1 目 錄 前 言 . 1 §0. 國(guó)際先進(jìn)的感應(yīng)淬火技術(shù) . 1 §我國(guó)工業(yè)應(yīng)用感應(yīng)熱處理技術(shù)現(xiàn)狀 . 1 第一章 傳動(dòng)方案及總體設(shè)計(jì)的確定 . 3 §工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的基本要求與工作臺(tái)的分類(lèi) . 3 §工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的基本要求 . 3 §數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分類(lèi) . 3 §傳動(dòng)方案的選定 . 3 §工作臺(tái)的總體設(shè)計(jì) . 4 第二章 動(dòng)力及位置檢測(cè)器件的選擇與計(jì)算 . 6 §伺服電機(jī)的特點(diǎn)與種類(lèi) . 6 §伺服電機(jī)的選擇 . 6 §編碼器的選擇 . 9 §編碼器的原理及分類(lèi) . 9 §碼器的選用 . 11 §2. 3 傳動(dòng)比的確定 . 12 §各軸轉(zhuǎn)速的確定 . 12 §率及轉(zhuǎn)矩的確定 . 13 第三章 齒輪的設(shè)計(jì) . 13 §選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) . 13 §按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) . 14 第四章 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) . 18 §蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型的選擇及雙導(dǎo)程蝸桿的原理 . 18 §蝸輪蝸桿傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)及校核 . 22 §蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 . 23 第五章 主軸的設(shè)計(jì) . 28 §軸的負(fù)載計(jì)算 . 28 §主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 29 2 §軸的校核 . 31 第六章 軸承的選擇與計(jì)算 . 34 §工作臺(tái)承重推力球軸承設(shè)計(jì)計(jì)算： . 34 §主 軸定位角接觸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 35 §蝸桿角接觸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 36 第七章 聯(lián)軸器的選擇與校核 . 38 §聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)選型及 計(jì)算 . 38 §聯(lián)軸器型號(hào)、尺寸的確定 . 39 §主軸與旋轉(zhuǎn)編碼器間聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)選用 . 39 結(jié) 論 . 40 參考文獻(xiàn) . 41 致 謝 . 42 1 前 言 §國(guó)際先進(jìn)的感應(yīng)淬火技術(shù) 電源：國(guó)外 固態(tài)晶體管電源技術(shù)逐步成熟，并已商品化，系列化，低頻段有取代晶閘管電源趨勢(shì)； 采用并聯(lián)振蕩電路 ，采用串聯(lián)諧振電路，功率高達(dá) 1000 率 200 400400 淬火機(jī)床：感應(yīng)淬火機(jī)床更加趨向自動(dòng)化， 制逐漸增多，自動(dòng)分檢零件與自動(dòng)識(shí)別進(jìn)機(jī)零件功能的機(jī)床增多。主要分為以下兩種： 1，通用淬火機(jī)床 ：目前通用淬火機(jī)床朝柔性化方向發(fā)展，一臺(tái)淬火機(jī)床可以對(duì)不同性能要求的不同零件感應(yīng)加熱淬火； 2，專(zhuān)用淬火機(jī)床 ：專(zhuān)用淬火機(jī)床更加專(zhuān)用化，采用機(jī)械手上下零件，加熱、淬火、回火、校直、檢查完全自動(dòng)進(jìn)行。 淬火工藝： (1)靜止式曲軸感應(yīng)淬火； (2)低淬透性鋼齒輪淬火； (3)雙頻感應(yīng) 加熱淬火 §國(guó)工業(yè)應(yīng)用感應(yīng)熱處理技術(shù)現(xiàn)狀 電源：我國(guó)的電源技術(shù)經(jīng)歷了機(jī)械式中頻發(fā)電機(jī)組和真空管式高頻電源、晶閘管中頻電源及全晶體管電源三個(gè)發(fā)展階段。在 20 世紀(jì) 80 年代后期，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，晶閘管中頻電源已完全取代了中頻發(fā)電機(jī)組，我國(guó)自 90 年代中期也已逐步取代。 淬火工藝：隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)采用感應(yīng)淬火的零件的種類(lèi)和品種不斷增加。目前使用的淬火介質(zhì)包括：水、聚乙烯醇、聚迷水溶性淬火介質(zhì)、 富頓 251 等。所采用的加熱方式及應(yīng)用主要包括：橫向磁場(chǎng)靜止一次加熱淬火；橫向磁場(chǎng)連續(xù)加熱淬火 ；橫向磁場(chǎng)多段連續(xù)加熱淬火；縱向磁場(chǎng)整體一次加熱淬火；仿形感應(yīng)器零件旋轉(zhuǎn)加熱淬火；感應(yīng)接觸加熱淬火；內(nèi)孔的一次及連續(xù)加熱淬火；階梯軸類(lèi)零件的旋轉(zhuǎn)加熱淬火；平面類(lèi)零件的一次及連續(xù)加熱淬火；薄壁類(lèi)復(fù)雜零件一次及連續(xù)加熱淬火；復(fù)雜形狀零件的一次加熱淬火；槽口一次淬火；復(fù)雜回線(xiàn)工件旋轉(zhuǎn)一次加熱淬火等。 2 淬火機(jī)床： 1，通用淬火機(jī)床方面，一汽技術(shù)中心開(kāi)發(fā)的臥式數(shù)控淬火機(jī)床主驅(qū)動(dòng)采用交流伺服電機(jī)拖動(dòng)，移動(dòng)速度穩(wěn)定均勻、定位準(zhǔn)確、重復(fù)精度高；零件旋轉(zhuǎn)采用變頻調(diào)速，能適應(yīng)多方面工藝要求；采用能量和數(shù)控技術(shù)對(duì)不同性能要求的不同 零件感應(yīng)加熱淬火，甚至在同一零件上實(shí)現(xiàn)多段變功變速，編程容易可操作性強(qiáng)； 2，專(zhuān)用淬火機(jī)床方面，二汽和天舒機(jī)電科技有限公司經(jīng)過(guò)多年努力，攻克一個(gè)個(gè)難關(guān)，采用功率脈沖分配技術(shù)、尾座自由頂尖技術(shù)、薄型淬火變壓器技術(shù)、獨(dú)立懸掛技術(shù)、懸掛平衡技術(shù)等分別研制成功曲軸全自動(dòng)淬火機(jī)床，與電源、水冷系統(tǒng)組成成套淬火設(shè)備可對(duì)車(chē)用內(nèi)燃機(jī)曲軸進(jìn)行各軸徑的圓角及軸徑淬火、軸徑淬火自回火，采用計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)顯示屏對(duì)設(shè)備的加熱、淬火工藝參數(shù)諸如電壓、電流、頻率、時(shí)間、壓力、流量溫度等進(jìn)行監(jiān)控和顯示，目前國(guó)內(nèi)多家采用。 綜上可知，數(shù)控淬 火機(jī)床的開(kāi)發(fā)與制造對(duì)于當(dāng)前淬火行業(yè)的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)是具有前瞻意義的，是淬火機(jī)床數(shù)字化的必然趨勢(shì)。 3 第一章 傳動(dòng)方案 及總體設(shè)計(jì) 的確定 §作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的基本要求與工作臺(tái)的分類(lèi) §作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的基本要求 根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 回轉(zhuǎn) 直徑為 500 轉(zhuǎn)速范圍為： 0 50 r/ 所承載工件的最大質(zhì)量為： 2000 ； 回轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)具備電子轉(zhuǎn)角給定與檢測(cè)裝置，其 h 精度為 "10 。 § 控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分類(lèi) 由于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功能要求連續(xù)回轉(zhuǎn)、進(jìn)給并與其他坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，因此采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、分度和定位，其定位精度由控制系統(tǒng)決定。根據(jù)控制方式，有開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 1. 開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用電液脈沖馬達(dá)或功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 。 2. 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)與開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)基本相同，區(qū)別在于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量元件 (圓光柵、圓感應(yīng)同步器、脈沖編碼器等 )。測(cè)量 的結(jié)果反饋與指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)控制原理進(jìn)行工作，使工作臺(tái)定位精度更高。 §動(dòng)方案的選定 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，本設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)方案選擇閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)方案，動(dòng)力源為伺服電機(jī)，經(jīng)雙導(dǎo)程一級(jí)蝸輪蝸桿減速傳遞給工作臺(tái)，在心軸端部加裝旋轉(zhuǎn)編碼器作為轉(zhuǎn)角反饋裝置。 4 如圖 1回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)鏈圖，驅(qū)動(dòng)裝置為伺服電機(jī)，伺服電機(jī)與編碼器相連，伺服電機(jī)帶動(dòng)小齒輪運(yùn)動(dòng)，小齒輪通過(guò)與大齒輪嚙合實(shí)，大齒輪采用雙片齒輪結(jié)構(gòu)以達(dá)到自動(dòng)消除齒側(cè)間隙的目的，大齒輪帶動(dòng)蝸桿傳動(dòng)，通過(guò)蝸輪蝸桿的嚙合實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速，該蝸 輪蝸桿采用雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿系統(tǒng)，以 消除正反傳動(dòng)產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙，降低傳動(dòng)誤差 。通過(guò)蝸輪蝸桿的傳動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn) 。 工件編碼器雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿系統(tǒng)伺服電機(jī)圖 1作臺(tái)的總體設(shè)計(jì) 如圖 1 工作臺(tái)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)一對(duì)齒輪 30、 31和一對(duì)蝸輪副 5、 7傳動(dòng)工作臺(tái)，帶動(dòng)共作臺(tái)作回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。采用雙片齒輪 30消除齒輪嚙合間隙，蝸桿采用雙導(dǎo)程。伺服電機(jī)帶有每轉(zhuǎn) 1000個(gè)脈沖信號(hào)的編碼器作為角度測(cè)量反饋原件。分度精度為 10 。 工作臺(tái)采用環(huán)型，材料為 灰鑄鐵 200，工件的定位采用莫氏 4 號(hào)錐。 1 2 3 58101112131461917 18 20 21 22 7915 416610? 55757 0H 7/ - 角接觸求軸承；3 - 軸承套環(huán)；4 - 盤(pán)式制動(dòng)器；5 ；6 - 箱體；7- 蝸桿；8- 圓柱銷(xiāo)；9 - 蝸輪軸；9 - 頂尖；1 0 - 圓錐滾子軸承；1 1 - 螺釘；12 - 推力球軸承；1 3 - 回轉(zhuǎn)臺(tái)；14 - 螺栓；1 5 盤(pán)；1 6 - 螺釘；1 7 - 螺釘；18 - 套筒；1 9 母；2 0 - 連接軸；21 - 螺釘5 圖 1425262927343532363738394041422330312833?00500H7/8桿；24 球軸承；24 ；25 ；26 槽沉頭螺釘；27 ；28 ；29 輪；30 輪；31 ；32 ；33 盒；34 ；35 ；36 墊片；37 套環(huán)；38 觸球軸承；39 母；40 ；41 ;4 2- 螺釘圖 1 第 二 章 動(dòng)力及位置檢測(cè)器件的選擇與計(jì)算 §服電機(jī)的特點(diǎn)與種類(lèi) 伺服電機(jī)是在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置，可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確。伺服電機(jī)可分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。 1. 直流伺服電機(jī) 直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。 有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè) 和民用場(chǎng)合。 無(wú)刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境。 2. 交流伺服電機(jī) 交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率，大慣量，最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增大而快速降低，因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。 §服電機(jī)的選擇 根據(jù)工作臺(tái)的工作情況以及工作 需要，工作轉(zhuǎn)速較低，但在工作過(guò)程中有變速環(huán)節(jié)，因此對(duì)伺服電機(jī)的要求是：轉(zhuǎn)速中等，扭矩較大，能承載較高的負(fù)載慣量。根據(jù)以上要求，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有伺服電機(jī)產(chǎn)品的研究調(diào)查和反復(fù)比較，決定采用大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、中轉(zhuǎn)速、大扭矩系列伺服電機(jī)，具體型號(hào)選擇計(jì)算如下： 1. 負(fù)載情況 由于淬火機(jī)床在工作時(shí)感應(yīng)頭與工件要保持一定的距離，不像其他機(jī)床那樣存7 在切削阻力，因此，動(dòng)力電機(jī)只要能克服工件回轉(zhuǎn)時(shí)傳動(dòng)部件的摩擦阻力即可。各部件的摩擦阻力及效率情況如下： (1) 效率計(jì)算 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)共使用了兩對(duì)角接觸軸承、一對(duì)深溝球軸承和一個(gè) 單列推力球軸承，以及一個(gè)聯(lián)軸器和一個(gè)蝸輪蝸桿副，具體效率如下： 滾動(dòng)軸承： 對(duì)） 聯(lián)軸器： 輪蝸桿副： 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率為 0 . 9 8 0 . 9 8 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 7 6 5= = % 總(2) 工作狀況 設(shè)計(jì)最大工件質(zhì)量為 2000作臺(tái)自重約為 65軸質(zhì)量約為 15具質(zhì)量約為 30及軸承法蘭盤(pán)的重量，總承質(zhì)量低于 2250推力球軸承的總承重為： 0 m g 2 2 5 0 9 . 8 2 2 0 5 0 N 2 2 . 0 5 k = =(3) 推力 球 軸承型號(hào) 的 選擇 由于工作臺(tái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍為： 0 50r/于轉(zhuǎn)速較低的情況，故主要應(yīng)對(duì)其進(jìn)行靜載荷強(qiáng)度的計(jì)算，即： 0 由機(jī)械設(shè)計(jì) 13得靜強(qiáng)度安全系數(shù) 2S=0故 02 2 2 2 . 0 5 4 4 . 1 0 k = = 0考慮到空心軸與頂尖的直徑尺寸，以及工作臺(tái)在工作時(shí)的平衡支撐性能，故選用 51176 型推力球軸承，其尺寸及參數(shù)為： 3 8 0 4 6 0 6 5d D T = ，440 a ， 2 2 1 0 k a ， ，極限轉(zhuǎn)速 /(r/脂 430，極限轉(zhuǎn)速/(r/油 600，重量 23.0 。 (4) 推力球軸承的摩擦力矩 M 滾動(dòng)軸承的摩擦力矩可以按照軸承內(nèi)徑由下式計(jì)算： M / 2= 這里 ， M ：摩擦力矩， N u：摩擦系數(shù)，表 5：軸承負(fù)荷， N d：軸承公稱(chēng)內(nèi)徑， 查得推力球軸承的摩擦系數(shù) u=： M 2 0 . 0 0 3 2 2 0 5 0 3 8 0 / 2 1 2 5 6 8 . 5 N m m= u P d / = 2. 伺服電機(jī)型號(hào)的選擇 根據(jù)以上計(jì)算，結(jié)合市場(chǎng)上伺服電機(jī)的產(chǎn)品情況，初選伺服電機(jī)型號(hào)為：服電機(jī)參數(shù)如下： 額定輸出功率為： 3 額定電源電壓為： 220V（ 額定轉(zhuǎn)速為： 3500r/ 額定轉(zhuǎn)矩為： m， 峰值轉(zhuǎn)矩為（瞬間）： m， 最高轉(zhuǎn)速為： 2400 電勢(shì)系數(shù)： s/ 轉(zhuǎn)矩系數(shù)： m/A， 轉(zhuǎn)子慣量： 252000 額定線(xiàn)電流（有效值）： ， 額定線(xiàn)電壓（有效值）： 伺服電機(jī)的外形尺寸如下圖所示： 圖 2服電機(jī)外觀尺寸 3. 摩擦阻力矩計(jì)算 (1) 蝸桿軸承的摩擦力矩 蝸桿采用一端固定一端游動(dòng)的支撐，游動(dòng)端沒(méi)有軸向力，因此只有效率計(jì)算即可，固定段為一端角接觸軸承，所受軸向載荷等于蝸桿所受軸向力，為 4864N，9 則摩擦力矩為： 1 /2M M ：摩擦力矩， u ：摩擦系數(shù)， P ：軸承負(fù)荷， N d ：軸承公稱(chēng)內(nèi)徑， 入數(shù)據(jù)得：1 0 . 0 0 1 2 4 8 6 4 4 0 / 2 1 1 6 . 7 4 N m = (2) 心軸 軸承的摩擦力矩 與蝸桿類(lèi)似，心軸上的深溝球軸承同樣為游動(dòng)支撐，主要起中心定位作用，因此只計(jì)算角接觸軸承的摩擦力矩即可，軸承所受軸向負(fù)載為 462N，力矩計(jì)算如下： 2 0 . 0 0 1 2 4 5 7 . 4 8 5 5 / 2 1 5 . 0 9 N m = (3) 工作臺(tái)承重軸承的摩擦力矩 作為工件的主承重軸承，工作臺(tái)推力球軸承的摩擦力矩對(duì)工作 的回轉(zhuǎn)影響尤為重要，其工作載荷即工件與工作臺(tái)的總重，為 摩擦力矩計(jì)算如下： 3 / 2 0 . 0 0 3 2 2 0 5 0 3 8 0 / 2 1 2 5 6 8 . 5 N m u P d = = 綜上可知，總的摩擦力矩為 : 12 1 1 6 . 7 4 + 1 5 . 0 9 + 1 2 5 6 8 . 5 = 1 2 7 0 0 . 3 3 N m M + M + M = 因此所選電機(jī)符合要求。 §碼器的選擇 §碼器的原理及分類(lèi) 1. 編碼器如以信號(hào)原理可以分為增量型編碼器和絕對(duì)型編碼器。 (1) 增量型編碼器 (旋轉(zhuǎn)型 ) a. 工作原理： 由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán)，其上有環(huán)形通、暗的刻線(xiàn)，有光電發(fā)射和接收器件讀取 ,獲得四組正弦波信號(hào)組合成 A、 B、 C、 D,每個(gè)正弦波相差 90 度相位差10 （相對(duì)于一個(gè)周波為 360 度），將 C、 D 信號(hào)反向，疊加在 A、 B 兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè) Z 相脈沖以代表零位參考位。 由于 A、 B 兩相相差 90 度 ，可通過(guò)比較 A 相在前還是 B 相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。 編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線(xiàn)，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線(xiàn)，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。 分辨率 編碼器以每旋轉(zhuǎn) 360 度提供多少的通或暗刻線(xiàn)稱(chēng)為分辨率，也稱(chēng)解析分度、或直接稱(chēng)多少線(xiàn)，一般在每轉(zhuǎn)分度 510000 線(xiàn)。 b. 信號(hào)輸出： 信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓） ,方波（ ,集電極開(kāi)路（ ,推拉式多種形式，其中 長(zhǎng)線(xiàn)差分驅(qū)動(dòng)（對(duì)稱(chēng) A,挽式輸出，編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng)。 信號(hào)連接 編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、 算機(jī)， 計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開(kāi)關(guān)頻率有低有高。如單相聯(lián)接，用于單方向計(jì)數(shù)，單方向測(cè)速。 相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。A、 B、 Z 三相聯(lián)接，用于 帶參考位修正的位置測(cè)量。 A、 B、 Z、 于帶有對(duì)稱(chēng)負(fù)信號(hào)的連接，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為 0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。對(duì)于 帶有對(duì)稱(chēng)負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 150 米。對(duì)于 帶有對(duì)稱(chēng)負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)300 米。 c. 增量式編碼器的問(wèn)題： 增量型編碼器存在零點(diǎn)累計(jì)誤差，抗干擾較差，接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶，開(kāi)機(jī)應(yīng)找零或參考位等問(wèn)題，這些問(wèn)題如選用絕對(duì)型編碼器可以解決。 d. 增量型編碼器的一般應(yīng)用 : 測(cè)速 ，測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，測(cè)移動(dòng)角度、距離 (相對(duì) )。 (2) 絕對(duì)型編碼器（旋轉(zhuǎn)型） 絕對(duì)編碼器光碼盤(pán)上有許多道光通道刻線(xiàn)，每道刻線(xiàn)依次以 2 線(xiàn)、 4 線(xiàn)、 8 線(xiàn)、16 線(xiàn) 編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線(xiàn)的通、暗，獲得一組從 2 的零次方到 2 的 方的唯一的 2 進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱(chēng)為 絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。 絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是唯一的，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀 取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。 從單圈絕對(duì)值編碼器到多圈絕對(duì)值編碼器旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤(pán)各道刻線(xiàn)，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò) 360 度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原則，這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍 360 度以?xún)?nèi)的測(cè)量，稱(chēng)為單圈絕對(duì)值編碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò) 360 度范圍，就要用到多圈絕對(duì)值編碼器 編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(pán)（或多組齒輪，多組碼盤(pán)），在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增 加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍，這樣的絕對(duì)編碼器就稱(chēng)為多圈式絕對(duì)編碼器，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼唯一不重復(fù)，而無(wú)需記憶。 多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多， 這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)， 將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度 §碼器的選用 根據(jù)以上對(duì)編碼器的分析，結(jié)合本設(shè)計(jì)情況，決定選用西安新敏電子科技有限公司的 旋轉(zhuǎn)增量編碼器，特性： 1. 法蘭安裝，輸出軸自帶彈性聯(lián)軸器； 2. 法蘭尺寸 68×68，止口 50，軸徑 15，航插側(cè)出； 3. 安裝方便，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床行業(yè)。具體技術(shù)參數(shù)如下： 輸出波形：方波； 工作溫度： 100 ； 消耗電流： 150 儲(chǔ)存溫度： 120 ； 響應(yīng)頻率： 0120 工作濕度： 3085% 無(wú)結(jié)露； 載空比： 12 電源電壓： +/ +512V、 +1224V； 最大轉(zhuǎn)速： 6000 抗沖擊： 980 2/ 6向各 2 次； 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 1.0 x 10 抗震動(dòng)： 50 2/ 10200向各 2h； 起動(dòng)力矩： 2.0 x 10+25 ）； 工作壽命： 0000h（ +25 ， 2000 軸最大負(fù)載：徑向 60N；軸向 50N； 輸出電壓： 高電平 5%電平 防護(hù)：防水、防油、防塵 質(zhì)量： 安裝尺寸如下圖所示： 圖 2碼器尺寸圖 §2. 3 傳動(dòng)比的確 定 由于轉(zhuǎn)速范圍 050 r/取回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速4 2 0 / m 則 3 0 0 0 / 2 0 1 5 0i 總。分配傳速比：齒輪傳動(dòng)比12 ， 蝸輪蝸桿傳動(dòng)比34 60i §各軸轉(zhuǎn)速的確定 I 軸（小齒輪軸） 1 3 0 0 0 / m i ； （蝸桿軸） 2 1 2/ 3 0 0 0 / 2 . 5 1 2 0 0 / m i nn n i r ； 13 （蝸輪軸） 3 2 0 / m ； 則各部分轉(zhuǎn)速：小齒輪1 3 0 0 0 / m 大齒輪2 3 0 0 0 / 2 . 5 1 2 0 0 / m i ，蝸桿轉(zhuǎn)速321200，蝸輪轉(zhuǎn)速43 1 2 0 0 / 6 0 2 0 / m i ni i r 。 §率及轉(zhuǎn) 矩的確定 各軸的輸入功率： I 軸 1 d 3 3 0 . 9 9 2 . 9 7p p K W ； 2 1 2 3 2 . 7 9dp p K W ； 33 2 1 2 4 51 . 8 8p p K W p 工 作 臺(tái)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩、電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩： 5 0 p / 9 5 5 0 3 / 3 0 0 0 9 . 5 5T N m 電 機(jī)I 軸 13 9 . 2 6 N m 2 1 2 3 2 2 2 . 2 i N m 33 2 1 2 4 5 19 3 2 . 1T T i N m 第 三 章 齒輪的設(shè)計(jì) §3 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1. 選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2. 由于硬齒面齒輪具有力學(xué)性能高， 結(jié)構(gòu)尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，故大小齒輪都用硬齒面。由表 10 11 選得大小齒輪的材料均為 40并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48 55 3. 由表 10 81 ，精度等級(jí)選為 7 級(jí)精度。 14 4. 初步選定小齒輪齒數(shù)1Z=20,則大齒輪齒數(shù)2Z=2i 1Z=20=50 5. 初選螺旋角 =14。 。 §按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根據(jù)式 10 11 ： 23112 / ( 1 / ) ( / )t t d H E T U U Z Z 因大小齒輪均為硬齒面，故宜選較小的齒寬系數(shù) 由表 10 71 ，取d=由圖 10 21e 1 按 齒 面 硬 度 查 得 大 小 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 極 限l i m 1 l i m 2 1100P 由表 10 61 查得材料的彈性影響系數(shù) 121 8 9 P由式 10 131 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9116 0 6 0 3 0 0 0 1 ( 2 8 3 0 0 1 0 ) 8 . 6 4 1 0hN n j L 992 8 . 6 4 1 0 / 2 . 5 3 . 4 5 6 1 0N 該齒輪傳動(dòng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命 10 年，設(shè)年工作 300 天， 2 班制。 由圖 10 191 取接觸疲勞壽命系數(shù)1 2 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率 1%，安全系數(shù) S=1） 1 l i m 11 / 0 . 8 8 1 1 0 0 9 6 8H H N M P M P 2 l i m 22 / 0 . 9 6 1 1 0 0 1 0 5 6H H N M P M P 12( ) / 2 ( 9 6 8 1 0 5 6 ) / 2 1 0 1 2H H H 試選載荷系數(shù) 由圖 10 261 查得1 2 則12 0 . 7 8 0 . 8 4 1 . 6 2 由圖 10 301 選區(qū)域系數(shù) 小齒輪傳遞 轉(zhuǎn)矩 551 1 19 5 . 5 1 0 / 9 5 . 5 1 0 3 / 3 0 0 0T P n N m m 2. 計(jì)算 計(jì)算小齒輪分度圓直徑1 1 . 6 9 5 5 0 / ( 0 . 8 1 . 6 2 ) ( 2 . 5 1 ) / 2 . 5 ( 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8 / 1 0 1 2 ) 1 9 . 0 1td m m m m 取1 42 15 計(jì)算圓周速度 11 / ( 6 0 1 0 0 0 ) 3 . 1 4 4 2 3 0 0 0 / ( 6 0 1 0 0 0 ) / 6 . 5 9 4 /tv d n m s m s 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) . 8 4 2 3 3 . 6d m m m m 11c o s / 4 2 c o s 1 4 / 2 0 2 . 0 3 8n t tm d z m m m m 。2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 0 3 8 4 . 5 8m m m m m / 3 3 . 6 / 4 . 5 8 7 . 3 4 計(jì)算重合度10 8 d z 20× =計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) v=s， 7 級(jí)精度，由圖 10 8查得動(dòng)載系數(shù) ,由表 10 21 1 ，由表 10 31 查得 1 ，從表 10 41 中的硬齒面齒輪查得小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱(chēng)布置， 6級(jí)精度， 。考慮齒輪 7 級(jí)精度，取 ,故載 荷系數(shù) 1 1 . 4 8 1 . 2 1 . 2 9 5 2 . 3A V H K K K ，另由圖 10 131 查得 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 3311 / 4 2 2 . 3 / 1 . 6 4 7 . 4d K K m m m m 計(jì)算模數(shù)o s / 4 7 . 4 c o s 1 4 / 2 0 2 . 3nm d z m m m m 。3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根據(jù)式 10 171 ， 223112/n F a S a d T Y C O S Y Y Z （ 1）確定計(jì)算參數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù) 1 1 . 0 9 1 . 4 1 . 2 6 1 . 9 2 3A V F K K K 由圖 10 20d1 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限12 620F E F E 彎曲疲勞壽命系數(shù)：由圖 10 181 查得1 2 ，安全系數(shù) S= 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，由式 10 121 得 111 / 0 . 8 2 6 2 0 / 1 . 4 3 6 3 . 1 4F F N F M P M P 222 / 0 . 8 8 6 2 0 / 1 . 4 3 8 9 . 7F F N F M P M P 查取齒形系數(shù)，由表 10 51 得1 2 16 查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表 10 51 得1 2 由圖 10 281 查得螺旋角影響系數(shù) 計(jì)算大小齒輪的 /a ，并加以比較。 11 1/ 2 . 8 1 . 5 5 / 3 6 3 . 1 4 0 . 0 1 1 9 5F a S a 22 2/ 2 . 3 2 1 . 7 0 / 3 8 9 . 7 0 . 0 1 0 1 2F a S a 小齒輪的數(shù)值比較大。 （ 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 223 2 1 . 9 2 3 9 5 5 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 1 9 5 / 0 . 8 2 0 1 . 6 2 0 . 7nm m m m m 。（ ） 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的發(fā)面模數(shù)表 10 12 取標(biāo)準(zhǔn)值分度圓直徑1 則： 11 c o s / 4 7 . 4 c o s 1 4 / 2 . 5 1 8 . 5nZ d m 。取1 19Z ，則2 2 1 2 . 5 1 9 4 7 . 5Z i Z ,取2 49Z （ 3） 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距 12 / 2 c o s 2 3 5 8 2 / 2 c o s 1 4 8 7 . 6 m m m 。（ Z ） （ ）將中心距圓整為 88 按圓整后的中心距修正螺旋角 12a r c c o s m / 2 a r c c o s 2 3 5 8 2 / 2 8 4 1 5 a 。（ ） （ ）因 值改變不大，故參數(shù)， K， （ 3） 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 11 / c o s 1 9 2 . 5 / c o s 1 5 4 9 . 1 8 m m m m m 。22 / c o s 4 9 2 . 5 / c o s 1 5 1 2 6 . 8 2 m m m m m 。（ 4）計(jì)算齒輪齒寬 1 0 . 8 4 9 . 1 8 3 9 . 3 4db d m m m m 17 圓整后取1 50B 2 45B 南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第四章 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) §桿傳動(dòng)類(lèi)型的選擇及雙導(dǎo)程蝸桿的原理 根據(jù) 10085推薦，采用漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿 (根據(jù)傳動(dòng)精度 的要求，以及參照其他數(shù)控分度工作臺(tái)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，采用雙導(dǎo)程蝸桿，即變齒厚蝸桿，以消除正反傳動(dòng)產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙，降低傳動(dòng)誤差，雙導(dǎo)程蝸桿的原理和設(shè)計(jì)如下： 雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)具有改變嚙合側(cè)隙的特點(diǎn)，能夠始終保持正確的嚙合關(guān)系；并且結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，因而在要求連續(xù)精確分度的結(jié)構(gòu)中被采用，以便調(diào)整嚙合側(cè)隙到最小程度。 雙導(dǎo)程蝸桿副嚙合原理與一般的蝸桿副嚙合原理相同，蝸桿的軸向截面仍相當(dāng)于基本齒條，蝸輪則相當(dāng)于同它嚙合的齒輪。雙導(dǎo)程蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的齒距 (導(dǎo)程 )或者說(shuō)齒的左、右兩側(cè)面具有不同的模數(shù) ()m m= t/ ，但同一側(cè)齒距則是相等的，因此，該蝸桿的齒厚從一端到另一端均勻地逐漸增厚或減薄，故又稱(chēng)變齒厚蝸桿，可用軸向移動(dòng)蝸桿的方法來(lái)消除或調(diào)整嚙合間隙。因?yàn)橥粋?cè)面齒距相同，沒(méi)有破壞嚙合條件，所以當(dāng)軸向移動(dòng)蝸桿后，也能保證良好的嚙合。 雙導(dǎo)程蝸桿的齒形如圖 4示，圖中，左t、右側(cè)面軸向齒距；中a、右側(cè)面齒形角； S 為齒厚； 面介紹雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)的特殊參數(shù)的選擇。 圖 4 雙導(dǎo)程蝸桿齒形 1. 公稱(chēng)模數(shù) 雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)的公稱(chēng)模數(shù) m 可看成普通蝸桿副的軸向模數(shù)，用強(qiáng)度計(jì)算方法求得，并選取標(biāo)準(zhǔn)值，它一般等于左、右齒面模數(shù)的平均值。 19 當(dāng)公稱(chēng)模數(shù)確定后，公稱(chēng)齒距也隨之而確定。從圖 4知 22 121 右左中 (42. 齒厚增量系數(shù) 齒厚增量系數(shù) 22 中中右左(4 m 值一樣，是確定其他參數(shù)的原始數(shù)據(jù)，因而在設(shè)計(jì)中首先要確定 擇 (1) 為了補(bǔ)償一定的側(cè)隙，蝸桿軸向移動(dòng)長(zhǎng)度與 使蝸桿軸向尺寸緊湊；但使嚙合區(qū)過(guò)分偏移，同時(shí)齒頂變尖，齒槽變窄，從而使蝸輪輪齒 (大模數(shù)值時(shí) )發(fā)生根切， (小模數(shù)值時(shí) )齒頂變尖。而會(huì)增大傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸向尺寸。 (2) 圖 4出，大模數(shù)齒面節(jié)點(diǎn) 小模數(shù)齒面節(jié)點(diǎn)點(diǎn)偏移量 41(4 式中， 2Z 為蝸輪齒數(shù)。 圖 4 嚙合關(guān)系圖 為了保證嚙合質(zhì)量， 20 (4 式中，0 因此，根據(jù)式 (4和式 (4得 204(4 3. 齒厚調(diào)整量 齒厚調(diào)整量 s 是為了補(bǔ)償制造誤差和蝸輪的最大允許磨損量所形成的側(cè)隙而選取的。一般推薦 0 0 m 。對(duì)于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)， s 值應(yīng)偏小。當(dāng)傳遞動(dòng)力時(shí)， s 也可選為 4. 模數(shù)差與節(jié)距差 模數(shù)差 齒面模數(shù)左m、右m 之差的絕對(duì)值。當(dāng)已知m 和 (4因而 左(4 右 (4同樣，節(jié)距差 t 值、左面和右面齒距分別為 ss (4 左 右 設(shè)計(jì)雙導(dǎo)程蝸桿時(shí)，還要對(duì)齒槽變窄、齒頂變尖、蝸輪根切進(jìn)行驗(yàn)算。 雙導(dǎo)程蝸桿的優(yōu)點(diǎn)是：嚙合間隙可調(diào)整得很小，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，側(cè)隙調(diào)整 可以小至 普通蝸輪副一般只能達(dá) 此，雙導(dǎo)程蝸桿副能在較小的側(cè)隙下工作，這對(duì)提高數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度精度非常有利。由于普通蝸桿是用蝸桿沿蝸輪徑向移動(dòng)來(lái)調(diào)整嚙合側(cè)隙，因而改變了傳動(dòng)副的中心距 (中心距的改變會(huì)引起齒面接觸情況變差，甚至加劇磨損，不利于保持蝸輪副的精度 )；而雙導(dǎo)程蝸桿是用蝸桿軸向移動(dòng)來(lái)調(diào)整嚙合側(cè)隙，不會(huì)改變傳動(dòng)副的中心距，可避免上述缺點(diǎn)。雙導(dǎo)程蝸桿是用修磨調(diào)整環(huán)來(lái)控制調(diào)整量，調(diào)整準(zhǔn)確，方便可靠；而普通蝸輪副的徑向調(diào)整量較難掌握，調(diào)整時(shí)也容易產(chǎn)生蝸桿 軸線(xiàn)歪斜。 雙導(dǎo)程蝸桿的缺點(diǎn)是：蝸桿加工比較麻煩，在車(chē)削和磨削蝸桿左、右齒面時(shí)，螺紋傳動(dòng)鏈要選配不同的兩套掛輪，而這兩種蝸距往往是煩瑣的小數(shù)，對(duì)于精確21 配算掛輪很費(fèi)時(shí)；同樣，在制造加工蝸輪的滾刀時(shí)，應(yīng)根據(jù)雙導(dǎo)程蝸桿的參數(shù)設(shè)計(jì)制造，通用性差。 5. 蝸輪蝸桿型號(hào)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)在部件設(shè)計(jì)和選用上盡可能和現(xiàn)有產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)件靠攏，以盡量節(jié)省成本和設(shè)計(jì)周期，因此在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)精度的情況下選用日本 輪公司的 號(hào)蝸桿和 號(hào)蝸輪相配合（如下圖所示），蝸輪蝸桿副 的技術(shù)參數(shù)如下： (1) 蝸桿尺寸以及參數(shù) 圖 4桿示意圖 公稱(chēng)模數(shù)： 4；齒數(shù)： 1 ；旋向： R；導(dǎo)角： 3°41；全長(zhǎng) J： 360 軸長(zhǎng)（左） K:120頸長(zhǎng)（左） L： 16面寬 M： 74長(zhǎng) (右 )N： 30長(zhǎng)（右） O： 120圓直徑 P： 62頂圓直徑 Q： 70徑 R： 50徑 S： 56準(zhǔn)齒位置 T： 30大移動(dòng)量： 14模數(shù) 模數(shù) 2) 蝸輪尺寸及參數(shù) 22 圖 4輪示意圖 公稱(chēng)模數(shù)： 4；減速比： 1/40 ；齒數(shù)： 40；頭數(shù)： 1； 旋向： R； 螺旋角： 3°41；孔徑 A：20輪轂徑 B： 75圓直徑 C： 160徑 D： 168頂圓直徑 D： 172齒面寬 P： 35 輪轂長(zhǎng) F： 20全長(zhǎng) G： 55翼板厚 H： 17環(huán)徑 I： 137 中心距 J： 111模數(shù) 模數(shù) 許面壓力矩： ·m 6. 蝸輪蝸桿材料的選用 根據(jù)市場(chǎng)上材料的情況，并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度為低速，故蝸桿用 45 鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45 55輪用鑄錫磷青銅 屬模鑄造 ，齒圈用青銅制造，輪芯用灰鑄鐵 造。 7. 蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型的選擇 根據(jù) 10085薦，采用漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿（ §輪蝸桿傳動(dòng)副的 設(shè)計(jì)及校核 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由機(jī)械設(shè)計(jì)式（ 111 ，傳動(dòng)中心距 23 2 ( / ) T Z Z 1. 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩3 9 3 2 m2. 確定載荷系數(shù) 因工作載荷比較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)=1；由機(jī)械設(shè)計(jì)表 111選取使用系數(shù) A =于轉(zhuǎn)速不高，沖擊載荷不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)v= 23 1 . 1 5 1 1 . 0 5 1 . 2 1 K K 3. 確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 1 /21 6 0 M 1 。 4. 確定接觸系數(shù)d 和傳動(dòng)中心距 a 的比值 1d /a =機(jī)械設(shè)計(jì)圖 111 中可查得Z= H 根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于 45從機(jī)械設(shè)計(jì)表 111 中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 2 6 8 M P aH =。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 736 0 6 0 1 1 2 0 0 / 6 0 1 2 0 0 1 . 4 4 1 0hN j n L 壽命系數(shù) 887 7 71 0 / 1 0 / 1 . 4 4 1 0 0 . 9 5 5 4 則 0 . 9 5 5 4 2 6 8 2 5 6H H N P M P 6. 計(jì)算中心距 623 1 . 2 1 1 0 ( 1 6 0 2 . 9 / 2 5 6 ) 1 5 8 . 4 1a m m m m 根據(jù)雙導(dǎo)程蝸輪 蝸桿副的市場(chǎng)產(chǎn)品情況，本設(shè)計(jì)使用日本 輪公司的導(dǎo)程蝸桿與 導(dǎo)程蝸輪相配合，具體型號(hào)為： 輪。 取 中心距為 200動(dòng)比為 60，在轉(zhuǎn)速為 3000r/0。在機(jī)械設(shè)計(jì)表 111 中取模數(shù) m 5,1 1Z， q=18， x=0，2 62Z ， 蝸桿的分度圓直徑1 90d 此時(shí)1 / 9 0 / 2 0 0 0 . 4 5，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖 111 中可查得接觸系數(shù)Z 為ZZ，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 §輪蝸桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 1. 蝸桿 當(dāng)量直徑系數(shù) 18q= ； 由表 11 3中公式，軸向齒 距 3 . 1 4 5 1 5 . 7aP m m m m m 齒頂圓直徑 *1 1 1 12 2 9 0 2 1 5 1 0 0d h d h m m m ； 齒根圓直徑 * * *1 1 1 1 12 2 ( ) 2 ( ) 9 0 2 ( 1 5 0 . 2 5 5 ) 7 7 . 5f f a ad d h d h m c d h m c m m m 24 分度圓導(dǎo)程角 31047。 ； 蝸桿軸向齒厚 11 3 . 1 4 5 7 . 8 522aS m m m m m 雙模數(shù) 2. 蝸輪 蝸輪齒數(shù)2z =62；無(wú)變位； 雙模數(shù) 驗(yàn)算傳動(dòng)比21/ 6 2 / 1 6 2i Z Z 傳動(dòng)比誤差為 ( 6 2 6 0 ) / 6 0 3 . 3 %，這是允許的。 蝸輪分度圓直徑22 6 2 m m z = 5 = 3 1 0蝸輪喉圓直徑 *2 2 2 22 2 3 1 0 2 1 5 3 2 0d h d h m m m 蝸輪齒根圓直徑 *2 2 2 22 2 h ) 3 1 0 2 ( 1 5 0 . 2 5 5 ) 2 9 7 . 5f f ad d h d m c m m m m m （ 蝸輪咽喉母圓半徑 221 / 2 ( 2 0 0 1 / 2 3 2 0 ) 4 0a d m m m m 3. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 根據(jù)式 111 ， 21 . 5 3F F a Y Y 當(dāng)量齒數(shù) 3322 / 6 2 / ( 3 . 1 8 6 2 . 2 9 C O S C O S 。 ）根據(jù)2 0x=，262，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖 111 中可查得齒形系數(shù) ，2 螺旋角系數(shù) 1 1 ( 3 . 6 8 / 1 4 0 ) 0 . 9 7 3 7140Y = = = 許用彎曲應(yīng)力 F F F N= 從機(jī)械設(shè)計(jì)表 11查得由 造的蝸輪的基本許用應(yīng)力 5 6 M P 。 壽命系數(shù) 996 6 71 0 / 1 0 / 1 . 4 4 1 0 0 . 6 2 1 8 5 6 0 . 6 2 1 8 3 4 . 8 2 1F M P