發(fā)動(dòng)機(jī)配件生產(chǎn)線多工位工作臺(tái)設(shè)計(jì)【含20張cad圖紙】

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)企業(yè)指定產(chǎn)品的加工需求，來(lái)設(shè)計(jì)一種與生產(chǎn)線匹配，符合加工技術(shù)要求的六工位工作臺(tái)。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是選擇并設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，對(duì)多工位工作臺(tái)作總體布局設(shè)計(jì)，編制工作循環(huán)圖。該工作臺(tái)主要任務(wù)是要完成工件的上料、注液涂敷、吹干、下料等六道工序，吹干過(guò)程占用了三道工序。本設(shè)計(jì)要求單件工件生產(chǎn)周期為12s，工藝加工的時(shí)間不低

2、于2s。該六工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)停動(dòng)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位和定位，通過(guò)控制輸入電脈沖的數(shù)量和頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的角位移與轉(zhuǎn)速，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤來(lái)移動(dòng)工件，將工件夾持轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的工位進(jìn)行加工。而步進(jìn)電機(jī)本身就帶有很好的自鎖的功能，對(duì)工件進(jìn)行加工的期間轉(zhuǎn)盤就不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，保證整個(gè)加工過(guò)程中定位準(zhǔn)確，從而使整個(gè)工件加工的質(zhì)量更好。</p><p>　　關(guān)鍵詞：六工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；步進(jìn)電機(jī)；定位；自鎖；&l

3、t;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The graduation project base on the demand for the product processing enterprises designs a six processing stations workbench which designated to matc

4、h the design of a production line and fit the technical requirement. The design of the main content is to select and design the appropriate agency, design a multi-position bench for the overall layout and draw the cycle

5、diagram. The main task is to complete draw up the material on table of the work-piece, injection fluid coating, drying, cutting and</p><p>　　Keyword: Six-station rotary table; Stepper motors; positioning; se

6、lf-locking;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的研究背景及意義1</p><p>　　1.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的歷史、現(xiàn)狀及應(yīng)用1</p><p>　　1.3

7、課題的主要任務(wù)3</p><p>　　2 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 原理方案的設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2 動(dòng)力的選擇5</p><p>　　2.3動(dòng)力傳動(dòng)方式的選擇5</p><p>　　2.4軸承的選用7</p><p><b>　　3 計(jì)算

8、分析8</b></p><p>　　3.1工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析8</p><p>　　3.2步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算9</p><p>　　3.3直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3.1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)10</p><p>　　3.3.2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

9、10</p><p>　　3.3.3、根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算11</p><p>　　3.3.4、齒輪幾何尺寸13</p><p>　　3.3.5、齒輪驗(yàn)算13</p><p>　　3.3.6、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸13</p><p>　　3.3.7、第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)15</p><p>　

10、　3.4支撐軸的設(shè)計(jì)計(jì)算17</p><p>　　3.4.1、選擇軸的材料和熱處理17</p><p>　　3.4.2、初步估算軸的直徑17</p><p>　　3.4.3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.5滾動(dòng)軸承的計(jì)算分析23</p><p>　　4 其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)24</p>

11、<p>　　4.1 精密轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.2底座的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.3機(jī)架的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.3.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則25</p><p>　　4.3.2 機(jī)架設(shè)計(jì)的要求26</p><p>　　4.3.3機(jī)架材料的選擇26</p>

12、;<p>　　4.3.4 機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)27</p><p><b>　　5 結(jié)論28</b></p><p><b>　　謝 辭29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　1 緒論</

13、b></p><p>　　1.1 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的研究背景及意義</p><p>　　隨著我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的迅速發(fā)展，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)械制造行業(yè)的一個(gè)重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)用中，大多數(shù)機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造都是用機(jī)床大批量完成的。現(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛快發(fā)展，降低了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床的實(shí)現(xiàn)成本，軟件支持機(jī)械也使得實(shí)現(xiàn)變得更為簡(jiǎn)

14、單，因此，研究回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)具有非常重要的理論意義及現(xiàn)實(shí)意義。 </p><p>　　在工業(yè)快速發(fā)展的現(xiàn)代化浪潮中，各種機(jī)械設(shè)計(jì)和制造業(yè)中，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從這個(gè)意義上講，對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和

15、按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件組成的專用機(jī)床。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，從而縮短了設(shè)計(jì)和制造的周期，因此，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線[6]。</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是組合機(jī)床的一種輸送部件，它將被加工工件從一個(gè)工位轉(zhuǎn)換到另一個(gè)工位。常常一個(gè)工位用作裝夾工件，而其他幾個(gè)工位同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行加工

16、，因此，機(jī)床的生產(chǎn)率較高，一臺(tái)組合機(jī)床相當(dāng)于一條圓形自動(dòng)線，而且占地面積較小，其結(jié)構(gòu)比自動(dòng)線簡(jiǎn)單。多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)適合復(fù)雜機(jī)械零件流水作業(yè)的加工需求，具有運(yùn)行平穩(wěn)、高效率高等特點(diǎn)。與自動(dòng)線相比多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)具有諸多的優(yōu)點(diǎn)。其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式機(jī)床同時(shí)具備柔性、生產(chǎn)率和精密的特點(diǎn)并能提供高度的技術(shù)效能技術(shù)與精巧的機(jī)械設(shè)備想結(jié)合使其能高效加工某零件族。零件的整個(gè)加工過(guò)程越來(lái)越多地是用單一零件夾具進(jìn)行的。與在若干臺(tái)機(jī)床上加

17、工的“老式”加工方法相比這不僅簡(jiǎn)化了生產(chǎn)的后勤工作而且大大地提高了加工精度。特別是當(dāng)零件在不同加工平面和不同的加工軸之間具有相互制約的公差時(shí)。集成有若干個(gè)加工工位的多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式機(jī)床更具特別優(yōu)勢(shì)[11]。</p><p>　　1.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的歷史、現(xiàn)狀及應(yīng)用</p><p>　　60 年代以來(lái)，跨國(guó)公司推動(dòng)的產(chǎn)業(yè)全球化發(fā)展使得國(guó)際分工和國(guó)際貿(mào)易格局發(fā)生了改變，加工貿(mào)易成為全球化產(chǎn)業(yè)

18、發(fā)展的本質(zhì)要求。在全球化背景下，對(duì)于發(fā)展中國(guó)家而言，產(chǎn)業(yè)升級(jí)成為在全球化產(chǎn)業(yè)鏈條中由勞動(dòng)密集環(huán)節(jié)向資本和技術(shù)密集環(huán)節(jié)逐步提升的過(guò)程。由跨國(guó)公司推動(dòng)的加工貿(mào)易的發(fā)展，為發(fā)展中國(guó)家切入全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈條，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了便捷路徑。其中回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)用得到了廣泛推廣，各種新型工作臺(tái)不斷被引進(jìn)，同時(shí)我國(guó)也自主研制和開發(fā)了一批適用、高效性的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。加工工件在一個(gè)工位上裝加后，工件可繞著工作臺(tái)軸線作圓周方向輸送，輸送到各工位后，根據(jù)工藝要求

19、，在工作臺(tái)分度轉(zhuǎn)位的過(guò)程中，使工件繞夾具軸線回轉(zhuǎn)，被加工工件的各面可以依次朝外接受各工位上的動(dòng)力部件加工。這樣的一臺(tái)多工位組合機(jī)床，除了可以從被加工工件的頂面和朝向動(dòng)力部件面進(jìn)行加工外，還可對(duì)多達(dá)五個(gè)面進(jìn)行加工，擴(kuò)大了組合機(jī)床的應(yīng)用范圍。</p><p>　　近20年來(lái)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，自動(dòng)線在加工精度、生產(chǎn)效率、利用率、柔性化和綜合自動(dòng)化等方面的巨大進(jìn)步，標(biāo)志著回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床自動(dòng)線

20、技術(shù)發(fā)展達(dá)到了高水平。自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其他相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，特別是CNC控制技術(shù)發(fā)展對(duì)自動(dòng)線結(jié)構(gòu)的變革及其柔性化起著決定性的作用。隨著市場(chǎng)需求的變化，柔性將愈來(lái)愈成為抉擇設(shè)備的重要因素。因此，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床自動(dòng)線將面臨由高速加工中心組成的FMS的激烈競(jìng)爭(zhēng)[10]。 </p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是一種專用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，

21、因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)最大的用戶。如德國(guó)大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　現(xiàn)代回轉(zhuǎn)工作

22、臺(tái)組合機(jī)床和自動(dòng)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動(dòng)、測(cè)量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。近20年來(lái)，這些技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)步，同時(shí)作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場(chǎng)壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動(dòng)和激勵(lì)了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床的不斷發(fā)展。 </p><p>　　由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工序的高度集中，即在同一個(gè)工作臺(tái)上可同時(shí)完成一種或幾種不同工序加工，因此適應(yīng)了

23、產(chǎn)量大、精度高的生產(chǎn)要求，并且克服了萬(wàn)能機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、精度不易保證的缺點(diǎn)，以及專用機(jī)床通用性差、不適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常更新的要求.所以，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已廣泛應(yīng)用到汽車、柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儀器儀表以及軍工產(chǎn)品等的生產(chǎn)上，并顯示出巨大的優(yōu)越性。 </p><p>　　回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床，特別適合于加工輪廓尺寸在250mm以內(nèi)的中小零件。這類機(jī)床的應(yīng)用主要集中于汽車、閥門、氣動(dòng)、

24、液壓、制鎖、輕工儀表和電氣等工業(yè)部門。市場(chǎng)銷量大，因此在國(guó)內(nèi)外有許多從事其設(shè)計(jì)和制造的廠家。如歐美的rons-hoffen、Diedeoheim、witzig&Frank、Riello、IMAS、AugustWenzler、wiest、Haaf、RinoBerard和Posalux，日本的三協(xié)精機(jī)、巖田工機(jī)，前蘇聯(lián)的哈爾科夫小型組合機(jī)床廠(X3MAC)和我國(guó)的大連組合機(jī)床研究所、大連機(jī)床廠、常州機(jī)床廠和北方精密機(jī)械廠等。其中，北

25、方精密機(jī)械廠是我國(guó)唯一專門從事回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床生產(chǎn)的專業(yè)廠，目前的生產(chǎn)能力為年產(chǎn)約30臺(tái)。 據(jù)估計(jì)目前我國(guó)回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床約占整個(gè)組合機(jī)床的4%，與機(jī)床工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，無(wú)論在數(shù)量上還是在技術(shù)上均存在一定差距。因此，加速發(fā)展這類機(jī)床，是我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)面臨的一項(xiàng)任務(wù)[6]。</p><p>　　1.3 課題的主要任務(wù)</p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)企業(yè)指定產(chǎn)品的加工需求，該

26、產(chǎn)品是一種尾氣處理裝置。設(shè)計(jì)一種與生產(chǎn)線匹配，符合加工技術(shù)要求的六工位工作臺(tái)，選擇并設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，對(duì)多工位工作臺(tái)作總體布局設(shè)計(jì)，編制工作循環(huán)圖。該工作臺(tái)要完成工件的注液涂敷，吹干等四道工序，單件生產(chǎn)周期12s，工藝時(shí)間不低于2s。該工作臺(tái)的停動(dòng)時(shí)間控制上要求比較高，加工工藝時(shí)間較長(zhǎng)，工件由一個(gè)工位移動(dòng)到下一個(gè)工位的時(shí)間較短，故轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止到轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)瞬間的加速度沖擊很大，需要比較大的一個(gè)扭矩來(lái)實(shí)現(xiàn)停動(dòng)轉(zhuǎn)換。對(duì)間歇機(jī)構(gòu)的選擇上需要嚴(yán)格考慮。

27、</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 原理方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　轉(zhuǎn)位及定位機(jī)構(gòu)的類型較多，常見的有：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、蝸形凸輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、桿機(jī)構(gòu)以及與液壓電組合的機(jī)構(gòu)，他們有各自的特點(diǎn)及適用范圍。</p><p>　　方案1：槽輪撥銷轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)稱槽輪

28、機(jī)構(gòu)）：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊且容易制造，但從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)柔性沖擊，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高或槽輪軸系慣性力較大的情況下就顯得更為突出，可用于提速輕載場(chǎng)合。槽輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次和停歇一次構(gòu)成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，為了避免或減輕槽輪在啟動(dòng)和停止時(shí)的碰撞或沖擊，圓銷在進(jìn)入槽和退出槽的瞬時(shí)，圓銷中心的線速度方向必須沿著槽輪徑向槽的中心線方向，以使槽輪在啟動(dòng)和停止時(shí)的瞬時(shí)速度為零，如圖所示。在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與撥盤的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比可用來(lái)衡量槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間在一個(gè)間歇

29、周期中所占的比例，稱為運(yùn)動(dòng)系數(shù)，用來(lái)表示。</p><p>　　為了避免或減輕槽輪在啟動(dòng)和停止時(shí)的碰撞或沖擊，圓銷在進(jìn)入槽和退出槽的瞬時(shí)，圓銷中心的線速度方向必須沿著槽輪徑向槽的中心線方向，以使槽輪在啟動(dòng)和停止時(shí)的瞬時(shí)速度為零，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1槽輪撥盤工作圖</p><p>　　圖中撥盤有K=1個(gè)圓銷，槽輪槽數(shù)為z=6，因此有</

30、p><p>　　=t2/t1=K(z-2)/2z=4/12=1/3</p><p>　　而槽輪一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間與停歇時(shí)間之比為</p><p>　　t2：（t1-t2）=t2:(3t2-t2)=1:2。</p><p>　　意味著槽輪一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間與停歇時(shí)間之比為1：2，即分配軸轉(zhuǎn)一周工序盤有120°處于運(yùn)動(dòng)中，有240&

31、#176;處于停歇中。</p><p>　　方案2：采用步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)PLC控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，通過(guò)鍵盤和顯示屏幕發(fā)出指令給單片機(jī)，控制脈沖分配器向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖。而輸入電脈沖的數(shù)量和頻率便可實(shí)現(xiàn)控制工作臺(tái)的角位移與轉(zhuǎn)速以及停動(dòng)。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。它是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。其輸入一個(gè)電脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一步，既每當(dāng)電動(dòng)機(jī)的繞組接受一個(gè)電脈

32、沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)相應(yīng)的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)與頻率成正比，并在時(shí)間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量，頻率以及電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序，電動(dòng)機(jī)即可獲得所需的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，很容易用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有以下主要特點(diǎn)：</p><p>　　1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動(dòng)，電流的大小與波形的變化，

33、溫度等的影響，只要在他們的大小未引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生“丟失”現(xiàn)象 之前，就不會(huì)影響其正常工作； </p><p>　　2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累計(jì)誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)之后，其累計(jì)誤差就會(huì)變?yōu)椤傲恪?，因此不會(huì)長(zhǎng)期積累； </p><p>　　3）控制性能好，在啟動(dòng)，停止，反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟失” 。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)化

34、，并可靠的獲得較高的位置精度；</p><p>　　方案1繁瑣復(fù)雜且定位精度不高，容易產(chǎn)生累積誤差，而且槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)停不能滿足該工件的生產(chǎn)周期和加工工藝時(shí)間比。方案2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于簡(jiǎn)化整個(gè)多工位工作臺(tái)的體系，調(diào)正起來(lái)比較方便，且該工作臺(tái)工作時(shí)負(fù)載并不是很大。綜合考慮本設(shè)計(jì)應(yīng)選用了方案2。</p><p><b>　　2.2 動(dòng)力的選擇</b></p>&l

35、t;p>　　方案1：采用液壓，其優(yōu)點(diǎn)是：</p><p>　　同其他傳動(dòng)方式相比，窗洞功率相同，液壓傳動(dòng)裝置的重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　　可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，調(diào)整范圍大。</p><p>　　運(yùn)動(dòng)間的慣性小，能夠頻繁迅速換向，船東工作平穩(wěn)；系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)緩沖吸 震，并能自動(dòng)防止過(guò)載。</p><p>　　與電氣石配合，容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)作

36、和操作和自動(dòng)化；與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)能實(shí) 現(xiàn)各種自動(dòng)控制工作。</p><p>　　原件已基本上系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，適于CAD 技術(shù)的應(yīng)用，提高工效，降低成本。 </p><p><b>　　其缺點(diǎn)： </b></p><p>　　容易產(chǎn)生泄露，污染環(huán)境。反映速度慢。 </p><p>　　引有泄露和彈性變形大，不易

37、做精確的定比傳動(dòng)。 </p><p>　　系統(tǒng)內(nèi)混入空氣，會(huì)引起爬行，噪音和振動(dòng)。</p><p>　　使用的環(huán)境溫度比機(jī)械傳動(dòng)小。</p><p>　　故障診斷與排除要求較高技術(shù)。 </p><p>　　方案2： 采用步進(jìn)電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素的影響，只要在他們的大小未引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生“丟失”現(xiàn)象 之前，就

38、不會(huì)影響其正常工作，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角有誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)之后，其累計(jì)誤差就會(huì)變?yōu)椤傲恪?，因此不會(huì)長(zhǎng)期積累；控制性能好，在啟動(dòng)，停止，反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟失”。通過(guò)控制電機(jī)的啟停來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇。一個(gè)步進(jìn)電機(jī)既能解決電機(jī)問(wèn)題又能解決間歇機(jī)構(gòu)的問(wèn)題，故本工作臺(tái)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　2.3動(dòng)力傳動(dòng)方式的選擇</p><p>　　該工作臺(tái)工作的過(guò)程中的控制系統(tǒng)是開環(huán)控制的，

39、無(wú)反饋系統(tǒng)，所以該動(dòng)力系統(tǒng)必須具備有傳動(dòng)精準(zhǔn)，效率較高，不能在傳動(dòng)的過(guò)程中有打滑或者卡滯等情況出現(xiàn)。并且該工作臺(tái)動(dòng)力部分與執(zhí)行部分之間的距離并不遠(yuǎn)。根據(jù)上面所述的情況進(jìn)行選擇傳動(dòng)方式。</p><p><b>　　方案1帶傳動(dòng)</b></p><p><b>　　帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）用于中心距較

40、大的；</p><p>　　2）傳動(dòng)帶具有良好的彈性，能緩沖吸振，尤其是V帶沒(méi)有接頭，傳動(dòng)較平穩(wěn)，噪聲?。?lt;/p><p>　　3）過(guò)載時(shí)帶在帶輪上打滑，可以防止其它器件損壞；</p><p>　　4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維護(hù)方便，成本低 。 ? </p><p><b>　　帶傳動(dòng)的缺點(diǎn) ：</b></p>

41、<p>　　1）動(dòng)的外廓尺寸較大；</p><p>　　2）由于需要張緊，使軸上受力較大；</p><p>　　3）工作中有彈性滑動(dòng)，不能準(zhǔn)確地保持主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速比關(guān)系；</p><p><b>　　4）帶的壽命短；</b></p><p><b>　　5）傳動(dòng)效率降低；</b&g

42、t;</p><p>　　6）帶傳動(dòng)可能因摩擦起電，產(chǎn)生火花，故不能用于易燃易爆的場(chǎng)合。</p><p><b>　　方案2 齒輪傳動(dòng)</b></p><p>　　齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)器中最常見的一種機(jī)械傳動(dòng)，是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng) 的一種主要形式，是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零部件。它與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比，具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、圓周速度

43、高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小等一系列特點(diǎn)。因此，它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動(dòng)部件，也是機(jī)器中所占比重最大的傳動(dòng)形式。近幾年來(lái)，雖然其他機(jī)械部件的制造技術(shù)與電傳動(dòng)技術(shù)有了較大的發(fā)展，但在生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位的傳動(dòng)形式仍為各種齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)有以下優(yōu)缺點(diǎn)： </p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)包括：</b></p><p>　　1）

44、 瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)性較高； </p><p>　　2） 采用非圓齒輪，瞬時(shí)傳動(dòng)比可按所需變化規(guī)律設(shè)計(jì)； </p><p>　　3） 傳動(dòng)比變化范圍大，適用于減速或增速傳動(dòng)； </p><p>　　4）齒輪的圓周速度范圍大。 </p><p>　　5） 傳遞功率范圍大，承載能力高。

45、 </p><p>　　6） 傳動(dòng)效率高，特別是精度較高的圓柱齒輪副。 </p><p>　　7） 結(jié)構(gòu)緊湊，如使用行星傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)，可使部件更為縮小，成為同軸線傳動(dòng)； </p><p>　　8） 維護(hù)簡(jiǎn)便。 </p><p><b>　　缺點(diǎn)包括：<

46、/b></p><p>　　1） 運(yùn)轉(zhuǎn)中振動(dòng)、沖擊和噪聲，并產(chǎn)生動(dòng)載荷； </p><p>　　2） 無(wú)過(guò)載保護(hù)作用； </p><p>　　3） 要求齒輪的切齒精度較高或具有特殊齒形時(shí)，需要高精度機(jī)床、特殊刀具和測(cè)量?jī)x器來(lái)保證，制造工藝復(fù)雜，成本較高</p><p>　　綜合上述以及考慮到該工作臺(tái)需要

47、傳動(dòng)平穩(wěn)，定位精確。工作臺(tái)工作過(guò)程中需要反復(fù)的停動(dòng)，沖擊較大，且?guī)鲃?dòng)容易打滑影響工作臺(tái)的定位精準(zhǔn)，而齒輪瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作穩(wěn)定性較高，傳遞功率范圍大，能承載本大的沖擊，故本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)。</p><p><b>　　2.4軸承的選用</b></p><p>　　選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)，必須了解軸承的工作載荷大小、性質(zhì)、方向、轉(zhuǎn)速及其他使用要求，以下是選用滾動(dòng)

48、軸承的基本原理：</p><p>　　（1）轉(zhuǎn)速較高、載荷較小、要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)宜選用球軸承：轉(zhuǎn)速較低、載荷較大有沖擊載荷時(shí)則選用滾子軸承。 </p><p>　?。?）軸承上同時(shí)受徑向和軸向載荷，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；若精細(xì)那個(gè)載荷大，軸向載荷小，可選用深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　方案1：選用圓錐滾子軸承</p>&l

49、t;p>　　圓錐滾子軸承的特點(diǎn)：圓錐滾子軸承可以分離，由內(nèi)圈與滾子、保持架一起組成的組件和外圈可以分別 圓錐滾子軸承安裝。滾子和滾道接觸處修正的接觸線可以減少應(yīng)力集中。圓錐滾子軸承可以承受大的徑向載荷和軸向載荷。由于圓錐滾子軸承只能傳遞單向軸向載荷，因此，為傳遞相反方向的軸向載荷就需要另一個(gè)與之對(duì)稱安裝的圓錐滾子軸承。帶傾斜角的滾道能使圓錐滾子軸承承受徑向和軸向的聯(lián)合負(fù)荷。外滾道和軸承中心線之間的角度越大，承受軸向和徑向負(fù)荷比的

50、能力就越大。滾子與滾道的線性接觸使圓錐滾子軸承具有很大的承載能力。這一特點(diǎn)和對(duì)徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷以及對(duì)這兩種聯(lián)合負(fù)荷的承受能力，使圓錐滾子軸承在許多應(yīng)用場(chǎng)合成為理想的選擇。對(duì)給定的內(nèi)徑，可以選用特輕活特重的截面以滿足不同負(fù)荷的要求。圓錐滾子軸承中用量最多的是單列圓錐滾子軸承。在轎車的前輪輪轂中，近年來(lái)也用上了小尺寸的雙列圓錐滾子軸承。四列圓錐滾子軸承用在大型冷、熱軋機(jī)等重型機(jī)器中。</p><p>　　圓錐滾子軸

51、承主要承受以徑向?yàn)橹鞯膹?、軸向聯(lián)合載荷。軸承承載能力取決于外圈的滾道角度，角度越大承載能力越大。該類軸承屬分離型軸承，根據(jù)軸承中滾動(dòng)體的列數(shù)分為單列、雙列和四列圓錐滾子軸承。單列圓錐滾子軸承游隙需用戶在安裝時(shí)調(diào)整；雙列和四列圓錐滾子軸承游隙已在產(chǎn)品出廠時(shí)依據(jù)用戶要求給定，不須用戶調(diào)整。圓錐滾子軸承有圓錐形內(nèi)圈和外圈滾道，圓錐滾子排列在兩者之間。所有圓錐表面的投影線都在軸承軸線的同一點(diǎn)相聚。這種設(shè)計(jì)使圓錐滾子軸承特別適合承受復(fù)合（徑向與軸

52、向）負(fù)荷。軸承的軸向負(fù)荷能力大部分是由接觸角α決定的；α角度越大，軸向負(fù)荷能力就越高。角度大小用計(jì)算系數(shù)e來(lái)表示；e值越大，接觸角度越大，軸承承受軸向負(fù)荷的適用性就越大。</p><p>　　方案2，選用推力球軸承</p><p>　　推力球軸承是一種分離型軸承，軸圈、座圈可以和保持架、鋼球的組件分離。軸圈是與軸相配合的套圈，座圈是與軸承座孔相配合的套圈，和軸之間有間隙；推力球軸承只能夠承

53、受軸向負(fù)荷，單向推力球軸承是只能承受一個(gè)方向的軸向負(fù)荷，雙向推力球軸承可以承受兩個(gè)方向的軸向負(fù)荷；推力球軸承不能限制軸的徑向位移，極限轉(zhuǎn)速很低，單向推力球軸承可以限制軸和殼體的一個(gè)方向的軸向位移，雙向軸承可以限制兩個(gè)方向的軸向位移。 </p><p>　　推力軸承是用來(lái)專門承受軸向力的專用軸承,就是軸垂直的方向的力的軸承. 推力軸承也稱作止推軸承. 止推軸承一般是由兩個(gè)止推墊片或更多止推墊片和若干滾動(dòng)體組成,一

54、般止推墊片分為軸片和座片,滾動(dòng)體一般最常見型式是由鐵質(zhì)或銅質(zhì)保持架組合成整體.該類型軸承最常見是鋼球式推力軸承. 用于支撐旋轉(zhuǎn)設(shè)備沿軸向的推力。旋轉(zhuǎn)設(shè)備是水平安裝的，則推力軸承只承擔(dān)設(shè)備沿軸向產(chǎn)生的推力；設(shè)備是垂直安裝的，則除推力外還需要支撐設(shè)備旋轉(zhuǎn)部分的重量。</p><p>　　將方案1和方案2進(jìn)行對(duì)比，由中軸，中軸上零件及工作臺(tái)上負(fù)載的重力作用，使中軸產(chǎn)生較大的軸向力，軸向力的全部由軸承支承，在眾多的軸承中

55、，推力球軸承能支承較大的軸向力，而此工作臺(tái)并無(wú)太大的徑向力，故選用推力球軸承。</p><p><b>　　3 計(jì)算分析</b></p><p>　　3.1工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析</p><p>　　工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 按照工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)要求，工作臺(tái)每回轉(zhuǎn)π/3 時(shí)，工作停下來(lái)工作一次，在這π/3時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：0~0.2s圓盤以恒定

56、加速度旋，0.2~0.6s 恒角速度旋轉(zhuǎn)，0.6~0.8s圓盤以恒角加速度減速，直到停止。所以運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的角速度在π/3 內(nèi)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖3-1：</p><p>　　0 0.2 0.6 0.8 （t/s） </p><p>　　圖3-1 轉(zhuǎn)盤速度變化規(guī)律</p><p>　　因?yàn)樵?s 內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π/3。所以：</p&

57、gt;<p>　?。?.4+0.8）Wmax /2=π/3</p><p>　　得出：Wmax=5π/9</p><p>　　顯然 0~0.2s和0.6~0.8s間的角加速度β大小都等于 25π/9 rad/</p><p>　　3.2步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)選用三相步進(jìn)電機(jī)：</p>

58、<p>　　設(shè)三相步進(jìn)電機(jī)的等效負(fù)載扭矩為T，J為工作圓盤及工件機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為轉(zhuǎn)盤質(zhì)量，為機(jī)械手和工件的質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的半徑為140mm：</p><p><b>　　J=+</b></p><p>　　+63=0.98kg·</p><p><b>　　N·m</b></p>

59、;<p>　　由于在計(jì)算這些扭矩過(guò)程中沒(méi)有將外部阻力矩考慮進(jìn)去，所以需要設(shè)定一個(gè)安全系數(shù)，便于選擇電機(jī)的扭矩能足夠大：</p><p><b>　　N·m</b></p><p>　　通過(guò)查找資料獲得如下三相步進(jìn)電機(jī)型號(hào)表：</p><p>　　表3-1 三相混合式步進(jìn)電機(jī)型號(hào)</p><p>　

60、　根據(jù)=，選與此數(shù)值接近的步進(jìn)電機(jī)，所以選擇三相步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為110BYG350DH-0501，此步進(jìn)電機(jī)的扭矩為16。</p><p>　　3.3直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　　1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)</p><p>　　2）選用7級(jí)精度（GB10095-8

61、8）</p><p>　　3)材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-1選擇大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，小齒輪材料為40Gr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，二者材料硬度差為40HBS。</p><p>　　4）初選小齒輪齒數(shù)為=21，大齒輪齒數(shù)=3×21=63。</p><p>　　3.3.2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><

62、;p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p>　　1）試選載荷系數(shù)為Kt =1.3</p><p>　　2）根據(jù)預(yù)選電機(jī)可得小齒輪傳遞的扭矩</p><p><b

63、>　　T1=16N·m</b></p><p>　　3）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-7選取齒寬系數(shù)為</p><p>　　4）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　　5)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的按接觸疲勞強(qiáng)度極限。</p><p

64、>　　6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由于工作臺(tái)轉(zhuǎn)速不高，故循環(huán)次數(shù)也較低。</p><p>　　7）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-19去接觸疲勞壽命系數(shù),。</p><p>　　8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（10-12）得</p><p><b>　?。?）計(jì)算&

65、lt;/b></p><p>　　試算小齒輪輪分度圓直徑，代入中較小值</p><p><b>　　=33.27mm</b></p><p><b>　　計(jì)算齒寬</b></p><p><b>　　b=mm</b></p><p><b&g

66、t;　　計(jì)算齒寬與齒高之比</b></p><p><b>　　模數(shù) mm</b></p><p>　　齒高 h=2.25mt=2.25×1.58mm=3.565mm</p><p><b>　　==4.668</b></p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)

67、</b></p><p>　　根據(jù)v和7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.1；</p><p>　　直齒輪，假設(shè)<，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-3查得</p><p><b>　　=1.2；</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-2查得使用系數(shù)=1；<

68、/p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪懸臂布置時(shí)=1.182。</p><p>　　由=4.668，=1.182查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-13得=1.145，故動(dòng)載荷系數(shù)</p><p>　　K==1×1.1×1.2×1.182=1.56</p><p>　　按實(shí)際的載荷系數(shù)校

69、正所算得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（10-10a）得 </p><p>　　=33.27×=36.445mm</p><p><b>　　計(jì)算模數(shù)</b></p><p>　　m==36.445÷21=1.73</p><p>　　3.3.3、根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算</p>

70、;<p>　　彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（10-5）為</p><p>　　m (3-2)</p><p>　　公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值確定如下：</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa;</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限

71、=380MPa；</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為=2.5，=2.5；</p><p>　　計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（10-12）得</p><p>　　==MPa=893MPa</p><p>　　==MP

72、a=679MPa</p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　K==1×1.1×1.2×1.145=1.5114</p><p><b>　　齒形系數(shù)查取如下：</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-5查得=2.76，=2.

73、3；</p><p>　　應(yīng)力校正系數(shù)查得如下：</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-5查得=1.56，=1.71；</p><p>　　計(jì)算大、小齒輪的并比較其大小</p><p><b>　　==0.0048</b></p><p><b>　　==0.0056</

74、b></p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大</b></p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　　m=1.15</b></p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)小于由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)m，因?yàn)閺澢鷱?qiáng)度所決

75、定的承載能力是由齒輪模數(shù)m的大小所決定，而僅齒輪直徑（即齒數(shù)與模數(shù)的乘積）影響齒面接觸疲勞強(qiáng)度的承載能力，故由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.15并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm,按接觸強(qiáng)度計(jì)算算分度圓直徑為d1 =36.445mm,計(jì)算小齒輪齒數(shù)為</p><p><b>　　=24</b></p><p>　　故大齒輪齒數(shù)為 =3×24=72 .&l

76、t;/p><p>　　這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，并避免浪費(fèi)，結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　　3.3.4、齒輪幾何尺寸</p><p><b>　　1）分度圓直徑計(jì)算</b></p><p>　　m=24×1.5mm=36mm</p><p>　

77、　m=72×1.5mm=108mm</p><p><b>　　2)中心距離計(jì)算</b></p><p>　　a==mm=72mm</p><p><b>　　3)齒輪寬度計(jì)算</b></p><p>　　b==0.4×36mm=14.4mm</p><p&g

78、t;　　取=14mm, 取12mm.</p><p>　　3.3.5、齒輪驗(yàn)算</p><p>　　==3×N=444.45N</p><p>　　==37.2<100 </p><p><b>　　由此可知合適</b></p><p>　　3.3.6、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸&

79、lt;/p><p>　　由于齒輪的齒數(shù)和模數(shù)已經(jīng)確定，則齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸如表3-2所示：</p><p>　　表3—2 齒輪結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　那么這對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)如下圖3-2所示：</p><p><b>　　圖3-2 齒輪結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　3.3.7、第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)<

80、/p><p>　　初選小齒輪齒數(shù)為=18，大齒輪齒數(shù)=4×18=72。</p><p>　　按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)算的</b></p><p><b>　　=24.90mm&l

81、t;/b></p><p><b>　　m==1.38</b></p><p>　　按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：</p><p>　　m (3-2)</p><p><b>　　查表代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　綜上所述m取最近的標(biāo)準(zhǔn)值

82、，所以</p><p><b>　　則大齒輪的齒數(shù)</b></p><p>　　由于齒輪的齒數(shù)和模數(shù)已經(jīng)確定，則齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸如表3-2所示：</p><p>　　3.4支撐軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.4.1、選擇軸的材料和熱處理</p><p>　　對(duì)此回轉(zhuǎn)工作臺(tái)未提出特殊要求，對(duì)其重

83、量計(jì)尺寸也無(wú)特殊要求，故選用常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-1查得=640MP，=275MP，=155MP。</p><p>　　3.4.2、初步估算軸的直徑</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-4查得=1602，安裝大齒輪處的軸頭直徑</p><p><b>　　=[]</b></p><

84、;p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3查得[]=30MPa,故</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——軸的抗扭界面系數(shù)，；</p><p>　　——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；</p><p>　　T

85、 ——軸所受的扭矩，Nmm；</p><p>　　在這里取d=22mm</p><p>　　3.4.3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　為了裝拆齒輪軸承方便，將軸設(shè)計(jì)成階梯狀。對(duì)于同一軸上的軸承，一般選用同一型號(hào)，現(xiàn)暫取深溝球軸承6006內(nèi)徑為30.000 mm ，外徑為55.000 mm ，厚度為13.000 mm，推力球軸承51306內(nèi)徑為

86、30.00mm，外徑為60.00mm，厚度為21.00mm，與軸承相配合的軸段直徑取30.00mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的推力球軸承的軸肩直徑可取為38.00mm，在這里軸承與軸之間采用過(guò)盈配合，同時(shí)采用軸承套筒或孔用彈性擋圈對(duì)軸承進(jìn)行軸向固定，而齒輪輪轂與軸和轉(zhuǎn)盤與軸均在軸兩端采用間隙配合，其周向定位都采用單平鍵，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表6-1查得選平鍵截面b×h×L=8mm×5mm×20mm，同時(shí)在

87、軸端處加擋板及螺釘進(jìn)行軸向定位固定。</p><p>　　根據(jù)以上所述，現(xiàn)畫出軸的結(jié)構(gòu)圖3-3如下：</p><p>　　圖3-3軸圓截面受力分析圖</p><p>　　1、疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核</p><p>　　(1)作軸的受力簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　?。?）求作用在軸上的力</p><

88、p>　　軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=40000N/mm</p><p>　　齒輪上圓周力為： F==2×40000/108=740.7N</p><p>　　輪上的徑向力： F= Ftan=740.7×tan20=269.6N</p><p><b>　　齒輪上軸向力：N</b></p><p&g

89、t;　?。?）求軸承上支反力：</p><p>　　有上述的公式代入數(shù)據(jù)可求得：</p><p>　　有上述的公式代入數(shù)據(jù)可求得：</p><p>　　（4）畫彎矩圖M 和 M及合成彎矩圖M=</p><p>　　截面所受最大彎矩M=65.5N·m</p><p><b>　?。?）畫出扭矩圖T&l

90、t;/b></p><p>　?。?）確定其危險(xiǎn)截面,并計(jì)算其應(yīng)力</p><p>　　由圖軸受扭矩為常數(shù)的作用，雖然有鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由軸的最小軸徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)確定的，所以軸上CD段各截面不用校核。對(duì)截面I,C處，在截面I處從彎矩較小，截面II處應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，從受載來(lái)看截面B所受的彎矩和轉(zhuǎn)矩較大,但應(yīng)力不集中且軸徑較大，因此對(duì)截面

91、C也不必校核.因而該軸只需校核截面II左右兩則即可。</p><p><b>　　校核截面II左側(cè)</b></p><p>　　由截面II左側(cè)的彎矩M為 M=(26-5.3)×=21.12MPa</p><p>　　截面上彎曲應(yīng)力為 =20.2MPa</p><p>　　截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 =1

92、9.13MPa</p><p>　　軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1查得=640MPa,=275MPa,=155MPa。</p><p>　　截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版附表3-2查取。因==0.09，==1.36，經(jīng)插值法查得</p><p>　　=1.65 ， = 1.47</p>&l

93、t;p>　　又有《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為</p><p>　　=0.82 ， =0.85</p><p>　　所以有效應(yīng)力集中系數(shù)按《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版（附表3-4）為</p><p>　　=1+0.82×（1.65-1）=1.533</p><p>　　=1+0.85×（1.47-1

94、）=1.40</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版附圖3-2的尺寸系數(shù)=1；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.94。</p><p>　　軸按磨削加工，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為</p><p><b>　　=0.92</b></p><p>　　軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，取=1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)

95、》第八版式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為</p><p><b>　　==1.62</b></p><p><b>　　==1.58</b></p><p>　　又由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版3-1及3-2的碳鋼系數(shù)的特性系數(shù)</p><p>　　=0.1—0.2，取=0.1</p>

96、<p>　　=0.055—0.1，取=0.05</p><p>　　故計(jì)算安全系數(shù)值，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（15-6）—（15-8）則得</p><p><b>　　==8.4</b></p><p><b>　　===9.94</b></p><p>　　===6.42>&g

97、t;S=1.5</p><p><b>　　顯然安全。</b></p><p><b>　　校核截面II的右側(cè)</b></p><p><b>　　彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　===7.96MPa</p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)

98、力</b></p><p><b>　　==7.5MPa</b></p><p>　　在過(guò)盈配合處，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版附表3-8用插值法求出，取值=0.8，</p><p>　　故得 =2.82 =0.8×2.82=2.256</p><p>　　按磨削加工軸，表面質(zhì)量系數(shù)根據(jù)《

99、機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版附圖3-4查為</p><p><b>　　=0.92</b></p><p><b>　　所以，計(jì)算綜合系數(shù)</b></p><p>　　=2.82+-1=2.91</p><p>　　=2.256+-1=2.34</p><p>　　故軸在截面II右側(cè)的安

100、全系數(shù)為</p><p><b>　　==11.87</b></p><p><b>　　===17.29</b></p><p>　　===9.78>>S=1.5</p><p>　　所以此軸在截面II處右側(cè)的強(qiáng)度也滿足安全設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　根據(jù)以

101、上所述，現(xiàn)畫出軸的結(jié)構(gòu)圖3-4如下</p><p>　　圖3-4軸的結(jié)構(gòu)尺寸圖</p><p>　　3.4.4 軸的剛度校核計(jì)算</p><p>　　由于該軸是豎直安置的，精密轉(zhuǎn)盤及其機(jī)械手工件的重量主要是由支座來(lái)承受的。該軸只是一個(gè)傳動(dòng)軸，只要是將將輸入的扭矩傳到精密轉(zhuǎn)盤，故該軸并沒(méi)有收到太大的彎曲應(yīng)力。所以對(duì)該軸進(jìn)行剛度校核時(shí)，只需對(duì)其進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算就可以

102、了。</p><p>　　軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來(lái)表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角[單位為（°）/m]的計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　式中： T——軸所受的扭矩，N·mm； </p><p>　　G——軸的材料的剪切彈性模量，MPa,對(duì)于鋼材，G=8.1*10

103、4MPa； </p><p>　　Ip——軸截面的極慣性矩，mm4,對(duì)于圓軸，Ip=?d4/32</p><p>　　L——階梯軸受扭矩作用的長(zhǎng)度，mm； </p><p>　　、、——分別代表階梯軸第i段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩，單位同前； </p><p>　　z——階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。 </p><p>

104、;　　由上述公式帶入數(shù)值可算得，</p><p>　　式中，為每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用場(chǎng)合有關(guān)。而該軸是作為精密裝盤下的一個(gè)傳動(dòng)軸，對(duì)傳動(dòng)的精密度還是有一點(diǎn)的要求的。對(duì)于精密傳動(dòng)軸，可?。挥捎谔幱诰軅鲃?dòng)軸取值范圍之間，所以該軸的扭轉(zhuǎn)剛度合格。</p><p>　　3.5滾動(dòng)軸承的計(jì)算分析</p><p>　　由于一般的傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式主要是疲勞破壞。

105、故對(duì)疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　由于轉(zhuǎn)盤重量不大，軸向力約為F=150N，查《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》推力球軸承51306最小負(fù)荷常數(shù)A=4.51×10，由《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》推力球軸承最小軸上負(fù)荷的計(jì)算公式為F>A，又傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速取n=20r/min.，</p><p>　　F>4.51×10×=1.8×N</p>&

106、lt;p><b>　　顯然可安全使用。</b></p><p>　　故只需對(duì)對(duì)深溝球軸承6006進(jìn)行壽命計(jì)算</p><p>　　軸承尺寸內(nèi)徑d=30.000 mm ，外徑D=55.000 mm ，厚度T=13.000 mm</p><p>　　載荷容量 C=13.3 KN C=8.36KN</p>

107、;<p><b>　　滾動(dòng)軸承壽命驗(yàn)算</b></p><p><b>　　C=</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　C 基本額定動(dòng)載荷，單位N</p><p><b>　　壽命系數(shù)</b&

108、gt;</p><p><b>　　載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　速度系數(shù)</b></p><p><b>　　溫度系數(shù)</b></p><p>　　P 當(dāng)量動(dòng)載荷，單位N</p><p><b>　　得

109、 P=</b></p><p>　　已知 C=13300N，預(yù)期壽命取L=20000 h</p><p>　　查《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得</p><p>　　= 3.42 =1.4 =1.166 =1</p><p><b>　　故</b></p>

110、<p>　　P===3238.89N</p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　L′=</b></p><p>　　其中： L′ 軸承的壽命，單位h；</p><p>　　n 軸承轉(zhuǎn)速，單位r/min ；</p&g

111、t;<p>　　P 軸承所受當(dāng)量動(dòng)載荷，單位N；</p><p>　　C 基本額定動(dòng)載荷，單位N；</p><p>　　已知：預(yù)取傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n=20r/min，P=3238.89N，C=13300N</p><p>　　L′===94915h> L=20000h</p><p>　　故這對(duì)

112、軸承滿足要求。</p><p>　　4 其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 精密轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工作半徑R主要是由完成每道工序所需機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)確定的,通常在200～600mm。待加工的工件為內(nèi)空?qǐng)A柱外形，尺寸范圍為：φ(50-75)×(60-90)，且該工件并不是被固定于轉(zhuǎn)盤上，而是被夾持于機(jī)械手上，考慮加工的環(huán)境，

113、以及加工機(jī)構(gòu)的選擇，此工作臺(tái)的精密轉(zhuǎn)盤的尺寸便選用直徑為280mm，結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 機(jī)密轉(zhuǎn)盤剖視圖</p><p><b>　　4.2底座的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　底座主要是銜接與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤于面板之間，承受了精密轉(zhuǎn)盤及機(jī)械手的重量，并且對(duì)軸承和軸都起到定位的作用。由于該底座并不用承受太大的質(zhì)量，更多的

114、是固定定位的作用，定位要求比較精確，所以對(duì)該底座的壁厚就沒(méi)有太多的計(jì)算與校核，更多的是要求加工工藝高，尺寸誤差不能太大。故本設(shè)計(jì)的底座結(jié)構(gòu)如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 底座結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　4.3機(jī)架的設(shè)計(jì) </b></p><p>　　4.3.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則 </p><p>

115、;　　(1)工況要求 任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動(dòng)件通過(guò)的突起；設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺(tái)；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。 </p><p>　　(2)剛度要求 在必須保證特定外形條件下，對(duì)機(jī)架的主要要求是剛度。例如機(jī)床的零部 件中，床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度;在齒輪減速器中，箱殼的

116、剛度決定了齒輪的嚙合性及運(yùn)轉(zhuǎn)性能。 </p><p>　　(3)強(qiáng)度要求 對(duì)于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求，同時(shí)也能滿足強(qiáng)度的要求。但對(duì)于重載設(shè)備的強(qiáng)度要求必須引起足夠的重視。其準(zhǔn)則是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機(jī)架上任何點(diǎn)的應(yīng)力都不得大于允許權(quán)力。此外，還要滿足疲勞強(qiáng)度的要求。對(duì)于某些機(jī)器的機(jī)架尚需滿足振動(dòng)或坑振的要求。例如振動(dòng)機(jī)械的機(jī)架；受沖擊的機(jī)架；考慮地震影響的高架等。 </p>

117、;<p>　　(4)穩(wěn)定性要求 對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的或薄璧的受壓結(jié)構(gòu)及受彎—壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問(wèn)題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問(wèn)題或局部失穩(wěn)問(wèn)題。失穩(wěn)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計(jì)時(shí)必須校核。</p><p>　　(5)美觀 目前對(duì)機(jī)器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。 </p><p>　　(6)其他 如散熱的要求;防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對(duì)于精密機(jī)械、儀表等熱變形小的要求等

118、。 </p><p>　　特別提出注意的是，設(shè)計(jì)和工藝是相輔相成的，設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是工藝。所以設(shè)計(jì)要遵循工藝的規(guī)范，要考慮工藝的可能性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。 </p><p>　　4.3.2 機(jī)架設(shè)計(jì)的要求 </p><p>　　在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項(xiàng)要求，并有所偏重：</p><p>　　

119、1．機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 </p><p>　　2．結(jié)構(gòu)合理，便于制造。 </p><p>　　3．結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。 </p><p>　　4．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。 </p><p>　　5.抗振性能好。 </

120、p><p>　　6.耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。 </p><p>　　7.有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。 </p><p>　　4.3.3機(jī)架材料的選擇</p><p>　　通過(guò)查找資料和估算，且機(jī)架不用太過(guò)于復(fù)雜，負(fù)重不是很大。本設(shè)計(jì)直接采用不銹鋼方鋼焊接來(lái)做機(jī)架。選擇方鋼管作機(jī)架材料的理由有幾個(gè)方面:</

121、p><p>　　(1)方鋼管受力性能好,它的截面慣性矩與截面抵抗矩以及回轉(zhuǎn)半徑等截面特性均比等截面積的角鋼、其他型鋼或角鋼組合T形截面等構(gòu)件的大。</p><p>　　(2)由于方鋼管桁架構(gòu)件間采用直接焊接,節(jié)省了節(jié)點(diǎn)板和角鋼組合墊板的材料,從而節(jié)約鋼材20%~30%。同時(shí)也可以避免角鋼與墊板電焊不當(dāng)對(duì)桿件造成的損傷。而且省去節(jié)點(diǎn)板,可使桿件直接傳力,提高了桁架受力性能。</p>