五坐標(biāo)機(jī)床用兩座回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、目錄第一章 前言 1第二章 文獻(xiàn)綜述 1第三章 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的用途及其功能設(shè)計(jì) 3第四章 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4第五章 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要傳動(dòng)部件及電機(jī)的選擇 55.1 主要傳動(dòng)部件的選擇 55.2 電機(jī)的選擇 55.3 聯(lián)軸器的選擇 55.4 主傳動(dòng)件間聯(lián)接的選擇 65.5 與上工作臺(tái)中心軸聯(lián)接的軸承的選擇 7第六章 主要零件的材料選用及其幾何尺寸的計(jì)算 76.1 上回轉(zhuǎn)臺(tái)中蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算 76.1.1 上回轉(zhuǎn)臺(tái)蝸桿傳動(dòng)的初步效率計(jì)算 76.1.2 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 86.1.3 材料選擇 86.1.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì) 86.1.5 蝸桿

2、與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 96.1.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 96.2 上回轉(zhuǎn)臺(tái)中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算 116.2.1 初步確定軸的最小直徑 116.2.2 與上主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計(jì)算 126.3 聯(lián)接上主軸與工作臺(tái)面的脹緊套的尺寸選擇 126.4 下回轉(zhuǎn)臺(tái)中蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算 136.4.1 下回轉(zhuǎn)臺(tái)蝸桿傳動(dòng)的初步效率計(jì)算 136.4.2 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 136.4.3 材料選擇 136.4.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì) 136.4.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 156.4.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 156.5 下回轉(zhuǎn)臺(tái)中主軸與軸承的

3、參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算 176.5.1 初步確定軸的最小直徑 176.5.2 與下主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計(jì)算 176.6 聯(lián)接下主軸與工作臺(tái)面的脹緊套的尺寸選擇 18第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 19第七章 結(jié)束語(yǔ) 20參考文獻(xiàn) 22第一章 前言 在機(jī)械加工行業(yè)有許多種加工方法，其中，機(jī)床加工可以算是占到主要部分。目前我國(guó)機(jī)床有多種類型，其功能各異，對(duì)于工件的加工起到了便捷的作用。但能夠?qū)崿F(xiàn)多方位可旋轉(zhuǎn)式加工并不多見(jiàn)，這樣就不易實(shí)現(xiàn)一次性成形加工的操作。因此，要使加工成形效率更高，就需要設(shè)計(jì)出能夠完成多軸移動(dòng)可回轉(zhuǎn)式的加工設(shè)備。對(duì)于經(jīng)濟(jì)性及空間性的考慮，如若設(shè)計(jì)出較大型的加工設(shè)備，雖然在功能

4、上可以滿足需求，但對(duì)其可行性方面就會(huì)較差，由此，可以說(shuō)要設(shè)計(jì)出一種即能盡可能有較完善的功能，又能讓設(shè)計(jì)者和使用者都對(duì)其接受，這就是五坐標(biāo)機(jī)床用兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求。由于其只作為機(jī)床的附件而被設(shè)計(jì)使用，這既可使之實(shí)現(xiàn)可回轉(zhuǎn)性功能，又不至使結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)于龐大，因而能很好的滿足人們的需要，并具有較好的可操作性。 五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，其主要功能是能夠?qū)崿F(xiàn)沿水平軸和豎直軸的回轉(zhuǎn)操作。因?yàn)槠淇膳c其它機(jī)床配合使用，所以要有較好的精度要求和較合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸。在了解其它一些機(jī)床的工作原理后，需要對(duì)兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)加以整體性考慮，從而能較好地實(shí)現(xiàn)其主要功能，并能夠與

5、其它機(jī)床配合使用。 綜上所述，要完成其設(shè)計(jì)功能需要有較好的傳動(dòng)件緊密聯(lián)接性，還要能夠承受一定的工作載荷，并盡量使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。 從整體性考慮，其實(shí)現(xiàn)的主要功能是兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此需要在水平方向和豎直方向上分別有主軸傳動(dòng)?？紤]到傳動(dòng)件間需要緊密性聯(lián)接，以提高精度，在傳動(dòng)件與電機(jī)相連處選用膜片式聯(lián)軸器聯(lián)接可以有效提高緊密性。另外，各傳動(dòng)件間通過(guò)用脹緊套來(lái)聯(lián)接以減小間隙的產(chǎn)生。由于在操作過(guò)程中，其轉(zhuǎn)速較低，因此可以在不高的功率下即可承受較大載荷，這樣可使兩坐標(biāo)回動(dòng)工作臺(tái)能夠滿足承載能力要求。在傳動(dòng)方式上選用蝸桿傳動(dòng)，這樣可以降低工作轉(zhuǎn)速并可承受一定載荷，同時(shí)所選蝸桿傳動(dòng)還有自鎖功能

6、，這樣可以減少一些其它零部件的使用，從而達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸的目的。再有，因其實(shí)用性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)尺寸不大，成本又不是太高，從而有較好的經(jīng)濟(jì)性。 在本設(shè)計(jì)論文中，第一章主要介紹論文選題及主要設(shè)計(jì)工作任務(wù)。第二章是闡述五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r及其發(fā)展趨勢(shì)。第三章則說(shuō)明了兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的用途及技術(shù)性能特點(diǎn)。第四章從總體結(jié)構(gòu)上確定了布局方案及設(shè)計(jì)比較。第五章是對(duì)上轉(zhuǎn)臺(tái)的具體參數(shù)確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第六章是對(duì)下轉(zhuǎn)臺(tái)的參數(shù)確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且通過(guò)分析確定上轉(zhuǎn)臺(tái)與下轉(zhuǎn)臺(tái)的聯(lián)接方式和支撐結(jié)構(gòu)。第七章是對(duì)五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。第八章為本論文的結(jié)束語(yǔ)。第二章 文獻(xiàn)綜述 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)

7、聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)作為五面體或五坐標(biāo)加工中心的主要組成部分，其性能和可靠性的高低對(duì)加工中心的加工效率有決定性的影響，作為高效機(jī)床的典型代表，各國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)者和使用者都已對(duì)此給與了高度重視。由此，在對(duì)兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的開(kāi)始發(fā)展之時(shí)，我對(duì)相關(guān)資料做了了解和整理，通過(guò)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，試行來(lái)對(duì)五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)，能作為一個(gè)功能部件，安裝在現(xiàn)有的立式或臥式加工中心上的工作臺(tái)上，使其成為五面體或五坐標(biāo)加工中心。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)為加工中心和數(shù)控銑床提供了回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，通過(guò)第四軸、第五軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)或分度頭完成等分、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)床原有的加工范圍得以擴(kuò)大。

8、對(duì)于五坐標(biāo)機(jī)床，不管是哪種類型，它們具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。相對(duì)于靜止的工件來(lái)說(shuō)，其運(yùn)動(dòng)合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(nèi)任意控制，從而具有保持最佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力。因此，五坐標(biāo)加工又可以獲得比四坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適宜于三維曲面零件的高效高質(zhì)量加工以及異型復(fù)雜零件的加工。采用五軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。 加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心，立式加工中心（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制

9、的方向發(fā)展，五軸聯(lián)動(dòng)加工中心有高效率、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更能夠適宜像汽車(chē)零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。立式五軸加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，其一就是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞x軸回轉(zhuǎn)，定義為a軸，a軸一般工作范圍+30度至-120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)，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

10、，加工出傾斜面、傾斜孔等。a軸和c軸與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。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。 近年來(lái)，用戶對(duì)金屬加工機(jī)床的技術(shù)要求越來(lái)越高，市場(chǎng)對(duì)機(jī)床生產(chǎn)廠家的壓力也越來(lái)越大。機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi)為用戶提供高質(zhì)量的機(jī)床，以經(jīng)濟(jì)性的

11、價(jià)格占領(lǐng)市場(chǎng)。為機(jī)床用戶提供高質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性的加工設(shè)備是機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)在當(dāng)前和未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)，只有通過(guò)增加生產(chǎn)能力和提高產(chǎn)品質(zhì)量才能達(dá)到這一目的。因此，要求數(shù)控鉆-銑機(jī)床和數(shù)控加工中心必須能在一次裝夾中完成從粗加工到精加工直到拋光加工的全部加工工序。五軸數(shù)控加工中心可以在一次裝夾中完成工件的全部機(jī)械加工工序，滿足從粗加工到精加工的全部加工要求，即適用于單件小批量生產(chǎn)也適用于大批量生產(chǎn)，減少了加工時(shí)間和生產(chǎn)費(fèi)用，提高了數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)性。 國(guó)外五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是為適應(yīng)多面體和曲零件加工而出現(xiàn)的。隨著機(jī)床復(fù)合化技術(shù)的新發(fā)展，在數(shù)控車(chē)床的基礎(chǔ)上，又很快生產(chǎn)出了能進(jìn)行銑削加工的車(chē)銑中心。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)

12、控機(jī)床的應(yīng)用，其加工效率相當(dāng)于兩臺(tái)三軸機(jī)床，甚至可以完全省去某些大型自動(dòng)化生產(chǎn)線的投資，大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運(yùn)輸時(shí)間及費(fèi)用。市場(chǎng)的需求推動(dòng)了我國(guó)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，cimt99展會(huì)上，國(guó)產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床登上機(jī)床市場(chǎng)的舞臺(tái)。自江蘇多棱數(shù)控機(jī)床股份有限公司展出第一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)龍門(mén)加工中心以后，北京機(jī)電研究院、北京第一機(jī)床廠、桂林機(jī)床股份有限公司、濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司等企業(yè)，相繼開(kāi)發(fā)了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。目前我國(guó)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)市場(chǎng)主要被大陸和臺(tái)灣地區(qū)的生產(chǎn)廠家所占領(lǐng)，少量高端產(chǎn)品由日本公司占領(lǐng)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主要以中檔產(chǎn)品為主。煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司有豐富的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，是

13、中國(guó)生產(chǎn)機(jī)床附件產(chǎn)品的骨干企業(yè)。主要生產(chǎn)各種型號(hào)的數(shù)控刀架、數(shù)控分度頭、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、數(shù)控自定心中心架、機(jī)械分度頭、機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)等機(jī)床附件及多種數(shù)控專用機(jī)床。其產(chǎn)品tk13系列數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)此領(lǐng)域先進(jìn)產(chǎn)品的空白。還有，武漢重型機(jī)床廠為發(fā)電設(shè)備制造業(yè)提供了一大批重型關(guān)鍵加工設(shè)備，為上海電機(jī)廠的主機(jī)配備了數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，面積為48m，承重140t，這是國(guó)內(nèi)目前承重最大的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 隨著人們使用的需要，對(duì)機(jī)械加工的精度要求會(huì)越來(lái)越高，在使用上也要求越來(lái)越智能化，這就好比原先用尺丈來(lái)衡量的，今天已小到納米級(jí)了。通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備的精確計(jì)算功能，可以使人們免去繁瑣的數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程，并且能使加工結(jié)

14、果更加可靠。對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的操作就是要通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)使精確加工更方便、更準(zhǔn)確。 此外，在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)應(yīng)用中還廣泛引進(jìn)了液壓技術(shù)和電子設(shè)備，這樣便可在操作控制方面更容易實(shí)現(xiàn)。液壓技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，液壓技術(shù)更日新月異。伴隨著數(shù)學(xué)、控制理論、計(jì)算機(jī)、電子器件和液壓流體學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)，并作為一門(mén)應(yīng)用科學(xué)已經(jīng)發(fā)展成熟，形成自己的體系和一套行之有效的分析和設(shè)計(jì)方法。不僅如此，當(dāng)前的液壓技術(shù)及其設(shè)備已能夠完成許多以前不可能完成的任務(wù)，為機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了新篇章。另外，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)了電子電路控制功能，并且對(duì)數(shù)控技術(shù)的使用是相當(dāng)大的支持。近

15、年來(lái)像autocad、pro/e等繪圖軟件的普遍使用，更是大大方便了人們對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)加工。 再有，隨著回轉(zhuǎn)工作臺(tái)功能的不斷完備，人們對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)和操作更多的開(kāi)始考慮環(huán)保因素和使之更加人性化、系統(tǒng)化，并由此轉(zhuǎn)化成為一種設(shè)計(jì)思路，從而使設(shè)備在整體結(jié)構(gòu)上的配置更加細(xì)致、更加符合人們的需要。 現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)備是越來(lái)越實(shí)用化，對(duì)人們所需進(jìn)行的加工任務(wù)更是實(shí)現(xiàn)的淋漓盡致。由于對(duì)設(shè)備的要求越來(lái)越苛刻，因此也促使今后所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的設(shè)備更加完善，更符合先進(jìn)化要求。 伺服系統(tǒng)的應(yīng)用已十分廣泛，其組成及性能特點(diǎn)也各不相同，工程上對(duì)伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求也有差別。伺服系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)包括兩個(gè)方面，一是對(duì)系統(tǒng)基礎(chǔ)性能的

16、要求，包括對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能兩方面的要求；二是對(duì)一般系統(tǒng)的要求，包括工作方式、可靠性、使用壽命、工作環(huán)境、外形、重量以及經(jīng)濟(jì)性等。 但是，目前兩坐標(biāo)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的性能水平和可靠性都不很高，并且工藝水平也較為滯后。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。編程復(fù)雜、難度大。因?yàn)橛袃蓚€(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)參與，其所形成的合成運(yùn)動(dòng)的空間軌跡非常復(fù)雜和抽象，一般難以想象和理解。如為了加工出所需的空間自由曲面，往往需通過(guò)多次坐標(biāo)變換和復(fù)雜的空間幾何運(yùn)算，同時(shí)還要考慮各軸運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性，避免干涉、沖撞，以及插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)要適時(shí)適量等，以保證所要求的加

17、工精度和表面質(zhì)量，編程難度就更大了。對(duì)數(shù)控及伺服控制系統(tǒng)的要求也較高。由于合成運(yùn)動(dòng)中有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的加入，這不僅增加了插補(bǔ)運(yùn)算的工作量，而且由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的微小誤差有可能被放大從而大大影響加工的精度， 因此要求數(shù)控系統(tǒng)要有較高的運(yùn)算速度和精度。 由此看出，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是：在規(guī)格上向兩頭延伸，即開(kāi)發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力；在形式上繼續(xù)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)。對(duì)兩個(gè)回轉(zhuǎn)部件，既要求其結(jié)構(gòu)緊湊，又要具有足夠大的力矩和運(yùn)動(dòng)的靈敏性及精度。第三章 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的用途及其功能設(shè)計(jì) 在生產(chǎn)制造過(guò)程中，多以標(biāo)準(zhǔn)件為選材，這樣既

18、可使設(shè)計(jì)生產(chǎn)簡(jiǎn)單易行，又可在各環(huán)節(jié)上都能滿足國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，這樣也能節(jié)省生產(chǎn)總時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本。對(duì)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，通過(guò)比較分析，以較高精度標(biāo)準(zhǔn)制造出來(lái)，這樣便可在整體上達(dá)到較高精度要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也力求簡(jiǎn)單，這樣可以減小裝配難度和檢修難度。對(duì)于在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到結(jié)構(gòu)尺寸要求，這樣可以使生產(chǎn)中不需用較大型的設(shè)備。因此生產(chǎn)過(guò)程有良好的時(shí)效性。 在銷售環(huán)節(jié)上，由于五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸不大，這便于廠商的批量運(yùn)輸。另外，對(duì)于有技術(shù)條件的廠商，由于個(gè)零部件都拆裝靈活，則完全可以拆卸成小件，這樣可以節(jié)省較大的占用空間。對(duì)于全國(guó)各地的需要，以個(gè)小件的運(yùn)輸及存儲(chǔ)，這樣使銷售有靈活通暢

19、。因?yàn)榇罅窟x用標(biāo)準(zhǔn)件，使其制造成本較低，則銷售的效益空間就會(huì)很大，這也能促使其在全國(guó)范圍內(nèi)的暢銷。 在使用方面上，五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的工作環(huán)境要求不是很高，因而對(duì)使用者在其維護(hù)、保養(yǎng)上都更為簡(jiǎn)單。由兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可獨(dú)立完成加工任務(wù)，也可與其它機(jī)床配合起來(lái)共同完成加工操作，這樣就使其既可以加工小型工件，又可與較大機(jī)床配合起來(lái)加工較大些的工件，從而可以滿足不同使用者的需求，實(shí)現(xiàn)了多功能化。第四章 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在五坐標(biāo)機(jī)床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有兩種設(shè)計(jì)方案。其一，是水平軸在上方，豎直軸在下方；其二；是數(shù)值軸在上方，水平軸在下方。在第一種設(shè)計(jì)方案中，

20、與上主軸通過(guò)軸承連接的箱體稱為上箱體。實(shí)現(xiàn)加工操作的工作臺(tái)是通過(guò)脹緊套與上主軸相連接的。在工作臺(tái)面上放置被加工的工件，因而工作臺(tái)面要承受一定的載荷，再通過(guò)脹緊套而傳至上主軸。上主軸與電機(jī)間的傳動(dòng)方式可選為蝸桿傳動(dòng)。通過(guò)上主軸上所受的載荷計(jì)算，而確定蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)尺寸大小。當(dāng)蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)尺寸確定后，上相體的外觀尺寸便也可基本確定?？紤]到蝸輪蝸桿的安裝問(wèn)題，在蝸輪外端設(shè)置一端蓋，此端蓋通過(guò)螺紋連接固定在箱體端面上。在上箱體中設(shè)有蝸桿傳動(dòng)的一側(cè)，只需在軸承外加一端蓋，通過(guò)螺紋連接固定在上箱體上，以頂住軸承使之緊固。軸承所放置的位置也是很重要的。當(dāng)軸承對(duì)稱線與上箱體壁厚中線重合時(shí)，則上主軸可以承受更

21、大的載荷，因此使兩者盡可能相重合。再有，由于上箱體的結(jié)構(gòu)尺寸不宜過(guò)大，則使與上箱體中的蝸桿傳動(dòng)相連的電機(jī)至于上箱體內(nèi)，并使其結(jié)構(gòu)盡量緊湊。由于兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，因而，下主軸既需要與上箱體相連，又需與下箱體相連，所以下主軸被設(shè)計(jì)為豎直放置的。上箱體與下主軸的連接是通過(guò)在下主軸的上頂端加套一個(gè)脹緊套而與上箱體實(shí)現(xiàn)緊密連接的。由于上箱體需要以中間箱體為支撐，因此，上箱體的質(zhì)量不能太大，這就必須使上箱體的壁厚不能過(guò)大。中間箱體是為了放置和固定軸承而用的。上箱體是放在置于中間箱體的推力球軸承上的。在上箱體與中間箱體之間的靠周邊位置相隔90角放置了4個(gè)輔助支撐座。這4個(gè)輔助支撐座是為了

22、承受上箱體向下的載荷，從而把上箱體的載荷傳遞到中間箱體。而推力球軸承的作用是使上箱體能夠有較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。在下主軸上有上下兩個(gè)圓錐滾子軸承。上邊的圓錐滾子軸承被固定在中間箱體上，下邊的圓錐滾子軸承被固定在下箱體上，兩個(gè)滾子軸承共同實(shí)現(xiàn)對(duì)下主軸的水平支撐作用。中間箱體是通過(guò)螺栓固定連接在下箱體上的。中間箱體由下箱體實(shí)現(xiàn)支撐作用。下主軸是靠蝸桿傳動(dòng)方式傳遞動(dòng)力的。在下箱體中放置蝸輪蝸桿，蝸輪是靠脹緊套與下主軸實(shí)現(xiàn)緊密連接的。由于下箱體也不易尺寸太大，因而在下箱體中放置的電機(jī)要安放緊湊。通過(guò)下箱體中的電機(jī)可以向蝸桿、蝸輪和主軸輸送動(dòng)力。在下箱體中的電機(jī)與蝸桿連接時(shí)，需要通過(guò)用膜片式連軸器以確保連接的緊

23、密性。最下面是底蓋，底蓋通過(guò)螺紋連接與下箱體相連，當(dāng)打開(kāi)底蓋后，便可輕松取下蝸輪蝸桿。從而是拆卸容易實(shí)現(xiàn)。在另一方案中，由于上主軸要實(shí)現(xiàn)在水平面上的旋轉(zhuǎn)，因此，軸的尺寸需要很短，但為了下主軸能實(shí)現(xiàn)縱向旋轉(zhuǎn)，對(duì)兩軸的動(dòng)力傳遞就較為難實(shí)現(xiàn)，因而在本設(shè)計(jì)中不宜選取第二方案。 圖4-1 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)外觀圖第五章 兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要傳動(dòng)部件及電機(jī)的選擇5.1 主要傳動(dòng)部件的選擇 由于工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，且精度要求高，可以考慮選用滾動(dòng)絲杠副傳動(dòng)方式，或選用蝸桿傳動(dòng)。（1） 當(dāng)選用滾動(dòng)絲杠副傳動(dòng)方式時(shí)滾珠絲杠副傳動(dòng)精度較高，傳動(dòng)穩(wěn)定，可重復(fù)定為，可采用多種預(yù)緊方式，其傳動(dòng)效率較高，可實(shí)現(xiàn)降速。但其

24、經(jīng)濟(jì)性差，不可以自鎖。（2） 當(dāng)選用蝸桿傳動(dòng)時(shí)蝸桿傳動(dòng)精度較高，可重復(fù)定位，能實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，傳動(dòng)效率較低，降速效果較好，并且其經(jīng)濟(jì)性好，可實(shí)現(xiàn)自鎖。綜合考慮，選用蝸桿傳動(dòng)方式較為適宜。并且各參數(shù)計(jì)算不十分復(fù)雜。5.2 電機(jī)的選擇由于要求能夠控制工作臺(tái)轉(zhuǎn)速的快慢，并能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，可以考慮選用直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)。（1） 當(dāng)選用交流伺服電機(jī)時(shí)電源與電機(jī)間不需要電流轉(zhuǎn)換裝置，只需計(jì)算交流伺服電機(jī)的內(nèi)部參數(shù)即可。在一定程度上減小了設(shè)備的空間尺寸。（2） 當(dāng)選用直流伺服電機(jī)時(shí)其便于調(diào)速，機(jī)械性能較好，但其輸出轉(zhuǎn)距較小，電機(jī)尺寸較大，且特性參數(shù)易變，一般在使用時(shí)須在電機(jī)與電源間加裝電流轉(zhuǎn)換裝置

25、。綜合考慮，由于交流外接電源一般較多，因此考慮使用方便性，選用交流伺服電機(jī)較為適宜，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。目前，交流伺服電機(jī)在調(diào)速性能方面已逐步接近直流伺服電機(jī)，并且整體可靠性高，具有高性能、大容量等特點(diǎn)。5.3 聯(lián)軸器的選擇由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)要傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，并且需要具有一定的位移補(bǔ)償能力，工作可靠性要求要高，還需要能夠正反轉(zhuǎn)多變頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可選用的聯(lián)軸器有齒式聯(lián)軸器或膜片聯(lián)軸器。（1）當(dāng)選用齒式聯(lián)軸器時(shí) 其承載能力大，補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移性能好，工作可靠，能夠用于正反轉(zhuǎn)多變起動(dòng)頻繁的傳動(dòng)軸系，具有一定的緩沖吸振性能，但其制造困難，工作時(shí)需良好的潤(rùn)滑。（3） 當(dāng)選用膜片聯(lián)軸器時(shí)其工作時(shí)不需潤(rùn)滑，易平衡，對(duì)

26、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，工作可靠，無(wú)噪聲，并具有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。膜片聯(lián)軸器已做成標(biāo)準(zhǔn)件，可按實(shí)際要求進(jìn)行選用。 綜合考慮，由于受工作臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸所限，選用膜片式聯(lián)軸器不需要進(jìn)行潤(rùn)滑，便可免去潤(rùn)滑部分所占的空間，由此可減小回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸，而要用齒式聯(lián)軸器則需要潤(rùn)滑，還需要考慮潤(rùn)滑空間所要占的尺寸，因此不能滿足工作臺(tái)設(shè)計(jì)短小輕便的要求。經(jīng)分析，選用膜片聯(lián)軸器較為合適。 圖5-1 膜片聯(lián)軸器外觀圖 圖5-2 膜片聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖5.4 主傳動(dòng)件間聯(lián)接的選擇由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)加工精度要求較高，因此在選擇傳動(dòng)聯(lián)接方式上要選用緊密聯(lián)接件，一般情況下可以選用花鍵聯(lián)接或脹緊聯(lián)接。（1） 當(dāng)選

27、用花鍵聯(lián)接時(shí)其聯(lián)接受力較為均勻，可承受較大的載荷，軸上零件與軸的對(duì)中性好，且導(dǎo)向性好。但其齒根仍有應(yīng)力集中，成本也較高。（2） 當(dāng)選用脹緊聯(lián)接時(shí)脹緊聯(lián)接是在轂孔與軸之間裝入脹緊聯(lián)接套，可裝一個(gè)或幾個(gè)，在軸向力作用下，同時(shí)脹緊軸與轂而構(gòu)成的一種聯(lián)接。工作時(shí)，利用壓緊力所引起的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)距或軸向力。各型脹緊套已標(biāo)準(zhǔn)化，選用時(shí)只需根據(jù)軸和輪轂的尺寸及傳遞載荷的大小，查閱手冊(cè)選擇合適的型號(hào)和尺寸，使傳遞的載荷在許用范圍內(nèi)即可。脹緊聯(lián)接的定心性好，裝拆方便，引起的應(yīng)力集中較小，承載能力高，并且有安全保護(hù)作用。但由于要在軸與轂孔之間安裝，應(yīng)用時(shí)要受到結(jié)構(gòu)尺寸限制。綜合考慮，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)要求短小輕便，

28、對(duì)精度要求較高，且需要承受一定的載荷能力，因此選用脹緊套聯(lián)接較為適宜。由于有標(biāo)準(zhǔn)件可以選用，這樣即方便又經(jīng)濟(jì)。5.5 與上工作臺(tái)中心軸聯(lián)接的軸承的選擇由于工作臺(tái)上的徑向載荷較大，并有軸向載荷，可考慮選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。（1） 當(dāng)選用角接觸球軸承時(shí)角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，且能夠在較高轉(zhuǎn)速下正常工作，可實(shí)現(xiàn)預(yù)緊作用。（2） 當(dāng)選用圓錐滾子軸承時(shí)圓錐滾子軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，一般轉(zhuǎn)速不高，可承受較大軸向載荷，可實(shí)現(xiàn)預(yù)緊作用。根據(jù)操作需要，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速較低，但需受較大軸向載荷，因此，滾子類軸承要比球軸承的承載能力強(qiáng)，此處宜選用圓錐滾子軸承。第六章 主要零件的

29、材料選用及其幾何尺寸的計(jì)算6.1 上回轉(zhuǎn)臺(tái)中蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算6.1.1上回轉(zhuǎn)臺(tái)蝸桿傳動(dòng)的初步效率計(jì)算上轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)面最大載荷：f = 1000n上轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)面最大轉(zhuǎn)速：n = 4r/min 根據(jù)公式： pw = (6-1)其中，工作臺(tái)面轉(zhuǎn)速v = 0.20 m/s，工作臺(tái)面載荷f = 1000n,則，上工作臺(tái)功率為 p = = 0.2kw與上轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)相連的聯(lián)軸器選為膜片式聯(lián)軸器，估取其效率m = 0.98，支撐蝸桿的軸承選為圓錐滾子軸承，其傳動(dòng)效率g = 0.98，蝸桿傳動(dòng)選為單頭蝸桿，其傳動(dòng)效率w = 0.7，與上主軸相連的軸承選為角接觸球軸承，其傳動(dòng)效率為q = 0.99，因

30、此上工作臺(tái)的總傳動(dòng)效率根據(jù)公式 z = mgqw （6-2）則 z = 0.980.980.990.74 =0.70以上數(shù)據(jù)選取根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-2。根據(jù)公式 = 123 （6-3） ：上工作臺(tái)實(shí)際總傳動(dòng)效率；1 ：嚙合摩擦損耗時(shí)的效率，1 = tg/tg(+v)v ：當(dāng)量摩擦角v = fv 查機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表11-18，取v = 404，則1 =0.742 ：軸承摩擦損耗時(shí)效率3 ：濺油損耗時(shí)的效率一般取 23 =0.96，則 = 123 = 0.960.74 =0.71說(shuō)明設(shè)計(jì)計(jì)算條件是符合要求的。為便于加工，蝸桿和蝸輪旋線方向取為右旋。根據(jù)蝸桿分度圓直徑公式 dg = (6-

31、4)則 dg = = 0.0225m由于v 45m/s，則選用蝸桿下置。6.1.2選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)gb/t 100851988的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（zi）。6.1.3 材料選擇考慮蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度較低，故蝸桿用45鋼 ；因希望提高些效率，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555hrc。蝸輪用鑄錫磷青銅zcusn10p1，金屬膜鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪心則用灰鑄鐵ht100制造。6.1.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行尺寸設(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。由傳動(dòng)中心距公式 (6-5)6.1.4.

32、1 確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)距t2 按z1 = 1，估取效率= 0.7，根據(jù)公式t =9.55 （6-6）則 t2 = 9.55 = 9.55 = 334250nmm6.1.4.2 確定載荷系數(shù)k因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)= 1；由機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表11-5選取使用系數(shù)= 1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)= 1.05；根據(jù)公式 k = （6-7）則 k = 1.1511.051.216.1.4.3 確定彈性影響系數(shù)ze 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ze = 160。6.1.4.4 確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距的比值d1/= 0.35，從

33、機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）圖11-18中可查得= 2.9。6.1.4.5 確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45hrc，可從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表11-7中查得蝸桿的基本許用應(yīng)力= 268mpa。根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)公式 n = 60jn2lh (6-8)則 n = 601415000 = 3.6根據(jù)壽命系數(shù)公式 khn = (6-9)則 khn = = 1.136再根據(jù)許用接觸應(yīng)力公式 = khn (6-10)則 = 1.136268 = 305 mpa6.1.4.6 計(jì)算中心距 = = 97.928mm取中心距= 125mm，因=30，故從機(jī)械設(shè)計(jì)（

34、第七版）表11-2中取模數(shù)m = 6.3，蝸桿分度圓直徑d1 = 63mm。這時(shí)d1/= 0.504，從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）圖11-18中可查得接觸系數(shù)= 2.59，因?yàn)?，因此以上?jì)算結(jié)果可用。6.1.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸6.1.5.1蝸桿軸向齒距 pa = m = 3.146.3 = 19.79mm直徑系數(shù) q = d1 / m = 63 / 6.3 = 10齒頂圓直徑 da1 = d1 +2ha1 = 75.6mm齒根圓直徑 df1 = d12hf1 = 47.25mm分度圓導(dǎo)程角 =蝸桿軸向齒厚 sa = = 9.895mm6.1.5.2 蝸輪蝸輪齒數(shù)= 31；變位系數(shù)= 0

35、.6587；驗(yàn)算傳動(dòng)比= 31，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為= 0.033 = 3.3%，是允許的。蝸輪分度圓直徑 d2 = m= 6.331 = 195mm蝸輪喉圓直徑 da2 = d2 + 2ha2 = 195 + 22 = 199mm蝸輪齒根圓直徑 df2 = d2 2hf2 = 195212 = 171mm6.1.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)公式 = （6-11）則 = = 31.466根據(jù)= 0.6587，= 31.466，從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）圖11-19中可查得齒形系數(shù)yfa2 = 3.55。根據(jù)螺旋角系數(shù)公式 = 1 （6-12）則 = 1= 0.9592根據(jù)許用彎曲應(yīng)力公式 = k

36、fn (6-13)從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表11-8中查得由zcusn10p1制造的基本許用彎曲應(yīng)力= 40mpa。根據(jù)壽命系數(shù)公式 kfn = （6-14）則 kfn = = 0.867因此 = 400.867 = 34.69mpa又根據(jù)疲勞強(qiáng)度公式 =yfa2 （6-15）則 =3.550.9592 = 27.183 mpa由于 ，因此彎曲強(qiáng)度是滿足的。 圖6-1 上蝸桿結(jié)構(gòu)圖6-2 上蝸輪結(jié)構(gòu)6.2 上回轉(zhuǎn)臺(tái)中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算6.2.1初步確定軸的最小直徑上主軸的功率p = 0.2kw；上主軸的轉(zhuǎn)速n = 4r/min；上主軸的轉(zhuǎn)距t = 9550000= 334250nm

37、m；根據(jù)公式 da0 (6-16)初步估算軸的最小直徑。選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表15-3，取a0 = 112，于是得 112= 41mm根據(jù)公 = (6-16)則 = = 48.5 mpa根據(jù)已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表15-1查得=60 mpa。因此，故計(jì)算得到數(shù)據(jù)可用?？紤]安全系數(shù)，取= 50mm。6.2.2 與上主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計(jì)算6.2.2.1 選取軸承預(yù)期計(jì)算壽命根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表13-3查得= 25000h6.2.2.2 確定軸承基本額定動(dòng)載荷 取軸肩距離為0.1倍的軸承內(nèi)徑，則軸肩大徑d = 50 +

38、 500.12 = 60mm當(dāng)量載荷為p = (500 + 100) 10 = 6000n，轉(zhuǎn)速n = 4r/min。根據(jù)基本額定動(dòng)載荷公式 c = p (6-17)則 c = 6000=10270n由計(jì)算結(jié)果選用軸承32912型圓錐滾子軸程。軸承尺寸為：d = 60mm；d = 85mm；t = 17mm；b = 17mm； c = 14mm軸承重量為w = 0.28kg6.3 聯(lián)接上主軸與工作臺(tái)面的脹緊套的尺寸選擇 此處選擇為z2型膜片脹緊套，此種脹緊套為圓盤(pán)型通過(guò)螺紋聯(lián)接的脹緊套，可以實(shí)現(xiàn)緊密聯(lián)接作用，能夠承受較大載荷。所選用的脹緊套尺寸為：d = 70mm； d = 110mm；l =

39、 24mm；l = 28mm；l1 = 39.5mm脹緊套重量為1.26kg。 圖6-3 上主軸結(jié)構(gòu)6.4下回轉(zhuǎn)臺(tái)中蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算6.4.1下回轉(zhuǎn)臺(tái)蝸桿傳動(dòng)的初步效率計(jì)算下轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)面最大轉(zhuǎn)速：n = 4r/min根據(jù)公式： pw = 其中，工作臺(tái)面轉(zhuǎn)速v = 0.60 m/s，工作臺(tái)面載荷f = 500n,則，下工作臺(tái)功率為 p = = 0.3kw與下轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)相連的聯(lián)軸器選為膜片式聯(lián)軸器，估取其效率m = 0.98，支撐蝸桿的軸承選為圓錐滾子軸承，其傳動(dòng)效率g = 0.98，蝸桿傳動(dòng)選為單頭蝸桿，其傳動(dòng)效率w = 0.7，與下主軸相連的軸承選為角接觸球軸承，其傳動(dòng)效率為q

40、= 0.99，支撐上轉(zhuǎn)臺(tái)的軸承選為推力球軸承，其傳動(dòng)效率= 0.99。因此下工作臺(tái)的總傳動(dòng)效率根據(jù)公式 z = mgqw則 z = 0.980.980.990.700.99 = 0.66為便于加工，蝸桿和蝸輪旋線方向取為右旋。根據(jù)蝸桿分度圓直徑公式 dg = (6-4)則 dg = = 0.191m由于v 45m/s，則選用蝸桿下置。6.4.2選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)gb/t 100851988的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（zi）。6.4.3 材料選擇考慮蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度較低，故蝸桿用45鋼 ；因希望提高些效率，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555hrc。蝸輪用鑄錫磷青銅zcu

41、sn10p1，金屬膜鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪心則用灰鑄鐵ht100制造。6.4.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行尺寸設(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。由傳動(dòng)中心距公式 (6-5)6.4.4.1 確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)距t2 按z1 = 1，估取效率= 0.7，根據(jù)公式t =9.55 （6-6）則 t2 = 9.55 = 9.55 = 955000nmm6.4.4.2 確定載荷系數(shù)k因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)= 1；由機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表11-5選取使用系數(shù)= 1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)=

42、 1.05。根據(jù)公式 k = （6-7）則 k = 1.1511.051.216.4.4.3 確定彈性影響系數(shù)ze 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ze = 160。6.4.4.4 確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距的比值d1/= 0.35，從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）圖11-18中可查得= 2.9。6.4.4.5 確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45hrc，可從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表11-7中查得蝸桿的基本許用應(yīng)力= 268mpa。根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)公式 n = 60jn2lh (6-8)則 n = 601215000 = 1

43、.8根據(jù)壽命系數(shù)公式 khn = (6-9)則 khn = = 1.239再根據(jù)許用接觸應(yīng)力公式 = khn (6-10)則 = 1.239268 = 332 mpa6.4.4.6 計(jì)算中心距 = = 131.175mm取中心距= 160mm，因=30，故從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表11-2中取模數(shù)m = 8，蝸桿分度圓直徑d1 = 80mm。這時(shí)d1/= 0.5，從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）圖11-18中可查得接觸系數(shù)= 2.61，因?yàn)椋虼艘陨嫌?jì)算結(jié)果可用。6.4.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸6.4.5.1蝸桿 軸向齒距 pa = m = 3.148 = 25.133mm直徑系數(shù) q = d1 /

44、 m = 80 / 8 = 10齒頂圓直徑 da1 = d1 +2ha1 = 96mm齒根圓直徑 df1 = d12hf1 = 60.8mm分度圓導(dǎo)程角 =蝸桿軸向齒厚 sa = = 12.6mm6.4.5.2 蝸輪蝸輪齒數(shù)= 31；變位系數(shù)= 0.5；驗(yàn)算傳動(dòng)比= 31，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為= 0.033 = 3.3%，是允許的。蝸輪分度圓直徑 d2 = m= 831 = 248mm蝸輪喉圓直徑 da2 = d2 + 2ha2 = 248 + 24 = 256mm蝸輪齒根圓直徑 df2 = d2 2hf2 = 24824 = 240mm蝸輪咽喉母圓半徑 rg2 = da2 = 32mm6.4.6

45、 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)公式 = （6-11）則 = = 31.466根據(jù)= 0.5，= 31.466，從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）圖11-19中可查得齒形系數(shù)yfa2 = 3.3。根據(jù)螺旋角系數(shù)公式 = 1 （6-12）則 = 1= 0.9592根據(jù)許用彎曲應(yīng)力公式 = kfn (6-13)從機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表11-8中查得由zcusn10p1制造的基本許用彎曲應(yīng)力= 40mpa。根據(jù)壽命系數(shù)公式 kfn = （6-14）則 kfn = = 0.9368因此 = 400.9368 = 37.471mpa又根據(jù)疲勞強(qiáng)度公式 =yfa2 （6-15）則 =3.30.9592 = 35.25

46、9 mpa由于 ，因此彎曲強(qiáng)度是滿足的。 圖6-4 下蝸桿結(jié)構(gòu) 圖6-5 下蝸輪結(jié)構(gòu)6.5 下回轉(zhuǎn)臺(tái)中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計(jì)算6.5.1初步確定軸的最小直徑下主軸的功率p = 0.3kw；下主軸的轉(zhuǎn)速n = 2r/min；下主軸的轉(zhuǎn)距t = 9550000= 955000nmm；根據(jù)公式 da0 (6-16)初步估算軸的最小直徑。選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表15-3，取a0 = 112，于是得 112= 52mm考慮安全系數(shù)因此取= 55mm根據(jù)公式 = (6-16)則 = = 57.4mpa根據(jù)已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表15-

47、1查得=60 mpa。因此，故計(jì)算得到數(shù)據(jù)可用。取= 55mm。6.5.2 與下主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計(jì)算6.5.2.1 選取軸承預(yù)期計(jì)算壽命根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）表13-3查得= 25000h6.5.2.2 確定軸承基本額定動(dòng)載荷取軸肩距離為0.09倍的軸承內(nèi)徑，則軸肩大徑d = 55 + 550.092 = 65mm當(dāng)量載荷為p = 8000n，轉(zhuǎn)速n = 2r/min。根據(jù)基本額定動(dòng)載荷公式 c = p (6-17)則 c = 8000=13856n由計(jì)算結(jié)果從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表39.2-23中選用軸承33013型圓錐滾子軸程。軸承尺寸為：d = 65mm；d = 100mm；t = 27mm；b = 27mm； c = 21mm軸承重量為w = 0.732kg6.6 聯(lián)接下主軸與工作臺(tái)面的脹緊套的尺寸選擇 此處選擇為z2型膜片