數(shù)控磨齒機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u32319數(shù)控磨齒機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例分析 196211.1回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1167111.1.1回轉(zhuǎn)工作臺(tái)材料的選用 249961.1.2工作臺(tái)尺寸大小確定 2239361.2加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)及布局 11274901.3回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案的確定 13134131.3.1傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)應(yīng)滿(mǎn)足的要求 1378911.3.2傳動(dòng)方案及分析 13304221.4運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及概述 13127561.4.1電機(jī)選形 14237951.5蝸輪蝸桿的材料選擇及熱處理 1460741.6蝸桿的選型 154261.7蝸輪蝸桿的主要參數(shù) 15186871.7.1模數(shù)m和壓力角α 15101821.7.2蝸桿分度圓直徑d1及蝸桿直徑系數(shù)q 16247181.7.3蝸桿頭數(shù)z1 1673111.7.4導(dǎo)程角γ 16175261.7.5傳動(dòng)比i和齒數(shù)比u 17195011.7.6蝸輪齒數(shù)z2 17156601.7.7蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距a 18323741.8蝸輪蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 18142621.8.1蝸桿幾何尺寸計(jì)算 1899301.8.2蝸輪幾何尺寸計(jì)算 1947401.9蝸桿傳動(dòng)力的計(jì)算 20184691.10蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度 2145461.11蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校驗(yàn) 22139841.12蝸桿的剛度計(jì)算 24162171.13聯(lián)軸器的選擇 2525331.14軸承的選擇 25235621.15小結(jié) 27回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是YK73125數(shù)控磨齒機(jī)的基礎(chǔ)元件，同屬于設(shè)計(jì)件。在完成加工的過(guò)程中需要承受較大的載荷，這對(duì)工作臺(tái)自身的剛度、精度保持性及使用壽命都提出了較高的要求。因此在自主設(shè)計(jì)的時(shí)候要從多方面考慮，合理設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的使用要求?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作為YK73125數(shù)控磨齒機(jī)重要的支撐部件，其決定著其加工精度和性能的基礎(chǔ)。工作臺(tái)的主要零件包括：工作臺(tái)底座、靜壓油盤(pán)、靜壓蓋、工作臺(tái)等幾個(gè)零件組成，其起到重要的支撐作用。即要求回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在承受一定載荷的情況下，具有良好的抗變形能力和長(zhǎng)期保持相互位置、精度的能力。因此要從多個(gè)方面考慮對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使其在結(jié)構(gòu)合理的前提下，具有一定的剛度和精度保持性。以下選擇從回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的材料選取，工作臺(tái)尺寸大小，表面設(shè)計(jì)（包括靜壓油盤(pán)的油孔和盤(pán)上溝槽、螺栓孔等），加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)及布局四個(gè)方面來(lái)對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)材料的選用為了保證回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)剛度，對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)材料的選取就極為重要?；诣T鐵自身的含碳量較高（2.7%~4.0%），碳的結(jié)構(gòu)形態(tài)多以片狀的石墨形式來(lái)展現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)流動(dòng)性好，凝固時(shí)收縮率較小，不易出現(xiàn)局部開(kāi)裂的情況；灰鑄鐵材料在制造成形加工過(guò)程中具備良好的鑄造性能，適合鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件。此外，這種片狀的石墨形態(tài)多存在于灰鑄鐵的晶體結(jié)構(gòu)之中，這就使得其在切削加工性、耐磨性和抗振性等方面表現(xiàn)良好。其次灰鑄鐵由于阻尼作用較強(qiáng)，因此剛度較高。除此之外，灰鑄鐵還具有制造成本低廉，適合大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，故灰鑄鐵通常作為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)材料。本次回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)材料采用灰鑄鐵HT150，最低抗拉強(qiáng)度σb為150MPa,彈性模量E為200GPa，泊松比v為0.32，密度ρ為7000kg/工作臺(tái)尺寸大小確定（1）回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座底座作為整體回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的支撐部分對(duì)于工作臺(tái)整體十分重要，工作臺(tái)底座的形狀是由正方形和圓形組合而成，這樣的結(jié)構(gòu)更貼合與工作臺(tái)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)的底座具體形狀如下圖3-1所示。底座底座圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座工作臺(tái)底座正方形部分長(zhǎng)寬都為1450mm，圓形部分大小為D=1300mm,圓心定位為圓心距離正方形頂點(diǎn)的直線(xiàn)距離為1300mm。工作臺(tái)底座整體高為150mm。底座上開(kāi)的第一個(gè)圓環(huán)形環(huán)槽尺寸大小為：外圓尺寸大小D=1060mm,內(nèi)圓尺寸大小D=960mm,深度為h=30mm。底座圓形部分的中心內(nèi)圓孔尺寸為D=200mm，深度則完全貫穿整個(gè)工作臺(tái)底座。底座上開(kāi)有四個(gè)U形槽，其是在D=870mm的圓與從底座圓心出發(fā)與水平方向夾角為105°的射線(xiàn)相交點(diǎn)處，以此點(diǎn)為圓心半徑為D=50mm的半圓與兩條平行于那條夾角為105°的射線(xiàn)寬為50mm，深度為h=50mm的U形槽，每個(gè)U形槽相隔夾角為90°。接著就是底座上的內(nèi)圓形環(huán)槽，其尺寸為內(nèi)圓直徑D=300mm,外圓直徑D=750mm，深度h=110mm。（2）回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的靜壓蓋回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的靜壓蓋嵌套于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座的內(nèi)圓形環(huán)槽之中，靜壓蓋的用途是防止工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)，其形狀如下圖3-2所示。靜壓蓋靜壓蓋圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的靜壓蓋其尺寸大小為內(nèi)圓孔直徑為D=300，外圓大小為D=740mm，厚度為h=110mm，在外圓上還有半徑為R=3mm的圓角，總體質(zhì)量為m=276.284kg,重量w=2707.58N。在此處添加圓角的目的是為了去除零件在鑄造加工時(shí)殘留的加工毛刺，以此來(lái)保證零件加工的精準(zhǔn)度以及改善零件性能，其次的話(huà)，在零件邊楞處留有圓角可以起到保護(hù)工人在工作時(shí)不會(huì)被邊楞邊角劃傷，在靜壓蓋的邊棱處設(shè)置圓角，也有助于工人在裝配時(shí)方便于零部件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的裝配。（3）回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作臺(tái)與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座用螺釘相連接，工作臺(tái)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn),其最主要的用途就是遵從控制裝置發(fā)出的信號(hào)或者是指令，對(duì)被加工產(chǎn)品進(jìn)行回轉(zhuǎn)分度行為，又或者是做連續(xù)的回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)完成數(shù)控加工中心所編輯的加工工序。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作臺(tái)分為幾個(gè)部分的圓形結(jié)構(gòu)疊加而成，其形狀如下圖3-3所示。工作臺(tái)工作臺(tái)圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s13回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作臺(tái)工作臺(tái)總體質(zhì)量為m=1785.27kg,重量為w=17495.7N。第一部分其外圓尺寸為D=400mm，內(nèi)圓孔尺寸D=300mm，厚度為h=80mm。第二部分其外圓尺寸為D=860mm,內(nèi)圓孔尺寸D=300mm,厚度為130mm。第三部分是為固定蝸輪所衍生的，其表面上開(kāi)有12個(gè)螺紋，在之后的設(shè)計(jì)中會(huì)有這些螺紋孔的設(shè)計(jì)，在此就不做過(guò)多的敘述了。第三部分其外圓的尺寸為D=1000mm，內(nèi)圓孔尺寸D=300mm，厚度為h=20mm。第四部分是工作臺(tái)整體最大的圓形部分，其外圓尺寸為D=1150mm,內(nèi)圓孔尺寸D=300mm，厚度為h=40mm。第五部分為工作臺(tái)承載被加工產(chǎn)品的平臺(tái)，其外圓的尺寸為D=1050mm，內(nèi)圓孔尺寸D=300mm，厚度為h=55mm。在工作臺(tái)的第五部分平臺(tái)上還開(kāi)有均勻分布的八個(gè)倒T型槽，T型槽尺寸大小根據(jù)GB/T158-1996的表規(guī)定的尺寸范圍而定，下圖為GB/T158-1996的表的部分尺寸范圍，結(jié)合工作臺(tái)的整體尺寸和相關(guān)要求，T型槽尺寸大小取A=22mm,B=40mm,C=16mm,H=40mm,E=1.6mm,F=1mm,G=2.5mm。T型槽尺具體形狀件下圖3-4。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s14T型槽形狀尺寸表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11T型槽尺寸大小T型槽（mm）ABCHEFG基礎(chǔ)尺寸尺寸min尺寸max尺寸min尺寸max尺寸min尺寸max尺寸max尺寸max尺寸max223740161838451.612.5注：1.靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的T型槽底部需要設(shè)置有空刀槽，其寬度為A，深度大約為1~2mm。靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的T型槽寬度A的極限偏差：有配合要求的基準(zhǔn)槽標(biāo)注為H8；沒(méi)有配合要求的固定槽標(biāo)注為H12。當(dāng)靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)T型槽直接鑄出時(shí)，其尺寸偏差自定。3.靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的T型槽表面粗糙度Ra允許值：設(shè)置為基準(zhǔn)的槽允許值為3.2μm;除基準(zhǔn)槽之外的T型槽允許值為6.3μm，其余表面的粗糙度Ra允許值為12.5μm。（4）靜壓油盤(pán)的設(shè)計(jì)靜壓油盤(pán)是整個(gè)工作臺(tái)設(shè)計(jì)中最為重要的一個(gè)零部件，靜壓盤(pán)的作用是對(duì)工作臺(tái)起到定位和支撐的作用，在靜壓油盤(pán)和工作臺(tái)之間形成靜壓油膜支撐工作臺(tái)，其主要形狀為圓環(huán)狀，上表面和底面上都開(kāi)有扇形溝槽，在靜壓盤(pán)的上下左右四個(gè)方位上都開(kāi)設(shè)有相互貫通的油孔，在靜壓盤(pán)的圓形環(huán)槽內(nèi)還開(kāi)有四個(gè)漏油孔，在圓環(huán)內(nèi)孔壁上還開(kāi)有六個(gè)沿內(nèi)孔圓周均勻分布的方孔槽，靜壓油盤(pán)大致圖形見(jiàn)下圖3-5。靜壓油盤(pán)靜壓油盤(pán)圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s15靜壓油盤(pán)靜壓油盤(pán)的整體圓環(huán)尺寸為：外圓直徑D=960mm,內(nèi)圓直徑為D=400mm。靜壓油盤(pán)上表面的軸向油孔與靜壓油盤(pán)圓周上所開(kāi)的第一個(gè)徑向油孔相貫通，靜壓油盤(pán)圓周上所開(kāi)的第二個(gè)徑向油孔與靜壓油盤(pán)底面上的軸向油孔相貫通。由靜壓油盤(pán)兩側(cè)輸入的靜壓油通過(guò)上下兩條相互貫通的油孔，把靜壓油輸送到靜壓油盤(pán)的上表面的扇形環(huán)槽與油盤(pán)的下底面的扇形環(huán)槽里。圓周上的徑向油孔孔徑大小為Φ=10mm，油孔長(zhǎng)度為L(zhǎng)=180mm；靜壓盤(pán)上的軸向油孔孔徑大小為Φ=10mm，油孔長(zhǎng)度為L(zhǎng)=25mm，靜壓油盤(pán)總質(zhì)量為257.436kg，重量為2522.87N。在靜壓油盤(pán)上表面上的內(nèi)部圓形環(huán)槽內(nèi)還開(kāi)設(shè)有四個(gè)漏油孔，其目的是使得從工作臺(tái)上流下的靜壓油可以沿著漏油孔流至回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座。油孔的形狀和位置如下圖3-6所示相互貫通的油孔相互貫通的油孔圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s16相互貫通的油孔漏油孔漏油孔圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s17漏油孔漏油孔的定位：其圓孔圓心在直徑為D=870mm的圓與起點(diǎn)從坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，與水平軸線(xiàn)夾角為105°的射線(xiàn)的交點(diǎn)處，漏油孔尺寸大小為R=25mm，孔深完全貫穿整個(gè)靜壓油盤(pán)，使得從工作臺(tái)上流下的靜壓油可以沿著漏油孔流至回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座。扇形油槽的尺寸扇形夾角為90°，其扇形外圓尺寸大小為D=740mm，內(nèi)圓尺寸大小為D=510mm，扇形油槽的的寬度為B=10mm，中間溝槽寬度為B=20mm，深度為h=10mm。靜壓油盤(pán)上的扇形油槽的圖形如下圖3-8所示扇形油槽扇形油槽圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s18靜壓油盤(pán)上扇形油槽圓形環(huán)槽圓形環(huán)槽圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s19靜壓油盤(pán)上圓形環(huán)槽圓形環(huán)槽的外圓尺寸大小為D=920mm，內(nèi)圓尺寸大小為D=820mm，深度為為h=15mm。沿內(nèi)孔圓周均勻分布的方孔槽和通油孔如下圖3-10所示通油孔方孔槽通油孔方孔槽圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s110靜壓油盤(pán)上的方孔槽和通油孔方孔槽的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=90mm，長(zhǎng)度為靜壓油盤(pán)底面上扇形溝槽如下圖3-11所示底面上扇形溝槽底面上扇形溝槽圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s111靜壓油盤(pán)底面上扇形溝槽底面上扇形溝槽的外圓尺寸大小為D=720mm，內(nèi)圓尺寸大小為D=530mm，每個(gè)扇形溝槽夾角為90°，總計(jì)共有四個(gè)扇形溝槽。靜壓油盤(pán)底面上螺紋孔形狀和位置如下圖3-12所示螺紋孔螺紋孔圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s112靜壓油盤(pán)底面上螺紋孔靜壓油盤(pán)底面上共有20個(gè)螺紋孔與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座上的螺紋孔相對(duì)應(yīng)，螺紋孔尺寸大小為D=10mm，其定位尺寸為圓心分布在直徑大小為D=854mm的圓上每個(gè)螺紋孔的夾角為15°，螺紋孔深h=10mm。加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)及布局由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座厚度較大，加強(qiáng)筋的使用會(huì)給回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座結(jié)構(gòu)帶來(lái)多方面的提升。具體分為以下幾個(gè)方面：（1）能夠有效的提高回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性，特別是將加強(qiáng)筋布置在工作臺(tái)受壓的部位，充分利用灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度搞得特點(diǎn)，有效的抵抗受壓、沖擊、扭轉(zhuǎn)帶來(lái)的形變。同時(shí)也能夠節(jié)約材料的用量，減輕回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的質(zhì)量，節(jié)省鑄造成本；（2）可以減少回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座截面的畸變，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座厚度較大的空間內(nèi)合理布置加強(qiáng)筋能夠減少局部變形和應(yīng)力集中，還能夠起到降噪的作用；（3）加強(qiáng)筋能夠有效地改善回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座內(nèi)部結(jié)構(gòu)的填充性，防止零部件內(nèi)部出現(xiàn)金屬堆積一團(tuán)的現(xiàn)象從而產(chǎn)生縮孔、結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)裂紋等表面缺陷；（4）在完成零部件的加工過(guò)程中，由于外部的環(huán)境溫度、電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)及機(jī)械摩擦等都會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，因?yàn)榧訌?qiáng)筋的分置布局，其能夠有效地散熱，從而降低回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的熱變形?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)的底座有六排橫向垂直于水平面底面的加強(qiáng)筋板，它們的間距為140mm。在另一個(gè)方向上排列著六排縱向在垂直于水平底面的加強(qiáng)筋板，其間距為160mm，無(wú)論是橫向還是縱向排列的加強(qiáng)筋板，其筋板的厚度都為20mm?？v向的加強(qiáng)筋板主要提高回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的抗彎強(qiáng)度，橫向的加強(qiáng)筋板提高回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的抗扭強(qiáng)度。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)布局呈“井”字形結(jié)構(gòu)布局排列，此類(lèi)加強(qiáng)筋的選取應(yīng)用在原有零部件的基礎(chǔ)上節(jié)約了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座材料用量，減輕了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的自重，大大改善了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的承載性能。加強(qiáng)筋的布局及形狀如下圖3-13所示橫向加強(qiáng)筋板縱向加強(qiáng)筋板加強(qiáng)筋板橫向加強(qiáng)筋板縱向加強(qiáng)筋板加強(qiáng)筋板圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s113工作臺(tái)底座加強(qiáng)筋形狀及布局回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座有六排橫向垂直于水平面底面的加強(qiáng)筋板，它們的間距為140mm。在另一個(gè)方向上排列著六排縱向在垂直于水平底面的加強(qiáng)筋板，其間距為160mm，無(wú)論是橫向還是縱向排列的加強(qiáng)筋板，其筋板的厚度都為20mm?？v向的加強(qiáng)筋板主要提高回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的抗彎強(qiáng)度，橫向的加強(qiáng)筋板提高回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的抗扭強(qiáng)度。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)布局呈“井”字形結(jié)構(gòu)布局排列，此類(lèi)加強(qiáng)筋的選取應(yīng)用在原有零部件的基礎(chǔ)上節(jié)約了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座材料用量，減輕了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的自重，大大改善了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座的承載性能?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案的確定傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)應(yīng)滿(mǎn)足的要求回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的組成一般有電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置以及工作臺(tái)等部分組成，蝸輪蝸桿之間的嚙合作為工作臺(tái)整體的傳動(dòng)裝置，起到在電動(dòng)機(jī)與靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的作用，并且可以實(shí)現(xiàn)分度進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在以本題目所給任務(wù)書(shū)的內(nèi)容為背景下，電動(dòng)機(jī)采用交流伺服電機(jī)，靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)則選用帶有T型槽的圓形轉(zhuǎn)臺(tái)，其傳動(dòng)裝置則選用蝸桿傳動(dòng)。傳動(dòng)方案應(yīng)主要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求:（1）機(jī)械功能要求：設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)額定功率、允許轉(zhuǎn)速以及運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)形式。（2）工作條件要求：滿(mǎn)足正常工廠(chǎng)作業(yè)環(huán)境以及員工工作制度等要求。（3）工作性能要求：可滿(mǎn)足人機(jī)一體性以及滿(mǎn)足生產(chǎn)效率等要求。（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求：靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、員工操作便利以及滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)合理性等要求。傳動(dòng)方案及分析經(jīng)初步擬定靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為：交流伺服電機(jī)—蝸桿傳動(dòng)—工作臺(tái)傳動(dòng)方案分析如下：蝸桿傳動(dòng)與其他傳動(dòng)形式相比，在滿(mǎn)足所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比的同時(shí)，蝸桿傳動(dòng)的尺寸較小，因而各零件之間的結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊。除此之外，蝸桿傳動(dòng)還具有傳動(dòng)定穩(wěn)無(wú)雜音、具備良好自鎖性等特點(diǎn)。由此分析可得選擇蝸桿傳動(dòng)較為合理。運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及概述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3-14所示圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s114運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖YK73125數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由MDMA交流伺服電機(jī)、梅花彈性聯(lián)軸器、角接觸球軸承、蝸桿傳動(dòng)等部件組成。其運(yùn)行原理為交流伺服電機(jī)與聯(lián)軸器的主動(dòng)端相連接，聯(lián)軸器的從動(dòng)端與蝸桿相連接，蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工作臺(tái)做圓周運(yùn)動(dòng)。交流伺服電機(jī)輸出動(dòng)力，電機(jī)上鍵與聯(lián)軸器主動(dòng)端鍵槽相配合傳遞電機(jī)輸出的扭矩，輸出扭矩帶動(dòng)蝸桿傳動(dòng)使得工作臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)選形傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床電機(jī)一般選用交流伺服電機(jī)，根據(jù)查閱資料和相關(guān)電機(jī)選型計(jì)算可以確定所用電機(jī)功率為P=5KW，型號(hào)為MDMA增量式（17位編碼器）無(wú)制動(dòng)器10，其額定轉(zhuǎn)矩位23.8N?M。電機(jī)輸出功率P0P蝸輪蝸桿的材料選擇及熱處理蝸桿傳動(dòng)失效形式與齒輪傳動(dòng)失效形式大體上相差不多，點(diǎn)蝕、輪齒磨損、齒面膠合以及輪齒疲勞折斷等幾種作為最為常見(jiàn)的蝸桿傳動(dòng)失效形式是首先需要避免的。但是蝸桿傳動(dòng)在運(yùn)動(dòng)形式上類(lèi)似于螺旋傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方式的輪齒的嚙合效率偏低，而且在傳動(dòng)時(shí)伴隨有較大的相對(duì)滑動(dòng)速度。綜上所述，齒輪磨損以及齒面膠合是蝸桿傳動(dòng)中最易發(fā)生的兩種失效形式。特別地，由于潤(rùn)滑不良以及傳動(dòng)過(guò)程中缺少散熱，導(dǎo)致大量的熱量堆積在輪齒嚙合處，此時(shí)更易發(fā)生齒輪磨損和齒面熱膠合的失效情況。由于設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，蝸桿傳動(dòng)中輪齒嚙合摩擦較大，且在蝸輪蝸桿的加工過(guò)程中蝸輪輪齒大小與蝸桿的尺寸不可能做的完全一樣，因此加工出來(lái)的蝸輪蝸桿的齒形需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的磨合適應(yīng)才能夠使二者精準(zhǔn)共軛，最終達(dá)到理想嚙合狀態(tài)。綜上所述，蝸輪蝸桿材料應(yīng)具備抗磨、抗膠合能力較強(qiáng)的材料以適應(yīng)蝸桿傳動(dòng)的工作情境。以青銅合金或者是鑄鐵為蝸輪齒圈的材料，再配以經(jīng)過(guò)淬火變硬和磨削加工處理后的鋼制蝸桿作為蝸桿傳動(dòng)的零部件，這樣才能夠滿(mǎn)足上述要求。綜上所述，以45號(hào)鋼作為蝸桿材料，為獲得較高的精度、滿(mǎn)足蝸桿校核強(qiáng)度，則需對(duì)蝸桿的部分齒輪表面進(jìn)行滲碳淬火熱處理。以鑄造錫青銅作為蝸輪材料，為了降低成本以及提高貴重金屬利用率，把晶體軟組織抗磨性能和硬組織承載性能較好的鑄造錫青銅僅用于齒圈的制造，而蝸輪的齒心則用HT100制造蝸桿的選型蝸桿作為靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)裝置是靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵的傳動(dòng)部件，因此其類(lèi)型選擇十分重要。常見(jiàn)的蝸桿類(lèi)型有以下四種。阿基米德蝸桿：因其端面輪廓是由阿基米德螺旋線(xiàn)構(gòu)成而得名阿基米德蝸桿，其也稱(chēng)作ZA蝸桿。此蝸桿一般由車(chē)床批量加工而成，加工方便普適性較強(qiáng)，其廣泛應(yīng)用于需自鎖且輕載和低速的傳動(dòng)中。漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿：因其端面齒廓是由漸開(kāi)線(xiàn)組成而得名漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿，其也稱(chēng)作ZI蝸桿，從一定性質(zhì)上來(lái)看，漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿與漸開(kāi)線(xiàn)斜齒輪一般無(wú)二。此蝸桿也是由車(chē)床批量車(chē)制而成，但由于此類(lèi)蝸桿加工時(shí)所用刀具的齒形角與其基圓的螺旋角相等。因此，此類(lèi)蝸桿還可在床用機(jī)床上批量磨削制成。由于法向直廓蝸桿和錐面包絡(luò)蝸桿在蝸桿傳動(dòng)中不經(jīng)常使用，因此在這就不最過(guò)多的闡述了。綜上所述，根據(jù)對(duì)以上幾種蝸桿特征的闡述再結(jié)合GB/T10085-1988的選型推薦可以得出，YK73125數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)應(yīng)選用阿基米德蝸桿，即ZA蝸桿。蝸輪蝸桿的主要參數(shù)在進(jìn)行蝸桿蝸輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要正確地選取蝸輪蝸桿的參數(shù)模數(shù)m和壓力角α在蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸中，模數(shù)m作為蝸桿傳動(dòng)整體設(shè)計(jì)的重要計(jì)算參數(shù)是設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的重點(diǎn)。與一般直齒圓柱齒輪傳動(dòng)無(wú)二，蝸桿上的軸面模數(shù)ma1與蝸輪上的端面模數(shù)mt1應(yīng)保持一致，其上的兩個(gè)壓力角αa1mα蝸桿軸向壓力角、法向壓力角、導(dǎo)程角三者的換算公式為：tan注：ZA蝸桿的軸向壓力角αa選用標(biāo)準(zhǔn)值（20°），γ蝸桿分度圓直徑d1及蝸桿直徑系數(shù)q蝸桿和蝸輪作為蝸桿傳動(dòng)中主要的兩個(gè)零部件，其設(shè)計(jì)參數(shù)的大小關(guān)乎蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)效率以及是否滿(mǎn)足本課題設(shè)計(jì)要求。在此引入蝸桿的分度圓直徑d1q=蝸桿分度圓直徑的計(jì)算公式為:d蝸桿頭數(shù)z1蝸桿頭數(shù)z1注：通常蝸桿的頭數(shù)取為1、2、4、6。這里蝸桿頭數(shù)取z導(dǎo)程角γ在此之后，導(dǎo)程角γ也會(huì)隨以上兩個(gè)參數(shù)的選定而確定下來(lái)。tan式中：p由圖3-15可知導(dǎo)程角與導(dǎo)程的關(guān)系圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s115導(dǎo)程與導(dǎo)程角的關(guān)系傳動(dòng)比i和齒數(shù)比u傳動(dòng)比：i=齒數(shù)比：u=當(dāng)蝸桿為主動(dòng)時(shí)i=注：式中，n式中，z蝸輪齒數(shù)z2蝸輪齒數(shù)z2是蝸輪零件的一個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)，其大小影響著蝸桿傳動(dòng)的整體傳動(dòng)效率和傳動(dòng)穩(wěn)定性。在理論上，如若蝸輪齒數(shù)小于17的話(huà)，則會(huì)發(fā)生根切以及輪齒干涉等不良現(xiàn)象。因此，為避免此類(lèi)現(xiàn)象的發(fā)生，蝸輪齒數(shù)的最小值不得低于17。在實(shí)際中，蝸輪齒數(shù)的選取大約在28~80綜上所述結(jié)論再結(jié)合表3-2中的蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)zz表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2的推薦值i=zzi=zz≈5629~3114~30229~617~15429~6129~82129~82蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距a蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距為：a=蝸輪蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算蝸輪蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸及計(jì)算公式可由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖11-15及表11-3、11-4中查得。蝸桿幾何尺寸計(jì)算蝸桿頭數(shù)取z1=1，模數(shù)m=20，齒頂高系數(shù)取h蝸桿齒寬取b蝸桿分度圓導(dǎo)程角:γ=arctan蝸桿直徑系數(shù)q:q=蝸桿軸向齒距pap蝸桿導(dǎo)程pzp蝸桿分度圓直徑d1d蝸桿齒頂圓直徑da1d蝸桿齒根圓直徑df1d蝸桿齒頂高h(yuǎn)a1h蝸桿齒根高h(yuǎn)f1h蝸桿齒高h(yuǎn)1h頂隙C:C=蝸桿軸向齒厚sas蝸桿法向齒厚sns蝸輪幾何尺寸計(jì)算蝸輪頭數(shù)取z2=63，模數(shù)m=20，齒頂高系數(shù)取ha?蝸輪分度圓直徑d2d蝸輪齒頂高h(yuǎn)a2h蝸輪齒根高h(yuǎn)f2h蝸輪喉圓直徑da2d蝸輪齒根圓直徑df2d蝸輪齒高h(yuǎn)2h蝸輪齒寬角θ：θ=2arcsin蝸桿傳動(dòng)力的計(jì)算蝸桿圓周力Ft1、蝸輪軸向力FF蝸桿軸向力Fa1、蝸輪圓周力FF蝸桿徑向力Fr1、蝸輪徑向力FF法向力FnF蝸桿軸傳遞的扭矩T1TT式中:T1、Td2、dP1、P2的單位為KW、n1、n2的單位為r/min蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度蝸輪圓周速度vv確定載荷系數(shù)KK為載荷系數(shù),K=KAKβKv,其中KA為使用系數(shù)，查表3-3；Kβ為齒向載荷分布系數(shù)，當(dāng)蝸桿傳動(dòng)處于平穩(wěn)載荷下工作時(shí)，載荷分布不均勻的現(xiàn)象將由于工作表面良好的磨合而得到改善，此時(shí)Kβ可以取到Kβ=1；當(dāng)載荷變化較大時(shí)，或者是受到?jīng)_擊、振動(dòng)時(shí)，可以取Kβ表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s13使用系數(shù)KA工作類(lèi)型ⅠⅡⅢ載荷性質(zhì)均勻、無(wú)沖擊不均勻、小沖擊不均勻、大沖擊每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)＜2525~50＞50啟動(dòng)載荷小較大大K11.151.2這里取KAK=計(jì)算許接觸應(yīng)力σ因蝸輪所選材料為鑄造錫磷青銅ZCuSn10P1,其強(qiáng)度極限σB<300MPa,因此蝸輪的失效形式主要為接觸疲勞失效，故應(yīng)先從表3-4中查出蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力σH',再按σH=KHNσH'算出許用接觸應(yīng)力的值。式中KHNN=60jK錫青銅蝸輪的基本許用應(yīng)力σH表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s14錫青銅蝸輪的基本許用應(yīng)力σH'蝸輪材料鑄造方法蝸桿螺旋面的硬度（MPa）≤45HRC>45HRC鑄錫磷青銅ZCuSn10P1砂模鑄造150180金屬模鑄造220268由表選取錫青銅蝸輪的基本許用應(yīng)力σHσ蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算σ由上式可得蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)（1）渦輪齒形系數(shù)Y渦輪齒形系數(shù)可由蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)zv2及變位系數(shù)xzx根據(jù)蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)zv2及變位系數(shù)xY（2）螺旋角影響系數(shù)YY（3）蝸輪的許用彎曲應(yīng)力σ蝸輪的許用彎曲應(yīng)力σF=σF'KFN,其中σFN=60jK蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力σF'表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s15蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力σF'蝸輪材料鑄造方法單側(cè)工作σ雙側(cè)工作σ鑄錫青銅ZCuSn10P1砂模鑄造4529金屬模鑄造5640由表選取蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力σFσ蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算1.53Km因?yàn)閙2蝸桿的剛度計(jì)算蝸桿收到力的作用之后如果產(chǎn)生過(guò)大的形變，就會(huì)造成輪齒上的載荷集中，從而影響蝸桿與蝸輪的正確嚙合，所以蝸桿還需要進(jìn)行剛度校核。在校核蝸桿的剛度時(shí)，通常是把蝸桿的螺旋部分看作是以蝸桿齒根圓直徑為直徑的軸端，因此主要是校核蝸桿的彎曲剛度，其最大撓度γ可以按下面的公式作為近似計(jì)算，得到蝸桿的剛度校驗(yàn)公式為γ=式中：Ft1Ft1E?蝸桿材料的彈性模量，MPaI?蝸桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，I=πdf14L'?蝸桿兩端支撐間的跨距，mm,其大小視具體結(jié)構(gòu)要求而定，當(dāng)初步計(jì)算時(shí)可以取L'γ?許用最大撓度，γ=d計(jì)算蝸桿危險(xiǎn)截面的慣性矩：I=計(jì)算許用最大撓度：γ計(jì)算蝸桿兩端支撐間的跨距：L校驗(yàn)：