航天、微電子、醫(yī)學(xué)、光學(xué)以及模 具等各個領(lǐng)域中，能夠部分取代傳統(tǒng)的加工技術(shù)。而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電火花加工將有更大的發(fā)展空間，將在更廣泛的領(lǐng)域中為人類服務(wù)。但現(xiàn)在的電火花加工還存在很多問題，進(jìn)行電火花加工必須具備三個條件：</p><p>　　1.必須采用脈沖電源；</p><p>　　2.必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙；</p&

3、gt;<p>　　3.火花放電必須在具有一定絕緣強(qiáng)度（103～107Ω ·m）的液體介質(zhì)中進(jìn)行。</p><p>　　本文針對電火花加工機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計一款使用的電火花加工機(jī)：</p><p>　　一是對電火花加工機(jī)的Z軸進(jìn)行設(shè)計，也就是使夾具能夠上下移動完成加工。</p><p>　　二是為電火花加工機(jī)設(shè)計一套減速裝置能使之更好的適應(yīng)各種工

4、作條件。還對加工的工作臺進(jìn)行了數(shù)控方面的設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：工作臺；Z軸；電火花加工；減速器。 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Electrical discharge machining technology involved in the machinery, the elect

5、ron, the electric power, the material, the computer control technology, field, with the invention of pulse power and gradually developed a new processing techniques. Can be any high strength, high hardness and high tough

6、ness and brittleness and high purity of conductive materials processing, has no obvious, suitable for low mechanical strength and stiffness of the micro-structure of processing.</p><p>　　Edm is an important

7、application field of workpiece machining, widely used in aerospace, microelectronics, medicine, optical and mould etc fields, can partly replace traditional processing technology. But with the development of science and

8、technology, edm will have larger development space, will be more widely for human services. But now, edm, there exist many problems in edm must have three conditions:</p><p>　　1 Must adopt pulse power,</p

9、><p>　　2 Must adopt the automatic feeding adjusting device, to keep the tool electrode and workpiece electrode gap between the discharge tiny,</p><p>　　3 To spark discharge in certain insulation in

10、tensity (103-107 Ω. m) liquid medium.</p><p>　　Based on the characteristics of electric machine design using spark machine:</p><p>　　One is the Z axis of edm machine design, namely make fixture

11、can move finish machining.2 for edm machine is designed a set of slowing device can better adapt to all kinds of working conditions. Also on the bench for the nc machining of design.</p><p>　　Keywords: table

12、, Z axis, Edm, Reducer.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p>

13、<b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1電火花加工技術(shù)的背景1</p><p>　　1.2電火花加工的意義與分類1</p><p>　　1.3 電火花加工機(jī)的原理與特點(diǎn)2</p><p>　　1.4 電火花加工機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景3</p><p>　　2總體方案的確定

14、4</p><p>　　2.1 方案確定時的注意事項(xiàng)4</p><p><b>　　2.2總體思路4</b></p><p>　　2.3 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定9</p><p>　　3 機(jī)械部分設(shè)計11</p><p>　　3.1電火花加工機(jī)Z軸的設(shè)計11</p><

15、;p>　　3.2工作臺垂直進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計與計算11</p><p>　　3.3絲杠的計算和選擇12</p><p>　　3.4傳動裝置總體設(shè)計14</p><p>　　3.5 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：16</p><p>　　3.6 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)：16</p><p>　　

16、3.7齒輪的設(shè)計17</p><p>　　3.8 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下：19</p><p>　　3.9 軸的設(shè)計20</p><p>　　3.10 高速軸大齒輪的設(shè)計30</p><p>　　3.11.聯(lián)軸器的選擇31</p><p>　　3.12潤滑方式的確定31</p><p

17、>　　4 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計32</p><p>　　4.2 步進(jìn)電機(jī)的控制原理32</p><p>　　4.3 控制器的總體設(shè)計33</p><p>　　4.4控制系統(tǒng)完成的功能33</p><p>　　4.5軟件設(shè)計34</p><p><b>　　結(jié) 論36</b>&l

18、t;/p><p><b>　　致 謝37</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)............................................................... 38</p><p>　　附 錄.................................................

19、..............39</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1電火花加工技術(shù)的背景</p><p>　　電火花加工是基于正負(fù)電極間脈沖放電時的電腐蝕現(xiàn)象對材料進(jìn)行加工的，又稱為放電加工，電脈沖加工等。是一種利用電，熱能量進(jìn)行加工的方法，是在20世紀(jì)40年代開始研究和逐步應(yīng)用到生產(chǎn)中的。</p&g

20、t;<p>　　早在19世紀(jì)初，人們就發(fā)現(xiàn)，插頭或電器開關(guān)觸點(diǎn)在閉合和斷開時，會出現(xiàn)明亮的藍(lán)白色火花，因而燒損接觸部位。人們在研究如何延長電器觸頭使用壽命過程中，認(rèn)識了產(chǎn)生電腐蝕的原因，掌握了電腐蝕的規(guī)律。前蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連科夫婦在研究電腐蝕的現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，首次將電腐蝕原理運(yùn)用到了生產(chǎn)制造領(lǐng)域。電器觸點(diǎn)電腐蝕后的形貌是隨機(jī)的，沒有確定的尺寸和公差。要使電腐蝕原理用于尺寸加工。</p><p>　　電火

21、花加工就是特種加工的一種，早在20世紀(jì)就有出現(xiàn)，蘇聯(lián)學(xué)者研究發(fā)明電火花加工，之后隨著脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進(jìn)，而迅速發(fā)展起來。最初使用的脈沖電源是簡單的電阻-電容回路。50年代初，改進(jìn)為電阻-電感-電容等回路。同時，還采用脈沖發(fā)電機(jī)之類的所謂長脈沖電源，使蝕除效率提高，工具電極相對損耗降低。</p><p>　　隨后又出現(xiàn)了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源，使在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。60年代中期

22、，出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗，并擴(kuò)大了粗精加工的可調(diào)范圍。</p><p>　　到70年代，出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進(jìn)展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡單地保持放電間隙，控制工具電極的進(jìn)退，逐步發(fā)展到利用微型計算機(jī)，對電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進(jìn)行適時控制。</p>

23、<p>　　1.2電火花加工的意義與分類</p><p>　　電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡稱EDM。其意義重大，可以概括為以下幾點(diǎn)：</p><p>　　①電火花加工具有良好的操作性，它能加工普通切削加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的工件。</p><p>　?、诩?/p>

24、工過程中沒有明顯的切削力，所以在加工工件上不會產(chǎn)生毛刺、刀痕以及溝紋等缺陷。</p><p>　?、墼诩庸r工具的電極材料可以沒有工件材料硬，這樣就比其他的加工有更大的發(fā)展空間。</p><p>　?、苣軌蛑苯邮褂秒娔芗庸?，便于實(shí)現(xiàn)自動化和工件的大規(guī)模生產(chǎn)。</p><p>　　按照工具電極的形式及其與工件之間相對運(yùn)動的特征，可將電火花加工方式分為五類：</p

25、><p>　　電火花成形加工 利用成型工具電極，相對工件作簡單進(jìn)給運(yùn)動的加工。</p><p>　　電火花線切割加工 利用軸向移動的金屬絲作工具電極，工件按所需形 狀和尺寸作軌跡運(yùn)動，以切割導(dǎo)電材料的加工；</p><p>　　電火花磨削 利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極，進(jìn)行小孔磨削或成形磨削的加工；</p><p>　　電火花共軛回轉(zhuǎn)加工

26、用于螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的加工；</p><p>　　表面處理 小孔加工、刻印、表面合金化、表面強(qiáng)化等其他種類的加工。</p><p>　　綜上所述，電火花加工正逐步地取代傳統(tǒng)的加工技術(shù)，在國家的制造領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，所以本課題設(shè)計的電火花加工機(jī)有著實(shí)際的使用價值和研究價值。</p><p>　　1.3 電火花加工機(jī)的原理與特點(diǎn)</p>

27、<p>　　電火花加工時，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油或去離子水）中。工具電極由自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙（0.01～0.05mm）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)時條件下極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。由于通道的截面積很小，放電時間極短，致使能量高度集中（106～107W／mm2），放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時高溫

28、足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過很短的間隔時間，第二個脈沖又在另一極間最近點(diǎn)擊穿放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀最終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。與此同時，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具損耗。從上看出，進(jìn)行電火花加工必須具備三個條件：必須采用脈沖電源；必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙；火花放電必須在具

29、有一定絕緣強(qiáng)度（103～107Ω ·m）的液體介質(zhì)中進(jìn)行。</p><p>　　電火花加工具有如下特點(diǎn)：可以加工任何高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料；加工時無明顯機(jī)械力，適用于低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工：脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺機(jī)床上進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工；電火花加工后的表面呈現(xiàn)的凹坑，有利于貯油和降低噪聲；生產(chǎn)效率低于切削加工；放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導(dǎo)致

30、電極損耗，影響成形精度。所以在我們做設(shè)計的過程中應(yīng)該能考慮到電火花加工機(jī)的特點(diǎn)，使它的設(shè)計能符合它的特點(diǎn)能更好的發(fā)揮其性能。</p><p>　　1.4 電火花加工機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景</p><p>　　從電火花加工技術(shù)創(chuàng)立至今,已經(jīng)有幾十年的歷史。經(jīng)過世界各國學(xué)者的不斷努力,電火花加工的發(fā)展非常迅速,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,基礎(chǔ)理論和技術(shù)裝備都 日趨完善。電火花加工技術(shù)發(fā)展已成為現(xiàn)代生產(chǎn)上極其

31、重要的加工手段,在制造 業(yè)發(fā)揮著不可替代的功能。 隨著制造技術(shù)水平的不斷提高,涌現(xiàn)出很多新問題需要我們解決。</p><p>　　目前,微小型電火花加工裝置已成為探究的熱點(diǎn)。在航空航天、微電子、醫(yī)學(xué)、光學(xué)以及模 具等各個領(lǐng)域中,有許多零件采用常規(guī)機(jī)床加工困難,甚至無法加工,非凡是對 狹小空間內(nèi)的加工,還有微細(xì)孔的加工以及難加工材料的加工等,采用微小型電 火花加工裝置則會取得令人滿足的效果。 為了適應(yīng)當(dāng)今電火花加工

32、技術(shù)發(fā)展的需要,本文設(shè)計了一臺便攜式電火花加 工機(jī);制造了該加工機(jī)的電源部分,探究了此電源的放電伏安特性;設(shè)計了該加 工機(jī)的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)和機(jī)械裝置;用Pro/ENGINEER完成了產(chǎn)品造型。 國內(nèi)數(shù)控電火花成型加工機(jī)床，高檔的全數(shù)控的主要是由國外獨(dú)資和合資生產(chǎn)的為主，和國外全自動（電火花成型加工中心機(jī)）電火花成型加工機(jī)床還有較大的差距。如北京安德公司，北京迪蒙斯巴克公司、蘇州三光公司、蘇州沙迪克公司、上海三菱電機(jī)自動化公司、北京高維

33、公司（北京機(jī)床所精密電機(jī)公司）、大連三菱電機(jī)公司等生產(chǎn)。大連三菱電機(jī)、蘇州沙迪克和上海三菱電機(jī)自動化公司等生產(chǎn)的機(jī)床檔次最高。如北京迪蒙斯巴克公司前身是北京電加工研究所和沙迪克公司合資生產(chǎn)的迪蒙牌精密數(shù)控電火花成型加工機(jī)床，可實(shí)現(xiàn)三維編程加工，機(jī)床精度較高，具有專家（基本的</p><p>　　目前單軸（Z 軸）簡易數(shù)控（分段、可程式）電火花成型加工機(jī)床是市場上抵擋較高的機(jī)床主要產(chǎn)品，有相當(dāng)大的市場，這種機(jī)床一般

34、可將加工分成9~12 段，自動可控加工，有的機(jī)床具有可控機(jī)床抬刀，優(yōu)異的Z 軸伺服控制，能較好的滿足中低零件的加工要求。蘇州電加工機(jī)床所（蘇州中特公司）研制的高速輪胎模專用數(shù)控電火花加工機(jī)床具有代表性，機(jī)床有較精確的多自由度（多軸）調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，有高精度電極裝夾柄，精確的分度功能、Z軸伺服、專用數(shù)控系統(tǒng)、專用軟件、油槽升降式能浸入加工，實(shí)現(xiàn)各種輪胎高性能的穩(wěn)定的加工要求。電火花加工機(jī)的前景很好，也體現(xiàn)了我們設(shè)計的重要性和實(shí)用性。</p

35、><p><b>　　2總體方案的確定</b></p><p>　　2.1 方案確定時的注意事項(xiàng)[3]</p><p>　　機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具備良好的伺服性能（即高精度、快速響應(yīng)性和穩(wěn)定性好）從而要求本次的畢業(yè)設(shè)計滿足以下幾個方面：</p><p>　　1. 轉(zhuǎn)動慣量小 在不影響機(jī)械系統(tǒng)剛度的前提下，傳動機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)

36、動慣量應(yīng)盡量小。否則，轉(zhuǎn)動慣量大會對系統(tǒng)造成不良影響，機(jī)械負(fù)載增大；系統(tǒng)響應(yīng)速度降低，靈敏度下降；系統(tǒng)固有頻率減小，容易產(chǎn)生諧振。所以在設(shè)計傳動機(jī)構(gòu)時應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)動慣量。</p><p>　　2. 剛度大 剛度是使彈性體產(chǎn)生單位變形量所需的作用力。大剛度對機(jī)械系統(tǒng)而言是有利的：①伺服系統(tǒng)動力損失隨之減小。②機(jī)構(gòu)固有頻率高，超出機(jī)構(gòu)的頻帶寬度，使之不易產(chǎn)生共振。③增加閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以在設(shè)計時應(yīng)選用大的剛

37、度的機(jī)構(gòu)。</p><p>　　3．阻尼合適 機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生共振時，系統(tǒng)的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰減也快，但大阻尼也會使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低，所以設(shè)計時，傳動機(jī)構(gòu)的阻尼要選著適當(dāng)。只要是絲杠的選擇的確定。</p><p>　　此外還要求摩擦?。ㄌ岣邫C(jī)構(gòu)的靈敏度）、共振性好（提高機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性）、間隙?。ūＷC機(jī)構(gòu)的傳動精度），特別是其動態(tài)特性應(yīng)與伺服電動機(jī)等其它環(huán)節(jié)的動態(tài)特性相

38、匹配。 </p><p>　　以上這些注意事項(xiàng)會在機(jī)械系統(tǒng)的確定中有所體現(xiàn)。 </p><p><b>　　2.2總體思路</b></p><p>　　總體思路如下: 電機(jī)的選定</p><p><b>　　傳動副的選定</b></p><p><b>　　工

39、作臺的要求</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器的選定</b></p><p><b>　　減速裝置的設(shè)計</b></p><p>　　2.2.1電機(jī)的選擇</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)與交流伺服電動機(jī)的性能比較 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)與伺服電動機(jī)同

40、樣屬于執(zhí)行電動機(jī)，同樣是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械信號。其控制方式也基本相似，同樣是用脈沖串和方向信號實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。但在性能和應(yīng)用場合上存在較大差異。 </p><p><b>　　1控制精度不同： </b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的控制精度由步距角決定，電機(jī)P（步進(jìn)電機(jī)相數(shù)）值受物理?xiàng)l件限制，而交流伺服電動機(jī)的控制精度則是由一個旋轉(zhuǎn)編碼器保證，由脈沖當(dāng)量控制，能夠?qū)崿F(xiàn)

41、較高的精度。 </p><p><b>　　輸出力矩不同： </b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩會隨電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，而交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出。 </p><p><b>　　過載能力不同： </b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服

42、電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有過載能力，在選型時為了克服慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。 </p><p><b>　　運(yùn)行性能不同： </b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精

43、度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 </p><p>　　速度響應(yīng)性能不同： </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM有的僅需幾

44、毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。</p><p>　　由于底座上的電機(jī)要求能輸出轉(zhuǎn)矩，在橫向能控制精度，所以選擇普通步進(jìn)電機(jī)即可。</p><p>　　2.2.2傳動副的選定</p><p>　　傳動副的主要種類有：帶傳動，鏈傳動，軸傳動，齒輪傳動,絲杠傳動。</p><p>　?、艓鲃右话阌幸韵绿攸c(diǎn)：</p><p

45、>　　①帶有良好的饒性，能吸收震動，緩和沖擊，傳動平穩(wěn)噪音小。</p><p>　?、诋?dāng)帶傳動過載時，帶在帶輪上打滑，防止其他機(jī)件損壞，起到過載保護(hù)作用。</p><p>　?、劢Y(jié)構(gòu)簡單，制造，安裝和維護(hù)方便。</p><p>　　④帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動，故不能保證恒定的傳動比，傳動精度和傳動效率較低。</p><p>　?、?/p>

46、由于帶工作時需要張緊，帶對帶輪軸有很大的壓軸力。</p><p>　　⑥帶傳動裝置外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。</p><p>　?、邘У膲勖^短，需經(jīng)常更換。</p><p>　　由于帶傳動存在上述特點(diǎn)，故通常用與中心距較大的兩軸之間的傳動傳遞功率一般不超過50KW。</p><p>　　鏈傳動兼有帶傳動和齒輪傳動的特點(diǎn)。</p>

47、<p>　　主要優(yōu)點(diǎn)：與摩擦型帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的傳動比（平均傳動比），傳動效率較高（潤滑良好的鏈傳動的效率約為97 98%）；又因鏈條不需要象帶那樣張得很緊，所以作用在軸上的壓軸力較小；在同樣條件下，鏈傳動的結(jié)構(gòu)較緊湊；同時鏈傳動能在溫度較高、有水或油等惡劣環(huán)境下工作。</p><p>　　主要缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時不能保持恒定傳動比，傳動的平穩(wěn)性差；工作時沖擊和噪音較大

48、；磨損后易發(fā)生跳齒；只能用于平行軸間的傳動。</p><p>　　鏈傳動主要用在要求工作可靠,且兩軸相距較遠(yuǎn),以及其他不宜采用齒輪傳動的場合。</p><p><b>　?、讫X輪傳動的特點(diǎn) </b></p><p>　?、傩矢?在常用的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，閉式傳動效率為96%~99%，這對大功率傳動有很大的經(jīng)濟(jì)意義。</p

49、><p>　?、诮Y(jié)構(gòu)緊湊 比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。 </p><p>　?、酃ぷ骺煽?、壽命長 設(shè)計制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達(dá)一二十年，這也是其它機(jī)械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。</p><p>　　④傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，正是由于其具有這一特點(diǎn)。 &l

50、t;/p><p>　　但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。</p><p>　　⑶滾珠絲桿的主要優(yōu)點(diǎn)有： </p><p>　?、贊L動摩擦系數(shù)小，傳動效率高，其效率可達(dá)90%以上，摩擦系數(shù)f= 0.002～0.005；</p><p>　　②摩擦系數(shù)與速度的關(guān)系不大，故起動扭矩接近運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩，工作較平穩(wěn)；&l

51、t;/p><p>　　③磨損小且壽命長，可用調(diào)整裝置調(diào)整間隙，傳動精度與剛度均得到提高；</p><p>　?、懿痪哂凶枣i性，可將直線運(yùn)動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動。</p><p><b>　　滾珠絲桿的缺點(diǎn)有：</b></p><p>　?、俳Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難；</p><p>　　②在需要防止逆轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)中，要

52、加自鎖機(jī)構(gòu)；</p><p>　?、鄢惺苣芰Σ蝗缁瑒勇菪齻鲃哟?。</p><p>　　所以在選擇絲桿時因?yàn)橐獫M足：</p><p><b>　?、賯鲃有矢?lt;/b></p><p><b>　?、谙到y(tǒng)剛性好</b></p><p><b>　?、蹅鲃泳雀?lt;/

53、b></p><p><b>　?、苁褂脡勖L</b></p><p>　?、葸\(yùn)動具有可逆性（既可將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，又可將直線運(yùn)動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動，且逆?zhèn)鲃有蕩缀跖c正傳動效率相同）</p><p><b>　　會自鎖</b></p><p><b>　　進(jìn)行預(yù)緊和調(diào)隙。<

54、/b></p><p>　　在本設(shè)計中，在Z軸方面絲杠基本不需要承受能力對其的穩(wěn)定性有很大影響，保證了其加工精度。但絲杠又分為普通螺紋絲杠和精密滾珠絲杠。普通螺紋絲杠，就是一般機(jī)床上常用的絲杠。普通的絲杠摩擦力大、已損壞、易磨損，在高速運(yùn)動時容易發(fā)生卡死現(xiàn)象。精密滾珠絲桿是電火花加工機(jī)中最貴的機(jī)械零件，加工的精度很大程度上都取決與它，所以滾珠絲杠需要預(yù)緊，正反轉(zhuǎn)進(jìn)給才不會有間隙產(chǎn)生。滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)是精度好、

55、阻力小、壽命長。所以我們在設(shè)計中選擇絲杠傳動。</p><p>　　2.2.3 工作臺的選定</p><p>　　導(dǎo)軌[5]作為傳動系統(tǒng)中精度要求很高的部件，用于直線往復(fù)運(yùn)動場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動。直線運(yùn)動導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動部件，按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動。依按摩擦性質(zhì)而定，直線導(dǎo)軌可以分為滑動摩擦導(dǎo)軌

56、、滾動摩擦導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌、流體摩擦導(dǎo)軌等種類。導(dǎo)軌的高精度決定了結(jié)束要求也很嚴(yán)格；主要的技術(shù)要求有：</p><p><b>　?、艑?dǎo)向精度</b></p><p>　　導(dǎo)向精度是指運(yùn)動構(gòu)件沿導(dǎo)軌導(dǎo)面運(yùn)動時其運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確程度。影響導(dǎo)向精度的主要因素有導(dǎo)軌承導(dǎo)面的幾何精度、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、導(dǎo)軌副的接觸精度、表面粗糙度、導(dǎo)軌和支承件的剛度、導(dǎo)軌副的油膜厚度及油膜剛度

57、，以及導(dǎo)軌和支承件的熱變形等。</p><p>　　直線運(yùn)動導(dǎo)軌的幾何精度一般包括：垂直平面和水平平面內(nèi)的直線度；兩條導(dǎo)軌面間的平行度。導(dǎo)軌幾何精度可以用導(dǎo)軌全長上的誤差或單位長度上的誤差表示。</p><p><b>　　⑵精度保持性</b></p><p>　　精度保持性是指導(dǎo)軌工作過程中保持原有幾何精度的能力。導(dǎo)軌的精度保持性主要取決于導(dǎo)

58、軌的耐磨性極其尺寸穩(wěn)定性。耐磨性與導(dǎo)軌副的材料匹配、受力、加工精度、潤滑方式和防護(hù)裝置的性能的因素有關(guān)，另外，導(dǎo)軌及其支承件內(nèi)的殘余應(yīng)力也會影響導(dǎo)軌的精度保持性。</p><p>　　⑶運(yùn)動靈敏度和定位精度</p><p>　　運(yùn)動靈敏度是指運(yùn)動構(gòu)件能實(shí)現(xiàn)的最小行程；定位精度是指運(yùn)動構(gòu)件能按要求停止在指定位置的能力。運(yùn)動靈敏度和定位精度與導(dǎo)軌類型、摩擦特性、運(yùn)動速度、傳動剛度、運(yùn)動構(gòu)件質(zhì)量

59、等因素有關(guān)。</p><p>　　導(dǎo)軌運(yùn)動平穩(wěn)性是指導(dǎo)軌在低速運(yùn)動或微量移動時不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的性能。平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌副材料的匹配、潤滑狀況、潤滑劑性質(zhì)及導(dǎo)軌運(yùn)動之傳動系統(tǒng)的剛度等因素有關(guān)。</p><p>　?、瓤拐裥耘c穩(wěn)定性抗振性是指導(dǎo)軌副承受受迫振動和沖擊的能力，而穩(wěn)定性是指在給定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下不出現(xiàn)自激振動的性能。</p><p><b>　

60、　⑸剛度</b></p><p>　　導(dǎo)軌抵抗受力變形的能力。變形將影響構(gòu)件之間的相對位置和導(dǎo)向精度，這對于精密機(jī)械與儀器尤為重要。導(dǎo)軌變形包括導(dǎo)軌本體變形導(dǎo)軌副接觸變形，兩者均應(yīng)考慮。</p><p><b>　?、式Y(jié)構(gòu)工藝性</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)工藝性是指導(dǎo)軌副（包括導(dǎo)軌副所在構(gòu)件）加工的難易程度。在滿足設(shè)計要求的前

61、提下，應(yīng)盡量做到制造和維修方便，成本低廉。</p><p>　　XY 工作臺系統(tǒng)可以設(shè)計為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)三種。開環(huán)的伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動, 系統(tǒng)沒有檢測裝置; 半閉環(huán)的伺服系統(tǒng)中一般采用交流或直流伺服電機(jī)驅(qū)動, 并在電機(jī)輸出軸安裝脈沖編碼器, 將速度反饋信號傳給控制單元; 閉環(huán)的伺服系統(tǒng)也是采用交流或直流伺服電機(jī)驅(qū)動, 位置檢測裝置安裝在工作臺末端, 將位置反饋信號傳給控制單元。閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系

62、統(tǒng)價格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時其可控分辨率也很高，但在本次設(shè)計中，其位置精度（±0.02mm）要求不高，考慮到成本低，維修方便，工作穩(wěn)定等條件。選用步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)就可以滿足要求。其通過PLC控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動, 經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動工作臺運(yùn)動?！?lt;/p><p>　　2.2.4聯(lián)軸器的選定　　</p><p>　　由于要求設(shè)計的工作臺屬于輕載型工作臺，工作臺上的負(fù)載折算到電機(jī)上的轉(zhuǎn)動慣量

63、不是很大，所以電機(jī)與絲杠的連接用聯(lián)軸器就可以滿足要求。這樣大大簡化了主軸的結(jié)構(gòu)，縮短傳動鏈，提高了傳動精度。同時有效地提高了主軸部件的剛度。</p><p>　　2.2.5減速裝置的選定[4]</p><p>　　減速器的種類很多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們互相組合起來的減速器；按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒

64、輪減速器和圓錐圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。</p><p><b>　　齒輪減速機(jī)：</b></p><p>　?、琵X輪減速機(jī)的齒輪一般采用的是高強(qiáng)度低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火工藝制作而成，齒輪減速機(jī)的齒面硬度達(dá)HRC58-62，齒輪減速機(jī)的齒輪均采用數(shù)控磨齒工藝，接觸性好，精度高。</p><p>　　

65、⑵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。</p><p>　?、且子诓饳z，易于安裝。</p><p>　?、三X輪減速機(jī)的體積小，使用壽命長，重量輕，承載能力高。</p><p>　?、蓚鲃勇矢撸簡渭壌笥?6.5%，雙級大于93%，三級大于90%。</p><p><b>　　雙蝸輪蝸桿減速機(jī)：</b></p><p>

66、;　　雙蝸輪蝸桿減速機(jī)適用于機(jī)械傳動中高效率傳輸減速器用，其傳動的可逆或不可逆兩種類型可分別應(yīng)用于機(jī)械傳動的不同場合。減速機(jī)主要結(jié)構(gòu)有箱體、輸入軸、中間軸、輸出軸、軸承、傳動蝸輪為經(jīng)特殊設(shè)計的成對出現(xiàn)的左、右旋雙蝸輪。該減速機(jī)與同功率普通減速機(jī)相比，傳動效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)，并可與普通齒輪傳動組合使用。</p><p><b>　　行星減速機(jī)：</b></p>

67、;<p>　　行星減速機(jī)主要傳動結(jié)構(gòu)為:行星輪,太陽輪,外齒圈. 　　行星減速機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因,單級減速最小為3,最大一般不超過10減速機(jī)級數(shù)一般不超過3,但有部分大減速比定制減速機(jī)有4級減速. 　相對其他減速機(jī),行星減速機(jī)具有高剛性,高精度(單級可做到1分以內(nèi)),高傳動效率(單級在97%-98%),高的 扭矩/體積比,終身免維護(hù)等特點(diǎn). 行星減速機(jī)是一種用途廣泛的工業(yè)產(chǎn)品，其性能可與其它軍品級減速機(jī)產(chǎn)品相媲美，卻有著工業(yè)級

68、產(chǎn)品的價格，被應(yīng)用于廣泛的工業(yè)場合。該減速器體積小、重量輕，承載能力高，使用壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。具有功率分流、多齒嚙合獨(dú)用的特性。</p><p>　　綜上所述，我們所選擇的是齒輪減速器。因?yàn)槠渚雀撸佑|性好，運(yùn)行平穩(wěn)對于電火花加工機(jī)的精確加工有很大的作用。</p><p>　　2.3 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)一般采用控制器主要有

69、兩種：PLC和單片機(jī)</p><p>　　單片機(jī)的介紹及其優(yōu)缺點(diǎn)：</p><p>　　單片計算機(jī)是將電子計算機(jī)的基本環(huán)節(jié),如:CPU(又稱中央處理器,主要由運(yùn)算器,控制器組成),存儲器,總線,輸入輸出接口等,采用集成電路技術(shù)集成在一片硅基片上.由于單片計算機(jī)體積很小(僅手指般大小),功能強(qiáng)(具有一個簡單計算機(jī)的功能),因而廣泛用于電子設(shè)備中作控制器之用.從控制的觀點(diǎn),我們也常稱它為單片控

70、制器. </p><p>　　單片微控制器的工作離不開軟件,即固化在存儲器中的已設(shè)計好的程序.所有帶單片微控制器的電子設(shè)備,它的工作原理當(dāng)然與具體設(shè)備有關(guān).但它的最基本的原理是一樣的,即: </p><p>　　1) 從輸入接口接收來自外界的信息存入存儲器. 這些信息主要包括二部分:來自諸如溫度壓力等傳感器的信息; 來自人工干預(yù)的一些手動信息,如開關(guān)按鈕等操作. </p>&

71、lt;p>　　2) 單片微控制器中的CPU根椐程序?qū)斎氲臄?shù)椐進(jìn)行高速運(yùn)算處理. </p><p>　　3) 將運(yùn)算處理的結(jié)果通過輸出接口送去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),如繼電器,電機(jī),燈泡等. </p><p>　　當(dāng)前這個過程不斷重復(fù)著,即系統(tǒng)中的微電腦不斷監(jiān)視著各種信息,并及時作出不同的處理使系統(tǒng)正常運(yùn)行。</p><p>　　PLC的介紹及其優(yōu)缺點(diǎn)</p>

72、;<p>　　PLC（Programmable Logic Controller）可編程邏輯控制器，是工業(yè)控制計算機(jī)。采用梯形圖、助記符、功能圖等編程語言，完成邏輯運(yùn)算、順序控制、記數(shù)、定時、計算及模擬量處理等功能。具有光電隔離的輸入輸出端子，可代替大量的定時器、記數(shù)器、繼電器，具有極高的可靠性。通過各種擴(kuò)展模塊，可增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，增加模擬量功能如可直接接熱電偶等，增加通信功能及特殊通信協(xié)議等，具有較高的使用靈活性。&

73、lt;/p><p><b>　　具體特點(diǎn)如下：</b></p><p>　　1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)</p><p>　　3易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎</p><p>　　4系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造</p>&l

74、t;p>　　5體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　由于本課題研究的電火花加工機(jī)是應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境中的，所以所選用的控制器必須要擁有較好的抗干擾能力，在上面對單片機(jī)與PLC的比較中，可以知道PLC具有光電隔離的輸入/輸出，方便應(yīng)用并具有極高的可靠性、抗干擾能力、擴(kuò)展能力以及使用方便性等特點(diǎn)。所以用PLC控制才能達(dá)到電火花加工機(jī)的精準(zhǔn)控制與定位。</p><p><b>

75、　　3 機(jī)械部分設(shè)計</b></p><p>　　3.1電火花加工機(jī)Z軸的設(shè)計</p><p>　　1系統(tǒng)運(yùn)動方式的確定</p><p>　　該系統(tǒng)要求工作臺沿垂直方向的運(yùn)動有精確運(yùn)動關(guān)系因此選用連續(xù)控制方式。</p><p><b>　　2 伺服系統(tǒng)的選擇</b></p><p>　

76、　電火花垂直方向z軸的負(fù)載不大，開環(huán)伺服系統(tǒng)在負(fù)載不大時多采用功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī)。開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋部件，所以結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整維修容易，從而得到廣泛應(yīng)用</p><p>　　3 Z軸工作臺的傳動方式</p><p>　　為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用絲杠螺母傳動副。垂直方向進(jìn)給采用絲杠螺母副將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。電機(jī)驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，使絲杠上螺母直線運(yùn)

77、動。絲杠螺母副能有效的保證傳動的精度和平衡性</p><p>　　由于工作臺和運(yùn)動部件重量和載荷不大，采用一條光杠做為導(dǎo)軌，從而減小工作臺的振動，提高傳動的平穩(wěn)性。</p><p>　　考慮電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達(dá)到分辨率的要求，以及考慮電動機(jī)的匹配，要加上調(diào)整裝置，因此采用齒輪減速傳動。</p><p>　　螺母通過螺母座連接工作臺，工作臺上使用光

78、杠。綜合移動范圍,進(jìn)給精度等因素，選擇：</p><p>　　滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L=5mm</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)步距角：α=0.75°</p><p>　　快速進(jìn)給速度:v=1m/min</p><p>　　由此可得電機(jī)與滾珠絲杠的傳動比:i=</p><p>　　因此需加調(diào)速裝置,使用齒輪減速裝置.

79、</p><p>　　3.2工作臺垂直進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計與計算</p><p>　　Z軸的設(shè)計[1]內(nèi)容包括:確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量,運(yùn)動部件慣性的計算,選擇步進(jìn)電機(jī).繪制機(jī)械部分裝配圖等.</p><p>　　脈沖當(dāng)量是一個指令的工作臺進(jìn)給量,應(yīng)小于工作臺的位置精度.由于定位精度為±0.01，因此選擇脈沖當(dāng)量為0.01mm</p><p>

80、;　　工作臺重量加上夾具重量:W=80kg F=800N</p><p>　　滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L=5mm</p><p>　　工作臺的有效行程: s=40mm</p><p>　　脈沖當(dāng)量: δ=0.01mm/step</p><p>　　快速進(jìn)給速度： V=2m/mi

81、n</p><p>　　由于電火花的加工沒有切削力，所以算z軸不用計算切削力。</p><p>　　機(jī)床的絲杠的軸向力為：</p><p><b>　　P=800N</b></p><p>　　3.3絲杠的計算和選擇</p><p>　　初選絲杠材質(zhì)CrWMn鋼，HRC58-60，導(dǎo)程：5mm&l

82、t;/p><p><b>　　3.3．1強(qiáng)度計算</b></p><p>　　電火花加工沒有切削力</p><p><b>　　Fmax=800N</b></p><p>　　壽命值：L= 其中絲杠轉(zhuǎn)速n=(r/min)</p><p><b>　　T=15000<

83、;/b></p><p>　　n===400r/min</p><p><b>　　L==360</b></p><p><b>　　最大動載荷</b></p><p><b>　　Q=</b></p><p>　　式中f為載荷系數(shù)f為硬度系數(shù)HR

84、C>58時為1.0</p><p>　　查表得小沖擊時f取1.0 f取1.0 則</p><p><b>　　Q===5691</b></p><p>　　根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠螺母的結(jié)構(gòu)形式并根據(jù)最大動載荷的數(shù)值可選擇可選擇滾珠絲杠的型號CM系列滾珠絲杠副其型號為CM2005-5</p><p>　　其額

85、定動載荷為14205<Q足夠用。滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式，預(yù)緊方式采用雙螺母預(yù)緊方式。</p><p>　　滾珠螺母絲杠副的幾何參數(shù)如下表</p><p>　　3.3.2傳動效率計算</p><p>　　絲杠螺母副的傳動效率為η=</p><p>　　式中=10 ，為摩擦角。r 為絲杠螺旋升角</p><p&g

86、t;<b>　　η===0.96</b></p><p><b>　　η=0.96</b></p><p>　　3.3.3穩(wěn)定性計算</p><p>　　絲杠兩端采用止推軸承時不需要穩(wěn)定性計算。</p><p>　　3.3.4剛度驗(yàn)算 </p><p>　　絲杠受負(fù)載引起的導(dǎo)

87、程變化量為△l=(cm)</p><p><b>　　F=800</b></p><p><b>　　l=5mm</b></p><p>　　E=20.6*10 (N/cm)</p><p>　　S==3.14()=2.14CM</p><p>　　= =6.12*10CM&

88、lt;/p><p>　　絲杠受扭距引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計。導(dǎo)程變形總誤差為</p><p>　　==6.12*10=12.24*10=12.24um<E級精度絲杠允許的螺距誤差=15um/m。</p><p>　　3.4傳動裝置總體設(shè)計：</p><p>　　1. 組成：傳動裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。</p>

89、<p>　　2. 特點(diǎn)：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。</p><p>　　3.4.1選擇電機(jī)[2]</p><p>　　計算電機(jī)所需功率： 查手冊：</p><p>　?。瓗鲃有剩?.96</p><p>　　－每對軸承傳動效率：0.99</p><p>　?。瓐A

90、柱齒輪的傳動效率：0.96</p><p>　?。?lián)軸器的傳動效率：0.993</p><p>　　—附件的傳動效率：0.96</p><p><b>　　說明：</b></p><p>　?。姍C(jī)至工作機(jī)之間的傳動裝置的總效率：</p><p>　　3.4.2確定電機(jī)轉(zhuǎn)速：</p>

91、<p>　　查指導(dǎo)書：取V帶傳動比i=24</p><p>　　二級圓柱齒輪減速器傳動比i=840所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是：</p><p>　　符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500、3000</p><p>　　根據(jù)電動機(jī)所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊有4種適用的電動機(jī)型號，因此有4種傳動比方案如下：</p><p>　　綜

92、合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，可見第3種方案比較合適，因此選用電動機(jī)型號為Y132M1-6，其主要參數(shù)如下：</p><p>　　3.5 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：</p><p><b>　　總傳動比：</b></p><p><b>　　分配傳動比：取 則</b></p

93、><p><b>　　取經(jīng)計算</b></p><p>　　注：為帶輪傳動比，為高速級傳動比，為低速級傳動比。</p><p>　　3.6 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)：</p><p>　　將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸</p><p>　　——依次為電機(jī)與軸1，軸1與軸2

94、，軸2與軸3，軸3與軸4之間的傳動效率。</p><p><b>　　1各軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　2各軸輸入功率：</b></p><p><b>　　3各軸輸入轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　運(yùn)動和動力參數(shù)結(jié)果如下表：</p><

95、p><b>　　3.7齒輪的設(shè)計：</b></p><p>　　3.7.1高速級大小齒輪的設(shè)計：</p><p>　?、俨牧希焊咚偌壭↓X輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。</p><p><b>　?、诓檎n本得： 。</b></p><p>

96、;<b>　　查課本表得： 。</b></p><p><b>　　故 。</b></p><p><b>　　查課本圖得： 。</b></p><p><b>　　故 。</b></p><p>　?、郯待X面接觸強(qiáng)度設(shè)計：9級精度制造，查得：載

97、荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 計算中心距得： </p><p>　　考慮高速級大齒輪與低速級大齒輪相差不大取 </p><p><b>　　則取 </b></p><p><b>　　實(shí)際傳動比：</b></p><p><b>　　傳動比誤差：。</b></p>&l

98、t;p><b>　　齒寬：取</b></p><p>　　高速級大齒輪： 高速級小齒輪： </p><p>　?、茯?yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：</p><p><b>　　查的： </b></p><p><b>　　按最小齒寬計算：</b></p><p&

99、gt;<b>　　所以安全。</b></p><p>　　⑤齒輪的圓周速度： </p><p>　　查課本知選用9級的的精度是合適的。</p><p>　　3.7.2低速級大小齒輪的設(shè)計：</p><p>　?、俨牧希旱退偌壭↓X輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。</p><p>　　低速級大齒

100、輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。</p><p><b>　?、诓檎n本得： 。</b></p><p><b>　　查課本得： 。</b></p><p><b>　　故 。</b></p><p><b>　　查課本圖得： 。</b>&l

101、t;/p><p><b>　　故 。</b></p><p>　?、郯待X面接觸強(qiáng)度設(shè)計：9級精度制造，查課本表得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　計算中心距： 得：</b></p><p><b>　　取 則 取</b></p><p&

102、gt;　　計算傳動比誤差：合適</p><p><b>　　齒寬：則取 </b></p><p><b>　　低速級大齒輪： </b></p><p><b>　　低速級小齒輪： </b></p><p>　?、茯?yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本表得：</p><

103、p><b>　　按最小齒寬計算：</b></p><p><b>　　安全。</b></p><p><b>　?、蔟X輪的圓周速度：</b></p><p>　　查課本知選用9級的的精度是合適的。</p><p>　　3.8 減速器[12]機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下：</p

104、><p>　　3.9 軸[14]的設(shè)計：</p><p>　　3.9.1高速軸設(shè)計</p><p>　?、俨牧希哼x用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本取 C=100。</p><p>　?、诟鬏S段直徑的確定：得： 又因?yàn)檠b小帶輪的電動機(jī)軸徑，又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪，且所以查手冊取。L1=1.75d1-3=60。</p><

105、p>　　因?yàn)榇髱л喴枯S肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。</p><p>　　段裝配軸承且，所以查手冊取。選用6009軸承。</p><p>　　L3=B++2=16+10+2=28。</p><p>　　段主要是定位軸承，取。L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。</p><p>　　

106、裝配齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸： </p><p><b>　　查手冊得：</b></p><p>　　得：e=5.9＜6.25。</p><p>　　段裝配軸承所以 L6= L3=28。</p><p>　　3.9.1.1校核該軸和軸承</p><p>　　L1=73 L2=211

107、 L3=96</p><p>　　作用在齒輪上的圓周力為：</p><p><b>　　徑向力為</b></p><p>　　作用在軸1帶輪上的外力： </p><p><b>　　求垂直面的支反力：</b></p><p>　　求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖：</p&

108、gt;<p><b>　　求水平面的支承力：</b></p><p><b>　　由得</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　求并繪制水平面彎矩圖：</p>

109、<p>　　求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力：</p><p>　　求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖：</p><p>　　F在a處產(chǎn)生的彎矩：</p><p><b>　　求合成彎矩圖：</b></p><p>　　考慮最不利的情況，把與直接相加。</p><p>　　求危險截面當(dāng)量彎矩：</p&g

110、t;<p>　　從圖可見，m-m處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）</p><p>　　計算危險截面處軸的直徑：</p><p>　　因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本得，查課本得許用彎曲應(yīng)力，則：</p><p>　　因?yàn)?，所以該軸是安全的。</p><p>　　3.9.1.2軸承壽命校核：</p><p&g

111、t;　　軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本取取</p><p>　　按最不利考慮，則有： </p><p>　　則 因此所該軸承符合要求。</p><p>　　3.9.1.3彎矩及軸的受力分析圖如下：</p><p>　　3.9.1.4鍵的設(shè)計與校核: </p><p>　　根據(jù)，確定

112、V帶輪選鑄鐵HT200，參考教材表10-9,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, </p><p><b>　　采用A型普通鍵:</b></p><p>　　鍵校核.為L1=1.75d1-3=60綜合考慮取=50得查課本所選鍵為：</p><p><b>　　中間軸的設(shè)計：</b></p><p>　　

113、①材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本取C=100。</p><p><b>　?、诟鶕?jù)課本得：</b></p><p>　　段要裝配軸承，所以查手冊第9頁表1-16取，查手冊選用6208軸承，L1=B+++=18+10+10+2=40。</p><p>　　裝配低速級小齒輪，且取，L2=128，因?yàn)橐三X輪孔長度少。</p>&l

114、t;p>　　段主要是定位高速級大齒輪，所以取，L3==10。</p><p>　　裝配高速級大齒輪，取 L4=84-2=82。</p><p>　　段要裝配軸承，所以查取，查手冊選用6208軸承，L1=B+++3+=18+10+10+2=43。</p><p>　　③校核該軸和軸承：L1=74 L2=117 L3=94</p><

115、;p>　　作用在2、3齒輪上的圓周力：</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　徑向力：</b></p><p><b>　　求垂直面的支反力</b></p><p><b>　　計算垂直彎矩：</b></p>

116、<p><b>　　求水平面的支承力：</b></p><p>　　計算、繪制水平面彎矩圖：</p><p>　　求合成彎矩圖，按最不利情況考慮：</p><p>　　求危險截面當(dāng)量彎矩：</p><p>　　從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）</p><

117、p>　　計算危險截面處軸的直徑：</p><p><b>　　n-n截面:</b></p><p><b>　　m-m截面:</b></p><p>　　由于，所以該軸是安全的。</p><p>　　3.9.1.5軸承壽命校核：</p><p>　　軸承壽命可由式進(jìn)行校

118、核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本取取</p><p>　　則，軸承使用壽命在2-3年范圍內(nèi)，因此所該軸承符合要求。</p><p>　　彎矩及軸的受力分析圖如下：</p><p><b>　　鍵的設(shè)計與校核：</b></p><p><b>　　已知，由于所以取</b></p&

119、gt;<p>　　因?yàn)辇X輪材料為45鋼。查課得</p><p>　　L=128-18=110取鍵長為110. L=82-12=70取鍵長為70</p><p>　　根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為：</p><p><b>　　所以所選鍵為: </b></p><p>　　3.9.2從動軸的設(shè)計：</p

120、><p><b>　　⑴確定各軸段直徑</b></p><p>　?、儆嬎阕钚≥S段直徑。</p><p>　　因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算，由式得：</p><p>　　考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取</p><p>　　查手冊圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，取</p><p>　

121、?、跒槭孤?lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑。查手冊，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值，因此取。</p><p>　?、墼O(shè)計軸段，為使軸承裝拆方便，查手冊，取，采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承6215:。</p><p>　?、茉O(shè)計軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取</p><p>　?、菰O(shè)計另一端軸頸，取，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位。<

122、/p><p>　　⑥ 輪裝拆方便，設(shè)計軸頭，取，查手冊取。</p><p><b>　?、咴O(shè)計軸環(huán)及寬度b</b></p><p>　　使齒輪軸向定位，故取取</p><p><b>　　,</b></p><p><b>　?、拼_定各軸段長度。</b>&l