马立波数控回转工作台的设计说明书

1、数控回转工作台设计NC rotary table design总计毕业设计（论文） 42 页表格 个插图 10 X摘要1关键词2第一章绪论31.1 概述31.2 数控回转工作台的发展及展望31.3 数控回转工作台的原理41.4 设计要求及主要参数61.4. 1设计准则61.4.2本次设计中的一些主要参数6第二章数控回转工作台的结构设计72.1 设计工作台的基本要求72.2 数控回转工作台传动方案的选择72.3 电机的选择82.3.1 选择伺服电机的注意事项92.3.2 电机的参数计算 92.4 齿轮的设计112. 4. 1齿轮材料确定113. 4.2齿轮强度计算114. 4.3齿轮尺寸计算15

2、5. 4.4齿轮结构设计162.5 蜗轮蜗杆设计182. 5.1蜗轮蜗杆强度设计183. 5. 2蜗杆与蜗轮的参数202.6 蜗杆轴的设计212. 6. 1轴参数设计212.6.2轴强度的校核252.7定心轴的设计252. 7. 1轴上参数计算253. 7. 2轴结构设计292. 8加紧机构的计算293. 9轴承的选择31第三章箱体参数设计334. 1主要零件的质量335. 2工作台结构尺寸33第四章数控技术发展趋势346. 1 性能发展方向356.2 功能发展方向366.3 体系结构的发展376.4 智能化新一代PC数控系统38第五章总结39参考文献40附录41致谢42III / 43摘要数

3、控机床在机械行业中扮演的角色越来越重要。德国各先进企业均采用加工中 心。速度、精度和效率是本设计中的关键性能指标。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。本设计中的数控机床采用闭环控制系统，由一组齿轮组和一组涡轮蜗杆为伺服 电机减速，带动工作台转动，回转精度的控制主要由固定在定心轴下的光栅反馈到 伺服装置完成。锁紧装置采用8组加紧液压缸、加紧瓦进行锁紧。本次主要设计方向是数控机床中的数控回转工作台，本人对主要的零件进行了 结构功能设计、选型计算以及强

4、度校核。装配图、零件图运用AutoCAD软件绘制。关键词：数控回转工作台：齿轮传动：蜗杆传动：间隙消除：蜗轮加紧-41-/43ABSTRACTNumerical control there is in the future lathe to in will develop, the middle-grade to adopt popular numerical control knife rest form a plete set, adopt the motive force type knife rest top-grandly, have such varieties as knife

5、rest of hydraulic pressure, servo knife rest, vertical knife rest, etc. concurrently, it is estimated that it will increase to numerical control knife rest demand greatly in recent years.The development trend of the Numerical control rotary table is: With the development of numerical control lathe,

6、numerical control knife rest begin to change one hundred sheets , electric liquid is it urge and urge direction develop while being servo to make up fast. Some originally design and is it continue electricity to use to four worker location vertical electronic machinery of knife rest mainly- exposed

7、to control system control some designs.And use AUTOCAD to pursue to the above part, have a more ocular knowledge of electronic knife rest. The last proposition has put forward the suggestion and measure to Numerical control rotary table.Keywords ： Numerical control rotary table ； Gear drive ； Worm d

8、rive ； Gap elimination： The worm gear steps up.第一章绪论1.1 概述数控铳床作为效率比较高的机械制造设备，现在应用的已经非常普遍了。在加工工 件时，将工件装在回转台上，为了满足工件的加工需求，能给工件加工到更多的表 面，除了一般机床都能进行的三轴直线运动之外，还必须用回转工作台来给工件做 回转运动。数控系统控制着工作台，去做各种需求的圆周运动。必要时它可以和其 他的坐标轴一起联动，这样来加工复杂一点的零件。同时在精度的保证下，理论上 可以实现任意角度、任意分度的转动。数控回转工作台的结构最常见的是用电机作 为动力源，再者是齿轮传动来减速，最后是蜗

9、轮蜗杆连接工作台，起到带动转动的 作用。设计中回转精度是主要的参考对象。现在技术越来越先进，社会对回转工作台的要求也是很大。回转工作台分类可 能会有很多，但是一般是可以分为两种，它们是数控回转工作台，还有就是分度台。 数控回转匚作令可以自动的运动加工，它的结构和市面上的一般机床的进给机构可 能有点相似。它们最主要的不同的地方在于一般机床是做直线运动的，但是数控回 转工作台还可以做回转的运动。两种回转台从外表上看上去是差不多的，关键不同 在于它们的内部。数控回转工作台乂可以细分为两种，一种开环，另一种是闭环。开环与闭环结构上是看不出什么区别的，它们的区别在于闭环它多了一个角度 测量的功能。这个测

10、量功能会反馈和系统给的指令相互对比，选择闭环的话，工作 加工的精度会高一些。1.2 数控回转工作台的发展及展望目前国内数控机床可以说得到了快速的发展，近年来取得的进步也是非常明显 不过了。尤其是国内的数控系统，从没有到现在的这么成熟。可以说我国的数控技 术大有可为，不断在接近西方国家的先进技术。作为机床的主要组成部分，回转工 作台相对机床的各方面的性能来说是非常重要的。在未来数控回转工作台主要是向着两个极端发展，一个是开发小型转台，一个 是大型转台。于此同时呢它在性能方面主要还是朝着以更强的以钢为材料的蜗轮， 这样可以很大程度的增加工作台转动的速度，增加转台承担负教的能力。未来在设 计形式上也

11、是向着多轴一起联动的趋势前进。在不久的将来，我国机床的附件将会朝着高档的水平发展。不管是产品质量或 是产品性能，都会慢慢跟上西方发达国家的水平。并不断地创新，走出自己的特色。 加强对产、学、研的结合力度，从而走专业化生产道路，面向市场，满足数控机床 发展的需求。1.3 数控回转工作台的原理数控回转工作台应用最多的还是在这三个机床中，它们分别是数控铳床、加工中心 还有就是数控膛床了。与一般的工作台比较起来，在外形上我们很难发现它们会有 怎样的不同，它们使用着不同的驱动。数控回转工作台是可以跟其他的伺服结合一 起运动。如图1-1所示该结构图就是演示的闭环数控回转工作台的内部结构怪11-1闭环内部结

12、构1-伺服电机；2-主动齿轮：3-偏心环：4-从动齿轮：5-柱销：6-压块；7-螺母；8-锁紧螺 钉、11-轴承盖、套筒;9-蜗杆：10-蜗轮：12、13-加紧瓦：14-压紧液压缸：15-活塞：16-弹 簧：17-钢球：18-光栅：这种工作台是由1电机作为动力元件的，然后2、4齿轮为电动机减速所用。 然后齿轮带动9蜗杆，9与蜗轮10配合转动这就可以带动工作台转动了。通常消 除反向间隙、传动间隙的方法有很多的，这里是用了偏心环3就能达到消除齿轮2、 4之间的啮合侧隙的目的了。其中间采用楔形拉紧圆柱销5将蜗杆9、齿轮4连接。 用这种连接方式的优点的是还可以减少各轴和轴套之间的配合间隙。回转台转角的

13、 位置是采用光栅18来进行测量的，它的测量结果会与指令信号相互比较。如果其 中存在偏差，那么将偏差放大，然后由控制电机使其朝着降低偏差的方位回转，从 而使工作台达到精确定位的目的，设计中对于台面的锁紧通过均匀分布的小油缸14 达到目的。在其要加紧时，通过油缸上面的上腔注入压力油，从而使活塞15向下移动， 然后钢球17,来推开装置中的夹紧块12、13,从而使蜗轮处于夹紧状态。当回转台 工作时，只需由数控系统来发指令，从而夹紧液压缸14,使其上腔的油回流到油箱, 而钢球17此时在弹簧16弹力的作用下向上运动，然后夹紧块12、13会从蜗轮中 松开，就在这时蜗轮就可以同回转工作台一起按系统的指令做回转

14、运动。这个工作台的导轨面采用滚柱轴承来支承，并同时采用圆锥滚子轴承来确保正 确的回转中心的位置。工作台是由镶钢滚柱导轨来支撑的，这样可以使回转台平稳 的运动。1.4 设计要求及主要参数1.4.1 设计准则将严格按照以下设计准则来完成本次设计：1）创造性的利用所需要的物理性能2）分析原理和性能3）判别功能教荷及其意义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1.4.2 本次设计中的一些主要参数（1）工作台直径：500

15、mm（2）最小分度单位：0.001（3）工作台最高转速200r7min第二章数控回转工作台的结构设计2.1设计工作台的基本要求数控回转工作台一般是由三部分组成的，其中一部分是传动装置，另一部分是原动 机，还有工作台。其中的传动装置主要是在其中传递运动，让工作台运转。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、维护便利、工艺性和经济合理等。 数控回转工作台作为数控铳床装夹工件的机床附件，它对机床的影响

16、是非常大的。 而数控回转台合理的传动方案的好坏直接影响到数控回转工作台的性能。所以选择 合适的传动方案对于本次设计显得尤为重要。2. 2数控回转工作台传动方案的选择设计前对数控回转工作台进行了详细的分析，为了设计的产品达到预期的要求我们 确定传动方案为：电机一带动一齿轮传动一带动一蜗杆蜗轮一一工作台的方案。如 下图是此次设计的匚作台传动方案简图：图2-1传动方案传动方案分析： 首先齿轮传动具有承受教能力高，运动传递平稳、准确，传递功率和圆周速度X 围大、传动效率高、结构紧凑等特点。同时蜗杆传动的特点：1 .结构紧凑蜗轮蜗杆的传动比可以达到很高的。要是和一般的传动装置比的话，在 传动比如果是一样

17、的情况下，蜗轮蜗杆的尺寸会小很多，所以节约了空间。2 .传动噪声少蜗杆齿与蜗轮的啮合是不断的，它们在传动的过程中，传动发出的声 音较小。3 .自锁当蜗杆中的导程角比齿轮间的当量摩擦角更小时，如果蜗杆是主动件，那么 机构将可以自动锁定。4 .高成本蜗杆工作是会有滑动速度，有损耗，功率也不高，而具有自锁功能的蜗杆 传动效率就更低了。为了解决这个弊端，在设计过程中蜗轮一般的话会用稀有的有 色金属作为材料。经以上对传动方案的分析总结一下：考虑将齿轮传动作为高速级，把蜗轮蜗杆 放在低速级，这样传动方案被认为是较为合理的。2. 3电机的选择根据本次设计的需求，按照工作要求和条件选交流伺服电机。主要优点有：

18、1）无I讪和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。2）定子绕组散热比较方便。3）惯量小，易于提高系统的快速性。4）适应于高速大力矩工作状态。5）同功率下有较小的体积和重量2. 3. 1选择电机的注意事项必须保证：1）电机的功率必须大于工作所需的功率，这是前提。在保证功率满足要求的前 提下为了不浪费，还是要用小功率的电机。2）各种的工作负载力矩要符合电机的矩频特性曲线之内，只有这要才能保证工作台 运转的可靠性。3)所选的电机必须满足数控回转工作台的回转精度。2.3.2电机的参数计算1)电机功率的计算回转台工作的功率的算法：回转台工作的功率的算法：Pw=FwVw/1000 n w KW (2.

19、1)Pw=Tnw/9950 n w KW (2.2)式中T=150N M, nw=36r/min,电机工作效率n w=0. 97,代入上式得Pw= 150X36/ (9950X0. 97) =0. 56 KW(2.3)电机所需的输出功率为：P0= Pw/ n式中：n为电机至工作台主动轴之间的总效率。查书得：齿轮传动的效率为nw=0.97； 一对滚动轴承的效率为nw=0.99：蜗杆 传动的效率为nw=0.82。因此，n = n 1 n 23 n 3=o. 97 xo. 993xo. 8=0.75 (2.4)PO= Pw/ n =0. 56/0. 75=0. 747KW (2.5) 一般电机的额定

20、功率Pm=(ri. 3)Po=(ri. 3)0. 747=0. 747%.97KW(2.6)则取电机额定功率为：Pm=0. 75 KWo确定电机转速。查参考文献10表2. 5如图表2-1推荐的各种机构传动X围为, 取：齿轮传动比：4-6,蜗杆传动比：10-40表2-1各种机构传动X围圆柱齿轮传动1）开式W82）单机减速器W4-63）单级外啮合新行星减 3-9速器圆锥齿轮传动1）开式W52）单级减速W3蜗杆传动1）开式15-602）单级减速10To则总的传动X围为：i=iiX 12=4X10-6X40=32240(2.7)确定电机转速N= i X nw= (40240) X 36=1440-86

21、40 r/min (2.8)2)传动转矩Tmax=9550000 X Po/Tmin=9550000 X 0. 75/1440=4. 9N M (2.9)Tmin=9550000XPo/Tmax=9550000X0. 75/8640=0. 8N - M (2.10)根据上述所计算数据可选取三菱公司的HF-SP51B型伺服电机，符合要求2. 4齿轮的设计2.4. 1齿轮材料确定 根据 GB/T1OO851988的推荐，本设计齿轮传动采用直齿圆柱齿轮传动的形式如图2-2所示。其中I为小 齿轮，H为大齿轮。同时考虑到齿轮传动要求的效率可以小点没关系，对速度也没要求，所以齿轮传动 杆选用45号钢。考虑

22、到效率提升，以及各齿面的损耗，要求齿轮面的硬度为 45-55HRCo 齿轮材料如下：1）齿轮7级精度；" 2）小齿轮用40Gr （调质处理），- -硬度为280HBS,采用实心式；3）大齿轮用45钢，调质处理，* 二采用腹板式；4）选用传动比为i=3,其中取小齿轮齿数为Z/=20,那么大齿轮齿数为Z2=iZ =60图2-22.5. 2齿轮强度计算1、按齿面接触疲劳强度设计(2.11)式中:K为载荷系数.为小齿轮转矩风为齿宽系数z”为弹性系数ibj为接触疲劳许用应力计算式中各参数1）本设计中试选取载荷系数为左= 1.2；2）算出小齿轮的转矩由电机的转距可知：力=9.55xl06x0.7

23、5/3000 = 239N M（2.12）3）查参考文献1表10-7,取齿宽系数为0二14）查参考文献表10-6可得齿轮材料的弹性影响系数Z= = 189. 9Mp°，6715）查参考文献1图10-21通过齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限（jnhm2 = 55OMpa6）小齿轮的转速丁950x10 P0 ni式中：nl为小齿轮转速其大小等于电机的转速，其余均为已知，固：9. 55x10, dn： =2984.8r/min（2.13）Ti7）查参考文献1图10-19本设计取接触疲劳寿命系数为Km=0.90, Kn2=0.958）计算接触许用应力本设计选取

24、失效概率1%,安全系数s=l,则= 0.90 X 600 = 540Mpa （2.14） s（y2= "Mm = 0 95 x 550 = 522.SMpa （2.15） s匕取较小者 则匕尸522.5Mpa将计算出来的各数值带入式中小齿轮的分度圆直径du求得dr 2 32.88"2 .计算各参数1)周转速度 yv=，dhn： =，x32.38x298L8 = 5.13in/s (2.16)600x100060x10002)齿宽b计算b =(bdx =32. 88x1 = 32. 88mm (2.17)3)齿宽与齿高比b/h模数mt = -= 1y = 1-59mm Zi

25、20(2.18)齿高 h = 2.25nl. = 2.25x1.5 = 3.38mm(2.19)齿高比 b/h=32. 88/3. 38=8. 9(2.20)4)载荷系数计算根据y=6.63z/s,精度7级，查参考文献1图10-8可以知道动载荷系数鼠=1.15,直齿轮1 =太广1；查参考文献1表10-2得本设计使用系数K=l；查参考文献1表10-4用插值法查得在精度7级，齿轮不是对称布置时， 长=1.415。由1)/11=8.9 ,攵=1.415,查参考文献图10-13得攵样= 1.30； 故教荷系数：k =上院工人户xL15xlxL 415=1.627 (2.21)5)校正分度圆直径，由参考

26、文献1式10-10得=32.23mm(2.22)6)模数 m ?=必= 32.23/20 = 1.61 (2.23)Zi3.按齿根的弯曲强度计算查得参考文献1式10-5知道计算弯曲强度的公式如下：m1犯暂(2.24)悔区一(1)计算公式内的各数值1)查参考文献1图10-2得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为0阳=500MP” ：大齿轮的弯曲疲劳强度极限为(jl：E2 = 380MP"2)查参考文献图10-18取小齿轮的弯曲疲劳寿命系数为Kfni=0. 85；大齿轮的弯曲疲劳寿命系数为Kfn" 883)计算弯曲疲劳许用应力设计采用弯曲疲劳安全系数5=1.4 ,查参考文献1式10-12

27、得：bJ = Kn。=0 85x500/1. 4 = 303. 57Mpa (2.25) so.= Kn® = 0. 88x380/1.4 = 238. 86Mpa (2.26) s4)载荷系数kK =kAKK.L = lxL 15x1x1. 3 = 1. 5 (2.27)5)查参考文献1表10-5得到齿形系数小齿轮：匕尸2.8大齿轮：Yf2=2. 286）查参考文献1表10-5得应力校正系数小齿轮 Ysal=l. 55 大齿轮：Ysa2=l. 736)求 = 2. 8x1. 55/303. 57 = 0. 0143 (2.28)(2.29)彳咚个史=2,28 x 1.73/238.

28、8 6 = 1.0165将所求的参数代上式中得:2x 1.5x 1.72 八 A,“，一八、；x 0.0165 = 1.29mm (2.30) lx202（2）两种强度设计由以上计算的模数对比可知：按照齿面接触强度来计算的模数m要大于由齿根 弯曲强度计算的模数m。齿轮模数m数值在设计中要以弯曲强度为主，由此我们 不妨使用模数m= 1.29 ,并我们就就近用m= 1.5mm ,分度圆直径使用di=32.23mm。 通过这知道小齿轮齿数：Zkd/m二22 即小齿轮齿数为：22 大齿轮齿数：Z2=i*Zi=66 即大齿轮齿数为：66按照这种方法设计出的齿轮，既符合了齿面接触疲劳强度，乂符合了齿根弯曲

29、 疲劳强度，并且做到了结构的紧凑，避免浪费资源。2.4. 3尺寸计算1）求分度圆直径 d.=Zi*m = 22*l. 5 = 33mmd, = Z.*m = 66*L 5 = 99mm2）中心距di + d，33 + 99 0a = = 66mm223）齿轮宽度计算b = ""di = 0* 6*33 = 19. 8mm本设计中取8k25mm, &二20mm4）齿顶高hai = ha2 =h；m = l*l. 5 = 1. 5mm5）齿跟高he = hf2 =出；+c*）m = 2. 0mm6）齿全高h = （2h* +c'）m = 4. 9mm7）齿顶圆直

30、径da1=（z + 2h； ）m = 36mm乙=（z + 2h； ）m = 102mm8）齿根圆直径dfi =（Zi-2h； -2c*）m = 30mmdr =（Z« - 2h； 2c* ）m = 96mm2.4. 4齿轮结构设计如图2-3, 2-4所示，分别为小齿轮、大齿轮的零件图。大齿轮采用实心齿轮，小齿 轮采用腹板式齿轮，采用单键连接齿轮与轴。笫I 1【公差组为8级。Up.00210.002A90,0起2、C2 /30±0,。5图2-3小齿轮图300 s*6 M5- - SOK 书QJIG0Teg2. 5蜗轮蜗杆设计EC LFbg8M.多图2-4大齿轮图查GB/T1

31、0085-1988,本次设计还是选渐开线式Z/ ,传动比为i=2（k在材料的 选取上，考虑到蜗杆传动功率挺小的，速度也快不起来，所以：1）蜗杆选45钢；2）为了提高效率和耐磨性，所以蜗轮蜗杆螺旋齿面要求淬火，其硬度为45-55HRC； 3）蜗杆用铸锡磷青铜ZcuSnlOPl,金属模铸造。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。2. 5.1蜗轮蜗杆强度设计按齿面接触疲劳强度进行设计：按照闭式蜗杆传动的设计准则要求，设计时应先按齿面接触疲劳强度来进行设 计，再校核齿根弯曲疲劳强度，由参考文献1,得传动中心距：3 1心麻（等r <2.31）式中K为载荷系数工为

32、蜗杆上的转矩Ze为弹性影响系数Zp为接触系数oj为许用接触用力确定式中各参数1）计算蜗轮上的转矩不按Z尸2,估取效率n = 0.75,则 95. 5xl05 P.i12 = i1xi2 = 3x20 = 60d = a = 2984. 8/60= 49. 74r/min112p. = pi.n = l, 747*0.8 = 0. 55Kw那么T2为95. 5x105 xP- 95 5xl05 xO 55T =2=77757.22NM （2.32）12 d49.742）教荷系数由于工作载荷较为稳定，所以选取载荷分布不均匀系数k： = l，查参考文献川表H-5 选取使用系数为K=l.15,同时考虑

33、到载荷系数不高，工作中对蜗轮蜗杆冲击不大, 故选取动载荷系数k、, = L05则k =kAkpkv = 1-213）弹性影响系数Z£因为本设计中蜗轮选用的材料为铸锡磷青铜来和材料为45钢的蜗杆相配，故选取1Ze = 160MP&24）接触系数Z?设计中先假设蜗杆分度圆直径&和中心距a的比dMa=0.35,查参考文献1图11-18 中可得Zp = 2.95）许用接触应力本设计中蜗轮为铸锡磷青铜ZcuSnPl,并且铸造用的是金属模，蜗杆的螺齿面硬度 >45HRC,可查参考文献1表11-7中可以基本许用应力为0=268g0。应力循于不次数N = 60jn,LH = 6

34、0xlx67. 55x8x2x250x8 = 1. 3x10s寿命系数 Khn = V-10, 73八心3x10s则。/ = KjJoJ = 0- 73x 286 = 195. 64MPa将以上参数代入式中计算中心距a>3lKTXvr） 6蜗杆轴的设计本设计中蜗轮轴是45钢，调质处理。 =J1. 21x77757. 22x（3经3A =80. 89mm （2.33）Y Eo,.195.64取中心距a二100，因i=20,查参考文献1表11-2本设计取模数为m=4,设计中蜗杆分度圆直径为di=40mmo这时dMa=40/100=0. 4，查参考文献1图1178中可以得到接触系数为Z； =2

35、. 72,因为Zp'Zp，所以 以上的所有计算结果均符合要求。2. 5. 2蜗杆与蜗轮的参数（1）蜗杆1）轴向齿距查参考文献表11-3得= ji m = 3. 14x4 = 12. 56mm 2）查参考文献口表11-2可知直径系数q=10,分度圆导程角丫=21。48' 05”,3）齿顶圆直径da1 = d1 + 2h：m = 48mm4）齿根圆直径df 1 = 4 - 2 （h；m + c） = 30mm5）蜗杆轴向齿厚a = in m = 6. 28mm4 2（2）蜗轮1）查参考文献表11-2可知蜗轮齿数Zu41,变位系数X2=0.5；验证传动比i=Z2/Zi=41/2=20

36、. 5而设计中的传动比误差为20.5 -20/20= 2. 5%,是允许的,符合设计要求。2）蜗轮分度圆直径& = mZo = 164mm3）蜗轮齿顶高上二= m（ha； +&） = 21111114）蜗轮喉圆直径da2 = d2 + 2ha2 = 166mm5）蜗轮齿根高h* = ni（ha； -氏 + d）=7硒6）蜗轮齿根圆直径df2 = d2-2hf2 = 150mm7）蜗轮咽喉圆半径rB2 = a-|da2 = 177ram=2L= 81.45N (2.34)而 F0 = 0Fi = EtanQ. = 29.65N (2.35)3 .计算轴最小直径。查参考文献1式15

37、-2,查参考文献文表15-3,选取4:112,则dBin=Ao?P=9nim n.3取d由此取轴两端的直径是33mm4 .轴的结构轴结构如下图2-10所示。由于轴承同时受到了径向力和轴向力，所以设计中 选用单列圆锥滚子轴承。根据要求并因为dr=30 mm,所以选用单列圆锥滚子轴承 30206,其尺寸为 d x D x T=30mm x 62mm x 17.25mmo图2-5蜗杆轴结构(1)计算各轴长1)设计满足最小轴要求di -2=30mm di- 3= 32mmdiz- B= 30mm 1 9=30mmli-2=63mm12- 3=30mm2）设计确保大齿轮合理装配d i n-12= 30m

38、mdn-12= 32mmln-i 2=32mmlia-n=12mni3）设计确保蜗杆安装134=7 2mmd3-4=40mmda = 40mm1* s = 25mm4）结合与涡轮的配合设计1m2 =270mm1a7= 82mm10mm d6.7=40mm（2）涡轮轴各端倒角为1.5x45° ,其轴肩的各圆角的半径为R2图2-6轴1力图对涡轮轴受力分析，如图2-6为涡轮轴的受力分析图;Fn = Fntan aT2 = Lit= oFtiri=Ft2,r2F.c = 1263. 6NF= 635. 7N= 459. 9N可以从图中明显得知截面A才是危险的。下表2-2为截面A处的及M的 值

39、：表2-2涡轮轴截面强度计算轴载荷水平面H垂直面V支反力力 FF.v/i=995.8NFa7/2=736.8NF.w1=55.73NF,W2=234.17N轴上弯矩 MM/尸 124298. 6N，mmMv=39504. 48N,mmcos-10轴总弯矩Mh = 130424N M轴上扭矩TT=50643N2. 6.2轴强度的校核设计中在对涡轮轴校核时，一般只需校核涡轮轴受到最大扭矩、弯矩截面的强 度，即截面A。参考文献1式15-5和上述表中的参数，再加上轴是单向旋转的， 涡轮轴的扭矩切应力就是脉动循环变应力，选a=0.6。那么计算轴的应力：+(Q T J=6. OMpa (2.36)_ J1

40、30 4 242 +(0 . 6x5064390. 1x60. 83设计中已经选定心轴是45钢，调质处理。查参考文献1表51-1可以知道o_J = 60Mpa，明显满足的条件O” v，所以是安全。2. 7定心轴的设计本设计中轴1材料采用45钢，调质处理2. 7. 1轴上参数计算(1)求定心轴上的设计中取轴承传动效率几=0. 99联轴器传动效率n： = 099Pi = P 几4 = ° 73*° 99*0. 99 = 0. 715Kwn，= 4035. 2r/minpT = 9550000-1 = 1720N-mm1 rii(2)计算作用于齿轮上的力上面我们已经求出了小齿轮分

41、度圆直径是40. 5mmF =驾=""a。= 104. 24N“d 33Fr = Fttan20° = 104. 24* 0. 364 = 37. 94NFa = ON轴上力情况分析如下图2-7所示图2-7轴2受力图（3）轴的设计1）本设计拟定轴1上零件的结构情况如图2-7所示；2）本设计中轴承初步为滚动轴承。考虑到轴承在工作中同时受到了径向力与轴向力 的作用，所以设计中采用单列圆锥滚子轴承。根据工作的需求，并且15厘4”， 查参考文献表9-30初步选定圆锥滚子轴承30204o按照轴向定位来确定轴的各段参数。17一目图2-8di-= 48mmLi-ii=50mm二

42、 94mmLm-n=30mniLir-15mmL/r 产 181nmdm-j 卜匚 50mmde-产 4 6mmdr 户40mmd ri-n/=34mmL vi-viF- 18mm4）轴上周向定位采用螺栓连接方式。5）倒角、圆角查参考文献1表15-2,选轴右端的倒角0.8x45。6）求轴的载荷如图2-9所示，是轴1定心轴所受的应力分析图；从设计中轴的工作环境和结构图可以得知截面才是轴的危险截面。下表为截面上的M、Mv及M,如表2-3所示；表2-3定心轴轴截面强度计算轴载荷水平面H垂直面V支反力力 FFm/i=18.02NFm/2=477.7NFw=6.55NFm，2=173.45N轴上弯矩 M

43、M/二2866. 2N , mmMvc1040. 7N , mm轴总弯矩Mh =血；+ M； = 3068 JON. mm轴上扭矩 TT=17846N nun图2-97）根据弯扭合成应力来计算校对定心轴在对定心轴校核时，一般只需校核定心轴上承受最大扭矩、弯矩所在的截面的强度, 即危险截面d查参考文献1式15-5和上述表中的参数，再加上定心轴单方 向旋转的，其扭矩切应力就是它的脉动循环变应力，取。二0.6。计算轴的应力:= 2.6Mpa (2.37)0. Ix353_ VM1' +(a T3)： _ a/3068. 102 +(0. 6X17846)2设计中已经选取了轴1是45钢，采用调

44、质处理，查参考文献川表51-1可以知道 【O_J = 60Mpa,明显满足的条件Oy vo_J，所以是安全。2. 7. 2定心轴结构设计如图2-9所示，为设计的定心轴的结构，轴共分六段。各轴段的参数已经列出，详 见轴CAD图纸。图 2-103. 8加紧机构的计算采用液压缸作为工作台的夹紧装置，液压缸乂称为油缸，它是液压系统中的一 种执行元件，其功能是将液压能装变为直线往复式，或摆动式机械运动。液压具有 很多优点：1、工作比较平稳，反应快，冲击小，能高速启动；2、液压缸的体积小、 重量轻、惯性小，结构紧凑，能输出较大的力；3、控制调节方便，易于实现自动化; 4、由于功率损失所产生的热能可由流动的

45、山带走，所以可避免在系统某些局部位置 所产生的过度温升，等等。工作原理：1、自锁销及回转台升起2、回转台回转及缓冲3、回转台会靠4、回转台加紧单个油缸的尺寸计算1、活塞：缸筒活塞的材料为45钢，查机械设计手册得抗拉强度为600Mpa,取安全 系数为1.5,得许用应力为：600/1. 5=400Mpa：活塞直径：28mm。2、缸筒直径：按照机械设计手册选取液压缸筒内径D=28mm。3、活塞行程确定活塞行程为7mm。4、活塞及杆重计算：G = n/4x(282 x29)xl0-9 x7. 8xl03 x9. 8 = 1. 36N (2.38)5、弹簧选择计算：按照机械设计手册选取截面直径0. 8m

46、m,弹簧直径D2=5mm,有效圈数为4, 单圈弹簧刚度为32. 4n/mm,则整根弹簧的刚度K=32. 4/4=8. In/mm。6、夹紧力的计算：弹簧预压缩量为：S二G/K= 1. 36/8. 1=0. 17mm确定活塞的行程为5mm，则弹簧力为：R = K(S + L) = 8. lx(5 + 0. 17)=42N查表得液压缸的系统压力P=6Mpa, = 0.9 o则液压缸的加紧力为：F =(3t/4(If-d2)pxn-Ft)cos3(T = (n/4x282x6x0. 9-42)cos3b = 246N (2.39)其中，去夹紧块涡轮的摩擦系数 =04则摩擦力为：/ = x b=0.4

47、 x 2461 = 984.4N此工作台拟采用八个液压缸进行加紧，八个也阳刚的总夹紧力:F =984. 4*8 = 7875. 2N7、制动力矩验算：M 二 FL由初始条件确定会装工作台所承受的负转矩为145. 89N -M有结构可知：L=314mm,得 M=7875. 2*0. 314=2472. 81X MM=2472 81N M>145. 89N M2.9轴承的选择本次设计共用到两对轴承，分别是在定心轴和蜗杆轴上。由于都受到了轴向力 与周向力的作用，所以本设计中都采用滚动轴承。滚动轴承作为机械中应用最广泛 的部件之一，其主要是通过元件的滚动接触从而支撑零件的转动。较滑动轴承而言,

48、滚动轴承具有摩擦力较小，便于启动，消耗功率少等优点。并且目前较常用的滚动 轴承大部分都已经标准化，所以在采用滚动轴承时，只需要根据工作条件来准确的 选择轴承的型号。考虑到设计中各轴在不同方面的误差会直接导致加工误差，因此在本设计中选 用了调心性能较好的圆锥滚子轴承。此轴承在工作时不仅可以同时两个方向的力作 用，分别是径向及轴向。而且它的外圈是可以分开的，在安装时，游隙是可调的。 该轴承的代码为3000,再按安装尺寸挑选轴承的型号。本设计中定心轴所采用的圆 锥滚子轴承为30204,涡轮轴选用的滚子轴承为30206 .1、轴承游隙的选择设计中轴承游隙是可以调节的。它可以通过端盖下面的垫片从而调整，

49、这种方法快 捷。2、轴承润滑滚动轴承在工作是，应该使用润滑来避免轴承元件磨损。润滑可以达到减少摩 擦与尽量减少磨损，同时还起到冷却、减震、密封等用处。可以说合理的润滑对提 升轴承的性能起到非常大的作用。滚动轴承常采用的润滑方法有好多。其中有脂润滑、油润滑和固体润滑。考虑到回转台工作启动频繁，工作时长，温度相对较高。所以设计中采用油润 滑。3、轴承密封装置设计中轴承密封的目的是隔离水，灰尘等等一些杂质，并保证润滑剂不会流失。 密封装置乂能分两大类，它们是接触式、非接触式。本设计中，选用的是接触式密 封中的唇形密封圈。第三章箱体参数设计此毕业设计为毕业答辩通过的优秀毕业论文，完整说明书和全套设计图

50、纸 请加扣扣：3257841604定心轴Al. dwg AutoCAD 图形 89 KB14大齿轮衣.dwd iPcutoCAH 图形 133 KE： :翻译.docMicrosoft "ft'ord.文档51 KB端杆Al . d警kutoCAI 的115 KB调整套A2. dwg AutoCAD 图形77 KB马立波说明书改.强Hicrosoft Word 文档1, 139 KB小齿轮A3.AutoCAD 图形60 O任务书.docMi crosoft Word 文档16 KB压板A2. dwg AutoCAD 圆形70 ED装配图AO.乱片 kutoCAI 因形330

51、KB第四章数控技术发展趋势4.1 性能发展方向4.2 功能发展方向(1)用户界面图形化 用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同 用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软 件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体 等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使 用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体 动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例 缩放功能的实现。(2)科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，

52、使信息 交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。 可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟 样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。 在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM,如自动编程设计、参数自动设定、刀 具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。 插补和补偿方式多样化。多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间 椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非 均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项

53、式插补等。多种补偿功能如间 隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前 馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。 （4） 内装高性能PLC。数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编 程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铳床的标准PLC 用户程序实例，用户可在标准PLCni户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自 己的应用程序。 （5）多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于 一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领 域，应用多媒体技术可以做到信息处理

54、综合化、智能化，在实时监控系统和生产现 场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。4. 3体系结构 的发展（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、 CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应 用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体 积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示 技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装 技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改 进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。（2）模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、 位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方 式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。（3）网络化。机床联网可进