雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)

雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)摘要在現(xiàn)有的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)上再增加一個(gè)具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，將其安裝在原有的工作臺(tái)上，與原有的工作臺(tái)成為一個(gè)整體，成為一個(gè)多自由度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，即雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。再通過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)（不屬于此題范疇），使該機(jī)床成為五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。這樣的雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)不僅可以沿X、Y、Z方向作平行移動(dòng)，在A、B兩軸能同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且能隨時(shí)停止，在A軸上能夠在一定角度內(nèi)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，在B軸上可以做360度的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。不僅可以加工簡(jiǎn)單的直線、斜線弧，還可適應(yīng)更復(fù)雜的曲面和球形零件的加工。關(guān)鍵詞：雙軸，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，設(shè)計(jì)，機(jī)床Thedoubleturnsroundrotaryworktable

ABSTRACTAtcurrentthreesitthemarkconnectthenumberthatmovetheworkonthestagecontrolsthemachinebedincreasesanumberforhavingtworevolvefreedegreecontrolstheturn-overworkset,willitsgearingisintheoriginalworkonthestage,withoriginallypossessedoftheworksetbecomesathewhole,becomingtheturn-overworksetofamanyfreedegrees,namelythedoubleturnsroundthenumbercontrolstheworkset.Passagainthegradecreep(donotbelongtothiscategory)thatlogarithmscontrolsystem,makethemachine'sbedbecomefivesitthemarkconnectthedynamicnumbercontrolsthemachinebed.Suchaturn-overnumbercontrolstheworksetcannotonlymaketheparallelambulationalongtheX,Y,thedirectionofZ,continuingtorevolveinA,Btwostalkscanatthesametimeexercise,andcanatanytimestop,ontheAstalkcaninthecertainangle,canningthe360degreesofrevolvingcontinuouslyontheBstalk.Cannotonlyprocessthesimplestraightline,obliqueline,arc,canbutalsoadapttothemorecomplicatedcurvedfacetoprocesseswiththespheroidspareparts.Keywords:Thedoubleturnsround,rotaryworktable,Fivesitthemark;Connecttomove,design,Machinebed第1章緒論11.1本課題的研究范圍及應(yīng)解決的主要問(wèn)題11.2本課題的研究目的和現(xiàn)實(shí)意義.11.3國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r21.4當(dāng)代數(shù)控發(fā)展的主要趨勢(shì)31.5數(shù)控機(jī)床的升級(jí)（五軸聯(lián)動(dòng)）11第2章電動(dòng)機(jī)的選擇122.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)與種類122.1.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)122.1.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類122.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇14第3章工作臺(tái)方案的選定243.1分度工作臺(tái)243.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)253.2.1開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)263.2.2閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)273.3調(diào)隙結(jié)構(gòu)273.3.1雙螺距蝸桿傳動(dòng)3.3.2雙蝸桿傳動(dòng)3.4 閉環(huán)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)第4章雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30第5章蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)計(jì)算345.1蝸桿傳動(dòng)輸入?yún)?shù)345.2接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算345.3確定蝸輪蝸桿主要尺寸365.4蝸桿的傳動(dòng)效率375.5蝸桿蝸輪的精度等級(jí)的選擇375.6蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算38第6章齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算396.1齒輪設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)396.2齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式和布置形式396.3材料及熱處理396.4初步確定齒輪基本參數(shù)406.5齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核436.6齒根彎曲強(qiáng)度的校核446.7齒輪基本參數(shù)第7章結(jié)論71參考文獻(xiàn)72英文原文：73中文譯文：78致謝82第1章緒論本課題的研究范圍及應(yīng)解決的主要問(wèn)題本課題內(nèi)容為雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，那么其研究范圍則包括：雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理、功能結(jié)構(gòu)及重要功能部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。由此可知，本課題主要解決的問(wèn)題有：1.熟悉并掌握雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理；2.初步定下其功能結(jié)構(gòu)；3.完成相關(guān)（傳動(dòng)、鎖緊、密封、潤(rùn)滑等）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4.進(jìn)行尺寸計(jì)算和校核運(yùn)算；5.使用SOLIDEDGE完成雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的三維造型設(shè)計(jì)和工程圖。本課題的研究目的和現(xiàn)實(shí)意義隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，加工中心的需求也在增加，特別是四軸、五軸聯(lián)動(dòng)的加工中心。雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是五軸聯(lián)動(dòng)的重要功能部件，它能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)軸和擺動(dòng)軸的兩坐標(biāo)定位。通過(guò)第四軸、第五軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)或分度頭完成精密角度的等分、不等分或連續(xù)的回轉(zhuǎn)加工，完成復(fù)雜曲面加工，使機(jī)床的加工范圍得以擴(kuò)大。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)，并通過(guò)數(shù)控改造使之成為五軸數(shù)控銑床，是擴(kuò)展普通機(jī)床使用功能的簡(jiǎn)捷方式。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”。而提高五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的科技含量、精密度的重要手段之一就是提高雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的精密度。需要不斷提高雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工作性能，才能在實(shí)質(zhì)上提高我國(guó)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的整體水平，使我國(guó)裝備制造業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是近幾年才發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)技術(shù)水平。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)是數(shù)控機(jī)床的重要功能部件之一，國(guó)內(nèi)外將對(duì)其的研發(fā)和改進(jìn)視為重中之重。只是國(guó)外研發(fā)步伐比較早，像美國(guó)，德國(guó)，日本這樣的發(fā)達(dá)國(guó)家在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)方面已經(jīng)有了較為成熟的技術(shù)，其表現(xiàn)為：具有較好的可靠性，耐用度和精度保持性等。我國(guó)的數(shù)控研發(fā)企業(yè)雖然起步很晚，但也奮起直追，在研發(fā)層面上已與國(guó)外企業(yè)水平相持平，只是苦于國(guó)內(nèi)加工企業(yè)其持設(shè)施較差，無(wú)法完成較高精度零件的加工，使得國(guó)產(chǎn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)在可靠性，精度保持性上與國(guó)外有較大差距。當(dāng)代數(shù)控發(fā)展的主要趨勢(shì)在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小規(guī)格和大規(guī)格的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)；在性能上進(jìn)一步提高剎緊力矩、提高主軸轉(zhuǎn)速及可靠性；在蝸桿副傳動(dòng)方面，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力；在轉(zhuǎn)臺(tái)形式方面，繼續(xù)開發(fā)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。在我國(guó)，數(shù)控機(jī)床與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來(lái)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(tái)的國(guó)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)床的主要組成部分，分度類機(jī)床附件（轉(zhuǎn)臺(tái)、分度頭、刀架）對(duì)機(jī)床的性能、質(zhì)量、可靠性起著至關(guān)重要的作用，作為數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，在近期的主要任務(wù)是進(jìn)一步開發(fā)研制高精度、高剛性、高回轉(zhuǎn)速度的多功能數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。數(shù)控機(jī)床的升級(jí)（五軸聯(lián)動(dòng)）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。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），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,由此使五坐標(biāo)加工工具有以下特點(diǎn):圖五坐標(biāo)加工的特點(diǎn)（1） .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，如圖1（a）所示。（2） .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，如圖1（b）所示。（3） .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，如圖1（c）所示。（4） .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，加工效率咼并有利于提咼各表面的相互位置精度，如圖1（d）所示。（5） .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，如圖1（e）所示，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。（6） .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，如圖1（f）所示?，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,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)。因此在傳統(tǒng)的三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床上安裝一個(gè)雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，即在X、Y、Z三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸之外增加了一個(gè)回轉(zhuǎn)軸和可傾軸，就完成了五周聯(lián)動(dòng)的硬件設(shè)計(jì)。雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是三軸聯(lián)動(dòng)與五軸聯(lián)動(dòng)的主要區(qū)別之一。第2章電動(dòng)機(jī)的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)與種類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種同步電動(dòng)機(jī)，定子磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)。定子磁場(chǎng)的激磁磁勢(shì)為脈沖式，使磁場(chǎng)以一定頻率步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也就一步一步旋轉(zhuǎn)。可見，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移（或直線位移）的執(zhí)行元件。給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)供電的電源是脈沖電源，而不是直流電源或正弦交流電源。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是：（1） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速主要取決于脈沖的頻率，轉(zhuǎn)子總的角位移取決于總的脈沖數(shù)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向取決于分配脈沖的相序。其步距值不受各種干擾因素的影響。（2） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步所轉(zhuǎn)過(guò)的角度（實(shí)際步距值）與理論步距值之間總有一定的誤差。從某一步到任何一步，即走任意步數(shù)后，也總會(huì)有一定的累積誤差，但每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零，亦即步距誤差不長(zhǎng)期積累。一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3%-5%。（3） 步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。（4） 步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。（5） 步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲２竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。2.1.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類（一）按力矩產(chǎn)生的原理分反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：轉(zhuǎn)子無(wú)繞組；定子上有繞組，被激磁后產(chǎn)生反應(yīng)力矩，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。激磁式步進(jìn)電機(jī)：轉(zhuǎn)子有繞組（或用永久磁鋼）；定子上有繞組；繞組被激磁后產(chǎn)生電磁力矩，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。（二）按輸出力矩大小分伺服式步進(jìn)電機(jī):輸出力矩小,只能驅(qū)動(dòng)較小的負(fù)載;若要驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)等較大的負(fù)載,須和液壓扭矩放大器配合。功率式步進(jìn)電機(jī):輸出力矩較大,能直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)等較大的負(fù)載。（三）按定子數(shù)分單定子式步進(jìn)電機(jī)；雙定子式步進(jìn)電機(jī)；三定子式步進(jìn)電機(jī)；多定子式步進(jìn)電機(jī)。（四）按各相繞組分布分:徑向分相式:電機(jī)各相按圓周依次排列；軸向分相式:電機(jī)各相按軸向依次排列。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)任務(wù)書中的要求：回轉(zhuǎn)軸和可傾軸的總傳動(dòng)比均為1：90，且工作臺(tái)臺(tái)面直徑為120mm,工作轉(zhuǎn)速2000rpm。我們選定電機(jī)為MINASA系列中MDMA系列（中慣量）電機(jī)：額定功率1KW,額定轉(zhuǎn)矩4.8NM，最大轉(zhuǎn)矩14.4NM,額定轉(zhuǎn)速2000rpm。第3章工作臺(tái)方案的選定分度工作臺(tái)分度工作臺(tái)的分度、轉(zhuǎn)位和定位工作,是按照控制系統(tǒng)的指令自動(dòng)地進(jìn)行,每次轉(zhuǎn)位回轉(zhuǎn)一定角度（5°、10°、15°、30°、45°、90°、180°）,但實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位的機(jī)構(gòu)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(lái)保證。因此定位元件往往是分度工作臺(tái)的關(guān)鍵。常用的定位元件有插銷定位、反靠定位、鋼球定位和齒盤定位等幾種。雙楔環(huán)-鋼球定位機(jī)構(gòu)只限制了工作臺(tái)體的3個(gè)自由度,工作臺(tái)體主定位面的3個(gè)自由度由工作臺(tái)底座環(huán)形滑動(dòng)導(dǎo)軌面限制，雙楔環(huán)V型溝槽及鋼球只承受夾緊力及一部分切削力,不承受夾具、工件的重量以及工作臺(tái)體自重和撞擊力,大部分切削力作用于導(dǎo)軌面上,承載剛性比多齒盤高得多。鋼球在內(nèi)外環(huán)的V型溝槽內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng),可以完全消除鋼球與內(nèi)外環(huán)V型溝槽斜面的間隙,夾環(huán)受力變形后仍然可以通過(guò)鋼球?qū)A緊力均勻地施加在內(nèi)外環(huán)上,夾緊剛性較好,并且使用時(shí)間越長(zhǎng),鋼球與V型溝槽的接觸面積越大,接觸精度越好,雙楔環(huán)的精度保持性很好。齒盤定位的分度工作臺(tái)能達(dá)到很高的分度定位精度，一般為土3〃,最咼可達(dá)土0.4〃。能承受很大的外載，定位剛度咼，精度保持性好。實(shí)際上，由于齒盤嚙合、脫開相當(dāng)于兩齒盤對(duì)研過(guò)程，因此，隨著齒盤使用時(shí)間的延續(xù)，其定位精度還有不斷提高的趨勢(shì)。齒盤定位的分度工作臺(tái)廣泛用于數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床或其他專用機(jī)床。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在數(shù)控機(jī)床上一般由數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（簡(jiǎn)稱數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)）除了可以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外，還可以完成分度運(yùn)動(dòng)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的外形和分度工作臺(tái)沒(méi)有多大差別，但在結(jié)構(gòu)上則具有一系列的特點(diǎn)。由于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所以它在結(jié)構(gòu)上和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有許多共同之處。不同點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)的是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)可分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作是由步進(jìn)電機(jī)按指令脈沖的要求來(lái)確定數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)方向、回轉(zhuǎn)速度、回轉(zhuǎn)角度。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的脈沖當(dāng)量是指數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)每個(gè)脈沖所回轉(zhuǎn)的角度（度/脈沖），有的小到0.001°/脈沖，有的大到2°/脈沖，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)加工精度的要求和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)直徑大小來(lái)選定。一般加工精度愈高，脈沖當(dāng)量應(yīng)選得愈小;數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)直徑愈大，脈沖當(dāng)量應(yīng)選得愈小。但也不能盲目追求過(guò)小的脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量5選定后，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的脈沖步距角0就可決定減速齒輪和渦輪副的傳動(dòng)比：ZZ8=幺xZx0ZZ24式中:Z1,Z2—分別為主動(dòng)、被動(dòng)齒輪齒數(shù)；Z3,Z4—分別為蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)。在確定Z1,Z2,Z3,Z4時(shí),一方面要滿足傳動(dòng)比的要求,同時(shí)也要考慮到結(jié)構(gòu)的限制。閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)與開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)大致相同,其區(qū)別在于:閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量元件（圓光柵或圓感應(yīng)同步器）。所測(cè)量的結(jié)果反饋回去與指令值進(jìn)行比較,按閉環(huán)原理進(jìn)行工作,使轉(zhuǎn)臺(tái)定位精度更高。有一些數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上,采用伺服電機(jī)軸端帶測(cè)速發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器,或帶脈沖編碼盤,直接反饋電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速和角位移,進(jìn)行半閉環(huán)控制。調(diào)隙結(jié)構(gòu)在數(shù)控機(jī)床中,分度工作臺(tái)、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)都廣泛采用蝸桿渦輪傳動(dòng)。蝸輪副的嚙合側(cè)隙對(duì)其分度定位精度影響最大,因此消除蝸輪副的側(cè)隙就成為數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的關(guān)鍵問(wèn)題。常見的蝸桿渦輪消隙方法有雙螺距蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。雙螺距蝸桿傳動(dòng)一般在要求連續(xù)精確分度的機(jī)構(gòu)中（如齒輪加工機(jī)床、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等）或?yàn)榱吮苊鈧鲃?dòng)機(jī)構(gòu)因承受脈動(dòng)載荷（如斷續(xù)銑削）而引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的場(chǎng)合往往采用雙螺距漸厚蝸桿,以便調(diào)整嚙合側(cè)隙到最小限度。圖雙螺距漸厚蝸桿調(diào)隙原理雙螺距漸厚蝸桿與普通蝸桿的區(qū)別是:雙螺距漸厚蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的齒距（導(dǎo)程）;而同一側(cè)面的齒距（導(dǎo)程）則是相等的（圖4）。雙螺距漸厚蝸桿副的嚙合原理與一般蝸桿副嚙合原理相同,蝸桿的軸向截面仍相當(dāng)于基本齒條,渦輪則相當(dāng)于同它嚙合的齒輪。由于蝸桿齒左、右兩側(cè)面具有不同的齒距,即左、右兩側(cè)面具有不同的模數(shù)m（m=t/n）。因而同一側(cè)面的齒距相同，故沒(méi)有破壞嚙合條件。雙螺距漸厚蝸桿傳動(dòng)的公稱模數(shù)m可看成普通渦輪副的軸向模數(shù),一般等于左、右齒面模數(shù)的平均值。此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。因此，可用軸向移動(dòng)蝸桿的方法來(lái)消除蝸桿與渦輪的齒側(cè)隙。從圖5中知道，蝸桿左側(cè)的齒矩為t左,右側(cè)的齒距為t右，中間齒距為t中。當(dāng)t右〉t左時(shí)s1=t左-cls2=t右-cl相鄰兩齒厚的差值s=s2-s1二t右-t左不難看出，任意兩相鄰齒厚之差（沿同一軸向截面上）都是s二si+1-si二t右-t左，這樣的蝸桿從左到右齒厚漸厚，當(dāng)蝸桿向左移動(dòng)時(shí)，嚙合側(cè)隙將會(huì)逐漸減小。同理，當(dāng)t左〉t右時(shí)，從左到右齒厚漸薄，當(dāng)蝸桿向左移動(dòng)時(shí)，嚙合側(cè)隙將會(huì)逐漸變大。圖5是依靠改變調(diào)整環(huán)的厚度，即可使蝸桿軸向移動(dòng)，以便調(diào)整蝸桿渦輪嚙合側(cè)隙。圖雙螺距漸厚蝸桿調(diào)隙結(jié)構(gòu)圖雙蝸桿傳動(dòng)另外一種辦法就是使用雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它在要求避免因承受脈動(dòng)載荷（如銑削加工）而引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的情況下完成連續(xù)精密傳動(dòng)的場(chǎng)合，使得齒側(cè)間隙調(diào)整到最小程度。圖雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖所示，我們把一個(gè)完整的蝸桿做成兩個(gè)部分（紅色為蝸桿1和金色部分為蝸桿2），它們沿著軸線可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在它們左端安裝了可調(diào)整的鎖緊裝置蝸桿固定座（銀色是固定座1、紫色是固定座2）。當(dāng)我們需要增大齒距時(shí)，向外旋轉(zhuǎn)蝸桿1，到達(dá)合適位置后，迅速擰緊固定座上的緊定螺釘直到鎖死。而減小齒距則往反方向旋轉(zhuǎn)即可。由于后者具有制造成本低、方便操作并能達(dá)到比較高的精度等特點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)方案中我們決定使用它作為該回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的渦輪蝸桿消隙機(jī)構(gòu)。閉環(huán)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)器性能要求的精密性以及加工的準(zhǔn)確性,還要與數(shù)控銑床相連成為精密的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床。因此要求系統(tǒng)為閉環(huán),即設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)數(shù)

控回轉(zhuǎn)臺(tái)。所以選用FAGR0公司的兩個(gè)ENCODERH-90型旋轉(zhuǎn)編碼器分別安裝在與回轉(zhuǎn)臺(tái)連接的軸末端和擺動(dòng)支座軸末端。這樣即使在傳動(dòng)過(guò)程中有誤差或間隙也可在反饋后得到數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償。第4章雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)和原理通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和了解，整個(gè)工作臺(tái)由幾部分構(gòu)成：可傾軸部分和回轉(zhuǎn)軸部分。圖雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)視圖分和回轉(zhuǎn)軸部分。圖雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)視圖由于五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)價(jià)格十分昂貴,加之NC程序制作較難,使五軸系統(tǒng)難以“平民”化?，F(xiàn)在很多的工廠使用的是三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，即能實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)軸方向的同時(shí)平動(dòng)。如果再配上一個(gè)雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)繞X軸、Z軸旋轉(zhuǎn)（即A軸和C軸），再完成數(shù)控部分的改造,實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制即能實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)。這樣即可減少固定資產(chǎn)的無(wú)形磨損，又避免購(gòu)置新機(jī)的大量資金投入。雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功用第一，使工作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給完成切削工作;第二，使工作臺(tái)進(jìn)行分度工作。它按照控制系統(tǒng)的命令，在需要時(shí)完成上述務(wù)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用無(wú)級(jí)變速方式工作，所以定位精度完全由控制系統(tǒng)決定。雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)此處引用的工作臺(tái)屬于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，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)。這種數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在它的輸出軸接一級(jí)齒輪減速器。該數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、渦輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪軸夾緊裝置組成。因?yàn)槭菧u輪蝸桿傳動(dòng)與分度，所以停位不受限，并不像端齒分度盤一樣，只能分度固定的角度的整數(shù)倍（5°、10°、15°等），而且偏轉(zhuǎn)范圍較大（105°?5°）,能加工任何角度與傾斜度的孔與表面。齒的側(cè)隙是靠齒輪制造精度和安裝精度來(lái)保持。大齒輪的支撐軸與渦桿軸做成一個(gè)軸，這種聯(lián)結(jié)方式能增大連接的剛性和精度，更能減少功率的損耗。其工作原理簡(jiǎn)述如下:雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)由交流侍服電機(jī)驅(qū)動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)渦輪渦桿系統(tǒng)，使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)接到數(shù)控系統(tǒng)的指令后，首先松開圓周運(yùn)動(dòng)部分的渦輪夾緊裝置，松開渦輪，然后啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，按數(shù)控指令確定工作臺(tái)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(dòng)部分的工作原理與此相同。需要說(shuō)明的是,當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)必須處于鎖緊狀態(tài),工作臺(tái)在其傳動(dòng)軸端部安裝了夾緊液壓缸進(jìn)行夾緊。當(dāng)工作臺(tái)不回轉(zhuǎn)時(shí),夾緊油缸在液壓油的作用下向外運(yùn)動(dòng),通過(guò)剎車片緊緊頂在渦輪軸表面,從而鎖緊工作臺(tái)。當(dāng)工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí),數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令,反向重復(fù)上述動(dòng)作,松開渦輪,使渦輪和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)按照控制系統(tǒng)的指令進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。鎖緊裝置及鎖緊力計(jì)算鎖緊的介紹與選用在雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)部分，渦輪軸端的剎車片采用的是液壓缸直接頂緊，用剎車活塞與渦輪軸端剎車片的摩擦力來(lái)鎖緊。鎖緊力計(jì)算過(guò)程舉例如下：潤(rùn)滑與密封回轉(zhuǎn)部分的潤(rùn)滑與密封因?yàn)榛剞D(zhuǎn)部分有較大的擺動(dòng)角度（105°-5°），所以雖然蝸輪蝸桿及齒輪傳動(dòng)都是在箱體內(nèi)，也不能采用常規(guī)的甩油潤(rùn)滑。再者箱蓋或工作臺(tái)與箱座或回轉(zhuǎn)下箱之間不可能有很好的密封，在傾斜時(shí)會(huì)將存于箱底的油倒出沒(méi)法再甩油。所以回轉(zhuǎn)部分都應(yīng)選用循環(huán)噴油潤(rùn)滑。但在裝配時(shí)軸承部分要先填好潤(rùn)滑脂，以免長(zhǎng)時(shí)間得不到潤(rùn)滑而降低使用壽命。噴油潤(rùn)滑的好處非常多，可以沖掉傳動(dòng)過(guò)程中齒輪嚙合區(qū)的磨粒、減少磨損、延長(zhǎng)使用壽命、對(duì)蝸輪蝸桿進(jìn)行很好的冷卻與潤(rùn)滑等。為防止工作過(guò)程中切屑與雜質(zhì)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)臺(tái)，回轉(zhuǎn)部分與下箱之間要用防塵圈密封好，這樣還能起到存油潤(rùn)滑軸承的作用。為防止傳動(dòng)過(guò)程中有雜質(zhì)存于箱體內(nèi)，隨油進(jìn)入軸承，影響軸承壽命，應(yīng)定期對(duì)箱體內(nèi)進(jìn)行清洗。擺動(dòng)部分的潤(rùn)滑與密封擺動(dòng)部分是固定在平動(dòng)工作臺(tái)上的，只能隨X、Y、Z軸平動(dòng)，所以選擇甩油潤(rùn)滑，當(dāng)然也可以采用噴油潤(rùn)滑。由于回轉(zhuǎn)部分已采用噴油潤(rùn)滑，無(wú)非是多幾條支路而已。在左端回轉(zhuǎn)箱內(nèi)有蝸輪蝸桿，所以軸承能同時(shí)得到潤(rùn)滑。而在右端只是起支撐作用，只能用脂潤(rùn)滑。左支撐只需要采用常規(guī)的齒輪-蝸桿減速器中的密封方法即可。各軸承端則需采用橡膠密封圈密封。與回轉(zhuǎn)支架相連部分的軸承端用橡膠圈密封，因?yàn)樽蠖瞬捎昧擞蜐?rùn)滑。第5章蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)計(jì)算5.1蝸桿傳動(dòng)輸入?yún)?shù)根據(jù)GB/T10085-1988推薦，采用漸開線蝸桿(ZI)。轉(zhuǎn)速n=1000r/min，1扭矩T=0.97x4x2=轉(zhuǎn)速n=1000r/min，11功率p= =1000x7.76=0.812565KW1 9550 95505.5蝸桿蝸輪的材料和精度等級(jí)的選擇蝸桿選用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45?55HRC。蝸輪選用ZCuAl10Fe3，金屬模鑄造。加工精度6級(jí)。5.2確定蝸輪蝸桿主要尺寸初選幾何參數(shù)選z=1 z=iz=45x1=45121計(jì)算蝸桿輸出轉(zhuǎn)矩T粗算傳動(dòng)效率：耳二（100-3.5、i）/100二（100-3.5習(xí)5）/100二0.765T=niT=0.765x45x7.76=267N-m21確定許用接觸應(yīng)力bHP由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第五版?第三卷）（以下齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)均根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第五版?第三卷）查得）圖14-4-13查得滑動(dòng)速度u二2.65m/ss由表14-4-14查得b二190N/mm2HP求載荷系數(shù)K由表14-4-12知：K二KKKKKK1 23456式中：K——?jiǎng)虞d系數(shù)1K——嚙合質(zhì)量系數(shù)2K——小時(shí)載荷率系數(shù)3K——環(huán)境溫度系數(shù)4K——工作情況系數(shù)5K——風(fēng)扇系數(shù)6u<3m/s，按表14-4-12取K=121查表14-4-15,6級(jí)精度時(shí)K=0.932由于JC=40/60=66.67%，由圖14-4-8得K=0.923由表14-4-16查得K=1.084由表14-4-17查得K=1.05由圖14-4-9查得K=0.876所以K=1x0.93x0.92x1.08x1.0x0.87=0.804計(jì)算和m和q值m3$>■'(15150)2KT3zb 2: 2HP (15150)2x0.804x267=5.1mm345x190查表14-4-5，取查表14-4-5，取m=2q=17.75主要幾何尺寸計(jì)算ma= (z+q+2x)222二2(45+17.75+0)二62.75mm圓整中心距，取a=62.75mm導(dǎo)程角 r=arctan(z/q)二arctan(1/17.75)二3。13'10〃分度圓直徑 d=mq=2x17.75=35.5mmd=mz22=2x45=90mm齒頂圓直徑 d=d+2haad=35.5+2x2=39.5mma1d=90+2x2=94mma2齒根圓直徑 d=d-2hffd=35.5-2x1.2x2=30.7mmf1d=90-2x1.2x2=85.2mmf2節(jié)圓直徑 d'=d=35.5mm11d'=d=90mm225.3接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算1.齒面接觸強(qiáng)度核算驗(yàn)算由表14-4-12得14783KTH〒 j=165.5N/mm2=14783i=165.5N/mm2—90 355__因?yàn)镃<G，所以齒面接觸強(qiáng)度足夠。2.HHP2.確定許用彎曲應(yīng)力cFP

根據(jù)表14-4-12g YFPFbPN由表14-4-13查得g二80N/mmFbP2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60nt10020二60x x50000二3.33x10790由圖14-4-7查得Y二0.68N所以g=80x0.68二54.4N/mm2FP3.齒根彎曲強(qiáng)度校核驗(yàn)算由圖14-4-6由圖14-4-6查得由表14-4-12得Y=0.472 2000TkG= 2F d'dfmYcosr212=48.09N/mm22000x701.892=48.09N/mm2283.5x56x3.15x0.47xcos3°13'10〃因?yàn)間<g所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠。FFP5.6蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)由于效率低，所以工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量等于同時(shí)間內(nèi)的散熱量的條件進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。由于摩擦損耗的功率，則產(chǎn)生的熱流量（單位為lW=lJ/s）為H]=1000P（1-nW式中P為蝸桿傳遞的功率，kW。H1=1000*1*（1-0.776）W=224W以自然冷卻方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去的熱流量為均=叫衛(wèi)『丿W式中:旳-箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， ，空氣流通良好時(shí)，取大值；S-內(nèi)表面能被潤(rùn)滑油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積，;

t0--油的工作溫度，一般限制在60?70°C,最高不應(yīng)超過(guò)80r；t--周圍空氣的溫度，常溫情況可取為20C；aS二150X225+150x124+225x124=80250mm2=0.08025m2按熱平衡條件H]=H2,可求得在既定工作條件下的油溫為“ 1000X1X（1-.776）=20+—17.45x0.08025=180°C在t0>80C或有效的散熱面積不足時(shí)，則必須采取措施，以提高散熱能力。通常采?。?） 加散熱片以增大散熱面積。2） 在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇以加速空氣的流通。由于在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇這就增加了功率損耗為。總的損率損耗為pf=（p-apfX1-^kw式中為風(fēng)扇消耗的功率，可按下式計(jì)算:kWkW此處：vF 風(fēng)扇葉輪的圓周速度， m/s，F(xiàn)其中Df為風(fēng)扇葉輪外徑，mm；nF 風(fēng)扇葉輪轉(zhuǎn)速，r/min。F由摩擦消耗的功率所產(chǎn)生的熱流量為且］=1000(P-APfX1-7)w散發(fā)到空氣中的熱流量為H2=（知3+函勻）（切+ta）w式中:S］,S2--分別為風(fēng)冷面積及自然冷卻面積，垃'；旳'-風(fēng)冷時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，按下表<風(fēng)冷時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)旳、選取。風(fēng)冷時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)口d'蝸桿轉(zhuǎn)速（r/min）750100012501550衍［W/（m5c）］27313538從其結(jié)構(gòu)看，選裝散熱片來(lái)降溫更為合適。第6章齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)選擇齒輪材料齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式和布置形式1.常用的齒輪結(jié)構(gòu)常見的圓柱齒輪結(jié)構(gòu)如圖所示。圖a為齒輪軸；圖b為腹板式齒輪；圖c為輪輻式齒輪。（a） （b）（c）圖常用齒輪結(jié)構(gòu)形式根據(jù)受力狀況和整體結(jié)構(gòu)形式，在此處我決定選用腹板式齒輪結(jié)構(gòu)比較合理。2.布置形式從前面工作臺(tái)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中我們知道：小齒輪是主動(dòng)輪，動(dòng)力來(lái)自電動(dòng)機(jī)；大齒輪是從動(dòng)輪，它帶動(dòng)了蝸桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。因而大小齒輪均采用懸臂布置。材料及熱處理選擇齒輪材料小齒輪：50SiMn調(diào)質(zhì)，硬度260~290HB+大齒輪：42SiMn調(diào)質(zhì)，硬度200~230HB由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第五版?第三卷）（以下齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)均根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第五版?第三卷）查得）圖14-1-83和圖14-1-112按ML級(jí)質(zhì)量求取值，得b =550N/mm2,q=460Hlim1 Hlim2N/mm2和b=210N/mm2，b=190N/mm26.4初步確定齒輪基本參數(shù)F"2初步確定主要參數(shù)1）接觸強(qiáng)度初步確定中心距按直齒輪從表14-1-65選取A=476，取載荷系數(shù)K=2.0a按表14-1-69選?=0.6，則d?=d aO.5（U+1）0.6= =0.40.5x（2+1）齒數(shù)比u=i=2許用接觸應(yīng)力bHPb 心0?9b =0.9X460=414N/mm2HP Hlim小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T=4N?m1

中心距a3kta^Aa(u+1) i—?UQ2aHP=476X(2+1)X 彳0^! =63.4mm0.4x2x4142取a=66mm2）初步確定模數(shù)、齒數(shù)、齒寬等幾何參數(shù)m=(0.007?0.02)a=(0.007?0.02)X100=0.7?2mmn取m=2mmn由公式z 2a由公式i=—cosBm(1+u)n2x2x662x(1+2)=22取z=22z=iz=2X22=44121齒寬 b=?a=0.4X66=26.4mm取b=24mma小齒輪分度圓直徑d二mz1n1=2x22=44mm大齒輪分度圓直徑d二mz2n2二2x44二88mm齒輪精度等級(jí)為6級(jí)6.5齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核（1）分度圓上名義切向力Ft2000TF=itd=2000xf二182N442）使用系數(shù)KA原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，均勻平穩(wěn)，工作機(jī)有輕微沖擊，查表14-1-71，K=1.25A動(dòng)載系數(shù)K齒輪線速度” 兀dn齒輪線速度V= —60x1000兀x44x2000=4.61m/s60x1000由表14-1-80公式計(jì)算傳動(dòng)精度系數(shù)CC=—0.50481n(z)-1.1441n(m)+2.8521n(f)+3.32npt小齒輪:z=22 大齒輪:z=4412查表14-1-40可得：f=7.5卩mf=8.5卩mpt1 pt1C=-0.5048ln(22)—1.144ln(2)+2.852ln(7.5)+3.32=6.5091C=-0.5048ln(44)—1.144ln(2)+2.852ln(8.5)+3.32=6.5162取C2=6.516，經(jīng)圓整后為C=7查圖14-1-74K=1.1V螺旋線載荷分布系數(shù)KHP由表14-1-88，齒輪裝配時(shí)對(duì)研跑合bbK=1.11+0.18x[1+6.7(—)2](—)2+1.5x10-4bTOC\o"1-5"\h\zH0 dd1 241 24二1.11+0.18x[1+6.7x( )2]x( )2+1.5x10-4x24\o"CurrentDocument"44 44二1.3375)齒間載荷分配系數(shù)KHaKF1.255)齒間載荷分配系數(shù)KHaKF1.25x182―= =5.625b 40N/mm6)查表14-1-92得：K=1.5Ha節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZHx=0 0=0。 查圖14-1-76E彈性系數(shù)ZEZ=2.47H由表14-1-95由表14-1-95查得Z=189.8*N/mm2E重合度系數(shù)Z￡縱向重合度縱向重合度nm二40畑8。6'35"二0.898端面重合度z1—1+xz1—1+xzn1233=26.611+0.24=66 =86.841—x 1—0.24n1由圖14-1-258=0.80ai8 =0.90a28=(1+X)8 +(1—X)8a n1 a1 n1a2二(1+0.24)x0.80+(1-0.24)x0.90二1.676由圖14-1-79查得Z=0.798螺旋角系數(shù)z勺pCOS0=Jcos8°6'35〃二0.994小齒輪、大齒輪的單對(duì)齒嚙合系數(shù)Z,ZBD按表14-1-94的判定條件，由于8廠0.898<1.0，則Z=M—8 (M—1)B101Z=M—8(M—1)D202tanaa=a=arctan( n)ttcos0/tan20°、 __=arctan( )=20.19°cos8°6'35〃d二d+2h二d+2(h*+x)ma a annnd=44+2x1x2=48mma1d=88+2x1x2=92mma2

d二dCOSabtd=44xcos20.19°=41.297mmb1d=88xcos20.19°=82.593mmb2tana'tan20.19tana'tan20.19°,'[ 48 -1-還][ 92 -1—(1.676-1)蘭]41.2972 22 82.5932 44=1Z=1-0.898x(1-1)=1Btana'tan20.19°tana'tan20.19°=0.9665Z=0.9665-0.898x(0.9665-1)=0.997<1取Z=1DD（11）計(jì)算接觸應(yīng)力bH.KKKKZZZZAVHP .KKKKZZZZAVHP HaHE￡卩bH1=1xJ1.25x1.1x1.337x1.5x2.47x189.8x0.79x0.994x0.79x0.994x2+1x66.667x40=194.52N/mm2由于Z=Z=1,所以b=q=194.52N/mm2DB H2 H112）壽命系數(shù)=194.52N/mm2由于Z=Z=1,所以b=q=194.52N/mm2DB H2 H112）壽命系數(shù)ZNT應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N=60ntLN=60x2000x5000=6.0x109L1 2000N=60xx5000=3.0x109L22由表14-1-96公式計(jì)算Z=( )0.0706NTNL109Z—( )0.0706=0.881NT1 6.0x109Z—( 109 )0.0706—0.925NT2 3.0x10913)潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)ZLZZVR由表14-1-98,經(jīng)展成法滾、插的齒輪副R>4.0“m,Z10ZZZLVR(14)=0.85齒面工作硬化系數(shù)Z由圖14-1-90Z=1.12W1Z=1.16W215)尺寸系數(shù)ZX由圖14-1-991.0X安全系數(shù)SHbZ——H4im_NTSH1ZZZZZ—LVRWXbH550x0.881x0.85x1.12x1.0— —2.37194.52SH2460x0.925x0.85x1.16x1.0SH2194.52——2.16194.52由于S,S均達(dá)到表14-1-100規(guī)定的高可靠度時(shí)，最小安H1 H2全系數(shù)S =1.50~1.60的要求，齒面接觸強(qiáng)度核算通過(guò)。Hmin6.6齒根彎曲強(qiáng)度的校核螺旋線載荷分布系數(shù)K丹邛K=(K)n

F卩 H卩N= —1+b/h+(b/h)2b=40mmh=2.25m=2.25x2=4.5mmb=40mmn=0.889(40/4.5)2=0.8891+40/4.5+(40/4.5)2K=(1.458)0.889=1.398F0螺旋線載荷分配系數(shù)KFaK=K =1.5Fa Ha齒廓系數(shù)YFa當(dāng)量齒數(shù)zz=—nCOS3Bzn1COS38zn1COS38。6'35〃=34.01zn266COS38。6'35〃=68.024)Y4)Y=2.38Fa2Y=1.66Sa由圖14-1-98Y=2.28Fa1應(yīng)力修正系數(shù)YSa由圖14-1-103Y=1.74Sa重合度系數(shù)Y￡Y=0.25+075￡￡an

8￡ =aanCOS2P由表14-1-104知IP=arccosR.1一(sinpcosa)2]TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"b ncosp=v'1-(sinpcosa)2=Jl—(sin8°6'35"cos20°)2=0.9912b n V8 =1.676=1.706an0.99122Y=0.25+^075二0.69￡ 1.706螺旋角系數(shù)Yp由圖14-1-109，根據(jù)p，8p查得Yp=0.93計(jì)算齒根應(yīng)力bF因8=1.676<2用表14-1-101中方法二aFb=一YYYYKKKKFbmFaSa8pAVFpFan180b=x2.28x1.74x0.69x0.93x1.25x1.1x1.398x1.5=16.52N/mm2f1 40x2180b=x2.38x1.66x0.69x0.93x1.25x1.1x1.398x1.5=16.45N/mm2F2 40x2試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST見表14-1-101，Y=2.08)ST8)壽命系數(shù)YNT由表14-1-108Y=(3x106)0.02NTNLYNT13x1066.0x109)0.02=0.859YNT23x1063.0x109)0.02=0.8719)相對(duì)齒根角敏感系數(shù)YOrelT由8.4.2(5)①齒根圓角參數(shù)qSqS=Fn2pF用表14-1-98知：h/m=1.25fpnp/m=0.38fpnphfp——4p用表14-1-98知：h/m=1.25fpnp/m=0.38fpnphfp——4p+xmmnn二0.38-1.25+0.24=—0.63兀加 T Sn—htana+——p—4 fp ncosanp—(1—sina)fp-ncosan—1.25x2xtan20o+0—(1—sin20。)0.38x2cos20。0.1292兀

H=(iz2

n1H=—^-E?！?—3m3nx(J凹)-Z=-0.95934.012 2 3H 1 1—2G/z1 n1—0.959S—Fn^=Zmn=— =0.925rad1—2x(—0.63)/34.01/町—91)+⑶角1m

n=34.01xsin(-—0.925)+*3( _. —0.38)=3 cos(0.925)1.674S =1.674x2=3.348Fn1TOC\o"1-5"\h\zpnp 2G2Fn1= fp+ —mmcos9(zcos29—2G)nn 1n1 1 1

二0.38+2x(—0.63)2二0.38+二0.477cos(0.925)x[34.01xcos2(0.925)—2x(—0.63)]二0.477PF1=0.477x2=0.954qS1—Fn12pF1爲(wèi)=17551.5<q<4S1同樣計(jì)算可知：1.5<q<4S210)Y二1.0810)Y二1.08relT相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)YRrelT由圖14-1-118，齒根表面微觀不平度10點(diǎn)高度為11)R =12.5卩11)R =12.5卩m時(shí)Y二1.0Z10RrelT尺寸系數(shù)Y由表14-1-109的公式Y(jié)=1.03—0.006mX當(dāng)m<5時(shí)，取m二5

Y=1.03—0.006x5=1X12)彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)SY=—FlimSTNT&elTRrelTXSF1210x2.0x0.859x1.0x1.0x1 二21.8416.52SF2190x2.0x0.871x1.0x1.0x1 二20.1216.45由于S，F(xiàn)1S均達(dá)到表14-1-100規(guī)定的高可靠度時(shí)最小安F2全系數(shù)SFmin=2.0的要求。輪齒彎曲強(qiáng)度通過(guò)。6.7齒輪基本參數(shù)m二2mmz=221a=66mmz=442d=44mm1

d=88mm2d二48mm d二92mma1 a2d=d-2h=d-2(h*+c*)mffannnd=44—2x(1+0.25)x2=39mmf1d=88—2x(1+0.25)x2=83mm第7章結(jié)論這次設(shè)計(jì)我完成了雙軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)，我的工作如下：首先，查找各種相關(guān)資料理解課題，整理自己的思路及設(shè)計(jì)步驟；其次，選擇合適的三維設(shè)計(jì)軟件，接著就開始學(xué)習(xí)solidedge；然后，根據(jù)老師提出的設(shè)計(jì)要求，確定結(jié)構(gòu)方案并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計(jì)算、校合；最后，完成整個(gè)結(jié)構(gòu)的三維造型和裝配，進(jìn)而完成工程圖。從最終的結(jié)果來(lái)看，本設(shè)計(jì)方案較好的滿足了所提出的設(shè)計(jì)要求，并且在一些部位有了改進(jìn)和創(chuàng)新。參考文獻(xiàn)【1】崔旭芳，周英?數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理和設(shè)計(jì)［J］.磚瓦，2008,No.6：25-27；【2】趙群，加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)部件的結(jié)構(gòu)分析［J］，設(shè)備設(shè)計(jì)與維修,2002，N0.5：35—36；【3】杜玉湘，陸啟建,劉明燈?五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化,200&No.3；【4】楊堅(jiān),劉湖蘭，用回轉(zhuǎn)