二維直流伺服分度頭設計

1、編號本科生畢業(yè)設計二維直流伺服分度頭設計英文題目學生姓名Xxx專業(yè)機械電子工程學號44446646466指導教師學院學院2010年 6 月摘要近幾年來，制造業(yè)引起了全世界的重視，成為國家綜合實力的象征。我國制造業(yè)起步較晚，由于技術的封鎖，制造業(yè)整體技術水平與先進發(fā)達國家存在很大的差距。在努力成為世界制造中心而非加工中心的背景下，發(fā)展具有獨立知識產權的高性能先進機床的意義重大。數(shù)控機床日益向高速度、高精度和高復合的方向發(fā)展，其機構日趨復雜，對其工作性能的要求越來越高?，F(xiàn)代5軸數(shù)控機床能為制造業(yè)提供更高生產率、更好設備柔性和零件加工質量。制造業(yè)需要5軸數(shù)控機床日益迫切。本課題的主要任務是設計二維直

2、流伺服分度頭來實現(xiàn)數(shù)控加工中心的5軸聯(lián)動。關鍵字：5軸數(shù)控機床 分度頭 直流伺服系統(tǒng) 高精度AbstractIn recent years, the industry has caught the world's attention, becoming the symbol of national comprehensive strength. Our manufacturing startting evening, because of the blockade,there is a great gap in manufacturing technology and advanced

3、 technical level of developed countries. In an effort to become the manufacturing center rather than under the background of machining center, With independent intellectual property development of high-performance advanced machine is of great significance. Nc machine tools is developing to high spee

4、d, high precision, And the complexity of the organization, the performance of the demand is higher and higher. Modern 5-axis nc machine tool can provide higher productivity, better manufacturing equipment and parts processing quality of flexible.the need ofindustry 5 axis CNC machine is increasingly

5、 urgent.The main task of this topic is designning two-dimensional dc servo dividing head to realize the nc machining center with 5 axis linkage.Keyword：5-axis NC machine tools dividing head dc servo system high precision 目錄第一章緒論11.1選題的背景11.2課題的提出及意義11.3五軸聯(lián)動數(shù)控機床的國內外研究狀況及分析2第二章課題研究的內容和技術路線82.1五軸聯(lián)動機床的總

6、體布局82.2數(shù)控分度頭的工作原理92.3數(shù)控分度頭研究重點11第三章數(shù)控分度頭的結構設計163.1選擇直流電動機163.2計算總傳動比和各級傳動比的分配173.3傳動零件的設計計算193.4圓柱螺旋扭轉彈簧的設計計算263.5箱體的設計計算313.6鍵等相關標準的選擇323.7光電編碼器323.8計算機控制系統(tǒng)34結論和展望36參考文獻37致謝39附錄40第一章緒論1.1選題的背景近年來，隨著我國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展和國防建設的需要，對高檔的數(shù)控機床提出了急迫的大量需求。機床是一個國家制造業(yè)水平的象征。加工中心是一種功能齊全的數(shù)控機床，它柔性大、加工精度高，但是機床價格也非普通機床可比的，而代表

7、機床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)，從某種意義上說，反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平狀況。三軸加工中心能夠加工簡單的曲面，如模具型腔、豎直曲面等，但是由于可控軸數(shù)少，在一次裝夾后只能完成六面加工中的一面，其它幾面要重新裝夾后才能加工，對一些較為復雜的連續(xù)曲面工作效率很低或者根本無法加工。5軸數(shù)控機床除和3軸數(shù)控機床一樣具有XYZ三個直線運動坐標外，通常還有兩個回轉運動坐標，在其連續(xù)加工過程中可連續(xù)調整刀具和工件間的相對方位。分度頭是普通機床的常見附件，可以實現(xiàn)兩個方向的角度調整。將分度頭用在三軸加工中心上，能夠在很大程度上彌補機床軸數(shù)少的缺點，可以擴大加工中心的工作范圍。在數(shù)控銑床中，通過

8、直流伺服系統(tǒng)的反饋系統(tǒng)來提高分度頭的精度。1.2課題的提出及意義今年來，在模具加工行業(yè)中，各生產廠家一直在不斷尋求一種較具完美的加工方式來替代傳統(tǒng)的電腐蝕成型加工方法，以避免工件因電加工而產生的微觀裂紋。電腐蝕成型加工對于深型腔、深槽、窄縫的加工具有一定的優(yōu)勢，但對于細微復雜的型腔、花紋或圖案型腔及大型面、高光潔度的加工存在一定的難度，同時有加工工序多，加工時間長等缺點。而數(shù)控銑床的高速銑削方式在模具加工的這些方面具有很大的優(yōu)勢。隨著高硬度材料加工的刀具技術的發(fā)展，高速數(shù)控銑床在模具加工中的應用越來越廣泛；隨著模具工業(yè)對加工表面要求的提高，要求切削速度越來越高，于是具有高效的粗銑半精銑加工能力

9、的數(shù)控雕銑機紛紛面市，其同時具有高表面加工質量的精雕細刻功能，使高效率和良好表面質量得到有機統(tǒng)一。然而現(xiàn)代模具加工普遍使用球頭銑刀來加工，球頭銑刀在模具加工中帶來的好處非常明顯，但在使用球頭刀具切削加工時，旋轉中心的線速度為零，使得加工型型腔底部曲面變得異常困難，無法達到粗糙度的要求，嚴重影響了加工質量。而且現(xiàn)有的三軸數(shù)控銑床，往往只能夠進行平面加工或者簡單的立面加工，無法實現(xiàn)機械上多維度的曲面加工，無法實現(xiàn)機械上多維度的曲面加工的要求。分度頭是普通機床常用的附件，可以實現(xiàn)兩個方向的角度調整。通過旋轉分度盤軸可以實現(xiàn)零件360°范圍內的回轉；通過旋轉另一軸可以實現(xiàn)零件120°

10、;圍內的回轉。將分度頭用在三軸加工中心上，能夠在很大程度上彌補機床軸數(shù)少的缺點，可以擴大加工中心的工作范圍。五軸數(shù)控機床可用于加工許多型面復雜的特殊關鍵零件，對航空、航天、船舶、兵器、汽車、電力、模具和醫(yī)療器械等制造業(yè)的快速發(fā)展，對改善和提升諸如飛機、導彈、發(fā)動機、潛艇及發(fā)電機組、武器等裝備性能都具有非常重要的作用。五軸數(shù)控機床已成為裝備制造業(yè)和先進國防武器裝備產品快速研發(fā)與實現(xiàn)的關鍵基礎性設備。數(shù)控設備柔性化、高速化與集成化一直是工業(yè)界努力追求的目標，并已成為是21世紀數(shù)控設備發(fā)展的趨勢。最近幾年在宇航、汽車等制造業(yè)，高速5軸數(shù)控機床不僅以單機網(wǎng)絡化運行方式得到廣泛應用，同時面對要求縮短產品

11、上市時間、降低生產成本和改善產品質量等諸多壓力，制造商更多采用高速5 軸加工中心機床來構成柔性加工單元或柔性化生產線來實現(xiàn)中/小批量復雜產品的生產，并已明顯成為一種發(fā)展趨勢。分度頭是機械加工中常用的一種工藝裝備，而數(shù)控分度頭作為機電一體化的典型產品，既有先進性，又有實用性。在三軸數(shù)控加工中由數(shù)控分度頭作為第四第五軸實現(xiàn)五軸聯(lián)動對復雜曲面的加工。1.3五軸聯(lián)動數(shù)控機床的國內外研究狀況及分析數(shù)控技術本質就是為了解決復雜結構零件加工而出現(xiàn)的。在上世紀60 年代中就已有五 軸數(shù)控機床在航空飛機制造廠中運行。盡管在如航空等制造業(yè)中應用五軸數(shù)控機床已有30 多年的歷史了，但是大約在10 多年前，制造業(yè)工廠

12、配置這類機床的數(shù)量也還是比較少的，那時五軸和三軸數(shù)控機床比例大約為1:92:8，且主要集中在軍工制造業(yè)。通常作為3軸數(shù)控機床無法加工的3D 空間曲面零件加工的關鍵設備來使用，一般中小型制造企業(yè)很少能擁有五軸數(shù)控機床數(shù)控分度頭的市場,主要被大陸和臺灣地區(qū)的生產廠家所占領,少量高端產品由日本公司占領,國內產品主要以中檔產品為主。如煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司，近年來,他們除在產品規(guī)格上向兩頭延伸滿足用戶需求外,還開發(fā)了一系列個性化較強的產品,如數(shù)控可傾轉臺(兩坐標聯(lián)動) 、配油(氣) 轉臺、全封閉轉臺(用于電加工機床) 、交換工作臺等,配套的數(shù)控機床在汽車、摩托車;軍工、航天等領域得到廣泛的應用,

13、取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。近10 多年來世界市場發(fā)生了根本性變化，制造企業(yè)為適應全球化市場的多變性、顧客需求多元性和個性化，已從傳統(tǒng)的大批量生產模式轉向定制生產模式，從傳統(tǒng)產品機械自動化生產轉向產品全數(shù)字化生產（Fully e-Manufacturing），快速研發(fā)和實現(xiàn)具有創(chuàng)新性的產品已成為企業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。所有這些都極大進了制造業(yè)，特別是宇航制造業(yè)，迫切需要更多地轉向采用5 軸數(shù)控機床來解決復雜產品加工的快捷性、高柔性、高生產率和高質量，取得產品快速研發(fā)和實現(xiàn)產品全數(shù)字化生產。產品零件結構日趨復雜。制造業(yè)為滿足產品先進技術性能指標和用戶特定要求，導致當前及未來設計的產品零件結構日趨

14、復雜。典型示例如新一代飛機，為滿足空氣動力學的要求需要雙曲面復雜機翼壁板整體結構件和復雜的梁、框、肋整體結構件；發(fā)動機壓氣機與渦輪機的具有空間曲面葉片或整體葉輪零件等。加工這些復雜3D 空間構件多需要5 軸數(shù)控機床，靠3 軸數(shù)控機床加工再加手工打磨或其它補充加工方法，在生產率、精度、質量等方面都已不能滿足制造業(yè)在生產復雜產品時對制造技術所提出的要求了。同時，在3 軸數(shù)控機床上加工原本需要5 軸數(shù)控機床加工的復雜零件，不僅低效率、費時，而且費用反而增高。對零件精度、粗糙度等質量要求日益提高。面對激烈競爭的全球化市場，制造業(yè)所面臨快速、高效研發(fā)和實現(xiàn)具有創(chuàng)新性產品的壓力越來越大，促使制造業(yè)將更快速

15、走向采用產品全數(shù)字化生產，其結果導致對產品零部件制造加工精度、粗糙度等質量要求日益提高。制造業(yè)面臨快速低費用加工的壓力日益增高。工業(yè)實踐已證明，加工大型復雜零件和多工序加工，不僅加工周期長，而且零件裝夾、測量和校正作業(yè)成本很高，占用機床時間長，增加了生產過程管理的難度，導致制造企業(yè)面臨快速低費用加工的壓力日益增高。“一次裝夾加工完成”加工工藝策略顯得越來越重要了，已被眾多制造企業(yè)，特別是航空、航天和汽車等制造業(yè)所采用。而實現(xiàn)這種目標就需要5 軸數(shù)控機床或復合數(shù)控機床作為基礎和前提。發(fā)展數(shù)字化制造技術的需求。隨制造業(yè)數(shù)字化技術的發(fā)展，數(shù)字模型和3D 模型化產品（零件）對一個現(xiàn)代制造企業(yè)已是必不可

16、少的，實現(xiàn)產品全數(shù)字化生產已成制造企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。包括實現(xiàn)產品數(shù)字化總裝配在內的產品全數(shù)字化生產對零件加工精度、粗糙度、相關聯(lián)的尺寸精度等提出了更高要求、采用5 軸數(shù)控機床能更好地構建集成數(shù)字化設計/制造環(huán)境，適應產品全數(shù)字化生產的要求。應用5 軸數(shù)控機床益處多多。工業(yè)實踐證明，應用5 軸數(shù)控機床加工產品確實能給制造企業(yè)帶來許多益處，極大推動了更多制造企業(yè)對5 軸數(shù)控機床提出需求。一些具有復雜空間曲面零件的制造加工，沒有5 軸數(shù)控機床將是無法加工或是很難取得令人滿意的加工精度和質量結果。一個極有說服力的例證是：前蘇聯(lián)國家在上世紀80 年代初靠從日本東芝公司進口的六臺大型5 軸數(shù)控銑床用于核

17、潛艇螺旋槳的加工，結果極大改善了精度和表面粗糙度，使核潛艇的噪聲大為降低，造成美國的聲納檢測器無法追蹤蘇聯(lián)潛艇，并由此引發(fā)了美、日、蘇間的有名的“東芝事件”。因此，采用5 軸數(shù)控機床才是3D 空間曲面零件切削加工的最佳選擇，對提高軍工、宇航、船舶、汽車和電力等行業(yè)的產品制造能力和競爭力具有明顯的優(yōu)勢。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工作臺，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的方向發(fā)展，五軸聯(lián)動加工中心有高效率、高精度的特點，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，

18、還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工，更能夠適宜象汽車零部件、飛機結構件等現(xiàn)代模具的加工。立式五軸加工中心這類加工中心的回轉軸有兩種方式，一種是工作臺回轉軸。設置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設有一個回轉臺，環(huán)繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺上的工件除了底面之外，其余的五個面都可以由立式主軸進行加工。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三直線軸實現(xiàn)聯(lián)動，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數(shù)

19、控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設置方式的優(yōu)點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大于等于90度時，工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力 矩。 另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一個回轉頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實現(xiàn)上述同樣的功能。這種設置方式的優(yōu)點是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發(fā)動機殼都可以在這類加工中心上加工。國外五軸聯(lián)動數(shù)控機床是為適應多面體和曲零件加工而出現(xiàn)的。隨著機床復合化技術的新發(fā)展，

20、在數(shù)控車床的基礎上，又很快生產出了能進行銑削加工的車銑中心。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的應用，其加工效率相當于兩臺三軸機床，甚至可以完全省去某些大型自動化生產線的投資，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運輸時間及費用。市場的需求推動了我國五軸聯(lián)動數(shù)控機床的發(fā)展，CIMT99展會上，國產五軸聯(lián)動數(shù)控機床登上機床市場的舞臺。分度頭的介紹分度頭是銑床的重要附件之一，分度頭是將工件夾持在卡盤上或兩頂尖間，并使其旋轉、分度和定位常用來安裝工件銑斜面，進行分度工作，以及加工螺旋槽等。分度頭的作用：1) 用各種分度方法(簡單分度、復式分度、差動分度)進行各種分度工作。 2)把工件安裝成需要的角度，以便進

21、行切削加工(如銑斜面等)。 3)銑螺旋槽時，將分度頭掛輪軸與銑床縱向工作臺絲杠用“交換齒輪”聯(lián)接后，當工作臺移動時，分度頭上的工件即可獲得螺旋運動。分度頭主要用于銑床，也常用于鉆床和平面磨床，還可放置在平臺上供鉗工劃線用。分度頭主要有通用分度頭和光學分度頭兩類，如圖1-1所示，為通用分度頭的實際結構。圖1-1 通用分度頭1、通用分度頭按分度方法和功能可分為3種。1）萬能分度頭：用途最為廣泛。主軸可在水平和垂直方向間傾斜任意角度（如圖1-2）。分度機構由分度盤和傳動比為1：40的蝸桿-蝸輪副（見蝸桿傳動）組成，分度盤上有多圈不同等分的定位孔。轉動與蝸桿相連的手柄將定位銷插入選定的定位孔內，即可實

22、現(xiàn)分度。當分度盤上的等分孔數(shù)不能滿足分度要求時，可通過蝸輪與主軸之間的交換齒輪改變傳動比，擴大分度范圍。在銑床上可將萬能分度頭的交換齒輪與銑床工作臺的進給絲杠相聯(lián)接，使工件的軸向進給與回轉運動相組合，按一定導程銑削出螺旋溝槽。圖1-2 萬能分度頭萬能分度頭的傳動示意圖如圖1-3所示：圖1-3 萬能分度頭的傳動示意圖11：1螺旋齒輪傳動 2主軸 3刻度盤 41：40蝸輪傳動51：1齒輪傳動 6掛輪軸 7分度盤 8定位銷2）半萬能分度頭：結構與萬能分度頭基本相同，但不帶交換齒輪機構，只能用分度盤直接分度,不能與銑床工作臺聯(lián)動。3）等分分度頭:一般采用具有24個槽或孔的等分盤，直接實現(xiàn)2、3、4、6

23、、8、12、24等分的分度，有臥式、立式和立臥式3種。立臥式的底座帶有兩個互相垂直的安裝面，主軸可以處于水平或垂直位置。通用分度頭的分度精度一般為±60。2、光學分度頭 光學分度頭 ：主軸上裝有精密的玻璃刻度盤或圓光柵,通過光學或光電系統(tǒng)進行細分、放大,再由目 鏡、光屏或數(shù)顯裝置讀出角度值。分度精度可達±1，光學分度頭用于精密加工和角度計量。分度頭按其傳動、分度形式又可分為蝸桿副分度頭、度盤分度頭、孔盤分度頭、槽盤分度頭、端齒盤分度頭和其它分度頭(包括電感分度頭和光柵分度頭)。按其功能可分為萬能分度頭、半萬能分度頭、等分分度頭。按其結構形式又有立臥分度頭、可傾分度

24、頭、懸梁分度頭之分。分度頭做為通用型機床附件其結構主要由夾持部分、分度定位部分、傳動部分組成。分度頭的使用方法，以萬能分度頭使用方法為例：萬能分度頭使用是,手柄轉過一轉主軸轉過8度,轉過40轉則主軸回轉8×40=320度,也就是說我們可以用簡單分度法和角度分度法,簡單分度法主要用于需在圓周等分若干分的工件,而角度分度主要用于加工軸類工件上相互形成夾角而非等分的結構的加工.簡單分度法的計算公式為N=40/Z（N為手柄轉數(shù)，40為定數(shù)，Z為工件等分數(shù)）。 數(shù)控分度頭的發(fā)展現(xiàn)狀在傳統(tǒng)的機械工業(yè)中，采用的多是手工分度頭，它分度精度低，分度柔性差，操作人員勞動強度大，難以實現(xiàn)自動化生產。隨著技

25、術的進步與工業(yè)的發(fā)展，對機械設備的自動化程度要求越來越高，加工精度要求也越來越高。數(shù)控分度頭的開發(fā)與研制，就是為了適應自動化，高精度的要求而發(fā)展的。與手工分度頭相比，數(shù)控分度頭自動化程度高，分度柔性大，降低了操作者的勞動強度。而且，它還能達到很高的分度精度，可以達到許多手工分度頭無法達到的性能指標，因此，應用更加廣泛。在5軸數(shù)控機床或加工中心結構中，分度頭拓展了原來的3軸加工，充當?shù)谒暮偷谖遢S，它實現(xiàn)了中，大型工件的定位及螺旋切削，能夠實現(xiàn)各種產品的多面體的精細加工。數(shù)控分度頭是一種應用十分廣泛的精密圓分度器件，它采用交流伺服電機驅動，經(jīng)諧波齒輪減速器降速，由圓光柵角位移傳感器進行角度測量獲得

26、閉環(huán)反饋信號，由計算機實現(xiàn)閉環(huán)反饋控制，交流伺服電動機驅動主軸實現(xiàn)精確的分度。分度頭作為一種廣泛應用的機械設備，目前對分度頭的研究主要集中在分度頭的精度分析和機械性能改善（分析測量夾具、頂針等帶來的誤差，以及示值誤差等）、分度頭的數(shù)控技術（數(shù)控硬件電路設計、控制策略和方法等）、分度頭在誤差測量方面的應用（測量附件的設計、軸類零件的測量、誤差的計算機處理方案研究）和分度頭的數(shù)字化改造（光柵位移傳感器的結果數(shù)顯、與控制器的接口）等方面。印度是傳統(tǒng)的機械式分度頭生產大國，而對于中高檔光學分度頭和數(shù)字分度頭的生產，中國大陸和臺灣占有較大的市場份額，日本則以生產高檔數(shù)字分度頭為主。目前普遍使用的國產數(shù)控

27、分度頭的分度精度大約為15（角秒，下同），難以滿足一些高精度分度工作的加工要求，如工具行業(yè)加工高精度花鍵塞規(guī)、花鍵拉刀，精密等分板等，紡機行業(yè)加工提花針織大圓機的圓筒，加工汽車、摩托車行業(yè)用的滾軋輪和國防工業(yè)用的送彈凸輪，電機行業(yè)定轉子芯片散熱孔的從壓定位等，其分度定位誤差都要求在6左右。如采用國外進口高精度數(shù)控分度頭，由于價格昂貴，將增大加工成本。國外先進水平的數(shù)控分度頭一般采用半閉環(huán)控制，一伺服電機的編發(fā)器作為位置反饋器件，每轉脈沖數(shù)為2500P。日本NIKKEN公司、美國HASS公司生產的各種類型的數(shù)控分度頭的分辨率為0.001°，定位精度為15；臺灣TANSHING公司、寶嘉

28、城公司生產的數(shù)控分度頭的性能指標與日本及美國產品類似，但其傳動間隙無法消除（大多在0.008mm以上）；德國REFORM公司、瑞士HELL公司生產的花鍵磨床及拉刀磨床上隨主機整體出售的高精度數(shù)控分度頭的分辨率為0.001mm，等分精度為3.6。國內不少單位對高精度數(shù)控分度頭也做了大量理論研究和產品開發(fā)工作，如華中理工大學漢口分校在控制算法方面采取多種措施消除分度頭的幾何誤差，使分度頭的分度誤差達到10，其數(shù)控系統(tǒng)采用以8031為CPU為數(shù)控裝置，但無擴展功能；華中理工大學機械學院對高精度數(shù)控分度頭的研究開展較早，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡方法進行誤差補償，是數(shù)控分度頭的分度誤差達到15；煙臺機床附件廠引

29、進意大利技術生產數(shù)控分度頭，采用半閉環(huán)控制，分度精度為20。當前國產數(shù)控機床發(fā)展迅猛，向高速、高效、高精、柔性化、環(huán)保方面發(fā)展，與之相應的機床附件也應隨之發(fā)展。數(shù)控分度頭未來的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小規(guī)格也開發(fā)大規(guī)格的分度頭，同時注意相關技術的開發(fā)；在性能方面將向進一步提高剎緊力矩、提高主軸轉速及可靠性方面發(fā)展；要求采用新材料；產品要價格低、操作方便。 國產數(shù)控車床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預計近年來對數(shù)控刀架需求量將大大增加。數(shù)控分度頭的市場,主要被大陸和臺灣地區(qū)的生產廠家所占領,少量高端產品由

30、日本公司占領,國內產品主要以中檔產品為主。煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司自1983 年開始開發(fā)數(shù)控分度頭和數(shù)控轉臺以來,已形成了較為完善的產品體系和齊全的規(guī)格體系,培養(yǎng)出一批具有較強創(chuàng)新能力和開發(fā)能力的工程技術人員和工人技術隊伍,有著較為豐富的開發(fā)和制造經(jīng)驗。近年來,他們除在產品規(guī)格上向兩頭延伸滿足用戶需求外,還開發(fā)了一系列個性化較強的產品,如數(shù)控可傾轉臺(兩坐標聯(lián)動) 、配油(氣) 轉臺、全封閉轉臺(用于電加工機床) 、交換工作臺等,配套的數(shù)控機床在汽車、摩托車;軍工、航天等領域得到廣泛的應用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。機床工具行業(yè)的發(fā)展,依賴于行業(yè)技術水平和創(chuàng)新能力的提高,依賴于機床的

31、數(shù)控化和產品快速的升級換代,依賴于制造業(yè)從剛性自動化向柔性自動化方向轉變這一社會需求,由于我國機床附件廠資金緊張,造成技術創(chuàng)新和技術改造的力度不大,使附件水平的發(fā)展嚴重滯后,成為制約民族機床工業(yè)發(fā)展的瓶頸。國產配套件在產品質量、性能、結構創(chuàng)新、品牌信譽、外觀造型、精度穩(wěn)定性等方面與發(fā)達國家相比都存在一定的差距,但在產品的價格、交貨期和售后服務上占有較大的優(yōu)勢。另外,近幾年臺灣地區(qū)的數(shù)控附件產品明顯加大了對大陸市場的開發(fā)力度,使國內市場競爭態(tài)勢更加激烈。在今后幾年中,我國機床附件廠要發(fā)展中檔次品種,在提高產品質量、性能水平和可靠性的同時,跟蹤學習發(fā)達國家的先進技術,并在產品創(chuàng)新,提高工藝水平上多

32、下功夫;總結經(jīng)驗,加強產、學、研的結合,走專業(yè)化生產的路子,面向市場,參與競爭,滿足生機發(fā)展的需要。第二章 課題研究的內容和技術路線2.1五軸聯(lián)動機床的總體布局常見的5 軸數(shù)控機床或加工中心結構，主要通過5 種技術途徑實現(xiàn)：雙轉臺結構(Double Rotary Table) 采用復合A（B）、C 軸回轉工作臺，通常一個轉臺在另一個轉臺上，要求兩個轉臺回轉中心線在空間上應能相交于一點。雙擺角結構（Double Pivot Spindle Head）裝備復合A、B 回轉擺角的主軸頭，同樣要求兩個擺角回轉中心線在空間上應能相交于一點。雙擺角結構在大型龍門式數(shù)控銑床上也得到了較多應用?；剞D工作臺+

33、擺角頭結構(Rotary Table +Pivot Spindle Head)。復合A（B）、C 回轉軸電主軸頭結構復合電主軸頭，通常帶C 回轉坐標360°，A（B）坐標旋轉一定范圍。在大型龍門移動式加工中心或銑床上得到最為廣泛的應用?；剞D工作臺+工作臺水平傾斜旋轉結構在一些緊湊型5 軸數(shù)控加工中心上得到應用，適合加工一些中小型復雜零件?？梢?，5 軸數(shù)控機床結構相對復雜，制造技術難度大，因而造價高。數(shù)控等分分度頭是數(shù)控銑床，加工中心，半自動精密銑床及鏜床等的主要附件，且實現(xiàn)分度精度較高，因此經(jīng)分析適于實現(xiàn)五軸聯(lián)動的設計對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供 了一種具有高精度加工，能夠進行復

34、雜型腔加工的五軸聯(lián)動數(shù)控銑床的分度頭，新型的數(shù)控銑床包括底座，設置在底座一側的立柱，工作臺，滑枕以及控制銑床各部件工作的數(shù)控單元；工作臺安裝在底座的導軌上并沿其滑動，底座上還設有用于驅動工作臺X軸方向移動的絲杠，滑枕通過連接板安裝在立柱的導軌上并延其滑動，立柱上還設有用于驅動滑枕Y軸方向移動的驅動裝置；工作臺上設有控制卡具在C軸方向旋轉的數(shù)控分度頭；滑枕內設有控制刀具在A軸方向旋轉的分度頭。本實用新型中，所述驅動滑枕Y軸方向移動的驅動裝置可以由本領域中普通的絲杠驅動。本實用新型中，優(yōu)選地，所述驅動裝置為雙驅動裝置，該驅動裝置由伺服電機，彈性聯(lián)軸器，滾珠絲杠，固定座以及連接板固定連接的螺母組成；

35、滾珠絲杠一端通過彈性聯(lián)軸器與安裝在立柱上的伺服電機連接，另一端與設置在立柱上的固定座連接；滾珠絲杠與螺母配合形成螺旋進給運動副。從而組成雙端伺服電機驅動，驅動中心與橫梁的重心位置更加接近，從而保證了刀具在X,Y平面內任何區(qū)域切削的剛度和精度，這也大大提高了數(shù)控銑床的穩(wěn)定性。在所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床中，所述立柱與底座為一體的結構，這種設計不僅確保銑床整體剛性好，而且兩者之間不存在安裝誤差，長時間使用也不會影響加工精度。該機床利用兩個擺頭的結構設計，具備了五軸聯(lián)動的特性，實現(xiàn)了中、大型工件的定位及螺旋切削，在加工型腔的任意曲面方面表現(xiàn)優(yōu)異，從而實現(xiàn)各種產品的多面體的精細加工。此外，該銑床在加工中能

36、增加刀具的有效切削刃長度，減少切削力，提高刀具使用壽命，降低刀具使用成本。具體實施方式下面結合附圖對本實用新型做更進一步的解釋。圖2-1 某五軸聯(lián)動數(shù)控銑床如圖2-1所示，本實用新型所述的一種五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，包括底座1、工作臺2、立柱3、連接板4、滑枕5以及用于控制數(shù)控銑床各部件工作的數(shù)控單元。工作臺2安裝在底座1的導軌上并沿其滑動，底座1上還設有用于驅動工作臺2在底座1的導軌上并延其滑動，底座1上還設有用于驅動工作臺2在Y軸方向移動的絲杠。工作臺2上面固定有進口數(shù)控分度頭7，實現(xiàn)機床的C軸方向+360-360°轉過。立柱3與底座1連接成一體。連接板4架設在立柱上的導軌上并通過雙驅

37、動裝置與立柱3連接。連接板4在立柱3的導軌上并延其滑動，滑枕5與連接板4連接并通過X軸向驅動裝置主軸前后移動，滑枕5前段裝有進口數(shù)控分度頭6實現(xiàn)機床刀頭的A軸方向+120°-120°運動，數(shù)控單元控制各個機械部分的運動。所述驅動裝置為雙驅動裝置；該驅動裝置由伺服電機8、彈性聯(lián)軸器9、滾珠絲杠10、固定座11以及與連接板4固定連接的螺母組成；滾珠絲杠10一端通過彈性聯(lián)軸器9與安裝在立柱3上的伺服電機8連接，另一端與設置在立柱3上的固定11連接；滾珠絲杠10與螺母配合形成螺旋進給運動副。2.2數(shù)控分度頭的工作原理數(shù)控分度頭是一種應用十分廣泛的精密圓分度器件。目前普遍使用的國產數(shù)

38、控分度頭的分度精度太多約為l5 (角秒，下同)，難以滿足一些高精度分度工件的加工要求+如工具行業(yè)加工高精度花鍵塞規(guī)、花鍵拉刀、精密等分板等，紡機行業(yè)加工提花針織太圓機的圓筒，加工汽車、摩托車行業(yè)用的滾軋輪和國防工業(yè)用的送彈凸輪，電機行業(yè)定轉子芯片散熱孔的沖壓定位等，其分度定位誤差都要求在左右。如采用國外進口高精度數(shù)控分度頭，由于價格昂貴，將增大加工成本。國外先進水平的鏜銑數(shù)控分度頭一般采用半閉環(huán)控制，以伺服電機的編碼器作為位置反饋器件。每轉脈沖數(shù)為2500P。日本NHZKEN公司、美國HASS公司生產的各種類型數(shù)控分度頭的分辨率為0001。，定位精度為15 ；臺灣TANSHG公司、寶嘉城公司生

39、產的數(shù)控分度頭的性能指標與日本及美國產品類似，但其傳動間隙無法消除(大多在000nma以上)；德國REFORM公司、瑞士HELL公司生產的花鍵磨床及拉刀磨床上隨主機整體出售的高精度數(shù)控分度頭的分辨率為0001nma，等分精度為3.6。國內不少單位對高精度數(shù)控分度頭也做了大量理論研究和產品開發(fā)工作+如華中理工大學漢口分院在控制算法方面采取多種措施消除分度頭的幾何誤差，使分度頭的分度誤差達到1 ，其數(shù)控系統(tǒng)采用以8031為CPU的數(shù)控裝置，但無擴展功能；華中理工大學機械學院對高精度數(shù)控分度頭的研究開展較早，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡方法進行誤差補償使數(shù)控分度頭的分度誤差達到15 ；煙臺機床附件廠引進意大利技

40、術生產數(shù)控分度頭，采用半閉環(huán)控制，分度精度為2.漢江工具有限責任公司高能設備技術綜合開發(fā)公司針對工具行業(yè)的生產需要，與華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司合作，成功開發(fā)了GKF一210高精度數(shù)控分度頭。生產應用證明，該分度頭完全能滿足高精度等分加工要求。目前，該分度頭已通過了湖北省科委組織的產品鑒定，結論為：該產品為國內創(chuàng)新，填補了國內空白。該產品的開發(fā)及應用將對提高我國機械行業(yè)高精度等分、特殊等分工件的加工水平起到重要作用。最近幾年,我國數(shù)控機床呈高速發(fā)展、產銷兩旺的態(tài)勢,在今后相當長的一段時間內機床工具行業(yè)仍將持續(xù)、穩(wěn)定增長。數(shù)控分度類機床附件(數(shù)控轉臺、數(shù)控分度頭、數(shù)控刀架) 作為數(shù)控機床的主要組成部分

41、,對數(shù)控機床的性能、質量、可靠性起著至關重要的作用。數(shù)控分度頭的使用,為加工中心和數(shù)控銑床提供了回轉坐標,通過第四軸、第五輪驅動轉臺或分度頭完成等分、不等分或連續(xù)的回轉加工,完成復雜曲面加工,使機床原有的加工范圍得以擴大。其主要性能質量指標有以下幾個方面：1) 分度精度和重復定位精度。2) 剎緊力矩的大小。3) 密封性能。4) 回轉定位速度。5) 承載能力。6) 精度保持性。數(shù)控分度頭的工作原理：數(shù)控分度頭是以蝸桿副分度定位，強力電磁剎緊，以伺服電機驅動主軸旋轉的具有連續(xù)回轉或等分分度功能的機床附件。數(shù)控分度頭采用AC或DC伺服器馬達驅動，復節(jié)距蝸桿渦輪組機構傳動，使用油壓環(huán)抱式鎖緊裝置，再加

42、上扎實的剛性密封機構。數(shù)控分度頭廣泛的適用于銑床，鉆床及加工中心，配合工作母機五軸操作界面，可作同動五軸加工。數(shù)控分度頭與火花機結合，可使用于腳踏車及汽車輪胎模具加工。數(shù)控分度頭亦可配合DC/AC單軸伺服控制器，連結至M-訊號，作等分割加，實現(xiàn)機床對分度類零部件進行精密加工。也可利用法蘭盤安裝卡盤，可以主軸理我兩種方式安裝的機床工作臺上。在五軸聯(lián)動的加工中心中的實現(xiàn)方法通常有：雙轉臺結構采用符合回轉工作臺，雙擺角結構裝備符合回轉擺角的主軸頭，和回轉工作臺+擺頭結構。在這里介紹在數(shù)控加工中可使用兩個數(shù)控分度頭，一立裝，一臥裝加上輔助支撐板可構成五軸，實現(xiàn)復雜曲面的加工。我們所研制的數(shù)控分度頭采用

43、直流伺服電動機驅動，經(jīng)減速器降速，由光電編碼器進行角度測量以獲得閉環(huán)反饋信號，并由計算機實現(xiàn)閉環(huán)反饋控制；直流伺服電動機與主軸同軸安裝，分度精度主要由圓感應同步器的精度決定，抗干擾能力強，適合在車間生產條件下使用。光電編碼器的安裝結構簡圖如圖2-2所示：圖2-2 光電編碼器安裝結構簡圖1 電機 2減速器 3電磁制動器4光電編碼器 5 后支承6 主軸 7 箱體 8 前支承 9 頂尖2.3數(shù)控分度頭研究重點數(shù)控分度裝置是在伺服電機的驅動下進行數(shù)控分度或連續(xù)回轉切削加工的，它與普通分度頭的最大區(qū)別是：普通分度頭多用于完成工件的靜態(tài)分度，分度頭經(jīng)夾緊后再進行切削加工。即便是通過掛輪驅動來切削大導程的螺

44、旋線，分度在切削過程中的受力也是單向的，蝸輪蝸桿副以及掛輪傳動鏈的間隙不會對加工過程造成直接影響。而數(shù)控分度裝置在切削過程的受力是單向、雙向兼有，而且在動態(tài)下實現(xiàn)對工件的連續(xù)切削加工的，因此對被加工零件(如凸輪)的轉角精度、表面粗糙度要求往往很高，這就對數(shù)控分度裝置的分度精度和嚙合間隙提出了很高的要求。在回轉角度進給運動的數(shù)控技術中，普遍采用蝸桿機構為主傳動，以獲得最小角度進給量。蝸桿機構雖然具有單級傳動比大、結構緊湊、傳動平穩(wěn)等特點，但也存在結構復雜、制造誤差環(huán)節(jié)多、工藝復雜和存在傳動間隙與摩擦阻力等問題。即使利用專門設備，通過精細加工來提高其幾何精度，仍然是工作在滑動摩擦條件下。由于靜摩擦

45、具有不連續(xù)的非線性特性，不可能用切線逼近的方法使其線性化，運動表現(xiàn)為粘-滑振動特性，極不穩(wěn)定，極大地限制了最小角度進給量的進一步減少，不但開環(huán)或半閉環(huán)控制精度難以提高，即使采用全閉環(huán)校正控制，也往往因此帶來棘手的穩(wěn)定問題，由半閉環(huán)系統(tǒng)控制的最小回轉進給量為3.6，但標稱輸出的定位精度卻只能達到30.眾說周知，機械設備離不開傳動機構，傳動機構有多種形式，不同的要求和條件選用不同的方式傳動，用一個輸入軸來獲得精度較高的幾個同步輸出軸的傳動系統(tǒng)中，常用蝸輪副進行傳動，這種方式同步性好，且輸出的個數(shù)增減較容易，但缺點是蝸輪和蝸桿的齒是單面嚙合，另一面存在間隙，這個間隙在傳動時造成的誤差對精密加工來說是

46、很致命的，特別蝸輪使用后產生磨損，而且磨損通常是不均勻的，這樣就造成了機器的耐久性差，精度隨著使用時間的加長而損失很快的缺陷。如圖2-3所示，為普通伺服數(shù)控分度頭的分度結構：圖2-3 譜圖伺服數(shù)控分度頭的分度結構蝸輪蝸桿副本實用新型的母的是提供一種蝸輪和蝸桿齒面之間初始和使用磨損后均幾乎不產生間隙的自動消間隙的蝸輪傳動副。并且不會隨著嚙合面的磨損針對現(xiàn)有的蝸輪副進行了改進，利用彈簧的彈性來自動消除蝸輪和蝸桿之間的間隙，特別是一支蝸桿傳動幾個蝸輪是的傳動間隙，確保實現(xiàn)蝸輪副的設計精度。并且在蝸輪不同程度的磨損仍能可靠的消除它們之間不同程度的間隙。本實用新型采用的技術方案是通過如下方式完成的：在包

47、括蝸桿，蝸輪和蝸輪軸的蝸輪副中，將蝸輪垂直于軸線分制成盤狀二片疊合后成為一個完整的蝸輪，其中的一片與蝸輪軸用鍵銷或熱套等方式固定連接，另一片則滑動連接，即也能與蝸輪軸相對轉動，該滑動連接的渦輪盤與蝸輪軸連接有扭轉彈簧，這樣就是附加了相對旋轉的力矩使固定渦輪片與滑動渦輪片間的輪齒剪刀口式張開，從而形成固定蝸輪片與滑動蝸輪片的齒分別與蝸桿齒槽的兩個側面相貼合；還有根據(jù)需要單個蝸桿可同時對應匹配嚙合的蝸輪是可以有多個的。本實用新型涉及一種自動消間隙的蝸輪傳動副，其包括蝸桿，蝸輪軸和制成盤狀的二片疊合而成的，其中的一片蝸輪與蝸輪軸是固定連接，另一片滑動連接，滑動連接的蝸輪盤與蝸輪軸連接有扭轉彈簧，使固

48、定蝸輪片與滑動渦輪片的輪齒是呈剪刀口式張開的。使得兩片蝸輪可以分別與蝸桿的齒槽的兩側面相抵貼，從而消除了原有蝸輪副的蝸輪和蝸桿嚙合單面貼合產生的間隙，特別是一支蝸桿傳動幾個蝸輪時的傳動間隙，以及隨著長時間運行齒面磨損而出現(xiàn)的間隙，確保了蝸輪副的傳動精度。參照圖2-4（a）和圖2-4（b），本實用新型的自動消間隙蝸輪傳動副是由蝸桿1，固定蝸輪片2，活動蝸輪片3，扭轉彈簧4，銷柱5和蝸輪軸6所構成的，從圖中可以看出，兩片蝸輪片是一個完整蝸輪的一半，銷柱5設于活動蝸輪片3的外側面上，扭轉彈簧4的一頭勾住銷柱5，另一頭則伸入蝸輪軸6的孔中勾住，由于扭轉彈簧的扭力，活動蝸輪片發(fā)生旋轉其與固定蝸輪片2的齒

49、互相張開成了剪刀式的開口，使固定蝸輪片2和活動蝸輪片3的兩個相反方向的齒面間距加大，以致與蝸桿1的齒槽兩側面相抵貼合，達到無間隙的效果。并且，因為活動蝸輪片3始終受扭轉彈簧4的附加扭力作用，當蝸輪片的齒面因使用磨損后，固定蝸輪片2和活動蝸輪片3齒的剪刀口張開角度就會變大，以保持與蝸桿1的齒槽側面貼合，實現(xiàn)了自動補償，消除磨損產生的間隙，保證結構精度的關鍵技術（a）（b）圖2-4 自動消間隙的蝸輪傳動副主軸的旋轉精度主軸旋轉精度的高低, 直接影響著光電編碼器的測量精度和分度頭最終的分度精度, 這是首先應該考慮的問題, 現(xiàn)行國家標準中還沒有此類分度頭的主軸回轉精度要求, 參考光柵分度頭標準, 又考

50、慮到光電編碼器的安裝要求, 最后確定在軸端100mm處的最大徑向跳動允差為2m。為了提高主軸的裝配精度, 主軸部件做成整體套裝結構, 主軸軸承選用B級精度, 以提高主軸回轉精度, 為了保證主軸裝配孔的同軸度, 采用專用研磨工具進行研磨。電磁制動器的選擇使機械的運動件停止或減速的機械零件。俗稱剎車、閘。制動器主要由制動架、制動件和操縱裝置等組成。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調整裝置。為了減小制動力矩和結構尺寸，制動器通常裝在設備的高速軸上，但對安全性要求較高的大型設備(如礦井提升機、電梯等)則應裝在靠近設備工作部分的低速軸上。圖2-5 電磁制動器如圖2-5所示，為電磁制動器，它是現(xiàn)代工業(yè)中一

51、種理想的自動化執(zhí)行元件，在機械傳動系統(tǒng)中主要起傳遞動力和控制運動等作用。具有結構緊湊，操作簡單，響應靈敏，壽命長久，使用可靠，易于實現(xiàn)遠距離控制等優(yōu)點。使機械運轉部件停止或減速所必須施加的阻力矩稱為制動力矩。制動力矩是設計、選用制動器的依據(jù)，其大小由機械的型式和工作要求決定。制動器上所用摩擦材料（制動件）的性能直接影響制動過程，而影響其性能的主要因素為工作溫度和溫升速度。摩擦材料應具備高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和良好的耐磨性。它主要與系列電機配套。廣泛應用于冶金、建筑、化工、食品、機床、舞臺、電梯、輪船、包裝等機械中，及在斷電時（防險）制動等場合。改善驅動系統(tǒng)一般在數(shù)控分度頭的機構中式利用步進電機驅動

52、的，如果采用性能更好，精度更高的直流或交流伺服系統(tǒng)取代步進電機驅動，并進行全閉環(huán)控制，會全面改善裝置的性能，采用更高的工作質量。由于直流伺服驅動裝置具有精度高、具有較長時間的大過載能力以滿足低速大轉矩的要求、調速范圍寬、轉矩波動小且能承受頻繁振動制動和反轉的有點，因此本系統(tǒng)采用直流伺服驅動裝置。因此本設計采用直流伺服系統(tǒng)。檢測誤差的校正為進一步提高定位精度, 可以在輸出軸上安裝機械零位信號裝置, 借助高精度正多面棱體用自準直平行光管法, 測取角位置檢測系統(tǒng)的誤差序列, 經(jīng)處理制成補償曲線數(shù)據(jù)表, 存于控制器中。在工作過程中,通過校正算法予以補償, 提高檢測精度和分度控制定位精度。第三章 數(shù)控分

53、度頭的結構設計3.1選擇直流電動機選擇電動機的類型在五軸聯(lián)動數(shù)控機床加工中心中，常用的驅動系統(tǒng)有步進電動機，直流伺服電動機和交流伺服電機，步進電機用在開環(huán)傳遞系統(tǒng)中，在數(shù)控分度頭中要求要求電動機的轉速和工作狀態(tài)根據(jù)指令信號而改變的閉環(huán)傳遞，且直流伺服電機有以下特點：有盡可能寬的調速范圍且轉矩慣量比大，過載能力強良好的低速平穩(wěn)性機械特性的硬度數(shù)值盡可能大直流電動機結構簡單，并且考慮到數(shù)控分度頭的驅動需要小功率，為減少成本，因此選用Z3系列小型直流電動機來驅動數(shù)控分度的運動。選擇電動機容量電動機輸出功率： 工作機所需的功率： 所以 =3.2kw由電動機至工作機之間的總效率： 其中分別為聯(lián)軸器，軸承

54、，蝸桿，彈簧，和圓工作臺的傳動效率。查表可知=0.99（彈性聯(lián)軸器）=0.98（圓錐滾子軸承）=0.73單頭窩桿）=0.90（鑄造的開式齒輪傳動） 所以：P=確定電動機轉速 主軸的工作轉速為：r/min 根據(jù)機械設計基礎中查的蝸桿的傳動比在一般的動力傳動中；i=60600，電動機的轉速的范圍因為 N=(2080)*n=（2080）x49.1=9823928r/min 在這個范圍內的電動機的同步轉速有1000r/min和1500r/min，3000r/min.三種傳動比方案，綜合考慮電動機和傳動裝置的情況來確定最后的轉速，為降低電動機的重量和成本，可以選擇同步轉速1500r/min。選用通用的電

55、壓220V，額定功率為3.5kw,所以選用型號額定轉矩為1500r/min的Z341的直流電動機。3.2計算總傳動比和各級傳動比的分配計算總傳動比：各級傳動比的分配 由于為蝸桿傳動，傳動比都集中在蝸桿上，其他不分配傳動比。計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1 、蝸桿蝸輪的轉速：蝸桿轉速和電動機的額定轉速相同 蝸輪轉速： 圓工作臺的轉速和蝸輪的轉速相同。2 、功率蝸桿的功率：p=3.57*0.99=3.534KW蝸輪的功率：p=3.534*0. 8*0.99=2.799kW圓工作臺的功率：p=2.799*0.97*0.98=2.661kW3、轉矩根據(jù)材料力學和理論力學基礎知識，對蝸桿進行力學受力分析，

56、如圖3-1所示，圖3-1 蝸桿的受力分析圖根據(jù)上述分析計算，將所計算的結果列入表中，入表3-1所示：表3-1 分析計算結果參數(shù)電動機蝸桿蝸輪圓工作臺轉速r/min1500142063.6763.67功率P/kw3.573.5342.7992.661轉矩N.m24.0123.77514.27493.85傳動比i22.3效率0.990.790.903.3傳動零件的設計計算蝸輪蝸桿計算1、 選擇傳動的類型考慮到傳遞的功率不大，轉速較低，選用2A蝸桿，精度8級，GB10089-882、 選擇材料和確定許用應力由機械基礎表17-4查得蝸桿選用45鋼，表面淬火，硬度為4555HRC，蝸輪齒圈用ZCuSn1

57、0P1 砂模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT150制造。由表17-6查得 ðh=200MPa，ðf=51MPa3、 按接觸強度確定主要參數(shù)根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，在校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距：(3-1)（1）確定作用在蝸輪上的轉矩T2，設蝸桿頭數(shù)Z1=1，蝸桿副的傳動效率取=0.8。有電動機的額定功率P1=90w,可以算得蝸輪的傳遞效率P2=P1，再由蝸輪的轉速n2=40r/min,求的作用在蝸輪上的轉矩: T2=9.55* P1/n2=9.55*90*0.8/40=17.19N.m （3-2）（2）確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)K=1.15；由使用系數(shù)KA表從而選取KA=1.15；由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)KV=1