1 摘 要 數(shù)控車(chē)床今后將向中高當(dāng)發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預(yù)計(jì)近年來(lái)對(duì)數(shù)控刀架需求量將大大增加。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車(chē)床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。 本部分主要對(duì) 四工位立式電動(dòng)刀架的機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用繼電 對(duì)以上部分運(yùn)用 圖，對(duì)電動(dòng)刀架有更直觀的了解。最后的提出了對(duì)電動(dòng)刀架提出了意見(jiàn)和措施。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控刀架 ； 電動(dòng)刀架 ； 四工位 2 is in to in to a as of it is to in of of to is it to up is it to to of to to to an of to ； 1 目 錄 緒 論 . 1 第 1 章 數(shù)控自動(dòng)刀架總體介紹 . 2 數(shù)控自動(dòng)刀架的設(shè)計(jì)背景 . 2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 . 2 主要技術(shù)參數(shù) . 2 本章小結(jié) . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 第 2 章 自動(dòng)刀架電氣說(shuō)明書(shū) . 3 電動(dòng)刀架系統(tǒng) . 3 電動(dòng)刀架及其工作原理 . 3 2. 1. 2 電動(dòng)刀架動(dòng)作過(guò)程 . 3 技術(shù)說(shuō)明 . 4 接口注意事項(xiàng) . 5 在裝調(diào)中，可能出選的異?，F(xiàn)象及原因 . 5 制說(shuō)明 . 9 本章小結(jié) . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 第 3 章 電動(dòng)刀架機(jī)械說(shuō)明書(shū) . 11 工作原理 . 11 刀架動(dòng)作順序 . 12 步進(jìn)電機(jī)的選用 . 12 蝸輪及蝸桿的選用與校核 . 13 選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型 . 13 3. 4. 2 選擇材料 . 13 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) . 13 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 . 14 3. 5. 1 蝸桿 . 14 3. 5. 2 蝸輪 . 15 3. 5. 3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 . 15 軸的校核 與計(jì)算 . 15 畫(huà)出受力簡(jiǎn)圖 . 15 3. 6. 2 畫(huà)出扭矩圖 . 16 3. 6. 3 彎矩圖 . 16 彎矩組合圖 . 16 根據(jù)最大危險(xiǎn)截面處的扭矩確定最小軸徑 . 17 2 連軸器的選擇 . 17 類(lèi)型選擇 . 17 載荷計(jì)算 . 17 型號(hào)選擇 . 17 聯(lián)接的類(lèi)型和尺寸 . 18 桿上鍵的選取與校核 . 18 承的選用 . 18 3. 12. 1 軸承的類(lèi)型 . 19 3. 12. 2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 . 19 3. 12. 3 滾動(dòng)軸承的配合 . 19 動(dòng)軸承 的潤(rùn)滑 . 19 3. 12. 5 滾動(dòng)軸承的密封裝置 . 19 章小結(jié) . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 第 4 章 總結(jié) . 20 致謝 . 21 參考文獻(xiàn) . 22 1 緒 論 數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車(chē)床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。 目前國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要 用于簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車(chē)床。另外臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。 電動(dòng)刀架是數(shù)控車(chē)床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時(shí)，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控車(chē)床需配備易于控制的電動(dòng)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活 方便地 完成各種幾何形狀的加工。 數(shù)控刀架的市場(chǎng)分析：國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來(lái)需要量可達(dá) 1000 1500臺(tái)。 數(shù)控刀架的高、中、低檔產(chǎn)品市場(chǎng)數(shù)控刀架作為數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點(diǎn) 。 這就要求設(shè)計(jì)的刀架具有 具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的 特 點(diǎn) 。它的原理 采用蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤(pán)嚙合，螺桿夾緊的工作原理 。 2 第 1 章 數(shù)控自動(dòng)刀架總體介紹 數(shù)控自動(dòng)刀架的設(shè)計(jì)背景 電動(dòng)刀架是數(shù)控車(chē)床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)控刀架的高、中、低檔產(chǎn)品市場(chǎng)數(shù)控刀架作為數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點(diǎn) 。 隨著數(shù)控車(chē)床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。 目前國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車(chē)床。另外臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。 在本次設(shè)計(jì)中我主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)一只四 工位立式電動(dòng)刀架的機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用繼電 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 我們的設(shè)計(jì)過(guò)程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能和控制不需要的物理性能 2） 判別功能載荷及其意義 3） 預(yù)測(cè)意外載荷 4） 創(chuàng)造有利的載荷條件 5） 提高合理的應(yīng)力分布和剛度而重量達(dá)到最輕 6） 應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 7） 根據(jù)性能組合選擇材料 8） 在儲(chǔ)備零件與整體零件之間精心的進(jìn)行選擇 9） 進(jìn)行功能設(shè)計(jì)以適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求 主要技術(shù)參數(shù) （ 1） 最大許用力矩（ 100 00 00 （ 2） 重復(fù)定位精度 ：（ 3）電機(jī)功率 (w) 20 （ 4） 電機(jī)轉(zhuǎn)速（ 1250 3 暫時(shí)停機(jī)正轉(zhuǎn)到位？置正轉(zhuǎn)標(biāo)志正轉(zhuǎn)輸出結(jié)束反轉(zhuǎn)到位？反向輸出延時(shí) 1編碼相同正 轉(zhuǎn) 標(biāo) 志 = 1 ？初始化開(kāi)始第 2 章 自動(dòng)刀架電氣說(shuō)明書(shū) 電動(dòng)刀架系統(tǒng) 電動(dòng)刀架及其工作原理 電動(dòng)刀架的機(jī)械部分類(lèi)似于蝸輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)刀具的抬升、旋轉(zhuǎn)（交換刀具位置）及下降鎖緊，這里著重討論實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作所必須的硬件條件和電路原理。 在圖 2電器 要完成刀架 電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)切換。在刀架旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，每個(gè)工位上的霍爾元件會(huì)依次切換為有效狀態(tài)，系統(tǒng)根據(jù) 2, 以推斷出目前的刀號(hào)，并判斷是否為當(dāng)前所選用刀具，一旦符合，則電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，鎖緊刀具。電動(dòng)刀架各時(shí)序的切換及間隔是系統(tǒng)控制的關(guān)鍵，反向鎖緊所用時(shí)間取決于電動(dòng)刀架生產(chǎn)廠家有推薦指標(biāo)，過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱甚至燒毀。為保證電動(dòng)刀架安全運(yùn)動(dòng)，在電動(dòng)刀架交流 380V 進(jìn)線處加裝快速熔斷器和熱繼電器。 2. 1. 2 電動(dòng)刀架動(dòng)作過(guò)程 數(shù)控系統(tǒng)調(diào)刀代碼開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，或行動(dòng)調(diào)刀時(shí)，首先輸出刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)，使刀架旋轉(zhuǎn)，當(dāng)接收到指定的刀具的到位信號(hào)后，關(guān)閉刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)，延遲 50間后，刀架開(kāi)始反轉(zhuǎn)而進(jìn)行鎖緊， 并開(kāi)始檢查鎖緊信號(hào)，當(dāng)接收到該信號(hào)后，關(guān)閉刀架反轉(zhuǎn)信號(hào)，延遲時(shí)間，并對(duì)電機(jī)制動(dòng)。換刀結(jié)束。程序轉(zhuǎn)入下一程序段繼續(xù)執(zhí)行。如執(zhí)行的刀號(hào)與現(xiàn)在的刀號(hào)（自動(dòng)記錄）一致時(shí)，則換刀指令立刻結(jié)束，并轉(zhuǎn)入下一程序段執(zhí)行。 我根據(jù)上述描述的換刀動(dòng)作過(guò)程，做了如下動(dòng)作流程圖 2 4 圖 2動(dòng)作流程圖 2 技術(shù)說(shuō)明 在設(shè)計(jì)過(guò)程中要求自動(dòng)刀架能夠按事先編定的程序動(dòng)作，也能按照手動(dòng)脈沖信號(hào)的給定依次動(dòng)作。 這次設(shè)計(jì)的是四工位刀架，其動(dòng)作如下： 1， 微機(jī)要刀： 要 刀信號(hào) 備響應(yīng) 電機(jī)正轉(zhuǎn) - 刀架上升 旋轉(zhuǎn) 霍爾元件發(fā)出信號(hào) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 刀架鎖緊 電機(jī)過(guò)流 發(fā)出中斷信號(hào) 應(yīng)答 加工 中應(yīng)用 8位單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 它有關(guān)技術(shù)要求，規(guī)范在其它章節(jié)有詳細(xì)說(shuō)明 2 ，手動(dòng)要求 電機(jī)正轉(zhuǎn) 刀架上升 刀架旋轉(zhuǎn) 霍爾元件發(fā)出信號(hào) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 刀架下降鎖緊 電機(jī)過(guò)流 發(fā)出中斷信號(hào) 應(yīng)答 加工 序調(diào)試 1） 按文字標(biāo)記記在電氣箱插頭上電動(dòng)刀架插頭和接口電源插頭。所接的 2 根電纜管內(nèi)有 4 根線。 3 根線接車(chē)床總開(kāi)關(guān) 后的 三相電源。一根黃綠線接系統(tǒng)地線，另管內(nèi) 7 根導(dǎo)線定義如下： 棕： 1#絕對(duì)要刀 藍(lán)： 2#絕對(duì)要刀 紅： 3#絕對(duì)要刀 黃： 4#絕對(duì)要刀 綠：微機(jī)柜 +1224V 白：回刀信號(hào) 黑：微機(jī)柜 +1224： 5#絕對(duì)要刀 紫： 6#絕對(duì)要刀 2） 刀架電氣箱固定在車(chē)床操作人員可能觸及的部位，先將 一下 5 按鈕， 0度，如刀架不動(dòng)，紅燈長(zhǎng)亮，表示電源反相序了，需要到正相序再次試車(chē)，用戶要求將代 暖氣箱安裝雜機(jī)床內(nèi)部，參看 2#電路原 理圖 接口注意事項(xiàng) 使用絕對(duì)要刀時(shí)，如微機(jī)不具備收到回答信號(hào)再啟動(dòng)下道程序功能，編程信號(hào)寬度應(yīng)大于最大可能運(yùn)動(dòng)時(shí)間 在裝調(diào)中，可能出選的異常現(xiàn)象及原因 1 孔殼帶電，燒斷保險(xiǎn)絲 原因：火地線反。插頭松動(dòng)，電機(jī)短路 2紅燈亮 ，不動(dòng)作 原因：三相電源反相序或缺相 架不動(dòng) 原因：檢查開(kāi)關(guān)位置是否準(zhǔn)確 原因：刀架發(fā)訊盤(pán)松動(dòng)，移動(dòng) 5 刀架運(yùn)轉(zhuǎn)不停 原因：開(kāi)關(guān)位置錯(cuò)誤，按鈕短路，探頭斷線 6 某刀位不動(dòng) 原因：接口燒壞或接口斷線 7 綠燈不亮 原因：保險(xiǎn) 絲斷或未擰緊，或插頭插反 8 電氣控制失靈 原因：夾刀過(guò)緊，刀臺(tái)變形 霍爾元件的選取 根據(jù)工作所需要及其它方面的具體要求： 選型： 工作電壓： V 截止電源電流： 6出低電壓： 電平輸出電流： 10A 其工作溫度范圍： 5 如下： 6 圖 2 微機(jī)送出信號(hào)控制手控硅二極管的控制級(jí) 圖 2 電機(jī)過(guò)流時(shí)信號(hào)采集電路 表 2 元件明細(xì)表： 序號(hào) 名稱 型號(hào) 圖表 數(shù)量 備注 1 繼電器 無(wú)座 2 繼電器 3 保險(xiǎn)管座 7 4 保險(xiǎn)管 5 保險(xiǎn)管 6 鈕子開(kāi)關(guān) 7 按鈕 8 穩(wěn)壓器 C 1 9 發(fā)光二極管 1 1 綠色 10 二極管 2 1 紅色 11 二極管 9 12 雪崩二極管 13 1 13 電容器 01F/40V 1 14 全橋整流器 14 400V/1A 8 15 全橋整流器 16 電阻器 4 1 17 電阻器 1 18 電阻器 6 19 電容器 1 1 20 電容器 6V 1 21 電容器 4 1 22 電容器 7 23 接叉件 A 24 接叉件 2 1 25 霍爾元件 4 9 制 說(shuō)明 （ 1）技術(shù)說(shuō)明 在設(shè)計(jì)中要求自動(dòng)刀架能夠按預(yù)先編定的程序動(dòng)作，也按照手動(dòng)脈沖技術(shù)信號(hào)的給定而依次動(dòng)作。 其控制的 T 功能過(guò)程可以如圖來(lái)表示 圖 2過(guò)程圖 其工作過(guò)程如下： 微機(jī)要刀： 要刀信號(hào) 備響應(yīng) 電機(jī)正轉(zhuǎn) 刀架上升 刀架旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)到霍爾元件發(fā)出信號(hào) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 刀架鎖緊 電機(jī)過(guò)流 發(fā)出中斷信號(hào) 應(yīng)答 加工 其中應(yīng)用 8 位單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 控制，其它有關(guān)技術(shù)要求，規(guī)范另詳 手動(dòng)要刀 手動(dòng)按鈕壓下 電機(jī)正轉(zhuǎn) 刀架上升 刀架旋轉(zhuǎn) 到位霍爾元件發(fā) 訊 電機(jī)反轉(zhuǎn) 刀架下降鎖緊 電機(jī)過(guò)流 發(fā)出中斷信號(hào) 應(yīng)答 加工 在設(shè)計(jì)中采用 司系列編程控制器： 2 I/O 地址分配表： I/O 口 作用說(shuō)明 0000 手動(dòng)機(jī)控選擇開(kāi)關(guān) 0001 手動(dòng)換刀按鈕 0002 機(jī)控，相對(duì)絕對(duì)要刀開(kāi)關(guān) 0003 1 號(hào)刀位霍爾元件 0004 2 號(hào)刀位霍爾元件 0005 3 號(hào)刀位霍爾元件 10 0006 4 號(hào)刀位霍爾元件 0007 1 號(hào)刀位機(jī)控信號(hào) 0008 2 號(hào)刀位機(jī)控信號(hào) 0009 3 號(hào)刀位機(jī)控信號(hào) 0010 4 號(hào)刀位機(jī) 控信號(hào) 0011 過(guò)流 1000 手動(dòng) 1 號(hào)刀保持繼電器 1001 手動(dòng) 2 號(hào)刀保持繼電器 1002 手動(dòng) 3 號(hào)刀保持繼電器 1003 手動(dòng) 4 號(hào)刀保持繼電器 1004 機(jī)控刀位保持繼電器 1005 機(jī)控絕對(duì)要刀保持繼電器 1006 定時(shí)準(zhǔn)備保持繼電器 0500 電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出 0501 電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出 0502 綠色發(fā)光二極管輸出 0503 紅色發(fā)光二極管輸出 0504 換刀完畢輸出應(yīng)答信號(hào) 表 2 序語(yǔ)句表： 地址 指令 數(shù)據(jù) 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 000 0016 000 0001 001 0017 001 0002 002 0018 002 0003 004 0019 004 0004 0020 0005 003 0021 005 0006 004 0022 006 0007 000 0023 002 0008 000 0024 000 0009 001 0025 001 0010 002 0026 002 0011 004 0027 004 11 0012 0028 0013 004 0029 006 0014 005 0030 003 0015 001 0031 003 地址 指令 數(shù)據(jù) 地址 指令 數(shù)據(jù) 0032 000 0048 500 0033 007 0049 006 0034 008 0050 0 0035 009 #0010 0036 010 0051 000 0037 004 0052 001 0038 004 0053 002 0039 002 0054 003 0040 003 0055 005 0041 004 0056 501 0042 005 0057 500 0043 006 0058 00 0044 005 0059 501 0045 500 0060 011 0046 00 0061 500 0047 006 0062 501 0063 006 0064 500 0068 503 0065 501 0069 011 0066 502 0070 504 0067 011 第 3 章 電動(dòng)刀架機(jī)械說(shuō)明書(shū) 工作原理 當(dāng)微機(jī)程序發(fā)出換刀信號(hào)，通過(guò)放大線路驅(qū)動(dòng)，繼電器使電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)減速器機(jī)構(gòu)和升降螺母機(jī)構(gòu)將上刀體升起至一定位置后離合轉(zhuǎn)盤(pán)起作用，帶動(dòng)上刀體旋轉(zhuǎn)到送刀位，刀位發(fā)訊盤(pán)發(fā) 12 出訊號(hào)，刀架控制器繼電器使 電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)發(fā)訊機(jī)構(gòu)使上刀體下降，齒牙盤(pán)嚙合，完成精定位，并通過(guò)蝸桿鎖緊蝸輪，使刀架鎖緊，當(dāng)夾緊力達(dá)到預(yù)先調(diào)好的狀態(tài)時(shí)，過(guò)流繼電器動(dòng)作，切斷源， 電機(jī)反轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)，并向微機(jī)發(fā)出換刀信號(hào)答復(fù)信號(hào)，加工順序開(kāi)始執(zhí)行。 刀架動(dòng)作順序 電機(jī) 減速機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu) 上刀體上升轉(zhuǎn)位 信號(hào)符合 粗定位機(jī)構(gòu) 上刀體下降 精定位 刀體鎖緊 電機(jī)停轉(zhuǎn) 換刀應(yīng)答 加工順序執(zhí)行安裝去掉車(chē)床小拖板，置刀架于拖板上，卸掉電機(jī)風(fēng)蓋，逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，活用內(nèi)六角板手轉(zhuǎn)動(dòng)軸承處之內(nèi)六角，使刀架轉(zhuǎn)動(dòng)到 45 度左右 時(shí)，打壓裝螺孔，然后固定刀架即可 根據(jù)上述描述的換刀動(dòng)作過(guò)程，做了如下動(dòng)作。 步進(jìn)電機(jī)的選用 許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動(dòng)元件。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行單元。這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 直接采用數(shù)字量進(jìn)行控制 ; 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)、停止方便； 成本低； 無(wú)誤差積累； 定位準(zhǔn)確； 低頻率特性比較好； 調(diào)速范圍較寬； 采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，其機(jī)構(gòu)也比 較簡(jiǎn)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(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如 數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)。 步進(jìn)電機(jī) 的選用一般通過(guò)估算負(fù)載轉(zhuǎn)距來(lái)選用： 負(fù)載轉(zhuǎn)距的估算公式為： 01 1()22i (3根據(jù)電機(jī)所帶負(fù)載的具體情況： F 蝸桿軸向力 0F 蝸桿徑向力 13 P 蝸桿的導(dǎo)程 i 減速比 摩擦系數(shù) 傳動(dòng)效率 參數(shù)的具體計(jì)算： 0110 . 2 2 1 0 4t a n 2 0 4 0 . 3 6 4 1 . 4 6 52 . 5 6 06 0 0 . 20 . 4 0 . 9 0 . 3 6F m g NP m Z m m m 摩 擦 主 軸蝸 桿 軸 承其 中 ； 代入數(shù)值計(jì)算得： 1 0 7 2 M根據(jù)1械產(chǎn)品目錄選出伺服電機(jī)的型號(hào)： 4蝸輪及蝸桿的選用與校核 由于前述所選電機(jī)可知 T=動(dòng)比設(shè)定為 i=60，效率 =作日安排每年 300工作日計(jì)，壽命為 7年。 選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型 根據(jù) 10085 1988的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿。 3. 4. 2 選擇材料 開(kāi)率到蝸桿傳動(dòng)效率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45 號(hào)鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐磨性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為 4555輪用鑄錫磷青銅 屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪 芯用灰鑄鐵 造。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(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)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距： 23 2 ()E (3（ 1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距 ，估取效率 = * *i=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) 1；由使用系數(shù) 14 由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù) K= *（ 3）確定彈性影響系數(shù) 選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，故 12160 4）確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 a 的比值 1而可查出 （ 5）確定許用應(yīng)力 H 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45而可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 H =268 因?yàn)殡妱?dòng)刀架中蝸輪蝸桿的傳動(dòng)為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 H= H =268=247（ 6）計(jì)算中心距 23 1 6 0 2 . 71 . 2 7 3 5 3 8 . 2 ( ) 2 4247a m m (3取中心距 a=50m=桿分度圓直徑 時(shí) 1而可查得 接觸系數(shù) Z=為 Z 因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 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=度圓直徑 桿頭數(shù) ；分度圓導(dǎo)程角 =3 11 38 蝸桿軸向齒距： m =(3蝸桿齒頂圓直徑： *11 2 3 2 . 2d h m m m (3蝸桿齒根圓直徑： *11 2 ( )d m h c =蝸桿軸向齒厚： 1 / 2= 15 3. 5. 2 蝸輪 蝸輪齒數(shù)： 62，變位系數(shù) =0 驗(yàn)算傳動(dòng)比： i=2z/1z=62/1=62(3這是傳動(dòng)比誤差為：（ 60(3蝸輪分度圓直徑： d2= 6 2 7 7 .5 (3蝸輪喉圓直徑： 3蝸輪齒根圓直徑： 33蝸輪喉母圓直徑 50 33. 5. 3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 22121 . 5 3 Yd d m (3當(dāng)量齒數(shù) 322 3 6 2 / c o s 3 . 1 8 6 2Z C O S (3根據(jù) 2=0， 2，可查得齒形系數(shù)2旋角系數(shù) 1140 =(3許用彎曲應(yīng)力 F= H資料可查得 造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力H =56命系數(shù) F=56 H =1 . 5 3 1 . 2 7 1 7 0 4 04 5 1 5 5 2 . 5 所以彎曲強(qiáng)度是滿足要求的。 軸的校核與計(jì)算 畫(huà)出受力簡(jiǎn)圖 計(jì)算出： 16 扭矩圖圖 33. 6. 2 畫(huà)出扭矩圖 T= 電機(jī) =60 （ 3 圖3 3. 6. 3 彎矩圖 M=180 10 = （ 3 圖 3矩圖 彎矩組合圖 由此可知軸的 最大 危險(xiǎn)截面所在。 組合彎矩 17 2 2()M M （ 3 圖 3矩組合圖 根據(jù)最大危險(xiǎn)截面處的扭矩確定最小軸徑 221() a （ 3 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 =彎截面系數(shù) W=的材料為 45 號(hào)鋼：1=60入相關(guān)數(shù)據(jù)可計(jì)算得： d 據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及小 連軸器的選擇 類(lèi)型選擇 為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷(xiāo)連軸器。 載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)距： T=。 M 計(jì)算轉(zhuǎn)距： A*T=M（ 3 型號(hào)選擇 因其主動(dòng)端直徑為 16動(dòng)端軸徑為 18 從（ 84）中查到 軸器的許用轉(zhuǎn)距為 用最大轉(zhuǎn)速為 7600r/軸徑在 1219 之間，故合用。 所以選擇的型號(hào)為： 16 3018 428 18 聯(lián)接的類(lèi)型和尺寸 因其軸上鍵的作用是傳扭矩，應(yīng)用平鍵連接即可，經(jīng)分析，為了傳動(dòng)精確，應(yīng)用單圓平鍵。 由資料可查出鍵的截面尺寸為：寬度 b=5度 h=5連軸器的寬度并參與鍵的長(zhǎng)度系列，從而取得鍵長(zhǎng) L=28連軸器寬度小一些）。 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因 而可查得許用橋壓力 P =120 150其平均值 P=135 鍵的工作長(zhǎng)度 l=83 鍵與連軸器的鍵槽的接觸高度 k=而可得： p= 332 1 0 2 0 . 1 4 7 2 1 02 . 5 2 3 1 6T k = p=1353 可見(jiàn)滿足要求。此鍵的標(biāo)記為：鍵 28 1096 1979 桿上鍵的選取與校核 （ 1）取鍵連接的類(lèi)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=6度 h=6連軸器的寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，從而取鍵長(zhǎng) L=40連軸器寬度小一些）。 （ 2） 鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因而可查得許用橋壓力 p=120 150其平均值 p=135 鍵的工作長(zhǎng)度 l=04與連軸器的鍵槽的接觸高度 k=而可得： p= 332 1 0 2 0 . 1 4 7 2 1 0 0 . 7 7 1 3 53 3 4 1 8 P a M P ak l d （ 3 可見(jiàn)滿足要求。 此鍵的標(biāo)記為：鍵 40 1096 1979。 承的選用 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸 19 來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類(lèi)型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤(rùn)滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問(wèn)題。 3. 12. 1 軸承的類(lèi)型 考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接傳遞給加工工件時(shí)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(lèi)軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。其機(jī)構(gòu)代碼為 3000，然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號(hào)為： 30216E 3. 12. 2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 軸承的游隙和欲緊時(shí)靠端蓋下的墊片來(lái)調(diào)整的，這樣比較方便。 3. 12. 3 滾動(dòng)軸承的配合 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。 動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 考慮到電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤(rùn)滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤(rùn)滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。 3. 12. 5 滾動(dòng)軸承的密封裝置 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類(lèi)。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。 唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為 了防止外物浸入，蜜蜂唇應(yīng)朝外。 20 第 4章 總結(jié) 經(jīng)過(guò)近 3 個(gè)月的不懈努力，本科教育中最重要的也是最后一個(gè)環(huán)節(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)，終于完成在即。首先，我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師們，是他們的悉心指導(dǎo)，讓我比較順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。勤于并善于總結(jié)過(guò)去，才能更好更快的進(jìn)步。為啟示自己更好的獲得別人的幫助，現(xiàn)將這一大學(xué)期間戰(zhàn)線最長(zhǎng)的考試中所獲得的點(diǎn)滴體會(huì)及收獲簡(jiǎn)介如下，與師長(zhǎng)及同學(xué)共享，并渴求指正。 1， 在工作中要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和循序漸進(jìn)，刨根問(wèn)底的韌勁： 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，有幸獲得與指導(dǎo)老師一起討論問(wèn)題的機(jī)會(huì) 。李老師及各位師兄弟在討論問(wèn)題中所體現(xiàn)出來(lái)的一絲不茍的精神讓我深受感動(dòng)。我想這些精神的體現(xiàn)在很大程度上源于他們?cè)谄綍r(shí)養(yǎng)成的良好的治學(xué)習(xí)慣，循序漸進(jìn)，不斷積累，決不放過(guò)任何一個(gè)含糊的問(wèn)題，以高度的責(zé)任感面對(duì)所有細(xì)節(jié)。 2， 接受了先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想及理念的熏陶 能力，精力及知識(shí)儲(chǔ)備的限制使我們的實(shí)際工作只能促及皮毛，但多少也對(duì)涉及的宏觀理念有了一定程度的了解和體會(huì)，我想這是從書(shū)本上不可能學(xué)到的，其正面引導(dǎo)作用又是更寶貴的甚至可能影響我們的一生。以開(kāi)闊的眼界緊跟科技發(fā)展的最新動(dòng)向，抓緊先進(jìn)科技脈搏跳動(dòng)的主旋律，并以足夠的 勇氣在自己的工作中從精神到現(xiàn)實(shí)行為兩方面均予以體現(xiàn)，這是我在設(shè)計(jì)過(guò)程中多次涌現(xiàn)的感知和認(rèn)識(shí)。 3， 在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下在一味以精神為秤桿來(lái)要求自己和他人是不現(xiàn)實(shí)的 堅(jiān)持用較遠(yuǎn)的眼光在十字路口進(jìn)行選擇是明智的。環(huán)顧四周，人們都在不停的學(xué)習(xí)，不學(xué)習(xí)就不能跟上時(shí)代的發(fā)展。毫無(wú)疑問(wèn)，在選擇課題時(shí)，我們要以國(guó)家和社會(huì)的發(fā)展為重，并結(jié)合自身的實(shí)際條件。 4， 書(shū)到用時(shí)方恨少，學(xué)以致用才能起到事半功倍的效果 在設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)很深的體會(huì)是，知識(shí)掌握的很不扎實(shí)，設(shè)計(jì)比普通考試綜合性更強(qiáng)，考試丟掉的只是分?jǐn)?shù)，而知識(shí)掌握不牢固對(duì)設(shè)計(jì)的影響要大 的多。因此對(duì)于用到的每一方面的知識(shí)往往因?yàn)椴淮_信而不得不重新進(jìn)行考證，進(jìn)度因此大大降低，隱含問(wèn)題的不斷出現(xiàn)使很多工作反復(fù)徘徊。我個(gè)人認(rèn)為為用而學(xué)由于具有明顯的目的性，比起以前枯