畢業(yè)設(shè)計(jì)-數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)-論文.doc

目 錄第一章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的介紹.11.1 轉(zhuǎn)臺(tái)的介紹.11.2 轉(zhuǎn)臺(tái)分類.31.3 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu).71.4 新型數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái).81.5 國內(nèi)外數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展概況.8第二章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì).142.1 控轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)和理.142.2 控轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)的方案設(shè)計(jì).15第三章 關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .163.1聯(lián)軸器的選擇.16 3.2渦輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì).16 3.3分度凸輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.203.4軸的設(shè)計(jì).323.5滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算.36第四章 總結(jié).37參考文獻(xiàn).38附錄翻譯.39第一章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的介紹1.1 轉(zhuǎn)臺(tái)介紹“轉(zhuǎn)臺(tái)”是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的簡(jiǎn)稱。在計(jì)量工作中又稱為分度臺(tái)。廣義而言，具有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的儀器或設(shè)備，都可稱作“轉(zhuǎn)臺(tái)”，如陀螺測(cè)試中使用的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)、速率轉(zhuǎn)臺(tái)等專用儀器，然而，通常所說的“轉(zhuǎn)臺(tái)”，并非是這些專用儀器，而是指通用性很強(qiáng)的、應(yīng)用范圍很廣的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)而言，它既是機(jī)床加工中一種重要的分度附件。用作加工時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)可以與普通鉆、銑床，或者精密銑床、鏜床、磨床、坐標(biāo)鏜床等配用，對(duì)鉆模、分度板、齒輪、凸輪、樣板、多面體、端齒盤，以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)匣、渦輪盤、復(fù)合鉆模等等有精密角度要的零件進(jìn)行檢測(cè)。轉(zhuǎn)臺(tái)在機(jī)械、航空、儀表、電子等工業(yè)系統(tǒng)都有廣泛的用途。轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展水平，很大程度上標(biāo)志著一個(gè)國家的工藝水平。轉(zhuǎn)臺(tái)的種類和型號(hào)雖然繁多，但其基本結(jié)構(gòu)大同小異，主要有四大系統(tǒng)：主軸系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、鎖緊系統(tǒng)、讀數(shù)系統(tǒng)；二大零件：工作臺(tái)和底座。主軸系統(tǒng)是轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵部件，工作臺(tái)和檢測(cè)元件就安裝在主軸上，主軸系統(tǒng)的精度直接影響轉(zhuǎn)臺(tái)的分度精度；工作臺(tái)和主軸系統(tǒng)依靠傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到所要求的角度時(shí)，必須用鎖緊機(jī)構(gòu)固定，然后進(jìn)行測(cè)量或加工；工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的角度數(shù)值，是由讀數(shù)系統(tǒng)給出的，它除了顯示出檢測(cè)元件和主軸系統(tǒng)的整度數(shù)之外，還具備一套測(cè)微機(jī)構(gòu)，從而給出分、秒數(shù)值，使轉(zhuǎn)臺(tái)可以進(jìn)行任意角度值的分度。典型轉(zhuǎn)臺(tái)見圖1所示光學(xué)投影轉(zhuǎn)臺(tái)1-主軸系統(tǒng) 2-傳動(dòng)系統(tǒng) 3-鎖緊系統(tǒng) 4-讀數(shù)系統(tǒng) 5-工作臺(tái) 6-底座圖1.1 光學(xué)投影轉(zhuǎn)臺(tái)1.2 轉(zhuǎn)臺(tái)分類 由于轉(zhuǎn)臺(tái)型號(hào)繁多，品種多樣，使用廣泛，所以其分類方法也是多種多樣的，可以從不同專業(yè)角度來對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行分類。1.按用途分類圖1.2 正在工作中的光學(xué)投影臺(tái)加工用轉(zhuǎn)臺(tái)作為機(jī)床附件中加工中使用的轉(zhuǎn)臺(tái)。該類轉(zhuǎn)臺(tái)要求有尺寸小、重量輕、剛性打、操作簡(jiǎn)單迅速和與加工相適應(yīng)的精度。計(jì)量用轉(zhuǎn)臺(tái)在計(jì)量室中作為角度一起用于零件檢測(cè)的轉(zhuǎn)臺(tái)。該類轉(zhuǎn)臺(tái)要求較高的分度精度和相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，分度誤差一般不大于10角秒。圖1.3 正在檢測(cè)的自動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)2.按結(jié)構(gòu)形式分類水平轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)在水平方向回轉(zhuǎn)360度的轉(zhuǎn)臺(tái)。該類轉(zhuǎn)臺(tái)型號(hào)最多，數(shù)量最大使用最普遍。（見圖1.1）立式轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)在水平垂直方向回轉(zhuǎn)360度的轉(zhuǎn)臺(tái)。該類轉(zhuǎn)臺(tái)型號(hào)較少，使用不多，它可以代替分度頭，并可以與其他形式的轉(zhuǎn)臺(tái)拼配，實(shí)現(xiàn)特殊的使用要求。（見圖1.4）雙向轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)可以在水平和垂直兩種姿態(tài)下工作，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，又稱為立臥式轉(zhuǎn)臺(tái)。（見圖1.5.1，1.5.2）圖1.4 立式轉(zhuǎn)臺(tái) 圖1.5.1雙向轉(zhuǎn)臺(tái) 圖1.5.2 雙向轉(zhuǎn)臺(tái)圖1.6 光學(xué)轉(zhuǎn)臺(tái)可傾斜轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)面除了水平方向可以回轉(zhuǎn)360度之外，還可以在90度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)傾斜運(yùn)轉(zhuǎn)，是轉(zhuǎn)臺(tái)具有三個(gè)自由度，大大增加了適應(yīng)能力。（見圖1.6） 圖1.7 機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái) 由機(jī)械刻度和游標(biāo)鼓輪讀數(shù)分度值得轉(zhuǎn)臺(tái)。該類轉(zhuǎn)臺(tái)分度精度一般比較低，大多作為普通機(jī)床的附件用于加工。3.按讀數(shù)形式分類：（1）機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)（圖1.7）（2）光學(xué)轉(zhuǎn)臺(tái)（圖1.1、1.6、1.8）（3）數(shù)顯轉(zhuǎn)臺(tái)(圖1.9)（4）自動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)（圖1.10） 圖1.8 光學(xué)轉(zhuǎn)臺(tái) 圖1.9數(shù)顯轉(zhuǎn)臺(tái) 圖1.10 自動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)4.按精度分類 低精度轉(zhuǎn)臺(tái)分度誤差 60”; 普通精度轉(zhuǎn)臺(tái)分度誤差10”60” 精密轉(zhuǎn)臺(tái)分度誤差4”10” 高精度轉(zhuǎn)臺(tái)分度誤差4”1” 超精密轉(zhuǎn)臺(tái)分度誤差(0.070.1)d ，故有如下圖（3.5）所示的軸肩的尺寸梯度。圖3.5 軸肩尺寸圖5.軸上零件的周向定位 在輸出軸上，對(duì)工作臺(tái)采用鍵對(duì)其進(jìn)行軸向定位，在此，必須對(duì)鍵進(jìn)行校核才能準(zhǔn)確地確定鍵的及尺寸。6.鍵的校核工作條件：工作臺(tái)按周安裝在僅有兩個(gè)軸承支撐的軸上，州的材料為45鋼，用鍵構(gòu)成靜連接，裝工作臺(tái)出的軸頸為 60mm，設(shè)計(jì)方案中提出其傳遞的轉(zhuǎn)矩為1000，載荷有輕微的沖擊。根據(jù)條件，選用普通平鍵連接，鍵的公稱尺寸 bxh=18x11,鍵、軸、輪轂的材料都是鋼，有機(jī)械設(shè)計(jì)中表6-2 查得許用擠壓應(yīng)力=100-120 MPa ，取其平均值，取=110MPa,由于工作臺(tái)的條件限制，取鍵的長(zhǎng)度為 56mm，則鍵的工作長(zhǎng)度=L-b=56-18=38mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5x11=5.5mm。 由式子可知 （3.4.7）而=110MPa, 滿足要求7.軸上載荷 首先工具軸的結(jié)構(gòu)做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的受力示意圖(1) 水平面上的彎矩圖(2)垂直面上的彎矩圖（3）總彎矩圖和扭矩圖現(xiàn)計(jì)算出的截面處的、及M的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩TT=11984.3N.m7.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)1中式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力式中: -軸的計(jì)算應(yīng)力，單位MPaM-軸所受的彎矩，單位T-軸所受的扭矩，單位W-軸的抗彎截面系數(shù)，單位，由文獻(xiàn)1表15-4可以查得W=-對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力是的許用彎曲應(yīng)力,由文獻(xiàn)1表15-1可查得 =60MPa-折合系數(shù),當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)式,取=0.6，則，前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)1中表15-1查得。因此，故安全。3.5 滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算1.齒輪箱內(nèi)所用軸承的選擇與壽命計(jì)算根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),根據(jù)載荷方向知,受軸向載荷,所以可以選擇圓錐滾子軸承,對(duì)于輸出軸的小端，選用了選用了30209的軸承，其基本額定動(dòng)載荷C=67.8KN,e=0.35 Y=1.7,Yo=1，大端的軸承為30314，當(dāng)所受的當(dāng)量動(dòng)載荷為P時(shí)，其壽命計(jì)算公式為 式中：的單位為 -是基本額定動(dòng)載荷，單位為可KN，查文獻(xiàn)3可知C=67.8N -為指數(shù)，對(duì)于滾子軸承，對(duì)于球軸承， -是軸的轉(zhuǎn)速，=12.5-是當(dāng)量動(dòng)載荷 單位為，式中是載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)1表13-6查得=101.2，選取=1.2，是軸向載荷，是徑向載荷。，則 ，由文獻(xiàn)1表13-5查得滾子軸承最大e值為0.4，故，所以派生軸向力的值為 =1421/2x1.7=41.5顯然，小端的軸承被壓緊，大端的軸承被放松因而對(duì)于小軸承Fa1=Fae1+Fd1 對(duì)于大軸承Fa2=Fae2-Fd2 因此，校核小軸承就可以了故 所以滾動(dòng)軸承的壽命為 =故在軸承的正常工作條件下能滿足生產(chǎn)實(shí)際要求。第四章 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)就是提出一種設(shè)計(jì)目前社會(huì)正在普遍使用的弧面凸輪的方案，通過計(jì)算相關(guān)參數(shù)，完成了弧面分度機(jī)的重要參數(shù)計(jì)算，并初步對(duì)其結(jié)構(gòu)的布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 本課題完成了以下方面的工作: 1.完成了實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體設(shè)計(jì)的工作； 2.完成了裝配圖及其他零件圖的繪制； 3.對(duì)軸、齒輪、軸承等關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核； 4.學(xué)會(huì)了對(duì)一些因素的考慮。 在這幾月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，感受頗多。在開始拿到設(shè)計(jì)課題的時(shí)候，感覺無從下手，經(jīng)過對(duì)驗(yàn)室的模型的觀看及老師的講解及自己查閱資料，漸漸才有了眉目。在進(jìn)行CAD繪圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)自己原來的學(xué)得那點(diǎn)東西遠(yuǎn)不夠，于是請(qǐng)教同學(xué)，慢慢的學(xué)會(huì)了制圖及一些注意事項(xiàng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)到了很多東西，查閱文獻(xiàn)，綜合應(yīng)用知識(shí)，和同學(xué)之間的合作即團(tuán)隊(duì)精神，以及CAD繪圖等方面的能力。我同時(shí)也體會(huì)到，作學(xué)問就得踏踏實(shí)實(shí)的，一絲不茍的。 當(dāng)然，我學(xué)到的東西還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還存在很多的問題需要向老師們請(qǐng)教，還有很多的東西沒有考慮到實(shí)際。 最后，感謝我敬佩的譚老師及梁老師。參考文獻(xiàn)1 西北工業(yè)工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著.濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.第八版.北京:高等教育出版社,2005:186213;307325;361382.2 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.減(變)速器電機(jī)與電器M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:16-116-56.3 吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京:高等教育出版社,2006:1285.4 廖念釗,古瑩菴,莫雨松,李碩根,楊興駿.互換性與技術(shù)測(cè)量M.第四版.北京:中國計(jì)量出版社, 2000:130;64124.5 孫桓,陳作模.機(jī)械原理M.第六版.北京:高等教育出版社,2002:114126;292351.6 周良德.朱泗芳.現(xiàn)代工程圖學(xué)M.長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社.2000:147204.7 周增文.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)M.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社.2003:8495.8 劉鴻文.材料力學(xué)M.北京:高等教育出版社.2004:73127.9 J.伏爾黙等.機(jī)械工業(yè)出版社.10吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)：上冊(cè)，下冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.附錄:1 多軸全數(shù)控機(jī)床該模型ms22c由指數(shù)公司，推出于 2006年9月，是最新加入該公司的系列多軸數(shù)控機(jī)。一個(gè)完全多軸數(shù)控機(jī)有6個(gè)完全獨(dú)立的數(shù)控機(jī)床主軸，每個(gè)有能力的速度，以10000每分鐘轉(zhuǎn)速。發(fā)達(dá)國家的中等復(fù)雜工件的市場(chǎng)，有關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)表示，至今一直占據(jù)著凸輪軸重要地位，而對(duì)啟閉自動(dòng)變速器，這臺(tái)機(jī)器是專為生產(chǎn)精密零件的不同特點(diǎn)在于一個(gè)單步運(yùn)行。作為一個(gè)提供模塊化系統(tǒng)，機(jī)器可以配備多達(dá)62軸， 12數(shù)控復(fù)合幻燈片，和Y軸，還有一個(gè)可選的兩個(gè)紗錠和后臺(tái)工作工具，其中4個(gè)可生活的工具。在每一個(gè)主軸的立場(chǎng)，交流， X和Z軸可用。備用的也可以做三個(gè)固定的工具使用其開放的統(tǒng)一戰(zhàn)線工作方面允許一個(gè)以上的工具，每個(gè)數(shù)控化合物（的x ， y坐標(biāo)）幻燈片從事一次，同時(shí)也提供了一個(gè)可以自由進(jìn)出的工作領(lǐng)域和不受限制的芯片流。V形排列刀架主軸的位置在每一個(gè)手段，只有刀柄確定加工的類型，所以外部和內(nèi)部的加工可以做固此外，機(jī)器還可以配置為雙三個(gè)主軸機(jī)。定或驅(qū)動(dòng)工具，在每個(gè)車站。在C軸，適用于所有主軸位置，使完整的加工工件的短周期。與現(xiàn)有的Y軸，偏心加工也可以進(jìn)行。模塊化設(shè)計(jì)允許建設(shè)的計(jì)算機(jī)，選擇合適的范圍廣泛的要求，包括多邊形轉(zhuǎn)折點(diǎn)/銑/鉆孔/滾齒機(jī)。機(jī)器采用了相同的功能軸科技上看到的其余指數(shù)機(jī)范圍。在主軸的核心是主軸鼓，有六個(gè)主軸驅(qū)動(dòng)個(gè)別風(fēng)冷交流電動(dòng)機(jī)。三個(gè)環(huán)面齒耦合機(jī)制鎖定軸鼓到啟閉。所有六種備用工具， 在之間的切斷位置和出口傳送帶，可以是固定的驅(qū)動(dòng) 。推動(dòng)主軸自動(dòng)包含y軸，使偏離中心功能，可以加工的截止一側(cè)的工件與C軸的皮卡主軸。這一新的設(shè)計(jì)可以非?？熘芷跁r(shí)間-約2秒，取決于工件。指數(shù)公司的總裁兼首席執(zhí)行官奧拉夫表示， ms22c使機(jī)器商店過渡到數(shù)控幻燈片。在ms22c是一個(gè)全系列的數(shù)控多功能系統(tǒng)，所有基于同樣的設(shè)計(jì)概念。其他型號(hào)包括反主軸版本ms32p和ms42 ，從而使加工時(shí)間更長(zhǎng)，工序更復(fù)雜，以及ms32g和ms52g與另外六個(gè)反對(duì)紗錠的最復(fù)雜的部分，這需要廣泛的備用工具。根據(jù)指數(shù)， ms22c可以為自己承受的相當(dāng)5000件的載荷。附錄:2 直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)直接-驅(qū)動(dòng)器，超精密技術(shù)哈丁（埃爾邁拉，紐約）的目的是提供該公司的快速更換回轉(zhuǎn)系統(tǒng)增強(qiáng)功能。直接-驅(qū)動(dòng)器，快速更換回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用了直接驅(qū)動(dòng)，永磁力矩電機(jī)，沒有機(jī)械傳動(dòng)裝置。在無框電機(jī)環(huán)繞主軸，不再需要一個(gè)單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)延長(zhǎng)，導(dǎo)致足跡小得多。液體冷卻環(huán)繞的電機(jī)定子不斷增加扭矩輸出的38-100 時(shí)，用嚴(yán)格的占空比和重切削。熱絕緣安裝武器和鑄鐵基地啟用統(tǒng)一的散熱，它持有的主軸中心線不斷在超精密素A2 - 5主軸安裝設(shè)計(jì)。在 0.077弧秒做出響應(yīng)， 2.19弧秒精度編碼器是直接安裝在主軸，以確保精確的定位。 直驅(qū)設(shè)計(jì)消除反彈，導(dǎo)致伺服剛度高，快速，準(zhǔn)確的雙向反應(yīng)，和可重復(fù)性為0.01弧/秒。當(dāng)命令是停止在某個(gè)角度的位置，它停止在某個(gè)角度的位置，停止在該確切位置沒有超調(diào)，并會(huì)重復(fù)完全相同。哈丁認(rèn)為，當(dāng)作為一個(gè)綜合軸高速使用的外觀規(guī)劃，直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合反彈，高伺服增益，并迅速加快將使用戶可以在機(jī)器的最大能力。這些直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有更少的零件磨損。永久潤滑交叉滾子軸承用于高負(fù)荷時(shí)刻超剛性。但主軸鉗/制動(dòng)可如果有必要，固有的高伺服剛度沖銷需要鉗對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，。像該公司現(xiàn)有齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的，這兩種新的直接驅(qū)動(dòng)模型設(shè)計(jì)，拉桿器接受多重加工設(shè)備。各種直徑的面板，夾具 ，一步夾頭，電力夾頭，或滾動(dòng)夾頭可以利用，并迅速改變。附錄:3運(yùn)動(dòng)型7速離合器變速器系統(tǒng)ZF公司的7速離合器變速器是一款創(chuàng)新型的、適用于運(yùn)動(dòng)車輛的變速器。精密的速度比和自然擁有的極好駕駛性能使得它成為運(yùn)動(dòng)型車輛理想的變速裝置。這里對(duì)該變速器緊湊的齒輪結(jié)構(gòu)、可改善效率和提高發(fā)動(dòng)機(jī)速度強(qiáng)度的直接噴射潤滑系統(tǒng)，雙離合器系統(tǒng)基于預(yù)先控制原理的液壓控制單元件等做了詳細(xì)介紹。在出現(xiàn)故障時(shí)液壓控制系統(tǒng)可選用液壓循環(huán)模式。另外，變速器設(shè)計(jì)、功能特性等也體現(xiàn)了變速器的鮮明的運(yùn)動(dòng)特