. 機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目: CNC320立式數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 趙輝輝 學(xué) 號(hào)： 201215010621 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)制Y1208 指導(dǎo)教師： 王宗才 2016年 5 月 28 日 目 錄第1章 引言1 1.1 設(shè)計(jì)要求1 1.2 設(shè)計(jì)思路1 1.3 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1第2章 總體方案論證3 2.1 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的布局3 2.2 驅(qū)動(dòng)元件的選擇3 2.2.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3 2.2.2 伺服電動(dòng)機(jī)3 2.3 傳動(dòng)方案的確定4 2.4 工作臺(tái)的制動(dòng)5 2.5 工作臺(tái)的定位7第3章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的零件設(shè)計(jì)8 3.1 伺服電動(dòng)機(jī)的確定8 3.2 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8 3.2.1 齒輪的設(shè)計(jì)8 3.2.2 齒輪機(jī)構(gòu)的消隙 10 3.3 蝸輪及蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10 3.3.1 蝸輪及蝸桿的設(shè)計(jì)10 3.3.2 蝸輪蝸桿副機(jī)構(gòu)的消隙 12 3.4 蝸桿軸的計(jì)算與校核13 3.4.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13 3.4.2 軸的計(jì)算與校核13 3.5 軸承的選用16 3.5.1 軸承的類型16 3.5.2 軸承的配合16 3.5.3 軸承的潤滑16 3.5.4 軸承的密封16 3.5.5 軸承的預(yù)緊16 3.6 夾緊力的計(jì)算16 第4章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)18 第5章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的三維造型19 5.1 蝸輪的三維造型19 5.2 蝸桿的三維造型21 5.3 工作臺(tái)的三維造型23 5.4 底座的三維造型24 5.5 底座與工作臺(tái)的裝配24 5.6 夾緊瓦的三維造型24結(jié)論27設(shè)計(jì)總結(jié)28致謝29參考文獻(xiàn) 30 摘要 為了使一些特殊的零件能夠在普通機(jī)床上加工出來，減少零件的加工費(fèi)用，擴(kuò)大機(jī)床的加工性能是非常有必要的。這就要求數(shù)控機(jī)床不僅要滿足可以沿三個(gè)坐標(biāo)軸做直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求，還必須滿足可以繞三個(gè)坐標(biāo)軸可以旋轉(zhuǎn)的要求。數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一般由數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（簡(jiǎn)稱數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)）來實(shí)現(xiàn)。數(shù)控回轉(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)床不可缺少的重要部件，其造型與普通的工作臺(tái)沒有很大的差距，他與通用機(jī)床最大的不同之處是它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)控制裝置發(fā)出一個(gè)信號(hào)時(shí)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)會(huì)根據(jù)指令做回轉(zhuǎn)分度，以使機(jī)床準(zhǔn)確地完成加工工序。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)幾乎相同，其主要差別在于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)有圓感應(yīng)同步器來進(jìn)行角的測(cè)量。關(guān)鍵詞：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；蝸桿傳動(dòng)；間隙消除；蝸輪加緊. Abstract In order to make some special parts can be made in the general machine tool, reduce the parts processing costs, enlarging the machine processing performance is very necessary. This is needed for NC machine tools not only have three axes linear feed motion, also need to have around three axes feed circular motion, respectively. NC machine tool feed motion, generally consists of the NC rotary table NC rotary table) to achieve. The NC rotary table is a CNC milling machine, CNC boring machine, machining center, CNC machine tools is an indispensable important component, its type and ordinary table does not have a large gap, he and general machine tool the biggest difference is the driver servo system driven. When the control device to send a signal to the NC rotary table will according to instructions to do rotary indexing, to make the machine accurately complete machining process, CNC rotary worktable for open loop and closed-loop control. Closed loop NC rotary table structure and open loop NC rotary table is almost the same. The main difference lies in the closed loop NC rotary table has a circular grating to measure angle.Keywords: nc rotary table; worm drive; clearance elimination .第1章 引言此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是立式數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)， 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)是一種能夠根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)指令能夠自動(dòng)分度的轉(zhuǎn)臺(tái)，它可應(yīng)用在銑床、車床上。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的使用可以使加工零件的程序指令更加簡(jiǎn)單化，通過這次的設(shè)計(jì)，我們可以對(duì)機(jī)床，加工中心有深一步的了解，更能了解機(jī)床的主軸部件，刀庫，夾具之間的相互配合。在大學(xué)我們學(xué)過了好多的專業(yè)課程，譬如機(jī)械制圖，機(jī)械原理，材料力學(xué)，幾何量公差，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)等等。同樣，我們也做過一些課程設(shè)計(jì)，但這些課程設(shè)計(jì)只是針對(duì)設(shè)計(jì)或制造中的單方面，我們并沒有把所學(xué)的知識(shí)串起來，然而這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，則考驗(yàn)的是我們的設(shè)計(jì)計(jì)算能力，工程圖的繪制能力，文字表達(dá)能力，數(shù)據(jù)處理等基本能力。在設(shè)計(jì)中，我們還需要參考一些外文文獻(xiàn)。這也考驗(yàn)了我們外文資料翻譯能力。所以說這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是一個(gè)非常艱巨而且有意義的任務(wù)。1.1 設(shè)計(jì)要求1. 轉(zhuǎn)臺(tái)的最大直徑為320mm，能單獨(dú)在機(jī)床的原工作臺(tái)上使用；2. 轉(zhuǎn)臺(tái)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)能夠顯示出來；3. 轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)順、逆兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)，也可以作為分度臺(tái)使用（要求設(shè)置四個(gè)分度按鍵）；4轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)加減速控制；5轉(zhuǎn)臺(tái)最高轉(zhuǎn)速不低于15r/min，定位精度不低于1；6. 最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩不低于700NM,最大承載重量250kg。1.2 設(shè)計(jì)思路本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是解決數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算部分，設(shè)計(jì)思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部，先確定總體傳動(dòng)方案 ，然后根據(jù)任務(wù)書上的要求，進(jìn)行計(jì)算，確定零件的型號(hào)以及尺寸，最后在對(duì)各零件的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。 1.3設(shè)計(jì)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(cè)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)性能組合選擇材料 10零件與整體零件之間精度的進(jìn)行選擇 11功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求 第2章 總體方案論證2.1 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的布局 我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是立式數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，立式數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的總體布局見圖2-1 ， 圖2-1 立式數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的總體布局 2.2 驅(qū)動(dòng)元件的選擇2.2.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)有以下特點(diǎn):（1) 優(yōu)秀的起停和正反轉(zhuǎn)響應(yīng)；停止時(shí)，可有自鎖功能。（2）由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。（3）外表不允許較高的溫度。（4）力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)對(duì)電機(jī)的平穩(wěn)性的要求是很高的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一個(gè)最大的缺點(diǎn)就是在工作時(shí)振動(dòng)較大，從這一點(diǎn)上不選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。2.2.2伺服電動(dòng)機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī)分為直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。直流伺服電動(dòng)機(jī)上的電刷和換向器的給直流伺服電動(dòng)機(jī)帶來了以下幾個(gè)棘手的問題。第一，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；第二，電刷和換向器的滑動(dòng)會(huì)產(chǎn)生阻力因此可能會(huì)破壞電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)性。而交流伺服電機(jī)在這一點(diǎn)上滿足設(shè)計(jì)的要求。交流伺服電機(jī)自誕生以來，它的發(fā)展速度很快，結(jié)構(gòu)和性能都得到了很大的改善，已經(jīng)完全可以使用在工業(yè)上，與直流伺服電機(jī)相比較而言，交流伺服電機(jī)有很多的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，是一個(gè)精密傳動(dòng)機(jī)器，它對(duì)傳動(dòng)精度要求很高，所以選用普通電動(dòng)機(jī)無法滿足其要求，伺服電機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速來驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并且能快速響應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)過程中，用來作為執(zhí)行元件，且線性度比較高、時(shí)間常數(shù)小、始終把接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或者角速度來作為輸出。伺服電機(jī)有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)指令，伺服轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，由于交流伺服電動(dòng)機(jī)是一個(gè)閉環(huán)的系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度的結(jié)果會(huì)被系統(tǒng)收到，然后轉(zhuǎn)動(dòng)角度的結(jié)果與系統(tǒng)發(fā)出的指令進(jìn)行比較，如果轉(zhuǎn)動(dòng)角度不夠，伺服電機(jī)會(huì)繼續(xù)同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)動(dòng)的角度過大，伺服電機(jī)會(huì)反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，用這樣的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的精確定位。綜上所述，電機(jī)應(yīng)選用交流伺服電機(jī)。 2.3 傳動(dòng)方案的確定數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)相當(dāng)于數(shù)控機(jī)床的第四軸，它的傳動(dòng)的均勻性，平穩(wěn)性，精確性對(duì)加工的零件的質(zhì)量有很大的影響。為此要選擇一個(gè)合理優(yōu)越的傳動(dòng)方案。 為此，本文提出了三個(gè)傳動(dòng)方案。 方案一：一級(jí)（高速級(jí)）和二級(jí)（低速級(jí)）均為齒輪傳動(dòng)。如圖2-2所示。 圖2-2 方案一傳動(dòng)示意圖方案二：一級(jí)（高速級(jí)）為蝸桿傳動(dòng)，二級(jí)（低速級(jí)）為齒輪傳動(dòng)。如圖2-3所示。 圖2-3 方案二傳動(dòng)示意圖方案三：一級(jí)（高速級(jí)）為齒輪傳動(dòng)，二級(jí)（低速級(jí)）為蝸桿傳動(dòng)。如圖2-4所示。 圖2-4 方案三傳動(dòng)示意圖 方案一傳動(dòng)效率雖然高但它的致命缺陷是：總傳動(dòng)比小，不能為工作臺(tái)提供700NM這么大的扭矩。方案二結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。方案三與方案二看起來差不多，主要區(qū)別是方案三的一級(jí)減速是通過齒輪來實(shí)現(xiàn)的，然后再通過蝸輪蝸桿減速。如果一級(jí)減速用蝸輪蝸桿副，由于轉(zhuǎn)速太高，會(huì)對(duì)蝸桿造成大程度的損害。綜上所述，應(yīng)選用方案三。先通過齒輪減速，再通過蝸輪蝸桿減速。 2.4 工作臺(tái)的制動(dòng) 在加工零件的過程中，工作臺(tái)一般會(huì)受到力等的作用而發(fā)生移動(dòng)。在加工生產(chǎn)中，工作臺(tái)不能放松，工作臺(tái)一放松加工零件極大可能不滿足要求，所以說轉(zhuǎn)臺(tái)的夾緊同傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一樣是非常重要的。 工作臺(tái)的夾緊有好幾種方法，可以采用手動(dòng)夾緊（見圖2-5），也可以利用液壓缸夾緊。手動(dòng)夾緊的夾緊力不大，不穩(wěn)定，并且用數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)加工零件時(shí)，需要不斷地夾緊和拆卸工件。這就增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。而采用液壓缸夾緊，則解決了這些問題。由于工作臺(tái)和蝸輪通過螺栓連接起來的，所以對(duì)蝸輪進(jìn)行夾緊就可以對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行夾緊，在本次設(shè)計(jì)中利用液壓缸來實(shí)現(xiàn)夾緊，夾緊機(jī)構(gòu)如圖2-6所示。夾緊原理：夾緊原理是，液壓缸的一腔腔進(jìn)油迫使活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，活塞桿迫使?jié)L珠向下運(yùn)動(dòng)，滾珠使兩個(gè)夾緊瓦一個(gè)向右運(yùn)動(dòng)，一個(gè)向左運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到夾緊蝸輪的作用，同時(shí)也夾緊了工作臺(tái)。當(dāng)工作臺(tái)需要轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓缸停止進(jìn)油，壓緊彈簧放松，使?jié)L珠向上運(yùn)動(dòng)，從而放松蝸輪和工作臺(tái)。 1. 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 2.鎖緊螺栓 3.頂塊 4.鎖緊螺母 圖2-5 手動(dòng)加緊示意圖 圖2-6 夾緊機(jī)構(gòu)示意圖 2.5 工作臺(tái)的定位 每個(gè)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)都有T型槽（見圖2-7），這有T型槽都是有國家標(biāo)準(zhǔn)尺寸的，在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)計(jì)兩個(gè)U型槽，使兩個(gè)U型槽之間的距離為P的整數(shù)倍，然后通過螺栓將轉(zhuǎn)臺(tái)與數(shù)控機(jī)床連接在一起，T型槽尺寸見表3-1圖2-7 T型槽示意圖 這次設(shè)計(jì)的工作臺(tái)直徑為320mm,選T型槽的間距為40mm，選p為9，得兩個(gè)u型槽的距離為40X9=360mm。 表2-1 T型槽尺寸 第3章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的零件設(shè)計(jì) 3.1 伺服電動(dòng)機(jī)的確定1. 初步選BONMET牌電動(dòng)機(jī)2. 根據(jù)技術(shù)參數(shù)確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 設(shè)計(jì)參數(shù)700NM。根據(jù)公式p=Tw,又w=2,得出=1.008kw,通過計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)傳到工作臺(tái)的總效率為0.76，得到根據(jù)表3-1選用型號(hào)為SM-130-100-15LFB的電動(dòng)機(jī)。它的基本參數(shù)為N=1500r/min,根據(jù)要求可得可以計(jì)算出i的取值范圍為到100。選總傳動(dòng)比i為90。單級(jí)圓柱齒輪減速機(jī)的直齒傳動(dòng)比最大為5，當(dāng)傳動(dòng)比過大時(shí)，大小齒輪的分度圓的直徑相差太大，潤滑，安裝等各個(gè)方面都不合適。當(dāng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)傳遞力時(shí)，最好的傳動(dòng)比為10到40。在這里選齒輪的傳動(dòng)比為3,蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比。 表3-1 交流伺服電機(jī)型號(hào)表3.用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)校核 查設(shè)計(jì)手冊(cè)有聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率為0.99，軸承的傳動(dòng)效率為0.98，齒輪的傳動(dòng)效率為0.98，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)效率為0.8，所以經(jīng)過一系列的傳動(dòng)，最后傳到工作臺(tái)的功率為1.1kw。由公式T=9.55,T=700.3NM。符合要求。 3.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.2.1齒輪的設(shè)計(jì)1. 選擇齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù) （1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取為20度。（2）根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用7級(jí)精度的齒輪。（3）材料選擇。選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為280HBS。 （4）選小齒輪齒數(shù)為=22,大齒輪齒數(shù)為=x=66。其中。2. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) (1) 由公式d計(jì)算小齒輪分度圓直徑 1）確定公式中的各參數(shù)值 試選K=1.3 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 T=9.55P/n=9550Nmm 查選齒寬系數(shù)=1 由圖查得區(qū)域系數(shù)=2.5 由表查得材料的彈性影響系數(shù)= 由公式計(jì)算,最后算出=0.873 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 由圖查得大齒輪和小齒輪的接觸疲勞極限分別為由公式，得由設(shè)計(jì)手冊(cè)得接觸疲勞壽命系數(shù)。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1。有如下式子得,，取兩者中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即= 2)試算小齒輪的分度圓直徑 d得出d=22mm。模數(shù)m=,得出m=1齒寬=22mm，得中心距3,用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核設(shè)計(jì)的齒輪 取齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)取。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式求得,所以滿足強(qiáng)度要求。4，幾何尺寸計(jì)算 小齒輪齒頂圓直徑 齒根圓直徑 大齒輪齒頂圓直徑 齒根圓直徑 3.2.2齒輪的消隙 齒輪機(jī)構(gòu)的消隙：齒輪機(jī)構(gòu)的消隙方法有好多種。在本次設(shè)計(jì)中我采用的是偏心套調(diào)整法見圖3-1，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，此調(diào)整方法的原理是當(dāng)有間隙時(shí)用工具撥動(dòng)偏心環(huán)，偏心環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以調(diào)整兩齒輪的中心距，從而消除齒側(cè)的間隙。圖3-1 偏心套消隙 3.3蝸輪及蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.3.1蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)1. 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 根據(jù)GB/T 10085，采用漸開線蝸桿2，選擇材料 由于蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度不大，所以蝸桿用45鋼。同時(shí)蝸桿螺旋齒面淬火，硬度達(dá)到45-55HRC,渦輪用鑄錫磷青銅。3，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由公式 (1)確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩 選估取效率，則 =630300Nmm (2)確定載荷系數(shù)K 因工作載荷穩(wěn)定，則取,又由于轉(zhuǎn)速低沖擊小，取則 (3)確定彈性影響系數(shù) 查表得= (4)確定渦輪齒數(shù) 根據(jù)前面的計(jì)算，。 =， (5)確定許用接觸應(yīng)力 查表得渦輪的基本許用應(yīng)力=268MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 (6)計(jì)算值 算的值為1115.1666mm 因根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)取模數(shù)m=4mm,蝸桿分度圓直徑為31mm。4，蝸輪蝸桿的主要參數(shù) （1）中心距 a= （2)蝸桿 軸向齒距齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓導(dǎo)程角； (3)蝸輪 蝸輪分度圓直徑 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽喉母圓半徑 5,校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù)，查得齒形系數(shù)。 螺旋角系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 由表查得渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力為56MPa 壽命系數(shù) ，彎曲強(qiáng)度是滿足的。3.3.2蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)的消隙 蝸桿傳動(dòng)配合常采用來對(duì)空間上兩交錯(cuò)軸傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，它的優(yōu)點(diǎn)是1，傳動(dòng)比大，傳遞比范圍大最小傳動(dòng)比為7，最大傳動(dòng)比可為80。2，由于兩零件的嚙合面為線接觸，所以其承載能力比交錯(cuò)軸斜齒輪高。3，蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是循序漸進(jìn)的，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的消隙：在設(shè)計(jì)中，采用的是雙導(dǎo)程蝸桿渦輪消隙（見圖3-2），通過移動(dòng)蝸桿來調(diào)整間隙。雙導(dǎo)程蝸桿兩側(cè)面具有不同的螺距，蝸桿齒厚是逐漸變化的。由于同一側(cè)的螺距是一樣的的，所以仍然可以與蝸輪保持著正常的嚙合。在調(diào)整時(shí)先放松壓塊，然后動(dòng)調(diào)整環(huán)，使調(diào)整發(fā)生軸向移動(dòng)，這就可以消除間隙了，當(dāng)間隙消除之后再鎖緊壓塊，防止松動(dòng)。蝸輪蝸桿的消隙是非常重要的，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)蝸桿消隙的結(jié)構(gòu)做出詳細(xì)的設(shè)計(jì)，然后在檢驗(yàn)此結(jié)構(gòu)能消除多大的間隙，最終能否達(dá)到轉(zhuǎn)臺(tái)分度的要求。 圖3-2 雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪消隙 雙導(dǎo)程蝸桿好處是：嚙合間隙可調(diào)整的很小，根據(jù)研究人員多年來的測(cè)量數(shù)據(jù)，傳動(dòng)縫隙可以小到0.01mm,而普通蝸輪蝸桿副的縫隙高達(dá)數(shù)百倍，由于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)分度精度高的要求也讓我們看到了雙導(dǎo)程蝸桿的優(yōu)點(diǎn)，普通蝸桿是通過蝸桿沿渦輪的徑向運(yùn)動(dòng)來消縫隙，這就使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中心距發(fā)生了變化。中心距的改變會(huì)加劇磨損齒面，對(duì)機(jī)構(gòu)造成破壞。3.4 蝸桿軸的計(jì)算與校核3.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 蝸桿軸的形狀如圖3-3所示 圖3-3 蝸桿軸的形狀3.4.2 軸的計(jì)算與校核1, 求每個(gè)軸上的功，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩 傳動(dòng)軸： 蝸桿軸： 2，初步確定軸的最小直徑根據(jù)公式,求得 3，求蝸輪在蝸輪軸上的力 蝸輪軸所受的力如圖3-4所示圖3-4 蝸輪軸受力示意圖 由 得 4，做出彎矩扭矩圖 在豎直方向上進(jìn)行受力分析，如圖3-5圖3-5 豎直方向上受力情況 得出彎矩圖，如圖3-6 圖3-6 豎直方向上的彎矩圖 在水平方向上進(jìn)行受力分析，如圖3-7 圖3-7 水平方向上的受力情況 得出彎矩圖，如圖3-8圖3-8 水平方向上的彎矩圖 得出總的彎矩圖，如圖3-9 圖3-9 總彎矩圖5，做出扭矩圖，如圖3-10所示圖3-10 扭矩圖6，用彎曲應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度在進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上最危險(xiǎn)的截面。 根據(jù)式子,取，計(jì)算得。選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得，故設(shè)計(jì)的軸是安全的。 3.5 軸承的選用3.5.1 軸承的類型 根據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求，選擇軸承的型號(hào)依次如下：雙列圓柱滾子軸承（GB/T 272-1993），軸承代號(hào)為NN3500；圓錐滾子軸承(GB/T 297-1994),軸承代號(hào)為30205；深溝球軸承（GB/T 276-1994）,軸承代號(hào)為6004；推力球軸承（GB/T 301-1995）,軸承代號(hào)為51208；滾針軸承（GB5801-1994）,軸承代號(hào)為NA4907。本次在中心軸上選用圓錐滾子軸承，因?yàn)榇祟愝S承不僅可以承受軸向載荷也可以承受徑向載荷。在蝸桿軸上采用滾針軸承和推力球軸承，滾針軸承僅能承受徑向載荷，推力球軸承僅能承受軸向載荷。3.5.2 軸承的配合 軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為了使軸承與其他的零件保持互換性，內(nèi)孔與軸的配合用基孔制，外殼與孔的配合用基軸制。3.5.3 軸承的潤滑潤滑對(duì)滾動(dòng)軸承是非常重要的，潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力，散去熱量還可以防止空氣中的氧氣腐蝕軸承。軸承的潤滑方式常用的有兩種，即脂潤滑和油潤滑。采用哪種的潤滑方式主要與速度有關(guān)。在這里選用脂潤滑。3.5.4 軸承的密封裝置為了防止外界環(huán)境中的酸氣，氧氣，腐蝕劑，灰塵等物質(zhì)進(jìn)入軸承中，對(duì)軸承造成損害。對(duì)軸承做個(gè)密封措施是非常有意義的。在這里采用密封圈來保護(hù)軸承。3.5.5 軸承的預(yù)緊為了使軸承轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，可靠，對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊是非常重要的，預(yù)緊后的軸承剛性更強(qiáng)，可以減小軸的震動(dòng)，在設(shè)計(jì)中采用軸間和螺母對(duì)軸承預(yù)緊。 3.6 夾緊力的計(jì)算一個(gè)液壓缸尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算：1.活塞： 鋼筒、活塞材料均為45鋼，通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)45鋼的抗拉強(qiáng)度600MPa，全系數(shù)為1.5，許用應(yīng)力：600/1.5=400MPa；活塞直徑為10mm。2.缸筒直徑大?。焊鶕?jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取液壓缸的鋼筒內(nèi)徑d=10mm。3.活塞行程：確定活塞行程：5mm。4.活塞重量計(jì)算： G=/41010157.89.8=0.15.彈簧的計(jì)算：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選彈簧截面直徑d=1mm，彈簧中徑2.5mm，彈簧有效圈數(shù)為 4，每圈彈簧剛度32.4n/mm，整根彈簧的剛度K=32.4/4=8.1n/mm。6.夾緊力計(jì)算：彈簧預(yù)計(jì)壓縮量S=G/K=1.36/8.1=0.012mm活塞行程L=5mm，所以彈簧力為：=K(S+L)=8.1(5+0.012)=40.5972N查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得液壓缸系統(tǒng)壓力為P=6MPa，效率=0.9.則液壓缸夾緊力F=(/4（-）P-)F=(/4151560.9-40.5972)=1720N摩擦力為：f=F=0.61720=1032N其中，取夾緊瓦與蝸輪的摩擦系數(shù)為0.6. 由于工作臺(tái)使用4個(gè)相同的液壓缸進(jìn)行加緊，總夾緊力：=10324=4128N由初始條件可以確定數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是：700NM。由公式其中L=150mm計(jì)算出.算出的M值大于700NM。所以，設(shè)計(jì)的液壓缸符合要求。 第4章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)可以通過一個(gè)操作面板來進(jìn)行控制，控制面板包括數(shù)字鍵，回0按鈕鍵，顯示器開關(guān)按鈕，報(bào)警信號(hào)燈，正反轉(zhuǎn)按鈕等，轉(zhuǎn)臺(tái)需要反復(fù)的正反轉(zhuǎn)，通過按操作面板上的正反轉(zhuǎn)按鈕就可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。當(dāng)加工零件需要旋轉(zhuǎn)時(shí)，在操作面板上輸入一個(gè)角度，轉(zhuǎn)臺(tái)就可以轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)里面都有一個(gè)圓光珊，它用來對(duì)位置進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)指令，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，由于交流伺服電動(dòng)機(jī)是一個(gè)閉環(huán)的系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度的結(jié)果會(huì)被系統(tǒng)收到，然后轉(zhuǎn)動(dòng)角度的結(jié)果與系統(tǒng)發(fā)出的指令進(jìn)行比較當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度有誤差時(shí)，圓光珊會(huì)檢測(cè)到誤差，把信號(hào)發(fā)饋給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)會(huì) 根據(jù)信號(hào)彌補(bǔ)誤差。轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度過大時(shí)，伺服電機(jī)會(huì)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度過小時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過這樣的方法來提高定位精度。 第5章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的三維造型 我使用的軟件為5.0，由于本次設(shè)計(jì)的使用到的零件有55個(gè)，還由于時(shí)間和篇幅的有限，我就對(duì)一些典型的零件比如蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)做一個(gè)詳細(xì)的介紹。 5.1蝸輪的畫法 （1）先畫一個(gè)高40，直徑為248的圓柱體，畫圓柱體我采用的是拉伸的畫法，現(xiàn)在front面，草繪一個(gè)直徑為248的圓，截圖如5-1 圖 5-1 草繪環(huán)境 （2）然后拉長(zhǎng)40毫米，得到如5-2的圖形 圖5-2 圓柱造型 （3）然后再在頂面畫一個(gè)直徑為190的圓，再通過切除材料拉伸，得到一個(gè)環(huán)形物體，如圖5-3圖5-3 環(huán)形造型 (4)然后再在底面畫一個(gè)直徑為240的圓通過去材料拉伸得到如圖5-4的物體，這一個(gè)步驟的目的是，給蝸輪制造一個(gè)凸起的臺(tái)子，這樣就可以通過兩個(gè)夾緊瓦來夾緊蝸輪了。 最后一步就是畫齒了，proe中畫齒的有以下幾個(gè)步驟 （1） 定義蝸輪模數(shù)，齒數(shù)，齒寬等參數(shù)； （2）使用方程創(chuàng)建出漸開線作為齒廓線； （3）利用拉伸特征，創(chuàng)建單個(gè)輪齒； （4）利用陣列命令，完成所有齒的創(chuàng)建，然后為陣列數(shù)量添加關(guān)系； 最后得出蝸輪的形狀如圖5-5 圖5-5 蝸輪的造型 蝸輪的畫法就完成了， 5.2蝸桿軸的畫法 下面再對(duì)蝸桿的三維造型做個(gè)詳細(xì)的介紹。蝸桿是通過5次拉伸得到的一個(gè)階梯軸。（1)先拉伸一個(gè)直徑為24長(zhǎng)94毫米的圓柱體，如圖5-6 圖5-6 1次拉伸圖 （2)然后再拉伸一個(gè)直徑為31長(zhǎng)42毫米的圓柱體.如圖5-7 圖5-7 2次拉伸（3) 再拉伸一個(gè)直徑為24長(zhǎng)68毫米的圓柱體如圖5-8 圖5-8 3次拉伸圖 （4)再拉伸一個(gè)直徑為19長(zhǎng)30毫米的圓柱體如圖5-9 圖5-9 4次拉伸圖 （5) 最后再拉伸一個(gè)直徑為16長(zhǎng)14毫米的圓柱體。如圖5-10 圖5-10 5次拉伸圖 （6) 然后再對(duì)兩頭倒圓角如圖5-11 圖5-11 倒圓角造型圖 （7)最后再通過螺旋掃描，加工出螺紋。 5.3 工作臺(tái)的造型 先畫一個(gè)直徑為271.923的圓，然后拉伸15mm,得到一個(gè)圓柱體，如圖5-12， 圖5-12 1級(jí)圓柱體 然后再畫一個(gè)直徑為320的圓，再拉伸15mm,得到如下圖5-13的形狀 圖5-13 2級(jí)圓柱體 再畫工作臺(tái)上面的T型槽，就可以得到工作臺(tái)的立體造型了。如圖5-14 圖5-14 工作臺(tái)三維造型 5.4 底座的三維造型 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的底座是非常復(fù)雜的，我利用多次的拉伸和旋轉(zhuǎn)得到其三維造型的，我就直接截一張底座的三維圖形，見圖5-15 圖5-15 底座的三維造型 5.5 底座與工作臺(tái)的裝配 先創(chuàng)建一個(gè)裝配文件，然后導(dǎo)入底座和工作臺(tái) ，如圖5-16 圖5-16 導(dǎo)入元件 然后再兩次添加匹配約束，就可以把底座和工作臺(tái)裝配在一起了，裝配圖如圖5-17 圖5-17 底座與工作臺(tái)的裝配圖 裝配完后再分解形成一個(gè)爆炸視圖，如圖5-18 圖5-18 爆炸視圖 5.6 夾緊瓦的三維造型 接下來我在簡(jiǎn)單的介紹一下夾緊瓦的造型，我這次設(shè)計(jì)使用的兩個(gè)夾緊瓦都是環(huán)形的，我一開始造出來的夾緊瓦發(fā)現(xiàn)兩個(gè)夾緊瓦沒法固定滾珠，滾珠可以在夾緊瓦上來回移動(dòng)，然后又在夾緊瓦上面挖了一個(gè)孔。夾緊瓦1造型圖如圖5-19，夾緊瓦2的三維造型如圖5-20。 圖5-19 夾緊瓦1三維造型圖5-20 夾緊瓦2三維造型 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的其他零件也是通過這種方法創(chuàng)造出來的，將所有的零件通過各種約束組裝在一起，proe中的比較常用的約束有匹配，對(duì)齊，插入，相切等，通過這些約束組裝零件，最后就可以得到數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的三維實(shí)體。 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)生涯的最后一個(gè)大作業(yè)，工作量之大不言而喻。從開始做到現(xiàn)在已經(jīng)做了兩個(gè)月了，每天雖說不是朝五晚九的做，但也是一直在認(rèn)真的進(jìn)行設(shè)計(jì)鉆研。本次設(shè)計(jì)還是有亮點(diǎn)的。比如在軸與軸的連接方面，本次設(shè)計(jì)用鎖緊銷代替了聯(lián)軸器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且所占空間比較小。設(shè)計(jì)的不足之處還是不少的，下面我就對(duì)兩個(gè)重要的問題來詳細(xì)說一下。第一：箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，薄厚不均勻，并且結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，不太容易制造出來。第二：所用的螺栓直徑過于偏小，但這并不影響連接的強(qiáng)度。 經(jīng)過三個(gè)月的努力，我完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此我首先感謝我的指導(dǎo)教師王宗才老師和在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給我?guī)椭^的同學(xué)們。為了完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我廣泛參考了相關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)例和各種數(shù)據(jù)資料，在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，克服了許多困難，也學(xué)到了很多知識(shí)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我重新鞏固了大學(xué)四年以來學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)，使它們成為一個(gè)系統(tǒng)，并讓我養(yǎng)成刻苦鉆研及認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木?，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)考察了我綜合應(yīng)用理論知識(shí)解決問題的能力，這在以前是沒有過的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是一次作業(yè)，更是在畢業(yè)前的一次大閱兵，我們應(yīng)該在現(xiàn)有技術(shù)條件下有一定的創(chuàng)新，使自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)有一定的前瞻性。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有所鞏固提高，而且通過CAD畫圖，我在軟件畫圖方面有了長(zhǎng)足發(fā)展。學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我將以前學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，解決了不少以前課堂理論學(xué)習(xí)時(shí)的疑惑。 由于我的水平有限，在設(shè)計(jì)中難免存在一些不足之處，還請(qǐng)各位老師多多指出，并予以指導(dǎo)建議，在此表示衷心的感謝！ 設(shè)計(jì)總結(jié) 用了兩個(gè)多月的工作，終于把這個(gè)設(shè)計(jì)做完了，收獲頗多。從這次設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多東西，最大的收獲是學(xué)會(huì)了蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)，在大三的機(jī)械設(shè)計(jì)這門課時(shí)，雖然學(xué)習(xí)了蝸輪蝸桿，但在做減速器課程設(shè)計(jì)時(shí)，沒有用到蝸輪，這也是那次課程設(shè)計(jì)的一個(gè)遺憾之處，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我更加深入地了解了蝸輪的設(shè)計(jì)。另外，我更熟練的使用AutoCad 這個(gè)軟件。本次繪圖都是在電腦上完成的，電腦繪圖是非常方便的?？梢院茌p松的對(duì)圖修改。另外，裝配圖的明細(xì)表可以直接調(diào)出來，不用手工制作。還有設(shè)計(jì)要求要畫出三維圖，但由于本人的proe水平不高，沒有很準(zhǔn)確的做出三維圖。這也是一個(gè)遺憾，在以后的時(shí)間中我會(huì)好好學(xué)習(xí)proe這個(gè)軟件。把自己的繪圖水平提高上去。雖然三維造型做的不好，但我還是有必要說一下我的收獲和不足之處，下面我就以蝸輪蝸桿這兩個(gè)典型的零件做一個(gè)說明，蝸桿是一個(gè)階梯軸，它是通過多次拉伸畫出其造型的，最難的是蝸桿螺紋的畫法，我在大三上學(xué)期的學(xué)過現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法這門課，也學(xué)習(xí)了螺紋的畫法，但現(xiàn)在幾乎已經(jīng)忘得差不多了，然后自己去圖書館借了一本proe書，書雖然接到了，我按照書上的步鄹畫螺紋，但最后還是沒畫出來，最后我又請(qǐng)教了同班的同學(xué)，終于把螺紋畫出來了，過程是很坎坷的，我相信我以后再也不會(huì)忘記螺紋的畫法了。蝸輪的造型對(duì)我來說就更困難了，它的造型方法有以下幾個(gè)步鄹：1，創(chuàng)建分度圓2，畫漸開線3，鏡像漸開線4，拉伸成實(shí)體5，陣列蝸輪齒6，創(chuàng)建齒輪的中間孔，并且用參數(shù)和關(guān)系式來控制相關(guān)的尺寸。雖然，三維實(shí)體造型完成的不好，但我從中更深入地了解了proe這個(gè)軟件的實(shí)用性與強(qiáng)大性，以后我會(huì)好好地學(xué)習(xí)這個(gè)軟件的。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)畫圖都是在autocad這個(gè)軟件上進(jìn)行的，在網(wǎng)上搜關(guān)于這個(gè)軟件的功能時(shí)發(fā)現(xiàn)了原來cad還可以利用程序畫圖，這就是它的二次開發(fā)的功能，利用它的二次開發(fā)，可以在幾秒內(nèi)的時(shí)間內(nèi)把一個(gè)復(fù)雜的圖形繪制出來。畢業(yè)設(shè)計(jì)做完的同時(shí)也意味著自己的學(xué)生生涯結(jié)束了，但我的學(xué)習(xí)生涯還沒結(jié)束，“學(xué)到老，活到老”是我的人生格言。 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)到這個(gè)階段，以算基本完成了，在這里我要感謝在設(shè)計(jì)中對(duì)我?guī)椭凸膭?lì)的老師和同學(xué)，我要對(duì)他們真誠地說一聲“謝謝您們的幫助和支持”。 我首先要感謝的是我的輔導(dǎo)老師我最敬愛的老師王宗才老師，王老師知識(shí)非常淵博。由于本人在大學(xué)四年的學(xué)涯中，學(xué)的不深入，我整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)狀態(tài)基本上是有課就去上課，沒課就在宿舍里宅著，雖說沒有掛過科，但所學(xué)的知識(shí)在學(xué)期結(jié)束之后就基本忘完了，更沒有把所學(xué)知識(shí)串聯(lián)起來，所以在設(shè)計(jì)中總會(huì)遇到各種各樣的困難難以解決，但幸運(yùn)的是在我設(shè)計(jì)遇到困難難以前進(jìn)時(shí)，王老師總會(huì)給我告訴我一些解決方法，這些方法有的在課本上也沒有見到過，作為學(xué)機(jī)械的我們學(xué)知識(shí)不應(yīng)只從課本上學(xué)習(xí)，畢竟課本只是我們學(xué)習(xí)的一種參考，從課本中，我們更應(yīng)該學(xué)的是學(xué)習(xí)的方法，以后畢業(yè)到社會(huì)中，我們還要學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，俗語說得好“活