卧式镗铣床转台-说明书

1、西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计(论文)题目：数控转台传动机构设计与分析院 （系）： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： B 学 生： 秦 晨 学 号： B 指导教师： 曹 岩 2013年5月西安工业大学毕业设计（论文）任务书院（系） 机电学院 专业 机械设计制造及其自动化 班B 姓名 秦晨 学号 1.毕业设计（论文）题目： 数控转台传动机构设计与分析 2.题目背景和意义：数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在一次装夹后能自动完成几个侧面的的多种工序的加工。数控转台传动机构由电液脉冲马达、减速齿轮、蜗杆、蜗轮等组成。良好的结构设

2、计能够消除传动间隙，提高推动系统的刚性。 3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）： （1）了解数控转台传动机构的性能要求； （2）了解数控转台传动机构的工作原理，进行结构设计和计算分析； （3）设计指标：利用偏心环改变齿轮中心距以消除齿轮传动间隙，采用斜销消除齿轮与轴之间的连接间隙； （4）应用CAD系统对系统零件和装配建模和仿真。 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）： （1）13周：调研并收集资料；（2）36周：确定设计方案和整体结构特点；（3）711周：完成结构设计计算；（4）1215周：完成装配图、三维建模和仿真；（5）16-18周：完成论文撰写，准备答辩。 5

3、.毕业设计（论文）的工作量要求 毕业设计论文一篇，不少于10000字； 实验（时数）*或实习（天数）： 2周 图纸（幅面和张数）*： A0图纸（折合）2张； 其他要求： 外文翻译不少于3000字，参考文献不少于15篇。 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系（教研室）主任审批： 年 月 日数控转台传动机构设计摘 要本次毕业设计的题目是数控转台传动机构设计。主要内容包括：确定数控卧式镗铣床转台的传动方案；驱动力计算及其他相关计算；零件设计与校核；绘制零件图与绘制装配图。对于数控卧式镗铣床转台的设计，首先进行总体方案设计，数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字

4、控制机床，工件在一次装夹后能自动完成几个侧面的多种工序的加工。数控转台的传动部分由步进电机，减速齿轮，蜗杆，蜗轮组成。传动方案采用齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，然后进行各零件的设计与校核，蜗杆与轴采用整体式结构。蜗轮与工作台采用螺钉连接，用销定位，工作台的平衡通过止推轴承来保证。箱体由箱座、箱盖和顶盖组成，其中箱体上设计了圆台和加强筋。最后对各零件进行装配。数控机床的圆周进给由数控工作台完成，回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲面等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。目前数控工作台主要用于数控镗床和铣床。随着数控技术的应用越来越广泛，数控卧式镗铣

5、床工作台的应用已成为历史的必然。关键词：数控卧式镗铣床转台；齿轮；蜗轮；箱体The design of NC rotary table drive mechanism AbstractThe graduation project is the subject of design of the transmission mechanism design of the NC rotary table drive mechanism design.The main content of this research include:determining the transmission scheme

6、 of CNC rotary worktable; during force calculation and other calculation;part design and cheeking;parts drawing and assembly drawing.NC rotary worktable for the design, first of all,the overall design,Digital control machine tool CNC horizontal boring and milling machine is a kind of automatic tool

7、changer and arbitrary indexing NC rotary table Processing of the work piece in a fixture can automatically complete a variety of processes of several side.The transmission part NC rotary table by electro-hydraulic pulse motor,reducer,worm,the worm gear use of transmission scheme and worm gear drive;

8、then each part of the design and verification, the whole worm and shaft structure;worm screw connection with the worktable.Balance worktable by thrust bearings to ensure;box from the box seat,lid and cover,of which the box on the design of the round table and strengthen the tendons.Finally,the parts

9、 for assembly.The circumference of CNC rotary worktable by the completion,rotary worktable with X,Y,Z three axis coordinates to be processed into a variety of balls,such as circular surface.Precision rotary worktable can realize automatic indexing,and expand the range of CNC machining.Currently,the

10、NC rotary table CNC boring and milling machines are mainly used.With more and more widespread application of CNC technology,CNC rotary worktable applications has become a historical necessity.Key words:CNC horizontal boring and milling machine turntable;Gear;Worm gear ;Box 目 录1 绪论11.1 概述11.2 本课题的学术背

11、景及理论与实际意义11.2.1 国外数控转台传动机构的研究现状11.2.2 国内数控转台传动机构研究与应用现状21.3 数控回转工作台设计原理及优缺点21.4 本课题研究的主要内容32 数控回转工作台的原理与应用42.1 数控回转工作台42.2 设计准则52.3 主要技术参数62.4 本章小结63 数控回转工作台的结构设计73.1 传动方案的确定73.1.1 传动方案传动时应满足的要求73.1.2 传动方案及其分析73.2 电机的选择93.2.1 步进电机的原理93.2.2 步进电机的选择及运动参数的计算93.3 齿轮传动的设计103.3.1 选择齿轮传动的类型113.3.2 选择材料113.

12、3.3 按齿面接触疲劳强度设计113.3.4 按齿根弯曲强度设计123.3.5 几何尺寸计算133.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核143.4.1 选择蜗杆传动类型143.4.2 选择材料143.4.3 按齿面接触疲劳强度设计143.5 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸153.5.1 蜗杆153.5.2 蜗轮153.5.3 校核齿根弯曲疲劳强度153.6 齿轮上键的选取与校核163.7 轴承的选用163.7.1 轴承的类型163.7.2 轴承的游隙及轴上零件的调配173.7.3 滚动轴承的配合173.7.4 滚动轴承的润滑173.7.5 滚动轴承的密封装置173.8 轴的校核与计算173.8.1 轴1

13、的设计与校核183.8.2 轴2的设计与校核214 数控技术发展趋势234.1 性能发展方向234.2 功能发展方向234.3 体系结构的发展244.4 智能化新一代PCNC数控系统255 结 论26致 谢27参考文献28毕业设计（论文）知识产权声明30毕业设计（论文）独创性声明311 绪论1.1概述随着生产力水平的发展，数控技术越来越广泛的应用于各个领域。数控机床是数控技术最普遍的应用。而数控回转工作台是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和铣床加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺。数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在一

14、次装夹后能自动完成几个侧面的的多种工序的加工。数控转台传动机构由步进电机、减速齿轮、蜗杆、蜗轮等组成。良好的结构设计能够消除传动间隙，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，提高推动系统的刚性，是一种很实用的加工工具。本次毕业设计主要是解决数控卧式镗铣床转台传动机构的工作原理和机械机构的设计与计算部分，了解数控转台传动机构的性能要求，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：1在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；2在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转

15、台；1.2本课题的学术背景及理论与实际意义数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在一次装夹后能自动完成几个侧面的的多种工序的加工。数控转台传动机构由电液脉冲马达、减速齿轮、蜗杆、蜗轮等组成。良好的结构设计能够消除传动间隙，提高推动系统的刚性。 1.2.1 国外数控转台传动机构的研究现状70年代中期以来，随着微电子技术和微型计算机的高速发展，加之市场竞争的日益激烈，要求产品更新换代快，品种多样化等因素，促使数控机床得到了突飞猛进的发展，应用范围也越来越广，导致美、日、西欧等早已工业化的国家都在致力于用电子技术的新成就去更新装备，改造或重建自己的产业体系，近20

16、年来他们已根本改变了自己的传统产业面貌。现在发达国家在这方面已处于遥遥领先的地位，据有关资料统计，到1985年世界上几个主要工业国家的机床产品数控化率就已达到了相当高的水平。目前国外数控系统技术发展的总体趋势如下：新一代数控系统向开放式体系结构方向发展，驱动装置向交流数字化方向发展，增强通信功能向网络化发展，数控系统在控制性能上向智能化发展。国外具有世界影响力的机床公司有很多，例如：日本山崎马扎克公司开发出了一种可使用长镗杆切削工件的复合加工机床是以卧式车床为原型与卧式加工中心组合而成的卧式复合加工机床，另一种是以立式车床为原型与立式组合而成的立式复合加工机。1.2.2 国内数控转台传动机构研

17、究与应用现状中国数控机床工业是利用国际技术资源开始的，在摒弃了以前作为消费者和加工中心的被动形式下，现在已经发展到了国内企业在立足自主创新的同时开始涉及以利用国际资源、增强国际竞争能力为主旨的国际投资。其目标主要是：获取对方国际品牌效应、相应的动态技术开发力量、国际市场销售网络以及有效的经营管理体系来推介我方具有市场竞争力但又缺少外销渠道的产品。如新瑞集团并购宁夏长城机床厂；常州多棱机床厂；阿波罗集团并购长沙机床厂等。“十五”期间，国家科技部将数控机床列为制造业信息化工程的三大重点之一，在863计划计划和科技攻关计划中分别安排了“精密制造与数控关键技术应用与示范”和“数控关键技术与装备产业化支

18、撑技术及应用”项目。经过两年多的努力，现已取得重要的阶段性成果。科技部先后安排了14台“高、精、尖”数控设备的研制，这些都是技术难度较大、进口价格很高的大型设备。其中10台为国际20世纪90年代的中期水平，4台为90年代末期水平。到2003年9月，已有7台交付用户使用。中国机械工业联合会的统计数据表明，科技部择优支持的6家机床企业去年共生产数控机床4755台，产值10.3亿元，分别占2002年全国数控机床总产量和产值的19%和30%，分别比2011年提高了6个百分点和10个百分点。同时研发的一些关键共性技术已应用于其他产品开发中，并派生出数十种重大数控设备。1.3数控回转工作台设计原理及优缺点

19、 数控转台和数控分度头的使用为加工中心和数控镗铣床提供了回转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台或分度头完成等分、不等分或连续的回转加工，完成复杂曲面加工，使机床原有的加工范围得以扩大。数控分度头未来的发展趋势是：在规格上向两头延伸，即开发小规格和大规格的分度头及相关制造技术；在性能方面将向进一步提高刹紧力矩、提高主轴转速及可靠性方面发展。数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴。回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱

20、动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动，为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。数控转台的发展趋势是：在规格上向两头延伸，即开发小型和大型转台；在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。由于我国机床附件厂资金紧张，造成技术创新和技术改造的力度不大，使附件水平的发展严重滞后，成为制约民族机床工业发展的瓶颈。国产配套件在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、外观造型、精度稳定性等方面与发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、交货期和售后服务上占有较大的优势。另

21、外，近几年台湾地区的数控附件产品明显加大了对大陆市场的开发力度，使国内市场竞争态势更加激烈。在今后几年中，我国机床附件厂要发展中档次品种，在提高产品质量、性能水平和可靠性的同时，跟踪学习发达国家的先进技术，并在产品创新，提高工艺水平上多下功夫；总结经验，加强产、学、研的结合，走专业化生产的路子面向市场参与竞争满足主机发展的需要。1.4本课题研究的主要内容通过对数控卧式镗铣床转台传动机构的设计，了解数控回转工作台传动机构的性能要求和数控回转工作台传动机构的工作原理，进行结构设计和计算。分析希望学生熟悉机电一体化系统中机械系统设计过程，以及掌握利用Auto CAD来绘制二维图形的能力。毕业设计环节

22、是教学计划中综合性最强的实践教学环节，对培养学生的思想、工作作风及实际能力、提高毕业生全面素质具有很重要的意义。同时对所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端。对数控卧式镗铣床转台传动机构的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。 2 数控回转工作台的原理与应用数控机床的圆周进给由

23、回转工作台完成，回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲面等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。数控转台传动机构由步进电机、减速齿轮、蜗杆、蜗轮等组成。良好的结构设计能够消除传动间隙，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，提高推动系统的刚性，是一种很实用的加工工具。2.1数控回转工作台 数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。如图2.1所示：图2.1 数控回转工作台装配图为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿

24、厚从头到尾逐渐增厚，但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向装有8对夹紧瓦21和22，并在底座上均布同样数量的小液压缸1。当小液压缸的上腔接通高压油时，活塞2便压向钢球，通过圆柱20把夹紧块21和22挤开，夹紧块21,22的另一端把蜗轮圈夹紧。在工作台需要回转时，油缸1上腔回油，弹簧18通过托住体19把圆柱体20，活塞2顶起，夹紧块21，22松动，工作台即可转动。 回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚子轴承B7515及双列向心短圆柱滚子轴承B保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动

25、精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。2.2 设计准则我的设计过程中，本着以下几条设计准则（1）创造性的利用所需要的物理性能（2）分析原理和性能（3）判别功能载荷及其意义（4）预测意外载荷

26、（5）创造有利的载荷条件（6）提高合理的应力分布和刚度（7）重量要适宜（8）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸（9）根据性能组合选择材料（10）零件与整体零件之间精度的进行选择（11）功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求2.3 主要技术参数（1）回转半径：500mm（2）重复定位精度：0.005mm（3）电液脉冲马达功率0.75kw（4）电液脉冲马达转速3000rpm（5）总传动比：72.5（6）最大承载重量100（7）高速小齿轮的转速300 r/min2.4 本章小结主要简单介绍毕业设计题目（数控回转工作台）和其发展概况，设计背景、工作原理、设计参数作了进一步的说明。3 数控回转工作台的结构

27、设计3.1 传动方案的确定3.1.1 传动方案传动时应满足的要求 数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用电液脉冲马达，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗轮蜗杆传动组成。 合理的传动方案主要满足以下要求：（1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。（2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。（3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。 (4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济性合理等。3.1.2 传动方案及其分析由图3.1所示，

28、数控回转工作台的传动方案有两种：方案一为一级和二级齿轮传动；方案二为一级齿轮传动，二级蜗杆传动。 图3.1 传动方案 方案一的最大缺陷是：1.总传动比小；2.占用空间大；3.只能使工作台完成回转功能，无法使工作台完成自锁。 方案二虽然传动效率低，但以上三个功能全部都能完成自锁。 所以数控回转工作台传动方案为：电液脉冲马达齿轮传动蜗轮蜗杆传动工作台该传动方案分析如下：齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、平稳，传递功率和圆周速度范围很大，传动效率高，结构紧凑。蜗轮蜗杆传动有以下特点：1传动比大在分度机构中可达1000以上，与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。2传动平稳蜗杆

29、齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此传动平稳，噪声低。3可以自锁，当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主动件，机构将自锁，这种蜗杆传动常用于起重装置中。4效率低制造成本较高蜗杆传动，齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨损大，故效率约为0.7-0.8，具有自锁的蜗杆传动效率仅为0.4左右。为了提高耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。 由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传动系统的低速级，传动方案较合理。 同时，对于数控回转工作台，结构简单。它有两种型式：开环回转工作台、闭环回转工作台。 两种型式各有特点： 开环回转工作台：开环回转工作台和开环直线进

30、给机构一样，都可以用电液脉冲马达、功率步进电机来驱动。 闭环回转工作台：闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同，其区别在于：闭环回转工作台有转动角度的测量元件（圆光栅）。所测量的结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台分度定位精度更高。3.2 电机的选择 3.2.1步进电机的原理步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲，电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。

31、广泛应用于机电一体化产品中。如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩大的电机负载力矩大。选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度，精度是由电机的固有

32、特性所决定的。选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。3.2.2 步进电机的选择及运动参数的计算许多机械加工需要微量进给，要实现微量进给，步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机都可作为驱动元件。步进电机的特点：一是过载性好。其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合；二是控制方便。步进电机是以“步”为单位旋转的，数字特征比较明显，这样就给计算机控制带来了很大的方便。反过来，计算机的出现也为步

33、进电机开辟了更为广阔的使用市场；三是整机结构简单。传统的机械速度和位置控制结构比较复杂调整困难，使用步进电机后，使得整机的结构变得简单和紧凑。所以选择步进电机的计算如下：1）电机的选择按照工作要求和条件选用两相混合式步进电机2） 功率 （3.1） 电机所需的输出功率为： （3.2）式中：为电机至工作台主动轴之间的总效率。齿轮： 轴承：蜗杆： 。因此则取电机额定功率为：3） 转矩 （3.3）4） 确定电机转速 圆柱齿轮传动比：3-5； 蜗杆传动比：15-32； 则总的传动范围为： （3.4）电机转速的范围为 为降低电机的重量和价格，选取常用两相混合式步进电机11BYG250D-0502 5）利用

34、步距角检验主要技术参数中，回转精度：0.03；可得步距角为：计算的值与11BYG250D-0502步进电机的步距角相吻合。11BYG250D-0502步进电机满足条件。3.3 齿轮传动的设计 如图3.2所示，一级传动为齿轮传动，其中1为小齿轮，2为大齿轮，传动比为3。 图3.2 一级齿轮传动3.3.1 选择齿轮传动的类型根据GB/T1009588的推荐，采用直齿圆柱齿轮轮传动，传动精度7，小齿轮材料45号钢(调质），硬度为280HBS，大齿轮材料45号钢（调质）硬度为240HBS3.3.2 选择材料 考虑到齿轮传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；为达到更高的效率和更好的耐磨性，要求齿

35、轮面。3.3.3 按齿面接触疲劳强度设计先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度（1)确定公式内的各计算数值1)载荷系数K：因载荷平稳，取K=1.32) 3)齿宽系数d:取d=14）材料的弹性影响系数5)传动比: i=3 6）按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度； 7）计算应力循环次数 （3.5）取接触疲劳寿命系数 8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1， （3.6）（2） 计算1） 试算小齿轮的分度圆直径，代入中较小的值 2） 计算周转速度 3） 计算齿宽b 4)计算齿宽与齿高之比 模数 （3.7） 齿高 （3.8） （3.9）5) 计

36、算载荷系数根据，7级精度，动载荷系数；直齿轮；使用系数;用插值法查的7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时；，由、,；故载荷系数6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 （3.10）7） 计算模数m （3.11）3.3.4按齿根弯曲强度设计 （3.12）（1）确定公式内的各计算数值1）小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限2）弯曲疲劳寿命系数 3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 （3.13）4）计算载荷系数K （3.14）5) 查取齿形系数 6） 查取应力校正系数 7)计算大小齿轮的并加以比较 设计计算 mm （3.15）对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯

37、曲疲劳强度计算的模数。由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度得到模数m=3.22，并就近圆整为标准值m=3mm，按接触强度算的分度圆直径, 算出小齿轮的齿数。这样设计出的齿轮传动，既能满足齿面接触疲劳强度，又能满足齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.3.5几何尺寸计算1） 计算分度圆直径 （3.16） 2）中心距 （3.17）3） 计算齿轮宽度 （3.18） 取，3.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核由于前述所选电机可知，传动比设定为，效率工作日安排每年300工作日计，寿命为10年。3.4.1 选择蜗杆传动

38、类型根据GB/T100851988的推荐，采用渐开线蜗杆。3.4.2 选择材料 考虑到蜗杆传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；为达到更高的效率和更好的耐磨性，要求蜗杆螺旋齿面淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10p1，金属铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.4.3 按齿面接触疲劳强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度，传动中心距： (3.19) （1）确定作用在蜗轮上的转距T2按Z1=2，估取效率=0.8，则 (3.20)（2）确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷

39、分布不均系数K=1；由使用系数KA表从而选取KA=1.15；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.1；则 (3.21)（3）确定弹性影响系数ZE选用的铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配。 （4）确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值d1/a=0.30，从而可查出=3.12。（5）确定许用应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10p1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC，从而可得蜗轮的基本许用应力=268。因为电动刀架中蜗轮蜗杆的传动为间隙性的，故初步定位其寿命系数为KHN=0.92，则= =0.92268=246.56247 (3.22)（6）计算中心距 (3.23)取

40、中心距a=50mm，m=1.25mm，蜗杆分度圆直径d1=224mm，接触系数2.72，因为2.72，因此以上计算结果可用。3.5 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸3.5.1 蜗杆直径系数q=17.92；分度圆直径d1=224mm；蜗杆头数Z1=2；分度圆导程角=31138蜗杆轴向齿距：PA=394mm； (3.24)蜗杆齿顶圆直径： (3.25)蜗杆轴向齿厚： (3.26)3.5.2 蜗轮蜗轮齿数：Z2=62，变位系数=0验算传动比： (3.27)这是传动比误差为：（60-62）/60=2/60=0.033=3.3% (3.28)蜗轮分度圆直径： (3.29)蜗轮喉圆直径：da2=d2+2ha

41、2=935mm 蜗轮喉母圆直径rg2=a-1/2 da2 =50-1/293.5=325mm (3.30)3.5.3 校核齿根弯曲疲劳强度 (3.31)当量齿数 (3.32)根据2=0，ZV2=62，可查得齿形系数，螺旋角系数Y=1-/140=0.9773 (3.33)许用弯曲应力 =560.72=40.32 (3.34) (3.35)所以弯曲强度是满足要求的。3.6 齿轮上键的选取与校核（1）取键连接的类型好尺寸因其轴上键的作用是传递扭矩，应用平键连接。在此用平键，键的截面尺寸为：宽度b=5mm，高度h=5mm，由连轴器的宽度并参考键的长度系列，从而取键长L=10mm。（2）键连接的强度键、

42、轴和连轴器的材料都是钢，因而许用挤压力= 5060MPa，取其平均值=135MPa。键的工作长度l=L-b=10-5=5mm，键与连轴器的键槽的接触高度k=0.5h=2.5mm，从而可得：=2000T/(kld)=127可见满足要求。 此键的标记为：键B510GB/T109619793.7 轴承的选用滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦力小，功率消耗少，启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，因此使用滚动轴承时，只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。验算轴承的承载能力以及与轴承的安装、调整、润滑、

43、密封等有关的“轴承装置设计”问题。3.7.1 轴承的类型考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差，因此选用调心性能比较好的圆锥滚子轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷，外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙。其机构代码为3000，然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为：。 图3.5 圆锥滚子轴承3.7.2 轴承的游隙及轴上零件的调配轴承的游隙和欲紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。3.7.3 滚动轴承的配合滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外壳的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。3

44、.7.4 滚动轴承的润滑考虑到电动刀架工作时转速很高，并且是不间断工作，温度也很高。故采用油润滑，转速越高，应采用粘度越低的润滑油；载荷越大，应选用粘度越高的。 3.7.5 滚动轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。此处采用接触式密封，唇形密封圈。 唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外物浸入，密封唇应朝外。3.8 轴的校核与计算3.8.1 轴1的设计与校核

45、轴1的形状如图3.6所示： 图3.6 轴1（1）求输入轴上的，转速和转矩 取轴承 联轴器 (3.36) (3.37) (2) 求作用在齿轮上的力因已知高速级小齿轮的分度圆直径为72mm齿轮所受的力如图3.7所示： 图3.7 轴1受力图 (3.38)（3） 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。 (3.39)取输入轴的最小直径为安装联轴器处轴的直径与联轴器的直径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩 (3.40)按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，在标准GB/T5843-2003，选用GYH2型凸缘联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径d=25mm，半联轴器长度44m

46、m，半联轴器与轴配合的毂孔长度。（4） 轴的设计 1）轴上零件装配方案 图3.8 轴1零件装配2） 轴上零件的同向定位为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮与轴的配合为，同样半联轴器与轴连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的配合为。 3）确定轴上圆角和倒角尺寸 轴端倒角为 4）轴的载荷 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面B是轴的危险截面。现将计算出的截面上的、及M的直列于下表，如表3.1所示；表3.1 轴1危险截面应力载荷水平面H垂直面V 力F 弯矩M总弯矩扭矩T3.8.2 轴2的设计与校核（1） 求输出轴上的功率、转速和转矩 联轴

47、器 齿轮 (3.41) r/min (3.42)（2）求作用在齿轮上的力。因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 (3.43)（3）初步确定轴的最小直径。初步估轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。取 (3.44)（4） 轴的设计 1）轴上零件的装配方案，如图.9所示： 图3.9 轴2零件装配 2）确定轴上圆角和倒角尺寸 轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为R2 3）轴的载荷从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。现将计算出的截面处的及M 值列于下表，如表3.2所示；表3.2 轴2危险截面应力载荷水平面H垂直面V 力F 弯矩M总弯矩扭矩T 4 数控技术发展趋势4.1 性能发展方向 (1)高速高精高效化 速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。 (2)柔性化 包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。 (3)工艺复合性和多轴化 以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方