數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺

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1、目 錄 - 1 - 第一章緒論 - 4 - 1.1 數(shù)控機床簡介 - 4 - 1.2 數(shù)控機床的特點 - 4 - 第二章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理與應(yīng)用 - 4 - 2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 - 5 - 2.2 設(shè)計準(zhǔn)則 - 6 - 2.3 主要技術(shù)參數(shù) - 6 - 第三章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 7 - 3.1 傳動方案的確定 - 7 - 3.1.1 傳動方案傳動時應(yīng)滿足的要求 - 7 - 3.1.2 傳動方案及其分析 - 7 - 3.2 齒輪傳動的設(shè)計 - 8 - 3.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)

2、 - 8 - 3.2.2 按齒面接觸強度設(shè)計 - 8 - 3.2.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 - 11 - 3.2.4 幾何尺寸計算 - 13 - 3.3 電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù)的計算 - 14 - 3.4 蝸輪及蝸桿的選用與校核 - 15 - 3.4.3 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 - 15 - 3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 - 16 - 3. 5. 1 蝸桿 - 16 - 4. 5. 2 蝸輪 - 17 - 3.6 軸的校核與計算 - 17 - 3.6.1 畫出受力簡圖 - 17 - 3.6.2 畫出扭矩圖

3、- 18 - 3.6.3 彎矩圖 - 18 - 3.7 彎矩組合圖 - 18 - 3.8 根據(jù)最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑 - 19 - 3.9 齒輪上鍵的選取與校核 - 19 - 3.10 軸承的選用 - 19 - 第四章 : 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢 - 20 - 4.1 性能發(fā)展方向 - 20 - 4.2 功能發(fā)展方向 - 21 - 4.3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 - 21 - 第五章 : 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺臺體夾具及工藝設(shè)計 - 22 - 5.1 零件的作用 - 22 - 5.2 確定毛坯，畫毛坯，零件圖 - 22 - 5.3

4、工藝規(guī)程設(shè)計 - 22 - 5.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 - 22 - 5.3.2 選擇加工設(shè)備及刀，夾，量具 - 22 - 5.4 夾具設(shè)計 - 23 - 結(jié)論 - 24 - 致 謝 - 25 - 參考文獻 - 26 - - 3 - 摘要 數(shù)控車床今后將向中高擋發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動 力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預(yù)計近年來對數(shù)控刀架 需求量將大大增加。 但是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺更有發(fā)展前途 , 它是一種可以實現(xiàn)圓周進 給和分度運動的工作臺，它常被使用于臥式的鏜床和加工中心上，可提高加工效 率，完成更

5、多的工藝，它主要由原動力、齒輪傳動、蝸桿傳動、工作臺等部分組 成，并可進行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。本課題主要介紹 了它的原理和機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并對以上部分運用 AUTOCAD圖,最后是對數(shù)控回 轉(zhuǎn)工作臺提出的一點建議。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺總體設(shè)計 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺臺體的夾具及工藝設(shè)計 第一章緒論 1.1 數(shù)控機床簡介 數(shù)控機床是數(shù)字控制機床( Computer numerical control machine tools ) 的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具 有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床

6、動作數(shù)控折彎 機并加工零件。 數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成： 主機，他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構(gòu)等機 械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件(印刷電路板、 CRT顯示器、鍵盒、 紙帶閱讀機等)以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入 信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進 給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺 服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅(qū)動。當(dāng)幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平 面曲線和空間曲線的

7、加工。 輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運 行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝 置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 1.2 數(shù)控機床的特點 數(shù)控機床具有高速、高效、高精度、高可靠性等優(yōu)點，并且機床結(jié)構(gòu)趨于模 塊化、數(shù)控功能專門化。開放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，使數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用更加迅速地 發(fā)展。由于螺旋錐齒輪加工原理上的復(fù)雜性，使其機床結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工參數(shù)調(diào)整 特別困難，實現(xiàn)螺旋錐齒輪加工數(shù)控化，是螺旋錐齒輪制造技術(shù)的發(fā)展重點。數(shù) 控技術(shù)的應(yīng)用將極大簡化機床結(jié)構(gòu)和加工調(diào)整，目前仍只有少數(shù)國家擁有該方面 技術(shù)，

8、國內(nèi)在這方面研究仍處于探索階段，因此開展螺旋錐齒輪數(shù)控加工研究具 有重要理論意義和實際意義。 第二章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理與應(yīng)用 數(shù)控機床的圓周進給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，稱為數(shù)控機床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作 臺可以與X、Y、Z三個坐標(biāo)軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲線等。回轉(zhuǎn)工作 臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。 2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鍵床和銃床，其外形和通用工作臺幾乎一樣， 但它的驅(qū)動是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式。它可以與其他伺服進給軸聯(lián)動。 圖8-24為 自動換刀數(shù)控鍵床的回轉(zhuǎn)工作臺。它的進給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的 指令進行控制的。工作臺的

9、運動是由伺服電動機，經(jīng)齒輪減速后由 \2 H 10 9 8 7 6 5 4 J 2 1 圖R24 n動撞力數(shù)控蝗床的齡L作臺 1 一蝸桿 2 一蝸輪 3、4 一夾緊瓦 5 一小液壓缸 6 —活塞 7 ―彈 簧 8 一鋼球 9 一支座10 一光柵 11 、12一軸承 為了消除蝸桿副的傳動間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向 位置宋調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到 尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。 當(dāng)工作臺靜止時，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向裝有 8 對夾緊瓦4和3,并在底座9上均布

10、同樣數(shù)量的小液壓缸 5。當(dāng)小液壓缸的上腔 接通壓力油時，活塞6便壓向鋼球8,撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪2。在工作臺需 要回轉(zhuǎn)時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧 7的作用下，鋼球8抬起， 夾緊瓦將蝸輪松開。 回轉(zhuǎn)工作臺的導(dǎo)軌面由大型滾動軸承支承，并由圓錐滾柱軸承12及雙列向 心圓柱滾子軸承11保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度主要取決 于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以 在實際測量工作臺靜態(tài)定位誤差之后， 確定需要補償角度的位置和補償?shù)闹担?記 - 5 - 憶在補償回路中， 由數(shù)控裝置進行誤差補償。 在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中， 由高精度的

11、圓光柵 10 發(fā)出工作臺精確到位信號，反饋給數(shù)控裝置進行控制。 回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點，當(dāng)它作回零運動時，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，使工 作臺降速， 然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號， 使工作臺準(zhǔn)確地停在零位。 數(shù) 控回轉(zhuǎn)工作臺可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進給運動。 2.2 設(shè)計準(zhǔn)則 我們的設(shè)計過程中，本著以下幾條設(shè)計準(zhǔn)則 1) 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 2) 分析原理和性能 3) 判別功能載荷及其意義 4) 預(yù)測意外載荷 5) 創(chuàng)造有利的載荷條件 6) 提高合理的應(yīng)力分布和剛度 7) 重量要適宜 8) 應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 9) 根據(jù)性能組合

12、選擇材料 10) 零件與整體零件之間精度的進行選擇 11) 功能設(shè)計應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求 2.3 主要技術(shù)參數(shù) ( 1)回轉(zhuǎn)半徑： 500 mm ( 2)重復(fù)定位精度： 0.005 mm ( 3)電液脈沖馬達功率 0.75kw ( 4)電液脈沖馬達轉(zhuǎn)速 3000 rpm 5)總傳動比： 72.5 （6）最大承載重量100kg 第三章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 傳動方案的確定 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的作用是給多功能數(shù)控銑床提供需要的轉(zhuǎn)動自由度。常規(guī)的 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺僅提供一個繞工件軸線轉(zhuǎn)動，但螺旋錐齒輪的加工過程中，需要 調(diào)整多個參數(shù)，若采用這樣的轉(zhuǎn)臺，則每

13、次調(diào)整參數(shù)都必須重新布置轉(zhuǎn)臺的位置， 且這種布置精度受外界因素影響較大，不利于實現(xiàn)自動化數(shù)控加工。另外這種轉(zhuǎn) 臺功能單一，不適合復(fù)雜曲面的加工。因此為了很好的體現(xiàn)多功能數(shù)控銑床的功 用，我們設(shè)計了一種新型結(jié)構(gòu)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，它具有三個轉(zhuǎn)動自由度，不僅 能提供工件主軸的回轉(zhuǎn)運動，而且能使工件回轉(zhuǎn)軸在上半球內(nèi)任意定位，便于調(diào) 整工件的加工位置。 3.1.1 傳動方案傳動時應(yīng)滿足的要求 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺一般由原動機、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原 動機和工作臺之間傳遞運動和動力，并可實現(xiàn)分度運動。在本課題中，原動 機采用電液脈沖馬達，工作臺為 T形槽工作臺，傳動裝置由齒輪傳動和

14、蝸桿 傳動組成。合理的傳動方案主要滿足以下要求： （ 1）機械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺的功率、轉(zhuǎn)速和運動形式的要求。 （ 2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。 （ 3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。 （ 4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護便利、工藝性和 經(jīng)濟合理等。 3.1.2 傳動方案及其分析 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺傳動方案為：電液脈沖馬達——齒輪傳動——蝸桿傳 動——工作 該傳動方案分析如下： - 7 - 齒輪傳動承受載能力較高，傳遞運動準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速 度范圍很大，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 蝸桿傳動有以下特點：

15、 1 .傳動比大在分度機構(gòu)中可達1000以上。與其他傳動形式相比，傳動 比相同時，機構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。 2 .傳動平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此， 傳動平穩(wěn)，噪聲低。 3 .可以自鎖 當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時，若蝸桿為主 動件，機構(gòu)將自鎖。這種蝸桿傳動常用于起重裝置中。 4 .效率低、制造成本較高 蝸桿傳動是，齒面上具有較大的滑動速度， 摩擦磨損大，故效率約為0.7-0.8 ,具有自鎖的蝸桿傳動效率僅為0.4左右。 為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價格較貴的有色金屬制造。 由以上分析可得：將齒輪傳動放在傳動系統(tǒng)的高速級，蝸桿傳動放在

16、傳 動系統(tǒng)的低速級，傳動方案較合理。 3.2 齒輪傳動的設(shè)計 3.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）選用斜齒圓柱齒輪傳動 2）運輸機為一般工作機器，速度不高，由有機設(shè)書表 10-8知，選用7級精度 （GB10095-83 3）材料選擇：由機設(shè)書表10-1選擇小齒輪材料為40Cr鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBs 大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBs二者材料硬度差為40HBS 4）選小齒輪齒數(shù)為Z1 二23,大齒輪齒數(shù)Z2 =ZJi =23^5.31 = 122 5 ）初選螺旋角B =20 3.2.2 按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式（10-21）進行試

17、算，即 2KtTi u ± 1「Z h Z d1t - 3 、2 E （1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù)Kt =1.6 2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1 =30.14黑0.98父103 =29.54><103N,mm 3）由表10-7選取齒寬系數(shù) % =1 4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) ZE =189.8MPa 12 5）由圖10-21d按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強度極限0 Hlim1 = 600MPa ； 大齒輪的接觸疲勞強度極限0Hlim 2 =550MPa ； 6)由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) Ni =60

18、n1 jLh =60 960 1 (2 8 300 10) = 2.7648 109h N2 = N1 i1 =2.7648 109 5.31 =4.982 108h 7）由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 =0.93 KHN2 =0.98 8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%安全系數(shù)S=1,得: KHN1、Hlim1 , KHN2、Hlim2 0.93 600 0.98 550 2 1 MPa =548.5MPa 2S - 20 - 9）由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Zh =2.43 3 2KtTi u ±1 」；：.u 32「6

19、30」4 103 5.31 1 1 1.65 5.31 王理［2mm =38.5mm 548.5 10）由圖 10-26 查得% =0.765 %2 =0.885 WJ: % = %+%2=1.65 （2）計算 1）試算小齒輪分度圓直徑dit ,代入數(shù)值: dit 2）計算圓周速度v 二d/1 二 38.5 960 / 2 v = = m s = 1.93 m. s 60 1000 60000 3）計算尺寬b b = d % =1 38.5mm = 38.5mm 4）計算尺寬與齒高比b/h 模數(shù) d1t cos： 38.5 cos14 mnt =

20、= mm = 1.62mm 乙 23 齒高 h=2.25mnt =2.25 1.62mm-3.645mm b/h =38.5-13.645 =10.56 5）計算縱向重合度 wp =0.318巾dz1tanP =0.318父1父 23父 tan14，= 1.83 6）計算載荷系數(shù) 根據(jù)v=1.93m/s, 7級精度，由圖10-8 （機設(shè)書）查得動載系數(shù) Kv=1.08 由表10-2查得使用系數(shù)Ka =1 因斜齒輪，假設(shè) KAFt/b ：二100N/mm 由表 10-3 查得 KHa =KFa =1.4 由表10-4插值查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置式 KHp =

21、1.417 由b/h=10.53, Khp = 1.417查圖10-13得 心日=1.325，故載荷系數(shù) K -KAKVKH.KH-. =1 1,08 1.4 1.417=2.14 7）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得 38.5 =42.35m m 8）計算模數(shù)m mn d1 cos : 乙 42.35 cos14 23 mm = 1.79mm 3.2.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式（10-17）得彎曲強度的設(shè)計公式為 2 KT 1Y cos YFa YSa Fa Sa （1）確定公式內(nèi)

22、各計算數(shù)值 1）計算載荷系數(shù) K = KaKvK faKfP = 1 ^1 ,08 X 1 ,4X 1.325 =2 2）根據(jù)縱向重合度 sp=1.83,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) Yp = 0.88 3）計算當(dāng)量齒數(shù) Zv1 乙 cos3 : 23 一3一 二 25.20 cos 14 Zv2 Z2 cos3 : _ 122 cos314 =133.67 4）查取齒形系數(shù) 由表 10-5 查得 YFod =2.616 YFs =2.153 5）查取應(yīng)力較正系數(shù) 由表 10-5 查得 丫敬=1.591 Y效2 =1.817 6）由圖10-20C

23、查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ■:fe1 =500MPa 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 ■:FE2 = 380MPa 7）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 =0.86 Kfn2=0.91 8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）得 KfnFfE1 0.86 500 FN1 FE1 = MPa = 307 14MPa S 1.4 K FN 2、FE2 S 0.91 380 1.4 MPa = 247MPa 9）計算大、小齒輪的 丫丫 丫烏并加以比較 '二F」 YFa1Ysai 2.616 1.591

24、kF 1 - 307.14 u 0.01355 YFa 2YSa2 「2 2.153 1.817 247 =0.01584 大齒輪的數(shù)值大。 （2）設(shè)計計算: mn -3 2KT1Y：cos”「FaYsa ,『124?上F 1 0.01584mm = 1.21mm 3 2 2 29.54 103 0.88 cos214 1 232 1.65 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強度計 算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒 面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒

25、數(shù)的乘積)有關(guān)， 可取由彎曲強度算得的模數(shù) 1.21mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值mi = 1.25mm,但為了同 時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得分度圓直徑 a= 42.35mm,來計算 應(yīng)有的齒數(shù)，于是有： 八止以止物 & cos : 42.35 cos20 小齒輪齒數(shù) 4 = — = =22.86 取 z1 = 22 mn i.25 大齒輪齒數(shù) z2 = U4 = 3 22 = 66 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞 強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 3.2.4 幾何尺寸計算 (1)計算中心距 (z1 z2)m1 (22

26、66) 1.25 a1 = ：— = ；— mm = 58.5mm 2cos : 2 cos20' 將中心距圓整為135mm (2)按圓整后的中心距修正螺旋角 「 arccos^^ 二(22 66)1?25 =199： aiccos . 2a 2 58.5 因P=(8二20)值改變不多，故 %、“、Zh等不必修正 (3)計算大、小齒輪的分度圓直徑 d1 z1ml _ 2azi cos : z1 z2 2 58.5 22 22 66 mm = 42.5mm z2ml 2az2 2 58.5 66 d2 = = = mm = 127.

27、5mm cos : z1 z2 22 66 (4)計算齒輪寬度 b= dd1=1 42.5mm = 42.5mm 取 Bi =50mm , B2 = 45mm (5)驗算 Ft = N =1379.1N 2T1 2 2.954 104 1 1379.1 42.5 di 一 42.5 N / mm =32.19N / mm <100N / mm ,合適 3.3 電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù)的計算 采用電液脈沖馬達為驅(qū)動單元，其機構(gòu)也比較簡單，主要是變速齒輪副、 滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進電機每加一個脈沖轉(zhuǎn)過一個脈 沖當(dāng)量；但由于其脈

28、沖當(dāng)量一般較大，如0.01mm在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精 度，廣泛采用電液脈沖馬達的細(xì)分驅(qū)動技術(shù)。 馬達的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。額定功率小于工作要求， 則不能保證工作機器正常工作，或使馬達長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功 率過大，則馬達價格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費。 工作所需功率為：Pw=FwVw/1000 w KW Pw=Tnw/9950 4 w KW 式中T=150N.M, nw=36r/min,電機工作效率4w=0.97,代入上式得 Pw=15(X 36/ (9950X0.97) =0.56 KW 電機所需的輸出功率為：P0= Pw/"

29、 式中：”為電機至工作臺主動軸之間的總效率。 由表2.4查得：齒輪傳動的效率為4w=0.97; 一對滾動軸承的效率為r]w=0.99; 蝸桿傳動的效率為“w=0.8。因此， 刀二4 1 t123 Tl 3=0.97 X 0.993 乂 0.8=0.75 P0= Pw/q =0.56/0.75=0.747 KW 一般電機的額定功率 Pm=(1-1.3)P0=(1-1.3)0.747=0.747-0.97 KW 則由表2.1取電機額定功率為：Pm=0.75 KW 確定電機轉(zhuǎn)速 按表2.5推薦的各種機構(gòu)傳動范圍為，取： 齒輪傳動比：3-5, 蝸桿傳動比：15-32, 則總的

30、傳動范圍為：i=i1 Xi2=3 X 15-5 X32=45-160 電機轉(zhuǎn)速的范圍為 N= i 義 nw=(45-160)義 36=1620-5760 r/min 為降低電機的重量和價格，由表2.1中選取常用的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的Y系列 電機，型號為Y801-2,其滿載轉(zhuǎn)速nm=3000r/min,此外，電機的安裝和外形尺寸 可查表2.2 3.4 蝸輪及蝸桿的選用與校核 由于前述所選電機可知T=6.93N.M傳動比設(shè)定為i=27.5 ,效率4=0.8 工作日安排每年300工作日計，壽命為10年。根據(jù)GB/T10085-1988的推薦， 采用漸開線蝸桿。 3.4.3 按齒

31、面接觸疲勞強度設(shè)計 ZeZ 2 ［、?.I) H 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，在 校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距： (3-2) (1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2 按Zi=2,估取效率4=0.8 ,則 T2=T* 4*i=153.4N.M (3-3) (2)確定載荷系數(shù)K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) Kb =1;由使用系數(shù)K表從而選取 Ka=1.15;由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) KV=1.1;則 K=K*Kb*Kv=1*1.15*1.1=1.265 = 1.27 (3-4) (3)確定彈性影響系數(shù)ZE 選用的鑄錫磷

32、青銅蝸輪和蝸桿相配。 (4)確定接觸系數(shù)Zp 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 di和傳動中心距a的比值d1/a=0.30 ,從而可查出 Zp =3.12 o (5)確定許用應(yīng)力[(TH] 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度〉 45HRC從而可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[”]=268MPA 因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 KhN=0.92 ,則 [(th]= KhM(th| =0.92 X 268=246.56 = 247MPA (3-5) (6)計算中心距 160 2.7 2 a >311.27x3538.

33、2x( )2 =24mm ' 247 (3-6) 取中心距a=50mm m=1.25mm蝸桿分度圓直徑d〔=22.4mm 這時=0.448 ,從而 可查得接觸系數(shù)=2.72,因為<Zp,因此以上計算結(jié)果可用。 3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 3. 5. 1 蝸桿 直徑系數(shù)q=17.92;分度圓直徑d1=22.4mm蝸桿頭數(shù)Z=1;分度圓導(dǎo)程角丫 =3° 11' 38〃 蝸桿軸向齒距：P==3.94mm (3-7) * 蝸桿齒頂圓直徑：da1 =dl 2ha m =32.2mm(3-8) 蝸桿軸向齒厚：Sa ="2二 m=1.

34、97mm(3-10) 3. 5. 2 蝸輪 蝸輪齒數(shù)：Z2 =62 ,變位系數(shù)X =0 驗算傳動比：i= z2/ 4=62/1=62(3-11) 這是傳動比誤差為：(60-62) /60=2/60=0.033=3.3%(3-12) 蝸輪分度圓直徑：d2=mz=「25 62 =77,5mm(3-13) 蝸輪喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.5 (3-14) 蝸輪喉母圓直徑 rg2=a-1/2 d a2 =50-1/293.5=3.25 (3-17) 3.6 軸的校核與計算 3.6.1 畫出受力簡圖 圖3-1受力簡圖 計算出：R=46.6N R 2=26.2N 3.6

35、.2 畫出扭矩圖 T=T] .i.T 電機 =0.36 x 60X0.98 =21.2 N.M (3-33) M 圖3-2扭矩圖 3.6.3 彎矩圖 M=72.8X 180X 10-3 =13.1N. (3-34) 圖3-3彎矩圖 3.7 彎矩組合圖 由此可知軸的最大危險截面所在。 組合彎矩 (3-35) (3-36) 2 (aT )2 3.8 根據(jù)最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑 M 2 (aT)2 W 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 a =0.6 抗彎截面系數(shù)W=0.ld 根據(jù)各個零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及小 3.9

36、 齒輪上鍵的選取與校核 (1)取鍵連接的類型好尺寸 因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，應(yīng)用平鍵連接就可以了。在此用平鍵。由資 料可查出鍵的截面尺寸為：寬度b=5mm高度h=5mm由連軸器的寬度并參考 鍵的長度系列，從而取鍵長L=10mm (2)鍵連接的強度 鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因而可查得許用擠壓力［跖］=50?60MPa 取其平均值［6p］=135MPa 鍵的工作長度l=L-b=10-5=5mm ,鍵與連軸器的鍵槽的接觸高度 k=0.5h=2.5mm,從而可得：6P=2000T/(kld)=127 0［加］ 可見滿足要求。 此鍵的標(biāo)記為：鍵B5X 10 GB/T 1096 —

37、1979。 3.10 軸承的選用 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾 動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗 少，啟動容易等優(yōu)點。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用 滾動軸承時，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗算軸承 的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè) 計”問題?？紤]到軸各個方面的誤差會直接傳遞給加工工件時的加工誤差， 因此選用調(diào)心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時承受徑向載荷 及軸向載荷，外圈可分離，安裝時可調(diào)整軸承的游隙。其機構(gòu)代碼為 3000， 然后根據(jù)

38、安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號為： 30208。 第四章 : 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢 進入 90 年代以來，由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，推動數(shù)控機床技術(shù)更快的更新 換代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用 PC機豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系 結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng) ) 。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適 應(yīng)性、擴展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向大大發(fā)展。近幾年許多國家紛紛研究開 發(fā)這種系統(tǒng)，如美國科學(xué)制造中心(NCMSX空軍共同領(lǐng)導(dǎo)的“下一代工作站/機床 控制器體系結(jié)構(gòu)” NGC歐共體的“自動化系統(tǒng)中開放式體系結(jié)構(gòu)" OSACA日本 的OSEC+戈U等。開發(fā)研究成果已

39、得到應(yīng)用，如Cincinnati-Milacron 公司從1995 年開始在其生產(chǎn)的加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等產(chǎn)品中采用了開放式體系結(jié) 構(gòu)的 A2100 系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機的先進技術(shù)，如多媒體 技術(shù)，實現(xiàn)聲控自動編程、圖形掃描自動編程等。數(shù)控系統(tǒng)繼續(xù)向高集成度方向 發(fā)展，每個芯片上可以集成更多個晶體管，使系統(tǒng)體積更小，更加小型化、微型 化?？煽啃源蟠筇岣?。利用多 CPU勺優(yōu)勢，實現(xiàn)故障自動排除；增強通信功能，提 高進線、聯(lián)網(wǎng)能力。 4.1 性能發(fā)展方向 早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保 任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工

40、智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行 為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具 有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加 復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域， 實時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展： 自適應(yīng)控制、 模糊控制、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編 程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m 應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài) 前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采

41、用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng) 的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。 4.2 功能發(fā)展方向 (1) 用戶界面圖形化 用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。 由于不 同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算 機軟件研制中最困難白部分之一。當(dāng)前 INTERNET虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及 多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè) 用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三 維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和 局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。 (2) 科學(xué)計算

42、可視化 科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)， 使信 息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視 信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè) 計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具 有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于 CAD/CAM如自動編程設(shè)計、參 數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化 仿真演示等。 4.3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 (1)集成化 采用高度集成化CPU RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路 FPGA EPLD CPLDiZ及專用集成電路ASIC

43、芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行 速度。應(yīng)用FPDF板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、 重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和 CRT 抗衡的新興顯示技術(shù)，是 21 世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將 半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量 來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。 (2) 通用型開放式閉環(huán)控制模式 采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放 式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不 同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳

44、統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機 封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜 合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各 種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制， 在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動 態(tài)全閉環(huán)控制模式， 易于將計算機實時智能技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 多媒體技術(shù)、 CAD/CA、M 伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融 于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。 第五章 : 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺臺

45、體夾具及工藝設(shè)計 5.1 零件的作用 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺臺體是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的重要組成部分，機床運行時，將加 工件置于該臺體臺面上，并可通過臺體的旋轉(zhuǎn)改變加工方向 5.2 確定毛坯，畫毛坯，零件圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 10000件/ 年，生產(chǎn) 類型為大批生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法采用砂型造型 5.3 工藝規(guī)程設(shè)計 5.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇： 1 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為 粗基準(zhǔn)，如在工件上有很多不加工表面。則應(yīng)有與其中的加工表面的位置精度要求較高的表 面作粗基準(zhǔn)。 2 如果必須首先保

46、證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作粗基準(zhǔn)。 3 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。 4 粗基準(zhǔn)只能用一次，以免產(chǎn)生較大的的位置誤差。 精基準(zhǔn)的選擇 1 用公用基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，以消除不重合誤差，即“基準(zhǔn)重合 ” 原則。 2 盡可能使各個工序的定位都采用同一基準(zhǔn)，即“基準(zhǔn)統(tǒng)一” 。 3 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而無效均勻時， 應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)， 即“自為基準(zhǔn)”原則。 4 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，遵循“互為基準(zhǔn)”原則。 5 精基準(zhǔn)的選擇，尤其是主要定位面，應(yīng)有足夠大的面積和精度，以保證定為基準(zhǔn)可靠。 同時還應(yīng)使夾緊

47、機構(gòu)簡單，操作方便。即“便于裝夾”原則 5.3.2 選擇加工設(shè)備及刀，夾，量具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以生產(chǎn)設(shè)備選用通用機床。 粗銃工彳^臺面T型槽：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題， 采 用臥銃，選用X62Vf卜式銃床，選用T形槽銃刀，專用夾具和游標(biāo)卡尺。 精銃工作臺面T形槽：采用臥銃，選用X62WM式銃床，選用T形槽銃刀，采 用精銑專用夾具和游標(biāo)卡尺，刀口形直尺。 5.4 夾具設(shè)計 因為加工面就是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的圓形臺面，中間有圓孔。從零件的結(jié)構(gòu)形 狀分析，在中間的圓孔內(nèi)插入一軸，限制工作臺體一移動自由度。兩邊再用壓板 限制工作臺體的移動和轉(zhuǎn)動自由度 -

48、 27 - 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計是我們在學(xué)完教學(xué)計劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運用所學(xué)過的全 部理論知識與實踐相結(jié)合的實踐性數(shù)學(xué)環(huán)節(jié)。它培養(yǎng)我們進行綜合分析和提高解 決實際問題的能力，從而達到鞏固，擴大，深化所學(xué)知識的目的，它培養(yǎng)我們調(diào) 查研究熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運用國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書，進行設(shè) 計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件的獨立工作能力。 通過我學(xué)到了很多，初步的讓我認(rèn)識到理論和實踐相結(jié)合的重要。除了鞏固 了所學(xué)的理論知識外，還學(xué)到不少的新知識和新方法。例如在 CAD畫圖中要標(biāo)注 極限偏差時，要先做好標(biāo)注樣式，在標(biāo)注時只要選種再右擊選出你做好的樣式， 在公差欄里

49、寫入你要的上、下偏差值。這是我以前所不會的。通過本次的設(shè)計使 我對AUTCA操作更熟練，能夠完整的畫出簡單零件的設(shè)計圖紙。同時很多謝老師 您對我們的教導(dǎo) ! 致謝 首先是指導(dǎo)老師， 是他為我們畢業(yè)設(shè)計提供里大量的技術(shù)幫助， 為我們安排 設(shè)計進程， 提供設(shè)計資料， 并在課余時間為我們分析和講解設(shè)計要點， 使我更有 信心和動力。 其次要感謝我的同學(xué)， 他們很熱心和無私， 他們在我需要幫助之時伸出了援 助之手，有了他們的關(guān)心和支持，畢業(yè)設(shè)計雖苦但感覺很快樂。 在論文即將完成之際， 我的心情無法平靜， 從開始進入課題到論文的順利完 成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在

50、這里請接受我誠摯的 謝意。 總之沒有他們， 就沒這么完整和全面的畢業(yè)設(shè)計， 所以要再次對他們說一次 ——謝謝你們 ！ [1 [2 [3 [4 [5 [6 [7 出版社 [8 [9 [ 10 全國數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心．《數(shù)控編程》 [ 11戴曙．《金屬切削機床》 [ 12 唐增寶，何永然，劉安俊 參考文獻 濮良貴，紀(jì)名剛 . 《機械設(shè)計》 [M]. 北京：高等教育出版社， 2007. 孫恒，陳作模，葛文杰．《機械原理》 [M]. 北京：高等教育出版社 ,2007. 成大先．《機械設(shè)計手冊》 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2005. 吳宗澤 . 《機

51、械零件設(shè)計手冊》 [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社 ,2006. 隋明陽 . 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 [M]. 北京：高等教育出版社， 2007. 孫恒，陳作模，葛文杰．《機械原理》 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,2005. 張桂香．《機電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南》 [M]. 武漢：華中科技大學(xué) ,2005. 張建綱、胡大澤 . 《數(shù)控技術(shù)》 [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社 ,2000. 全國數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心 . 《數(shù)控機床》 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1997. [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,1997. [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,2005. . 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 [M]. 華中科技大學(xué)出版社 ,2006.