1、 e 題 目 雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 e 學(xué)號(hào) e 所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) e 指導(dǎo)教師 e 完成地點(diǎn) e 2009 年 6 月 6 日 雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)作者：e（e）指導(dǎo)老師：e 摘要 本文以西泰克臥式力矩電機(jī)直驅(qū)的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)為分析對(duì)象，采用角接觸球軸承為支承方式，設(shè)計(jì)一臺(tái)力矩電機(jī)直驅(qū)的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)。力矩電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)采用的直驅(qū)技術(shù)提供了高動(dòng)態(tài)特性、高精度和高可靠性。安裝后無(wú)后期維護(hù)、無(wú)精度磨損。基于簡(jiǎn)單而對(duì)稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所有部件、電機(jī)、軸承完美的結(jié)合在一起，可獲得更高的穩(wěn)定性和系統(tǒng)剛性。 關(guān)鍵詞五軸聯(lián)動(dòng) 雙軸轉(zhuǎn)臺(tái) 力矩電機(jī) 直驅(qū)技術(shù) Biaxial turntable design e(e)

2、Tutor: eAbstract: In this paper, CyTec horizontal biaxial torque motor direct drive turntable is analyzed, using angular contact ball bearings to support the way, the design of a direct-drive torque motor biaxial turntable. Torque direct drive motor technology uses a turntable provides a highly dyna

3、mic, high precision and high reliability. No post-maintenance after installation, no precision wear. Based on a simple and symmetrical design, all components, motors, bearings perfectly together, get a higher system stability and rigidity.Key words: Five-axis； Biaxial turntable； Torque motor；Direct

4、drive technology 引言 這次課程設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法。通過(guò)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，可樹立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過(guò)渡。使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的技能，提高解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技能。培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀與翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使

5、學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。使學(xué)生學(xué)會(huì)初步掌握解決工程技術(shù)問(wèn)題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。 數(shù)控技術(shù)是一門集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械制造術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多科學(xué)交叉的綜合技術(shù)，是近年來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項(xiàng)綜合性的高新技術(shù)。 采用直驅(qū)電機(jī)的數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)已在不同種類的機(jī)床上得到應(yīng)用。直驅(qū)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在技術(shù)上已日趨成熟，具有傳統(tǒng)傳動(dòng)裝置無(wú)法比擬的優(yōu)越性能。過(guò)去人們所擔(dān)心的直線電機(jī)推力小、體積大、溫升高、可靠性差、不安全、難安裝、難防護(hù)等問(wèn)題，

6、隨著電機(jī)制造技術(shù)的改進(jìn)，有關(guān)問(wèn)題相應(yīng)解決。而驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)的發(fā)展又為其性能拓展和安全性提供了保證。選擇合適的直驅(qū)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，配以合理的機(jī)床設(shè)計(jì)，完全可以設(shè)計(jì)制造出高性能、高可靠性的數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床正在向精密、高速、復(fù)合、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。精密和高速加工對(duì)傳動(dòng)及其控制提出了更高的要求，更高的動(dòng)態(tài)特性和控制精度，更高的進(jìn)給速度和加速度，更低的振動(dòng)噪聲和更小的磨損。問(wèn)題的癥結(jié)在傳統(tǒng)的傳動(dòng)鏈從作為動(dòng)大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、彈性變形、反向間隙、運(yùn)動(dòng)滯后、摩擦、振動(dòng)、噪聲及磨損力源的電動(dòng)機(jī)到工作部件要通過(guò)齒輪、蝸輪副，皮帶、絲杠副、聯(lián)軸器、離合器等中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，在些環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了較。雖然在這些方面通過(guò)

7、不斷的改進(jìn)使傳動(dòng)性能有所提高，但問(wèn)題很難從根本上解決，于出現(xiàn)了“直接傳動(dòng)”的概念，即取消從電動(dòng)機(jī)到工作部件之間的各種中間環(huán)節(jié)。隨著電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，電主軸、直線電機(jī)、力矩電機(jī)的出現(xiàn)和技術(shù)的日益成熟，使主軸、直線和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的“直接傳動(dòng)”概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，并日益顯示其巨大的優(yōu)越性。力矩電機(jī)的應(yīng)用，使機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了重大變化，并使機(jī)床性能有了新的飛躍。 目 錄1五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)與雙軸轉(zhuǎn)臺(tái).1 1.1五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床發(fā)展1 1.2五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的種類及特點(diǎn)1 1.2.1立式五軸加工中心2 1.2.2臥式五軸加工中心3 1.3直驅(qū)技術(shù)的發(fā)展4 1.4 雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6 1.4.1雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的

8、特點(diǎn)6 1.4.2雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功用7 1.4.3雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的組成72雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)整體布局72.1主要參數(shù)要求72.2轉(zhuǎn)臺(tái)的選擇8 2.3驅(qū)動(dòng)元件的聯(lián)接方式82.4轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)元件的選擇82.5轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量元件選擇102.6雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖10 3雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電機(jī)選擇113.1力矩電動(dòng)機(jī)的選擇113.2轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)133.3軸的強(qiáng)度校核計(jì)算14 3.4軸的剛度校核計(jì)算.14 3.5支撐元件的選型153.6連接元件163.7軸徑的估算203.8限位與鎖緊裝置203.9走線與導(dǎo)電環(huán)214總結(jié)與展望.21致謝22參考文獻(xiàn)22附錄1五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)與雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精密度高專門用于

9、加工復(fù)雜曲的機(jī)床，這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國(guó)家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)，有著舉足輕重的影響力，堪稱“制造業(yè)之靈魂”。五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)是我國(guó)走向強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵技術(shù)，尤其是把我國(guó)從制造大國(guó)轉(zhuǎn)變成制造強(qiáng)國(guó)的基石，因?yàn)橹圃鞓I(yè)包括的范圍很廣領(lǐng)域較多，所以針對(duì)不同的工件則需要具有不同特點(diǎn)的設(shè)備，其中五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的布局方案較多，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。1.1五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床發(fā)展五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，滿足空間曲面及任意輪廓的加工，一次裝夾完成大量的加工工序，保證精度要求。特別航空領(lǐng)域加工工藝的要求，對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床提出多軸聯(lián)動(dòng)的同時(shí)，還要求機(jī)床主軸有較高的轉(zhuǎn)速，因而在五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床上還應(yīng)用了諸如高速主軸、高速控制系

10、統(tǒng)、先進(jìn)刀具技術(shù)等，首先是采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,直線電機(jī)技術(shù)已經(jīng)非常成熟。其次是采用雙驅(qū)動(dòng)技術(shù)。對(duì)于較寬工作臺(tái)或龍門架型式,如果采用中間驅(qū)動(dòng),實(shí)際無(wú)法保證驅(qū)動(dòng)力在中心,容易造成傾斜,使得動(dòng)態(tài)性能較差。使用雙驅(qū)動(dòng),能使動(dòng)態(tài)性能非常完美。1.2五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的種類及特點(diǎn) 五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床有立式、臥式和搖籃式、NC工作臺(tái)、C工作臺(tái)+NC分度頭、C工作臺(tái)十90OB軸C工作臺(tái)+45oB軸、C工作臺(tái)+A軸、軸NC主軸等類型。如（圖1） 圖1 1.2.1立式五軸加工中心 這類加工中心是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)圖2立式雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍 30度至

11、-120度。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，在圖示的位置上環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360度回轉(zhuǎn)。這樣通過(guò)A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面都可以由立式主軸進(jìn)行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細(xì)分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就可加工出復(fù)雜的空間曲面，當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于等于90度時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來(lái)很大的承載力矩。另一

12、種是依靠立式主軸頭的回轉(zhuǎn)。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉(zhuǎn)頭上還帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)90度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的非常大，客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)還有一大優(yōu)點(diǎn)：我們?cè)谑褂们蛎驺姷都庸で鏁r(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)， 圖3主軸回轉(zhuǎn)的立式五軸加工中心令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常受模具高精度曲面加工的歡迎

13、，這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度，高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。立式加工中心的主軸重力向下，軸承高速空運(yùn)轉(zhuǎn)的徑向受力是均等的，回轉(zhuǎn)特性很好，因此可提高轉(zhuǎn)速，一般高速可達(dá)1,2000r/min以上，實(shí)用的最高轉(zhuǎn)速已達(dá)到4,0000轉(zhuǎn)。主軸系統(tǒng)都配有循環(huán)冷卻裝置，循環(huán)冷卻油帶走高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量，通過(guò)制冷器降到合適的溫度，再流回主軸系統(tǒng)。X、Y、Z三直線軸也可采用直線光柵尺反饋，雙向定位精度在微米級(jí)以內(nèi)。由于快速進(jìn)給達(dá)到4060m/min以上，X、Y、Z軸的滾珠絲杠大多采用中心式冷卻，同主軸系統(tǒng)一樣

14、，由經(jīng)過(guò)制冷的循環(huán)油流過(guò)滾珠絲杠的中心，帶走熱量。1.2.2臥式五軸加工中心此類加工中心的回轉(zhuǎn)軸也有兩種方式，一種是臥式主軸擺動(dòng)作為一個(gè)回轉(zhuǎn)軸，再加上工作臺(tái)的一個(gè)回轉(zhuǎn)軸，實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工。這種設(shè)置方式簡(jiǎn)便靈活，如需要主軸立、臥轉(zhuǎn)換，工作臺(tái)只需分度定位，即可簡(jiǎn)單地配置為立、臥轉(zhuǎn)換的三軸加工中心。由主軸立、臥轉(zhuǎn)換配合工作臺(tái)分度，對(duì)工件實(shí)現(xiàn)五面體加工，制造成本降低，又非常實(shí)用。也可對(duì)工作臺(tái)設(shè)置數(shù)控軸，最小分度值0.001度，但不作聯(lián)動(dòng)，成為立、臥轉(zhuǎn)換的四軸加工中心，適應(yīng)不同加工要求，價(jià)格非常具有競(jìng)爭(zhēng)力。4臥式雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)另一種為傳統(tǒng)的工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸（圖），設(shè)置在床身上的工作臺(tái)A軸一般工作范圍 20度

15、至-100度。工作臺(tái)的中間也設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái) B軸，B軸可雙向360度回轉(zhuǎn)。這種臥式五軸加工中心的聯(lián)動(dòng)特性比第一種方式好，常用于加工大型葉輪的復(fù)雜曲面?；剞D(zhuǎn)軸也可配置圓光柵尺反饋，分度精度達(dá)到幾秒，當(dāng)然這種回轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格也昂貴。 目前臥式加工中心工作臺(tái)可以做到大于1.25m2，對(duì)第一種五軸設(shè)置方式?jīng)]有什么影響。但是第二種五軸設(shè)置方式比較困難，因?yàn)?.25m2的工作臺(tái)做A軸的回轉(zhuǎn)，還要與工作臺(tái)中間的B軸回轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)動(dòng)確實(shí)勉為其難。臥式加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般在10,000rpm以上，由于臥式設(shè)置的主軸在徑向有自重力，軸承高速空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)徑向受力不均等，加上還要采用較大的BT50刀柄，一般最高可達(dá)2

16、0,000rpm。臥式加工中心快速進(jìn)給達(dá)到3060m/min以上，主軸電機(jī)功率22-40KW以上，刀庫(kù)容量按需要可從40把增加到160把，加工能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般立式加工中心，是重型機(jī)械加工的首選。加工中心大多可設(shè)計(jì)成雙工作臺(tái)交換，當(dāng)一個(gè)工作臺(tái)在加工區(qū)內(nèi)運(yùn)行，另一工作臺(tái)則在加工區(qū)外更換工件，為下一個(gè)工件的加工做準(zhǔn)備，工作臺(tái)交換的時(shí)間視工作臺(tái)大小，從幾秒到幾十秒即可完成。最新設(shè)計(jì)的加工中心考慮到結(jié)構(gòu)上要適合組成模塊式制造單元（FMC）和柔性生產(chǎn)線（FMS），模塊式制造單元一般至少有兩臺(tái)加工中心和四個(gè)交換工作臺(tái)組成，加工中心全部并排放置，交換工作臺(tái)在機(jī)床前一字形排開，交換工作臺(tái)多的可以排成兩行、甚至雙

17、層設(shè)計(jì)。兩邊各有一個(gè)工位作為上下工件的位置，其余工位上的交換工作臺(tái)安裝著工件等待加工，有一輛小車會(huì)按照系統(tǒng)指令，把裝著工件的交換工作臺(tái)送進(jìn)加工中心，或從加工中心上取出完成加工的交換工作臺(tái)，送到下一個(gè)工位或直接送到下料工位，完成整個(gè)加工操作。柔性生產(chǎn)線除了小車、交換工作臺(tái)之外，還有統(tǒng)一的刀具庫(kù)，一般會(huì)有幾百把刀具，在系統(tǒng)中存入刀具的身份編碼信息，再通過(guò)刀具輸送系統(tǒng)送進(jìn)加工中心，并把用完的刀具取回，柔性生產(chǎn)線往往還需要一臺(tái)FMS的控制器來(lái)指揮運(yùn)行。1.3直驅(qū)技術(shù)的發(fā)展采用直驅(qū)技術(shù)制造回轉(zhuǎn)功能部件目前已經(jīng)成為國(guó)際機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，直驅(qū)功能部件包括直驅(qū)式轉(zhuǎn)臺(tái)、擺角銑頭等。3 _! C, W7 v E

18、直驅(qū)技術(shù)即采用大推力力矩電機(jī)或直線電機(jī)替代原有的包括齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、滾珠絲杠傳動(dòng)，即用電氣傳動(dòng)替代機(jī)械傳動(dòng)。直驅(qū)技術(shù)具有精度高（精度直接取決于控制技術(shù)和傳感技術(shù)）、速度快（直線電機(jī)可達(dá)100m/min,力矩電機(jī)可達(dá)500rpm）、無(wú)磨損（沒(méi)有機(jī)械磨損）、無(wú)間隙（沒(méi)有機(jī)械物理間隙）、受力狀態(tài)優(yōu)良（區(qū)域出力，沒(méi)有點(diǎn)接觸和線接觸受力環(huán)節(jié)）等優(yōu)勢(shì)。( f1 X8 z1 x7 k _8 L3 b采用直驅(qū)技術(shù)設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)功能部件，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、速度快，是三軸數(shù)控機(jī)床向高檔5軸數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵功能部件。 l8 W5 w N7 g4 y1 G g 6 B# o3 x6 * ) A$ 在直驅(qū)

19、技術(shù)日益成熟的條件下，國(guó)際主流機(jī)床廠商迅速推出采用直驅(qū)技術(shù)的機(jī)床產(chǎn)品，而且其應(yīng)用水平的提升呈加速趨勢(shì)。目前，處于世界機(jī)床產(chǎn)銷量前幾位的DMG、MAZAK、森精機(jī)等公司均開始大量改用直驅(qū)功能部件。DMG在其主流萬(wàn)能車床產(chǎn)品體系CTX gamma系列車削中心中采用力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單擺角銑頭。MAZAK也開發(fā)出應(yīng)用于龍門加工中心的直驅(qū)雙擺角銑頭。森精機(jī)在NT系列復(fù)合加工機(jī)床上采用力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的擺角銑頭；在NMV系列加工中心采用力矩電機(jī)作為轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)。FANUC公司的納米級(jí)的ROBONANO 系列加工中心直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)均采用直驅(qū)技術(shù)，該系列加工中心尚不對(duì)日本以外的國(guó)家銷售。德國(guó)F. Zimmerman

20、公司不僅提供機(jī)床和直驅(qū)擺角銑頭產(chǎn)品，還擁有3旋轉(zhuǎn)座標(biāo)擺角銑頭的專利。同時(shí)國(guó)際上還產(chǎn)生了一批專業(yè)從事直驅(qū)功能部件的制造商，如德國(guó)的CYTEC和KSL為機(jī)床廠配套直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)和擺角銑頭產(chǎn)品。圖5力矩電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的擺頭 圖6采用力矩電動(dòng)機(jī)的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)( e d- U: s% B& i; h# p: I 我國(guó)直驅(qū)技術(shù)的發(fā)展與國(guó)際水平有很大差距。自2005年起國(guó)內(nèi)就開展了以力矩電機(jī)為核心驅(qū)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，但大多尚停留在產(chǎn)品樣機(jī)階段。在力矩電機(jī)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)與國(guó)外也存在較大差距。國(guó)際上90年代初開始應(yīng)用，現(xiàn)在進(jìn)入普及階段。國(guó)內(nèi)90年代中期才開始研究，而成功的應(yīng)用還比較少。包括凱奇電氣、華

21、中數(shù)控都展出過(guò)樣機(jī)，均未形成批量產(chǎn)品。哈爾濱工業(yè)大學(xué)、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)都在力矩電機(jī)設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面開展了許多研究工作，也為社會(huì)小批量提供了一些力矩電機(jī)產(chǎn)品，大多配置德國(guó)科比的驅(qū)動(dòng)器。2009年北京CIMT上，煙臺(tái)環(huán)球展出了應(yīng)用西門子力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)樣機(jī)。目前，僅有大連光洋科技工程有限公司可以提供系列化力矩電機(jī)及其配套驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。大連光洋自2005年開始進(jìn)行可行性技術(shù)分析和市場(chǎng)，經(jīng)過(guò)1年的論證，于2006年正式啟動(dòng)直驅(qū)關(guān)鍵功能部件（擺角銑頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）開發(fā)項(xiàng)目，采取了與哈爾濱工業(yè)大學(xué)合作開發(fā)模式。哈爾濱工業(yè)大學(xué)在電機(jī)理論及設(shè)計(jì)技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，具有較好的技術(shù)基礎(chǔ)。光洋公司于2007年8月完成力矩電機(jī)

22、的設(shè)計(jì)和制造，2007年10月完成了基于該電機(jī)的單軸精密轉(zhuǎn)臺(tái)樣機(jī)設(shè)計(jì)和制造，同時(shí)完成了高分辨率（6700萬(wàn)線/轉(zhuǎn)）、高精度（3.6角秒）的總線式力矩電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器樣機(jī)。近年來(lái)，光洋公司與沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)聯(lián)合設(shè)計(jì)新一代力矩電機(jī)及其伺服驅(qū)動(dòng)裝置系列化產(chǎn)品。光洋公司在仔細(xì)研究國(guó)外幾種典型直驅(qū)功能部件產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)完成了直驅(qū)雙擺銑頭、單擺銑頭、單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前光洋公司完成了系列化直驅(qū)功能部件樣機(jī)制造，部分型號(hào)產(chǎn)品進(jìn)入批量化制造階段。1.4 雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是五軸聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)，它能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)軸和擺動(dòng)軸的兩坐標(biāo)定位。在三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床上增加了雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

23、，并通過(guò)數(shù)控改造使之成為五軸數(shù)控銑床，是擴(kuò)展機(jī)床使用功能的簡(jiǎn)捷方式。1.4.1雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的特點(diǎn) 裝有雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)不僅可使刀具相對(duì)于工件的位置任意可控, 而且刀具軸線相對(duì)于工件的方向也在一定范圍內(nèi)任意可控,由此使的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加工具有以下特點(diǎn):A. 可避免刀具干涉, 加工普通三坐標(biāo)機(jī)床難以加工的復(fù)雜零件,加工適應(yīng)性廣。B. 對(duì)于直紋面類零件, 可采用側(cè)銑方式一刀成型, 加工質(zhì)量好、效率高。C. 對(duì)一般立體型面特別是較為平坦的大型表面, 可用大直徑端銑刀端面逼近表面進(jìn)行加工, 走刀次數(shù)少, 殘余高度小, 可大大提高加工效率與表面質(zhì)量。D. 對(duì)工件上的多個(gè)空間表面可一次裝夾進(jìn)行多面、多工序加工

24、,加工效率高并有利于提高各表面的相互位置精度。E. 五軸加工時(shí), 刀具相對(duì)于工件表面可處于最有效的切削狀態(tài)。例如使用球頭刀時(shí)可避免球頭底部切削, 利于提高加工效率。同時(shí),由于切削狀態(tài)可保持不變,刀具受力情況一致, 變形一致, 可使整個(gè)零件表面上的誤差分布比較均勻,這對(duì)于保證某些高速回轉(zhuǎn)零件的平衡性能具有重要作用。 F. 在某些加工場(chǎng)合, 如空間受到限制的通道加工或組合曲面的過(guò)渡區(qū)域加工, 可采用較大尺寸的刀具避開干涉, 刀具剛性好,有利于提高加工效率與精度?，F(xiàn)在, 大家普遍認(rèn)為, 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等加工的唯一手段。所以

25、,每當(dāng)人們?cè)谠O(shè)計(jì)、研制復(fù)雜曲面遇到無(wú)法解決的難題時(shí),往往轉(zhuǎn)向求助于五軸數(shù)控系統(tǒng)。 圖71.4.2雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功用數(shù)控機(jī)床加工某些零件時(shí),除需要有沿X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外, 還需要有繞X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng),分別稱為A、B、C軸。安裝雙回轉(zhuǎn)軸工作臺(tái)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床也稱五坐標(biāo)機(jī)床, 它是在三個(gè)平動(dòng)軸(沿X、Y、Z軸的直線運(yùn)動(dòng)) 的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸(能實(shí)現(xiàn)繞X 軸、Z軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 即A軸和C軸)，雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)了A軸和C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍有限，并非360度。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，

26、定義為C軸，C軸都是360度回轉(zhuǎn)。這樣五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)的關(guān)鍵就在于雙回轉(zhuǎn)軸工作臺(tái)。1.4.3雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的組成 以CRT/400/HV型雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)為例，它是由力矩電機(jī)、箱體、中心軸、軸承、轉(zhuǎn)盤、左支軸、 旋轉(zhuǎn)編碼器、基座、軸承座、支座軸等組成。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器分別位于與工作臺(tái)固接的軸端和支撐座的尾端,能將旋轉(zhuǎn)后的位置準(zhǔn)確的反饋回系統(tǒng)。 圖8 CRT/400/HV型雙軸轉(zhuǎn)臺(tái) 2.電機(jī)選擇2.1電動(dòng)機(jī)選擇（倒數(shù)第三頁(yè)里有東東）2.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型2.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：；工作機(jī)所需功率為：；傳動(dòng)裝置的總效率為：；傳動(dòng)滾筒 滾動(dòng)軸承效率 閉式齒輪傳動(dòng)效率 聯(lián)軸器效率 代入數(shù)

27、值得：所需電動(dòng)機(jī)功率為：略大于 即可。選用同步轉(zhuǎn)速1460r/min ；4級(jí) ；型號(hào) Y160M-4.功率為11kW2.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速取滾筒直徑1.分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比(2)分配動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)傳動(dòng)比則低速級(jí)的傳動(dòng)比2.1.4 電機(jī)端蓋組裝CAD截圖 圖2.1.4電機(jī)端蓋2.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2.2.1電動(dòng)機(jī)軸 2.2.2高速軸2.2.3中間軸2.2.4低速軸2.2.5滾筒軸3.齒輪計(jì)算3.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1按傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2絞車為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。3材料選擇。由表10

28、-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。4選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。取5初選螺旋角。初選螺旋角3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-21）進(jìn)行試算，即3.2.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)1。（2）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。（3）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-26查得，則。（4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。（5）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-7 選取齒寬系數(shù)（6）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)（7）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸

29、疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。（9）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù); 。（10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式（10-12）得（11）許用接觸應(yīng)力3.2.2計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑=49.56mm（2）計(jì)算圓周速度（3）計(jì)算齒寬及模數(shù) =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）計(jì)算縱向重合度0.tan=20.73（5）計(jì)算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù)根據(jù)v= 7.6 m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-4查得的值與

30、齒輪的相同，故由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖 10-13查得由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-3查得.故載荷系數(shù)11.111.41.42=2.2（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得（7）計(jì)算模數(shù) 3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-17）3.3.1確定計(jì)算參數(shù)（1）計(jì)算載荷系數(shù)。 =2.09（2）根據(jù)縱向重合度 ，從機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)（3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。（4）查齒形系數(shù)。由表10-5查得（5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-5查得（6）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 ；（7）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-

31、18取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，；（8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4,由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式（10-12）得（9）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較。=由此可知大齒輪的數(shù)值大。3.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的法面模數(shù)，取2，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度得的分度圓直徑100.677mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取 ，則 取 3.4幾何尺寸計(jì)算3.4.1計(jì)算中心距a=將中以距圓整為141mm.3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。3.4.3計(jì)算大、小齒輪的分度圓

32、直徑3.4.4計(jì)算齒輪寬度圓整后取.低速級(jí)取m=3;由 取圓整后取表 1高速級(jí)齒輪：名稱代號(hào)計(jì) 算 公 式 小齒輪大齒輪模數(shù)m22壓力角2020分度圓直徑d=227=54=2109=218齒頂高齒根高齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑表 2低速級(jí)齒輪：名稱代號(hào)計(jì) 算 公 式 小齒輪大齒輪模數(shù)m33壓力角2020分度圓直徑d=327=54=2109=218齒頂高齒根高齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑4.軸的設(shè)計(jì)4.1低速軸4.1.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則4.1.2求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為圓周力 ,徑向力 及軸向力 的4.1.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最

33、小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表15-3,取 ,于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩, 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003或手冊(cè),選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.4.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案 圖4-1（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)根據(jù)聯(lián)軸器為了滿足半聯(lián)軸器的軸向

34、定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取.2)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm，為了使套筒端面可靠地

35、壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，故取h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取 低速軸的相關(guān)參數(shù)：表4-1功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩1-2段軸長(zhǎng)84mm1-2段直徑50mm2-3段軸長(zhǎng)40.57mm2-3段直徑62mm3-4段軸長(zhǎng)49.5mm3-4段直徑65mm4-5段軸長(zhǎng)85mm4-5段直徑70mm5-6段軸長(zhǎng)60.5mm5-6段直徑82mm6-7段軸長(zhǎng)54.5mm6-7段直徑65mm（

36、3）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=20mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。4.2中間軸4.2.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩4.2.2求作用在齒輪上的力（1）因已知低速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為：（2）因已知高速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為：4.2.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為4

37、5鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得：軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑。圖 4-24.2.4初步選擇滾動(dòng)軸承.（1）因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安裝低速級(jí)小齒輪處的軸段2-3段的直徑 ；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。（

38、3）取安裝高速級(jí)大齒輪的軸段4-5段的直徑齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。 4.2.5軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=22mm14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。中間軸的參數(shù)：表4-2功率10.10kw轉(zhuǎn)速362.2

39、r/min轉(zhuǎn)矩263.61-2段軸長(zhǎng)29.3mm1-2段直徑25mm2-3段軸長(zhǎng)90mm2-3段直徑45mm3-4段軸長(zhǎng)12mm3-4段直徑57mm4-5段軸長(zhǎng)51mm4-5段直徑45mm4.3高速軸4.3.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩若取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則4.3.2求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為4.3.3初步確定軸的最小直徑先按式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)表15-3,取 ,于是得：輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 , 查表 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小

40、,故取 ,則:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003 或手冊(cè),選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=82mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1擬定軸上零件的裝配方案圖4-34.4.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)為了滿足半聯(lián) 軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上 而不壓在軸的端面上,故 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取.2

41、)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm，齒輪軸的直徑為62.29mm。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取。 5）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按

42、 查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=45mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。高速軸的參數(shù)：表4-3功率10.41kw轉(zhuǎn)速1460r/min轉(zhuǎn)矩1-2段軸長(zhǎng)80mm1-2段直徑30mm2-3段軸長(zhǎng)45.81mm2-3段直徑42mm3-4段軸長(zhǎng)45mm3-4段直徑31.75mm4-5段軸長(zhǎng)99.5mm4-5段直徑48.86mm5-6段軸長(zhǎng)61mm5-6段直徑62.29m

43、m6-7段軸長(zhǎng)26.75mm6-7段直徑45mm5.齒輪的參數(shù)化建模5.1齒輪的建模（1）在上工具箱中單擊按鈕，打開“新建”對(duì)話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項(xiàng)，在“子類型”列表框中選擇“實(shí)體”選項(xiàng)，在“名稱”文本框中輸入“dachilun_gear”，如圖5-1所示。圖5-1“新建”對(duì)話框2取消選中“使用默認(rèn)模板”復(fù)選項(xiàng)。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框，選中其中“mmns_part_solid”選項(xiàng)，如圖5-2所示，最后單擊”確定“按鈕，進(jìn)入三維實(shí)體建模環(huán)境。圖5-2“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框（2）設(shè)置齒輪參數(shù)1在主菜單中依次選擇“工具”“關(guān)系”選項(xiàng)，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出“關(guān)系”對(duì)話框

44、。2在對(duì)話框中單擊按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，具體內(nèi)容如圖5-4所示，完成齒輪參數(shù)添加后，單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對(duì)話框。圖5-3輸入齒輪參數(shù)（3）繪制齒輪基本圓在右工具箱單擊，彈出“草繪”對(duì)話框。選擇FRONT 基準(zhǔn)平面作為草繪平面，繪制如圖5-4所示的任意尺寸的四個(gè)圓。（4）設(shè)置齒輪關(guān)系式，確定其尺寸參數(shù)1按照如圖5-5所示，在“關(guān)系”對(duì)話框中分別添加確定齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關(guān)系式。2雙擊草繪基本圓的直徑尺寸，將它的尺寸分別修改為、修改的結(jié)果如圖5-6所示。 圖5-4草繪同心圓 圖5-5“關(guān)系”對(duì)話框 圖5-6修改同心圓尺寸 圖5-7“曲線

45、：從方程”對(duì)話框（5）創(chuàng)建齒輪齒廓線1在右工具箱中單擊按鈕打開“菜單管理器”菜單，在該菜單中依次選擇“曲線選項(xiàng)” “從方程” “完成”選項(xiàng)，打開“曲線：從方程”對(duì)話框，如圖5-7所示。2在模型樹窗口中選擇坐標(biāo)系，然后再?gòu)摹霸O(shè)置坐標(biāo)類型”菜單中選擇“笛卡爾”選項(xiàng)，如圖5-8所示，打開記事本窗口。3在記事本文件中添加漸開線方程式，如圖5-9所示。然后在記事本窗中選取“文件” “保存”選項(xiàng)保存設(shè)置。圖5-8“菜單管理器”對(duì)話框 圖5-9添加漸開線方程4選擇圖5-11中的曲線1、曲線2作為放置參照，創(chuàng)建過(guò)兩曲線交點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO。參照設(shè)置如圖5-10所示。曲 線1曲 線 2圖5-11基準(zhǔn)點(diǎn)參照曲線的

46、選擇 圖5-10“基準(zhǔn)點(diǎn)”對(duì)話框5如圖5-12所示，單擊“確定”按鈕，選取基準(zhǔn)平面TOP和RIGHT作為放置參照，創(chuàng)建過(guò)兩平面交線的基準(zhǔn)軸A_1，如圖6-13所示。圖5-12“基準(zhǔn)軸”對(duì)話框 圖5-13基準(zhǔn)軸A_16如圖5-13所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO和基準(zhǔn)軸A_1的基準(zhǔn)平面DTM1,如圖5-14所示。5 5-15基準(zhǔn)平面對(duì)話框 5-15基準(zhǔn)平面DTM17如圖5-16所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)軸A_1，并由基準(zhǔn)平面DTM1轉(zhuǎn)過(guò)“-90/z”的基準(zhǔn)平面DTM2，如圖5-17所示。圖5-16“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框 圖5-17基準(zhǔn)平面DTM28鏡像漸開線。使用基準(zhǔn)平面DT

47、M2作為鏡像平面基準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖5-18所示。圖5-18鏡像齒廓曲線（6）創(chuàng)建齒根圓實(shí)體特征1在右工具箱中單擊按鈕打開設(shè)計(jì)圖標(biāo)版。選擇基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面，接收系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)放置草繪平面。2在右工具箱中單擊按鈕打開“類型”對(duì)話框，選擇其中的“環(huán)”單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖5-19中的曲線1作為草繪剖面。再圖標(biāo)中輸入拉伸深度為“b”，完成齒根圓實(shí)體的創(chuàng)建，創(chuàng)建后的結(jié)果如圖5-20所示。圖5-19草繪的圖形 5-20拉伸的結(jié)果（7）創(chuàng)建一條齒廓曲線1在右工具箱中單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對(duì)話框，選取基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面后進(jìn)入二維草繪平面。2在右工具箱單擊按鈕打開“類型”對(duì)話

48、框，選擇“單個(gè)”單選按鈕，使用和并結(jié)合繪圖工具繪制如圖5-21所示的二維圖形。圖 5-21 草繪曲線圖 5-22顯示倒角半徑3打開“關(guān)系”對(duì)話框，如圖5-22所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對(duì)話框中輸入如圖5-23所示的關(guān)系式。圖5-23“關(guān)系“對(duì)話框（8）復(fù)制齒廓曲線1在主菜單中依次選擇“編輯” “特征操作”選項(xiàng)，打開“菜單管理器”菜單，選擇其中的“復(fù)制”選項(xiàng)，選取“移動(dòng)”復(fù)制方法，選取上一步剛創(chuàng)建的齒廓曲線作為復(fù)制對(duì)象。圖5-24依次選取的 菜單2選取“平移”方式，并選取基準(zhǔn)平面FRONT作為平移參照，設(shè)置平移距離為“B”，將曲線平移到齒坯的另一側(cè)。圖5-25輸入旋轉(zhuǎn)角度3繼續(xù)在“移動(dòng)特征”菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”方式，并選取軸A_1作為旋轉(zhuǎn)復(fù)制參照，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為“asin(2*b*tan(beta/d)”，再將前一步平移復(fù)制的齒廓曲線旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。最后生成如圖5-26所示的另一端齒廓曲線。圖5-26創(chuàng)建另一端齒廓曲線（9）創(chuàng)建投影曲線1在工具欄內(nèi)單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對(duì)話框。選取“RIGUT”面作為草繪平面，選取“TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤坝摇保瑔螕簟安堇L”按鈕進(jìn)入草繪環(huán)境。2繪制如圖5-27所示