畢業(yè)設(shè)計-數(shù)控轉(zhuǎn)臺-論文.doc

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1、目 錄第一章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的介紹.11.1 轉(zhuǎn)臺的介紹.11.2 轉(zhuǎn)臺分類.31.3 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu).71.4 新型數(shù)控轉(zhuǎn)臺.81.5 國內(nèi)外數(shù)控轉(zhuǎn)臺發(fā)展概況.8第二章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的總體設(shè)計.142.1 控轉(zhuǎn)臺工作臺的結(jié)構(gòu)和理.142.2 控轉(zhuǎn)臺工作臺的方案設(shè)計.15第三章 關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算 .163.1聯(lián)軸器的選擇.16 3.2渦輪蝸桿傳動的設(shè)計.16 3.3分度凸輪傳動的設(shè)計計算.203.4軸的設(shè)計.323.5滾動軸承的選擇及壽命計算.36第四章 總結(jié).37參考文獻.38附錄翻譯.39第一章 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的介紹1.1 轉(zhuǎn)臺介紹“轉(zhuǎn)臺”是回轉(zhuǎn)工作臺的簡稱。在計量工作中又稱為分度臺。廣義而言，具有旋

2、轉(zhuǎn)工作臺的儀器或設(shè)備，都可稱作“轉(zhuǎn)臺”，如陀螺測試中使用的伺服轉(zhuǎn)臺、速率轉(zhuǎn)臺等專用儀器，然而，通常所說的“轉(zhuǎn)臺”，并非是這些專用儀器，而是指通用性很強的、應(yīng)用范圍很廣的回轉(zhuǎn)工作臺而言，它既是機床加工中一種重要的分度附件。用作加工時，轉(zhuǎn)臺可以與普通鉆、銑床，或者精密銑床、鏜床、磨床、坐標(biāo)鏜床等配用，對鉆模、分度板、齒輪、凸輪、樣板、多面體、端齒盤，以及航空發(fā)動機的機匣、渦輪盤、復(fù)合鉆模等等有精密角度要的零件進行檢測。轉(zhuǎn)臺在機械、航空、儀表、電子等工業(yè)系統(tǒng)都有廣泛的用途。轉(zhuǎn)臺的發(fā)展水平，很大程度上標(biāo)志著一個國家的工藝水平。轉(zhuǎn)臺的種類和型號雖然繁多，但其基本結(jié)構(gòu)大同小異，主要有四大系統(tǒng)：主軸系統(tǒng)、傳

3、動系統(tǒng)、鎖緊系統(tǒng)、讀數(shù)系統(tǒng)；二大零件：工作臺和底座。主軸系統(tǒng)是轉(zhuǎn)臺的關(guān)鍵部件，工作臺和檢測元件就安裝在主軸上，主軸系統(tǒng)的精度直接影響轉(zhuǎn)臺的分度精度；工作臺和主軸系統(tǒng)依靠傳動系統(tǒng)驅(qū)動，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到所要求的角度時，必須用鎖緊機構(gòu)固定，然后進行測量或加工；工作臺旋轉(zhuǎn)的角度數(shù)值，是由讀數(shù)系統(tǒng)給出的，它除了顯示出檢測元件和主軸系統(tǒng)的整度數(shù)之外，還具備一套測微機構(gòu)，從而給出分、秒數(shù)值，使轉(zhuǎn)臺可以進行任意角度值的分度。典型轉(zhuǎn)臺見圖1所示光學(xué)投影轉(zhuǎn)臺1-主軸系統(tǒng) 2-傳動系統(tǒng) 3-鎖緊系統(tǒng) 4-讀數(shù)系統(tǒng) 5-工作臺 6-底座圖1.1 光學(xué)投影轉(zhuǎn)臺1.2 轉(zhuǎn)臺分類 由于轉(zhuǎn)臺型號繁多，品種多樣，使用廣泛，所以其分類方

4、法也是多種多樣的，可以從不同專業(yè)角度來對轉(zhuǎn)臺進行分類。1.按用途分類圖1.2 正在工作中的光學(xué)投影臺加工用轉(zhuǎn)臺作為機床附件中加工中使用的轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺要求有尺寸小、重量輕、剛性打、操作簡單迅速和與加工相適應(yīng)的精度。計量用轉(zhuǎn)臺在計量室中作為角度一起用于零件檢測的轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺要求較高的分度精度和相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，分度誤差一般不大于10角秒。圖1.3 正在檢測的自動轉(zhuǎn)臺2.按結(jié)構(gòu)形式分類水平轉(zhuǎn)臺工作臺在水平方向回轉(zhuǎn)360度的轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺型號最多，數(shù)量最大使用最普遍。（見圖1.1）立式轉(zhuǎn)臺工作臺在水平垂直方向回轉(zhuǎn)360度的轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺型號較少，使用不多，它可以代替分度頭，并可以與其他形式的轉(zhuǎn)臺拼配

5、，實現(xiàn)特殊的使用要求。（見圖1.4）雙向轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)臺可以在水平和垂直兩種姿態(tài)下工作，擴大了應(yīng)用范圍，又稱為立臥式轉(zhuǎn)臺。（見圖1.5.1，1.5.2）圖1.4 立式轉(zhuǎn)臺 圖1.5.1雙向轉(zhuǎn)臺 圖1.5.2 雙向轉(zhuǎn)臺圖1.6 光學(xué)轉(zhuǎn)臺可傾斜轉(zhuǎn)臺工作臺面除了水平方向可以回轉(zhuǎn)360度之外，還可以在90度范圍內(nèi)實現(xiàn)傾斜運轉(zhuǎn)，是轉(zhuǎn)臺具有三個自由度，大大增加了適應(yīng)能力。（見圖1.6） 圖1.7 機械轉(zhuǎn)臺 由機械刻度和游標(biāo)鼓輪讀數(shù)分度值得轉(zhuǎn)臺。該類轉(zhuǎn)臺分度精度一般比較低，大多作為普通機床的附件用于加工。3.按讀數(shù)形式分類：（1）機械轉(zhuǎn)臺（圖1.7）（2）光學(xué)轉(zhuǎn)臺（圖1.1、1.6、1.8）（3）數(shù)顯轉(zhuǎn)臺(圖1.9

6、)（4）自動轉(zhuǎn)臺（圖1.10） 圖1.8 光學(xué)轉(zhuǎn)臺 圖1.9數(shù)顯轉(zhuǎn)臺 圖1.10 自動轉(zhuǎn)臺4.按精度分類 低精度轉(zhuǎn)臺分度誤差 60”; 普通精度轉(zhuǎn)臺分度誤差10”60” 精密轉(zhuǎn)臺分度誤差4”10” 高精度轉(zhuǎn)臺分度誤差4”1” 超精密轉(zhuǎn)臺分度誤差(0.070.1)d ，故有如下圖（3.5）所示的軸肩的尺寸梯度。圖3.5 軸肩尺寸圖5.軸上零件的周向定位 在輸出軸上，對工作臺采用鍵對其進行軸向定位，在此，必須對鍵進行校核才能準(zhǔn)確地確定鍵的及尺寸。6.鍵的校核工作條件：工作臺按周安裝在僅有兩個軸承支撐的軸上，州的材料為45鋼，用鍵構(gòu)成靜連接，裝工作臺出的軸頸為 60mm，設(shè)計方案中提出其傳遞的轉(zhuǎn)矩為

7、1000，載荷有輕微的沖擊。根據(jù)條件，選用普通平鍵連接，鍵的公稱尺寸 bxh=18x11,鍵、軸、輪轂的材料都是鋼，有機械設(shè)計中表6-2 查得許用擠壓應(yīng)力=100-120 MPa ，取其平均值，取=110MPa,由于工作臺的條件限制，取鍵的長度為 56mm，則鍵的工作長度=L-b=56-18=38mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5x11=5.5mm。 由式子可知 （3.4.7）而=110MPa, 滿足要求7.軸上載荷 首先工具軸的結(jié)構(gòu)做出軸的計算簡圖 軸的受力示意圖(1) 水平面上的彎矩圖(2)垂直面上的彎矩圖（3）總彎矩圖和扭矩圖現(xiàn)計算出的截面處的、及M的值列于下表載荷水平面H

8、垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩TT=11984.3N.m7.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度。根據(jù)文獻1中式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力式中: -軸的計算應(yīng)力，單位MPaM-軸所受的彎矩，單位T-軸所受的扭矩，單位W-軸的抗彎截面系數(shù)，單位，由文獻1表15-4可以查得W=-對稱循環(huán)變應(yīng)力是的許用彎曲應(yīng)力,由文獻1表15-1可查得 =60MPa-折合系數(shù),當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)式,取=0.6，則，前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻1中表15-1查得。因此，故安全。

9、3.5 滾動軸承的選擇及壽命計算1.齒輪箱內(nèi)所用軸承的選擇與壽命計算根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,根據(jù)載荷方向知,受軸向載荷,所以可以選擇圓錐滾子軸承,對于輸出軸的小端，選用了選用了30209的軸承，其基本額定動載荷C=67.8KN,e=0.35 Y=1.7,Yo=1，大端的軸承為30314，當(dāng)所受的當(dāng)量動載荷為P時，其壽命計算公式為 式中：的單位為 -是基本額定動載荷，單位為可KN，查文獻3可知C=67.8N -為指數(shù)，對于滾子軸承，對于球軸承， -是軸的轉(zhuǎn)速，=12.5-是當(dāng)量動載荷 單位為，式中是載荷系數(shù)，由文獻1表13-6查得=101.2，選取=1.2，是軸向載荷，是徑向載荷。，則 ，由文獻1表1

10、3-5查得滾子軸承最大e值為0.4，故，所以派生軸向力的值為 =1421/2x1.7=41.5顯然，小端的軸承被壓緊，大端的軸承被放松因而對于小軸承Fa1=Fae1+Fd1 對于大軸承Fa2=Fae2-Fd2 因此，校核小軸承就可以了故 所以滾動軸承的壽命為 =故在軸承的正常工作條件下能滿足生產(chǎn)實際要求。第四章 總 結(jié) 本設(shè)計就是提出一種設(shè)計目前社會正在普遍使用的弧面凸輪的方案，通過計算相關(guān)參數(shù)，完成了弧面分度機的重要參數(shù)計算，并初步對其結(jié)構(gòu)的布局進行了設(shè)計。 本課題完成了以下方面的工作: 1.完成了實驗臺整體設(shè)計的工作； 2.完成了裝配圖及其他零件圖的繪制； 3.對軸、齒輪、軸承等關(guān)鍵零件進

11、行了校核； 4.學(xué)會了對一些因素的考慮。 在這幾月的畢業(yè)設(shè)計，感受頗多。在開始拿到設(shè)計課題的時候，感覺無從下手，經(jīng)過對驗室的模型的觀看及老師的講解及自己查閱資料，漸漸才有了眉目。在進行CAD繪圖時，發(fā)現(xiàn)自己原來的學(xué)得那點東西遠(yuǎn)不夠，于是請教同學(xué)，慢慢的學(xué)會了制圖及一些注意事項。 畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)到了很多東西，查閱文獻，綜合應(yīng)用知識，和同學(xué)之間的合作即團隊精神，以及CAD繪圖等方面的能力。我同時也體會到，作學(xué)問就得踏踏實實的，一絲不茍的。 當(dāng)然，我學(xué)到的東西還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還存在很多的問題需要向老師們請教，還有很多的東西沒有考慮到實際。 最后，感謝我敬佩的譚老師及梁老師。參考文獻1 西北工業(yè)工業(yè)大學(xué)機

12、械原理及機械零件教研室編著.濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計M.第八版.北京:高等教育出版社,2005:186213;307325;361382.2 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.減(變)速器電機與電器M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:16-116-56.3 吳宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊M.北京:高等教育出版社,2006:1285.4 廖念釗,古瑩菴,莫雨松,李碩根,楊興駿.互換性與技術(shù)測量M.第四版.北京:中國計量出版社, 2000:130;64124.5 孫桓,陳作模.機械原理M.第六版.北京:高等教育出版社,2002:114126;292351.6 周良德.朱泗芳.現(xiàn)代工程圖學(xué)M.長沙

13、:湖南科學(xué)技術(shù)出版社.2000:147204.7 周增文.機械加工工藝基礎(chǔ)M.長沙:中南大學(xué)出版社.2003:8495.8 劉鴻文.材料力學(xué)M.北京:高等教育出版社.2004:73127.9 J.伏爾黙等.機械工業(yè)出版社.10吳宗澤.機械設(shè)計師手冊：上冊，下冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2002.附錄:1 多軸全數(shù)控機床該模型ms22c由指數(shù)公司，推出于 2006年9月，是最新加入該公司的系列多軸數(shù)控機。一個完全多軸數(shù)控機有6個完全獨立的數(shù)控機床主軸，每個有能力的速度，以10000每分鐘轉(zhuǎn)速。發(fā)達國家的中等復(fù)雜工件的市場，有關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)表示，至今一直占據(jù)著凸輪軸重要地位，而對啟閉自動變速器，這臺機器

14、是專為生產(chǎn)精密零件的不同特點在于一個單步運行。作為一個提供模塊化系統(tǒng)，機器可以配備多達62軸， 12數(shù)控復(fù)合幻燈片，和Y軸，還有一個可選的兩個紗錠和后臺工作工具，其中4個可生活的工具。在每一個主軸的立場，交流， X和Z軸可用。備用的也可以做三個固定的工具使用其開放的統(tǒng)一戰(zhàn)線工作方面允許一個以上的工具，每個數(shù)控化合物（的x ， y坐標(biāo)）幻燈片從事一次，同時也提供了一個可以自由進出的工作領(lǐng)域和不受限制的芯片流。V形排列刀架主軸的位置在每一個手段，只有刀柄確定加工的類型，所以外部和內(nèi)部的加工可以做固此外，機器還可以配置為雙三個主軸機。定或驅(qū)動工具，在每個車站。在C軸，適用于所有主軸位置，使完整的加工

15、工件的短周期。與現(xiàn)有的Y軸，偏心加工也可以進行。模塊化設(shè)計允許建設(shè)的計算機，選擇合適的范圍廣泛的要求，包括多邊形轉(zhuǎn)折點/銑/鉆孔/滾齒機。機器采用了相同的功能軸科技上看到的其余指數(shù)機范圍。在主軸的核心是主軸鼓，有六個主軸驅(qū)動個別風(fēng)冷交流電動機。三個環(huán)面齒耦合機制鎖定軸鼓到啟閉。所有六種備用工具， 在之間的切斷位置和出口傳送帶，可以是固定的驅(qū)動 。推動主軸自動包含y軸，使偏離中心功能，可以加工的截止一側(cè)的工件與C軸的皮卡主軸。這一新的設(shè)計可以非?？熘芷跁r間-約2秒，取決于工件。指數(shù)公司的總裁兼首席執(zhí)行官奧拉夫表示， ms22c使機器商店過渡到數(shù)控幻燈片。在ms22c是一個全系列的數(shù)控多功能系統(tǒng)，

16、所有基于同樣的設(shè)計概念。其他型號包括反主軸版本ms32p和ms42 ，從而使加工時間更長，工序更復(fù)雜，以及ms32g和ms52g與另外六個反對紗錠的最復(fù)雜的部分，這需要廣泛的備用工具。根據(jù)指數(shù)， ms22c可以為自己承受的相當(dāng)5000件的載荷。附錄:2 直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)直接-驅(qū)動器，超精密技術(shù)哈?。ò栠~拉，紐約）的目的是提供該公司的快速更換回轉(zhuǎn)系統(tǒng)增強功能。直接-驅(qū)動器，快速更換回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用了直接驅(qū)動，永磁力矩電機，沒有機械傳動裝置。在無框電機環(huán)繞主軸，不再需要一個單獨的電動機延長，導(dǎo)致足跡小得多。液體冷卻環(huán)繞的電機定子不斷增加扭矩輸出的38-100 時，用嚴(yán)格的占空比和重切削。熱絕緣安裝武

17、器和鑄鐵基地啟用統(tǒng)一的散熱，它持有的主軸中心線不斷在超精密素A2 - 5主軸安裝設(shè)計。在 0.077弧秒做出響應(yīng)， 2.19弧秒精度編碼器是直接安裝在主軸，以確保精確的定位。 直驅(qū)設(shè)計消除反彈，導(dǎo)致伺服剛度高，快速，準(zhǔn)確的雙向反應(yīng)，和可重復(fù)性為0.01弧/秒。當(dāng)命令是停止在某個角度的位置，它停止在某個角度的位置，停止在該確切位置沒有超調(diào)，并會重復(fù)完全相同。哈丁認(rèn)為，當(dāng)作為一個綜合軸高速使用的外觀規(guī)劃，直接驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)合反彈，高伺服增益，并迅速加快將使用戶可以在機器的最大能力。這些直接驅(qū)動系統(tǒng)比傳統(tǒng)的齒輪驅(qū)動系統(tǒng)有更少的零件磨損。永久潤滑交叉滾子軸承用于高負(fù)荷時刻超剛性。但主軸鉗/制動可如果有必

18、要，固有的高伺服剛度沖銷需要鉗對于大多數(shù)應(yīng)用，。像該公司現(xiàn)有齒輪傳動系統(tǒng)的，這兩種新的直接驅(qū)動模型設(shè)計，拉桿器接受多重加工設(shè)備。各種直徑的面板，夾具 ，一步夾頭，電力夾頭，或滾動夾頭可以利用，并迅速改變。附錄:3運動型7速離合器變速器系統(tǒng)ZF公司的7速離合器變速器是一款創(chuàng)新型的、適用于運動車輛的變速器。精密的速度比和自然擁有的極好駕駛性能使得它成為運動型車輛理想的變速裝置。這里對該變速器緊湊的齒輪結(jié)構(gòu)、可改善效率和提高發(fā)動機速度強度的直接噴射潤滑系統(tǒng)，雙離合器系統(tǒng)基于預(yù)先控制原理的液壓控制單元件等做了詳細(xì)介紹。在出現(xiàn)故障時液壓控制系統(tǒng)可選用液壓循環(huán)模式。另外，變速器設(shè)計、功能特性等也體現(xiàn)了變速器的鮮明的運動特