轉(zhuǎn)臺設(shè)計1 哈工大

1、二軸轉(zhuǎn)臺方案設(shè)計1. 設(shè)計簡圖（草圖）2.對于多軸轉(zhuǎn)臺，各框架的設(shè)計順序是：由內(nèi)到外轉(zhuǎn)臺的框架斷面為空心矩形，其重量輕、慣性大剛度好。材料選用優(yōu)質(zhì)鑄 轉(zhuǎn)臺的框架斷面為空心矩形，其重量輕、慣性大剛度好。轉(zhuǎn)臺的設(shè)計應(yīng)按照從內(nèi)到外的順序設(shè)計，最內(nèi)層受到載荷和尺寸的限制，因而應(yīng)該從里面開始設(shè)計。但是本設(shè)計給出了最外一層的設(shè)計，因為外層的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，內(nèi)外的原件使用相似。3. 軸系的設(shè)計2.1軸系1的設(shè)計軸系1上需要有驅(qū)動原件、測角原件、支撐原件、連接原件等部件。驅(qū)動原件選擇轉(zhuǎn)臺的驅(qū)動元件主要有兩大類：一類是電動機；一類是液壓馬達。電動機驅(qū)動的主要優(yōu)點是： （1）實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)，而擺動式液壓馬達則不能。

2、（2）液壓馬達必須設(shè)置液壓油源，而電動機不需要。對于小轉(zhuǎn)矩、低頻響的轉(zhuǎn)臺宜采用電動機驅(qū)動，而對于那些大轉(zhuǎn)矩、高頻響的轉(zhuǎn)臺，采用液壓驅(qū)動方案為佳。電機驅(qū)動常見的電動機為力矩電動機和直流伺服電動機。力矩電動機允許轉(zhuǎn)速低，可直接與轉(zhuǎn)臺主軸連接形成直接驅(qū)動。所以對于該設(shè)計方案中可以按如下方式進行：驅(qū)動元件：采用直流力矩電機驅(qū)動，控制方便，既可開環(huán)控制，又可閉環(huán)控制；驅(qū)動方式：采用直接驅(qū)動方式，即將電機輸出軸、轉(zhuǎn)臺主軸以及碼盤軸直接相連。 主要是確定載荷，作用在機械裝置上的載荷主要有：摩擦載荷、慣性載荷以及各種環(huán)境載荷等。摩擦載荷：由于傳動部件之間存在摩擦摩擦引起的。大小與所受壓力和材料的摩擦系數(shù)有關(guān)。

3、摩擦力與其力臂的乘積即為摩擦力矩。慣性載荷：計算回轉(zhuǎn)運動時的慣性載荷，需要知道轉(zhuǎn)動慣量和角加速度，具有傳動鏈裝置的，通常將負載的轉(zhuǎn)動慣量折算到電機軸上。環(huán)境載荷：例如風(fēng)載荷、溫差載荷（熱變形）等，外載荷的確定，要是具體情況而定，有的可從理論上進行推導(dǎo)，有的需要借助試驗來測定。分析載荷的目的，是為了選擇合適的電動機，使之滿足要求。對于轉(zhuǎn)臺來說，一般在室內(nèi)應(yīng)用，它的載荷主要考慮摩擦載荷和慣性載荷。經(jīng)查得，北京京儀敬業(yè)電工科技有限公司北微微電機廠的資料可以得出LYX系列稀土永磁式直流力矩電動機的相關(guān)參數(shù)如下表所示表一（）型號峰值堵轉(zhuǎn)最大空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(r/min) 連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(N.m) 電流 (A)電壓

4、(V) 功率(W) 轉(zhuǎn)矩(N.m) 電流(A) 電壓(V) 功率(W) 45LYX010.227.71292.433000.0642.263.537.845LYX020.223.42791.833000.0641.007.947.9445LYX030.449.712116.420000.132.853.531045LYX040.445.627151.222000.131.657.9413.155LYX010.428.912106.820000.142.97411.955LYX020.424.227113.420000.141.4912.655LYX030.84111213215000.283.

5、7414.855LYX040.845.327143.115000.281.7891670LYX011.25.827156.611000.4552.210.222.470LYX021.23.148148.811000.4551.1818.221.570LYX031.87.227194.49000.682.7310.227.870LYX041.84.648220.89500.681.7418.231.770LYX051.81.912022810500.650.664227.570LYX062.47.6272057000.912.8810.229.490LYX0126.127164.76400.83

6、2.5411.2528.690LYX0223.4248164.26400.831.432028.690LYX0336.827183.65201.202.7210.829.3890LYX0434481925201.201.619.230.7290LYX0548.627232.24901.673.611.2540.590LYX0644.448211.24901.671.832036.6110LYX013.38.827237.65401.323.510.837.8110LYX023.34.348206.45401.321.792035.8110LYX0358.827237.640023.510.83

7、7.8110LYX0455.5482644002.12.292045.8110LYX056.6610.627286.23502.784.4211.2549.7110LYX066.666.25483003502.782.62052130LYX015.510272704502.34.1711.2546.9130LYX025.55.8548280.84502.32.442048.8130LYX038.2511.327305.13503.444.711.2552.9130LYX048.256.748321.63503.442.82056130LYX051115274053004.586.2511.25

8、70.3130LYX06118483843154.583.332066.6160LYX0111.810.227275.41905.95.113.568.8160LYX0211.85.948283.21905.92.952470.8160LYX0323.615.127407.714011.87.5513.5101.9160LYX0423.684838414011.842288160LYX0919.654824012011.76328.886.4200LYX01197.248345.61559.53.652487.8200LYX02195.45603271559.52.723081.6200LYX

9、03389.6448462.7110194.8224115.7200LYX04387.96047412019308530115.5250LYX01309.348464.4120154.422.799.88250LYX02307.160426120153.5530106.5250LYX036012.648604.8100306.324151.2250LYX046010.860648100305.430162250LYX059017.54884085458.7524210250LYX069014.56087085457.2530217.5250LYX081614.6273942107.26.512

10、78對于軸一上的原件較多，驅(qū)動力矩較大，所以應(yīng)選取具有較大的驅(qū)動力矩的電機擬選用如下所示的型號型號峰值堵轉(zhuǎn)最大空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(r/min) 連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(N.m) 電流 (A)電壓(V) 功率(W) 轉(zhuǎn)矩(N.m) 電流(A) 電壓(V) 功率(W) 250LYX046010.860648100305.430162支撐元件支撐元件多用軸承，軸承采用兩段固定的安裝方式。一般精度的轉(zhuǎn)臺多用角接觸軸承，在較高精度的轉(zhuǎn)臺中可以選用氣動軸承，但是其造價高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配套設(shè)備繁多。所以在本設(shè)計方案中采用角接觸軸承。軸承型號按軸徑大小確定。 圖二 兩段固定式的安裝圖連接元件軸1和軸2的支撐結(jié)構(gòu)的連接可以用脹緊套連

11、接。脹緊套具有高精度，可調(diào)節(jié)的優(yōu)點，是過盈連接和鍵連接所不能達到的。脹緊套的選用： 根據(jù)所需要傳遞的扭矩和軸向力計算脹緊套的額定扭矩根據(jù)脹緊套的額定扭矩確定尺寸 。Mt -脹套的額定扭矩；M -需傳送的扭矩；D -傳動軸直徑；F -軸向力。經(jīng)查得，洛陽精達傳動有限公司生產(chǎn)的脹緊套可以滿足一般的連接要求。擬選用Z3型脹緊連接套，其外形和零件圖如下所示圖3 Z3型脹緊連接套（）這種脹緊套的數(shù)據(jù)和尺寸如下表所示：表2（）基本尺寸（ mm） Dimensions額定負荷脹套與軸結(jié)合面上的壓力 pr N/mm2脹套與輪載結(jié)合面上的壓力 prN/mm2螺釘?shù)臄Q緊力矩 MAN.m重量 kgdDLL1L2d1

12、n軸向力FtkN轉(zhuǎn)矩MtkN. m2047373121.7M64300.3028790170.2922470.33260900.2725505350.442871060.3028550.49256960.3630550.53239960.3435606450.812461060.3840650.94215980.414575463825.3M8801.86283134410.7050802.072551260.7655857902.542701380.8260902.772471300.88659581053.582611410.9470110605033.4M1071405.10244128

13、832.10751155.462281192.20801205.852141122.308512581757.452301292.40901307.902171242.6095135102059.902571492.70100145685840.822011.001921143.7010515011.552101143.9011015512.101751074.001201651226015.701921204.30125170M121032017.501891201454.8013018020.701881205.9014019022.501751146.30150200776545.412

14、38028.501961306.70測量元件轉(zhuǎn)臺角位置測量系統(tǒng)的精度主要由傳感器的精度及測角線路決定，角位置傳感器有許多種，如圓光柵、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光電碼盤、磁碼盤等。轉(zhuǎn)臺常用的是旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光電碼盤。本系統(tǒng)選取德國 Heidenhain 公司 RON886C 增量式光電編碼器。選取依據(jù)如下： （1）RON886C 增量式光電編碼器的刻線線數(shù)為 36000 線，系統(tǒng)分辨力可達±36，經(jīng)過 DSP 正交編碼電路 4 倍頻后，可以滿足位置精度不大于 10的設(shè)計目標。 （2）RON886C 增量式光電編碼器可以同時形成位置和速率信號的檢測，其精度可以達到系統(tǒng)的設(shè)計要求

15、，這樣可以省掉測速機環(huán)節(jié)，有利于轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)緊湊，成本的降低，有利于系統(tǒng)的數(shù)字化。2.2 軸系2的設(shè)計方案軸系2的原件的選擇和確定可以按照軸系1的方式確定。但是在軸系2上的載荷要相對于1小很多，所以可以選擇較小的電機和軸承。但是測量原件依然要求很高的精度，所以可以和軸系1的測量元件保持一致。在軸系2的裝配圖大致如下所示，對于下面的軸承要承受較大的壓力，所以對于下面額軸承要進行校核，選擇較高的強度和剛度的軸承型號。圖43支撐結(jié)構(gòu)支撐結(jié)構(gòu)既機架多用中空結(jié)構(gòu)，這樣即可以保證剛度和強度，又可以減輕重量。圖5內(nèi)框結(jié)構(gòu) 圖6外框結(jié)構(gòu)4限位與鎖緊裝置有的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度范圍是有限的，為了防止轉(zhuǎn)過范圍，造成線路纏繞甚至扯斷，要有限位裝置，起保護作用。轉(zhuǎn)臺在運輸過程中，為防止轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，需要鎖定裝置。下圖是三軸轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)圖，在圖中，外框轉(zhuǎn)角范圍小于3600，因此在外框與支座上安裝限位裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖2-11所示，當轉(zhuǎn)角范圍超出設(shè)定范圍時，外框與支座上的限位裝置接觸在一起，從而起到限制轉(zhuǎn)角范圍的作用。在限位裝置上常安裝橡膠套，可起到緩沖撞擊力的作用，避免損壞限位裝置。鎖緊裝置如圖所示，通過帶有錐度的手柄插入中框與外框中，從而起到鎖定中框的所用，其他框架上的鎖緊裝置相同。圖75. 校核與計算需要對軸，軸承以及外殼進行剛