手動(dòng)式雙軸精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)【3張CAD圖紙+畢業(yè)論文+外文翻譯】

手動(dòng)式雙軸精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)

30頁(yè) 12000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書(shū)+3張CAD圖紙【詳情如下】

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回轉(zhuǎn)工作臺(tái)電氣原理圖.dwg

回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)框圖.dwg

回轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝配圖.dwg

外文翻譯--擁有大型盤(pán)銑刀具的能夠促進(jìn)回轉(zhuǎn)體加工生產(chǎn)率的深槽銑床.doc

手動(dòng)式雙軸精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)論文.doc

精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)

目  錄

前言 1

第一章：精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 3

1.1  精密回轉(zhuǎn)工作的原理 3

1.2  設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 4

1.3  主要技術(shù)參數(shù) 4

1.4  本章小結(jié) 4

第二章：精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5

2.1  傳動(dòng)方案的確定 5

2.2  齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 6

2.3  蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 9

2.4  直流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 11

2.5  軸承的選用 12

2.6  加緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算 13

2.7  本章小結(jié) 14

第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 16

3.1  CPU板 16

3.2  驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 17

3.3  傳感器和人機(jī)界面 17

3.4  本章小結(jié) 17

第四章  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18

4.1 總體方案 18

4.2 鍵盤(pán)掃描的程序 18

4.3 數(shù)碼管顯示程序 19

4.4 智能化新一代PCNC精密系統(tǒng) 19

第五章  精密技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 20

5.1 性能發(fā)展方向 20

5.2 功能發(fā)展方向 20

5.3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 21

5.4 智能化新一代PCNC精密系統(tǒng) 21

第六章  總結(jié) 22

參考文獻(xiàn) 22

前言

這次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法。通過(guò)機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，可樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過(guò)渡。

使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。

培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的技能，提高解決本專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。

培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀與翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。

使學(xué)生學(xué)會(huì)初步掌握解決工程技術(shù)問(wèn)題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹(shù)立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要是解決精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算部分，設(shè)計(jì)思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。

目前精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢(shì)是：

   1．在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開(kāi)發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)；

   2．在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力；

3．在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的精密轉(zhuǎn)臺(tái)。 

精密轉(zhuǎn)臺(tái)的市場(chǎng)分析：隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會(huì)越來(lái)越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴(kuò)大加工范圍。估計(jì)近幾年要求配備精密轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)到每年600臺(tái)左右。

預(yù)計(jì)未來(lái)5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過(guò)剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長(zhǎng)率，特別是那些國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機(jī)，普通加工機(jī)床將獲得年均15％－20％左右的穩(wěn)定增長(zhǎng)。

第一章 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用

     精密機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱(chēng)為精密機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了精密機(jī)床加工范圍。 

1.1  精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

    精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于精密鏜床和銑床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣，但它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。

1-電機(jī)；2-小齒輪；3-偏心套；4-大齒輪；5-柱銷(xiāo)；6、7、8、11-軸承蓋、套筒；9-蝸桿；10-蝸輪；12、13-加緊瓦；14-油缸；15-活塞；16-彈簧；17-鋼球；18-光柵；

如圖所示為閉環(huán)精密轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖，該精密轉(zhuǎn)臺(tái)用直流伺服電機(jī)1通過(guò)減速齒輪2和4帶動(dòng)蝸桿9，通過(guò)蝸輪10使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。為了盡量消除反向間隙和傳動(dòng)間隙，通過(guò)調(diào)整偏心環(huán)3來(lái)消除齒輪2和4嚙合側(cè)隙。齒輪4與蝸桿9是靠楔形拉緊圓柱銷(xiāo)5（A第五章:精密技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

5.1性能發(fā)展方向

(1)高速高精高效化　速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由   

于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè) 元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。

   (2)柔性化　包含兩方面：精密系統(tǒng)本身的柔性，精密系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

   (3)工藝復(fù)合性和多軸化　以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。精密機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。精密技術(shù)軸，西門(mén)子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。

   (4)實(shí)時(shí)智能化　早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在精密技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專(zhuān)家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在精密系統(tǒng)中配備編程專(zhuān)家系統(tǒng)、故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使精密系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。

5.2功能發(fā)展方向

(1)用戶(hù)界面圖形化　用戶(hù)界面是精密系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶(hù)對(duì)界面的要求不同，因而開(kāi)發(fā)用戶(hù)界面的工作量極大，用戶(hù)界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶(hù)界面提出了更高要求。圖形用戶(hù)界面極大地方便了非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)的使用，人們可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。 

(2)科學(xué)計(jì)算可視化　科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在精密技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過(guò)程的可視化仿真演示等。

    (3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化　多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

    (4)內(nèi)裝高性能PLC　精密系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車(chē)床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶(hù)程序?qū)嵗?，用?hù)可在標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶(hù)程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。

    (5)多媒體技術(shù)應(yīng)用　多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在精密技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。

5.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

(1)集成化　采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專(zhuān)用集成電路ASIC芯片，可提高精密系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過(guò)提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。

    (2)模塊化　硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)精密系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過(guò)積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的精密系統(tǒng)。

    (3)網(wǎng)絡(luò)化　機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫(huà)面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。

    (4)通用型開(kāi)放式閉環(huán)控制模式　采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開(kāi)放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類(lèi)型、不同集成程度的精密系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的精密系統(tǒng)僅有的專(zhuān)用型單機(jī)封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。加工過(guò)程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

5.4智能化新一代PCNC精密系統(tǒng)

當(dāng)前開(kāi)發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過(guò)程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC精密系統(tǒng)已成為可能。

智能化新一代PCNC精密系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系。

第六章  總結(jié)

一個(gè)多月的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，由于我的知識(shí)有限，使得這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)在很多地方有欠缺，不過(guò)在這個(gè)過(guò)程中我依然是獲益匪淺的。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)期間的一個(gè)很有必要的環(huán)節(jié)，使我加深了對(duì)于理論知識(shí)的理解，并且對(duì)前幾次的實(shí)習(xí)有了更深刻的理解。

在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要包括兩方面，一方面：精密機(jī)床傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)；另一方面：精密機(jī)床電氣部分的設(shè)計(jì)。通過(guò)這次課設(shè)使我對(duì)減速器又加深認(rèn)識(shí)，主傳動(dòng)部分就是靠減速器實(shí)現(xiàn)的，一些標(biāo)準(zhǔn)件的用法有了更深的了解，軸承、軸承端蓋、鍵、螺釘、螺母……電器部分做的不是很好，單片機(jī)沒(méi)學(xué)過(guò)，只能靠近期了解的知識(shí)解決，再加上老師和同學(xué)的幫助，電器部分算是完成了，從這次課設(shè)中了解到自己電器方面的知識(shí)很弱，我會(huì)利用時(shí)間加強(qiáng)這方面的知識(shí)的學(xué)習(xí)。

通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我鍛煉了獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力，并且將入學(xué)以來(lái)所學(xué)的東西有了一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用，我相信這是除畢業(yè)設(shè)計(jì)之外的最大一次的運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題，相信為以后的畢設(shè)，尤其是工作打下很好的基礎(chǔ)。

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[10] 韓鴻鸞、榮維芝.《數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與維修》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2004

[11] 羅敏.用分度數(shù)控軸實(shí)現(xiàn)加工中心工作臺(tái)分度功能的設(shè)計(jì)方法[J].制造技術(shù)與機(jī)床  2007.2:35-38

[12] 南京市機(jī)械研究所 《金屬切削機(jī)床夾具圖》[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社  1990

[13] 戴曙.《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1981

[14] 謝家瀛主編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.53-80

[15] 張耀宸主編.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：航空工業(yè)出版社，1987.56-79

[16]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.56-62

[17] 王先逵主編.機(jī)械制造工藝學(xué) [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.127-145

[18] 周建方主編.材料力學(xué) [M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.132-142

[19] 花國(guó)梁主編.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：北京工業(yè)學(xué)院出版社，1984.6-32

[20] 戈曉嵐，王特典主編.工程材料 [M].南京：東南大學(xué)出版社.2000.19-26

英文翻譯 第 1 頁(yè) 擁有大型盤(pán)銑刀具的能夠促進(jìn)回轉(zhuǎn)體加工生產(chǎn)率的深槽銑床 大型高強(qiáng)度 工中心（橋型加工中心） 1、 背景介紹 謝您購(gòu)買(mǎi) 工中心，機(jī)器是今年裝配的，首先，您是否能夠解釋一下背景資料來(lái)導(dǎo)入購(gòu)買(mǎi) 理由？ 2000 年 7 月， 子建立了一項(xiàng)共同的商業(yè)冒險(xiǎn)，這三家公司在日本電機(jī)公司同意在小型發(fā)電機(jī)制造方面的協(xié)作。 的任務(wù)是在合理的花費(fèi)和規(guī)定的方式下，為用戶(hù)提供高質(zhì)量高產(chǎn)量的產(chǎn)品。為此， 結(jié)合三家 公司強(qiáng)勁的技術(shù)力量、知識(shí)與人力資源。 不得不升級(jí)自身的生產(chǎn)設(shè)備，因?yàn)楣疽驯贿x擇為 氣動(dòng)力產(chǎn)品的合作伙伴，電力總公司的主要輔助公司。 是否意味著最新裝配的 床只是現(xiàn)有機(jī)床的附加？我的意思是，這種機(jī)床用來(lái)填補(bǔ)某種需要，不是嗎？ 國(guó)安裝的動(dòng)力生產(chǎn)設(shè)備，在最近幾年已經(jīng)變的不足，面對(duì)這樣的情況，許多種行動(dòng)已經(jīng)被執(zhí)行，包括放寬動(dòng)力市場(chǎng)的自由度，在這樣的情況下，對(duì)發(fā)電機(jī)的需求就立即產(chǎn)生了。作為一家發(fā)電機(jī)制造商， 圖去滿(mǎn)足這種需求，但是這需要提高公司生產(chǎn)設(shè)備， 這就是我們加入的理由。 電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)是我們?cè)谛械念I(lǐng)域，但我們對(duì)需求增長(zhǎng)的估計(jì)使得我們明確，我們必須為新的生產(chǎn)設(shè)備建立一個(gè)公司去加強(qiáng)我們回轉(zhuǎn)體加工的能力。 這是我們希望通過(guò)新的生產(chǎn)設(shè)備獲得的兩個(gè)主要指標(biāo)。 （ 1） 第一個(gè)目標(biāo)是減少人力，機(jī)器，時(shí)間要求（增加 60%生產(chǎn)力）。這要求我們提高加工條件并確定生產(chǎn)技術(shù)； （ 2） 第二個(gè)目標(biāo)是縮短加工引導(dǎo)時(shí)間（時(shí)間減半），這需要我們精簡(jiǎn)加工過(guò)程并且排除工件在機(jī)器間移動(dòng)的需求。 為獲得這些目標(biāo)，我們?yōu)樾碌纳a(chǎn)設(shè)備制定了三項(xiàng)要求： 1）盡量減少傳送時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足不斷增加的需求， 2）一種有大 切削量的機(jī)床來(lái)提高生產(chǎn)率，這要求我們必須要保證高度的剛性和可靠性， 英文翻譯 第 2 頁(yè) 3） 提高自動(dòng)化定位特性去提高時(shí)間和原料搬運(yùn)率。 2．什么是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 進(jìn)入新機(jī)床細(xì)節(jié)描述之前，你是否能夠解釋一下“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子”，什么樣的工件將被在這個(gè)新機(jī)器上進(jìn)行加工。 電機(jī)有多種型號(hào)，如水輪發(fā)電機(jī)與窩輪發(fā)電機(jī)。例如，我們使用的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是由我們 燃機(jī)的輸出功率為 20種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)受到高度的關(guān)注，不僅因?yàn)槠胀繕?biāo)的備份電機(jī)系統(tǒng)，也因?yàn)榫o急情況內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)。它 們應(yīng)用于世界許多地區(qū)，包括各種日本建筑甚至南極極度寒冷地區(qū)的中間站。 為生產(chǎn)這些產(chǎn)品，我們的工廠需要 2 臺(tái) 100 噸的起重機(jī)，大型的機(jī)床包括 10 米和 7 米的車(chē)床，一間干凈的房間用來(lái)制造轉(zhuǎn)子電扇。 已經(jīng)親自到了工廠，它已被配備了各種型號(hào)的機(jī)床，我真切的被工廠制造的高精度與高質(zhì)量的大型電動(dòng)機(jī)零件所震撼。我也有幸見(jiàn)到了許多發(fā)電機(jī)的制造過(guò)程?！熬Τ渑妗笔俏覅⒂^了工廠后，在我腦海中產(chǎn)生的詞。 謝，現(xiàn)在，讓我解釋回轉(zhuǎn)軸，這個(gè)在我們新的機(jī)床上制造的工件，以有兩極的、空氣冷卻的渦電動(dòng)機(jī)為例。不同于 我提過(guò)的后備型 /經(jīng)濟(jì)型的電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)是由在 廠用風(fēng)力或天然氣驅(qū)動(dòng)而制造出的大型電動(dòng)機(jī)組成的。這種電動(dòng)機(jī)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)或動(dòng)力電動(dòng)機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)設(shè)備功率要 75000 千瓦安或更少。 這種電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力產(chǎn)生部分由定子，轉(zhuǎn)子和螺旋軸承構(gòu)成，這種回轉(zhuǎn)體是由磁鐵芯、軸承和風(fēng)扇所組成的。 這個(gè)我們希望在新機(jī)床上制造的部件是鐵磁芯和軸承，為使事情簡(jiǎn)單易懂，讓我們叫它“回轉(zhuǎn)軸”。 明白了，那么你們是怎樣制造回轉(zhuǎn)軸的呢？ 轉(zhuǎn)軸是由一種被鍛造出的優(yōu)質(zhì)磁性低合金切割而成。主要的制造步驟如下 ： 1）車(chē)削， 2)磨槽、鉆磨， 3）磨軸承， 4）孔配合， 5）完成車(chē) 3、五面加工系統(tǒng)的應(yīng)用 么，最新安裝的 目的是用來(lái)對(duì)回轉(zhuǎn)軸進(jìn)行磨槽、鉆削和精磨了。 英文翻譯 第 3 頁(yè) 我們聽(tīng)說(shuō)許多制造者利用專(zhuān)門(mén)的機(jī)器完成回轉(zhuǎn)體的深度磨槽。那么，為什么你們要選擇我們的五面加工系統(tǒng)呢？ 果我們只是為了回轉(zhuǎn)體銑槽，我們可以使用水平機(jī)床或者是基于車(chē)床的在托架上裝置平面切削的平面機(jī)器。無(wú)論如何，一臺(tái)平面機(jī)器，不能夠達(dá)到我們高的加工效率，并且我們認(rèn)為這種形式的機(jī)器不能滿(mǎn)足我們?cè)谕庥^上的要求。這就是原因。 這個(gè)回轉(zhuǎn)軸 總共有 42 個(gè)叫做螺旋槽的深槽，最深的有每旋 105 米，深槽銑削是加工過(guò)程中最消耗時(shí)間的操作，我們常用三次成型的槽加工技術(shù)， 運(yùn)用面切削刀具進(jìn)行平面銑削。 因此我們決定使用德國(guó)生產(chǎn)的能夠穿過(guò)和完成深槽加工，一次成型的面切削工具。運(yùn)用這種切削工具，我們就需要一種有足夠強(qiáng)度的，能夠承受深度切削的專(zhuān)用機(jī)床。 提到的深度切削，那種面切削工具能夠提供多大的切削力呢？ 據(jù)刀具制造者計(jì)算大約有 20 千牛，這樣的切削力能夠切削直徑為 700毫米的工件為了將走刀次數(shù)由 3 次減到 1 次，這需要提高機(jī)床 3 倍的 排屑力，這種排屑力是現(xiàn)有傳統(tǒng)機(jī)床切削條件下切削力的 3 倍。 另外，深槽銑削并不是我們希望獲得的唯一目標(biāo)，減少引導(dǎo)時(shí)間是我們的另一考慮。銑削回轉(zhuǎn)軸包括許多獨(dú)立的加工，如深槽、鑰匙槽和導(dǎo)向槽等，因此，每一個(gè)工件不得不在機(jī)器間傳來(lái)傳去，這正是制造過(guò)程中的障礙。 明白了，這就是為什么你們決定使用我們五面加工系統(tǒng)的只需一次停車(chē)的機(jī)床來(lái)加工你們的工件。 極了，就像它的名字描述的那樣，五面加工系統(tǒng)能夠在一次啟動(dòng)后，完成工件的五面加工。通過(guò)運(yùn)用附件，它也能夠完成一些特有的加工操作，如在單一的機(jī)床 上加工斜面槽而不需要更換啟動(dòng)。我們決定針對(duì)這種優(yōu)勢(shì)。 4、有效的開(kāi)發(fā) 行面切割 此，這就是你們?yōu)楹芜x擇 定選擇 ，你們對(duì)我們有什么樣的期待呢？ 是我們第一次與 作，但是我們聽(tīng)說(shuō) 一家非常引人注目的五面英文翻譯 第 4 頁(yè) 加工機(jī)床的制造者，運(yùn)用引人注目的方法，例如使用高硬度的鋼材建造主要零件。這是對(duì)于生產(chǎn)我們的工件的機(jī)床應(yīng)具有的最重要的特征。我們決定使用 如下 3個(gè)原因： （ 1）一份作為五面加工系統(tǒng)制造者的證明資料（不同自動(dòng)定位特征和可靠性） （ 2）加工時(shí) ，制造高硬度機(jī)床的能力 （ 3）合作意愿 —— 通過(guò)測(cè)試加工，例如對(duì)用戶(hù)生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題的解決方案不必多說(shuō)，無(wú)論如何，最重要的是按時(shí)傳遞。 的，現(xiàn)在，讓我簡(jiǎn)潔的描述這臺(tái)最新開(kāi)發(fā)的機(jī)器并總結(jié)它的特性。我們選擇 寬工作臺(tái)的 為機(jī)器本體，去滿(mǎn)足你們之前提過(guò)的加工需求，我們?cè)黾又鬏S的硬度和盤(pán)銑的附加功能（ 4 倍強(qiáng)度的型號(hào)）。在自動(dòng)化主軸連桿系統(tǒng)中，那個(gè)為了增加機(jī)器的硬度最主要的組成部分，我們使用了兩倍于標(biāo)準(zhǔn)夾具強(qiáng)度的夾具機(jī)構(gòu)。我們做了改進(jìn)去排除噪音，特別是在深度加工的時(shí)候，減少機(jī)構(gòu)的變形而獲 得切削力，并且使偏差值在默認(rèn)值的 0/+米之內(nèi)。在為工件回轉(zhuǎn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)新的夾具裝置時(shí)，我們提供幾年積累的設(shè)計(jì)大型機(jī)床的知識(shí)去緊固工件，不引起加工震動(dòng)和工件變形。 我們來(lái)咨詢(xún)我們想要的機(jī)床類(lèi)型時(shí)，我們已經(jīng)召開(kāi)了許多技術(shù)性的會(huì)議，在那個(gè)過(guò)程中，我們一起工作討論并遵守每一個(gè)提及的細(xì)節(jié)去開(kāi)發(fā)我們所需要的機(jī)床。這對(duì)我們是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，我們學(xué)習(xí)到合作的重性，例如運(yùn)用活動(dòng)部件進(jìn)行加工方法的證明，與機(jī)床制造者尋找解決我們生產(chǎn)技術(shù)的問(wèn)題，與制造者保持協(xié)作關(guān)系的重要性。 5、新加工系統(tǒng)的益處 終，我要詢(xún)問(wèn)一下新加工系統(tǒng)的效果。加工是否符合你們的期望？ 機(jī)器的裝配在今年二月份完成后，我們持續(xù)的完成回轉(zhuǎn)軸的加工，結(jié)果，我們?cè)谏a(chǎn)率上的組織目標(biāo)，引導(dǎo)時(shí)間的減少與要求被大大的滿(mǎn)足。作為對(duì)事實(shí)的坦承，我非常滿(mǎn)意這樣的結(jié)果。 們未來(lái)的打算是什么呢？ 很難預(yù)言，但從實(shí)際看來(lái)，我們?yōu)檫@次計(jì)劃所選擇的機(jī)器對(duì)加工效率的提高大有作用。不僅是回轉(zhuǎn)軸的加工，也有其他大型工件的加工，我將重新認(rèn)識(shí)五面英文翻譯 第 5 頁(yè) 加工系統(tǒng)的作用。 日本的市場(chǎng)條件在將來(lái)的幾年中將會(huì)有一些增長(zhǎng)，海外市場(chǎng)也將更有競(jìng) 爭(zhēng)力，特別是亞洲國(guó)家市場(chǎng)的增長(zhǎng)。我認(rèn)為我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)在設(shè)備的集成與產(chǎn)品的技術(shù)上發(fā)揮我們的作用去提高生產(chǎn)率，就像我們?cè)?品上所做的，目標(biāo)是要繼續(xù)做勝者。 常感謝您花費(fèi)了時(shí)間。 生，在您有價(jià)值的建議的幫助和我們?cè)趨f(xié)作工程中收集到的成果，我們將繼續(xù)提高我們的產(chǎn)品和技術(shù)，去贏得更多的用戶(hù)包括 。 再次的感謝。 英文翻譯 第 6 頁(yè) a 1. NK’s of to of 000, a o., on a of M&G is to in a To of of to as a E a NK in a to I is to a of t in in To of As a GE to it to (1) is to 文翻譯 第 7 頁(yè) 0 us to (2) is to by us to to to To we (1) is a to to (2) is a of to be to (3) is of to 2. s a of is to be on of as of at an 0 874 as as in of in To is 000a in I’ve to it a 文翻譯 第 8 頁(yè) I of in I an to “is to me to be on a as an of by or 5000 or of of a a a is an of an To to s it a “ I do a A is of a in 1) (2) (3) (4)in 5) 3. of is to be of We of on If we of of we go a or a a 文翻譯 第 9 頁(yè) on a we t we of at is a 2 7mm 40mm of 05 m is in we to in a a So we to a a in a To we a to is to 0KN to s is to of 00 mm in t In to of to it is to by a of a as as In we to of of of of as to be a in I s to go of of s As a it 文翻譯 第 10 頁(yè) to of a in By an it’s to as on a We to 4. se s to go of is ’ve NK a of as to be We to go NK (1) a as a of (2) to a of 3) to in to to is me We a as To we of In is of in to we a is 英文翻譯 第 11 頁(yè) We to a +mm in a In of we in in to we of we in we’ve we of to a we an to me in of by in a to to of a 5. of I’d to of of we’ve of As a in As a I’m It’s to in of we to be in of of I of a to be 文翻譯 第 12 頁(yè) in to of I we to of as we in in to to be a of we we to in to to M&G. - 1 - 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 目 錄 前言 ....................................................................................................................................... 1 第一章：精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 ........................................................................... 3 精密回轉(zhuǎn)工作的原理 .......................................................................................... 3 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 .............................................................................................................. 4 主要技術(shù)參數(shù) ...................................................................................................... 4 本章小結(jié) .............................................................................................................. 4 第二章：精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................... 5 傳動(dòng)方案的確定 .................................................................................................. 5 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .................................................................................................. 6 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 .................................................................. 9 直流 伺服電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 ..................................................... 11 軸承的選用 ........................................................................................................ 12 加緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算 ................................................................................................ 13 本章小結(jié) ............................................................................................................ 14 第三 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................................................................... 16 .................................................................................................................. 16 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ............................................................................................................ 17 傳感器和人機(jī)界面 ............................................................................................ 17 本章小結(jié) ............................................................................................................ 17 第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................................................................. 18 體方案 .............................................................................................................. 18 盤(pán)掃描的程序 .................................................................................................. 18 碼管顯示程序 .................................................................................................. 19 能化新一代 .............................................................................. 19 第五章 精密技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) ............................................................................................. 20 能發(fā)展方向 ...................................................................................................... 20 能發(fā)展方向 ...................................................................................................... 20 - 2 - 系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 .................................................................................................. 21 能化新一代 .............................................................................. 21 第六章 總結(jié) ..................................................................................................................... 22 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 22 - 3 - 前言 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法。通過(guò)機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，可樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過(guò)渡。 使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的技能，提高解決本專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。 培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算、 工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀與翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。 使學(xué)生學(xué)會(huì)初步掌握解決工程技術(shù)問(wèn)題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹(shù)立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要是解決精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算部分，設(shè)計(jì)思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。 目前精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床和加工中心上，它的總的發(fā)展 趨勢(shì)是： 1． 在規(guī)格 上將向兩頭延伸，即開(kāi)發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)； 2． 在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力； 3． 在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的 精密 轉(zhuǎn)臺(tái)。 精密 轉(zhuǎn)臺(tái)的市場(chǎng)分析：隨著我 國(guó)制造業(yè) 的發(fā)展，加工中心將會(huì)越來(lái)越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴(kuò)大加工范圍。估計(jì)近幾年要求配備 精密 轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)到每年 600臺(tái)左 右。 預(yù)計(jì)未來(lái) 5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過(guò)剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長(zhǎng)率，特別是那些國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)振興和發(fā) 展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機(jī)，普通加工機(jī)床將獲得年均15％－ 20％左右的穩(wěn)定增長(zhǎng)。 - 4 - 第一章 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 精密 機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱(chēng)為 精密 機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與 X、 Y、 而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了 精密 機(jī)床加工范圍。 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 主要用于 精密 鏜床和銑床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣，但它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。 1 23456、 7、 8、 11筒； 91012、 131415161718 如圖所示為閉環(huán)精密轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖，該精密轉(zhuǎn)臺(tái)用直流伺服電機(jī) 1 通過(guò)減速齒輪 2和 4帶動(dòng)蝸桿 9，通過(guò)蝸輪 10使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。為了盡量消除反向間隙和傳動(dòng)間隙，通過(guò)調(diào)整偏心環(huán) 3來(lái)消除齒輪 2和 4嚙合側(cè)隙。齒輪 4與蝸桿 9是靠楔形拉緊圓柱銷(xiāo) 5（ A - 5 - 一 連接。這種連接方式能消除軸與套的配合間隙。工作臺(tái)的轉(zhuǎn)角位置用光柵18測(cè)量，測(cè)量結(jié)果發(fā)出反 饋信號(hào)與精密裝置發(fā)出的指令信號(hào)進(jìn)行比較，若有偏差經(jīng)放大后控制伺服電機(jī)朝消除偏差的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作臺(tái)精確定位，，臺(tái)面的鎖緊用均布的 8個(gè)小油缸 14來(lái)完成，需要加緊時(shí)油缸上腔進(jìn)壓力油，活塞 15下移，通過(guò)鋼球 17，推開(kāi)夾緊塊 12及 13，將蝸輪夾緊。當(dāng)工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，精密系統(tǒng)發(fā)出指令，夾緊液壓缸14上腔的油流回油箱，鋼球 17在彈簧 16的作用下向上抬起，夾緊塊 12 和 13松開(kāi)蝸輪，這時(shí)蝸輪和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可按照控制系統(tǒng)的指令作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾柱軸承支承，并由圓錐滾子軸承及圓錐孔雙列圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確 的回轉(zhuǎn)中心。工作臺(tái)支撐在鑲鋼滾柱導(dǎo)軌上，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且耐磨。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 我們的設(shè)計(jì)過(guò)程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 1）創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能； 2）分析原理和性能； 3）判別功能載荷及其意義； 4）預(yù)測(cè)意外載荷； 5）創(chuàng)造有利的載荷條件； 6）提高合理的應(yīng)力分布和剛度； 7）重量要適宜； 8）應(yīng)用基本公式求相稱(chēng)尺寸和最佳尺寸； 9）根據(jù)性能組合選擇材料； 10）零件與整體零件之間精度的進(jìn)行選擇； 11）功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求。 主要技術(shù)參數(shù) （ 1）工作臺(tái)直徑： 400 （ 2） 工作臺(tái)水平回轉(zhuǎn) 0度精度≤ 2”； （ 3）工作臺(tái)傾斜角度 0 分度精度≤ 2” ； （ 4）臺(tái)面端跳 2 - 6 - （ 5）轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)方式：手動(dòng)帶微調(diào)，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，快速 （ 6） 最大載荷： 300N （ 7） 重復(fù)定位精度 ≤± 1” 本章小結(jié) 主要簡(jiǎn)單介紹畢業(yè)設(shè)計(jì)題目（精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）和其發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景、工作原理、設(shè)計(jì)參數(shù)也作了進(jìn)一步的說(shuō)明。 - 7 - 第二章：精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)方案的確定 如圖，采用電 機(jī)帶減速動(dòng)齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)渦輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 原理 伺服電動(dòng)機(jī)（ 用作自動(dòng)控制裝置中執(zhí)行元件的微特電機(jī)。又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。 伺服電動(dòng)機(jī)分交、直流兩類(lèi)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同。在定子上有兩個(gè)相空間位移 90°電角度的勵(lì)磁繞組 用施加到 到控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的目的。交流伺服電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī)械 特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格（要求分別小于 10％～ 15％和小于 15％～ 25％）等特點(diǎn)。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與一般直流電動(dòng)機(jī)相同。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n＝ E／ 中 變 可控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，但一般采用控制電樞電壓的方法。在永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)中，勵(lì)磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通φ恒定。 直流伺服電動(dòng)機(jī)具有良好的線性調(diào)節(jié)特性及快速的時(shí)間響應(yīng)。 傳動(dòng)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求 - 8 - 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在本課題中，原動(dòng)機(jī)采用直流伺服電機(jī)，工作臺(tái)為 動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和渦輪蝸桿傳動(dòng)組成。 合理的傳動(dòng)方案主要滿(mǎn)足以下要求： （ 1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿(mǎn)足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。 （ 2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等。 （ 3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。 （ 4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為：直流伺服電機(jī) —— 齒輪傳動(dòng) —— 蝸桿傳動(dòng) ——工作 該傳動(dòng)方案分析如下： 齒輪傳動(dòng)承受載能力較高 ，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 蝸桿傳動(dòng)有以下特點(diǎn)： 1．傳動(dòng)比大 在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá) 1000以上。與其他傳動(dòng)形式相比，傳動(dòng)比相同時(shí)，機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。 2．傳動(dòng)平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。 3．可以自鎖 當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，若蝸桿為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)將自鎖。這種蝸桿傳動(dòng)常用于起重裝置中。 4．效率低、制造成本較高 蝸桿傳動(dòng)是，齒面上具有較大的滑動(dòng)速度，摩擦磨損大，故效率約為 有自鎖的蝸桿傳動(dòng)效率僅為 了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價(jià)格較貴的有色金屬制造。 由以上分析可得：將齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，蝸桿傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較合理。 同時(shí)，對(duì)于精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它有兩種型式：開(kāi)環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 兩種型式各有特點(diǎn)： - 9 - 開(kāi)環(huán)回 轉(zhuǎn)工作臺(tái) 開(kāi)環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開(kāi)環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以用步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開(kāi)環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)大致相同，其區(qū)別在于：閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量元件（圓光柵）。所測(cè)量的結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺(tái)分度定位精度更高。 齒輪 的 設(shè)計(jì) 1、 選用傳動(dòng) 比： 先選為 2 1） 選用 直 齒圓 柱 齒輪傳動(dòng) ； 2）精密機(jī)床速度高，要求精度高，故 選 6級(jí) 精度； 3) 材料 選擇 ，小 齒輪 材料 選 35質(zhì) 后氮化 )，硬度 為 65 齒輪 材料18 碳后淬火 )硬度 為 60 4) 選 小 齒輪齒數(shù) 0，大 齒輪齒數(shù)為 40。 2、按 齒面 接觸 強(qiáng) 度 設(shè)計(jì) 2])([))(1(1? (1)確定公 式內(nèi) 的各 計(jì) 算 數(shù) 值 1） 試選載 荷系 數(shù) 2) 計(jì) 算小 齒輪傳遞 的 轉(zhuǎn)矩 10000??=） 選 取 齒寬 系 數(shù) ，小 齒輪做懸 臂布置， d? = 4）材料的 彈 性影 響 系 數(shù) 5）按 齒面 硬度查的小 齒輪 的接觸疲 勞強(qiáng) 度極限 ? 200 齒輪 的接觸疲勞強(qiáng) 度極限 ? 00 6）接觸疲 勞壽命 系 數(shù) ,； 7） 計(jì) 算接觸疲 勞許 用 應(yīng) 力 取失效概率 為 1%,安全系 數(shù)為 S=1 [? H]1=1200 [? H]2=800(2)計(jì) 算 1）算小 齒輪 分度 圓 直 徑 入 [? H]中 較 小的值 - 10 - 代入各 數(shù) 值的 2])([))(1(1? =22） 計(jì) 算 圓 周速度 V V=10006011?=s 3)計(jì) 算 齒寬 b b= d? 22=)計(jì) 算 齒寬 與 齒 高之比模 數(shù) ? 高 h=） 計(jì) 算 載 荷系 數(shù) 根據(jù) V=s， 6級(jí) 精度，查的 動(dòng)載 系 數(shù) 直 齒輪 ==查表的使用系數(shù) ； 用插值法查得 6級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐懸臂布置時(shí) =由=F? =故載荷 系數(shù) K=3 =13 13 ）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑 d1=22?)計(jì)算模數(shù) m m=11按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) - 11 - 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 M≥3 2 ][112 ?（ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 查表得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ? 00齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ? 00 2） 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)。 S=[? F]1=0 ?S N ?00? F]2=0 ?S N ?)計(jì)算載荷系數(shù) K K= 3 =13 13 )查取齒形系數(shù) 查表的 )應(yīng)力校正系數(shù) ）計(jì)算大、小齒輪的][ 加以比較 1][ 11400 =][ 22= 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 m=3 1 0 8 0 ????比計(jì)算結(jié)果，齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù) 輪模數(shù) m 大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) - 12 - 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=1，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 2出小齒輪齒數(shù) Z1=2 大齒輪齒數(shù) 23 2=44 4幾何尺寸計(jì)算 （ 1） 計(jì)算分度圓直徑 13 m=223 1=22mm 23 m=443 1=442)計(jì)算中心距 a=2 44222 21 ??? 3 2） 計(jì)算齒輪寬度 （ 3） b= d? 3 22= 5 0． 3 蝸桿傳動(dòng) 1選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型 采用漸開(kāi)線蝸桿 2選擇材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)速度中等，蝸桿用 45 鋼，并淬火，硬度為 45～ 55輪用鑄錫磷青銅 屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度 進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距 a≥3 2)][(2 (1)確定在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 ，取消率為 ? =2=- 13 - (2)確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) K? =1,由表選取使用系數(shù) 于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù) K=3 13 3)確定彈性影響系數(shù) 選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配，故 60 (4)確定接觸系數(shù) 假設(shè)蝸桿分度圓直徑 傳動(dòng)中心距 a 的比值查圖得(5)確定許用接觸應(yīng)力 [? H] 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞的蝸輪的基本許用應(yīng)力 [? H]′ =268N=6003 13 1003 15000=108 壽命系數(shù) [? H]=[? H]′ =26800 （ 6）計(jì)算中心距 a≥3 2)2 0 0 0(6 0 0 0 ?=其中心距 a=80 i=102,故從表中去模數(shù) m=桿分度圓直徑時(shí)圖中可查的接觸系數(shù) =為 此以上計(jì)算可用。 4、蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 （ 1）蝸桿 - 14 - 軸向齒距 m=徑系數(shù) q=頂圓直徑 3 13 齒 根 圓 直 徑 m+c)=度圓導(dǎo)程角 r=蝸桿軸向齒厚 m=（ 2）蝸輪 蝸輪齒數(shù) 9;變位系數(shù) 驗(yàn)算傳動(dòng)比 i=43912 ?時(shí)傳動(dòng)比誤差為10 =是允許的。 蝸輪分度圓直徑 d2=39=123蝸輪喉圓直徑 23+23 +蝸輪齒根圓直徑 23蝸輪咽喉母圓半徑 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ? F= ][221 ? ?當(dāng)量齒數(shù) o s 39c o s 2 33 ?據(jù) 螺旋角系數(shù) Y? =1-?140r=1-??用彎曲應(yīng)力 [? F]= [? F]‵ 的 ? F]‵ =56 壽命系數(shù) ? F]=563 F= ??? ?? 0 驗(yàn)算效率 ? ? =（ )vr r?? 已知 r=v? = - 15 - ?? ???? o 0060 1 4 o 0060 11 ?? s 從表中用 插值法查的 v? =,代入式中得 ? =用重算。 流伺服電機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動(dòng)元件。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。在閉環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用直流伺服電機(jī)作為執(zhí)行單元。這是因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)： ● 響應(yīng)特性高，響應(yīng)速度快 ; ● 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)、停 止方便； ● 高功率密度（體積小、重量輕）； ● 可實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字控制； ● 停電制動(dòng)； ● 調(diào)速范圍較寬； 采用直流伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng)單元，其機(jī)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，主要是變速齒輪副、渦輪蝸桿。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如 精密系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用直流伺服電機(jī)的閉環(huán)反饋控制。 1）選擇 直流伺服電機(jī) 的額定功率 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于或稍大于工作要求的轉(zhuǎn)矩。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使馬達(dá)長(zhǎng)期過(guò)載、發(fā)熱大而過(guò)早損壞；額定功率過(guò)大，則馬達(dá)價(jià) 格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為： d ??? ??? a x?則選擇電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)該大于 4 2）電機(jī)與工作臺(tái)的慣量匹配計(jì)算 回轉(zhuǎn)體的慣量： )(32 24 ?? ?則各回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 : - 16 - 27141 ???? ??? 262 1039.4 ??? ? 25 ?? ?蝸桿J 241001.5 ?? ?蝸輪 20150 ? 。工作臺(tái) 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為 ? ? ? ? 222121 0 2 ??????作臺(tái)蝸輪蝸桿電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量為 20018.0 ?? ?3）定位加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算 ?? )(602 ? 取時(shí)間常數(shù) 00?計(jì)算得到定位最大轉(zhuǎn)矩為 M=a x ??? 綜上，選擇電機(jī)為法納克 5 承的選用 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類(lèi)型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤(rùn)滑、密封等有關(guān)的 “軸承裝置設(shè)計(jì) ”問(wèn)題。 2. 5. 1 軸承的類(lèi)型 - 17 - 考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接傳遞給加工工件時(shí)的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類(lèi)軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向 載荷，外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。其機(jī)構(gòu)代碼為 3000，然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號(hào)為： 30208。 2. 5. 2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 軸承的游隙和欲緊時(shí)靠端蓋下的墊片來(lái)調(diào)整的，這樣比較方便。 2. 5. 3 滾動(dòng)軸承的配合 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。 動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 考慮到電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故 采用油潤(rùn)滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤(rùn)滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。 2. 5. 5 滾動(dòng)軸承的密封裝置 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類(lèi)。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。 唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，蜜蜂唇應(yīng)朝外。 緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算 采用液壓 缸作為工作臺(tái)的夾緊裝置， 液壓缸又稱(chēng)為油缸，它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式 ，或擺動(dòng)式 機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 液壓具有很多優(yōu)點(diǎn)： 1、工作比較平穩(wěn)，反應(yīng)快，沖擊小，能高速啟動(dòng)； 2、液壓缸的的體積小、重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，能輸出較大的力； 3、控制調(diào)節(jié)方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 4、由于功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動(dòng)的油帶走，所以可避免在系統(tǒng)某些局部位置所產(chǎn)生的過(guò)度溫升，等等。 單個(gè)油缸的主要尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算： 1、活塞： - 18 - 鋼筒、活塞的材料為 45鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得抗拉強(qiáng)度為 600安全系數(shù)為 許用應(yīng)力為： 600/00塞直徑 28 2、缸筒直徑： 按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取液壓缸鋼筒內(nèi)徑 D=28 3、活塞行程： 確定活塞行程為： 7 4、活塞及桿重計(jì)算： G=π /43 ( 228 3 29)3 910? 3 310 3 、彈簧選擇計(jì)算： 按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取彈簧截面直徑 簧中徑 效圈數(shù)為 4，單圈彈簧剛度為 整根彈簧的剛度 K== 6、夾緊力的計(jì)算： 彈簧預(yù)壓縮量為： S=G/K=定活塞的行程 彈簧力為： K(S+L)=(5+42N 查表得液壓缸的系統(tǒng)壓力 P=6率系數(shù)η = 則液壓缸的夾緊力為： F=(π /4（ 2D - 2d ） P3η - 230F=(π /43 228 3 63 2302461N 其中，取夾緊塊蝸輪的摩擦系數(shù)μ為 則摩擦力為： - 19 - f=μ3 F=2461=工作臺(tái)采用八個(gè)液壓缸進(jìn)行加緊，八個(gè)液壓缸的總夾緊力： 總F =8=、制動(dòng)力矩的演算： M=初始條件確定回轉(zhuǎn)工作臺(tái)所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： 結(jié)構(gòu)知： L=204 M=2043 310? ==章小結(jié) 對(duì)精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要零件及傳動(dòng)系統(tǒng)的零件進(jìn)行設(shè)計(jì) 選型 零件校核，按照機(jī)械設(shè)計(jì)一書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成機(jī)械部分。 - 20 - 第三章、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制系統(tǒng)硬件主要包括 動(dòng)驅(qū)動(dòng)、傳感器、人機(jī)交互界面。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意幾點(diǎn)：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、響應(yīng)性能好、造價(jià)低、可維護(hù)性、人機(jī)交互界面可操作性比較好。 選擇 隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計(jì)算機(jī)有了飛躍的發(fā)展。單片機(jī)的型號(hào)很多，而目前市場(chǎng)上 應(yīng)用 目前應(yīng)用最廣的 8位單片機(jī) 89格低廉，而性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大。 在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中就不得不考慮使用 16 位單片機(jī)， 列單片機(jī)廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類(lèi)要求實(shí)時(shí)處理的控制系統(tǒng)，它具有較強(qiáng)的運(yùn)算和擴(kuò)展能力。但是定位合理的單片機(jī)可以節(jié)約資源，獲得較高的性?xún)r(jià)比。 從要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來(lái)看，選用較老的 8051單片機(jī)需要拓展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，無(wú)疑提高了設(shè)計(jì)價(jià)格，而選用高性能的 16 位 顯得過(guò)于浪費(fèi)。生產(chǎn)基于 51 為內(nèi)核的單片機(jī)的廠家有 中在 件生產(chǎn)領(lǐng)域 司的工藝和封裝技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位。 程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以十分容易的進(jìn)行程序修改，同時(shí)掉電也不影響信息的保存；它和80且采用靜態(tài)時(shí)鐘方式可以節(jié)省電能。 因此硬件 司的產(chǎn)品， 9表示內(nèi)含 表示支持 性能參數(shù)為： 儲(chǔ)器容量為 416 位定時(shí)器 2 個(gè)、中斷源 6 個(gè)（看門(mén)狗中斷、接 收發(fā)送中斷、外部中斷 0、外部中斷 1、定時(shí)器 0和定時(shí)器 1中斷）、 28B、 14位的計(jì)數(shù)器 I/2個(gè)。 口設(shè)計(jì) - 21 - 口部分包括傳感器部分、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分、人機(jī)交互界面三部分。示意圖如下所示 ： （ 1）將行程開(kāi)關(guān)的狀態(tài)讀入 過(guò)中斷進(jìn)行處理，它的優(yōu)先級(jí)別最高。 （ 2）通過(guò)程序?qū)崟r(shí)控制電機(jī)和電磁閥的運(yùn)行。 （ 3）接受鍵盤(pán)中斷指令，并響應(yīng)指令，將當(dāng)前行程開(kāi)關(guān)狀態(tài)和鍵盤(pán)狀態(tài)反應(yīng)到 現(xiàn)人機(jī)交互作用。 所以 ： （ 1） 4 （ 2） （ 3） （ 4） 柵）、電磁閥驅(qū)動(dòng)、急停信號(hào)等； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分包括直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和電磁閥的驅(qū)動(dòng)，直流伺服電機(jī)須滿(mǎn)足快速急停、定位和退刀時(shí)能快速運(yùn)行、工作時(shí)能帶動(dòng)工作臺(tái)并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度運(yùn)行。在定位和退刀時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)放松。 傳感 器和人機(jī)界面 由于步進(jìn)電機(jī)不需要反饋電路，但是要注意工作臺(tái)不能超過(guò)最大行程。因此，必須加上行程開(kāi)關(guān)。 人機(jī)界面設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則就是要有良好的人機(jī)交互能力，一般要求操作簡(jiǎn)便，界面簡(jiǎn)潔明了。此系統(tǒng)中共有八個(gè)數(shù)碼管，其中前四個(gè)可以顯示鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)等指令，后四個(gè)（行程開(kāi)關(guān)） 前向通道 傳動(dòng)驅(qū)動(dòng) （電磁閥） （伺服電機(jī)） 人機(jī)界面 傳感 器 鍵盤(pán)、 后向通道 - 22 - 可以工作臺(tái)下顯示光柵反饋給單片機(jī)的位置信號(hào)，并將角度位移實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。有 43 4的矩陣鍵盤(pán)，用于輸入外部指令及數(shù)據(jù)信息。 本章小節(jié) 本章著重介紹了精密工作臺(tái)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 選擇及其外圍的接口設(shè)計(jì)和控制流程；此外還敘述了人 機(jī)界面各個(gè)按扭和 - 23 - 第四章、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 總體方案 對(duì)于 用 譯器采用 編譯器是 51 系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的常用工具，既可用匯編，也支持 C 語(yǔ)言編譯。同時(shí)具有完善的調(diào)試功能。 鍵盤(pán)掃描的程序 # ){ ; ; } } i; i=200;i>0;} } /*鍵掃描函數(shù) */ /*發(fā)全 0 行掃描碼 ， 列線輸入 */ = 0 /*若有健按下 */ - 24 - ; /*延時(shí)去抖動(dòng) */ = 0 /*逐行掃描初值 */ =0){ P1= /*輸出行掃描碼 */ =0 /*本行有鍵按下 */ 0~(~; /*返回特征字節(jié)碼 */ } #A #B #C ]={2,4,6,8,10,12}; 8]={00 d); ){ - 25 - i; /*送命令字 */ /*選最右邊的 i=0;i<6;i++){ PB=P]; /*送段碼 */ PA= /*送位選碼 */ ); /*緩沖 區(qū)下移 1 位 */ 1; /* 左移一位 */ } } ); } - 26 - 第五章 :精密技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) (1)高速高精高效化 速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由 于采用了高速 元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施， 機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。 (2)柔性化 包含兩方面：精密系統(tǒng)本身的柔性，精密系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 (3)工藝復(fù)合性和多軸化 以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。精密機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合 加工。精密技術(shù)軸，西門(mén)子 880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá) 24軸。 (4)實(shí)時(shí)智能化 早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在精密技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專(zhuān)家控 制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在精密系統(tǒng)中配備編程專(zhuān)家系統(tǒng)、故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使精密系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。 (1)用戶(hù)界面圖形化 用戶(hù)界面是精密系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶(hù)對(duì)界面的要求不同，因而開(kāi)發(fā)用戶(hù)界面的工作量極大，用戶(hù)界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前 擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶(hù)界面提出了更高要求。圖形用戶(hù)界面極大地方便了非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)的使用，人們可以通 - 27 - 過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。 (2)科學(xué)計(jì)算可視化 科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì) 周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在精密技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于 自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過(guò)程的可視化仿真演示等。 (3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化 多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、 2D+2 螺旋插補(bǔ)、 補(bǔ)、 補(bǔ) (非均勻有理 、樣條插補(bǔ) (A、 B、 、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相 關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取? (4)內(nèi)裝高性能 密系統(tǒng)內(nèi)裝高性能 直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車(chē)床銑床的標(biāo)準(zhǔn) 戶(hù)可在標(biāo)準(zhǔn) 而方便地建立自己的應(yīng)用程序。 (5)多媒體技術(shù)應(yīng)用 多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在精密技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化 、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。 系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 (1)集成化 采用高度集成化 及專(zhuān)用集成電路 片，可提高精密系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和 21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝 技術(shù)融為一體。通過(guò)提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。 - 28 - (2)模塊化 硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)精密系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如 儲(chǔ)器、位置伺服、 入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過(guò)積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的精密系統(tǒng)。 (3)網(wǎng)絡(luò)化 機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫(huà)面可同時(shí) 顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。 (4)通用型開(kāi)放式閉環(huán)控制模式 采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開(kāi)放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類(lèi)型、不同集成程度的精密系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的精密系統(tǒng)僅有的專(zhuān)用型單機(jī)封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝