数控车床自动回转刀架机电系统毕业设计 【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 自动回转刀架 是 数控机床的重要组成部分， 它有效地提高了劳动生产率，缩短了生产准备时间，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。 但是 传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。 所以 为了提高生产率、改善产品质量以及改善劳动条件必须对自动回转刀架进行改进。 本文 对数控车床 自动 回转刀架的机电系统的相关内容进行分析，研究 数控车床刀架的组成和工作原理，对 普通机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。 此次 主要完成自动 回转刀架的机械部分和电气部分的设计。 机械部分为对其 组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。设计 的数控換刀装置功能更强，换刀装置 通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其 可靠性更稳定，结抅简单。 关键词 : 自动回转刀架 ，换刀装置，机电系统， 电气控制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of NC he is an NC It of of It to of we be in to NC NC of so an we of of s is of of is of of of NC NC is is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 1绪 论 . 1 动回转刀架的设计背景 . 1 动回转刀架的市场分析 . 2 计自动回转刀架的意义 . 2 2自动回转刀架总体设计 . 3 体方案的确定 . 3 速机传动机构的确定 . 4 体锁紧与精定位机构的确定 . 5 起机构的确定 . 5 3自动回转刀架机械部分设计 . 6 动回转刀架的工作原理 . 6 轮及蜗杆的设计及校核 . 8 杆的选型 . 9 杆副的材料 . 10 齿面接触疲劳强度进行设计 . 10 轮及蜗杆的主要参数与几何尺寸 . 12 杆的主要参数与几何尺寸 . 14 杆的设计计算 . 14 杆轴的设计 . 15 杆轴的材料选择，确定许用应力 . 15 扭转强度初步估算轴的最小直径 . 15 定各轴段的直径和长度 . 16 杆轴的校核 . 17 杆轴的轴承选用 . 21 4自动回转刀架电气部分设计 . 22 件电路设计 . 22 制软件设计 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 80片机及其引脚说明 . 26 态存储器 6264 的特性 . 28 764 只读存储器的特性 . 28 编程并行 I/O 接口芯片 8255 的特性 . 29 5结 论 . 33 6致 谢 . 34 7 参考文献 . 35 附录：转配图 纸一张、零件图 五张（上刀体图、下刀体图上圆盘图、下圆盘图 、刀架电气图、蜗轮、蜗杆图、螺杆图、空心轴图、发信盘图） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪 论 动回转刀架的 设计背景 经济型数控是我国 80 年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造车床，投资少、见效快，成为我国“七五”、“八五”重点推广的新技术之一。十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间 内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控车床，特别是 80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。 数控车床为了能在工件的一次装夹中完成多工序加工，缩短辅助时间，减少多次装夹所引起的加工误差，必须带有自动回转刀架。 随着数控车床的发展，自动回转 刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。 目前国内自动回转 刀架以电动为主， 根据安装方式的不 同可 分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式，主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。 根据机械定位方式的不同，自动回转刀架可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型等。其中端齿盘定位型换刀时需要刀架抬起，换刀速度较慢且密封性较差，但其结构简单。三齿盘定位型又叫免抬型，其特点是换刀时刀架不抬起，因此换刀速度快且密封性好，但其结构较复杂。 另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 动回转刀架 的市场分析 国产数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及 型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，近年来需要量可达10000 15000 台。 数控刀架的高、中、低档产品市场数控刀架作为数控机床必需的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性，是机床的故障高发点。 这就要求设计的刀架具有转位快，定位精度高，切向扭矩大的特点。它的原理采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。 计自动回转刀架的意义 电动刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提 高加工精度与加工精度的一致性等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高 ， 尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制指令外，很重要的一点 是数控车床需配备易于控制的电动刀架，以便一次装夹所需的各种刀具 灵活 、 方便地完成各种几何形状的加工。 自动回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力。为了保证转位之后具有高的重复定位精度，自动回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。自动回转刀架的自动换刀是由控制系统和驱动电路来实现的。 在自动换刀数控机床上，自 动换刀装置应满足换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储存量，换刀安全可靠等要求。各类机床的换刀装置主要取决于机床的型式、工艺范围及刀具的数量和种类等。 传 统的车床 如 刀架上只能装一把 刀，换刀的速度慢，换刀后还须重新对刀，并且精度不高，生产效率 低 ，不能适应现代化生产的需要，因此有必要对机床的 自动刀架 进行改进 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 自动回转刀架总体设计 体方案的确定 在自动换刀数控机床上，自动换刀装置应满足换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储存量，换刀安全可靠等要求。 目前为止应用最广的刀架为回转刀 架。回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为 图 2转刀架的 类型及工作原理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 一般情况下，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧等。回转刀架按其工作原理分为若干类型，如图 2示。 图 2示为螺母升降转位刀架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后给系统发信号螺母反转锁紧 。 使刀架换位，进行切削加工。螺母升降式零件多，但加力可靠，精度较高，许多刀架都利用这种原理设计。 图 2示为利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销），销钉每转一周，刀架便转 1/4 转（也可设计成六工位等）。 十字槽轮式体积大，零件多，目前使用较少。 图 2示为凸台棘爪式刀架，蜗轮带动下凸轮台相对于上凸轮台转动，使其上、下端齿盘分离，继续旋转，则棘轮机构推动刀架转 90，然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号，重新锁紧刀架。 凸台棘爪式重复定位精度相对较低。 图 2示为电磁式刀架，它利用了一个有 10右拉紧力的线圈使刀架定位锁定。 电磁式目前已能实用，但多一套电路，并要有断电保护。 图 2示为液压式刀架，它利用摆动液压缸来控制刀架转位，图中有摆动阀芯、拨爪、小液压缸；拨爪带动刀架转位， 小液压缸向下拉紧，产生 10上的拉紧力。这种刀架的特点是转位可靠，拉紧力可以再加大，但其缺点是液压件难制造，还需多一套液压系统，有液压油泄漏及发热问题。 经过参考 几种 经典的刀架设计类型后，决定在本设计中 采用 螺母升降转位刀架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离以及利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销）来实现刀架抬起和精确定位。 速机传动机构 的确定 在本设计中由于采用了三相异步电动机，三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对 运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。在普通的三相异步电动机因转速太快，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速是最佳选择。 蜗轮 蜗杆传动有以下特点： 1、传动平稳。蜗杆传动同时啮合的齿对数多，且蜗杆为连续的螺旋曲面，啮合过程是连续的，振动、冲击和噪声较小。 2、具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性。此时，只能蜗杆带动蜗轮，反之则不能转动。 3、传动比大。单级传动可获得传动比为 5分度机构中可达 600 或更大。和齿轮传动相比实现相同的传动比时结构较紧凑。 所以说蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。使得刀架在是有过程中更加轻便，方便机床的加工作业。 体锁紧与精定位机构的 确定 在本设计中由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯 形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互咬合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴转动；换刀时电动机正传，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 起机构的 确定 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计合适的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆 上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆 为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互咬合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的 转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离咬合时，上刀体就与螺杆一同转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定角度时，使得上刀体与下刀体的端面齿能够完全脱离咬合状态。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 3 自动回转刀架机械部分设计 动回转刀架 的 工作原理 自动回转刀架的换刀流程图如图 3示 ， 传动结构 如图 3示。 图 3自动回转刀架换刀流程 12 轴承 36 89101112 图 3自动回转刀架的传动结构示意图 刀架抬起： 需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三相异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动螺杆正向转动，与螺杆配合的上刀体逐渐抬起，下刀体与买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 下刀体之间的端面齿慢慢脱开； 刀架转位：当转过 170 度时，两端面完全脱开， 圆柱销由于弹簧的作用压 在螺杆上端的台阶内侧，于是螺杆带动上刀体转动起来。 刀架定位：上刀体带动磁铁转到需要的刀位时，粗定位销在弹簧的作用下进入粗定位槽，同时发信盘上对应的霍尔元件输出高电平信号，控制系统收到后，立即控制刀架电动机反转，由于粗定位销的作用，上刀体不会随螺杆的反转而反转，所以开始下降，上下刀体的端面逐渐啮合，实现精定位。 刀架夹紧：上下刀体的端面齿紧密啮合后 电机继续带动蜗轮向螺杆加力， 经过设定的延时时间后，刀架电动机停转，整个换刀过程结束。由于蜗杆副有自锁功能，所以刀架可以稳定的工作。 图 3自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置 图 3示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销 2和下部的反靠销 6 起着重要的作用。当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图 时反靠销 6 落在反靠圆盘 7 的十字槽内，上刀体 4 的端面齿和下刀体的端面齿处于咬合状态。需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三相异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动螺杆正向转动，与蜗杆配合的上刀体 4 逐渐抬起，上刀体 4 与下刀体之间的端面齿慢慢脱开；于此同时，上盖圆盘 1 也随着螺杆正买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 向转动 (上盖圆盘 1 通过圆柱销与螺杆连接 )当转过约 170 度 时，上盖圆盘 1 直槽的另一端转到圆柱销 2 的正上方，由于弹簧 3 的作用，圆柱销 2 落入直槽内，于是上盖圆盘 1 就通过圆柱销 2 使得上刀体 4 转动起来（此时端面齿已经完全脱开）如图 b 所示。上盖圆盘 1，圆柱销 2 以及上刀体 4 在正转的过程中，反靠销 6 能够从反靠圆盘 7 中十字槽的左侧斜坡滑出，而不影响上刀体 4 寻找刀位时的正向转动，如图 c 所示。上刀体 4 带动磁铁转到需要的刀位时，发信盘上对应的霍尔元件输出低电平信号，控制系统收到后，立即控制刀架电动机反转，上盖圆盘 1通过圆柱销 2 带动上上刀体 4 开始反转，反靠销 6 马上就会落入反靠圆盘 7 的十字槽内，至此。完成粗定位，如图 d 所示。此时，反靠销 6 从反靠圆盘 7 的十字槽内爬不上来，于是上刀体 4 停止转动，开始下降，而上盖圆盘 1 继续反转，其直槽的左侧斜坡将圆柱销 2 的头部压入上刀体 4 的销孔内，之后，上盖圆盘 1 的下表面开始与圆柱销 2 的头部滑动。在此期间，上、下刀体的端面齿逐渐咬合，实现精定位。经过设定的延时时间后，刀架电动机停转，整个换刀过程结束 。 轮 及蜗杆的设计及校核 按照设计要求对电机进行选型：要求功率为 90W，转速 1440r/过查取 有 关资料， 采用江西省泰隆电机有限公司生产的 相异步电机。列三相异步电动机，按 准设计，具有外型匀称美观 ， 起动转矩大，效率高，使用寿命长，运行性能良好 ， 噪音小 ， 结构合理，维护方便等特点。 一般 多用于驱动需要较大起动转矩的机械，如机床、建筑机械、农副产品加工、泵、空气压缩机、制冷压缩机、磨粉机、医疗器械、及农业机械的驱动。 自动回转刀架的动力源是 三相异步电动机，其中蜗杆与电动机直连，刀架转位时 蜗轮 与上刀体直连。已知电动机额定功率1P=90W， 额定转速1n=1440r/刀体设计转速2n=30r/蜗杆副的传动比 i =1n/2n=1440 /30=48。刀架从转位到 锁紧时，需要蜗杆反向，工作载荷不均匀，启动时冲击较大，今要求蜗杆副的使用寿命0000h。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 杆的选型 按蜗杆形状 ，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。圆柱蜗杆设计制造简单，应用十分广泛；环面蜗杆润滑性能较好，效率高，承载能力高，为普通蜗杆的 2，但制造安装复杂，用在大功率的场合；锥蜗杆制造安装复杂，应用较少。 圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。根据螺旋线的不同，圆柱蜗杆可分为阿基米德圆柱蜗杆（ 杆）、法向直廓圆柱蜗杆（ 杆）、渐开线圆柱蜗杆（ 杆）和锥面包络线圆柱蜗杆（ 杆）。 阿基米德蜗杆（ 杆）的特点是在轴向齿廓呈齿条形状，法向齿廓为外凸曲线，在端平面 上的齿廓为阿基米德螺旋线。这种蜗杆可以 在车床上用 于 直线刀刃的单刀 (当导程角 3时 )或双刀 (当 3时 )的 车削加工 ， 制造方便，应用广泛。一般用于头数较少、载荷较小、低速或不太重要的传动。 法向直廓圆柱蜗杆（ 杆）磨削起来难度较大，所以不推荐采用。 渐开线蜗杆（ 杆） 如图（ 3示， 这种蜗杆的端面齿廓位渐开线，所以相当于一个少数、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮， 杆可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削。 圆弧圆柱蜗杆传动（ 杆）。在轴向平面内具有凹圆弧齿廓，与蜗轮组成凹凸啮合传动型式，承载 能力大、效率高、耐磨，在冶金、建筑、化工等机械中应用广泛。 图 3开线蜗杆 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 在 10085 1988 中推荐采用渐开线蜗杆（ 杆）和锥面包络蜗杆（ 杆）。本设计采用结构简单，制造方便的渐开线型圆柱蜗杆 ( )。在机械设计中，越是简单的结构越稳定。在考虑稳定性以及小型化的因素上所以采用渐开线型圆柱蜗杆。 杆副的材料 蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用 15 20经渗碳淬火；也有用 40、 45 号钢或 40经淬火。这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求 蜗杆淬火后的硬度为 40 55氮化处理后的硬度为 5562般不太重要的低速中载的蜗杆 ，可采用 40 或 45 号钢，并经调质处理，其硬度为 220 300 常用的蜗轮材料为铸造锡青铜（ 铸造铝铁青铜（ 灰铸铁（ 。锡青铜耐磨性最好，但价格较高，用滑动速度 v 3m/s 的重要传动；铝铁青铜的耐磨性较锡青铜差一些，但价格便宜，一般用于滑动速度 v 4m/s 的传动；如果滑动速度不高 (2m/s），对效率要求也不高时，可采用灰铸铁。为了防止变形，常对蜗轮进行时效处理。 设计要求电机功率为 90W，刀架中的蜗杆副传递的功率不大，但蜗杆转速较高，因此蜗杆的材料选择 45 钢，其螺旋齿面要求淬火，硬度为 4555提高表面耐磨性； 蜗轮 的转速较低，其材料主要考虑耐磨性，选用铸锡磷青铜用金属模 铸造。 齿面接触疲劳强度进行设计 刀架中的蜗杆副采用闭式传动，多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，在进行承载能力计算时，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 按 蜗轮 接触疲劳强度条件设计计算的公式为： 23 2 T 上 式中 ： a 蜗杆副的传动中心距，单位为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 K 载荷系数； 2T 作用在 蜗轮 上的转矩 T ，单位 弹性影响系数，单位为 Z 接触系数 ； H 许用接触应力，单位为 由 上 式 算出蜗杆副的中心距 a 之后，根据已知的传动比 i=48，可以选择合适的中心距 a 值，以及相应的蜗杆， 蜗轮 参数。 1. 确定作用在 蜗轮 上的转矩 T 设蜗杆头数1z=1， 蜗杆副的传动效率取 =电动机的额定功率1P=90W， 可以算出 蜗轮 传递的功率2P=1P， 再由 蜗轮 的转速2n=30r/求得作用在 蜗轮 上的转矩：2T=n=n=. 确定载荷系数 K 载荷系数。 其中 使用系数，由于工作载荷分布步均匀，启动时冲击较大，因此取 K 为齿向载荷分 布系数，因工作载荷在启动和停止时有变化，故取K=于转速不高，冲击不大，可取则载荷系数 ： 3. 确定弹性影响系数 铸锡磷青铜 蜗轮 与钢蜗杆相配时，从 参考文献 2 表 3 得弹性影响系数 =160 4. 确定接触系数 Z先假设蜗杆分度圆直径1a 的比值1d/a=由参考文献 1 图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 11 得系数Z= 5. 确定许用接触力 H根据 蜗轮 材料为铸锡磷青铜 金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度大于 45从参考文献 1 表 11 得 蜗轮 的基本许用力 H =268知蜗杆为单头， 蜗轮 每转一转时每个轮齿咬合的次数 j=1； 蜗轮 转速2n=30r/蜗杆副的使用寿命0000h。则应力循环次数 ： N=60107 寿命系数： 用接触应力： H= K =249算中心距 将以上各参数代入式 23 2 T 求得中心距： 23 2 T = 23 1 6 0 2 . 91 . 3 9 2 2 9 2 0 249 =48参考文献 1 表 11取中心距 a=50已知蜗杆头数1z=1， 设模数m=得直径1d=20这时1d/a=由参考文献 1 图 11得接触系数 Z=为 Z Z，所以上述计算结构可用。 轮 及蜗杆的主要参数与几何尺寸 由蜗杆和 蜗轮 的基本尺寸和主要参数，算得蜗杆和 蜗轮 的主要几何尺寸后，即可绘制蜗杆副的工作图了。 1. 蜗杆 参数及尺寸 头数1z=1， 模数 m=轴向齿距m=轴向齿厚 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 分度圆直径1d=20直径系数 q=1d/m=分度圆导程脚 r=1q= 4 3426 。 2. 蜗轮 参数与尺寸 齿数2z=48， 模数 m=分度圆直径为2d=48变位系数2x=d+2d)/2/m=50-(20+2/， 蜗轮 喉圆直径为 2d+2m( *x)=83 蜗轮 齿根圆直径2*x+c)= 3. 校核 蜗轮 齿根弯曲疲劳强度 即校验下式是否成立： 2 2121 . 5 3F F a 式中 ： F 蜗轮 齿根弯曲应力，单位为 2 蜗轮 齿形系数； Y 螺旋角影响系数 ； F 蜗轮 的许用弯曲应力，单位为 由蜗杆头数1z=1，传动比 i=48， 可以算出 蜗轮 齿数2z=i1z=48 则 蜗轮 的当量齿数：22 3 4 8 . 4 6c o sv 根据 蜗轮 变位系数2x=1 和当量齿数2得齿形系数2 旋转角影响系数 ： Y=1 根据 蜗轮 的材料和制造方法， 由参考文献 1 表 11得 蜗轮 基本许用弯曲应力： F =56 蜗轮 的寿命系数： 0= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 蜗轮 的许用弯曲应力： F= F 将以上参数代入式： 2 2121 . 5 3F F a ； 得 蜗轮 齿根弯曲应力 ：F= 可见，F F， 蜗轮 齿根的弯曲强度满足要求。 杆的主要参数与几何尺寸 杆 的设计计算 1. 螺距 的确定 刀架转位时，要求蜗杆在转到约 170的情况下，上刀体的断面齿与下刀体的断面齿完全脱离；在锁紧的时候，要求上下端面齿的咬合深度达 ，螺杆的螺距 P 应满足 P 170/3602即 P今取 螺杆 的 螺距 P=8 2. 其它参数的确定 采用单头梯形螺杆，头数 n=1， 牙侧角 b=15 ，外螺纹 大 径1d=50牙顶间隙基本牙形高度1H=外螺纹牙高1h=外螺纹中经2d=46外螺纹 小 径3d=42螺杆螺纹部分长度 H=50 3. 自锁性能校核 螺杆 螺母材料均用 45 钢， 查参考文献 1 表 5取二者的摩擦因数f=再求得梯形螺旋副的当量摩擦角约为 而螺纹升角约为 小于当量摩擦角。因此，所选几何参数满足自锁条件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 杆轴的设计 杆轴的材料选择，确定许用应力 考虑轴主要传递蜗轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。选择轴的材料为 45 号钢，经调质处理。由 参考文献 1 表 15得B=640 S=355=275=155 1=60 扭转强度初步估算轴的最小直径 轴的扭转强度条件为 : T= r 式中 T 扭转切应力， T 一一轴所受的扭矩， N M； 轴的抗扭截面系数， 3 n 轴的转速， r/ P 轴传递的功率， d 一一计算截面处轴的直径， r 许用扭转切应力， 由式T= r 可 得轴的直径 333 095500000 . 2 r 当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径 d 100轴，有一个键槽时，轴径增大 5%7%。由 参考文献 1 表 1512，代入 式中 ，取同时查表得到所用电动机 (输出轴直径为 9以在空间充裕的情况下 取输入轴最小直径为 9伸出长度为 50 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 定各轴段的直径和长度 根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度。 初步确定蜗杆轴如图 3示： 图 3杆 轴 1d=5便于轴承座孔 的 镗制和减少轴承类型。5上有一个键槽，故槽径增大 5%。 1d=5d=(1+5%) 整1d=5d=12 所选轴承类型为深沟球轴承，型号为 6301。 B=12D=37 2固定作用，28 3蜗杆与蜗 轮啮合部分，故3d= 2d=4d=18于加工和安装 。 1与轴承配合的轴段，查轴承宽度为 121L=12 2寸长度与刀架体的设计有关，蜗杆端面到刀架端面距离为 67端盖宽度为 102L=45 3蜗杆部分长度，当1Z=12 时，2X=1，1B (12+m=整30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 2L=4L=45 5度为 12的总长为 164 杆轴的校核 1. 计算轴上的作用力 蜗杆1T=955011T/1d=2 614/20 = 2T/2d=2 . 计算支反力 垂直面支反力 ： A， B 两点分为左，右深沟球轴承中心 。 C 点为蜗杆中心。设 A 点到 C 点距离为1L， C 点到 B 点距离为2L。两轴承间距离 a=152蜗杆副为中心对称布置所以1L=2L=76 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 图 3的载荷分析图 （ a）受力简图 （ b）（ X Y）平面弯矩图 （ c）（ X Z）平面弯矩图 （ d）合成弯矩图 （ e）转矩图 （ f） 当量弯