數(shù)控回轉工作臺設計畢業(yè)論文

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1、南昌 南 昌 工 程 學 院 畢 業(yè) 設 計 (論 文) 機械與電氣工程學院 系（院）機械設計制造及其自動化 專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）題目 數(shù)控回轉工作臺設計 學生姓名 xxxxxxxxxxxxxx 班 級 09機制（2）班 學 號 xxxxxxxxxxxx

2、 指導教師 完成日期 2013 年 5 月 2 日  數(shù)控回轉工作臺設計 NC rotary table design 總計 畢業(yè)設計（論文） 34 頁 表 格 5 個 插 圖 16 幅

3、 III 摘要 數(shù)控機床在機械行業(yè)中扮演的角色越來越重要。特別是數(shù)控機床朝著大功率、高速度、高精度、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展，其可靠性已成為衡量其性能的重要指標。而數(shù)控回轉工作臺作為數(shù)控機床中不可或缺的部件，其精度已直接影響到機床的整體性能。為了提高效率，擴大機床制造范圍，數(shù)控機床除了做三軸直線進給運動之外，通常還需要用數(shù)控回轉工作臺來做加工的圓周運動。由此來滿足自動改變工件相對主軸的位置，讓機床更好的對工件各個面的加工。配合數(shù)控系統(tǒng)的控制，數(shù)控回轉工作臺可以有效提高生產率，消除人為誤差，提高加工精度。數(shù)控回轉工作臺主要是應用于數(shù)控銑床與數(shù)控鏜床或加工中心，它主要是用于對板類、箱體等

4、類似工件的不間斷回轉加工和多面加工。本次主要設計方向是數(shù)控銑床中的數(shù)控回轉工作臺，我們對主要的零件進行了結構功能設計。裝配圖、零件圖用CAD軟件繪制。 關鍵詞：數(shù)控銑床 數(shù)控回轉工作臺 蝸桿傳動 Abstract The NC machine is playing an increasingly important role in mechanism manufacture. The reliability is the main sign

5、al to measure its performance with the tendency of high power, high speed, high fidelity and high stability. However, the NC rotating table, as an inevitable part of NC machine, has affected its overall performance directly because of its high fidelity. In order to improve the optional efficiency an

6、d expand the technology scope of NC machine, the feed movement must follow X, Y, and Z coordinate axes as well as being accomplished by NC rotating table to finish its circular feed movement, to reach a purpose that enable the indexing automatically to change the position of machining work pieces

7、with related spindle, and finally make the surface machining conveniently. Besides, improving productivity and machining fidelity, eliminating artificial errors, can also be realized when the NC rotating table is in conjunction with the control of NC system. It is, available to rotating and multi-fa

8、ced machining, floor parts and boxes parts, mainly applied in NC milling machines and boring machines. The topic in my essay is primarily designed for NC rotating table of milling machines with key parts designing and checking, using the auto CAD software to render assembly drawing and parts drawing

9、. Key Words: NC milling machines; NC rotating table; Worm transmission 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1概述 1 1.2數(shù)控回轉工作臺的發(fā)展及展望 1 1.3數(shù)控回轉工作臺的原理 2 1.4 設計要求及主要參數(shù) 3 1.4.1設計準則 3 1.4.2本次設計中的一些主要參數(shù) 4 第二章 數(shù)控回轉工作臺的結構設計 5 2.1設計工作臺的基本要求 5 2.2數(shù)控回轉工作臺傳動方案的選擇 5 2.3電機的選擇 6 2.3.1選

10、擇步進電機的注意事項 6 2.3.2電機的參數(shù)計算 7 2.4齒輪的設計 9 2.4.1齒輪材料確定 9 2.4.2齒輪強度計算 10 2.4.3尺寸計算 13 2.4.4齒輪結構設計 14 2.5蝸輪蝸桿設計 15 2.6聯(lián)軸器的選擇 18 2.7 輸入軸的設計 19 2.7.1 軸上參數(shù)計算 19 2.7.2 輸入軸結構設計 23 2.8 蝸桿軸的設計 23 2.8.1 軸參數(shù)設計 23 2.8.1 軸強度的校核 26 2.8.2渦輪軸結構設計 26 2.9軸承的選擇 27 2.10箱體結構設計 27 2.10.1箱體結構 27 2.10.2箱體參數(shù)設

11、計 29 總結 31 參考文獻 32 附錄 33 致謝 34 南昌工程學院本科畢設計（論文） 第一章 緒論 1.1概述 數(shù)控銑床作為效率比較高的機械制造設備，現(xiàn)在應用的已經非常普遍了。在加工工件時，將工件裝在回轉臺上，為了滿足工件的加工需求，能給工件加工到更多的表面，除了一般機床都能進行的三軸直線運動之外，還必須用回轉工作臺來給工件做回轉運動。數(shù)控系統(tǒng)控制著工作臺，去做各種需求的圓周運動。必要時它可以和其他的坐標軸一起聯(lián)動，這樣來加工復雜一點的零件。同時在精度的保證下，理論上可以實現(xiàn)任意角度、任意分度的轉動。數(shù)控回轉工作臺的結構最常見的是用電機作為動力源，再者

12、是齒輪傳動來減速，最后是蝸輪蝸桿連接工作臺，起到帶動轉動的作用。設計中回轉精度是主要的參考對象。 現(xiàn)在技術越來越先進，社會對回轉工作臺的要求也是很大。回轉工作臺分類可能會有很多，但是一般是可以分為兩種，它們是數(shù)控回轉工作臺，還有就是分度臺。數(shù)控回轉工作臺可以自動的運動加工，它的結構和市面上的一般機床的進給機構可能有點相似。它們最主要的不同的地方在于一般機床是做直線運動的，但是數(shù)控回轉工作臺還可以做回轉的運動。兩種回轉臺從外表上看上去是差不多的，關鍵不同在于它們的內部。數(shù)控回轉工作臺又可以細分為兩種，一種開環(huán),另一種是閉環(huán)。 開環(huán)與閉環(huán)結構上是看不出什么區(qū)別的，它們的區(qū)別在于閉環(huán)它多了一個角

13、度測量的功能。這個測量功能會反饋和系統(tǒng)給的指令相互對比，選擇閉環(huán)的話，工作加工的精度會高一些。 1.2數(shù)控回轉工作臺的發(fā)展及展望 目前國內數(shù)控機床可以說得到了快速的發(fā)展，近年來取得的進步也是非常明顯不過了。尤其是國內的數(shù)控系統(tǒng)，從沒有到現(xiàn)在的這么成熟。可以說我國的數(shù)控技術大有可為，不斷在接近西方國家的先進技術。作為機床的主要組成部分，回轉工作臺相對機床的各方面的性能來說是非常重要的。 在未來數(shù)控回轉工作臺主要是向著兩個極端發(fā)展，一個是開發(fā)小型轉臺，一個是大型轉臺。于此同時呢它在性能方面主要還是朝著以更強的以鋼為材料的蝸輪，這樣可以很大程度的增加工作臺轉動的速度，增加轉臺承擔負載的能力

14、。未來在設計形式上也是向著多軸一起聯(lián)動的趨勢前進。 在不久的將來，我國機床的附件將會朝著高檔的水平發(fā)展。不管是產品質量或是產品性能，都會慢慢跟上西方發(fā)達國家的水平。并不斷地創(chuàng)新，走出自己的特色。加強對產、學、研的結合力度，從而走專業(yè)化生產道路，面向市場，滿足數(shù)控機床發(fā)展的需求。 1.3數(shù)控回轉工作臺的原理 數(shù)控回轉工作臺應用最多的還是在這三個機床中，它們分別是數(shù)控銑床、加工中心還有就是數(shù)控鏜床了。與一般的工作臺比較起來，在外形上我們很難發(fā)現(xiàn)它們會有怎樣的不同，它們使用著不同的驅動。數(shù)控回轉工作臺是可以跟其他的伺服結合一起運動。 圖1-1 閉環(huán)內部結構 1- 步進電機；2-

15、主動齒輪；3-偏心環(huán)；4-從動齒輪；5-柱銷；6-壓塊；7-螺母；8-鎖緊螺釘、11-軸承蓋、套筒；9-蝸桿；10-蝸輪；12、13-加緊瓦；14-壓緊液壓缸；15-活塞；16-彈簧；17-鋼球；18-光柵； 如下圖1-1所示該結構圖就是演示的閉環(huán)數(shù)控回轉工作臺的內部結構，這種工作臺是由1電機作為動力元件的，然后2、4齒輪傳動作為減速器的效果給電機減速。在用齒輪傳動帶動9蝸桿，9與蝸輪10配合轉動這就可以帶動工作臺轉動了。通常消除反向間隙、傳動間隙的方法有很多的，這里是用了偏心環(huán)3就能達到消除齒輪2、4之間的嚙合側隙的目的了。設計中為了實現(xiàn)蝸桿9、齒輪4連接在一起，其中間采用的是楔形拉緊

16、圓柱銷5。用這種連接方式的優(yōu)點的是還可以減少各軸和軸套之間的配合間隙?；剞D臺轉角的位置是采用光柵18來進行測量的，它的測量結果會與指令信號相互比較。如果其中存在偏差，那么將偏差放大，然后由控制電機使其朝著降低偏差的方位回轉，從而使工作臺達到精確定位的目的，設計中對于臺面的鎖緊通過均勻分布的小油缸14達到目的。 在其要加緊時，通過油缸上面的上腔注入壓力油，從而使活塞15向下移動，然后鋼球17，來推開裝置中的夾緊塊12、13，從而使蝸輪處于夾緊狀態(tài)。當回轉臺工作時，只需由數(shù)控系統(tǒng)來發(fā)指令，從而夾緊液壓缸14，使其上腔的油回流到油箱，而鋼球17此時在彈簧16彈力的作用下向上運動，然后夾緊塊12、1

17、3會從蝸輪中松開，就在這時蝸輪就可以同回轉工作臺一起按系統(tǒng)的指令做回轉運動。 這個工作臺的導軌面采用滾柱軸承來支承，并同時采用圓錐滾子軸承來確保正確的回轉中心的位置。工作臺是由鑲鋼滾柱導軌來支撐的，這樣可以使回轉臺平穩(wěn)的運動。 1.4 設計要求及主要參數(shù) 1.4.1設計準則 將嚴格按照以下設計準則來完成本次設計： 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） 預測意外載荷 5） 創(chuàng)造有利的載荷條件 6） 提高合理的應力分布和剛度 7） 重量要適宜 8

18、） 應用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 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行選擇 11） 功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求 1.4.2本次設計中的一些主要參數(shù) 1、 回轉精度： 2、 3 南昌工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 第二章 數(shù)控回轉工作臺的結構設計 2.1設計工作臺的基本要求 數(shù)控回轉工作臺一般是由三部分組成的，其中一部分是傳動裝置，另一部分是原動機，還有工作臺。其中的傳動裝置主要是在其中傳遞運動，讓工作臺運轉。 合理的傳動方案主要滿足以下要求： （1）機械的功能要求：應

19、滿足工作臺的功率、轉速和運動形式的要求。 （2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。 （3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。 （4）結構工藝性要求；如結構簡單、尺寸緊湊、維護便利、工藝性和經濟合理等。 數(shù)控回轉工作臺作為數(shù)控銑床裝夾工件的機床附件，它對機床的影響是非常大的。而數(shù)控回轉臺合理的傳動方案的好壞直接影響到數(shù)控回轉工作臺的性能。所以選擇合適的傳動方案對于本次設計顯得尤為重要。 2.2數(shù)控回轉工作臺傳動方案的選擇 設計前對數(shù)控回轉工作臺進行了詳細的分析，為了設計的產品達到預期的要求我們確定傳動方案為：電機—帶動—齒輪傳動—帶動—蝸桿蝸輪——工作臺的方

20、案。如下圖2-1是此次設計的工作臺傳動方案簡圖： 圖2-1 設計方案 傳動方案分析： 首先齒輪傳動具有承受載能力高 ，運動傳遞平穩(wěn)、準確，傳遞功率和圓周速度范圍大、傳動效率高、結構緊湊等特點。 同時蝸桿傳動的特點： 1．結構緊湊 蝸輪蝸桿的傳動比可以達到很高的。要是和一般的傳動裝置比的話，在傳動比如果是一樣的情況下，蝸輪蝸桿的尺寸會小很多，所以節(jié)約了空間。 2．傳動噪聲少 蝸桿齒與蝸輪的嚙合是不斷的，它們在傳動的過程中，傳動發(fā)出的聲音較小。 3．自鎖 當蝸桿中的導程角比齒輪間的當量摩擦角更小時，如果蝸桿是主動件，那么機構將可以自動鎖定。 4．高成本 蝸桿工作是會

21、有滑動速度，有損耗，功率也不高，而具有自鎖功能的蝸桿傳動效率就更低了。為了解決這個弊端，在設計過程中蝸輪一般的話會用稀有的有色金屬作為材料。 經以上對傳動方案的分析總結一下：考慮將齒輪傳動作為高速級，把蝸輪蝸桿放在低速級，這樣傳動方案被認為是較為合理的。 2.3電機的選擇 根據(jù)本次設計的需求，初步選取步進電機作為動力源。主要考慮到步進電機加載驅動才能運轉，而它的驅動信號是脈沖信號。當沒有脈沖時，電機就回停止，只要加入合理的脈沖信號，步進電機就回轉動一定的角度。想要其較高的轉動速度可以增加脈沖信號的頻率就可以。同時步進電機擁有瞬時啟動，關閉時急速停止的特點。它的過載性能也是相當好，

22、它的轉速基本不受負載大小的影響，這也是選擇步進電機的總要原因。另外步進電機還可以改變脈沖信號來實現(xiàn)對其的控制調整，相當方便快捷。所以步進電機速度精度都能滿足要求。 在相當多的機械加工過程中需要微量進給。其實步進電機和伺服都是可以的。但是經過深思熟慮的考量之后，還是決定在本設計中使用步進電機。 2.3.1選擇步進電機的注意事項 必須保證： 1) 電機的功率必須大于工作所需的功率，這是前提。在保證功率滿足要求的前提下為了不浪費，還是要用小功率的電機。 2) 各種的工作負載力矩要符合步進電機的矩頻特性曲線之內，只有這要才能保證工作臺運轉的可靠性。 3） 所選的步進電機必須滿足數(shù)控回轉

23、工作臺的回轉精度。 2.3.2電機的參數(shù)計算 按照設計、工作對電機的綜合要求，本次設計選用兩相混合式步進電機作為本數(shù)控回轉工作臺的動力源。電機的選擇必須考慮到工作臺的負載及及其回轉臺自身的重量。 1）電機功率的計算 回轉臺工作的功率的算法： （2-1） （2-2） 其中， 根據(jù)步進電機的工作效率 我們可以知道電機功率：

24、 （2-3） （2-4） 式中：為步進電機到工作臺之間的總效率 為齒輪傳動的傳動效率 為一對軸承效率 為蝸桿的效率 由表2-1列出的傳動效率可得： 表2-1各種傳動效率 序號 類別 方式 效率 1 圓柱齒輪傳動 一般的齒輪傳動 2 滾動軸承 球軸承 3

25、 蝸桿傳動 雙頭蝸桿 4 蝸桿傳動 圓弧面蝸桿 0.85～0.95 齒輪傳動的傳動效率： = 軸承的效率： = 蝸桿傳動的傳動效率： = 因此由3-4式得傳動總效率： 由3-3式可知道電機功率： 由此得出一般電機的額定功率的范圍： 取電機額定功率 2）確定電機轉速 查參考文獻[3]表1-8，可取： 齒輪傳動比：3-5 蝸桿傳動比： 所以計算總傳動為： 電機的轉速范圍： 3）傳遞轉矩 轉矩的范圍： 根據(jù)轉矩范圍，同時為了降低步進電機的價格和重量，本次設計選取常用的兩相混合式步進

26、電機型號為：56BYG250D-0241，其各項的參數(shù)如表2-2所示: 表2-2 56BYG250D-0241型電機參數(shù) 兩相混合式步進電機 規(guī)格型號 步距角 相電流A 保持轉矩/ 轉動慣量/ 重量 外形尺寸 56BYG250D-0241 0.9/1.8 2.4 1.72 460 1 565676 4)回轉精度校核 在本次設計的主要技術參數(shù)中要求回轉精度：

27、 回轉精度= 所計算的值符合回轉精度要求，所選的56BYG250D-0241型兩相混合式步進電機滿足設計要求，固選用。 2.

28、4齒輪的設計 2.4.1齒輪材料確定 根據(jù)GB/T10085—1988的推薦，本設計齒輪傳動采用直齒圓柱齒輪傳動的形式如圖2-2所示。其中Ⅰ為小齒輪，Ⅱ為大齒輪。 同時考慮到齒輪傳動要求的效率可以小點沒關系，對速度也沒要求，所以齒輪傳動桿選用45號鋼?？紤]到效率提升，以及各齒面的損耗，要求齒輪面的硬度為45-55HRC。齒輪材料如下： 1）齒輪7級精度； 2）小齒輪用40Gr（調質處理）， 硬度為 3）大齒輪用45鋼，調質處理， 采用腹板式； 4）選用傳動比為，其中取小齒輪齒 數(shù)為，那么大齒輪齒數(shù)為 圖2-2一級齒輪傳動

29、 2.4.2齒輪強度計算 1、 （2-5） 式中：K為載荷系數(shù) 為小齒輪轉矩 為齒寬系數(shù) 為彈性系數(shù) 為接觸疲勞許用應力 （1）計算式中各參數(shù) 1）本設計中試選取載荷系數(shù)為； 2）算出小齒輪的轉矩 由電機的轉距可知： 3）查參考文獻[1]表10-7，取齒寬系數(shù)為 4）查參考文獻[1]表10-6可得齒輪材料的彈性影響系數(shù)為 5）查參考文獻[1]圖10

30、-21d通過齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限 6）小齒輪的轉速 （2-6） 式中：為小齒輪轉速其大小等于電機的轉速，其余均為已知，固： 7) 查參考文獻[1]圖10-19本設計取接觸疲勞壽命系數(shù)為， 8) 計算接觸許用應力 本設計選取失效概率，安全系數(shù)，則 取較小者： =522.5MPa 將計算出來的各數(shù)值代入3-5式中小齒輪的分度圓直徑求得：

31、 （2）計算各參數(shù) 1）周轉速度 2）齒寬b計算 3)齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 齒高比 4）載荷系數(shù)的計算 根據(jù)，精度7級，查參考文獻[1]圖10-8可以知道動載荷系數(shù)， 直齒輪； ； 查參考文獻[1]表10-4用插值法查得在精度7級，齒輪不是對稱布置時，； 由、，查參考文獻[1]圖10-13得； 故載荷系數(shù)： 6） 7）計算模數(shù)m 2、 查得參考文獻[1]式10-5 知道計算彎曲強度的公式如下:

32、 (2-7) （1）計算公式內的各數(shù)值 1）查參考文獻[1]圖10-2得小齒輪的彎曲疲勞強度極限為； 大齒輪的彎曲疲勞強度極限為 2）查參考文獻[1]圖10-18取小齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)為； 大齒輪的彎曲壽命系數(shù)為 3） 設計采用彎曲疲勞安全系數(shù),查參考文獻[1]式10-12 (2-8) 得： 4）計算載荷系數(shù)K 5)查參考文獻[1]表10-5得

33、到齒形系數(shù) 小齒輪： 大齒輪： 6）查參考文獻[1]表10-5得應力校正系數(shù) 小齒輪： 大齒輪： 7）求齒輪的 將所求的參數(shù)代上式3-7中得： （2）兩種強度設計 由以上計算的模數(shù)對比可知：按照齒面接觸強度來計算的模數(shù)m要大于由齒根彎曲強度計算的模數(shù)m。齒輪模數(shù)m數(shù)值在設計中要以彎曲強度為主，由此我們不妨使用模數(shù),并我們就就近用,分度圓直徑使用。通過這知道小齒輪齒數(shù)： 即小齒輪齒數(shù)為： 大齒輪齒數(shù)： 即大齒輪齒數(shù)為： 按照這種方法設計出的齒輪，既符合了齒面接觸疲勞強度，又符合了齒根彎曲疲勞強度，并且

34、做到了結構的緊湊，避免浪費資源。 2.4.3尺寸計算 1）求分度圓直徑 2）中心距 3）齒輪寬度的計算 本設計中取， 2.4.4齒輪結構設計 如圖2-3，2-4所示，分別為小齒輪、大齒輪的零件圖。兩齒輪都是采用實心結構，采用單鍵連接齒輪與軸 。 圖2-3 小齒輪圖 圖2-4 大齒輪圖 2.5蝸輪蝸桿設計 查GB/T10085-1988，本次設計還是選漸開線式，傳動比為。在材料的選取上，考慮到蝸桿傳動功率挺小的，速度也快不起來，所以： 1）蝸桿選45鋼； 2）為了提高效率和耐磨性，所以蝸輪蝸桿螺旋齒面要求

35、淬火，其硬度為45-55HRC； 3）蝸桿用鑄錫磷青銅ZcuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 2.5.1蝸輪蝸桿強度設計 按齒面接觸疲勞強度進行設計： 設計，再校核齒根彎曲疲勞強度，由參考文獻[1]，得傳動中心距： (2-9) 式中：K為載荷系數(shù) 為蝸桿上的轉矩 為彈性影響系數(shù) 為接觸系數(shù) 為許用接觸用力 確定式中各參數(shù) 1）計算蝸輪上的轉矩

36、按，估取效率，則 那么為 2）載荷系數(shù) 由于工作載荷較為穩(wěn)定，所以選取載荷分布不均勻系數(shù)，查參考文獻[1]表11-5選取使用系數(shù)為，同時考慮到載荷系數(shù)不高，工作中對蝸輪蝸桿沖擊不大，故選取動載荷系數(shù)則 3）彈性影響系數(shù) 因為本設計中蝸輪選用的材料為鑄錫磷青銅來和材料為45鋼的蝸桿相配，故選取。 4）接觸系數(shù) 設計中先假設蝸桿分度圓直徑和中心距a的比，查參考文獻[1]圖11-18中可得。 5）許用接觸應力 本設計中蝸輪為，并且鑄造用的是金屬模，蝸桿的螺齒面硬度，可查參考中可以基本許用應力為。 應力循環(huán)次數(shù)

37、 壽命系數(shù) 則 將以上參數(shù)代入式3-9中計算中心距 取中心距，因，查參考文獻[1]表11-2本設計取模數(shù)為，設計中蝸桿分度圓直徑為。這時，查參考文獻[1]圖11-18中可以得到接觸系數(shù)為，因為，所以以上的所有計算結果均符合要求。 2.5.2 蝸桿與蝸輪的參數(shù) （1）蝸桿 1）軸向齒距 查參考文獻[1]表11-3得 2）查參考文獻[1]表11-2可知直徑系數(shù)，分度圓導程角， 3）查參考文獻[1]表11-3得齒頂圓直徑 4）查參考文獻[1]表11-3得齒根圓直徑 5）查參考文獻[1]表11-3得蝸桿

38、軸向齒厚 （2）蝸輪 1）查參考文獻[1]表11-2可知蝸輪齒數(shù)，變位系數(shù)； 驗證傳動比 而設計中的傳動比誤差為，是允許的，符合設計要求。 2）查參考文獻[1]表11-2可知蝸輪分度圓直徑 3）查參考可知蝸輪齒頂高 4）查參考文獻[1]表11-2可知蝸輪喉圓直徑 5）查參考蝸輪齒根高 6）查參考文獻[1]表11-2蝸輪齒根圓直徑 7）蝸輪咽喉圓半徑 2.6聯(lián)軸器的選擇 目前市面上常用的聯(lián)軸器已經標準化了，在聯(lián)軸器選擇的過程中可以根據(jù)載荷的特點、工作條件和要求選擇合適的類型。然后根據(jù)傳

39、動的轉矩及其它參數(shù)進行選擇。 作用在聯(lián)軸器上的轉矩： 式中：為聯(lián)軸器公稱轉矩 P為驅動功率 n為工作轉速 K為工作系數(shù)，取K=2 則： 再根據(jù)后面初步確定的軸1最小端直徑： 考慮到聯(lián)軸器連接的電機和軸1，在工作中或許有小小震動，并且電機啟動頻繁，所以選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。又由于聯(lián)軸器應該滿足轉矩小于聯(lián)軸器公稱轉矩的要求，再根據(jù)標準GB/T4323-1984，選用TL1型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為6300Nmm。其標記為： 2.7 輸入軸的設計 本設計中軸1材料采用45鋼，調質處理，其結構如圖2-5所

40、示； 圖2-5 軸1 2.7.1 軸上參數(shù)計算 （1）求輸入軸上的， 設計中取軸承傳動效率 聯(lián)軸器傳動效率 （2）計算作用于齒輪上的力 上面我們已經求出了小齒輪分度圓直徑是40.5mm 軸上力情況分析如下圖2-6所示； 圖2-6 軸1受力圖 （3）求軸最小直徑 因為設計選取軸是45鋼，而且是調質處理，可知,于是得 用輸入軸的最小直徑端作為聯(lián)軸器安裝的地方，該段與聯(lián)軸器相配,根據(jù)聯(lián)軸器的型號故取。從動端半聯(lián)軸器L=22mm，為保證軸段的擋圈壓有空間安放，VI-VII段的長度要取比L略小一點，故取。因為VI-VII左端需

41、制出一軸肩，故取V-VI段的直徑 （4）軸的設計 1）本設計擬定軸1上零件的結構情況如圖2-7所示； 2）本設計中軸承初步為滾動軸承?？紤]到軸承在工作中同時受到了徑向力與軸向力的作用，所以設計中采用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)工作的需求，并且，查參考文獻[2]表9-30初步選定圓錐滾子軸承30204。其尺寸為，所以，。 3）按照軸向定位來確定軸的各段參數(shù) 如圖2-7所示為軸1的結構。 圖2-7 軸1分段

42、 4)軸上周向定位 半聯(lián)軸器、齒輪與軸三者的周向定位都是采用平鍵連接方式。按由參考文獻[1]表6-1得mm。同時設計中為了確保齒輪與軸的配合有較好的對中性，故取齒輪與軸的配合為，同樣在半聯(lián)軸器與軸連接中，選取平鍵為，選取半聯(lián)軸器與軸的配合為。同時滾動軸承與軸的周向定位設計中采用過度配合來，為。 5）倒角、圓角 查參考文獻[1]表15-2，選軸兩端的倒角，各軸肩處的圓角半徑在圖中可以看出。 6）求軸的載荷 如圖2-8所示，是軸1輸入軸所受的應力分析圖； 從設計中軸的工作環(huán)境和結構圖可以得知截面B才是軸的危險截面。下表為截面上的、及M，如表2-3所示； 表2-

43、3 軸1截面應力 支反力F 　 軸上彎矩M 　 　 　軸總彎矩 　軸上扭矩T 圖2-8 輸入軸應力 7)根據(jù)彎扭合成應力來計算校對輸入軸 在對輸入軸校核時，一般只需校核輸入軸上承受最大扭矩、彎矩所在的截面的強度，即危險截面A。查參考文獻[1]式15-5和上述表中的參數(shù)，再加上輸入軸單方向旋轉的，其扭矩切應力就是它的脈動循環(huán)變應力，取。 計算軸的應力： 設計中已經選取了軸1是45鋼，采用調質處理，查參考文獻[1]表51-1可以知道，明顯滿足的條件，所以是安全。 2.7.2 輸入軸結構設計 如圖2-9所示，為設計的輸入軸

44、的結構，軸共分六段。各軸段的參數(shù)已經列出，詳見軸CAD圖紙。 圖2-9軸1結構圖 2.8 蝸桿軸的設計 本設計中蝸輪軸是45鋼，調質處理。 2.8.1 軸參數(shù)設計 1.蝸桿軸上、和的計算 聯(lián)軸器 齒輪 2.齒輪上力計算 大齒輪分度圓直徑已經在齒輪的設計中算出為 而 3.計算軸最小直徑。 查參考文獻[1]式15-2，查參考文獻[1]表15-3，選取，則 取 由此取軸兩端的直徑是 4.軸的結構 軸結構如下圖2-10所示。由于軸承同時受到了徑向力和軸向力，所以設計中選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)要求并因為，所以選用單列圓錐

45、滾子軸承，其尺寸為。 圖2-10 蝸桿軸結構 （1）計算各軸長 1）設計滿足最小軸要求 2）設計確保大齒輪合理裝配 3)設計確保蝸桿安裝 4）結合與渦輪的配合設計 （4）渦輪軸各端倒角為，其軸肩的各圓角的半徑為R2 圖2-11 軸2力圖 對渦輪軸受力分析，如圖2-11為渦輪軸的受力分析圖； 可以從圖中明顯得知截面A才是危險的。下表2-

46、4為截面A處的及M的 值： 表2-4 截面應力 軸載荷 支反力力F 　 軸上彎矩M 　 　 軸總彎矩 軸上扭矩T 2.8.1 軸強度的校核 設計中在對渦輪軸校核時，一般只需校核渦輪軸受到最大扭矩、彎矩截面的強度，即截面A。參考文獻[1]式15-5和上述表中的參數(shù)，再加上軸是單向旋轉的，渦輪軸的扭矩切應力就是脈動循環(huán)變應力，選。那么計算軸的應力： 設計中已經選輸入軸是45鋼，調質處理。查參考文獻[1]表51-1可以知道，明顯滿足的條件，所以是安全。 2.8.2渦輪軸結構設計 如圖2-13所示，為渦輪軸7共六段。各部分的參數(shù)已完

47、成計算。 圖2-12軸2結構圖 2.9軸承的選擇 本次設計共用到兩對軸承，分別是在輸入軸和蝸桿軸上。由于都受到了軸向力與周向力的作用，所以本設計中都采用滾動軸承。滾動軸承作為機械中應用最廣泛的部件之一，其主要是通過元件的滾動接觸從而支撐零件的轉動。較滑動軸承而言，滾動軸承具有摩擦力較小，便于啟動，消耗功率少等優(yōu)點。并且目前較常用的滾動軸承大部分都已經標準化，所以在采用滾動軸承時，只需要根據(jù)工作條件來準確的選擇軸承的型號。 考慮到設計中各軸在不同方面的誤差會直接導致加工誤差，因此在本設計中選用了調心性能較好的圓錐滾子軸承。此軸承在工作時不僅可以同時兩個方向的力作用，分別是徑向及軸

48、向。而且它的外圈是可以分開的，在安裝時，游隙是可調的。該軸承的代碼為3000，再按安裝尺寸挑選軸承的型號。本設計中輸入軸所采用的，渦輪軸選用的. 1、軸承游隙的選擇 設計中軸承游隙是可以調節(jié)的。它可以通過端蓋下面的墊片從而調整，這種方法快捷。 2、軸承潤滑 滾動軸承在工作是，應該使用潤滑來避免軸承元件磨損。潤滑可以達到減少摩擦與盡量減少磨損，同時還起到冷卻、減震、密封等用處?？梢哉f合理的潤滑對提升軸承的性能起到非常大的作用。 滾動軸承常采用的潤滑方法有好多。其中有脂潤滑、油潤滑和固體潤滑。 考慮到回轉臺工作啟動頻繁，工作時長，溫度相對較高。所以設計中采用油潤滑。 3、軸承密封

49、裝置 設計中軸承密封的目的是隔離水，灰塵等等一些雜質，并保證潤滑劑不會流失。密封裝置又能分兩大類，它們是接觸式、非接觸式。本設計中，選用的是接觸式密封中的唇形密封圈。 2.10箱體結構設計 2.10.1箱體結構 1） 如圖2-13為本次數(shù)控回轉工作臺箱座的結構UG截圖，本設計在滿足設計要求的前提下盡量減少數(shù)控回轉工作臺箱體的體積，從而減少其所占空間。 圖2-13 箱座 2）如圖2-14所示為數(shù)控回轉工作臺箱蓋，與上面箱座相配合。 圖2-14 箱蓋 3）工作臺裝配 如圖2-15所示為數(shù)控回轉工作臺裝配UG圖，可以看出箱體的整體結構。 圖2-15 數(shù)控回轉工作臺

50、2.10.2箱體參數(shù)設計 主要零件的質量： 工作臺：21.05 Kg 渦輪：8.94 Kg 齒輪軸：0.788 Kg 大齒輪：3.9 Kg 蝸桿軸：4.15 Kg 輸出軸：5.7Kg 表2-5 回轉工作臺結構尺寸 參數(shù)名稱 參數(shù)符號 尺寸（mm） 箱座壁厚 8 箱蓋壁厚 8 箱蓋凸緣厚度 箱體凸緣厚度 箱座底部凸緣厚度 20 箱座地腳螺釘直徑 16 箱座地腳螺釘數(shù) 4 10 8 箱蓋、箱座肋厚 6.8 軸承端蓋外徑 t L 定位銷的直徑 d

51、 6.4 軸承端蓋螺釘直徑 l 60 參數(shù)名稱 參數(shù)符號 尺寸（mm） 33 總結 數(shù)控回轉工作臺已經廣泛的應用于各類數(shù)控機床中，主要是數(shù)控銑床、數(shù)控磨床和加工中心。隨著數(shù)控機床的不斷更新?lián)Q代，對數(shù)控回轉工作臺的要求也越來越高。從某方面來說，回轉臺決定了數(shù)控機床的性能。數(shù)控回轉工作臺朝著精度高、穩(wěn)定性強方向發(fā)展。回轉工作臺有控制系統(tǒng)控制實現(xiàn)了智能化，減少了人為的干預，從而降低了人為誤差。 本次設計的數(shù)控回轉工作臺結構較為常見，采用齒輪減速再加蝸輪蝸桿的結構。該結構較為簡單，并且精度夠，回轉臺的穩(wěn)定性強。 設計

52、過程中涉及到較多機械類的知識，也有好多自己的知識盲區(qū)，趁著此次畢業(yè)設計的機會把以前所學的知識溫習了一遍，相信會映象更深。同時也查閱了好多參考文獻，擴充了自己的知識面。提升了自己的知識運用能力。 參考文獻 [l] 濮良貴,紀名剛.機械設計[M].北京:高等教育出版社,2006 [2] 吳宗澤,盧頌峰,冼鍵生.簡明機械零件設計手冊[M].北京:中國電力出版社，2010 [3] 吳宗澤.機械設計課程設計手冊[M].北京:高等教育出版社,2006 [4] 孫恒,陳作模,葛文杰.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2006

53、 [5]鄭金興.機械制造裝備設計[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社,2006 [6]趙雪松,任小中,于華.機械制造裝備設計[M].武漢：華中科技大學,2009 [7] 文懷興.數(shù)控銑床設計[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005 [8] 鄧三鵬.數(shù)控機床結構及維修[M].北京:國防工業(yè)出版社,2011 [9] 王友林.數(shù)控雙轉軸式回轉工作臺的結構與工作原理[J].煤礦機械,2009 附錄 零件圖: 小齒輪 …………………………………………………………………………一張 大齒輪 …………………………………………………………………………一張 輸入軸 ……………

54、……………………………………………………………一張 蝸桿軸 …………………………………………………………………………一張 定心軸 …………………………………………………………………………一張 蓋 板 …………………………………………………………………………一張 調整套 …………………………………………………………………………一張 裝配圖： 數(shù)控回轉工作臺 ………………………………………………………………一張 致謝 畢業(yè)的日子就在眼下，畢業(yè)設計

55、也在不知不覺中完成。至今還沉浸在知識的海洋里，充實的生活中。在一個多月的努力，畢業(yè)設計完成預期的目標。 以前一直以為，畢業(yè)設計知識一次對所學的知識的一次純粹的總結，最多不過是像以前的課程設計，知道參加了這次畢業(yè)設計才明白自己的這種想法是錯誤的。畢業(yè)設計是對自己的一次考驗，對自己的一種提升。有人說沒經歷過畢業(yè)設計的大學是不完整的，說的很有道理。畢業(yè)設計就好比是大學里的畫龍點睛之筆，雖然相對大學生活來說這一個月是短暫的，但這也是大學中最重要的一個月之一。 在此我要真心感謝我的指導老師—曾紹平老師。感謝老師在畢業(yè)設計過程中給了大量的幫助。感謝幫助過我的同學，感謝這么多的參考文獻。感謝老師們在這大學四年來給我們的教育。設計過程中我通過翻閱資料，向老師請教，與同學間相互交流學習等方式，讓我受益良多。設計中有汗水，也有喜悅。這次經歷讓我懂得了將所學知識轉化到實際中的方法，對自己工作能力充滿信心。我想這次畢業(yè)設計的經歷是我人生中總要的財富。最后，對答辯組老師百忙之中抽出時間對論文進行評審表示衷心的感謝！