畢業(yè)設(shè)計--數(shù)控車床四工位回轉(zhuǎn)刀架機電系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計報告(論文)</p><p>　　報告(論文)題目：數(shù)控車床四工位回轉(zhuǎn)刀架機</p><p>　　電系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　作者所在系部： 機械工程系 </p><p>　　作者所在專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　作

2、者所在班級： 2 </p><p>　　作 者 姓 名 ： </p><p>　　作 者 學(xué) 號 ： </p><p>　　完 成 時 間 ： 2 月 </p><p><b>　　摘 要</b>

3、;</p><p>　　數(shù)控車床為了能在工件的 一次裝夾中完成多工序加工，縮短輔助時間，減少多次安裝所引起的 加工誤差，必須帶有自動回轉(zhuǎn)刀架。根據(jù)裝刀數(shù)量的 不同，自動回轉(zhuǎn)刀架分有四工位六工位和八工位等多種形式。根據(jù)安裝方式的 不同，自動回轉(zhuǎn)刀架可分為立式和 臥式兩種。根據(jù)機械定位方式的 不同，自動回轉(zhuǎn)刀架又可分為端齒盤定位型和三齒盤定位型等。其中斷齒盤定位型換刀時刀架需抬起，換刀速度較慢且密封性較差，但其結(jié)構(gòu)較

4、簡單。三齒盤定位型又叫免抬型，其特點是換刀時刀架不抬起，因此換刀時速度快且密封性好，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。</p><p>　　自動回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的 強度和剛性，以承受粗加工時的 切削抗力。為了保證轉(zhuǎn)位具有高的重復(fù)定位精度，自動回轉(zhuǎn)刀架還 要選擇可靠的定位方案和 合理的 定位 結(jié)構(gòu)。自動回轉(zhuǎn)刀架自動換刀時 由控制系統(tǒng)和驅(qū)動電路來實現(xiàn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：自動回轉(zhuǎn)刀架，蝸

5、輪蝸桿副，機電系統(tǒng)</p><p>　　Abstract CNC lathe work order to be able to complete a fixture in many processes processing aids to reduce time, reduce installation time and again caused by processing errors, we must tu

6、rn with automatic tool. Installed in accordance with the number of different knives, automatic revolving turret at position four of six and eight-station work spaces and other forms. According to the different installati

7、on methods, automatic rotary tool can be divided into two types of vertical and horizontal. </p><p>　　structure. </p><p>　　Automatic rotary tool in the structure must have good strength and rigi

8、dity to bear the rough at the time of cutting resistance. In order to ensure a high transposition of the repeat positioning accuracy, automatic rotary tool holder of the position would also like to choose a reliable and

9、reasonable positioning program structure. Rotary Tool Automatic Tool Changer automatically by the control system and the drive circuit to achieve. </p><p>　　Keywords: automatic rotary tool, vice worm, Ele

10、ctromechanical system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題綜述1</p><p>　　1.1.1 科學(xué)意義和應(yīng)用前景1</p><p>　　1.1. 2 設(shè)

11、計思路3</p><p>　　第2章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計3</p><p>　　2.1減速傳動機構(gòu)的設(shè)計3</p><p>　　2.2 上刀體鎖緊與精定位機構(gòu)的設(shè)計3</p><p>　　2.3 刀架抬起機構(gòu)的設(shè)計3</p><p>　　第3章自動回轉(zhuǎn)刀架的工作原理4</p><p>　

12、　第4章 主要傳動部件的設(shè)計計算7</p><p>　　4.1 蝸桿副的設(shè)計計算7</p><p>　　4.2 螺桿的設(shè)計計算11</p><p>　　第5章 電氣控制部分設(shè)計12</p><p>　　5.1 硬件電路設(shè)計12</p><p>　　5.2 控制軟件設(shè)計14</p>

13、<p><b>　　致 謝16</b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p>　　數(shù)控車床四工位回轉(zhuǎn)刀架機電系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題綜述<

14、/b></p><p>　　1.1.1 科學(xué)意義和應(yīng)用前景</p><p>　　自動換刀系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機床主軸的聯(lián)結(jié)方式，將直接影響機床的加工性能。刀庫結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響機床的換刀效率。自動換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會對整機的成本造價產(chǎn)生直接影響。    

15、0;從換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來看，1956年日本富士通研究成功數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床，美國IBM公司同期也研制成功了“APT”(刀具程序控制裝置)。1958年美國K&T公司研制出帶ATC(自動刀具交換裝置)的加工中心。1967年出現(xiàn)了FMS(柔性制造系統(tǒng))。1978年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有ATC裝置，可實現(xiàn)多種工序加工的機床，步入了機床發(fā)展的黃金時代。1983年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了數(shù)控刀具錐柄的國際標(biāo)準(zhǔn)，自動換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)

16、模式。目前國內(nèi)外數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng)中，刀具、輔具多采用錐柄結(jié)構(gòu)，刀柄與機床主軸的聯(lián)結(jié)、刀具的夾緊放松機構(gòu)及驅(qū)動方式幾乎都采用同一種結(jié)構(gòu)模式。在這種模式中，機床主軸常采用空心的帶有長拉桿、碟形彈簧組的結(jié)構(gòu)形式，由液壓或氣動裝置提供動力，實現(xiàn)夾緊放松刀柄的動作。利用這種機構(gòu)夾持刀具進行數(shù)控加工的最大問題是，它不能</p><p>　　數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于I

17、SO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技

18、術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。</p><p>　　目前，歐美國家非常重視STEP-

19、NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機構(gòu)。美國的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OS

20、ACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。</p><p>　　1.1. 2 設(shè)計思路</p><p>　　本設(shè)計采用三相異步交流電機驅(qū)動，控制部分設(shè)計主要采用plc控制包括收信和發(fā)信電路兩部分。設(shè)計好自動回轉(zhuǎn)刀架的機械結(jié)構(gòu)和電器控制電路后，就可以編制刀架自動轉(zhuǎn)位的控制軟件。 </p><p>　　通過此次設(shè)計，不僅是對四年學(xué)習(xí)生活的一個總結(jié)，更是對今后繼續(xù)學(xué)習(xí)的

21、一次鍛煉。在學(xué)習(xí)了四年的基礎(chǔ)課、專業(yè)課之后，通過這次課題的考驗，除了要求掌握好本專業(yè)的課程外，還要求對本專業(yè)相關(guān)的知識有足夠的認(rèn)識。這次設(shè)計就要用到機械設(shè)計相關(guān)知識，不僅是對自己的一次考驗，更是對自己所學(xué)知識的一個補充。逐步鍛煉自己獨立完成工作的能力，以適應(yīng)今后真正的考驗。</p><p><b>　　第2章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　2.1減速傳動機構(gòu)

22、的設(shè)計</p><p>　　普通的 三相異步電動機因轉(zhuǎn)速太快，不能直接驅(qū)動刀架進行換刀，必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)臏p速。根據(jù)立式轉(zhuǎn)位刀架的結(jié)構(gòu)特點，采用蝸桿副減速是最佳選擇。蝸桿副傳動可以改變運動的 方向，獲得較大的 傳動比，保證傳動精度和平穩(wěn)性，并且具有自鎖功能，還可以實現(xiàn)整個裝置的 小型化。</p><p>　　2.2 上刀體鎖緊與精定位機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　由

23、于刀具直接安裝在上刀體上，所以上刀體要承受全部的切削力，其鎖緊與定位的 精度將直接影響工件的加工精度。本設(shè)計上刀體的鎖緊與定位機構(gòu)選用端面齒盤，將上刀體和下刀體的 配合面加工成梯形端面齒。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，上下端面齒相互咬合，這時上刀體不能繞刀架的中心軸轉(zhuǎn)動；換刀時電動機正傳，抬起機構(gòu)使上刀體抬起，等上下端面齒脫開后，上刀體才可以繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動，完成轉(zhuǎn)位動作。</p><p>　　2.3 刀架抬起機構(gòu)的設(shè)

24、計</p><p>　　要想使上，下刀體的 兩個端面齒脫離，就必須設(shè)計合適的機構(gòu)使上刀體抬起。本設(shè)計選用螺桿-螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺紋，當(dāng)電動機通過蝸桿-蝸輪帶動蝸桿繞中心軸轉(zhuǎn)動時，作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動，要么上下移動。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，上刀體與下刀體的端面齒相互咬合，因為這時上刀體不能與螺桿一起轉(zhuǎn)動，所以螺桿的轉(zhuǎn)動會使上刀體向上移動。當(dāng)端面齒脫離咬合時，上刀體就與螺桿一同轉(zhuǎn)動。</p>

25、<p>　　設(shè)計螺桿時要求選擇適當(dāng)?shù)穆菥?，以便?dāng)螺桿轉(zhuǎn)動一定角度時，使得上刀體與下刀體的端面齒能夠完全脫離咬合狀態(tài)。</p><p>　　傳動結(jié)構(gòu)見總裝配圖。</p><p>　　第3章自動回轉(zhuǎn)刀架的工作原理</p><p>　　自動回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程圖如下圖 1所示</p><p>　　圖2表示自動回轉(zhuǎn)刀架在換刀過程中有關(guān)銷的

26、位置。其中上部的圓柱銷2和下部的反靠銷6起著重要的作用。</p><p>　　當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時，兩銷的情況如圖a所示，此時反靠銷6落在反靠圓盤7的十字槽內(nèi)，上刀體4的端面齒和下刀體的端面齒處于咬合狀態(tài)</p><p>　　需要換刀時，控制系統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位信號，三相異步電動機正向旋轉(zhuǎn)，通過蝸桿副帶動螺桿正向轉(zhuǎn)動，與蝸桿配合的上刀體4逐漸抬起，上刀體4與下刀體之間的端面齒慢慢脫開；于此同時

27、，上蓋圓盤1也隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動(上蓋圓盤1通過圓柱銷與螺桿連接)當(dāng)轉(zhuǎn)過約170時，上蓋圓盤1直槽的另一端轉(zhuǎn)到圓柱銷2的正上方，由于彈簧3的作用，圓柱銷2落入直槽內(nèi)，于是上蓋圓盤1就通過圓柱銷2使得上刀體4轉(zhuǎn)動起來（此時端面齒已經(jīng)完全脫開）如圖b所示</p><p>　　上蓋圓盤1，圓柱銷2以及上刀體4在正轉(zhuǎn)的過程中，反靠銷6能夠從反靠圓盤7中十字槽的左側(cè)斜坡滑出，而不影響上刀體4尋找刀位時的正向轉(zhuǎn)動，如圖c所示&

28、lt;/p><p>　　上刀體4帶動磁鐵轉(zhuǎn)到需要的刀位時，發(fā)信盤上對應(yīng)的霍爾元件輸出低電平信號，控制系統(tǒng)收到后，立即控制刀架電動機反轉(zhuǎn)，上蓋圓盤1通過圓柱銷2帶動上上刀體4開始反轉(zhuǎn)，反靠銷6馬上就會落入反靠圓盤7的十字槽內(nèi)，至此。完成粗定位，如圖d所示。此時，反靠銷6從反靠圓盤7的十字槽內(nèi)爬不上來，于是上刀體4停止轉(zhuǎn)動，開始下降，而上蓋圓盤1繼續(xù)反轉(zhuǎn)，其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷2的頭部壓入上刀體4的銷孔內(nèi)，之后，上蓋圓

29、盤1的下表面開始與圓柱銷2的頭部滑動。在此期間，上，下刀體的端面齒逐漸咬合，實現(xiàn)精定位。當(dāng)蝸桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生軸向位移，壓縮彈簧，套筒的外圓壓縮開關(guān)使刀架電動機停轉(zhuǎn)，整個換刀過程結(jié)束。</p><p>　　由于蝸桿副有自鎖功能，所以刀架可以穩(wěn)定的工作。</p><p><b>　　圖1自動換刀流程</b></p><p>　　a

30、 b</p><p>　　c d</p><p>　　圖2刀架轉(zhuǎn)位過程中銷的位置</p><p>　　a)換刀開始時，圓柱銷2與上蓋圓盤1可以相對滑動。b)上刀體4完全抬起后，圓柱銷2落入上蓋圓盤1的槽內(nèi)，上蓋圓盤1將帶動圓柱銷2及上刀體一起轉(zhuǎn)動。c)上刀體4連續(xù)轉(zhuǎn)動時，反

31、靠銷6可以從反靠圓盤7的槽左側(cè)斜坡滑出。d)找到刀位時，刀架電動機反轉(zhuǎn)反靠銷6反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)粗定位。</p><p>　　1.上蓋圓盤 2. 圓柱銷 3.彈簧 4.上刀體 5.圓柱銷 6.反靠銷 </p><p><b>　　7.反靠圓盤</b></p><p>　　第4章 主要傳動部件的設(shè)計計算</p>

32、;<p>　　4.1 蝸桿副的設(shè)計計算</p><p>　　自動回轉(zhuǎn)刀架的動力源時三相異步電動機，其中蝸桿與電動機直連，刀架轉(zhuǎn)位時渦輪與上刀體直連。已知電動機額定功率P 1=90W，額定轉(zhuǎn)速n1 =1440r/min，上刀體設(shè)計轉(zhuǎn)速 n2 =30r/min，則蝸桿副的傳動比i =n1/n2  =1440 /30=48.刀架從轉(zhuǎn)位刀鎖緊時，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，啟動時沖擊較大，今要

33、求蝸桿副的使用壽命Lh =10000h 。   </p><p>　　4.1.1 蝸桿的選型    </p><p>　　GB/T10085----1988推薦采用漸開線蝸桿（Z1蝸桿）和錐面包絡(luò)蝸桿（ZK蝸桿）。本設(shè)計采用結(jié)構(gòu)簡單，制造方便的漸開線型圓柱蝸桿(Z1型)。</p><p>　　4.

34、1.2 蝸桿副的材料     </p><p>　　刀架中的蝸桿副傳遞的功率不大，但蝸桿轉(zhuǎn)速較高，因此蝸桿的材料選擇45鋼，其螺旋齒面要求淬火，硬度為45~55HRC，以提高表面耐磨性；渦輪的轉(zhuǎn)速較低，其材料主要考慮耐磨性，選用鑄錫磷青銅ZcuSn10P1,采用金屬模鑄造。</p><p>　　4.1.3按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 

35、60;   </p><p>　　刀架中的蝸桿副采用閉式傳動，多因齒面膠合或點蝕而失效。因此，在進行承載能力計算時，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度進行校核。</p><p>　　按渦輪接觸疲勞強度條件設(shè)計計算的公式為：</p><p><b>　　a ≥ </b></p>&l

36、t;p>　　式中   a-------蝸桿副的傳動中心距，單位為mm；</p><p>　　K-------載荷系數(shù)；</p><p>　　T2-------作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩T ，單位N.mm;</p><p>　　ZE-------彈性影響系數(shù)，單位為MPa；</p><p>　　Z --------接觸系數(shù)&l

37、t;/p><p>　　【   】----許用接觸應(yīng)力，單位為MPa；</p><p>　　從式中算出蝸桿副的中心距a之后，根據(jù)已知的傳動比i=48，可以選擇合適的中心距a值，以及相應(yīng)的蝸桿，渦輪參數(shù)。</p><p>　　1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T </p><p>　　設(shè)蝸桿頭數(shù)z1 =1,蝸桿副的傳動效率取 =0.8。由

38、電動機的額定功率P1 =90W,可以算出渦輪傳遞的功率P2 =P 1 ,再由渦輪的轉(zhuǎn)速n2 =30r/min,求得作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　T2=9.55P2/n2=9.55P1 /n2=22920N.mm</p><p><b>　　2）確定載荷系數(shù)K</b></p><p>　　載荷系數(shù)K=KA K BKV .其中KA為使用

39、系數(shù)，由于工作載荷分布步均勻，啟動時沖擊較大，因此取KA =1.15;K 為齒向載荷分布系數(shù)，因工作載荷在啟動和停止時有變化，故取KB =1.15；KV 為動載系數(shù)，由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取KV=1.05,則載荷系數(shù)</p><p>　　K=KAKBKV=1.39</p><p><b>　　表1使用系數(shù)KA</b></p><p>　　3

40、）確定彈性影響系數(shù)ZE </p><p>　　鑄錫磷青銅渦輪與鋼蝸桿相配時，從參考文獻中差得彈性影響系數(shù)ZE =160MPa</p><p>　　4)確定接觸系數(shù)Zp </p><p>　　先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1 和傳動中心距a的比值d 1/a=0.35,可得系數(shù)ZP=2.9</p><p>　　5)確定許用接觸力【  】

41、0; </p><p>　　根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，渦輪的基本許用力 【 】=268MPa，已知蝸桿為單頭，渦輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時每個輪齒咬合的次數(shù)j=1;渦輪轉(zhuǎn)速n =30r/min;蝸桿副的使用壽命L =10000h。則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　N=60jn2Lh=60×1×30×1

42、0000=1.8×107</p><p>　　壽命系數(shù)：KHN==0.929</p><p>　　表2 鑄錫磷青銅蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力</p><p>　　許用接觸應(yīng)力：【 】= KHN【 】=0.929 ×268Mpa≈249Mpa</p><p>　　6）計算中心距a ≥ </p><p>　

43、　將以上各參數(shù)代入式  ，求得中心距：a ≈48mm</p><p>　　取中心距a=50mm,已知蝸桿頭數(shù)z1 =1,設(shè)模數(shù)m=1.6mm,得直徑d1 =20mm,這時d 1/a=0.4,可得接觸系數(shù)Z’ p =2.74。因為Z’p<Zp ，所以上述計算結(jié)構(gòu)可用。</p><p>　　4.1.4 蝸桿和渦輪的主要計算參數(shù)和幾何尺寸</p><p>

44、;　　由蝸桿和渦輪的基本尺寸和主要參數(shù)，算得蝸桿和渦輪的主要幾何尺寸后，即可繪制蝸桿副的工作圖了。</p><p><b>　　1）蝸桿參數(shù)及尺寸</b></p><p>　　頭數(shù)z1 =1,模數(shù)m=1.6mm,軸向齒距Pa = 3.14×m=5.027mm,軸向齒厚sa=0.5 m=2.514mm,分度圓直徑d1 =20mm,直徑系數(shù)q =d1 /m=12

45、.5,分度圓導(dǎo)程腳r=Y=arctan(z1/q)=4°34ˊ26ˊˊ.取齒頂高系數(shù)ha=1,徑向間隙系數(shù)c=0.2,則齒頂圓直徑da1=d1+2ha×m=20mm+2×1×1.6mm=23.2mm,根圓直徑df1=d1-2m(ha+c)=d1-2m(ha+c)=[20-2×1.6×(1+0.2)]mm=16.16mm     

46、           </p><p><b>　　2）蝸輪參數(shù)與尺寸</b></p><p>　　齒數(shù)z2=48,模數(shù)m=1.6mm,分度圓直徑為d 2=mz 2=1.6 ×48mm=76.8mm,變位系數(shù)x =[a-(d 1+d2 )/2]/m=[50-(

47、20+76.8)/2]/1.6=1,蝸輪喉圓直徑為da2=d2+2m(ha+x2)=83.2mm,渦輪齒根圓直徑df2=d2-2m(ha-x2+c)=76.16mm</p><p>　　(5)校核蝸輪齒根彎曲疲勞強度，即校驗下式是否成立：</p><p><b>　　≤[]</b></p><p>　　式中  ........渦輪齒根

48、彎曲應(yīng)力，單位為Mpa;</p><p>　　Yfa2  ..........渦輪齒形系數(shù)；</p><p>　　YB  ......... 螺旋角影響系數(shù)</p><p>　　[]  .........渦輪的許用彎曲應(yīng)力，單位為MPa</p><p>　　由蝸桿頭數(shù)Z1=1，傳動比i=48,可以算出渦輪齒數(shù)Z2

49、=iz1=48</p><p><b>　　則渦輪的當(dāng)量齒數(shù)：</b></p><p>　　ZV2=Z2/cos3r=48.46</p><p>　　根據(jù)渦輪變位系數(shù)x2=1和當(dāng)量齒數(shù)ZV2=48.46,得齒形系數(shù)</p><p><b>　　Yfa2=1.95</b></p><

50、;p><b>　　旋轉(zhuǎn)角影響系數(shù);</b></p><p>　　YB =1-r/140°=0.967</p><p>　　根據(jù)渦輪的材料和制造方法，可得渦輪基本許用彎曲應(yīng)力：</p><p><b>　　[]‘=56MPa</b></p><p><b>　　渦輪的壽命系數(shù)

51、：</b></p><p><b>　　KF==1.725</b></p><p>　　渦輪的許用彎曲應(yīng)力：</p><p>　　[] =40.6Mpa</p><p>　　將以上參數(shù)帶入上式中，得渦輪齒根彎曲應(yīng)力：</p><p><b>　　=37.4</b>

52、;</p><p>　　可見， <  [] ,渦輪齒根的彎曲強度滿足要求。</p><p>　　表3 蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 （單位：Mpa）</p><p>　　4.2 螺桿的設(shè)計計算</p><p>　　4.2.1螺距的確定     </p>&

53、lt;p>　　刀架轉(zhuǎn)位時，要求蝸桿在轉(zhuǎn)到約170°的情況下，上刀體的斷面齒與下刀體的斷面齒完全脫離；在鎖緊的時候，要求上下端面齒的咬合深度達2mm.因此，螺桿的螺距P應(yīng)滿足P×170/360>2mm,即P>4.24mm.今取蝸桿的渦距P=6mm.</p><p>　　4.2.2  其它參數(shù)的確定  </p><p>　　采用單頭梯形

54、螺桿，頭數(shù)n=1,牙側(cè)角b=15°，外螺紋達徑d1=50mm,牙頂間隙ac=0.5mm,基本牙形高度H1=0.5P=3mm,外螺紋牙高h1=h3= H1 + ac =3.5mm,外螺紋中經(jīng)d2=47mm,外螺紋校徑d3=43mm,螺桿螺紋部分長度H=50mm</p><p>　　4.2.3 自鎖性能校核    </p><p>　　螺桿－螺母材料

55、均用45鋼,查表,取二者的摩擦因數(shù)f=0.11;再求得梯形螺旋副的當(dāng)量摩擦角 : </p><p>　　滑動螺旋材料的許用壓力【p】及摩擦因數(shù)f</p><p>　　而螺紋升角 =2.33º小于當(dāng)量摩擦角 .因此,所選幾何參數(shù)滿足自鎖條件.</p><p>　　第5章 電氣控制部分設(shè)計</p><p>　　5.1 硬

56、件電路設(shè)計</p><p>　　自動回轉(zhuǎn)刀架的電氣控制部分主要包括收信電路和發(fā)信電路兩大塊，如圖  所示</p><p><b>　　電氣化原理圖</b></p><p>　　a)發(fā)信盤上的霍爾元件 b）刀位信號的處理</p><p>　　c)刀架電機正反轉(zhuǎn)控制 d）刀架電動機正反轉(zhuǎn)</p>

57、<p>　　5.1.1  收信電路  </p><p>　　圖a中，發(fā)信盤上的4只霍爾開關(guān)（型號為UGN3120U），都有3個引腳，第1+12V電源，第2角接+12V地，第3角輸出。轉(zhuǎn)位時刀臺帶動磁鐵旋轉(zhuǎn)，當(dāng)磁鐵對準(zhǔn)某一個霍爾開關(guān)時，其輸出端第3角輸出低電平；當(dāng)磁鐵離開時，第3角輸出高電平。4只霍爾開關(guān)輸出的4個刀位信號T1~T4分別送到圖b的4只光耦合進行處理，經(jīng)過光電隔離的信號

58、再送給I/O接口芯片8255的PC4~PC7.</p><p>　　5.1.2 發(fā)信電路  </p><p>　　圖c為刀架電動機正反轉(zhuǎn)控制電路，I/O接口芯片8255的PA6與PA7分別控制刀架電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。其中KA1為正轉(zhuǎn)繼電器的線圈，KA2的反轉(zhuǎn)繼電器的線圈。因刀架電動機的功率只有90W，所以圖d中刀架電動機與380V市電的接通可以選用達功率直流繼電器，而

59、不必采用繼電器-接觸器電路，以節(jié)省成本，降低故障率。圖c中，正轉(zhuǎn)繼電器的線圈KA1與反轉(zhuǎn)繼電器的一組常閉觸點串聯(lián)，而反轉(zhuǎn)繼電器的線圈KA2又與正轉(zhuǎn)繼電器的一組常閉觸點串聯(lián)，這樣就構(gòu)成了正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的互鎖電路，以防止系統(tǒng)失控時導(dǎo)致短路現(xiàn)象。當(dāng)KA1或KA2的觸點接通喔80V電壓時，會產(chǎn)生較強的火花，并通過電網(wǎng)影響控制系統(tǒng)的正常工作，為此，在圖d中布置了3對R-C阻容用來滅弧，以抑制火花的產(chǎn)生。</p><p>　　5

60、.2 控制軟件設(shè)計</p><p>　　在清楚了自動回轉(zhuǎn)刀架的機械結(jié)構(gòu)和電氣控制電路后，就可以著手編制刀架自動轉(zhuǎn)位的控制軟件了。對于四工位自動回轉(zhuǎn)刀架來說，它最多裝有4把刀具，設(shè)計控制軟件的任務(wù)，就是選中任意一把刀具，讓其回轉(zhuǎn)到工作位置。圖   表示讓1#刀轉(zhuǎn)到工作位置的程序流程，2#~4#刀的轉(zhuǎn)位流程與1#刀相似。</p><p>　　設(shè)控制系統(tǒng)的CPU為AT89C

61、51單片機，擴展8255芯片作為回轉(zhuǎn)刀架的收信與發(fā)信控制，已知8255芯片的控制口地址為2FFFH，則基于圖    和圖    的匯編程序清單如下：</p><p>　　T01    MOV     DPTR,   #2FFEH   &

62、#160;   ;指向8255的PC口</p><p>　　MOVX    A,      @DPTR       ；讀取PC口的內(nèi)容</p><p>　　JNB      

63、; ACC.4,  TEND         ；測試PC4=0?若是，則說明1#已在工作</p><p>　　位置，程序轉(zhuǎn)到TEND</p><p>　　MOV     DPTR,    #2FFCH  

64、0;   ;指向8255的PA口地址</p><p>　　MOVX    A,       @DPTR      ;讀取PA口鎖存器的內(nèi)容</p><p>　　CLR      AC

65、C.6                ;令PA6=0,刀架電動機正轉(zhuǎn)有效</p><p>　　SETB     ACC.7        

66、0;       ;令PA7=1,刀架電動機無效</p><p>　　MOVX    @DPTR,  A           ;刀架電動機開始正轉(zhuǎn)</p><p>　　CALL &#

67、160;   DE20MS              ;延時20ms</p><p>　　YT01:  MOVX    DPTR,#2FFEH       

68、  ;指向8255的PC口</p><p>　　MOVX    A,  @DPTR           ;第二次讀取PC口內(nèi)容</p><p>　　JB        AC

69、C.4.  YT11         ;PC4=0?</p><p>　　CALL     DE20MS              ;延時20ms</

70、p><p>　　YT21  MOV      DPTR,  #2FFEH       ;指向8255的PC口</p><p>　　MOVX    A,    @DPTR   &

71、#160;     ;第三次讀取PC口內(nèi)容</p><p>　　JB        ACC.4,  YT21          ;PC4=0？</p><p>　　MOV 

72、     DPTR,#2FFCH         ;指向PC口</p><p>　　MOVX     A,@DPTR            ;讀取

73、PA口鎖存器內(nèi)容</p><p>　　SETB      ACC.6               ;令PA6=1，刀架電動機正轉(zhuǎn)無效</p><p>　　SETB   &#

74、160;  ACC.7               ;令PA7=1，刀架電動機反轉(zhuǎn)無效</p><p>　　MOVX      @DPTR,A      &

75、#160;     ;刀架電動機停轉(zhuǎn)</p><p>　　CALL       DE150MS            ;延時150ms</p><p>　　CLR 

76、0;      ACC.7               ;令PA7=0,刀架電動機反轉(zhuǎn)無效</p><p>　　SETB   ACC.6      

77、;         ;令PA6=1,刀架電動機正轉(zhuǎn)無效</p><p>　　MOVX      @DPTR, A           ;刀架電動機開始反轉(zhuǎn)</p><

78、p>　　CALL       DELAY              ;延時設(shè)定的反轉(zhuǎn)鎖緊時間</p><p>　　SETB       ACC.6 &

79、#160;             ;令PA6=1,刀架電動機正轉(zhuǎn)無效</p><p>　　SETB       ACC.7          &

80、#160;    ;令PA7=1，刀架電動機反轉(zhuǎn)無效</p><p>　　MOVX      @DPTR,  A          ;刀架電動機停轉(zhuǎn)</p><p>　　TEND: RET &

81、#160;                          ;換13刀結(jié)束</p><p><b>　　致 謝</b></p&g

82、t;<p>　　本次畢業(yè)設(shè)計之所以能夠按時按要求順利完成，其中有許多老師和同學(xué)給予了莫大的支持和鼓勵。</p><p>　　首先是*老師，是他為我們畢業(yè)設(shè)計提供里大量的技術(shù)幫助，為我們安排設(shè)計進程，提供設(shè)計資料，并在課余時間為我們分析和講解設(shè)計要點，使我更有信心和動力。</p><p>　　其次要感謝我的同學(xué)，他們很熱心和無私，他們在我需要幫助之時伸出了援助之手，有了他們的關(guān)

83、心和支持，畢業(yè)設(shè)計雖苦但感覺很快樂。</p><p>　　在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。 總之沒有他們，我就不能順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計，所以要再次對他們說一次——謝謝你們 ！ </p><p><b>　　參考文獻</b></p&g

84、t;<p>　　1. 張立勛. 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].哈爾濱：哈爾濱工程工業(yè)大學(xué)出版社，2004 </p><p>　　2.張建民.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].2版.北京：高等教育出版社，2001.</p><p>　　3.曾勵.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　4.李善術(shù).數(shù)控機床及應(yīng)用[M].北京：

85、機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　5.王愛玲，等.現(xiàn)代數(shù)控機床[M].北京：國防工業(yè)出版社，2003</p><p>　　6.張新義，等.經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　7.錢平.伺服系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005 </p&g

86、t;<p>　　8.尹志強.數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計中的高可靠措施[J].機床與液壓，2001（4）</p><p>　　9.徐元昌.機電系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　10．陸劍中，孫家寧，金屬切屑原理與刀具[M].4版.北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　11. 明興祖.數(shù)控加工技術(shù).北京化學(xué)工業(yè)出版社[