數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺.doc

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號：201220102052 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（題 目：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計學(xué)生姓名：張英智學(xué) 院：機(jī)械學(xué)院系 別：機(jī)械系專 業(yè)：機(jī)械電子工程班 級：機(jī)電12-1指導(dǎo)教師：張?zhí)m挺 副教授二 一 六 年 六 月 摘 要 本次設(shè)計的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要是與立式銑床配套使用，其精度直接影響到機(jī)床的性能。本次設(shè)計選擇由步進(jìn)電動機(jī)作為動力源，一級圓柱直齒輪減速器進(jìn)行減速及傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，將其傳遞給蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)來帶動工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)加工工作。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺與數(shù)控立式銑床結(jié)合使用可進(jìn)行工件的分度和切削旋轉(zhuǎn)，配合機(jī)床X、Y、Z三軸的直線運動可以擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍，來提高機(jī)床的工作效率。配合數(shù)控系統(tǒng)的控制，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可以有效提高生產(chǎn)效率，消除人為誤差，提高加工精度。本次主要設(shè)計方向是數(shù)控銑床中的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，我們對主要的零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)功能設(shè)計。裝配圖、零件圖用CAXA軟件繪制。關(guān)鍵詞： 立式銑床 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 齒輪 蝸輪蝸桿Abstract The design of the NC rotary table is mainly with vertical milling machine , Its precision directly affects the performance of the machine. The design choices the stepping motor as a power source. Level of cylindrical spur gear reduce of reduction and transmission torque and rotational speed, pass it to worm and worm wheel mechanism to drive the workbench rotary processing work. NC rotary table with NC vertical milling machine combined with the use of artifacts can be dividing and cutting rotation, cooperate with X,Y,Z three axis machine tool can expand the linear motion of the machine tool processing range, to improve the working efficiency of the machine tool. With NC system, the control of NC rotary table can effectively improve the production efficiency, eliminating human error, and improve the machining accuracy. The main design direction is the NC rotary table in CNC milling machine, structure and function of main parts of our design. Assembly drawing and part drawing drawn using CAXA software. Key Words: Vertical milling machine;NC rotary table;Worm and worm gear;目錄緒論1第一章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的發(fā)展方向21.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的發(fā)展及展望21.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理21.3 設(shè)計要求及主要參數(shù)41.3.1設(shè)計準(zhǔn)則41.3.2此次設(shè)計中的一些主要參數(shù)4第二章 工作臺設(shè)計和零部件的選用52.1設(shè)計工作臺的基本要求52.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺傳動方案的確定52.3電機(jī)的選擇62.3.1脈沖電動機(jī)在選擇時需要注意的事項62.3.2電機(jī)的參數(shù)計算72.4齒輪的設(shè)計92.4.1齒輪材料確定92.4.2齒輪強(qiáng)度計算92.4.3尺寸計算132.5蝸輪蝸桿設(shè)計142.5.1蝸輪蝸桿強(qiáng)度設(shè)計142.5.2 蝸桿與蝸輪的參數(shù)162.6聯(lián)軸器的選擇172.7 輸入軸的設(shè)計172.7.1 軸上參數(shù)計算172.8 蝸桿軸的設(shè)計212.8.1 蝸桿軸參數(shù)設(shè)計212.8.1 軸強(qiáng)度的校核23總結(jié)24參考文獻(xiàn)25致 謝26內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書緒論 近年來社會的快速進(jìn)步表現(xiàn)于機(jī)械行業(yè)是一個國家發(fā)展的最重要的決策，它不僅可以為新的科學(xué)技術(shù)和新產(chǎn)物的研發(fā)和機(jī)械制造帶來了十分必要的前提，還是不可替代的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展行業(yè)。在當(dāng)下數(shù)字控制回轉(zhuǎn)工作臺作為一種高效率、高精度、應(yīng)用廣泛的機(jī)床配備部件，在機(jī)械行業(yè)當(dāng)中的使用頻率已經(jīng)完全取代了手動回轉(zhuǎn)工作臺。當(dāng)加工毛坯料或大型機(jī)械部件時，將待加工零件裝在工作臺上，用卡盤卡住固定。因為零件要做到多個外表面加工，由于過去的老式機(jī)床只能進(jìn)行X、Y、Z三個方向進(jìn)行直線進(jìn)給運動，考慮到機(jī)械零件的精度和多表面的加工需求，我們需要使用數(shù)控回轉(zhuǎn)臺來進(jìn)行圓周加工。數(shù)字控制作為當(dāng)前和未來機(jī)械行業(yè)的發(fā)展方向，我們可以應(yīng)用它來滿足我們對于精度和減輕人力的多種需求，數(shù)控用于回轉(zhuǎn)加工，同時和三軸一起進(jìn)行方向進(jìn)給，來滿足我們對于機(jī)械零件復(fù)雜加工的需求。由于回轉(zhuǎn)臺加入了圓光柵，這樣可以在保持了精度的原則下，來進(jìn)行多角度、微量進(jìn)給的回轉(zhuǎn)加工。常用伺服電機(jī)來帶動回轉(zhuǎn)臺運動，一級減速器來減緩速度，蝸桿和蝸輪機(jī)構(gòu)帶動工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)。 由于社會發(fā)展的快速進(jìn)步與機(jī)械制造生產(chǎn)行業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)控回轉(zhuǎn)臺的供需量也越來越大。但總體來說在結(jié)構(gòu)上我們可以用兩類來概括，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和分度臺?；剞D(zhuǎn)臺既能進(jìn)行直線進(jìn)給運動，還能進(jìn)行圓周加工。在結(jié)構(gòu)上和普通機(jī)床的工作臺相類似。第一章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的發(fā)展方向1.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的發(fā)展及展望 隨著國家的發(fā)展社會的進(jìn)步，機(jī)械行業(yè)內(nèi)機(jī)床發(fā)展前景良好，數(shù)字控制類機(jī)床的發(fā)展迅速，而且取得了巨大的成就。特別是在我們國家，數(shù)字控制技術(shù)得到了快速的發(fā)展，從無到有，越來越成功，技術(shù)層面不斷的追趕世界發(fā)達(dá)國家的發(fā)展腳步，這讓我們不斷的前進(jìn)、創(chuàng)造、創(chuàng)新。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺為機(jī)床制造業(yè)帶來了新領(lǐng)域的高度，不但提高了精度，還減少了人為操作的時間，更能小范圍加工零件，這是非常重要的發(fā)展過程。 目前看來，未來的機(jī)電一體化發(fā)展有兩個發(fā)展方向，其一是大型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，其二是小型的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。而且重要的是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)要提高強(qiáng)度，所以要選用性能好的鋼材，蝸輪帶動工作臺運轉(zhuǎn)。這樣就可以將回轉(zhuǎn)速度大大提高，就可以加工大型零件能承擔(dān)更大的載荷。未來的回轉(zhuǎn)工作臺的發(fā)展趨勢也一定是向著更多軸聯(lián)動的結(jié)構(gòu)方面演變。在機(jī)械行業(yè)當(dāng)中，機(jī)床是其中一種最主要的生產(chǎn)設(shè)備。工作臺作為數(shù)控類機(jī)床的配備部件不僅僅在加工精度上有所提高，在穩(wěn)定性方面也比以前更加優(yōu)異。 時代在進(jìn)步，節(jié)奏在加快，在經(jīng)濟(jì)快速增長的大趨勢下，我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展將會飛躍上更高的臺階。我想不論是在機(jī)床的穩(wěn)定性能還是產(chǎn)品的質(zhì)量和精度方面，都會不斷的與世界上其他的發(fā)達(dá)國家的腳步逐漸接近，并伴隨著長時間的摸索與進(jìn)展我們會逐漸趕超他們。隨著時間的推移，創(chuàng)新和改變在一步一步地推動著我國機(jī)床行業(yè)的發(fā)展，我們國家機(jī)械行業(yè)的發(fā)展不僅要有自己的特色，而且要將產(chǎn)品、學(xué)術(shù)、科研相結(jié)合。面向市場，抓住機(jī)遇，要不停地進(jìn)行創(chuàng)新革命，實現(xiàn)我國獨有的產(chǎn)品創(chuàng)意。1.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理 在目前的機(jī)械行業(yè)當(dāng)中只有數(shù)控銑床、加工中心和數(shù)控鏜床都應(yīng)用回轉(zhuǎn)工作臺，并且這三種機(jī)床的使用最普遍。與其他的普通回轉(zhuǎn)臺相比起來，在外形上看來他們并沒有什么區(qū)別，只是他們有不同的驅(qū)動，一種是手動回轉(zhuǎn)，而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是與其他的數(shù)字控制驅(qū)動結(jié)合。圖1-1 閉環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)1-進(jìn)電機(jī)；2-主動齒輪；3-偏心環(huán)；4-從動齒輪；5-柱銷；6-壓塊；7-螺母；8-鎖緊螺釘、11-軸承蓋、套筒；9-蝸桿；10-蝸輪；12、13-加緊瓦；14-壓緊液壓缸；15-活塞；16-彈簧；17-鋼球；18-光柵； 上圖表達(dá)的就是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)和裝配圖，如圖所示數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺由步進(jìn)電動機(jī)1傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，經(jīng)過2和4兩個齒輪構(gòu)成的一級減速器降低轉(zhuǎn)速增大轉(zhuǎn)矩。再由減速器大齒輪代工蝸桿軸9傳遞轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，蝸輪10和工作臺通過螺釘連接，蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動從而帶動工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)工作。為了消除減速器結(jié)構(gòu)中大小齒輪嚙合之間的側(cè)隙，在這里我們選用了偏心環(huán)3來消除齒輪齒側(cè)間隙。在此次設(shè)計過程中為了連接齒輪和軸，設(shè)計蝸輪軸一端定位軸間，另一端端蓋定位，圓周方向用平鍵連接。這樣既能準(zhǔn)確定位還能減少零件裝配復(fù)雜程度，同時可以減少軸和零件之間的配合間隙。在這里選用圓光柵18來測量回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)角精度達(dá)到精度加工的目的。圓光柵的測量數(shù)據(jù)會反饋回數(shù)控系統(tǒng)來控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向來減小轉(zhuǎn)角偏差，這樣會導(dǎo)致回轉(zhuǎn)臺進(jìn)行精確定位。為了使其具有定位鎖緊功能，在設(shè)計過程中加入了小液壓缸14。 在不需要鎖緊時，只需要數(shù)控系統(tǒng)將液壓缸注入壓力油推動活塞縱向移動，將壓力傳導(dǎo)至小鋼球17下壓彈簧，來推開下邊安裝的夾緊瓦12，來松開處于夾緊狀態(tài)下的蝸輪結(jié)構(gòu)，使工作臺進(jìn)行到工作狀態(tài)。當(dāng)需要鎖緊時，只需要控制數(shù)控系統(tǒng)使液壓缸中的液壓油返回到液壓缸的油箱中，壓力消失從而使彈簧恢復(fù)原位，這樣夾緊瓦恢復(fù)原位夾緊蝸輪，使得工作臺不能進(jìn)行回轉(zhuǎn)，達(dá)到鎖緊的目的。 設(shè)計回轉(zhuǎn)工作臺環(huán)著心軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動，用螺釘將工作臺與心軸進(jìn)行緊固達(dá)到共同回轉(zhuǎn)的目的。并選用圓柱滾子軸承來進(jìn)行心軸的支撐，在工作中為了保證工作臺回轉(zhuǎn)中心線偏差盡量小，這里采用圓錐滾子軸承來減小偏差，使得加工精度得到提高，并且使工作臺可以平穩(wěn)的進(jìn)行圓周運動。1.3 設(shè)計要求及主要參數(shù)1.3.1設(shè)計準(zhǔn)則 此次設(shè)計完全按照下列需求所進(jìn)行： 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）查找文獻(xiàn)資料里面的公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計算 9）根據(jù)性能組合選擇材料 10）選擇高精度的零件進(jìn)行裝配 11）設(shè)計要降低成本并選用合適的工藝進(jìn)行加工1.3.2此次設(shè)計中的一些主要參數(shù)1、 回轉(zhuǎn)精度：2、 回轉(zhuǎn)工作臺直徑255mm3、 電機(jī)脈沖當(dāng)量0.9度/脈沖4、 配套主機(jī)為通用立式銑床，機(jī)械結(jié)構(gòu)要保證與主機(jī)的組合關(guān)系第二章 工作臺設(shè)計和零部件的選用2.1設(shè)計工作臺的基本要求 目前市場上的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺大多數(shù)都是由以下三大結(jié)構(gòu)構(gòu)成。首先是動力源，由步進(jìn)電動機(jī)和聯(lián)軸器構(gòu)成的驅(qū)動裝置也就是動力源。第二是由一級齒輪減速器和蝸輪蝸桿構(gòu)成的減速傳動裝置，來傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速使工作臺正常進(jìn)行回轉(zhuǎn)工作。第三是工作臺，安裝待加工工件并確保定位精度。 以下是對設(shè)計傳動方案提出的大致要求：（1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)該要滿足工作臺的載荷、工作精度、工作速度和運動形式。（2）工作條件的要求：確保可以在惡劣環(huán)境下工作，滿足場地、工作制度等要求。（3）工作性能要求：確保傳遞轉(zhuǎn)矩時有效度高、工作穩(wěn)定性高。（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；確保設(shè)計的機(jī)構(gòu)要合理、加工工藝不繁雜、維修簡潔、經(jīng)濟(jì)適用等等。 在機(jī)床設(shè)備當(dāng)中，工作時的機(jī)床切削速度和加工精度尤為重要，在當(dāng)下的數(shù)控機(jī)床中回轉(zhuǎn)工作臺作為其裝配零件對機(jī)床的加工精度改變巨大，穩(wěn)定性也大大提高。在選擇了好的合理的傳遞方案過后，設(shè)計的工作臺就能直接的影響到機(jī)床的性能和機(jī)構(gòu)的合理性。所以我們要查閱參考文獻(xiàn)選擇更加合理的傳動方案。2.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺傳動方案的確定 經(jīng)過前期的調(diào)研、文獻(xiàn)檢索、綜合分析，我對傳動方案進(jìn)行了多次設(shè)計和選取，最終確定為：經(jīng)步進(jìn)電機(jī)傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速到一級減速器再到蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，最后傳遞到工作臺使其進(jìn)行回轉(zhuǎn)工作。如圖2-1就是這一次選取的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的傳動方案簡介圖：圖2-1 設(shè)計方案 此次傳動方案分析簡介： 齒輪傳動特點： 齒輪傳動是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)所有傳動種類中最重要的傳動一中傳動方式，在大部分機(jī)械傳動中，它有著傳動有效率最高、結(jié)構(gòu)緊湊所需占地小、工作可靠度高、壽命最長、傳動比穩(wěn)定等優(yōu)勢。 蝸桿傳動的特點：1結(jié)構(gòu)緊湊 蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過一個齒距，所以可以實現(xiàn)大的傳動比。傳動比比其他傳動方式的大，所需零件數(shù)目少，不占用空間，所以結(jié)構(gòu)相對緊湊。2沖擊載荷小、傳動平穩(wěn)、噪聲低 因為蝸輪蝸桿在傳動過程中是很緩慢的進(jìn)入嚙合然后慢慢地退出嚙合的，而且齒對相對來說較多。3自鎖 由于蝸桿的螺旋線升角與當(dāng)量摩擦角相比較小，所以當(dāng)蝸桿傳動時具有自鎖功能。4摩擦損失大、效率低 由于嚙合處有相對滑動，當(dāng)滑動速度大時，工作環(huán)境不夠優(yōu)秀時，會產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦和磨損。 考慮到以上齒輪和蝸桿蝸輪各自的特點后，選用相對合理的傳動方案。選擇步進(jìn)電動機(jī)直接帶動一級齒輪減速傳動，而低速級用于蝸輪蝸桿帶動工作臺。2.3電機(jī)的選擇 步進(jìn)電動機(jī)也叫作脈沖電動機(jī)，這是一種實用而且易購買的電機(jī)，它可以將脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。由于步進(jìn)電動機(jī)輸出的角位移與脈沖信號個數(shù)成正比，而且與脈沖信號同步。所以只要控制了脈沖信號的輸出還有脈沖電動機(jī)的繞組的通電順序，就能得到想要的改變角度、旋轉(zhuǎn)速度、還有回轉(zhuǎn)方向。同時步進(jìn)電機(jī)在無脈沖信號時還可以鎖相。作為此次設(shè)計的工作臺的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩來源，我們選擇的步進(jìn)電動機(jī)總體結(jié)構(gòu)組成相對簡單、購買簡單容易、價格低廉。而且它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量相對小、動態(tài)響應(yīng)快、啟動和停止方便快捷、很容易實施正反轉(zhuǎn)和無級變速。步進(jìn)電動機(jī)種類多，目前于機(jī)械傳動系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用范圍最為普遍。其缺點是低頻時有震蕩，高速時轉(zhuǎn)矩不夠。 在考慮過上述當(dāng)中的優(yōu)缺點之后，此次設(shè)計最終決定選用簡潔、易購買、適用范圍廣的步進(jìn)電動機(jī)。2.3.1脈沖電動機(jī)在選擇時需要注意的事項 務(wù)必確保：1) 選擇適當(dāng)?shù)牟骄嘟恰?) 所選擇電動機(jī)的額定功率要大于工作臺負(fù)載回轉(zhuǎn)工作所必要的功率，在考慮到經(jīng)濟(jì)適用性的前提下選擇較小功率的步進(jìn)電機(jī)。3) 要確保工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)工作的可靠性，保證電機(jī)的所有頻特曲線符合條件。在校核過程中確保矩頻特性符合要求。4) 需要保證回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)精度。2.3.2電機(jī)的參數(shù)計算1）電機(jī)功率的計算回轉(zhuǎn)臺工作的功率的算法： （2-1） （2-2）其中， 步進(jìn)電機(jī)的工作效率 所以電機(jī)功率： （2-3） （2-4）式中：結(jié)構(gòu)總傳動的總效率 為齒輪傳動的傳動效率 為一對軸承效率為蝸桿傳動的效率由表2-1列出的傳動效率可得：表2-1各種傳動效率序號類別方式效率1圓柱齒輪傳動一般的齒輪傳動2滾動軸承球軸承3蝸桿傳動雙頭蝸桿4蝸桿傳動圓弧面蝸桿0.850.95齒輪傳動的傳動效率： =軸承的效率： =蝸桿傳動的傳動效率： =因此由3-4式得傳動總效率： 由3-3式可知道電機(jī)功率： 由此得出一般電機(jī)的額定功率的范圍： 取電機(jī)額定功率2）確定電機(jī)轉(zhuǎn)速查參考文獻(xiàn)3表1-8，可?。糊X輪傳動比：3-5蝸桿傳動比：15-32所以計算總傳動為：電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍： 3）傳遞轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩的范圍： 由計算得出的電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)得知，此次設(shè)計選擇的動力源步進(jìn)電機(jī)的型號是：90BYG2502，其各項的參數(shù)如表2-2所示:表2-2 90BYG2502型電機(jī)參數(shù)規(guī)格型號步距角相電流A最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)動慣量/重量外形尺寸90BYG25020.9/1.84641 92922.4齒輪的設(shè)計2.4.1齒輪材料確定 查詢文獻(xiàn)2GB/T100851988可知，此次一級減速器設(shè)計選擇直齒圓柱吃苦你作為傳動部件。下圖2-2所示。其中為小齒輪，為大齒輪。 此次工作臺設(shè)計對于速度要求不大，所以輸入軸選用材料為45鋼。為了減小各齒面的摩擦消耗，確保各齒輪齒面的硬度為45-55HRC。齒輪材料如下：1）齒輪7級精度；2）小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為280HBS，選用實心式；3）大齒輪用45鋼，淬火處理，齒面硬度為240HBS，采用腹板式；4）選用傳動比為，其中取小齒輪齒數(shù)為，那么大齒輪齒數(shù)為 圖2-2 一級齒輪傳動 2.4.2齒輪強(qiáng)度計算1、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 （2-5）式中：為載荷系數(shù) 為小齒輪轉(zhuǎn)矩 為齒寬系數(shù) 為彈性影響系數(shù)為接觸疲勞許用應(yīng)力 為區(qū)域系數(shù)（1）計算式中各參數(shù)1）本設(shè)計中試選取載荷系數(shù)為；2）算出小齒輪的轉(zhuǎn)矩 由電機(jī)的轉(zhuǎn)距可知： （2-6）3）經(jīng)查詢文獻(xiàn)1中的表10-7得出，齒輪的寬度系數(shù)為4）經(jīng)查詢文獻(xiàn)1中的表10-5可以得到齒輪材料的彈性影響系數(shù)為5）經(jīng)查詢文獻(xiàn)1中的圖10-20可以知道齒輪的區(qū)域系數(shù)6）經(jīng)查詢文獻(xiàn)1中可以計算得出重合度系數(shù)7）經(jīng)瀏覽文獻(xiàn)1查得圖10-25d小齒輪和大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為 ；8) 閱讀文獻(xiàn)1查圖10-23得到齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)分別為，9) 計算接觸許用應(yīng)力選取失效概率為，安全系數(shù)，則 取較小者： =522.5MPa10）試算小齒輪分度圓直徑： （2） 調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）周轉(zhuǎn)速度 2）齒寬b計算 3) 計算實際載荷系數(shù) 查參考文獻(xiàn)1表10-2得使用系數(shù) 根據(jù)、7級精度，圖10-8得動載系數(shù) 尋找文獻(xiàn)1中表10-3可以知道齒間載荷分配系數(shù)為 經(jīng)文獻(xiàn)1中表10-4可知使用插值法能得到齒輪7級精度、對稱布置時的齒向載荷分布系數(shù)為。實際載荷系數(shù)為 4）查詢文獻(xiàn)1中式子10-12按實際載荷系數(shù)算得的齒輪分度圓直徑是 5）計算模數(shù)m 2、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計查得參考文獻(xiàn)1式10-7試算模數(shù): (2-7)（1） 確定式中各參數(shù)值1） 試選2） 查參考文獻(xiàn)1式10-5計算得3） 查參考文獻(xiàn)1得齒形系數(shù)、4） 查參考文獻(xiàn)1中圖10-18可以找到齒輪應(yīng)力修正系數(shù)分別為、5） 查詢文獻(xiàn)1中圖10-24可以知道小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為 ；6） 查詢文獻(xiàn)1中圖10-22可以得到小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)分別為 ；7）經(jīng)計算和查詢文獻(xiàn)后選取彎曲疲勞安全系數(shù)為 (2-8)計算得： 因為大齒輪的大于小齒輪，所以取 經(jīng)上述計算后，將所有參數(shù)代入式子2-7中可以得到： （2） 調(diào)整齒輪模數(shù)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備1） 圓周速度 2） 齒寬b 3） 寬高比 載荷系數(shù)為 4） 經(jīng)過查詢參考文獻(xiàn)1中式子10-13，可以得到按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù) 查看上述所有的計算成果后發(fā)現(xiàn)，齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞計算出來的齒輪模數(shù)m不相同，而且基于后者的承載能力僅僅是決定齒輪模數(shù)的大小。再加上齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度承擔(dān)載荷的能力只是和齒輪的直徑大小有聯(lián)系，所以將齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算出來的模數(shù)1.348mm取為1.5mm,所以可以得到小齒輪的分度圓直徑為，由此得到小齒輪的齒數(shù)為 可以取，則大齒輪齒數(shù)，取，和互為質(zhì)數(shù)。2.4.3尺寸計算1）計算分度圓直徑 2）計算中心距 3）計算齒輪寬度 取，中心距圓整取齒頂圓直徑 齒根圓直徑 2.5蝸輪蝸桿設(shè)計 經(jīng)查詢參考文獻(xiàn)可以得到根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，此次設(shè)計蝸輪蝸桿傳動選擇選漸開線蝸桿（），它的傳動比為。而且在蝸輪蝸桿的材料的選取上，由于其傳動的速度不高，轉(zhuǎn)矩較小。所以：1）蝸桿選45鋼；2）為了降低磨損度，提高工作效率，此次設(shè)計選擇的蝸輪蝸桿的螺旋齒面要經(jīng)過淬火處理，要求齒面硬度達(dá)到45-55HRC；3）此次設(shè)計蝸輪將選擇鑄錫磷青銅ZCuSn10P1材料,金屬模鑄造。為了減小經(jīng)濟(jì)使用額盡量減少使用有色金屬，所以只有蝸輪的齒圈用青銅制造，而蝸輪的輪芯用灰鑄鐵HT100制造。2.5.1蝸輪蝸桿強(qiáng)度設(shè)計 首先蝸輪蝸桿強(qiáng)度要按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度來進(jìn)行設(shè)計： 查詢文獻(xiàn)可以知道蝸桿設(shè)計的要求是首先應(yīng)該按照蝸桿齒面強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，然后再校正蝸桿齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度，經(jīng)查詢文獻(xiàn)1知，可以求得傳動中心距： (2-9)式中：K為載荷系數(shù) 為蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 為彈性影響系數(shù) 為接觸系數(shù) 為許用接觸用力確定式中各參數(shù)1）計算蝸輪上的轉(zhuǎn)矩按，估取效率，則 （2-10） 那么為 2）確定載荷系數(shù) 因為蝸輪蝸桿在加工時載荷比較固定，于是選用載荷分布不均勻系數(shù)為，經(jīng)瀏覽參考書1中表11-5后知道蝸輪使用系數(shù)為，考慮到工作所需轉(zhuǎn)速低，沖擊載荷小，所以取動載荷系數(shù)為則 3）確定彈性影響系數(shù) 由于蝸輪的材料是鑄錫磷青銅，蝸桿的材料是鋼，所以。4）確定接觸系數(shù) 在此次數(shù)據(jù)計算里先預(yù)設(shè)蝸桿分度圓直徑和蝸桿蝸輪的中心距a的比為，查閱參考資料1圖11-18中可得。5）確定許用接觸應(yīng)力 由于此次設(shè)計蝸輪將選擇鑄錫磷青銅ZCuSn10P1材料,金屬模鑄造，要求齒面硬度達(dá)到45-55HRC，所以查的中得蝸輪的基本許用應(yīng)力為。應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 將上面所有設(shè)計和查閱資料所得到的參數(shù)全都代入式2-9中得到中心距 為了設(shè)計需求選擇中心距，由于，經(jīng)查詢參考文獻(xiàn)3中可以知道此次設(shè)計選擇模數(shù)為，蝸桿分度圓直徑為。由于，查詢參考資料3圖11-18中知道接觸系數(shù)為，因為，所以符合要求。2.5.2 蝸桿與蝸輪的參數(shù)（1）蝸桿1）軸向齒距查參考文獻(xiàn)3表11-3得 2）通過查詢參考資料3表11-2可以得到直徑系數(shù)，分度圓導(dǎo)程角3）通過查詢參考資料3表11-3得到齒頂圓直徑和齒根圓直徑 4）通過查詢參考資料3表11-3得蝸桿軸向齒厚 （2）蝸輪1）通過查詢參考資料3表11-2可以得到蝸輪齒數(shù)，變位系數(shù)；驗證傳動比 2）通過查詢參考資料3計算可知分度圓直徑 3）通過查詢參考資料3知道蝸輪齒頂高和喉圓直徑 4）通過查詢參考資料3知道蝸輪齒根高和齒根圓直徑是 2.6聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩 式中：為聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩 P為驅(qū)動功率 n為工作轉(zhuǎn)速 K為工作系數(shù)，取K=2則： 故選用彈性套柱銷聯(lián)軸器SRJ-40C型號尺寸如下圖2-3圖2-3 聯(lián)軸器參數(shù)2.7 輸入軸的設(shè)計2.7.1 軸上參數(shù)計算（1）求輸入軸上的， 聯(lián)軸器傳動效率 （2）計算作用于齒輪上的力 經(jīng)上面計算可以知道小齒輪的節(jié)圓直徑是48mm 軸上力情況分析如下圖2-4所示；圖2-4 輸入軸受力圖（3）求軸最小直徑 因為選擇的輸入軸的材料是45鋼，進(jìn)行淬火處理，所以得到,則 聯(lián)軸器的選用考慮到輸入軸所計算得出的最小直,上文查詢文獻(xiàn)得出了聯(lián)軸器的選用型號圖，所以選取?？紤]到半聯(lián)軸器長度L=22mm，為了使軸的擋圈有空間，1-2段軸長選取比L小，所以。因為軸1-2段右端需制出軸肩定位，所以2-3段軸直徑為。（4）軸的設(shè)計1）輸入軸如圖2-5所示；2）軸承選定為球軸承。因為在工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動時軸承受到了徑向力與軸向力的共同作用，所以此次設(shè)計選擇角接觸球軸承。軸3-4段，查參考文獻(xiàn)2表9-30初步選定角接觸球軸承7204。設(shè)計定位軸間，所以3）按照軸向定位來確定軸的各段參數(shù)如圖2-5所示為輸入軸的結(jié)構(gòu)。圖2-5 輸入軸結(jié)構(gòu)圖 4) 軸上周向定位 考慮到聯(lián)軸器、齒輪與軸互相之間的圓周方向的定位均選擇了圓鍵連接。按由查詢參考資料1表6-1得。經(jīng)查詢后知道在聯(lián)軸器與軸連接中，采用圓鍵。5）求軸的載荷 如下圖2-6所示，輸入軸承受的載荷分析圖；危險截面上的、及M，如表2-3所示；表2-3 輸入軸截面應(yīng)力支反力F軸上彎矩M軸總彎矩軸上扭矩T圖2-6 輸入軸應(yīng)力圖 6) 對輸入軸進(jìn)行校核瀏覽查詢參考資料1中式15-5和表2-3中的數(shù)據(jù)，取。計算軸的應(yīng)力： 此次設(shè)計輸入軸材料為45鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，查詢參考資料1表15-1得到，滿足的條件，校核安全。2.8 蝸桿軸的設(shè)計2.8.1 蝸桿軸參數(shù)設(shè)計1.蝸桿軸上、和的計算軸承 齒輪 2.齒輪上力計算 由上計算可以知道大齒輪的節(jié)圓直徑為 3.計算軸最小直徑 查詢參考資料1式15-2,表15-3，選取，則 取4.軸的結(jié)構(gòu) 軸結(jié)構(gòu)如下圖2-7所示。因為在工作臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動時軸承受到了徑向力與軸向力的共同作用，所以此次設(shè)計選擇角接觸球軸承。根據(jù)要求并因為，所以選用角接觸球軸承7207。圖2-7 蝸桿軸結(jié)構(gòu)（1）計算各軸長1）設(shè)計滿足最小軸要求 2）保證大齒輪合理裝配 3) 設(shè)計確保蝸桿安裝 4）計算蝸桿軸危險截面應(yīng)力下表2-4為截面處的及的值：表2-4 截面應(yīng)力軸載荷軸上彎矩M軸總彎矩軸上扭矩T2.8.1 軸強(qiáng)度的校核 蝸輪軸的危險截面所受應(yīng)力，選。則： 此次設(shè)計中蝸桿軸材料選用45鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。查詢參考資料1得到，滿足的條件，此次校核安全。25 總結(jié) 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺作為現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)型部件應(yīng)用十分普遍，在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床和加工中心上經(jīng)常能夠見到。隨著機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，社會需求對機(jī)床的要求也越來越高。從某方面來說，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺提高了加工精度和加工速度。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是一個高精度、高穩(wěn)定性的機(jī)床部件?；剞D(zhuǎn)工作臺由數(shù)字控制系統(tǒng)來實現(xiàn)了智能化，減少了人為的干預(yù)，從而降低了人為誤差。 此次設(shè)計的回轉(zhuǎn)工作臺與市面上應(yīng)用廣泛的工作臺結(jié)構(gòu)相同，使用方便、精度高、穩(wěn)定性高、制造簡易。都是選擇一級齒輪減速器和蝸輪蝸桿共同傳遞轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的的結(jié)構(gòu)。 在此次設(shè)計的過程中我將以前學(xué)過的機(jī)械類知識、查閱的文獻(xiàn)資料與實際結(jié)合起來，當(dāng)然，也有好多是自己不了解的領(lǐng)域，通過咨詢導(dǎo)師和同學(xué)，讓我受益匪淺。同時也查閱了好多參考文獻(xiàn)，擴(kuò)充了自己的知識面。提升了自己的知識運用能力。 參考文獻(xiàn) l 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計M.北京:高等教育出版社,20062 吳宗澤,盧頌峰,冼鍵生.簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊M.北京:中國電力出版社，20103 尹志強(qiáng).系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20074 孫恒,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理M.北京:高等教育出版社,20065鄭金興.機(jī)