数控机床齿盘式分度工作台-毕业论文.doc

毕业设计数控机床齿盘式分度工作台设计系 别自动化工程系专业名称机械工程及自动化班级学号5071716学生姓名赵斌指导教师马廉洁2011年6月1日 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第34页数控机床齿盘式分度工作台设计摘 要本文对数控机床齿盘式分度工作台进行了设计，通过研究分度工作台的基本原理，结合数控，液压原理，齿轮和涡轮传动等知识，设计出主要应用于数控镗床和加工中心的液压式数控机床分度工作台，为了提高工作台精度和刚度，稳定性，本设计采用齿盘式分度装置。它能承受很大的外载，定位刚度好，精度保持性好，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由液压马达、齿轮传动、蜗杆传动、工作台、中心轴、端齿盘和底座等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。今后会在数控机床上得到广泛的应用。关键词：分度工作台；端齿盘； 齿轮蜗杆传动； 液压nc machine tools tooth disc dividing workbench design abstractthis article on cnc machine tool design of teeth dividing table, by studying basic principles of indexing table,combined with numerical control, hydraulic principle, gears and turbines driving knowledge, design is mainly used in hydraulic cnc machine tool of numerical control boring lathe and machining center dividing table, in order to improve the accuracy and rigidity of table, stability, this design uses teeth type device. it can withstand a great deal of external loads, locate good rigidity, precision remains good, to improve processing efficiency, more process, it is mainly composed of hydraulic motors, gears, worm drives, working table, center shaft, teeth and base parts, and may carry out clearance and worm gear to intensify the elimination, is a very practical tool for processing. widely application in cnc machine tools in the future.key words: indexing workbench; tooth disc; gear worm transmission; hydraulic1 绪论1.1数控机床的发展背景及意义 数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。马克思说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎么样生产，用什么劳动治疗生产。” 制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，提高制造能力和水品，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力，而且在“高尖端”数控关键技术和装备对我国实行封锁和限制。总之，打理发展数控技术为核心的先进制造技术成为世界各国加速经济发展，提高中和国力和国家地位的重要途径。数控机床是装备制造业的工作母机，是实现现代制造技术和装备现代化的基石，是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。各个方面现代化装备都需要大批的高速，精度，高效和专用数控机床来加工制造。同是，数控机床作为国防军工的战略装备，是各种武器装备最重要的制造手段，我国防现代化的重要保证。经验表明，发展装备制造业，数控机床是基础。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。近年来，随着我国国民经济的迅速发展和国防建设的需要，对高档机床提出了大量的迫切需求。因此，加速发展我国数控机床产业，具有基础性，决定性和前瞻性的战略意义。1.2 数控机床的现状和发展趋势我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的 “九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50，配国产数控系统（普及型）也达到了10。十一五期间，我国机床连续几年迅速发展，到2005年我国机床产值跃居到世界第三。现已经形成了一批实力较强的大型企业和集团，如沈阳机床集团公司和大连机床集团公司。虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但是我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距：一是国内高档数控机床在品种，水品和数量不能满足国内发展趋势；二是数控机床部件和控制系统发展落后；数控机床技术装备水品和制造能力不高，没有强大的竞争力。进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断地扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。数控机床向高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势。1.3 数控工作台的研究数控工作台作为机床配件的一种，属于机床的进给传动系统的一部分，作用是使数控机床能按照指令做分度或者回转运动，是影响加工精度的重要组成环节。其现状与机床的配件业和机床的发展密切相关。机床配件发展必须由机床业全面发展来进行带动，这就不得不提到我国机床业发展前景，我国机床业要想进行更稳定且快速前进，必须进行全面数控化改革及创新工作，这样才能使一系列机床配件业不断跟进前进。但我国大部分机床配件厂资金还比较紧张，这使技术创新改革带动了很大的影响，这也是我国配件水平未能快速进步重要一点。成为影响发哦机床业发展的一个障碍。国产机床配件较国际技术来讲，无论技术还是质量或性能上还与发达国家有一定差距。1.4 数控工作台分度头的研究分度工作台结构形式种类很多，从台面的定位形式角度出发，可以分为三类：定位销式分度定位工作台，端齿盘式分度工作台，钢球式定位工作台。定位销式分度机构，它的结构比较简单，能够获得较高的定位精度，因此很多加工中心采用这种工作台。齿盘定位的分度工作台也称端面多齿盘或鼠牙盘定位方式，采用这样方式定位的分度工作台能达到较高的分度定位精度，一般为3 度，最高可达0.4度。它能承受很大的外载，定位刚度高，可靠性很高，啮合刚性很大。实际上，由于齿盘啮合脱开相当于俩齿盘对研过程，随着齿盘使用时间的延续，其实定位精度还有不断提升的趋势。如直径200mm和300mm的齿盘式工作台最大容许切削力可达15000n。端齿盘还具有正确对中的能力，啮合时不需要再找中心。再次，直线齿向对于选择磨削砂轮的外径自由度大。最后，它具有高互换性和高耐磨性。经济效益好。钢球分度定位机构能比齿盘式达到更高的定位精度，最高定位精度已达到了1度。此装置需要精确布置钢球，钢球的精度应控制在0.3微米以下，分度定位是由装置上下槽中各部分钢球凹凸部分的分别啮合来实现的，装置中上下槽的钢球数目相等。由于钢球和其他结构的精度难于加工，生产成本太高，这种分度工作台目前在机床上还未得到广泛的采用。1.5 本课题研究的主要内容本设计是研究解决齿盘作为分度定位机构的液压式数控分度工作台的工作原理和机械结构的设计和计算，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。在各种数控机床中，数控端齿盘分度工作台分度装置的应用十分广泛。齿盘定位的分度工作台也称端面多齿盘或鼠牙盘定位方式，采用这样方式定位的分度工作台能达到较高的分度定位精度，一般为3 度，最高可达0.4度。它能承受很大的外载，定位刚度高，可靠性很高，啮合刚性很大。实际上，由于齿盘啮合脱开相当于俩齿盘对研过程，随着齿盘使用时间的延续，其实定位精度还有不断提升的趋势。端齿盘还具有正确对中的能力，啮合时不需要再找中心。再次，直线齿向对于选择磨削砂轮的外径自由度大。最后，它具有高互换性和高耐磨性。经济效益好。本课题研究的主要重点有：工作台定位机构；工作台夹紧与松开机构；、工作台分度机构；工作台传动机构；液压系统。2数控机床齿盘式分度工作台总体方案设计数控机床是装备制造业的工作母机，是实现现代制造技术和装备现代化的基石，是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。数控工作台作为机床配件的一种，属于机床的进给传动系统的一部分，作用是使数控机床能按照指令做分度或者回转运动，是影响加工精度的重要组成环节。本毕业设计是研究解决齿盘作为分度定位机构的液压式数控分度工作台的工作原理和机械结构的设计和计算，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。通过研究分度工作台的基本原理，结合数控，液压原理，齿轮和涡轮传动等知识，设计出主要应用于数控镗床和加工中心的液压式数控机床分度工作台。2.1齿盘式数控分度工作台原理设计图2-1：数控机床齿盘式分度工作台如图所示，该工作台主要由工作台1、底座13、一对分度齿盘3、4，中心轴5，活塞8，液压马达，蜗轮蜗杆11、12和减速齿轮副9、10，油道16，推杆18和行为开关19等组成。工作台1的抬起是由液压缸的活塞来完成的，当需要分度时，控制系统发出分度指令，高压油便从管道进入分度工作台中央的液压缸的下腔，于是活塞向上移动，通过推力球轴承带动工作台向上抬起，使上、下齿盘相互啮合，完成分度前的准备工作。2） 当分度工作台向上抬起时，通过推杆及微动开关，发出信号，使控制液压马达cb-b4的换向阀电磁铁通电。压力油从管道进入液压马达使其转动。 通过蜗杆副和齿轮副带动工作台进行分度回转运动。液压马达的回油是经过管道，节流阀及换向阀溜回油箱。调节节流阀开口的大小，便可以改变工作台的分度回转转速（一般调节在2r/min左右）。工作台分度回转角度大小由指令给出，共有12个等分，即30的整倍数。当工作台的回转角度接近所需要分度的角度时，减速挡块使微动开关动作，发出减速信号，换向阀电磁铁通电，该换向阀将液压马达的回油管道关闭，此时，液压马达的回油除了通过节流阀还要通过节流阀才流回油箱，节流阀的作用是使其减速。因此，工作台在在停止转动前，其转速已明显下降，为齿盘准备定位给定了条件，当工作台达到所要求的角度时，准停挡块压合微动开关，发出信号，使电磁阀断电。堵住液压马达的进油管道，液压马达停止转动，到此，工作台完成了分度的准停动作。3） 当液压马达停止转动后，即工作台完成分度运动，压力油从管道进入液压缸上腔，推动活塞带着工作台下降，于是上下齿盘又从新啮合，完成定位和夹紧。液压缸下腔的油便从，经节流阀溜回油箱。在分度工作台下降的同时，由推杆使行为开关动作，发出分度回转定位完成的回答信号。2.2齿盘式数控分度工作台的主要技术参数在经过查阅相关的资料和进行初步的cad辅助设计后，液压工作分度工作台根据使用的场合，所需的大小和形状有很多种类，本人设计的是适合于大型数控卧式镗铣车分度工作台，根据需要本人设计的工作台参数如下： 表2-1：液压式数控分度工作台的相关参数中心高540（mm）中心套孔直径100（mm）工作台直径1000*1000（mm）主轴连接尺寸247（mm）t型槽宽度28(mm)分度角度30使用压力2.5mpa使用流体液压油分度方向顺/逆时针最大载重800kg分度精度0.2（mm）重复精度0.2（mm）2.3 数控机床分度工作台的液压系统设计2.3.1 液压系统方案设计 通过液压式数控分度工作台的基本原理和运动过程，可以知道工作台需要一个液压系统。控制系统发出分度指令，液压缸的工作台液压缸的换向阀电磁铁e1通电，高压油便从管道进入工作台中央的下液压腔，于是活塞向上移动带动工作台抬起，液压缸上腔的油经过管道排除，通过节流阀l2流回油箱，完成分度前的准备工作；工作台分度时，液压马达cb-b4的换向阀电磁铁e2通电，液压马达的回阀油是经过节流l1及换向阀e3溜回油箱。调节节流阀l1开口的大小，便可以改变工作台的分度回转转速（一般调节在2r/min左右）。节流阀l3的作用是使其减速。工作台在在停止转动前，其转速已明显下降，为齿盘准备定位提供条件。如下图所示：图2-2：液压系统2.3.2 液压泵选择根据液压式数控分度工作台的基本参数和cad辅助设计对零部件的设计，工作台的最大载重设计为800kg,工作台本身自重大概为700kg。根据如图所示的活塞尺寸，计算过程如下：图2-3：活塞 根据液压传动手册选择cb-b4齿轮油泵为系统液压泵，具体参数如下表：表2-2:液压泵参数型号流量（l/min） 压力 （mpa）容积效率 （%）重量（kg）驱动功率（kw）转速（r/min）cb-b442.5852.80.2112002.4 齿盘式数控分度工作台的数控系统设计 根据数控机床齿盘式分度工作台的运动过程，其数控指令动作顺序如下表：表2-3：数控系统指令与信号指令动作完成信号抬起下油腔油道开关松开，工作台抬起，微动开关发出信号发起抬起到位信号分度挡块压到推杆，液压马达停止发出分度到位信号下降下油腔油道开关松开，工作台开始下降，微动开关发出信号发出下降、夹紧信号返回工作台下降发出分度结束信号3数控机床齿盘式分度工作台部件设计3.1 工作台的设计3.1.1 工作台整体尺寸设计液压数控机床齿盘式分度工作台作为需要回转的部件，必须需要专业的夹具。而且要满足分度功能，所以本设计将工作台设计做成圆形件。根据加工零件的范围：最大载重量为800kg，所以工作台台面直径为1000mm，工作台的高度为540mm,工作台表面需要t形槽，用于工作台的夹具定位夹紧。为了使工作台耐用和定心作用，在工作台的中心处设计一个中心孔，用于衬套的安装。工作台的下端面需要与中心轴和端齿盘安装定位，所以要设计一个槽，槽宽与才槽深根据端齿盘的尺寸来设计确定。3.1.2 工作台t形槽设计工作台t形槽的作用是用t形螺栓固定工作台上的夹具。t形槽的布置需要根据工作台的尺寸确定，根据设计时方案，工作台一共设计有4条t形槽分布在工作台表面。根据机械设计手册t形槽及螺栓头部尺寸（gb/t158-1996），选择如下：图3-1：t形槽t形槽宽度的极限偏差，按gn1801-79公差与配合，对于基准槽，选择为h8；t形槽宽度的两次面的表面粗糙度，按gb1031表面粗糙度，基准槽的ra应小于2.5；t形槽间距的尺寸为200mm。3.1.3 工作台中心孔设计工作台的中心孔，是根据在中心孔上有一个衬套，作用是：当衬套磨损后，可以方便跟换。衬套为标准件，能起到一定的导向。定心作用。衬套与工作台中心孔为过盈配合。所以根据工作台的结果要求和衬套的标准，工作台中心孔的孔径为100mm。3.1.4 工作台螺孔设计 数控分度工作台需要中心轴和端齿盘与工作台具有精确的相对定位。中心轴和端齿盘在工作台中占据一正确位置时，在实际安装，进行零部件定位时，需要螺栓的夹紧和定位稍的定位相结合，才能满足工作台的动作要求。所以本设计中采用螺栓和定位稍在工作台上圆周分布，来对工作台和其他部件进行定位夹紧。3.2 端齿盘设计多齿分度工作台按其齿根部的切槽深度可分为三种齿形，本装置采用刚性齿，其分度精度高，累积误差在；重复精度好，自动定心精度高，中心偏移量在0.001mm左右。在使用过程中，可逐步减少残余分度误差。其分度精度不受正反转限制，但只能做整度分度，最小分度为,其中z为齿盘的齿数。本设计采用的是直线齿端齿盘，上下盘的齿形完全一样，齿盘的材料选为45号钢，调质huc25-28，正火稳定性处理。端齿盘主要参数计算：（1）本设计中工作台设计的最小分度角度为，在设计中齿盘的齿数可以是12的倍数即可，根据jb/t 4316.11999，选择z=144齿。（2）端齿盘的直径d根据jb/t 4316.11999，端齿盘系列参数和尺寸规定，以及分度台台面所要求的尺寸来确定。所以选择：外径d=630mm 内径d=500mm。（3）端齿盘的齿形角 ，选择。 （4）端齿盘的齿长 ，选择。（5）端齿盘内径 根据结构可以确定为 。（6）端齿盘的齿高 。（7）大端齿距 （8）齿顶高 (9) 端齿盘的定位使用三个m6的螺钉均匀在同一圆周上，同时使用m6定位稍来定位，确定端齿盘的定位精度，满足工作要求。综上所述，可以绘出端齿盘如图：图3-2：端齿盘副根据设计的数据，端齿盘的齿形图如图所示：图3-3：端齿盘齿形其中：，3.3 中心轴设计 3.3.1 中心轴尺寸设计液压数控分度工作台的中心轴其结构尺寸基本上是按照工作台的整体尺寸确定的，其左端面的螺孔与定位稍孔都是根据工作台的下表面的螺孔分布设计的，其右端面的螺孔是根据与之配合的齿圈设计的，再用若干个均匀分布的螺栓紧固。中心轴最重要的部分是其上部分的直径大小，在工作台结构的条件下，尽可能的使中心轴的支承面大，因为液压数控分度工作台在分度旋转的时候，需要液压油顶起活塞，活塞两端都有推力轴承，通过推力轴承顶起中心轴支承面，在此过程中工作台的重物不一定在中心，所以会产生一定的倾覆力。中心轴的支承面越大则倾覆力越小，分度后重复定位精度将提高，所以本设计的中心轴支承面最大尺寸为310mm。中心轴的下端，用三个圆周分部的m4螺钉进行定位和夹紧。中心轴的上端用4个圆周分布的m6螺钉夹紧，并且用2个对称的m6螺栓进行定位，保证中心轴对工作台的水平和中心定位精度。中心轴示意图如下：图3-4：中心轴 3.3.2 中心轴轴承设计根据中心轴的原理和尺寸等数据，本设计选择推力轴承：推力球轴承由座圈、轴圈和钢球保持架组建三部分构成。与轴配合的称为轴圈，与外壳配合的为座圈。推力滑动轴承只承受轴向载荷，在中心轴上升下降移动时，靠轴承作用产生运动。根据中心轴的轴径为：上端的轴径85mm，查机械制图,附表21推力球轴承（gb/t 301-1995）可知，选用轴承代号为：51217。其中：d=88mm，d1=85mm，d=125mm，t=31mm下端的轴颈70mm,查机械制图，附表21推力球轴承（gb/t301-1995）,选用轴承代号为51215。. 其中：d=77mm，d1=75mm，d=110，t=27mm。如下图：图3-5：中心轴轴承3.4 活塞设计液压数控分度工作台的活塞，根据轴心转轴的结果尺寸可以确定活塞孔的大小为30mm，在本设计中，当两个接触面的距离较长，可以适当减少接触面的距离，降低加工难度，也提高了精度，如图，活塞的左端面是推力轴承的支撑槽，推力轴承的外径为125mm，根据要求支撑槽的直径为127mm,活塞的尺寸如图所示：图3-6：活塞尺寸图活塞是根据液压系统的工作压力确定的，液压驱动活塞从而带动工作台升降，早其运动中不能发泄泄露现象，所以需要密封圈，根据密封圈设计出活塞上的密封槽。活塞需要往复运动，所以需要密封元件，本设计选择0型橡胶密封圈，它适用与装再各种机械设备上，在工作压力0700mpa 、温度为-40120度的环境中，在固定活运动情况下气密封的作用，根据机械设计课程设计手册表713查得适用与活塞的密封圈。其尺寸为：d1=135mm，d1=130mm，d2=195mm，d2=190mm。3.5 传动系统设计3.5.1 传动系统总体方案设计（1）工作台抬起：工作台9的抬起是由液压缸的活塞8来完成的，其油路工作原理如图所示当需要分度时，控制系统发出分度指令，工作台液压缸的换向阀电磁铁e2通电，高压油便从管道24进入分度工作台9中央的液压缸12的下腔，于是活塞8向上移动，通过推力球轴承10、11带动工作台9向上抬起，使上、下齿盘13、14相互啮合，液压缸上腔的油经过管道23排除，通过节流阀l3流回油箱，完成分度前的准备工作。2）回转分度：当分度工作台向上抬起时，通过推杆个微动开关，发出信号，使控制液压马达cb-b4的换向阀电磁铁e3通电。压力油从管道25进入液压马达使其转动。 通过蜗杆副3、4和齿轮副5、6带动工作台9进行分度回转运动。液压马达的回油是经过管道26，节流阀l2及换向阀e5溜回油箱。调节节流阀l2开口的大小，便可以改变工作台的分度回转转速（一般调节在2r/min左右）。工作台分度回转角度大小由指令给出，共有12个等分，即30的整倍数。当工作台的回转角度接近所需要分度的角度时，减速挡块使微动开关动作，发出减速信号，换向阀电磁铁e5通电，该换向阀将液压马达的回油管道关闭，此时，液压马达的回油除了通过节流阀l2还要通过节流阀l4才流回油箱，节流阀l4的作用是使其减速。因此，工作台在在停止转动前，其转速已明显下降，为齿盘准备定位给定了条件，当工作台达到所要求的角度时，准停挡块压合微动开关，发出信号，使电磁阀e3断电。堵住液压马达的进油管道25，液压马达停止转动，到此，工作台完成了分度的准停动作。3）工作台下降定位夹紧：当液压马达停止转动后，即工作台完成分度运动，电磁阀e2断电。压力油从管道24进入液压缸上腔，推动活塞8带着工作台下降，于是上下齿盘又从新啮合，完成定位和夹紧。液压缸下腔的油便从23，经节流阀l3溜回油箱。在分度工作台下降的同时，由推杆使另一个微动开关动作，发出分度回转定位完成的回答信号。分度工作台下降的同时，推杆使另一微动开关动作，发出den度遇到完成信号。分度工作台的传动涡轮蜗杆副具有自锁性，即运动不能从蜗轮传至蜗杆。但当工作台下降，上下齿盘从新啮合时，齿盘带动齿轮5，蜗轮会产生微小转动。如果蜗轮蜗杆锁住不动，则上下齿盘下降时难以啮合并准确定位。为此，将蜗轮轴设计成浮动结构，即轴向用上下两个推力球轴承2抵住一个螺旋弹簧1上面。这样，工作台微小回转时，蜗轮带动蜗杆压缩弹簧1做微量的轴向移动，完成定位夹紧。 综上所述，此运动系统的最主要的作用就是通过液压马达带动蜗轮蜗杆将运动传递给齿轮副，带动工作台进行回转分度运动。示意图如下：图3-7：动力传动示意图3.5.2 蜗轮蜗杆设计（1）选择蜗杆、蜗轮材料和热处理方式及精度等级 本着可靠。经济实用的原则，根据该液压马达的传递功率、转度实际情况，选择蜗杆传动的类型为圆柱蜗杆传动，蜗杆材料为40cr，表面淬火后磨削。蜗轮轮缘为zcusn10p1,砂模铸造。选取7级精度（gb10089-88）。（2）蜗杆蜗轮的设计计算通过计算可以获得多重可行方案，下面仅将本人采用的方案计算结果列于下表。表3-1：蜗轮蜗杆的设计计算设计计算项目设计依据结果蜗轮接触疲劳极限根据机械设计表4-8260蜗轮工作小时蜗轮寿命系数2.43蜗轮转速=1200/4030转速系数0.807最小安全系数可靠性一般1.1许用接触应力700.23初设传动效率0.4蜗轮轴上的转矩 =95500.210.9/3026740弹性系数根据机械设计表4-8147接触系数根据机械设计图4-92.42设计计算项目设计依据结果使用系数根据机械设计表1-31计算中心距a/mm119.82实取中心距a/mm根据机械设计表4-4125蜗杆头数同上1蜗轮齿数同上41模数 /mm同上4蜗杆分度圆直径同上46.4蜗轮变位系数同上0.708比值0.37蜗杆速度2.914蜗杆齿顶圆直径= +2m54.4蜗杆齿根圆直径37.12直径系数q11.6倒程角蜗杆螺纹部分长度84.88蜗轮分度圆直径162蜗轮齿根圆直径154蜗轮齿顶圆直径171.2蜗轮轮缘宽度b/mm31（3）蜗轮蜗杆受力分析和校核根据设计约束分析，蜗杆传动的强度条件包括：蜗轮齿面接触强度条件和轮齿弯曲疲劳强度条件。由于蜗杆传动失效多数发生在蜗轮上，所以在进行计算蜗杆传动强度计算时，只需对蜗轮轮齿进行强度校核，蜗杆的强度可按照轴的计算方法进行，对于闭式蜗杆传动，只需要校核齿面接触疲劳强度，对于80时，不需要对蜗轮轮齿进行弯曲疲劳校核。齿面接触疲劳强度： 代入数据计算=87.8=700 ，故安全。（4）蜗杆的强度校核：蜗杆主要承受转矩，所以按扭转强度条件进行校核。一般而言，蜗杆类似于轴，强度是否满足只需要对危险截面进行校核即可，根据蜗杆的结构尺寸结构可知，螺纹部分和轴肩部分为危险截面。扭转强度约束条件为：为蜗杆的许用扭转应力 根据机械设计表6-3 =40为蜗杆的抗扭截面模量 根据机械设计附表6-8 = a 、对螺纹部分校核： =10229.48:=0.16 b、对轴肩部分校核：=819.2;=2.78凝固点/主要用途全损耗用油l-an3228.8-35.2150-5分辨用于高速机油和机械油、静压轴承、机床主轴等轴承油l-fc2219.8-24.2140-12使用于轴承、液压系统、齿轮等机械设备轮机液压泵用油l-tsa3228.8-35.2180-7适用于轮机、高载轴承和小型液体轴承 在本设计的工作台中，为了阻止液体、气体工作介质或润滑剂泄漏，防止灰尘、水分进入润滑部位，必须设有密封装置。本设计中，各轴承均采用接触式机械密封。在液压系统中必须需要静密封。采用o形橡胶密封圈。3.6 分度工作台底座设计 3.6.1 底座选择 工作台的底座是铸造经过加工后的一个零部件，工作台底座的壁厚与选择的材料有关，所以根据下表：表3-3：铸造碳钢机架常用材料牌号特点及应用zg200-400及zg230-450常用于模锻底座、外壳机座、轧钢机机架、气缸箱体等zg270-500大型铸钢件生产中最常用的，具有较号的铸造性喝焊接性，广泛应用轧钢、锻压、矿山等设备zg310-570用于中药机架所以，选择zg200-400作为底座的材料根据设计的要求，底座需要一定的稳定性和稳固。需要一定的铸造斜度，选择的倾斜度如下表：表3-5：铸造斜度斜度b:h角度应用范围1:20h=25500mm时钢的铸件3.6.2 壁厚选择根据机械设计手册（电子版）铸件最小允许壁厚可查得为12mm，在工作台底座需要有液压油管道。 根据，将壁厚、管道半径、公称压力等数据，并可查出zg200-400的需用应力为：200mp，由上式，所以在底座设计中，液压管道与底座壁有0.025mm就不会泄漏，在本设计中大于2mm。底座的设计均选用12mm.3.6.3 底座稳定性设计 工作台与底座连接如下图所示：图3-10：工作台与底座固定结构由图所示，此处设计采用压板机构：压板用于调整间隙和承受倾覆力矩，压板用螺钉固定在部件上，用垫片来调整间隙，可以调节工作台与底座之间的相对位置，并且固定住工作台，让工作台具有很强的稳定性。并且可以改变压板的厚度来调整工作台的高度，压板用均匀分布的螺栓来定位保证精准。3.7 活塞密封块设计 分度工作台的活塞腔有两部分组成：一是活塞上腔，其作用是在工作台完成分度后，通过液压油使工作台下降，端齿盘啮合；二是活塞下腔，其作用是在工作台需要分度的时候通过液压油，时工作台上升，端齿盘脱离啮合，准备分度。活塞的下腔由工作台底座的内壁和活塞组成，下腔是活塞和工作台底座内壁和活塞密封块组成的。活塞密封块的内壁是根据活塞杆的直径设计，根据定位于夹紧原理，密封块的定位使用m4螺钉，使用螺栓固定，其结果如图：图3-11:活塞密封块3.8 推杆及微动开关设计3.8.1 推杆和准停挡块的设计推杆导向块的设计主要是根据工作台的设计尺寸，与分度工作台分度是需要的角度相结合，因为在工作台分度的时候是利用挡块和推杆实线分度信号传送的，挡块部件一共有2个推杆，当挡块遇到第一个推杆时，会发出工作台回转减速的信号，工作台在在停止转动前，其转速已明显下降，为齿盘准备定位给定了条件。当工作台达到所要求的角度时，挡块遇到第二个推杆，准停挡块压合微动开关，发出回转分度到位的信号，使电磁阀e3断电，堵住液压马达的进油管道25，液压马达停止转动，工作台完成了分度的准停动作。工作台上一共有12个挡块，每个最小分度角度是30度，符合设计要求。示意图如下：图3-12：推杆和准停挡块 正视面图 俯视面图3.8.2 微动开关的设计在工作台每次上升（下降）时，都需要微动开关发出上升到位（下降到位）的信号。工作台上升时，推杆发出上升到位信号，液压马达停止，上下齿盘脱离啮合，完成分度前的准备工作：当完成分度后，工作台需要下降，此时上下齿盘从新啮合，推杆推动微动开关发出下降到位信号，完成分度准停。微动开关示意图如下：图3-13：推杆和微动开关3.9 工作台设计原理和结构3.9.1 工作台定位结构和原理工作台分度完成后的定位主要是通过端齿盘实现的，也是下端齿盘和上齿盘的啮合对工作台进行粗定位；在上端齿盘与工作台用螺钉固定处，还有圆周均匀分部的12个螺栓来进行精准定位。3.9.2 工作台夹紧、松开结构和分度原理12345678910工作台t形槽上端齿盘下端齿盘中心轴中心轴承密封块活塞小齿轮大齿轮111213141516171819蜗杆蜗轮底座支撑架中心轴盖输油管道连接压板微动开关推杆挡块 如上图所示，工作台需要分度时松开是通过油道使油进入下油腔，使活塞8向上运动，同时推力轴承6使中心轴5向上运动，从而工作台也向上移动，实现上端齿盘3和下端齿盘4脱离啮合，为实现分度动作做好准备。 当工作台分度完成后，需要下降使工作台夹紧，油液会从油管16进入上油腔，使活塞向下运动，中心轴带动工作台下降，上端齿盘3和下端齿盘4从新啮合，并配合端齿盘副上的圆周分布的螺栓定位稍定位，实现工作台的夹紧定位。 数控机床齿盘式分度工作台设计最重要的部分为分度部分，次设计中的分度结构如上图中示意，工作台需要分度时，上升到一定高度，使小齿轮9和大齿轮10啮合，为分度做好准备，通过推杆个微动开关，发出信号，数控指令控制使控制液压马达cb-b4的换向阀电磁铁通电。压力油从管道进入液压马达使其转动。 通过蜗杆副11、12和齿轮副9、10带动工作台1进行分度回转运动。当工作台的回转角度接近所需要分度的角度时，减速挡块使微动开关19动作，发出减速信号，当液压马达停止转动后，即工作台完成分度运动，电磁阀断电。压力油从管道16进入液压缸上腔，推动活塞8带着工作台下降，于是上下齿盘又从新啮合，完成定位和夹紧。 分度工作台的传动涡轮蜗杆副11、12具有自锁性，即运动不能从蜗轮传至蜗杆。但当工作台下降，上下齿盘从新啮合时，齿盘带动齿轮10，蜗轮会产生微小转动