3353 三軸鉆攻孔加工2寸C字夾夾具及轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì),三軸鉆攻孔,加工,夾具,轉(zhuǎn)臺(tái),設(shè)計(jì) 目錄第一章 概述 11.1 C 字夾及加工轉(zhuǎn)臺(tái)概述 ..........................................11.2 加工轉(zhuǎn)臺(tái)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 ..........................................21.2.1 國(guó)內(nèi)加工轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)狀況 ...................................21.2.2 國(guó)外加工轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)現(xiàn)狀 ...................................31.3 本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 ..............................................4第二章 設(shè)計(jì)方案論證 ...............................................12.1 各種方案簡(jiǎn)述 ..................................................12.1.1 方案一 ...................................................12.1.2 方案二 ...................................................12.1.3 方案三 ..................................................22.2 各種方案比較 ..................................................32.3 本章小結(jié) ......................................................3第三章 設(shè)計(jì)中的有關(guān)計(jì)算 ..........................................13.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ..................................................13.2 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算及其分配 ................................23.3 蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核 ......................................23.3.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 .........................................23.3.2 選擇材料 .................................................23.3.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) ...............................23.3.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 ...........................43.3.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .....................................53.3.6 驗(yàn)算效率 ?...............................................63.4 錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核 ..........................................63.4.1 選錐齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) .......................63.4.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ...................................73.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ...................................83.5 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算 .......................................113.5.1 蝸輪傳動(dòng)軸 .............................................113.5.2 錐齒輪傳動(dòng)軸 ..........................................133.7 總裝配圖 .....................................................153.8 本章小結(jié) .....................................................17結(jié)論 18參考文獻(xiàn) 1致謝 2摘 要C 字夾是木工等常用的工具。C 字夾螺孔的加工是主要工藝內(nèi)容，其加工的好壞直接影響夾緊螺桿在夾緊和松開時(shí)正常運(yùn)動(dòng)。在 C 字夾的制作過程中，C 字夾螺孔的加工作為主要工藝內(nèi)容，一般均在兩臺(tái)不同的鉆床上進(jìn)行加工，要裝、卸兩次。而且一次只能加工一個(gè)孔。這樣，不僅影響加工精度，而且加工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度也大。于是，就需要設(shè)計(jì)多主軸鉆床，同時(shí)需要設(shè)計(jì)多工位孔加工的工裝設(shè)備。而轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位鉆、攻自動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)中，多工位準(zhǔn)停式轉(zhuǎn)臺(tái)和鉆、攻夾具的設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容。本文首先概述了加工轉(zhuǎn)臺(tái)的基本定義與國(guó)內(nèi)外一些重要生產(chǎn)商的成果。第二部分論述了所想到的三種方案并對(duì)這些方案優(yōu)缺點(diǎn)作了分析和對(duì)比。在彼此比較后決定選第一種方案。第三部分則是說明了加工轉(zhuǎn)臺(tái)的主要機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)以及對(duì)它們的校核過程。加工轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)部分主要由蝸輪蝸桿、錐齒輪、主軸三部分組成。經(jīng)過校核后所有設(shè)計(jì)均符合要求。用 ProE 軟件完成轉(zhuǎn)臺(tái)的三維總裝圖，然后得到了整個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)的二維裝配圖和蝸輪蝸桿、錐齒輪、軸等二維零件圖。在文章的最后簡(jiǎn)明的介紹了做本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的一些心得體會(huì)。關(guān)鍵詞 加工轉(zhuǎn)臺(tái)；蝸輪蝸桿；錐齒輪；滾珠絲桿；ProEABSTRACTC word clip is carpenter etc commonly used tools. C word processing is the screw holes with the main technology content, its processing of a direct impact on the clamping screw in the clamping and loosen the normal movement when. In the C word clip of the production process, the C word clamp screw holes as the main content of the processing technology, in general are two sets of different drilling on the processing, pack, discharge twice. And one can only processing a hole. So, not only affect machining precision and the processing efficiency is low, the intensity of labor is also big. So, need to design more spindle drilling machine, also need to design of progressive hole processing fixtures equipment. And turned in the desktop of progressive drilling, tapping the design of the automatic equipment, progressive must stop type turntable and drilling, tapping fixture design as the main content. This paper summarizes the basic definition and processing turntable for domestic and foreign some important producers results. The second part of the paper is that the thought of three solutions to these solutions and analyzes and compares their advantages and disadvantages. In each other after comparing decided to choose the first plan. The third part is that the processing of the main mechanical transmission part turntable for the design and process of checking on them. The main transmission parts processing turntable by the worm, bevel gear, spindle of three parts. After checking all the requirements are designed. Drawing using ProE software table 3 d assembly drawing, then by the whole table 2 d assembly drawing and worm gear and worm, bevel gear and shafts two-dimensional drawing. At the end of the article simply introduces the graduation design do some of the comments. Keywords: Worm Gear & Worm，Taper Gear，Ball Screws ,ProE 1第一章 概述1.1 C 字夾及加工轉(zhuǎn)臺(tái)概述C字夾是木工等常用的工具。C字夾螺孔的加工是主要工藝內(nèi)容，其加工的好壞直接影響夾緊螺桿在夾緊和松開時(shí)正常運(yùn)動(dòng)。如圖1-1所示。圖1-1 C字夾產(chǎn)品圖設(shè)計(jì)一臺(tái)兩回轉(zhuǎn)坐標(biāo)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)(由分度圓工作臺(tái)、擺角體、擺角體支架組成)，安裝在三直線坐標(biāo)數(shù)控銑床或加工中心工作臺(tái)上，可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工，如圖l所示。然而傳統(tǒng)的五軸數(shù)控機(jī)床的兩回轉(zhuǎn)坐標(biāo)與機(jī)床滑板制作成一體，這對(duì)于用三直線坐標(biāo)加工的絕大多數(shù)場(chǎng)合來說，兩回轉(zhuǎn)坐標(biāo)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，盡管鎖緊不動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)歇置，造成浪費(fèi)，并且它的剛性往往遠(yuǎn)不如直線坐標(biāo)，影響機(jī)床加工精度、強(qiáng)力高效加工等。如果能把兩回轉(zhuǎn)坐標(biāo)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)做成數(shù)控機(jī)床附件，在不需要時(shí)，工件直接裝夾在工作臺(tái)上加工；在需要時(shí)，工件裝在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上加工，靈活選用。五軸聯(lián)動(dòng)加工還有一個(gè)顯著特點(diǎn)，多種場(chǎng)合要求五面全部暴露在刀具之下，不與裝夾發(fā)生干涉，如果在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的分度軸內(nèi)設(shè)置工件拉緊裝置，且用戶能根據(jù)生產(chǎn)需要，隨時(shí)改制工件定位方式。在C字夾的制作過程中，C字夾螺孔的加工作為主要工藝內(nèi)容，一般均在兩臺(tái)不同的鉆床上進(jìn)行加工，要裝、卸兩次。而且一次只能加工一個(gè)孔。這樣，不僅影響加工精度，而且加工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度也大。于是，就需要設(shè)計(jì)多主軸鉆床，同時(shí)需要設(shè)計(jì)多工位孔加工的工裝設(shè)備。21.2 加工轉(zhuǎn)臺(tái)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)內(nèi)加工轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)狀況我國(guó)從六十年代開始研制萬能轉(zhuǎn)臺(tái)，最初時(shí)長(zhǎng)春轉(zhuǎn)臺(tái)研究所研制的定型產(chǎn)品WD 系統(tǒng)，先后移植給寧夏青山轉(zhuǎn)臺(tái)廠、廣州轉(zhuǎn)臺(tái)廠，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)生產(chǎn)電子萬能轉(zhuǎn)臺(tái)廠家比較多，主要有濟(jì)南轉(zhuǎn)臺(tái)廠生產(chǎn)的 WDW, WDS 系列，長(zhǎng)春轉(zhuǎn)臺(tái)研究所生產(chǎn)的 CSS-1100C, CSS-2200 系列，寧夏青山轉(zhuǎn)臺(tái)廠、廣州試驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)的WD 系列，長(zhǎng)春市第二轉(zhuǎn)臺(tái)廠生產(chǎn)的 CMT5000 系列等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，力學(xué)性能的自動(dòng)測(cè)試己成為體現(xiàn)測(cè)試技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。目前，估計(jì)國(guó)內(nèi)己擁有數(shù)萬臺(tái)國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口的各類轉(zhuǎn)臺(tái)，其中，大部分轉(zhuǎn)臺(tái)因不具備電測(cè)能力而談不到測(cè)試的自動(dòng)化和現(xiàn)代化；一部分轉(zhuǎn)臺(tái)雖然具有電測(cè)能力或配備了計(jì)算機(jī)，但因其技術(shù)落后或經(jīng)多年運(yùn)行而工作己不可靠。這些大量的現(xiàn)有設(shè)備如何能跟上時(shí)代使其繼續(xù)發(fā)揮效能，己受到廣泛關(guān)注。中國(guó)轉(zhuǎn)臺(tái)行業(yè)從上個(gè)世紀(jì) 80 年代以后開始進(jìn)行電子化、微機(jī)化的升級(jí)。在 80 年代初期有一些科研院所和高等院校以課題的方式開始進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)的升級(jí)改造工作。從實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能測(cè)試自動(dòng)化現(xiàn)代化的要求來考慮，轉(zhuǎn)臺(tái)升級(jí)改造的中心環(huán)節(jié)是將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)引入轉(zhuǎn)臺(tái)，在轉(zhuǎn)臺(tái)主機(jī)或主體系統(tǒng)完好的情況下，配置先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集測(cè)試結(jié)果自動(dòng)處理系統(tǒng)或自動(dòng)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)化，減少人為因素干擾，自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提高測(cè)試效率。由于國(guó)內(nèi)的工業(yè)基礎(chǔ)水平限制，在 80 年代和 90 年代初國(guó)產(chǎn)的電子式和微機(jī)式的轉(zhuǎn)臺(tái)普遍存在電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性差、軟件實(shí)用性不強(qiáng)等問題，直到 90 年代中期，隨著中國(guó) IT 技術(shù)的飛速發(fā)展，轉(zhuǎn)臺(tái)也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。在當(dāng)今新技術(shù)革命的浪潮中，轉(zhuǎn)臺(tái)行業(yè)正在擺脫傳統(tǒng)產(chǎn)品范疇而迅速向高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這不僅因其本身與信息、能源和新材料等領(lǐng)域有著密切的關(guān)系，而更重要的是它能夠直接為眾多的高新技術(shù)領(lǐng)域及產(chǎn)業(yè)提供必不可少的測(cè)試設(shè)備。目前轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)品的更新?lián)Q代較快，轉(zhuǎn)臺(tái)正朝著智能化發(fā)展。近幾年在國(guó)外大約一、二年就推出一代新型產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)進(jìn)行這方面研究的廠家也較多，如上海華龍測(cè)試儀器廠( 如圖 1-2 所示)等。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步己經(jīng)為試驗(yàn)過程的自動(dòng)完成與數(shù)據(jù)3的自動(dòng)處理提供了條件，研究人員努力將更先進(jìn)、更可靠的技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)臺(tái)，保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確、高效。圖 1-2 上海華龍數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品1.2.2 國(guó)外加工轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)現(xiàn)狀國(guó)外的轉(zhuǎn)臺(tái)研究一般以企業(yè)為中心展開，目前美國(guó)的 MTS 公司、英國(guó)的INSTRON 公司、德國(guó)申克公司和日本的島津制作所等通過自己多年的研究，均具有了自己獨(dú)具特色的轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)品。日本島津 UEH 型及美國(guó) SATEX 公司的 HVL型液壓萬能機(jī)均采用電液何服交流控制雙向缸，負(fù)荷、變形、位移控制由電液伺服閉環(huán)控制，同時(shí)具有電測(cè)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理功能。電液伺服系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，工作范圍廣，適合動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)臺(tái)，其缺點(diǎn)是用于液壓萬能轉(zhuǎn)臺(tái)上未能發(fā)揮其特點(diǎn)，且造價(jià)高，擾污染能力低，能耗大。德國(guó)申克公司的 UPM 液壓萬能轉(zhuǎn)臺(tái)控制原理是由速度控制器控制力矩電機(jī)進(jìn)而帶動(dòng)壓力控制閥施加負(fù)荷，并具有速度和電流反饋，保證加荷速度，轉(zhuǎn)臺(tái)還具有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和控制功能，是一種傳統(tǒng)的控制方式。日本島津制作所生產(chǎn)的 UDH 系列液壓萬能轉(zhuǎn)臺(tái)其采用自行設(shè)計(jì)的電液伺服閥組件控制柱塞缸，可自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作，具有計(jì)算機(jī)控制4和數(shù)據(jù)處理功能，其系列性能好，機(jī)種覆蓋廣，缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低。如圖 1-3所示為日本津島的 AG-X 系列立式電子萬能轉(zhuǎn)臺(tái)。英國(guó) INSTRON 公司的電液伺服轉(zhuǎn)臺(tái)有 1300 系列和 8500 系列。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，部分轉(zhuǎn)臺(tái)正向小型化，便攜化發(fā)展，以滿足人們現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的要求。電子轉(zhuǎn)臺(tái)的軟件也隨著軟件編程手段的進(jìn)步正向自動(dòng)化、智能化和可重構(gòu)化不斷發(fā)展。從目前國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展的技術(shù)水平分析，國(guó)內(nèi)與國(guó)外在轉(zhuǎn)臺(tái)的性能方面還存在著不少差距。但是我們看到，通過國(guó)內(nèi)科技人員的不懈努力，這種差距在逐步縮小。隨著國(guó)內(nèi)材料、電子、芯片產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)臺(tái)賴以發(fā)展的工業(yè)基礎(chǔ)不斷增強(qiáng)，只要投入足夠的研發(fā)力量，我們必將趕上國(guó)際先進(jìn)水平。1.3 本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容在C字夾的制作過程中，C字夾螺孔的加工作為主要工藝內(nèi)容，一般均在兩臺(tái)不同的鉆床上進(jìn)行加工，要裝、卸兩次。而且一次只能加工一個(gè)孔。這樣，不僅影響加工精度，而且加工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度也大。于是，就需要設(shè)計(jì)多主軸鉆床，同時(shí)需要設(shè)計(jì)多工位孔加工的工裝設(shè)備。主要設(shè)計(jì)四工位準(zhǔn)停轉(zhuǎn)臺(tái)和C字夾鉆、攻夾具。要求裝置轉(zhuǎn)臺(tái)采用內(nèi)嚙合齒輪式結(jié)構(gòu)（同時(shí)對(duì)傘齒輪嚙合、蝸桿傳動(dòng)等進(jìn)行分析），由電或液驅(qū)動(dòng)控制四工位轉(zhuǎn)臺(tái)準(zhǔn)停。C字夾鉆、攻夾具要能實(shí)現(xiàn)一次可加工三個(gè)，采用氣動(dòng)夾緊，對(duì)三個(gè)工件采用浮動(dòng)柔性夾緊。要求整個(gè)過程按照順序有序進(jìn)行。繪制四工位準(zhǔn)停轉(zhuǎn)臺(tái)總裝圖、C字夾鉆、攻夾具總裝圖。1第二章 設(shè)計(jì)方案論證2.1 各種方案簡(jiǎn)述2.1.1 方案一電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力后輸出進(jìn)入渦輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步減速并改變運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向后，通過左右錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到轉(zhuǎn)臺(tái)主軸。由錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)與主軸相連的工作臺(tái)。從而完成轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如圖 2-1 所示。圖 2-1 方案一示意圖2.1.2 方案二電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力后輸出到蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步減速并改變運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向后，通過鏈傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到轉(zhuǎn)臺(tái)主軸。由鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。從而完成轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如圖 2-2 所示。2圖 2-3 方案二示意圖2.1.3 方案三電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力后輸出到蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步減速并改變運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向后，通過同步帶輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到轉(zhuǎn)臺(tái)主軸。由同步帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。從而完成轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如圖 2-3 所示。圖 2-3 方案三示意圖32.2 各種方案比較齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn):①能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定,平穩(wěn)性較高 ,傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠；②傳遞的功率和速度范圍較大；③結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠,可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比；④傳動(dòng)效率高,使用壽命長(zhǎng)；⑤齒輪的制造、安裝要求較高.齒輪材料一般是鑄鐵等。鏈傳動(dòng)的特點(diǎn):①和齒輪傳動(dòng)比較,它可以在兩軸中心相距較遠(yuǎn)的情況下傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；②能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚(yáng)的不良環(huán)境中工作；③和帶傳動(dòng)比較,它能保證準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比,傳遞功率較大,且作用在軸和軸承上的力較小；④傳遞效率較高,一般可達(dá) 0.95～0.97；⑤鏈條的鉸鏈磨損后,使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象；⑥安裝和維修要求較高.鏈輪材料一般是結(jié)構(gòu)鋼等。帶傳動(dòng)(皮帶傳動(dòng)) 特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)): ①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)場(chǎng)合；②傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲,能緩沖、吸振；③過載時(shí)帶將會(huì)在帶輪上打滑,可防止薄弱零部件損壞,起到安全保護(hù)作用；④不能保證精確的傳動(dòng)比.帶輪材料一般是鑄鐵等。渦輪蝸桿傳動(dòng)最主要的特點(diǎn)就是具有反向自鎖的功能，而且相比其它傳動(dòng)具有較大的速比，渦輪蝸桿的輸入、輸出軸不在同一軸線上，甚至不在同一個(gè)平面上。自身的缺點(diǎn)，那就是渦輪蝸桿的傳動(dòng)效率不夠高，精度也不是很高。方案一：采用錐齒輪傳動(dòng),并且蝸桿傳動(dòng)帶有自鎖作用，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)自鎖，采用錐齒輪驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，工作可靠、壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定；方案二：采用了與方案一相似的傳動(dòng)系統(tǒng)，唯一不同的是它采用了鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。鏈傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相比，它的制造與安裝精度要求較低，成本也低，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜用在載荷變化較大、高速和急速反向傳動(dòng)中。方案三：采用了與方案一相似的傳動(dòng)系統(tǒng)，唯一不同的是它采用了同步帶輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)場(chǎng)合；傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲,能緩沖、吸振；過載時(shí)帶將會(huì)在帶輪上打滑,可防止薄弱零部件損壞,起到安全保護(hù)作用；不能保證精確的傳動(dòng)比.帶輪材料一般是鑄鐵等。綜合上述三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及目前市場(chǎng)上主流轉(zhuǎn)臺(tái)形式，最后決定選擇第一種方案為本設(shè)計(jì)所采取的最終方案。42.3 本章小結(jié)為了達(dá)到高精度轉(zhuǎn)臺(tái)的目的，可以有很多方法來實(shí)現(xiàn)。這次設(shè)計(jì)只考慮了三種方案，仔細(xì)對(duì)比三個(gè)方案，最后選定方案一為本次設(shè)計(jì)最終方案。1第三章 設(shè)計(jì)中的有關(guān)計(jì)算3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇由設(shè)計(jì)要求及已知條件可知，假設(shè)轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)速度為 180mm/min，轉(zhuǎn)臺(tái)所施加的外力為 100KN。故(3-1)31801036PFVW????式中：F—— 轉(zhuǎn)臺(tái)輸出力， N；V——絲杠速度，m/s。 電機(jī)功率在傳遞過程中必然有一定的損失。參閱查文獻(xiàn)[3]可知，錐齒輪之間傳動(dòng)效率為 0.97，渦輪蝸桿間傳動(dòng)效率為 0.7，其他聯(lián)結(jié)件傳動(dòng)效率為 0.91。故0.97.091.56總 錐 蝸 其h=′′=所以 (3-2)3563Pw???總電 機(jī)上式中 P ——轉(zhuǎn)臺(tái)有效功率；——轉(zhuǎn)臺(tái)總效率?？偛殚單墨I(xiàn)[1]結(jié)合實(shí)際情況選擇合適型號(hào)為 Y801-4，它的額定功率為 0.55KW、滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min。如圖 3-1 所示。圖 3-1 電機(jī)三維示意圖23.2 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算及其分配已知轉(zhuǎn)臺(tái)速度以此求得主軸轉(zhuǎn)速 wn(3-3) 1802.5miwVnrp?式中： V——速度，m/s；。電動(dòng)機(jī)選定后，按照電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 及轉(zhuǎn)臺(tái)工作部分轉(zhuǎn)速 ，可計(jì)算出mnwn傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比。(3-4) 13906.782.5mwni?ii蝸 錐再按照常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)性能及適用范圍，初步選擇各個(gè)出動(dòng)部分傳動(dòng)比如下：。312ii?蝸 錐 ，3.3 蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核3.3.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù) GB/T10085-1988 的推薦，采用漸開線式蝸桿（ ZI） 。3.3.2 選擇材料考慮到傳動(dòng)效率不大，速度中等，則鍋桿用 45 鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，幫鍋桿螺旋齒面淬火，硬度為 45～55HRC；蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造；為節(jié)約成本,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵 HT100制造。3.3.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則查文獻(xiàn)[2]，先按齒機(jī)接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，3再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，由式（3-5）傳動(dòng)中心距（3-5）??232EHZaKT?????????（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 2按 =1，估取效率 =0.67；1Z?r/min9.53.79mPTNn???電電 21390/4.8mni??蝸22..6m?電（2）確定載荷系數(shù)Ｋ因工作載荷較穩(wěn)定，幫取載荷系數(shù) =1，由查文獻(xiàn)[2]選取使用系數(shù)K?=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷 =1.05；則AK v。1.2v??（3）確定彈性影響系數(shù) EZ因選用青銅蝸輪與鋼蝸桿配對(duì)，所以 。1260EZMP?（4）確定接觸系數(shù) ?先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動(dòng)中心距 的比值 =0.35,從查文獻(xiàn)[2]中可1da1d查得 =2.9。Z?（5）確定施用接觸應(yīng)力 ??H?根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可以從查文獻(xiàn) [2]中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 。??'268HMPa??可以令蝸桿傳動(dòng)的壽命為 5 年（43800H） ；應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ；82601.40hNjnL??4；78810.46.HNK??則 。??'2.20MPa??（6）計(jì)算中心距 a2316.91.797.80m??????????取中心距 =100mm，因 ,故從查文獻(xiàn)[2]中取模數(shù) m=5,蝸桿分度圓直徑ai?=80mm。這時(shí) =0.5，從圖 11-18 中可查得接觸系數(shù) ，因?yàn)?，1d1d '2.6Z?'Z??因此以上計(jì)算結(jié)果可用。3.3.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1）蝸桿軸向齒距 =15.7mm；直徑系數(shù) =10；齒頂圓直徑 =60mm；齒根ap1dqm?1ad圓直徑 =48mm；分度圓導(dǎo)程角 = ；蝸桿軸向齒厚1fd?'"54238?=7.85mm。蝸桿的三維示意圖如圖 3-2 所示。2asm??圖 3-2 蝸桿三維示意圖（2）蝸輪蝸輪齒數(shù) =31；變位系數(shù) =0.500；驗(yàn)算傳動(dòng)比 =31,這時(shí)的傳動(dòng)比誤差2Z2Xi5為 0，所以成立。蝸輪分度圓直徑 =155mm；蝸輪喉圓直徑2d= + =160mm；蝸輪齒根直徑 = - =138mm；蝸輪咽喉母圓半徑2ad2ahf2fh=20mm。蝸輪三維意圖如圖 3-3 所示。1gr??圖 3-3 蝸輪三維示意圖3.3.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（3-6）??21.53tFFaFKYdm?????當(dāng)量齒數(shù) ????22 33'"13.051cos5.76cos48vZ???根據(jù) =0.500， =31.051,從查文獻(xiàn)[2]中可查得齒形系數(shù) =3.34。2X2v 2FaY螺旋角系數(shù) =1- =0.9592Y?140??許用彎曲應(yīng)力 =??F?'FNK從查文獻(xiàn)[2]中查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力6=56Mpa,壽命系數(shù) ， ??'F?66998100.597.41FNK???= =33.4Mpa'FN??21.531.53279630.52.341.90ta FY MPadm? ??????彎曲強(qiáng)度滿足要求。3.3.6 驗(yàn)算效率 ?（3-7）tan()(0.95~.6)v????已知分度圓導(dǎo)程角 = ； ； 與相對(duì)滑動(dòng)速度 有關(guān)。?'"4238?rctf?vsv150139.65/60cos6os.7sdnv m???????查文獻(xiàn)[2]用插值法查得 =0.026、 =1.65 代入式中得vfv?0.1.95.392???大于原估計(jì)值 0.7，因此符合設(shè)計(jì)要求。3.4 錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核3.4.1 選錐齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)；2）由于轉(zhuǎn)臺(tái)速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB10095-88 ）由查文獻(xiàn)[2]所得；3）選擇材料 由查文獻(xiàn)[2]選用 40Cr 材料，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48～55HRC；4）選用小錐齒輪 =25，大錐齒輪齒數(shù) =50，1Z2Z73.4.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由查文獻(xiàn)[2]中的公式 （3-8）????2131 22.90.5EHRRZKTdu??????????（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）選載荷系數(shù) K K= AV??使用系數(shù) 由查文獻(xiàn)[2]取 =1.0 A動(dòng)載荷系數(shù)可按查文獻(xiàn)[2]中低一級(jí)精度線及 V（m/s）查取 =1.08；齒vK間載荷分配系數(shù) 取為 1；齒向載荷分布系數(shù) ；HaF及 1.5HFHe????由查文獻(xiàn)[2]可得 =1.10；eK??K= =1.0 1.08 1.5 1.1 1.0=1.782AV???2) 彈性影響系數(shù)，查文獻(xiàn)[2]可取 =189.8 ；EZEZ12MPa3) ,通常取 = ；/Rb??R?134）由查文獻(xiàn)[2]查得 = =710Mpa；lim1H?li25)由查文獻(xiàn) [2]計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=602N860.4380.591njLh????=601 16）由查文獻(xiàn)[2]取接觸疲勞壽命系數(shù) =0.98， =1.04；1HNK2HN7)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（10-12 ）得??1lim0.987165.8HNKMPaS????2li2434（2）計(jì)算1）試算小錐齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值進(jìn)式（3-8）1td??H?8=79.3Mpa1td???????2 21323 2189..67932.9.650.505/EHRRZKTu???? ????????????? ?2)計(jì)算圓周速度179.34.81.6/6060tdnVms????3）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) m.2.3R???；1.05tdmZ?4)按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑3311.7829..6tbkd???5）計(jì)算模數(shù)13.289mZ3.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（3-9）??1324(0.5)FaSRYkTmZu??????（1）確定式中的各值1）載荷系數(shù) K= 1.851.0.782AVFK????2）由查文獻(xiàn)[2]可查得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限為 10FEMPa?彎曲疲勞壽命系數(shù)及安全系數(shù)可得 S=1.4, ,1.9,NK2.95N3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力??170.9548.6FNEKaS????22 17.MP94）計(jì)算大、小錐齒輪 并加以比較??FaSY?； ，由以上式子，可求得12,coscsVVZ???221cotZu??2163.45,6.;??；2118,1coscosVVZZ????由查文獻(xiàn)[2]查得：齒形系數(shù) =2.55 =2.17；1FaY2Fa由查文獻(xiàn)[2]查得：齒形系數(shù) =1.60 =1.8；SS；??12.5760.89454FaSY???；2.1..1073FaS?小錐齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算將數(shù)據(jù)代入 3-9 得=??1324(0.5)FaSRYkTmZu??????322789630.8953.121(.)1?? ?對(duì)此計(jì)算結(jié)果可知：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù) m 小于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)，取 m=4.0mm,已滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度， =1d； ；14.025mzm??2d?4.052z??圖 3-4 為小錐齒輪的三維示意圖，圖 3-5 為大錐齒輪的三維示意圖。10圖 3-4 小錐齒輪三維示意圖圖 3-5 大錐齒輪的三維示意圖113.5 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算3.5.1 蝸輪傳動(dòng)軸圖 3-6 蝸輪傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖軸的直徑由聯(lián)軸器內(nèi)徑、渦輪內(nèi)徑、軸承內(nèi)徑等決定。如圖 3-6 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。1 計(jì)算受力此傳動(dòng)軸中間部分與渦輪相連接 ， 。按許14.8minnr?10.3685Pkw?用彎曲應(yīng)力計(jì)算法校核。轉(zhuǎn)矩 6622 0.359.5109.5748PT Nn????A圓周力 278431tFNd?軸向力 126750atT??徑向力 ??22nsi31083cos()co(2).95rt ntnnFFaNa?????2 計(jì)算支承受力水平面反力 2106TNHF12垂直面反力 213697014NVFN??????3 計(jì)算彎矩水平面最大彎矩 9864HMm?A垂直面最大彎矩 153VN合成彎矩最大值 251.790HVm??A4 計(jì)算軸的轉(zhuǎn)矩軸受轉(zhuǎn)矩 2843TN?5 校核軸的強(qiáng)度針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面）做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力224()()caMTW?????W=4288 3m0.6?2524(1.79)(.7843)3.6caMP?????因選此輸出軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由查文獻(xiàn)[2]查得 ??160MPa???，因此 ??1ca???，故安全。該軸的三維示意圖如圖 3-7。13圖 3-7 蝸輪傳動(dòng)軸三維示意圖3.5.2 錐齒輪傳動(dòng)軸圖 3-8 錐齒輪傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖軸的直徑由聯(lián)軸器內(nèi)徑、錐齒輪內(nèi)徑、軸承內(nèi)徑等決定。如圖 3-8 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。1.力的計(jì)算此傳動(dòng)軸左側(cè)部分與小錐齒輪相連接 ，按許用彎扭應(yīng)力計(jì)算法校1n4.8minr?核。轉(zhuǎn)矩 32784TNm?A圓周力 131570tFNd??軸向力 11tan20si6a???徑向力 co5rt ??142.計(jì)算支承受力水平面反力 125703643642NHFN?????垂直面反力 121599034NVFN???3.計(jì)算彎矩水平面最大彎矩 581HMmA垂直面最大彎矩 42VN?合成彎矩最大值 25.610HV???A4.計(jì)算軸的轉(zhuǎn)矩軸受轉(zhuǎn)矩 27843TNm?5.校核軸的強(qiáng)度針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面）做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力224()()caMTW?????W=4288 3m0.6?2524(.61)(.783).caMP??????因選此輸出軸材料為 40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由查文獻(xiàn)[2]查得 ??170MPa???，因此??1ca???，故安全。該軸的三維示意圖如圖 3-9。15圖 3-9 錐齒輪傳動(dòng)軸三維示意圖3.7 總裝配圖在上面計(jì)算與校核中，按照要求分別設(shè)計(jì)出了蝸輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)、直齒錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)?，F(xiàn)在將他們按照相互關(guān)系組裝成為裝配體。傳動(dòng)路線為：電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力后輸出到蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)，然后由直齒錐齒輪帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。其示意圖如圖 3-12 所示。其蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖如圖 3-13 所示。16圖 3-12 轉(zhuǎn)臺(tái)總裝配圖圖 3-13 蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖173.8 本章小結(jié)本轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)部分主要有渦輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)、直齒錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)等三部分組成。傳動(dòng)系統(tǒng)受力、彎矩、轉(zhuǎn)矩要發(fā)生變形，變形過大就會(huì)影響零件的正常工作，影響轉(zhuǎn)臺(tái)的最終測(cè)試結(jié)果。所以要對(duì)它們進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核，通過校核，所使用的傳動(dòng)系統(tǒng)均符合要求。18結(jié)論C 字夾是木工等常用的工具。C 字夾螺孔的加工是主要工藝內(nèi)容，其加工的好壞直接影響夾緊螺桿在夾緊和松開時(shí)正常運(yùn)動(dòng)。在 C 字夾的制作過程中，C 字夾螺孔的加工作為主要工藝內(nèi)容，一般均在兩臺(tái)不同的鉆床上進(jìn)行加工，要裝、卸兩次。而且一次只能加工一個(gè)孔。這樣，不僅影響加工精度，而且加工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度也大。于是，就需要設(shè)計(jì)多主軸鉆床，同時(shí)需要設(shè)計(jì)多工位孔加工的工裝設(shè)備。而轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位鉆、攻自動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)中，多工位準(zhǔn)停式轉(zhuǎn)臺(tái)和鉆、攻夾具的設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容。本文首先概述了加工轉(zhuǎn)臺(tái)的基本定義與國(guó)內(nèi)外一些重要生產(chǎn)商的成果。第二部分論述了所想到的三種方案并對(duì)這些方案優(yōu)缺點(diǎn)作了分析和對(duì)比。在彼此比較后決定選第一種方案。第三部分則是說明了加工轉(zhuǎn)臺(tái)的主要機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)以及對(duì)它們的校核過程。加工轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)部分主要由蝸輪蝸桿、錐齒輪、主軸三部分組成。經(jīng)過校核后所有設(shè)計(jì)均符合要求。用 ProE 軟件完成轉(zhuǎn)臺(tái)的三維總裝圖，然后得到了整個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)的二維裝配圖和蝸輪蝸桿、錐齒輪、軸等二維零件圖。在文章的最后簡(jiǎn)明的介紹了做本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的一些心得體會(huì)。在這次設(shè)計(jì)中，查閱了關(guān)于轉(zhuǎn)臺(tái)的一些書刊資料，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)有了基本的認(rèn)識(shí)。在這種情況下，結(jié)合所查閱到的資料，設(shè)計(jì)出了三種方案，并對(duì)這三種方案進(jìn)行了相互比較，最后選定了第一種方案。方案選定后，隨之對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)做了設(shè)計(jì)與校核。這些傳動(dòng)系統(tǒng)有渦輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)、直齒錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。在一系列的力、彎矩、轉(zhuǎn)矩計(jì)算與校核后，確定所有零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均符合要求。在設(shè)計(jì)與校核過程中，電動(dòng)機(jī)的選擇要綜合考慮轉(zhuǎn)臺(tái)所輸出力、輸出速度，然后以此倒退求知電機(jī)功率及其外形尺寸。在選擇具體傳動(dòng)比時(shí)，要選擇各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合理范圍之內(nèi)的值。蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)時(shí)，除了要計(jì)算齒受力情況外，還要校核蝸桿的彎曲強(qiáng)度。由于絲杠的轉(zhuǎn)速很低，故采用了錐齒輪傳動(dòng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)四年中所學(xué)知識(shí)的一次綜合性的考察，它可以比較全面的檢查我們的專業(yè)知識(shí)水平，及時(shí)讓我們發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)和不足。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我回顧了四年所學(xué)的知識(shí)充分認(rèn)識(shí)到了自己的欠缺，學(xué)會(huì)了運(yùn)用手冊(cè)和查閱相關(guān)書籍資料，19學(xué)會(huì)了用標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范自己。畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文是本科生培養(yǎng)方案的重要環(huán)節(jié)。所謂“溫故而知新 ”，只有對(duì)已學(xué)過的知識(shí)真正掌握了，才能吸收新的知識(shí)。而新的知識(shí)反過來則可以進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)已學(xué)知識(shí)有新的理解。1參考文獻(xiàn)[1]. 吳宗澤、羅圣國(guó)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） ， 北京　高等教育出版社，2006.5 4～170[2]. 濮良貴、紀(jì)名剛等，機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） ，北京 高等教育出版社，2006.6 186～272[3]. 成大先等，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）北京　化學(xué)工業(yè)出版社，2001.11 210～351[4]. 機(jī)械設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械原理及零件教研室，北京　機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 502～553　[5]. 《現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)》編輯委員會(huì)，現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)（第二版） ，北京　機(jī)械工業(yè)出版社，2002.5 145～167[6]. 廖希亮等，計(jì)算機(jī)繪圖與三維造型，北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.9 23～345[7]. 楊黎明、黃凱、李恩至、陳實(shí)現(xiàn)，機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京 國(guó)防工業(yè)出版社，1987.6，225～287[8]. 孫桓，機(jī)械原理， 北京　高等教育出版社，2006.5 174～201[9]. 傅衣銘、熊慧而等，材料力學(xué)，長(zhǎng)沙　湖南大學(xué)出版社，2007.1 209～219[10].廖念釗、莫雨松等，互換性與技術(shù)測(cè)量(第四版) ，北京 中國(guó)計(jì)量出版社，2006.7 　1～117[11].朱孝錄等，機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京 電子工業(yè)出版社，2007.7 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