一種新型數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計12000字【論文】

一種新型數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計摘 要數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺是數(shù)控機(jī)床的常用部件，常作為數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動軸。操作臺適用于座、殼類產(chǎn)品工件的連續(xù)回轉(zhuǎn)生產(chǎn)加工及多面生產(chǎn)加工，采用數(shù)控機(jī)床控制。本設(shè)計數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺的驅(qū)動力為液壓系統(tǒng)，傳動裝置由齒條小齒輪及其齒輪嚙合傳動系統(tǒng)組成。根據(jù)液壓系統(tǒng)和傳動裝置，完成數(shù)控機(jī)床控制臺的回轉(zhuǎn)健身運(yùn)動，進(jìn)而完成三軸聯(lián)動。上述結(jié)構(gòu)的具體缺點(diǎn)是機(jī)械系統(tǒng)比較固定，不容易進(jìn)行更新和修改。本文設(shè)計了一種新型數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺。其具體特點(diǎn)取決于：為更好地清除蝸桿副傳動系統(tǒng)的間隙，選用雙節(jié)距漸粗蝸桿，根據(jù)動蝸桿的徑向位置調(diào)整間隙。這種渦流的左右兩側(cè)有不同的螺距，所以蝸齒的粗細(xì)從頭到尾逐漸變厚。但由于同側(cè)牙齒間距相同，仍可保持正常咬合。本文主要論述了數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺的研制過程，確立了設(shè)計方案的目的。設(shè)計的關(guān)鍵是首先設(shè)計轉(zhuǎn)臺的總體目標(biāo)和主要參數(shù)。然后，在明確傳動系統(tǒng)方案后，對傳動機(jī)構(gòu)，如傳動齒輪和蝸輪傳動進(jìn)行測量。最后進(jìn)行了關(guān)鍵轉(zhuǎn)軸的設(shè)計方案和強(qiáng)度校核。設(shè)計方案可以達(dá)到課題需求。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；回轉(zhuǎn)工作臺；機(jī)械傳動；零件校核目錄TOC\o"1-3"\h\u引言 頁引言第一章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理及參數(shù)工作原理概述1-伺服電機(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；圖1-1閉環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作參數(shù)的確定本次設(shè)計的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)如下：（1）回轉(zhuǎn)半徑：500mm（2）重復(fù)定位精度：0.005mm（3）電液脈沖馬達(dá)功率：0.75kw（4）電液脈沖馬達(dá)轉(zhuǎn)速：3000rpm（5）總傳動比：72.5（6）最大承載重量：100㎏主要設(shè)計要求第二章傳動方案的確立數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺作為數(shù)控機(jī)床夾持產(chǎn)品工件的機(jī)床附件，對設(shè)備的直接影響特別大。數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺的有效傳動系統(tǒng)規(guī)劃方案的優(yōu)缺點(diǎn)直接危及數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺的特性。因此，選擇合適的輸電系統(tǒng)方案似乎對該設(shè)計至關(guān)重要。2.1傳動方案的選擇圖2-1傳動方案簡圖傳動方案分析：第一傳動齒輪具有承載能力高、健身運(yùn)動傳動平穩(wěn)準(zhǔn)確、傳動輸出功率和圓周速度范圍大、傳動系統(tǒng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。同時，蝸輪傳動的特點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)緊湊齒輪齒條的減速比可以很高。如果與一般傳動系統(tǒng)相比，如果減速比相同，齒輪齒條的規(guī)格會小很多，從而節(jié)省室內(nèi)空間。(2)傳動系統(tǒng)噪音小蝸輪與蝸輪之間的齒嚙合是連續(xù)的。在傳動系統(tǒng)運(yùn)行過程中，傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲很小。(3)鎖定當(dāng)蝸桿軸內(nèi)的分度圓直徑角大于傳動齒輪之間劑量的內(nèi)摩擦角時，如果蝸桿軸為正部，組織將自動鎖定。(4)成本高蝸輪在運(yùn)行過程中會出現(xiàn)滾動速度、損耗，輸出功率不高，帶鎖緊作用的蝸輪傳動效率較低。為了更好地應(yīng)對這一缺點(diǎn)，在蝸輪的設(shè)計過程中，一般采用稀有金屬和稀有金屬作為原材料。2.2傳動電機(jī)的選取2.2.1經(jīng)過以上對傳動系統(tǒng)設(shè)計的分析，得出的結(jié)論是，將傳動齒輪作為快速級，齒條和小齒輪在低速級，認(rèn)為傳動系統(tǒng)設(shè)計更有效。根據(jù)本設(shè)計方案的要求，按照工作標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)選用直流伺服電機(jī)。交流伺服電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)無碳刷和電機(jī)換向器，工作可靠，對保護(hù)和維護(hù)要求低。(2)電機(jī)定子繞組散熱更方便。(3)慣性力小，便于提高操作系統(tǒng)的高頻。(4)融入快速大扭矩運(yùn)行狀態(tài)。(5)相同輸出功率下更小的機(jī)身尺寸和凈重2.2.2數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)臺一般由傳動裝置、傳動系統(tǒng)和操作臺組成。傳動系統(tǒng)在傳動裝置和手術(shù)臺之間傳遞健身運(yùn)動的驅(qū)動力，可以在測量范圍內(nèi)完成健身運(yùn)動。本題采用液壓推桿單脈沖電機(jī)作為傳動裝置，操作臺為TV型槽操作臺，傳動系統(tǒng)由傳動齒輪和蝸輪蝸桿傳動組成。有效動力傳動系統(tǒng)規(guī)劃解決方案的關(guān)鍵為：（1）機(jī)械性能要求：應(yīng)滿足工作臺的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動形式的要求。（2）加工條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。（3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。2.2.3（1）電機(jī)功率的計算回轉(zhuǎn)臺工作的功率的算法：Pw=FwVw/1000ηwKW（2-1）Pw=Tnw/9950ηwKW（2-2）式中T=150N·M,nw=36r/min,電機(jī)工作效率ηw=0.97，代入上式得Pw=150×36/（9950×0.97）=0.56KW（2-3）電機(jī)所需的輸出功率為：P0=Pw/η式中：η為電機(jī)至工作臺主動軸之間的總效率。查書得：齒輪傳動的效率為ηw=0.97；一對滾動軸承的效率為ηw=0.99；蝸桿傳動的效率為ηw=0.82。因此，η=η1η23η3=0.97×0.993×0.8=0.75（2-4）P0=Pw/η=0.56/0.75=0.747KW （2-5）一般電機(jī)的額定功率Pm=(1~1.3)P0=(1~1.3)0.747=0.747~0.97KW（2-6）則取電機(jī)額定功率為：Pm=0.75KW。確定電機(jī)轉(zhuǎn)速。查閱參考文獻(xiàn)，經(jīng)過綜合考慮?。糊X輪傳動比：4-6，蝸桿傳動比：10-40數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺作為數(shù)控銑床裝夾工件的機(jī)床附件，它對機(jī)床的影響是非常大的。則總的傳動范圍為：i=i1×i2=4×10-6×40=32~240（2-7）確定電機(jī)轉(zhuǎn)速N=i×nw=(40~240)×36=1440-8640r/min（2-8）2）傳動轉(zhuǎn)矩Tmax=9550000×Po/Tmin=9550000×0.75/1440=4.9N·M（2-9）Tmin=9550000×Po/Tmax=9550000×0.75/8640=0.8N·M（2-10）根據(jù)上述所計算數(shù)據(jù)可選取三菱公司的HF-SP51B型伺服電機(jī)，符合要求圖2-2三菱伺服電機(jī)第三章齒輪傳動的設(shè)計由于前述所選電機(jī)可知T=2.39NM傳動比設(shè)定為i=3，效率η=0.97工作日按300工作日計，壽命為10年。3.1齒輪材料的選擇3.1.13.1.23.2齒輪材料的選擇按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計從蝸輪的無效方式可知，在設(shè)計傳動齒輪時，齒面應(yīng)具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗夾板和塑性變形加工能力，齒根應(yīng)具有較高的抗磨損能力。-骨折工作能力。.因此，對傳動齒輪原材料特性的主要要求是：首先根據(jù)齒面的接觸疲勞極限制定設(shè)計方案，然后檢查齒根彎曲疲勞極限的強(qiáng)度。（1）轉(zhuǎn)距T式中P1—傳遞的功率，kW；N1—小齒輪轉(zhuǎn)速，r/min。轉(zhuǎn)矩T=2.39N·M（2）載荷系數(shù)K式中K—載荷系數(shù)；KA—使用系數(shù)；KV—動載系數(shù)；Ka—齒間載荷分配系數(shù)；Kb—齒向載荷分布系數(shù)。因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，查表得，取KA=1.00分別查取KV，Ka和Kb的值，得到K=1.2（3）齒寬系數(shù)ψd由表3.1得ψd=1表3.1齒寬系數(shù)ψd齒輪相對軸承的位置齒面硬度軟齒面硬齒面對稱分布非對稱分布懸臂布置0.8～1.40.6～1.20.3～0.40.4～0.90.3～0.60.2～0.25許用接觸應(yīng)力[sH]表3.2最小安全系數(shù)參考值使用要求SFminSHmin高可靠度較高可靠度一般可靠度低靠度2.001.601.251.001.50～1.601.25～1.301.00～1.100.85式中sHlim—失效率為1%時試驗(yàn)傳動齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度；SHmin—齒面接觸抗壓強(qiáng)度的最低安全性能，彎曲疲勞引起的傳動齒輪斷裂可能引起重大安全事故，接觸疲勞引起的電偶腐蝕只會危及使用壽命，所以標(biāo)準(zhǔn)值傳動齒輪彎曲疲勞的安全性能SFmin遠(yuǎn)高于齒面接觸疲勞的安全性能SHmin；ZN—接觸疲勞強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)取決于工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL。取失效率為1%，查表3.2得，最小安全系數(shù)SHmin=1[sH]=220Mpa（5）端面重合度ea=1.69（6）重合度系數(shù)Ze（7）齒輪分度園直徑d=32.88m3.3齒輪主要參數(shù)的確定3.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1）大小齒輪彎曲疲勞極限，（2）彎曲壽命系數(shù)O，（3）許用彎曲應(yīng)力取失效率1%，最小安全系數(shù)SFmin=1.25，[F1]=344MPa，[F2]=267.52MPa（4）重合度系數(shù)Y（5）應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.59，YSa2=1.77（6）復(fù)合齒形系數(shù)YFa1=4.12，YFa2=3.96（7）校核計算彎曲強(qiáng)度足夠。圖3-1小齒輪圖圖3-2大齒輪圖蝸輪蝸桿傳動及其校核4.1蝸桿傳動類型4.2材料的選擇4.2.14.2.24.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計圖4-1圓柱蝸桿傳動的接觸系數(shù)[σH]=YN[σ0H]=0.92×268=246.56≈247MPa（6）傳動中心距取中心距a=50mm4.4確定蝸輪蝸桿參數(shù)4.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度圖4-2蝸桿零件圖圖4-3渦輪零件圖第五章定心軸的設(shè)計及其校核5.1軸的設(shè)計要求5.2材料的選取5.3尺寸的設(shè)計（1）本設(shè)計方案草稿中軸線1上零件的結(jié)構(gòu)狀態(tài)如下圖2-7所示；（2）本設(shè)計方案中的滾動軸承基本為滾子軸承。同時充分考慮切向力和軸向力對滾動軸承的影響，在設(shè)計方案中選用了列深溝球軸承。取決于工作的要求，并且15VVIdmm，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]選擇圓錐滾子軸承30204。（3）根據(jù)圓錐滾子軸承30204機(jī)構(gòu)設(shè)計預(yù)算各機(jī)構(gòu)數(shù)值。圖5-1定心軸零件圖軸的具體尺寸如下：dI-II=48mmLI-II=50mmdII-III=94mmLII-III=15mmdIII-IV=50mmLIII-IV=30mmdIV-V=46mmLIV-V=15mmdV-VI=40mmLV-VI=18mmdVI-VII=34mm LVI-VII=18mm（4）軸上周向定位選擇螺母螺栓的方式安裝。（5）倒角、圓角根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，軸右側(cè)倒角設(shè)定0.8×45?。5.4軸的強(qiáng)度校核圖5-2受力簡圖圖5-3扭矩圖圖5-4彎矩圖結(jié)論參考文獻(xiàn)[1]隋明陽．機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.2[2]張桂香．機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.11[3]張建綱，胡大澤．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2019.1[4]戴曙．金屬切削機(jī)床[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015[5]于慧力，張春宜，潘程怡．機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M]．北京：科學(xué)出版社，2017[6]于慧力，向敬忠，張春宜.機(jī)械設(shè)計[M].北京：科學(xué)出版社，2017[7]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計[M].第四版.高等教育出版社，2017[8]Bodin,Anders.Studyoftheinfluenceofvehicleparametersontractiveperformanceindeepsnow.JournalofTerramechanics,2020[9]UnigraphicsSolutionInc.PracticalApplicationsofUnigraphics