畢業(yè)設(shè)計數(shù)控轉(zhuǎn)臺論文

目 錄第一章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的介紹.11.1 轉(zhuǎn)臺的介紹.11.2 轉(zhuǎn)臺分類.31.3 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu).71.4 新型數(shù)控轉(zhuǎn)臺.81.5 國內(nèi)外數(shù)控轉(zhuǎn)臺發(fā)展概況.8第二章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的總體設(shè)計.142.1 控轉(zhuǎn)臺工作臺的結(jié)構(gòu)和理.142.2 控轉(zhuǎn)臺工作臺的方案設(shè)計.15第三章 關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算 .163.1聯(lián)軸器的選擇.16 3.2渦輪蝸桿傳動的設(shè)計.16 3.3分度凸輪傳動的設(shè)計計算.203.4軸的設(shè)計.323.5滾動軸承的選擇及壽命計算.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)臺的介紹1.1 轉(zhuǎn)臺介紹“轉(zhuǎn)臺”是回轉(zhuǎn)工作臺的簡稱。在計量工作中又稱為分度臺。廣義而言，具有旋轉(zhuǎn)工作臺的儀器或設(shè)備，都可稱作“轉(zhuǎn)臺”，如陀螺測試中使用的伺服轉(zhuǎn)臺、速率轉(zhuǎn)臺等專用儀器，然而，通常所說的“轉(zhuǎn)臺”，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，轉(zhuǎn)臺可以與普通鉆、銑床，或者精密銑床、鏜床、磨床、坐標(biāo)鏜床等配用，對鉆模、分度板、齒輪、凸輪、樣板、多面體、端齒盤，以及航空發(fā)動機(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。轉(zhuǎn)臺在機(jī)械、航空、儀表、電子等工業(yè)系統(tǒng)都有廣泛的用途。轉(zhuǎn)臺的發(fā)展水平，很大程度上標(biāo)志著一個國家的工藝水平。轉(zhuǎn)臺的種類和型號雖然繁多，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)、傳動系統(tǒng)、鎖緊系統(tǒng)、讀數(shù)系統(tǒng)；二大零件：工作臺和底座。主軸系統(tǒng)是轉(zhuǎn)臺的關(guān)鍵部件，工作臺和檢測元件就安裝在主軸上，主軸系統(tǒng)的精度直接影響轉(zhuǎn)臺的分度精度；工作臺和主軸系統(tǒng)依靠傳動系統(tǒng)驅(qū)動，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到所要求的角度時，必須用鎖緊機(jī)構(gòu)固定，然后進(jìn)行測量或加工；工作臺旋轉(zhuǎn)的角度數(shù)值，是由讀數(shù)系統(tǒng)給出的，它除了顯示出檢測元件和主軸系統(tǒng)的整度數(shù)之外，還具備一套測微機(jī)構(gòu)，從而給出分、秒數(shù)值，使轉(zhuǎn)臺可以進(jìn)行任意角度值的分度。典型轉(zhuǎn)臺見圖1所示光學(xué)投影轉(zhuǎn)臺1-主軸系統(tǒng) 2-傳動系統(tǒng) 3-鎖緊系統(tǒng) 4-讀數(shù)系統(tǒng) 5-工作臺 6-底座圖1.1 光學(xué)投影轉(zhuǎn)臺1.2 轉(zhuǎn)臺分類 由于轉(zhuǎn)臺型號繁多，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)角度來對轉(zhuǎn)臺進(jìn)行分類。1.按用途分類圖1.2 正在工作中的光學(xué)投影臺加工用轉(zhuǎn)臺作為機(jī)床附件中加工中使用的轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺要求有尺寸小、重量輕、剛性打、操作簡單迅速和與加工相適應(yīng)的精度。計量用轉(zhuǎn)臺在計量室中作為角度一起用于零件檢測的轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺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 正在檢測的自動轉(zhuǎn)臺2.按結(jié)構(gòu)形式分類水平轉(zhuǎn)臺工作臺在水平方向回轉(zhuǎn)360度的轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺型號最多，數(shù)量最大使用最普遍。（見圖1.1）立式轉(zhuǎn)臺工作臺在水平垂直方向回轉(zhuǎn)360度的轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺型號較少，使用不多，它可以代替分度頭，并可以與其他形式的轉(zhuǎn)臺拼配，實現(xiàn)特殊的使用要求。（見圖1.4）雙向轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)臺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。（見圖1.5.1，1.5.2）圖1.4 立式轉(zhuǎn)臺 圖1.5.1雙向轉(zhuǎn)臺 圖1.5.2 雙向轉(zhuǎn)臺圖1.6 光學(xué)轉(zhuǎn)臺可傾斜轉(zhuǎn)臺工作臺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)實現(xiàn)傾斜運轉(zhuǎn)，是轉(zhuǎn)臺具有三個自由度，大大增加了適應(yīng)能力。（見圖1.6） 圖1.7 機(jī)械轉(zhuǎn)臺 由機(jī)械刻度和游標(biāo)鼓輪讀數(shù)分度值得轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺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（圖1.7）（2）光學(xué)轉(zhuǎn)臺（圖1.1、1.6、1.8）（3）數(shù)顯轉(zhuǎn)臺(圖1.9)（4）自動轉(zhuǎn)臺（圖1.10） 圖1.8 光學(xué)轉(zhuǎn)臺 圖1.9數(shù)顯轉(zhuǎn)臺 圖1.10 自動轉(zhuǎn)臺4.按精度分類 低精度轉(zhuǎn)臺分度誤差 >60”; 普通精度轉(zhuǎn)臺分度誤差>10”60” 精密轉(zhuǎn)臺分度誤差4”10” 高精度轉(zhuǎn)臺分度誤差<4”1” 超精密轉(zhuǎn)臺分度誤差<1” 5.按驅(qū)動形式分類： （1）手動轉(zhuǎn)臺（2）電動轉(zhuǎn)臺、（3）氣動轉(zhuǎn)臺（4）液壓轉(zhuǎn)臺（5）自動轉(zhuǎn)臺等6.按照回轉(zhuǎn)軸數(shù)可以分為單軸轉(zhuǎn)臺和多軸并聯(lián)轉(zhuǎn)臺。1.3 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu) 數(shù)控轉(zhuǎn)臺從機(jī)構(gòu)上可以分為幾個部分：驅(qū)動、傳動、分度定位、剎緊等機(jī)構(gòu)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺通過傳動部分。將有系統(tǒng)控制的驅(qū)動傳遞到需要轉(zhuǎn)動角度的工作臺面，實現(xiàn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺的分度單位。（1）驅(qū)動 液壓轉(zhuǎn)臺采用液壓驅(qū)動齒條或者液壓馬達(dá)，通過齒條驅(qū)動齒輪或者液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪的方式進(jìn)行動力提供；而電動轉(zhuǎn)臺則采用伺服電動機(jī)通過動力。（2）傳動 有齒條齒輪傳動、渦輪蝸桿傳動記者方式。電動轉(zhuǎn)臺一般是通過一對齒輪（或者是用聯(lián)軸器直接與蝸桿相連）將電動機(jī)動力傳遞到蝸桿，帶動整體進(jìn)行分度；液壓轉(zhuǎn)臺采用液壓馬達(dá)驅(qū)動的傳動機(jī)構(gòu)，類似于電動轉(zhuǎn)臺；采用齒輪齒條的，則是通過由活塞驅(qū)動的齒條帶動與之嚙合的與臺面相對固定的齒輪進(jìn)行分度。（3）分度定位 等分轉(zhuǎn)臺一般采用端盤分度定位，任意分度轉(zhuǎn)臺一般采用高精度渦輪蝸桿分度定位。采用端齒盤分度定位的轉(zhuǎn)臺中，又有兩聯(lián)齒盤和三聯(lián)齒盤之分，兩聯(lián)齒盤分度單位，機(jī)構(gòu)相對簡單，動、定兩個齒盤直接嚙合，分度運動時，動定齒盤實現(xiàn)進(jìn)行脫開 嚙合運動這一運動表現(xiàn)在轉(zhuǎn)臺臺面上有一定量的抬起運動，臺面的抬起量與定齒盤和動齒盤的相對運動量相一致。三聯(lián)齒盤分度定位，從結(jié)構(gòu)上比兩聯(lián)齒盤復(fù)雜動定齒盤不直接進(jìn)行嚙合，而是通過一公用齒盤進(jìn)行嚙合過度，齒盤的嚙合與脫開是通過公用齒盤的移動來完成的，公用齒盤的抬起不表現(xiàn)在在的臺面的運動來完成的，但嚙合剛性比量聯(lián)齒盤結(jié)稍差。采用端齒盤分度定位的等分轉(zhuǎn)臺，其分度定位端齒盤包括向心齒、直齒，弧面齒等形式，為達(dá)到高精度的分度，端齒盤一般采用淬硬鋼齒面磨削的工藝方法，產(chǎn)品可達(dá)到高剛性和高精度的要求。但其分度等分受齒盤齒數(shù)的限制。采用渦輪蝸桿分度的轉(zhuǎn)臺，分度元件為渦輪蝸桿副。一般蝸桿材料選用淬火剛，渦輪材料一般采用耐磨銅合金，其分度等分不受限制分度定位精度直接取決于蝸桿渦輪的加工精度。（4）剎緊機(jī)構(gòu) 等分轉(zhuǎn)臺的剎緊一般采用液壓，飛相互嚙合的齒盤施加一定的壓力，使端齒盤可靠嚙合定位。任意分度的數(shù)控轉(zhuǎn)臺，較多采用脹緊套或剎緊片用液壓或者氣壓剎緊的方式，剎緊可靠性比較高。1.4 新型數(shù)控轉(zhuǎn)臺的出現(xiàn)隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控轉(zhuǎn)臺家族的成員在不斷的增加。為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)床自動夾具的要求，配油式數(shù)控轉(zhuǎn)臺應(yīng)運而生。它在原有數(shù)控轉(zhuǎn)臺的基礎(chǔ)上增加了配油功能，可以直接向安裝在轉(zhuǎn)臺臺面的不同夾具提供液壓油，消除了管路或者線路的限制。配油式數(shù)控轉(zhuǎn)臺按照配油對象與轉(zhuǎn)臺臺面連接方式不同，分為：板式連接和管式連接。板式連接：安裝在臺面上的配油對象不需要再配油管，只需將配油對象的輸入油口與轉(zhuǎn)臺臺面的輸出油口對應(yīng)后固定即可。缺點為，位置固定，內(nèi)部配油管路復(fù)雜。管式連接（見圖"）：安裝在臺面上的配油對象，通過油管與轉(zhuǎn)臺臺面的配油器連接實現(xiàn)配油。管式連接對配油對象沒有位置限制，并且控制油路可以靈活組合，實現(xiàn)自動夾具的復(fù)雜動作。1.5 國內(nèi)外數(shù)控轉(zhuǎn)臺發(fā)展概況由于我國工業(yè)起步比較落后，直到解放后，隨著工業(yè)的發(fā)展，才有了自己的機(jī)床附件廠，生產(chǎn)一些機(jī)械轉(zhuǎn)臺。近十多年來由于精密機(jī)械、光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步出現(xiàn)了光學(xué)轉(zhuǎn)臺、數(shù)顯轉(zhuǎn)臺和數(shù)控轉(zhuǎn)臺，生產(chǎn)廠家也逐漸增多，他們大體可以分為二大系統(tǒng)：民用系統(tǒng)和軍工系統(tǒng)。民用系統(tǒng)以原一機(jī)部的機(jī)床廠和機(jī)床附件為主；軍工則以航空部隊303所和625所為主。國內(nèi)部分廠家生產(chǎn)的各種轉(zhuǎn)臺見表1.1表1.1 國內(nèi)部分轉(zhuǎn)臺資料 在我國，數(shù)控機(jī)床與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，特別是在通用數(shù)控領(lǐng)域，以PC為平臺的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)逐步縮短了與世界先進(jìn)水平的差距。作為機(jī)床的主要部分，分度類機(jī)床附件對機(jī)床的性能、質(zhì)量、可靠性起著至關(guān)重要的作用，做為數(shù)控轉(zhuǎn)臺的開發(fā)和生產(chǎn)廠家，在近期的任務(wù)是進(jìn)一步開發(fā)研制高精度、高剛性、高回轉(zhuǎn)速度的多功能轉(zhuǎn)臺。 在國外，機(jī)械轉(zhuǎn)臺生產(chǎn)和使用的年代都比較久，生產(chǎn)廠家也比較多，其中有代表性的企業(yè)有日本的津田駒工業(yè)公司、西德霍夫曼公司、美國的莫爾（MOORE）專用工具公司等（見圖1.11、1.12）。 圖1.11自動轉(zhuǎn)臺 圖1.12 超精密轉(zhuǎn)臺國外部分廠家生產(chǎn)的各種轉(zhuǎn)臺見表1.2。表1.2國外部分轉(zhuǎn)臺第二章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的總體設(shè)計2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的機(jī)構(gòu)和原理（1） 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是五軸聯(lián)動的基礎(chǔ)，它能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)軸與擺動軸的兩坐標(biāo)定位。分度工作臺的分度、轉(zhuǎn)位和定位工作，是按照控制系統(tǒng)的指令自動地進(jìn)行，每次轉(zhuǎn)位回轉(zhuǎn)一定角度（6度、10度、15度、30度、45度、90度、180度），但實現(xiàn)工作臺轉(zhuǎn)位的機(jī)構(gòu)的都很難達(dá)到分度精度的要求，所以要有專門的定位元件來保證。因此定位元件往往是分度工作臺的關(guān)鍵。常用的定位元件有插銷定位、反靠定位、齒盤定位和鋼球定位等幾種。 在數(shù)控機(jī)床上一般有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)圓周進(jìn)給運動。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺（簡稱數(shù)控轉(zhuǎn)臺）除了可以實實現(xiàn)圓周進(jìn)給運動之外，還可以完成分度運動。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的外形和分度工作臺沒有多大差別，但在結(jié)構(gòu)上則有一系列的特點。由于數(shù)控轉(zhuǎn)臺能實現(xiàn)進(jìn)給運動，所以它在結(jié)構(gòu)上和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)有許多共同之處。不同點是驅(qū)動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的是直線進(jìn)給運動，而數(shù)控轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)的是圓周進(jìn)給運動。數(shù)控轉(zhuǎn)臺可分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。在數(shù)控機(jī)床上一般由數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)圓周進(jìn)給運動。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺( 簡稱數(shù)控轉(zhuǎn)臺) 除了可以實現(xiàn)圓周進(jìn)給運動之外, 還可以完成分度運動。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的外形和分度工作臺沒有多大差別, 但在結(jié)構(gòu)上則具有一系列的特點。由于數(shù)控轉(zhuǎn)臺能實現(xiàn)進(jìn)給運動, 所以它在結(jié)構(gòu)上和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)有許多共同之處。不同點是驅(qū)動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的是直線進(jìn)給運動, 而數(shù)控轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)的是圓周進(jìn)給運動。數(shù)控轉(zhuǎn)臺可分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。（2）其工作原理簡述如下：回轉(zhuǎn)工作臺的運動由交流侍服電機(jī)驅(qū)動渦輪蝸桿傳動, 帶動分度凸輪系統(tǒng), 使工作臺旋轉(zhuǎn)。當(dāng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺接到數(shù)控系統(tǒng)的指令后, 首先松開圓周運動部分的渦輪夾緊裝置, 松開渦輪, 然后啟動交流侍服電機(jī), 按數(shù)控指令確定工作臺的回轉(zhuǎn)方向、回轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)角度大小等參數(shù)。擺動部分的工作原理與此相同。需要說明的是, 當(dāng)工作臺靜止時必須處于鎖緊狀態(tài), 工作臺沿其圓周方向均勻分布6 個夾緊液壓缸進(jìn)行夾緊。當(dāng)工作臺不回轉(zhuǎn)時, 夾緊油缸在液壓油的作用下向外運動, 通過鎖緊塊僅僅頂在渦輪內(nèi)壁, 從而鎖緊工作臺。當(dāng)工作臺需要回轉(zhuǎn)時, 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令, 反向重復(fù)上述動作, 松開渦輪, 使渦輪和回轉(zhuǎn)工作臺按照控制系統(tǒng)的指令進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動。2.2 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的方案設(shè)計由圖2.1 可知, 整個數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺按照功用不同可以分為兩個組成部分,即圓周回轉(zhuǎn)部分和擺動部分, 在圓周回轉(zhuǎn)部分和擺動部分中, 又可以按照傳動結(jié)構(gòu)分為兩個部分, 即齒輪傳動部分和蝸輪蝸桿傳動部分, 見圖2.1。以下將簡單說明一下計算和設(shè)計過程。 圖2.1 回轉(zhuǎn)部分和擺動部分中渦輪渦桿、分度凸輪傳動示意圖3.其他說明在設(shè)計中，要求輸出轉(zhuǎn)矩為1000NM.第三章 關(guān)鍵零部件的設(shè)計、選用與計算3.1 聯(lián)軸器的選擇1. 根據(jù)工作要求，選擇膜片聯(lián)軸器2. 轉(zhuǎn)矩計算 （3.1.1） 即轉(zhuǎn)矩 T=7.397887NM 查表11-2知 工作系數(shù)則聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 （3.1.2）3.型號選擇 從ZB/TJI19022-1900中查的了M4型膜片聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為163NM，許用最愛轉(zhuǎn)速4500r/min，軸徑為24-35之間，故適用。 JM4聯(lián)軸器 軸端Y型軸空，A型鍵槽，d=28，L=62 從動端J型軸空，A型鍵槽，d=30，L=603.2 蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計與計算1.根據(jù)GB/T10085-1985的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）2.選擇材料 考慮到蝸桿傳動的規(guī)律不是很大，速度只是偏高，故蝸桿采用45鋼因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅（ZCuSn10P1）,金屬膜鑄造。3.已知的參數(shù)：電動機(jī)功率P=2.2KW,最高轉(zhuǎn)速n=2840r/min,蝸桿主動，單向旋轉(zhuǎn)。4.確定主要參數(shù) 取 Z1=1 傳動比 i=28.4 則 Z2=128.4=28.4 （3.2.1）5.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 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(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 由 （3.2.2） （1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2 已知 Z1=1 估取效率=0.75 聯(lián)軸器=0.99 則 T2 = 9.55 X 10 （3.2.3） =9.55 X 10 X =155999.25Nmm (2)確定載荷系數(shù) 因工作載荷穩(wěn)定，故取載荷不均勻系數(shù) 差資料，選取使用系數(shù) 由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊小，選取動載系數(shù) 則 K= （3.2.4） (3) 確定彈性影響系數(shù) 由資料查得材料的彈性影響系數(shù) =160MPa。 （4）先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 a 的比值=0.35 （3.2.5） 由圖11-18中可差得 =2.9 （5）確定需用接觸應(yīng)力=268Mpa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N N=60j= （3.2.6） 壽命系數(shù) （3.2.7） （6）計算中心距取中心距 a=125,由于 i=28.4，從表11-2中取模數(shù)m=6.3蝸桿分度圓直徑此時， 由圖11-18中可查得接觸系數(shù) 由于 ，故以上計算結(jié)果可用。6. 蝸桿與渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1）蝸桿 軸向齒距 （3.2.8） 直徑系數(shù)（查表） q=10 （3.2.9） 齒頂圓直徑 （3.2.10） 齒跟圓直徑 （3.2.11） 分度圓導(dǎo)程角 （3.2.12） 蝸桿軸向齒厚 （3.2.13） 蝸桿齒底圓直徑 （3.2.14）（2）蝸輪蝸輪齒數(shù) Z=31， 變位系數(shù) （3.2.15） 驗算傳動比 i= （3.2.16） 此時傳動比誤差為 （31-30）/30 （3.2.17）故是可以用的。 蝸輪分度圓直徑 （3.2.18） 蝸輪齒根圓直徑 （3.2.19） 蝸輪喉圓直徑 （3.2.20） 蝸輪喉母圓半徑 （3.2.21） 蝸輪外圓直徑 （3.2.22） 取 6. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （3.3.23）當(dāng)量齒數(shù) （3.2.24）由 從圖11-19中查得齒形系數(shù) （3.2.25）螺旋角系數(shù) （3.2.26）許用彎曲應(yīng)力 （3.2.27）由表11-9中查得ZcuSn10P1制造的渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力壽命系數(shù) （3.2.28） 故彎曲強(qiáng)度是滿足的。7. 驗算效率 （3.2.29）已知 （3.2.30）與滑動速度 有關(guān). （3.2.31）從表11-18中用插值法查得=0.01659 得 （3.2.32）8. 從GB/T10089-1988，選用7級精度9. 結(jié)構(gòu)設(shè)計10. 蝸桿有關(guān)數(shù)據(jù)查?。?蝸桿螺旋線公差 軸向齒距地極限偏差 累計公差 齒形公差 齒厚公差: 最小法面?zhèn)认?（g等級） 3.3 分度凸輪傳動的設(shè)計計算 （1）主要運動參數(shù)及幾何尺寸的計算 初始條件：弧面分度凸輪 轉(zhuǎn)速n=100r/min （3.3.1）從動轉(zhuǎn)盤8個工位，中心距設(shè)置為180mm。 凸輪角速度 （3.3.2） 凸輪分度期轉(zhuǎn)角 （3.3.3） 凸輪停歇期轉(zhuǎn)角 （3.3.4） 凸輪角位移Q Q=0開始 計算步長為12 凸輪和托盤的分度期時間 t= （3.3.5） 凸輪和托盤的停歇期的時間 （3.3.6） 凸輪分度輪廓線旋向及旋向系數(shù)P 左旋L P=+1 凸輪分度廓線頭數(shù)H 單頭 H=1 轉(zhuǎn)盤分度數(shù) I I=8 轉(zhuǎn)盤滾子數(shù)Z Z= （3.3.7） 轉(zhuǎn)盤分度期運動規(guī)律 選用改進(jìn)正弦加速度 轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角 （3.3.8） 轉(zhuǎn)盤分度期角位移 S為所選運動規(guī)律的的無因次位移 （3.3.9）轉(zhuǎn)盤分度期角速度 V為所選運動規(guī)律的無因次速度 （3.3.10） 轉(zhuǎn)盤與凸輪在分度期的角速比 （3.3.11） 最大角速度比 轉(zhuǎn)盤分度期的角位移、角速度和角躍度與凸輪轉(zhuǎn)角的曲線圖 （3.3.12） 為所選運動規(guī)律的無因次速度最大值 （3.3.13）對改進(jìn)正弦加速度規(guī)律 （3.3.14）曲線圖見圖3.2圖3.2 凸輪轉(zhuǎn)角的曲線圖 （3.3.15）動停比k，運動系數(shù) ， （3.3.16）重疊系數(shù) （3.3.17） 圖3.3 轉(zhuǎn)盤幾何尺寸中心距 C 給定C=180許用壓力角 取 （3.3.18）轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑或 （3.3.19）取 =102 （3.3.20）凸輪節(jié)圓半徑 =C-=180-102=78 （3.3.21）滾子中心角 （3.3.22）滾子半徑 =（0.50.7）102sin =19.5227.32 取=22 （3.3.23）滾子寬度b b=(11.4)=(11.4) 22=(2230.8)取 b=26 （3.3.24）間隙e=(0.20.3)b 且e510 e=(0.20.3) 26=5.27.8 取e=6 （3.3.25） （3.3.26） （3.3.27） 凸輪定位環(huán)面兩側(cè)夾角 （3.3.28）凸輪定位環(huán)面兩側(cè)面長度 h h=b+e h=26+6=32 （3.3.29）凸輪的頂弧面半徑 （3.3.30）凸輪定位環(huán)面外圓直徑 =13.88 （3.3.31）故 （3.3.32） 凸輪的直徑 （3.3.33）凸輪理論寬度 c （3.3.34）凸輪的寬度l的范圍 故 取 =100 （3.3.35）凸輪理論的端面直徑 （3.3.36）凸輪的實際端面直徑D （3.3.37）凸輪的理論端面外徑 （3.3.39）（2） 凸輪的工作曲面設(shè)計及其計算1.選取坐標(biāo)系 均用右手直角坐標(biāo)系（1）與機(jī)架相連的定坐標(biāo)系（2）與機(jī)架相連的輔助定坐標(biāo)系，選擇的方向時，應(yīng)使面對的肩箭頭看，為逆時針方向（3）與凸輪1相連的東坐標(biāo)系（4）與轉(zhuǎn)盤2相連的動坐標(biāo)系2. 轉(zhuǎn)盤滾子圓柱面在動坐標(biāo)系中的方程式 =， （3.3.40）式中、滾子圓柱形工作方面的方程參數(shù)3. 凸輪與滾子的共軛接觸方程式 （3.3.40）式中滾子的位置角，即與間夾角，由量起，逆時針方向為正凸輪的旋向系數(shù)，當(dāng)凸輪的分度期輪廓線為左旋時，：右旋時，4. 凸輪工作輪廓在動坐標(biāo)系中的方程式 （3.3.41） 5. 求解凸輪工作輪廓的三維坐標(biāo)值 凸輪工作輪廓的三維坐標(biāo)是上述三組非線性方程的聯(lián)立求解，用CAD求其數(shù)值.具體步驟如下：（1） 按選定的運動規(guī)律由每一凸輪轉(zhuǎn)角求得轉(zhuǎn)盤相應(yīng)的角位移和角速比（），并按下式求得滾子的位置角： （3.3.42） ， （3.3.43） 式中 轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角無因次位移恒取絕對值圖所示情況，各個滾子的起始位置角按下表求得滾子代號1233 （2） 選定中心距C后，把求得的和帶入共軛接觸方程式，得到每個時滾子圓柱面上共軛接觸點的曲面參數(shù)與間的制約關(guān)系（3） 每個時設(shè)定一系列值，由上述制約關(guān)系式求得相應(yīng)的，同一有二個，用于凸輪輪廓R，用于凸輪輪廓L（4） 把同一時和的每組對應(yīng)值代入滾子的方程式中，即可求得滾子圓柱面上共軛接觸點的坐標(biāo)、（5） 把上述每一時求得的和、代入凸輪的坐標(biāo)方程式中，即得到相應(yīng)的凸輪工作輪廓的三維坐標(biāo)值、，并列出表格（6） 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角時，轉(zhuǎn)盤停歇，故和時的、即為凸輪定位環(huán)面的三維坐標(biāo)值（3）弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)計算凸輪（包括凸輪軸）的轉(zhuǎn)動慣量 （） （3.3.44） 式中 材料密度，凸輪質(zhì)量（包括軸），轉(zhuǎn)盤（包括滾子）的轉(zhuǎn)動慣量 （） （3.3.45） 式中 轉(zhuǎn)盤質(zhì)量，工作臺的轉(zhuǎn)動慣量 （） （3.3.46） 式中 、工作臺的厚度及外徑，工作臺的重量，轉(zhuǎn)盤與工作臺上在分度期間的慣性力矩、最大慣性力矩（） （3.3.47） （3.3.48）轉(zhuǎn)盤與工作臺上在分度期間的最大荷載力矩 （）設(shè)計時作為已知條件，根據(jù)實際工作情況測定轉(zhuǎn)盤與工作臺上在分度期間的最大荷載力矩 (） （3.3.49） 式中 當(dāng)量摩擦因數(shù)當(dāng)量摩擦半徑，轉(zhuǎn)盤與工作臺上的最大荷載，N轉(zhuǎn)盤與工作臺上在分度期間的最大阻力矩（） + （3.3.50）如和較難計算，在設(shè)計時可近似按10% 20%的估算此二項之和凸輪上需要的最大驅(qū)動力矩（） （3.3.51）凸輪產(chǎn)生最大驅(qū)動力矩所需要的電動機(jī)功率 （kw） （3.3.52） 式中 電動機(jī)到凸輪間傳動系數(shù)的效率凸輪的轉(zhuǎn)速驗算電動機(jī)、傳動系統(tǒng)、凸輪等的轉(zhuǎn)動慣量是否足夠，即,如 則應(yīng)增加從電動機(jī)到凸輪間傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量來滿足；如無法增加，則電動機(jī)功率應(yīng)按能產(chǎn)生凸輪上最大驅(qū)動力矩來計算，公式見（2）,單位 （） （3.3.53）式中 電動機(jī)、傳動系數(shù)、凸輪等換算到凸輪軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量、凸輪、電動機(jī)、第個傳動件的轉(zhuǎn)動慣量凸輪、電動機(jī)、第個傳動件的角速度 （3.3.54）式中 維持機(jī)械系統(tǒng)正常工作所需要的換算到凸輪軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量電動機(jī)允許的轉(zhuǎn)差率如電動機(jī)傳動系統(tǒng)及凸輪有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量時（即），機(jī)構(gòu)實際所需要的電動機(jī)功率（kw） （3.3.55） 式中 工作情況系數(shù)，根據(jù)電動機(jī)的過載特性、凸輪轉(zhuǎn)速及機(jī)構(gòu)運動規(guī)律特性值等選定，一般=1.52.0電動機(jī)傳動系統(tǒng)和凸輪等的轉(zhuǎn)動慣量可以類似于飛輪儲能的作用，以幫助以幫助電動機(jī)克服轉(zhuǎn)盤在分度期的慣性力矩峰值，因此可用本表式（2）計算電動機(jī)功率。但時應(yīng)驗算傳動系統(tǒng)等的轉(zhuǎn)動慣量是否足夠凸輪工作曲面上在節(jié)圓半徑處的最大圓周力，轉(zhuǎn)盤上的最大軸向力（N） （3.3.56）凸輪工作曲面上的最大軸向力，轉(zhuǎn)盤上在接遠(yuǎn)處的最大圓周力= （3.3.57）方向與轉(zhuǎn)盤在處的圓周速度方向相同凸輪工作曲面上的最大徑向力，轉(zhuǎn)盤上的最大徑向力= （3.3.58）方向有節(jié)點分別指向凸輪、轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)中心。3.4 軸的設(shè)計校核1. 輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩查文獻(xiàn)知道：聯(lián)軸器的傳動效率為=0.99，單頭蝸輪蝸輪的傳動的傳遞效率的=0.75，滾子軸承傳動效率=0.98，則 =P=kW=1.6kW （3.4.1）又 =12.5 （3.4.2）于是 = （3.4.3）2.求作用在轉(zhuǎn)盤滾子上的力 因已知軸上轉(zhuǎn)盤的分度圓直徑為 Rp2=102 mm 而 （3.4.4） （3.4.5）3.初步確定軸的最小直徑先按文獻(xiàn)1中的式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)文獻(xiàn)1中表15-3，取=115，于是得 （3.4.6） 在輸出軸上的最小直徑為60mm，故在尺寸上是滿足要求的。4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1)擬定軸上零件的裝配方案 經(jīng)分析比較后擬定方案如圖（3.4）所示。圖3.4 裝配關(guān)系圖2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足2段的定位要求，1段的右端需制出一軸肩，太同樣，為了滿足2的定位要求，在2的右端需制出一軸肩。經(jīng)過整體的考慮，對軸的的各段的尺寸進(jìn)行了分配，起具體的尺寸見上圖。 需要說明的是，為了滿足轉(zhuǎn)盤的在軸上的位置的穩(wěn)定性，并改善轉(zhuǎn)盤的受力條件，采用軸上的圓盤托起轉(zhuǎn)盤的形式，不想要軸上鍵的連接，采用在軸上4直徑為 10mm 的圓柱定位銷加上4個公稱直徑為 10mm 的螺栓進(jìn)行定位。(2)初步確定滾動軸承 因軸承既受徑向力，也需受軸向力的作用，故選用滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)=32mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的圓錐滾子軸承30314，其尺寸為，考慮到定位的要求，故采用如上圖所示在軸承處的尺寸。由于軸肩的尺寸范圍為 h>(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，對工作臺采用鍵對其進(jìn)行軸向定位，在此，必須對鍵進(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：工作臺按周安裝在僅有兩個軸承支撐的軸上，州的材料為45鋼，用鍵構(gòu)成靜連接，裝工作臺出的軸頸為 60mm，設(shè)計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,由于工作臺的條件限制，取鍵的長度為 56mm，則鍵的工作長度=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<159,故不滿足要求。可見連接的擠壓強(qiáng)度不夠?？紤]相差較大，采用雙建，相隔布置。雙建的工作長度，由式子 知道 Mpa （3.4.8）因此 >, 滿足要求7.軸上載荷 首先工具軸的結(jié)構(gòu)做出軸的計算簡圖 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，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）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)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力式中: -軸的計算應(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 滾動軸承的選擇及壽命計算1.齒輪箱內(nèi)所用軸承的選擇與壽命計算根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,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,對于輸出軸的小端，選用了選用了30209的軸承，其基本額定動載荷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)量動載荷為P時，其壽命計算公式為 式中：的單位為 -是基本額定動載荷，單位為可KN，查文獻(xiàn)3可知C=67.8N -為指數(shù)，對于滾子軸承，對于球軸承， -是軸的轉(zhuǎn)速，=12.5-是當(dāng)量動載荷 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于小軸承Fa1=Fae1+Fd1 對于大軸承Fa2=Fae2-Fd2 因此，校核小軸承就可以了故 所以滾動軸承的壽命為 =故在軸承的正常工作條件下能滿足生產(chǎn)實際要求。第四章 總 結(jié) 本設(shè)計就是提出一種設(shè)計目前社會正在普遍使用的弧面凸輪的方案，通過計算相關(guān)參數(shù)，完成了弧面分度機(jī)的重要參數(shù)計算，并初步對其結(jié)構(gòu)的布局進(jìn)行了設(shè)計。 本課題完成了以下方面的工作: 1.完成了實驗臺整體設(shè)計的工作； 2.完成了裝配圖及其他零件圖的繪制； 3.對軸、齒輪、軸承等關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核； 4.學(xué)會了對一些因素的考慮。 在這幾月的畢業(yè)設(shè)計，感受頗多。在開始拿到設(shè)計課題的時候，感覺無從下手，經(jīng)過對驗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，發(fā)現(xiàn)自己原來的學(xué)得那點東西遠(yuǎn)不夠，于是請教同學(xué)，慢慢的學(xué)會了制圖及一些注意事項。 畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)到了很多東西，查閱文獻(xiàn)，綜合應(yīng)用知識，和同學(xué)之間的合作即團(tuán)隊精神，以及CAD繪圖等方面的能力。我同時也體會到，作學(xué)問就得踏踏實實的，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教，還有很多的東西沒有考慮到實際。 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)計手冊.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)計課程設(shè)計手冊M.北京:高等教育出版社,2006:1285.4 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y坐標(biāo)）幻燈片從事一次，同時也提供了一個可以自由進(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主軸機(jī)。定或驅(qū)動工具，在每個車站。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)計允許建設(shè)的計算機(jī)，選擇合適的范圍廣泛的要求，包括多邊形轉(zhuǎn)折點/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，有六個主軸驅(qū)動個別風(fēng)冷交流電動機(jī)。三個環(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 。推動主軸自動包含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)計可以非?？熘芷跁r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是一個全系列的數(shù)控多功能系統(tǒng)，所有基于同樣的設(shè)計概念。其他型號包括反主軸版本ms32p和ms42 ，從而使加工時間更長，工序更復(fù)雜，以及ms32g和ms52g與另外六個反對紗錠的最復(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)動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)直接-驅(qū)動器，超精密技術(shù)哈?。ò栠~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)動器，快速更換回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用了直接驅(qū)動，永磁力矩電機(jī)，沒有機(jī)械傳動裝置。在無框電機(jī)環(huán)繞主軸，不再需要一個單獨的電動機(jī)延長，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，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。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)命令是停止在某個角度的位置，它停止在某個角度的位置，停止在該確切位置沒有超調(diào)，并會重復(fù)完全相同。哈丁認(rèn)為，當(dāng)作為一個綜合軸高速使用的外觀規(guī)劃，直接驅(qū)動系統(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)動系統(tǒng)比傳統(tǒng)的齒輪驅(qū)動系統(tǒng)有更少的零件磨損。永久潤滑交叉滾子軸承用于高負(fù)荷時刻超剛性。但主軸鉗/制動可如果有必要，固有的高伺服剛度沖銷需要鉗對于大多數(shù)應(yīng)用，。像該公司現(xiàn)有齒輪傳動系統(tǒng)的，這兩種新的直接驅(qū)動模型設(shè)計，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，或滾動夾頭可以利用，并迅速改變。附錄:3運動型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、適用于運動車輛的變速器。精密的速度比和自然擁有的極好駕駛性能使得它成為運動型車輛理想的變速裝置。這里對該變速器緊湊的齒輪結(jié)構(gòu)、可改善效率和提高發(fā)動機(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、功能特性等也體現(xiàn)了變速器的鮮明的運動特