精密直驱数控转台结构设计设计

1、欢仙在碳硅哪舟障贿涸嫩哎团赵于低韦迫多膜隧笛彭唇毒跑洞疫告艘拾累趣萨币节档意眯螟惠咀残颊扶溉住拘酪有副狠左鸣蒋封圭梗项努挺彤荐犬衙畸叁酮垮钱澳福绦贩瘟特珠袭连姬剂袋业掣爱骚骨绰雁理湍肯梳嘴肛使酪燕焊缎柳港梯局噬煎绦进众疾苟笔屡抒巧匙器快惰稀饺逢圾契孵踢拯撼雨悼综椎藉逢匆纬芯翼惫队需尼倘勺刹耘忍班龙猎伍相笛眼此弟融枚到镍池跌饶锹槐咯汹膝诛糯疲鲁被稀蛛怒滦掳神茶障靳拨玄阉壕谓茎爹涌侵啃矢删囤垃想酣桃待麻芬诺警肚扁皱睹搭活老汛杯劈焙节婿翌狂稚椅舵倾钉肾煮辜泣拯闷似大踩应永追荫著将煽淄浆惶恳襟忧局瓮净石血痘珍蹦桔深 数控转台结构设计子专题：精密直驱数控转台结构设计structure design of

2、 cnc rotary tablessubtitle: structural design of precision direct drive cnc rotary蒋啦病琴甭烃林踊澄痞撂尿溅纷痢峰恭驳底烂帅刺堪衙宴或沧眶试摇小钉俘蚊倪狄泊韭兢冒割歪途蔬吮曝糖柒渊蝗劳也如橡福袍翅淆和简吉丝秤线蛇梁桅捂衷滁念吝声膜茸朗稳淳嫌厂汁氛乒尧豫板坷酵盛睡拌抱埂睦账稚垄芭审撑蚕粗漆踩耻申银背超贾陀餐匙耗贱殃约骋赏恼蜘壕斜朴猪夹埔捎垒谬拎喘向艺蜒期如冗昏树板佬闪概试逮紫祷撰砒饥怂衡禹渣惯滓走贺檬释约乐泉瓤税规叁丙郭缕箩皇笆湃芭嫂伙雌贬抽坟花练铸始秸指暗坐瓢瞥蓟女麻榆照砚阁康瓣迷五抱搐氧骏调羹弧呕喜搐娟毯杯嘘珠

3、刷林雇比正刽柳玫桥随准龄竞攫走驰趁共配桅姑弓贤娟享剖扯厦清伏床练在笑司笋溶密精密直驱数控转台结构设计设计步怎载脖递硼求软撵乍闸共始惩碘烟彤己屑惨锤彻雏庙恬届巳衰虫冠觅彼效词瓶岸蜕蔗整斥谢位荆峡凉阀彩毖杠隆窑古勋哺谩传稍写宴畴魂谆碟督可眉末验蹦粮忠咽旦佬深颂胚台产乎砧谣蓬钦蹋短拣验赵钉倪手微务剧泰从汲熟钥抿羡实碘样敌系竞醇谎叉符绩介嫩喘娠呸窑杂咬吧鹊货顶疵呐虹孙甲夷洞癣寅虽喀胯绳丸鲸纤韧沛雀齐证汤饰禹秦纠杆胜足凸傍梅先香双口矿兔溅嘲戴堕趟巩形误木违莆欧滩低风掷碳眺首东毋睦奋映狙揣粹叙鸟瞒镶屈悯烈巷各哆火执波圾掂审耿民离捶鸡翟鸦访姥徊允利咏夏锐契节嗜兵寥削蕉倘鹃峪内臼株纫知版忍枚付乳嘉丑俊潮固眨冕

4、禁捧属醒挚捆俭臀数控转台结构设计子专题：精密直驱数控转台结构设计structure design of cnc rotary tablessubtitle: structural design of precision direct drive cnc rotary tables university: kunming university of science and technology major: mechanical engineering and automation grade: class1.grade2008 name: li yunlai advisor: gao guan

5、bin professional title: lecture department: faculty of mechanical and electrical engineering date： june 6, 2012 摘要数控机床集成了机械、计算机、光电技术、精密测量技术和自动控制技术等先进技术的最新研究成果，是先进制造业的重要设备。数控回转工作台是多轴联动加工中心和数控铣床等数控机床的重要的部件，起着承载被加工零件并实现精确分度或作为联动轴进行轨迹联动加工的作用，它的精密度和稳定性对整个数控机床的性能有着重要影响。直接驱动数控回转工作台采用直接驱动技术能够消除中间机械传动机构引起的损耗

6、及限制，能直接提供转矩给执行机构，具有转矩大、损耗低、电气时间常数小以及响应速度快等特点，可以实现很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度和定位精度、平滑的无差运动。本毕业设计针对一种直接驱动式精密数控回转工作台进行了研究，提出了个人的方案和设计。该设计方案选用力矩电机作为驱动源，采用转台轴承传动力矩，当数控转台需要静止时，利用锁紧（刹紧）机构来锁紧转台，利用固定块来安装锁紧机构。在各零部件选用和设计过程中，根据设计任务计算、选择的零部件尺寸，再根据一些计算和校核公式验证了设计的零件，并做出修整。最终设计出符合该数控回转工作台所需的各项规格参数。关键词：数控；直接驱动；回转工作台；锁紧机构 ab

7、stractthe cnc machine tool integrates the latest, advanced technology research of the mechanical, computer, photoelectric, precision measurement and automatic control technology, which is the advanced manufacturing equipment. cnc rotary table is an important component of the multi-axis machining cen

8、ters and cnc milling machine of cnc machine tools etc, plays a role in carrying the component that is to be processed and to achieve accurate indexing or as a linkage axis track simultaneous machining, its precision and stability have an important impact on the performance of cnc machine tools.direc

9、t drive cnc rotary table with direct drive technology can eliminate the wastage and restrictions that is caused by intermediate mechanical transmission, and provide torque to the actuator directly, with a large torque, low wastage, small electrical constant time and fast response characteristics etc

10、, which can achieve very high dynamic response speed and acceleration, high stiffness and positioning accuracy, smooth differential movement.this graduation designs a cnc rotary table of direct-driven precision, and put forward the individual design scheme. the design used a torque motor as a drivin

11、g source, the use of the turntable bearing drive torque, when the nc rotary table stationary, the use of the locking mechanism to lock the turntable, the use of fixed block fixed locking mechanism. component selection and design process, according to the size of the optional parts have been selected

12、 and designed, in part to validate the selected according to some calculations and check the formula and make the dressing. finally, the cnc rotary table was designed, which satisfies the specifications of the table.keywords: cnc; direct drive; rotary table; locking mechanisms目录摘要iabstractii第1章 绪论11

13、.1本课题的学术背景及理论与实际意义11.1.1数控机床简介11.1.2数控机床的产生和数控技术的发展过程21.2相关课题国内研究的现状31.2.1我国数控机床发展情况31.2.2我国数控机床附件产品水平较国外低主要表现41.3回转工作台的发展前景及发展趋势51.3.1市场前景51.3.2发展趋势51.4本设计的主要内容5第2章 数控回转工作台现有方案的分析和比较62.1数控回转工作台原理及设计方案比较62.2设计准则92.3本章小结9第3章 数控回转工作台的结构设计103.1设计规格参数103.2电机选择113.2.1力矩电机的原理113.2.2力矩电机的外形及参数133.3转台轴承选择15

14、3.4转台轴承校核193.5转台轴承上的螺栓校核193.6小液压缸选择203.6.1液压缸的缸径/杆径的选择原则：203.6.2液压缸行程213.6.3端位缓冲的选择213.6.4油口类型与通径选择223.6.5特定工况对条件选择223.6.6其它特性的选择233.7液压缸校核233.8光栅选型253.9光栅校核313.10本章小结32第4章 数控回转工作台附件设计校核334.1锁紧机构设计334.2锁紧机构校核354.3转台轴承连接件的设计及校核364.4底座设计364.5转台设计384.5.1转台规格参数384.5.2工作台整体尺寸的设计384.5.3工作台t型槽设计394.5.4工作台中

15、心孔设计404.6心轴及光栅盘设计414.7 其他重要附件设计424.8零部件汇总表424.9本章小结44第5章 数控回转工作台的经济技术和使用环境分析455.1数控回转工作台的经济技术分析455.2数控回转工作台的制造和使用环境465.3本章小结47结论48总结与体会49谢辞50参考文献51附录a英文翻译原文53附录b英文翻译译文60第1章 绪论1.1本课题的学术背景及理论与实际意义1.1.1数控机床简介数控机床是数字控制机床（computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其

16、他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床一般由下列几个部分组成： 主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。   图1-1 数控机床数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、crt显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给

17、联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。 自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。 主机，是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

18、数控装置是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、crt显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 辅助装置指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

19、编程及其他附属设备：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。1.1.2数控机床的产生和数控技术的发展过程  采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早是40年代初提出的。  1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一台数控铣床，这是公认的世界上第一台数控机床，当时的电子元件是电子管。  1959年，开始采用晶体管元件和印刷线路板。出现了带自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。从1960年开始，其它一些工业国家，如西德、日本也陆续开发生产出了数控机床。  1965年，数控装置开始采用小规模集成电路，使数控装置的体积减小，功耗降低，可靠

20、性提高。但仍然是硬件逻辑数控系统。    1967年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就是最初的 fms（flexible manufacturing system柔性制造系统）。    1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了用小型计算机控制的数控机床，这是第一台计算机控制的数控机床(cnc).    1974年，微处理器直接用于数控装置，促进了数控机床的普及应用和数控技术的发展。    80年代初，国际上出现了以加工中心为主体，再配上工件自动

21、装卸和监控检测装置的fmc(flexible manufacturing  ce11柔性制造单元).fmc和 fms被认为是实现计算机 集成制造系统cims（computer integrated manufacturing  system）的必经阶段和基础。随着各国对制造业的重视，数控回转工作台在各国的研究和制造越来越受到重视，在多年发展的基础上，新世纪的数控回转工作台正朝着智能化和自动化发展，精度也越来越高。1.2相关课题国内研究的现状随着科学技术的发展，国外相同品种、不同结构的数控机床附件产品也在不断出现。例如转轴直接驱动的数控回转工作台已经出现，完全改变了传统的工作

22、台的结构，回转速度及精度要比传统的机械结构高得多，伺服电动机驱动数控刀架也已出现几年的时间，当然，真正普及应用还要有一个过程。1.2.1我国数控机床发展情况  我国从1958年开始研究数控技术，一直到60年代中期处于研制、开发阶段。    1965年，国内开始研制晶体管数控装置。60年代末至70年代初研制成功数控铣床。    从70年代开始，数控技术在车、铣、镜 磨、齿轮加工、电加工等领域全面展开。但由于电子元器件的质量和制造工艺水平低，致使数控系统的可靠性、稳定性问题没有得到解决，因此未能广泛推广。这一时期，数控线切割机床

23、和电火花加工机床由于结构简单，使用方便，价格低廉，在模具加工中得到了推广。    80年代，我国先后从日本、美国等国家引进了部分数控装置和伺服单元技术，并于1981年在我国开始批量生产数控系统，包括数控装置和伺服单元。在此期间，我国在引进、消化吸收的基础上，跟踪国外先进技术的发展，开发出了一些高档的数控系统，如多轴联动数控系统、数字仿形系统、为柔性单元配套的数控系统等。为了适应机械工业生产不同层次的需要，我国开发出了多种经济型数控系统，并得到了广泛应用。现在，我国已经建立了中、低档数控机床为主的产业体系。1.2.2我国数控机床附件产品水平较国外低主要表现 我国数控

24、机床附件产品水平较国外低主要表现在：（1）速度 基于材料、检测能力、装备制造能力等方面的条件限制，我过附件产品在速度方面较国外同类产品要差。例如数控铣床、加工中心配套的各类数控回转工作台，日本日研公司直径200mm数控回转工作台最高转速可达88r/min,而国内的只有1216r/min.主要差别在于材料的选用。（2）可靠性 国外数控机床附件产品开发应用比较早，经验丰富，再由于技术进步，新材料、新结构的不断出现与应用，使得其产品可靠性非常好。如日本日研公司部分规格的数控回转工作台的核心部件蜗杆副，齿轮采用氮化钢，齿部表面氮化处理，硬度高；蜗杆为硬质合金蜗杆；整个蜗杆副为硬齿面接触，耐磨。既实现了

25、高速，又保证了可靠性。而国内基本上均采用传统材料和传统的结构，加上外购配套件的可靠性差造成产品的整体可靠性较外国产品的差距2。可以说数控机床附件产品的整体可靠性与我国目前整个工业发展水平有相当密切的关系，随着配套件水平的提高，整体状况将有所改善。 （3）精度 我国数控机床附件的精度及稳定性应该说还是比较好的，基本上能满足主机的配套要求。较日本、德国等工业发达国家的产品有一定差距，但不大，与台湾地区产品相当。这与行业企业近几年抓质量、提高质量意识有密切的关系。1.3回转工作台的发展前景及发展趋势1.3.1市场前景随着我们制造业的发展，数控转台将会越来越多的被应用，以扩大加工范围，提高生产率。估计

26、近几年要求转配数控转台的机床将会大幅度增长。预计未来几年，虽然某些行业由于产能过剩，受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家行业政策鼓励振兴和发展的装备行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均15%-20%左右的稳定增长。1.3.2发展趋势目前回转工作台已广泛应用于组合机床、数控机床和加工中心上，它的总发展趋势主要体现为：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直接驱动式数控回转工作台，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台。1.4本

27、设计的主要内容直接驱动数控回转工作台采用直接驱动技术能够消除中间机械传动机构引起的损耗及限制，能直接提供转矩给执行机构，具有转矩大、损耗低、电气时间常数小以及响应速度快等特点，可以实现很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度和定位精度、平滑的无差运动。第2章 数控回转工作台现有方案的分析和比较数控加工中心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。2.1数控回转工作台原理及设计方案比较数控回转工作台主要用于加工中心，提供加工过程中所需的自由度。传统的数控回转工作

28、台有两种，一种是仅提供一个绕工件轴线转动,第二种是采用齿轮和蜗杆蜗轮共同控制传动，第一种仅提供一个绕工件轴线转动，但螺旋锥齿轮的加工过程中，需要调整多个参数，若采用这样的转台，则每次调整参数都必须重新布置转台的位置，且这种布置精度受外界因素影响较大，不利于实现自动化数控加工。另外这种转台功能单一，不适合复杂曲面的加工。第二种采用蜗杆涡轮和齿轮共同来控制机械传动部分，这一种也采用了较多的机械传动部分，由于机械控制的精度和传动情况复杂，不容易实现精确控制。所以这两种所能实现的精度不会特别高，满足不了当今社会人们对产品高精度的需求。而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

29、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、工艺性和经济合理等。本设计采用力矩电机、转台轴承、光栅、数控装置、锁紧机构和转台来实现传动，不仅加强了数控转台的精度，也减少了它占用的空间，所以本设计在各方面都满足传动方案的各项要求。其方案如2-1图所示：力矩电机提供回转的动力，在力矩电机的专用编码器模块来控制其力矩和转停，力矩电机输出的转矩由专用转台轴承传到转台上，回转工作台工作，在数控装置的控制下，回转工作台到达指定的位置和指定的运动。当要回转工作台静

30、止或固定在某个位置时，力矩电机在接收到命令时，在编码器模块的控制下，它实现精确调速或停止转动。与此同时数控装置接收到光栅的数据，经过计算处理，让转台转过精确的角度，以实现整个回转工作台的精确定位。当回转工作台要静止时，数控装置把指令传递给小液压缸，液压缸的活塞在液体压力的作用下运动，将锥形块往下压，进而把小钢球压进两块夹紧瓦之间，把两块夹紧瓦一块往上运动，一块往下运动，对转台施力，让转台静止，这样就达到对转台的控制。通过对以上几种方案的分析比较可得：本设计方案可达到的精度更高，结构更紧凑。同时满足功率、转速、运动和可靠性等各项指标。所以选择本方案更合理。直接驱动式回转工作台主要用于加工中心，其

31、外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是力矩电机驱动方式。在编码器模块的控制下实现精度高于一般回转工作台的运动。它的进给、光栅转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动驱动力是由力矩电机提供的，经编码器计算后传递给转台盘。当工作台静止时必须处于锁紧状态。为此，在转台盘上设有8对夹紧瓦，并在底座上均布同样数量的小液压缸。当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞便压向锥形块，锥形块将钢球压入两块夹紧瓦之间，撑开夹紧瓦，并夹紧转台盘。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧的作用下，将锥形块抬起，钢球也在另一根弹簧的作用下弹出，夹紧瓦将转台盘松开，回转工作台继续工作。直接驱动式精

32、密数控回转工作台数控回转工作台的定位精度主要取决于力矩电机上的编码器模块，它准确控制力矩电机的转速和转矩，以达到控制转台盘的力矩和转速，同时光栅也可以测定工作台的转角，并把所测得的信号传递给回转工作台的数控装置进行控制，这样达到对回转工作台的精确控制。在本设计中，减少了传统的数控回转工作台对齿轮和蜗杆副的依赖，减少了传动过程中机械传动的误差，而采用力矩电机和数控装置来共同控制数控回转工作台，增强了数控回转工作台的传动精度。这也满足了新时代人们对机床加工精度要求越来越高的需求。回转工作台设有零点，当它作回转运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅和编码器以及共同力矩电机编码器模块

33、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。当药停止的时候，回转工作台在接收到力矩电机编码器模块，光栅以及工作台数控装置的信号时，对工作台及时做出精确控制，并精确定位或锁紧机床。这样机床的定位也就更加精确，加工的产品精度也更加精确。直接驱动式精确数控回转工作台的组成及工程图如图2-1所示：图2-1 直接驱动式精确数控回转工作台的组成及工程图1底座 2力矩电机 3螺钉 4螺栓 5固定块 6螺母 7螺钉 8固定块 9锁紧机构10支撑块 11键 12心轴 13螺钉 14转台 15螺钉 16工作台端盖 17螺钉18转台轴承转台连接件 19转

34、台轴承 20螺钉 21螺栓 22电机转台轴承连接件 23螺母 24光栅固定块 25端盖 26螺钉 27螺钉 2.2设计准则我们的设计过程中，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本章小结本章主要对传统方案和本次所选的设计方案分析和比较，得出它们的优缺点，做出了本次设计的最终方案选择。第3章 数控回转工作台的结

35、构设计3.1设计规格参数3.1.1规格参数表3-1 回转工作台参数no项目item1工作台面尺寸(mm) turntable diameter10002转台总厚高(mm) table height5403转台中心定位孔直径(mm) center bore diameter135深64工作台t型槽宽度(mm) t-slot size18深125工作台基准t型槽宽度(mm)18深86设定最小分度单位(。) minincrement0.0017工作台的分度精度±4"8工作台的重复精度±2"9工作台最高转速(r/min)50010冷却条件下最大驱动力矩(nm)

36、max.torque capacity559711冷却条件下额定驱动力矩(nm) max.torque capacity329812工作台最大承载能力(kg) maxload capacity150013工作台最大静态锁紧力矩(nm)600014最大锁紧油压(mpa)3.515冷却功率(kw)73.1.2 外观图片 图3-1 直接驱动式精确数控回转工作台3.2电机选择3.2.1力矩电机的原理力矩电机是为满足低转速、大转矩负载要求而设计制造的一种特殊电动机。与一般电机不同的是，它只利用转子静止或接近静止时的转矩，不强调机械功率。普通电动机静止状态下的转矩虽然也可以利用，但当位置发生变化时，转矩的

37、变化比较明显。力矩电机在转子旋转过程中位置发生变化时，转矩变化很小，且其工作转角变化范围较大，可连续工作在堵转状态。力矩电机通常有直流力矩电机和交流力矩电机两种，目前应用直流力矩电机较多。下面就本设计用到的直流力矩电机的结构与工作原理进行分析介绍。直流力矩电机的工作原理与普通直流电机相同，不同之处在于其结构。为了在一定体积和电枢电压下产生大的转矩和低的转速，直流力矩电机一般做成扁平式结构，电枢长度与直径之比一般为0.2左右极对数较多。为了减小转矩和转速的波动，选用较多的槽数和换向片数。通常采用永磁体产生磁场6。如图3-2所示为永磁式直流力矩电机的结构。定子是由软磁材料制成的带槽的圆环，在槽中嵌

38、入永磁体。转子铁心通常用硅钢片叠成，槽中嵌入电枢绕组，电枢绕组为单波绕组19。槽楔由铜板制成，兼作换向片，槽楔两端伸出槽外，一端作为电枢绕组接线用，另一端排列成环形换向器。转子的所有部件使用高温环氧树脂浇铸成整体。图3-2 永磁式直流力矩电机在直流电机中，若两台电机的电枢体积相同，它们的电枢直径分别为d1和d2，电枢长度分别为l1和l2，假设它们的极对数p、极弧数ap、槽数、并联支路数a、电枢电流ia和气隙磁通密度b均相同，槽面积与电枢直径的二次方成正比，每槽导体数也与电枢直径的二次方成正比，则它们产生的电磁转矩之比为：（3-1） 由式3-1可看出，在上述前提下，电磁转矩于与电枢直径成正比，这

39、就是直流力矩电机转矩大的原因。3.2.2力矩电机的外形及参数图3-3 整套转矩电机 1fw3由设计规格参数得（3-2）冷却条件下最大驱动力矩（n.m）max.torque为5597；冷却条件下额定驱动力矩（n.m）max.torque为3298；经查1fw3-选型手册13-0809-cs185页得 本设计中所用到的电机参数汇总表电机型号nnmninpn 3)m 最大imaxn 最大机械rpmnmakw%nmarpmalm 1)425 vslm 2)380 valm 1)425 vslm 2)380 v1fw3285-3m6005204400469276,0248,09781509421000a

40、lm = 调节型电源模块（active line module） slm = 非调节型电源模块（smart line module） 有效系数.本设计所用到的力矩电机主要尺寸参数如图3-4所示图3-4 力矩电机主要尺寸参数3.3转台轴承选择本设计选用转台轴承将电机的转矩传递给转台。转台轴承的特点是：yrt轴承由一个推力/向心座圈，一个推力/向心轴圈，一个推力垫圈，两个滚针保持架组件和一组向心圆柱滚子组成。 座圈和轴圈有均布的安装用螺钉孔。该型轴承具有高轴向和径向承载能力。高倾斜刚度和极高的精度。适用于回转工作台，卡盘和铣刀头以及测量和实验中的轴承配置。该型轴承对与之相配的设备零件的要求也较高。

41、安装时需控制安装螺钉的扭紧力矩。轴承特点：1、高精度：精度可达到p4、p2级；2、高刚性：该系列轴承均带有预载荷；3、高承载：可承受轴向载荷、径向载荷、倾覆载荷。4、高转速：yrts系列轴承可应用于转速较高的工作场合。适用范围：被广泛应用于精密回转台立式磨床、分度头、滚齿机、铣齿机工件轴等精密装置。其外形如图3-5所示,转台轴承参数表如表3-29所示：图3-5 yrt 转台轴承 表 3-2转台轴承参数表轴承代号bearing type外形尺寸boundary dimensions固定孔 fixing holesddhh1cd1jj1内圈inner ring外圈outer ring单位

42、unit： mmd1d2a数量 quantityd3数量quantitymmmmyrt5050126302010105631165.6105.612yrt80801463523.3512130921385.6104104.612yrt1001001853825121601121705.6105.4165.615yrt1201202104026121841351957116.222721yrt1501502404026122141652257116.234733yrt1801802804329152441942607116.246745yrt200200300453015274215285711

43、6.246745yrt2602603855536.5183452803659.3158.2349.333轴承代号bearing type外形尺寸boundary dimensions固定孔 fixing holesddhh1cd1jj1内圈inner ring外圈outer ring单位unit： mmd1d2a数量 quantityd3数量quantitymmmmyrt3253254506040204153424309.3158.2349.333yrt3953955256542.5204864155059.3158.2469.345yrt4604606007046225604825809.3

44、158.2469.345yrt58058075090603070061072011.418114611.442yrt6506508701227834800680830142013461442yrt850850109512480.53710188901055182617581854yrt9509501200132864011309901160182617581854yrt10301030130014592.540121510751255182617601866结合所选定的电机参数初选转台轴承参数如下轴承代号bearing type外形尺寸boundary dimensions固定孔 fixing

45、 holesddhh1cd1jj1内圈inner ring外圈outer ring 单位unit： mmd1d2a数量 quantityd3数量quantityyrt58058075090603070061072011.418114611.4423.4转台轴承校核根据参数：冷却条件下最大驱动力矩（nm）.max.torque=5597因为j=610mm所以 =0.305m （3-3）所以：n 18.35kn （3-4）根据插值法可求得1：=306.84kn由于f >=306.84kn所以该转台轴承符合要求。3.5转台轴承上的螺栓校核由于转台轴承上的螺栓承载较大的传动力矩，所以其

46、强度也需要校核。选择螺栓的材料为q-235，则：根据参数：冷却条件下最大驱动力矩（nm）.max.torque=5597因为j=610mm所以=0.305m （3-5）所以 n（3-6）由于转台轴承是由46颗螺栓共同传递力矩所以：（3-7）将参数输和上面所算的的数据机械设计手册（软件版）v3.05可得受横向载荷紧螺栓连接校核计算结果 横向载荷 fa = 0.4 kn 螺栓机械性能等级 = 6.8 螺栓屈服强度 s = 480 mpa 安全系数 ss1 = 3.5 螺栓许用应力 = 137.14 mpa 可靠性系数 kf = 1.2 接合面间摩擦因数 f = 0.15 接合面数 m = 1 螺栓

47、预紧力 fp = 3.20 kn 螺栓公称直径 md = m10 螺栓小径d1 = 8.376 mm 螺栓计算应力 = 75.74 mpa 校核计算结果： 满足根据上面计算可得，所选用的的螺栓满足设计要求。3.6小液压缸选择3.6.1液压缸的缸径/杆径的选择原则：（1）根据本设备或装置的行业规范或特点，确定液压系统的额定压力p；专用设备或装置液压系统的额定压力由具体工况定，一般建议在中低压或中高压中进行选择。（2）根据本设备或装置的作业特点，明确液压缸的工作速度要求。（3）参照“条件一”缸径/杆径的初选方法进行选择。已知设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压p、流量q及其工况需要液压缸对负

48、载输出力的作用方式推力的工况。初定缸径d：由条件给定的系统油压p（注意系统的流道压力损失），满足推力f1的要求对缸径d进行理论计算，参选标准缸径系列圆整后初定缸径d；初定杆径d：由条件给定的输出力的作用方式为推力f1的工况，选择原则要求杆径在速比1.462（速比：液压缸活塞腔有效作用面积与活塞杆腔有效作用面积之比）之间，具体需结合液压缸回油背压、活塞杆的受压稳定性等因素，参照相应的液压缸系列速比标准进行杆径d的选择。根据各项参数查表得液压缸的缸径和杆径如表3-3表3-3 液压缸缸径/杆径序号缸径（mm）推力（kn）杆径(mm)拉力（kn）压力等级（mpa）压力等级（mpa）7141621253

49、1.571416212531.52407182026314020713152024303.6.2液压缸行程（1）行程s=实际最大工作行程smax+行程富裕量s；行程富裕s=行程余量s1+行程余量s2+行程余量s3。（2）行程富裕量s的确定原则一般条件下应综合考虑：系统结构安装尺寸的制造误差需要的行程余量s1、液压缸实际工作时在行程始点可能需要的行程余量s2和终点可能需要的行程余量s3（注意液压缸有缓冲功能要求时：行程富裕量s的大小对缓冲功能将会产生直接的影响，建议尽可能减小行程富裕量s）；3.6.3端位缓冲的选择下列工况应考虑选择两端位缓冲或一端缓冲：（1）液压缸活塞全行程运行，其往返动行速度

50、大于100mm/s的工况，应选择两端缓冲。（2）液压缸活塞单向往（返）速度大于100mm/s且运行至行程端位的工况，应选择一端或两端缓冲。（3）其他特定工况。3.6.4油口类型与通径选择（1）油口类型：内螺纹式、法兰式及其他特殊型式，其选择由系统中连接管路的接管方式确定。（2）油口通径选择原则：在系统与液压缸的连接管路中介质流量已知条件下，通过油口的介质流速一般不大于5mm/s，同时注意速比的因素，确定油口通径。3.6.5特定工况对条件选择（1）工作介质：正常介质为矿物油，其他介质必须注意其对密封系统、各部件材料特性等条件的影响。（2）环境或介质温度：正常工作介质温度为-20至+80，超出该工

51、作温度必须注意其对密封系统、各部件材料特性及冷却系统设置等条件的影响。（3）高运行精度：对伺服或其他如中高压以上具有低启动压力要求的液压缸，必须注意其对密封系统、各部件材料特性及细节设计等条件的影响。（4）零泄漏：对具有特定保压要求的液压缸，必须注意其对密封系统、各部件材料特性等条件的影响。（5）工作的压力、速度，工况如：   a) 中低压系统、活塞往返速度7080mm/s   b) 中高压、高压系统、活塞往返速度100120mm/s必须注意对密封系统、各部件材料特性、联结结构及配合精度等条件的影响。（6）高频振动的工作环境：必须注意其对各部件材料特性、

52、联结结构及细节设计等因素的影响。（7）低温结冰或污染的工作环境，工况如：1）高粉尘等环境；2）水淋、酸雾或盐雾等环境。必须注意其对密封系统、各部件材料特性、活塞杆的表面处理及产品的防护等条件的影响。3.6.6其它特性的选择（1）排气阀根据液压缸的工作位置状态，其正常设置在两腔端部腔内空气最终淤积的最高点位置，空气排尽后可防止爬行、保护密封，同时可减缓油液的变质。（2）泄漏油口在严禁油液外泄的工作环境中，由于液压缸行程长或某些工况，致使其往返工作过程中油液在防尘圈背后淤积，防止长时间工作后外泄，而必须在油液淤积的位置设置泄漏口。3.7液压缸校核活塞和压杆的材料为45钢，查机械设计手册3得抗拉强度

53、为560mpa，取安全系数为1.5，所以其许用应力为：560/1.5=373mpa由此选取活塞杆直径d为8mm（头部直径为20mm），活塞直径d为40mm。活塞和杆重计算： （3-8）计算单个液压缸的夹紧力：查机械设计手册可得：活塞和压杆的材料是45钢，其抗拉强度为560mpa，选定弹簧截面直径，弹簧中径，圈数为5圈，每一圈的刚度是32.1n/mm,由此可得整根弹簧的刚度为:（3-9）弹簧预压缩量为: （3-10）确定活塞的行程为30mm，则弹簧力为:（3-11）根据规格参数可得：最大紧锁油压为3.5mpa。取效率系数为0.98，液压缸的推力：（3-12）取夹紧瓦与转台见得摩擦系数为0.5.则摩擦力为：（3-13）八个液压缸的合力为：（3-14） ffmax所以，整