2500mm数控滚齿机回转工作台结构设计

2500mm 数控滚齿机回转工作台设计摘 要此次毕业设计的题目是 2500mm 数控滚齿机回转工作台设计。通过对数控滚齿机回转工作台的设计，使学生在步入社会之前，不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。本设计研究的主要内容包括：确定数控滚齿机回转工作台的传动方案；数控滚齿机回转工作台静压系统设计；驱动力计算及其他相关计算；零件设计与校核；零件图的绘制与三维模型建立。绘制装配图。对于数控回转工作台的设计，首先，进行总体方案设计，传动方案采用齿轮传动和蜗杆传动；然后进行各零件的设计与校核，蜗杆与轴采用整体式结构；蜗轮与工作台采用螺钉连接；工作台的平衡通过止推轴承来保证；箱体由箱座、箱盖和顶盖组成，其中箱体上设计了圆台和加强筋；最后，对各零件进行装配。数控滚齿机的圆周进给由回转工作台完成，回转工作台可以与 X、Y、Z 三个坐标轴联动，从而加工出各种齿轮。回转工作台可以实现精确的自动分度，提高了数控机床的精度。目前，数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。关键词：数控回转工作台；齿轮；蜗杆；箱体；建模DESIGN OF 2500 CNC GEAR HOBBING MACHINE ROTARY WORKTABLEABSTRACTThe topic of this graduation design is the design of 2500 CNC gear hobbing rotary worktable . Through the design of CNC gear hobbing rotary worktable, so that before the students entered the community, not only to design a CNC rotary worktable, but also can master the mechanical design of the methods and procedures. The main content of this design include: determining of the transmission scheme of CNC rotary worktable; design of pressure system ,calculation of driving force and the other related;design and check the parts; draw the part drawing and establish 3 d model; Draw the assembly drawing.The design of CNC rotary worktable, first of all, design of the overall , use of transmission scheme and worm gear to drive; then the design and checking of the parts, the whole worm and shaft structure; worm screw connection with the worktable; the balance of worktable through thrust bearings to ensure; box make up of the box seat, lid and cover, the box body is designed a cone and stiffener;finally, all the parts are assembled.The Circular feed of CNC gear hobbing machine is completed by rotary table rotary worktable ,with X, Y, Z three axis linkage to work out all kinds of gears. Precision rotary worktable can realize automatic indexing, so can improve the precision of CNC gear hobbing machine. Currently, the NC rotary table CNC boring and milling machines are mainly used. Keywords: NC rotary worktable; gear; worm; box; modeling符 号 说 明wp工作所需功率, kWT工作所需转矩， MNn工作台转速， sm/w电动机效率， k0P电动机功率，总传动效率i总传动比m电机额定功率， kW1T小齿轮转矩， MNa 中心距，mmm 模数，mmb 齿宽，mmK 载荷系数1d分度圆直径，mmh 齿高，mm弹性影响系数EZH许用应力， MPaS 安全系数Z 齿数vk动载荷系数接触系数目 录第 1 章 绪论 .11.1 前言 .11.2 本设计开展的目的及意义 .11.3 设计的依据 .21.4 国内外同类设计的概况综述 .3第 2 章 数控回转工作台的原理 .52.1 数控回转工作台 .52.2 设计准则 .62.3 主要技术参数 .6第 3 章 数控回转工作台的设计 .73.1 传动方案的选择 .73.1.1 传动方案传动时应满足的要求 .73.1.2 传动方案及其分析 .73.2 伺服电机的选择及运动参数的计算 .93.2.1 驱动方式的选择 .93.2.2 选择伺服电机的具体型号和参数 .113.3 齿轮传动的设计 .123.3.1 选择齿轮传动的类型与材料 .123.3.2 按齿面接触疲劳强度设计 .133.3.3 按齿根弯曲强度设计 .153.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核 .163.4.1 选择涡杆传动类型 .163.4.2 选择材料 .163.4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 .173.4.4 蜗杆与涡轮的主要尺寸与参数 .183.5 轴承的选用 .183.5.1 轴承的类型 .193.5.2 轴承受到的载荷 .193.5.3 验算轴承寿命 .203.6 静压系统的结构设计 .21第 4 章 三维建模 .224.1 零件绘制 .224.2 装配 .24第 5 章 结论 .26参考文献 .27致 谢 .29第 1 章 绪论1.1 前言随着生产力水平的发展，数控技术越来越广泛的应用于各个领域。数控机床是数控技术最普遍的应用。数控回转工作台是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它被运用于数控滚齿机，可提高加工效率和加工精度。由于齿轮使用的量大面广，齿轮加工机床已成为汽车、摩托车、工程机械、船舶等行业的关键设备。传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动往需要经过多级齿轮传动，并且引入蜗杆蜗轮机构使得机械结构非常复杂调整维护非常困难也降低了加工精度。数控滚齿机高加工精度、高生产率的特点，在制造业中的应用比例越来越大，有效地保证了产品质量和产量。本次毕业设计主要是解决 2500 数控滚齿机回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。1.2 本设计开展的目的及意义对数控回转工作台的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。通过毕业设计资料的搜集、整理、数据的查询，方案的确定，撰写、电路的设计以及毕业答辩等活动，初步了解数控机床回参考点的方式的种类何工作原理，接受初步的数控机床的训练和熏陶，深化和综合基础课、专业课的分析问题和解决问题的能力以及培养协作精神，树立高度的工作责任感的能力，同时系统的对我们三年所学知识进行总结，全面的复习整理，查缺补漏，以达到熟练掌握专业知识的目的，并综合运用和深化所学专业理论识培养独立分析和解决一般工作实际问题的能力，树立高度的责任感，以便在日后工作中能得心应手。能更好的适应社会的需要，充分发挥自己的才华，贡献自己的一份力量。随着教育改革的逐步深入，为落实增强学生的创新精神，能力培养和素质教育三大新的教育目标打破以理论教学为主，实验教学和实践为辅的传统教育方法，提高学生的创新能力及灵活运用知识的能力，以便能最快的适应工作的需求。1.3 设计的依据齿轮是机械产品的重要基础零件，它以其恒功率输出、承载能力大、传动效率高等优点而被广泛应用于机床、汽车、摩托车、农机、建筑机械、工程机械、航空、兵器、工具等领域，其质量、性能、寿命直接影响到各类机械的总成质量。齿轮因其形状复杂，技术问题多，制造难度较大，也造成齿轮加工机床的高度复杂性，所以齿轮制造水平在较大程度上反映了一个国家机械工业的水平。近年来，随着汽车、机械、航天等工业领域的不断发展，对齿轮提出了更高的要求：传动速度大、承载能力强、使用寿命长、运行噪音小、制造成本低，相应地对齿轮的设计、加工、检测等方面也提高了要求。在这种背景下，现代设计方法、先进制造技术、计算机技术及相关技术的交叉融合，使齿轮相关技术的研究进入了一个崭新的阶段。齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统，由于齿轮使用的量大面广，齿轮加工机床已成为汽车、摩托车、工程机械、船舶等行业的关键设备。特别是，随着汽车工业的高速发展，对齿轮的需求量日益增加，对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高使齿轮加工机床在汽车摩托车等行业中占有越来越重要的作用。滚齿机是齿轮加工机床中的一种，占齿轮加工机床拥有量的 40%它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动往需要经过多级齿轮传动，并且引入蜗杆蜗轮机构使得机械结构非常复杂调整维护非常困难也降低了加工精度。数控滚齿机高加工精度、高生产率的特点，在制造业中的应用比例越来越大，有效地保证了产品质量和产量。随着风电、船舶、建材产业的迅速发展,国内对大型高档机床的需求旺盛,且要求效率高、精度高。国内机床技术与国外有很大差距。国内还没几家单位有能力加工直径为两米的大型数控滚齿机,全世界也只有两家,分别在德国和美国。在这种情况下,有好几年,中国的大型数控滚齿机都需进口这两家的产品。从国外进口,价格贵,交货期长,售后服务麻烦。所以研制加工直径两米以上的大型数控滚齿机和有必要。1.4 国内外同类设计的概况综述我国生产滚齿机的历史始于 1953 年，经过 30 年的努力，到 80 年代初已进入世滚齿机主要生产国家行列。目前，国产滚齿机以传统的机械传动式为主，品种、系列齐全。传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动，往往需要经过多级齿轮传动，并且引入蜗杆蜗轮机构使得机械结构非常复杂调整维护非常困难也降低了加工精度。近几年，我国在滚齿机设计技术方面研究的主要经历了从统机械式滚齿机通过数控改造发展为 2 至 3 轴（直线运动轴）实用型数控高效滚齿机，到全新六轴四联动数控高速滚齿机的开发,最大主轴转速一般为 1200 转/分，与发达国家同类产品相比我国仍然存在着不小的差距，究其原因主要还是因为基础研究差，整体设计能力不足，由此导致新技术应用慢和仿制比重较大，如零传动技术干切技术在齿轮加工机床中的应用一直处于落后状态。数控系统是数控机床的核心，德国西门子、利勃海尔和日本的马扎克、法拉克掌握着数控系统的最高水平，利勃海尔数控系统 16 个软件包的价格接近母机价格，软件和母机一起卖，不分开出售，软件利润非常高。目前国内机床企业使用的中高档机床的数控系统基本都是国外进口。同时国内研制加工效率高、精度高直径为两米的大型数控滚齿机的单位的能力比较弱，而从国外进口,价格贵,交货期长,售后服务麻烦。数控系统和功能部件发展滞后已成为制约行业发展的瓶颈。国产中档数控系统国内市场占有率只有 35%，而高档数控系统 95%以上依靠进口。功能部件国内市场总体占有率约为 30%，其中高档功能部件市场占有率更低。台湾地区品牌功能部件约占国内市场的 50%，其余 20%为欧盟、日本等品牌产品。据国家海关统计数据，2010 年我国进口数控系统金额达 18.1 亿美元，滚齿机附件(含功能部件和夹具)类产品达 16.2 亿美元。以高速、高精、复合、智能等为特征的高档数控滚齿机关键技术虽然已经取得明显进步，一批共性、基础技术和新产品研发也有了新的进展，但与国际先进水平相比，还存在较大差距。有些关键技术，如：高速高精运动控制技术、动态综合补偿技术、多轴联动和复合加工技术、智能化技术、高精度直驱技术、可靠性技术等尚需进一步突破，有些重大技术离产业化还有一段路程。以企业为主体、以市场为导向、产学研用相结合的研发体系尚未真正建立，行业的自主创新发展缺乏高新技术支撑。我国滚齿机工具行业产品质量整体水平已经有了很大提高，对提升产业的整体素质和核心竞争力起到了重要作用，也得到广大用户的认可。但在产品质量的稳定性和可靠性方面，例如：滚齿机早期故障率较高，精度稳定性周期短，工程能力系数(CPK 值)、平均无故障工作时间(MTBF)等指标与国际先进水平比较尚有一定差距。加强产品质量工作，解决深层次的质量问题依然不容忽视。第 2 章 数控回转工作台的原理2.1 数控回转工作台数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由蜗杆传给蜗轮。为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。当工作台静止时必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向有 8 对夹紧瓦，并在底座上均布同样数量的小液压缸。当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞便压向钢球，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧的作用下，钢球抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承及双列向心圆柱滚子轴承保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。2.2 设计准则我们的设计过程中，本着以下几条设计准则： 1）创造性的利用所需要的物理性能；2）分析原理和性能；3）判别功能载荷及其意义；4）预测意外载荷；5）创造有利的载荷条件；6）提高合理的应力分布和刚度；7）量要适宜；8）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸；9）根据性能组合选择材料；10）零件与整体零件之间精度的进行选择；11）功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求。2.3 主要技术参数（1）回转半径：2500 mm（2）重复定位精度：0.005 mm（3）电机功率 4 kw（4）电机转矩 38.2N.M（5）总传动比：300（6）最大承载重量 2500Kg第 3 章 数控回转工作台的设计3.1 传动方案的选择3.1.1 传动方案传动时应满足的要求数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用应采用步进电机，工作台为 T 形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。合理的传动方案主要满足以下要求：（1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。（2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。（3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。（4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。3.1.2 传动方案及其分析由图 3-1 所示，数控回转工作台的传动方案有两种：方案一为一级和二级都是齿轮传动；方案二为一级齿轮传动，二级蜗杆传动。方案一的最大缺陷是：1、总传动比小；2、占用空间大；3、只能使工作台完成回转功能，无法使工作台完成自锁。而方案二虽然传动效率低，但以上三个功能全部都能完成自锁。所以数控回转工作台传动方案为方案二：步进电机齿轮传动蜗杆传动工作台。该传动方案分析如下：齿轮传动承受载能力较高 ，传递运动准确、平稳，传递 功率和圆周速度范围很大，传动效率高，结构紧凑。蜗杆传动有以下特点：1、传动比大，在分度机构中可达 1000 以上。与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。2、传动平稳 蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此，传动平稳，噪声低。3、可以自锁 当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主动件，机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置中。4、效率低、制造成本较高 蜗杆传动方面：齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨损大，故效率约为 0.7-0.8，具有自锁的蜗杆传动图 3-1 传动方案效率仅为0.4左右。为了提高减摩擦性和耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传动系统的低速级，传动方案较合理。同时，对于数控回转工作台，结构简单，它有两种型式：开环回转工作台、闭环回转工作台。两种型式各有特点：开环回转工作台 开环回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用功率步进电机来驱动。闭环回转工作台 闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同，其区别在于：闭环回转工作台有转动角度的测量元件（圆光栅） 。所测量的结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台分度定位精度更高。3.2 伺服电机的选择及运动参数的计算3.2.1 驱动方式的选择由于数控回转工作台的控制精度要求较高且工作功率不大，动力源应选择微特电机。可选步进电机或伺服电机。由于本工作台设计为闭环控制，故开环的步进电机不合适，选用用于闭环控制中的，广泛使用的交流伺服电动机。交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差 90的绕组，一个是励磁绕组 Rf，它始终接在交流电压Uf 上；另一个是控制绕组 L，联接控制信号电压 Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅 0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大：由于转子电阻大，其转矩特性曲线与普通异步电动机的转矩特性曲线相比，有明显的区别。它可使临界转差率 S01，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。2、运行范围较广3、无自转现象：正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1S1、T2S2 曲线）以及合成转矩特性（TS 曲线）交流伺服电动机的输出功率一般是 0.1-100W。当电源频率为 50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为 400Hz，电压有 20V、26V、36V、115V 等多种。交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此早前与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于 0.5-100W 的小功率控制系统。20 世纪 80 年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90 年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。定子绕组散热比较方便。惯量小，易于提高系统的快速性。适应于高速大力矩工作状态。同功率下有较小的体积和重量。3.2.2 选择伺服电机的具体型号和参数1、电机额定功率的确定马达的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。额定功率小于工作要求，则不能保证工作机器正常工作，或使马达长期过载、发热大而过早损坏；额定功率过大，则马达价格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪费。工作所需功率为：kWVFpww10/(3-1)Tn95/式中 ， 电机工作效率 ，MNT5427mi/5.0rnw98.0wkWp.2).90(.427电机所需的输出功率为：(3-2)/0wP式中： 为电机至工作台主动轴之间的总效率。齿轮： 轴承： 97.0w9.0w蜗杆; 。因此8.(3-3)75.089.703321 kwPw./0一般电机的额定功率 m8.473.10但为了获得较大预留量则取电机额定功率为： 。km2、转矩由后面齿轮的转矩可得： NnpT55108.93、电机转速的确定由文献2, 55表 1-8 推荐的各种机构传动范围为，取：齿轮传动比：3-5蜗杆涡轮传动比：20-100，则总的传动范围为： 5061520321 ii电机转速的范围为：min/2503.)506(rniNm为降低电机的重量和价格，选取常用两相混合式步进电机，其各根据这些，选取 SGMAH-44BA6(带通用减速机）型电机，符合要求。图 3-2 电机参数图表3.3 齿轮传动的设计如图 3-2 所示，一级传动为齿轮传动，其中 1 为小齿轮，2 为大齿轮，传动比为 3。图 3-3 一级齿轮传动3.3.1 选择齿轮传动的类型与材料选用直齿圆柱齿轮传动；选用 7 级精度；选择小齿轮材料为 40Gr（调质） ，硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45 钢（调质）；选小齿轮齿数 Z=24，大齿轮齿数取 Z=723.3.2 按齿面接触疲劳强度设计(3-4)3211)(2.HtduZKTd(1) 确定公式内的各计算数值。1）试选载荷系数 ；3.tK2）计算小齿轮传递的转矩 mNnpT5151 0.20.93）由文献1,205205表 10-7，齿宽系数 d4）由文献1,201201表 10-6 查的材料的弹性影响系数12089.EZMP5）由文献1,209209图 10-21d 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度 ；lim160HMPalim250Ha6）由文献1 ，206206式 10-13 计算应力循环次数 91 148.63815063 bjLnN926.N7) 由文献 1， 206206图 10-19 取接触疲劳寿命系数 95.0;.21HNHNK8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得MPasKHN54069.01lim1 H2.2li2（2）计算1）试算小齿轮的分度圆直径 ，代入 中较小的值1tdH13)(32.21t uZKT2）计算周转速度 vsmndt/9.0163）计算齿宽 b bt 328.514)计算齿宽与齿高之比 h模数 mzdtt7.41齿高 68.9.252.th7.0.6b5）计算载荷系数根据 ，7 级精度，由文献1，206206图 10-8 查的动载荷系数sm/9.0;直齿轮 ;17.vk1HFK由文献1，193193 表 10-2 查得使用系数 ;1AK由文献1 ，196197 表 10-4 用插值法查的 7 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时； ,由 、 。由文献1，210210查图423.1H.1068.25hb423.H10-23 得 ;故载荷系数.FK 6.1.HVAK6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由文献1,204204式（10-10a）得 6.123t1dt7）计算模数 m .51zm3.3.3 按齿根弯曲强度设计由文献1，201201 式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 (3-5)321FdsaZYKTm（1）确定公式内的各计算数值1）由文献1 ，207208图 10-20 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；MPaFE501大齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE38022）由文献1 ，206206图 10-18，取弯曲疲劳寿命系数 8.1NK8.0FNK3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,由式（10-12）得MPaSKFENF86.2357.022114）计算载荷系数 K 6.1432.1.FVA5)查取齿形系数由文献1 ，200200 表 10-5 查的 .71FaY.2Fa6）查取应力校正系数由文献1 ，200200 表 10-5 查得 5.1sa.12sa7）计算大小齿轮的 并加以比较FasY014.1Fsa016.2FsaY（2）设计计算1.18 (3-6)321FdsaZYKTm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得到模数 m=3.22,并就近圆整为标准值 m=3mm,按接触强度算的的分度圆直径，算出小齿轮齿数 ，取 。md8.7016.231mdZ241Z这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.3.4 几何尺寸计算1）计算分度圆直径 mZd36012212）中心距 a2417213）计算齿轮宽度 mdb01取 B253.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核3.4.1 选择涡杆传动类型根据 GB/T10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）3.4.2 选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用 45 钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 45-55HRC。蜗杆用铸锡磷青铜 ZcuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 HT100 制造。3.4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，由文献1，254254式（11-12） ，传动中心距HpEZkTa23（1）确定作用在蜗杆上的转矩 2按 ，估取效率 ，则12Z0.75mNinpNPT 512626 08./91.9（2）确定载荷系数因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数 ;由文献1，253253K表 11-5 选取使用系数 ;由于载荷系数不高，冲击不大，可取动载荷系数15.AK；则05.1vK21.vA（3）确定弹性影响系数 EZ因选用的是铸锡磷青铜涡轮和钢蜗杆相配，故 。MPaZE60（4）确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 a 的比值 ，从1图 11-18 中1d35.1d可查得 。9.2Z（5）确定许用接触应力 H根据涡轮材料为铸锡磷青铜 ZcuSnP1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可从文献 1，254254 表 11-7 中查得涡轮的基本许用应力。则应力循环次数 MPaH26892106.60hLjnN寿命系数 7.1056.87HNK则 MPaHNH2（6）计算中心距 (3-7)mZkTaHPE17032取中心距 a=760mm,因 i=100，查表 GB10085-88 中查取模数 m=6,蜗杆分度圆直径 。从1 图 11-18 中可查得接触系数 ,因为 ,因此以md3451 4.2Z上计算结果可用。3.4.4 蜗杆与涡轮的主要尺寸与参数（1） 蜗杆轴向齿距 ；直径系数 q=18mm；齿顶圆直径mPa8.1da1=d1+2m=396mm；齿根圆直径 ；分度圆导程角 ；蜗df8.3201 3618杆轴向齿厚 。Sa92（2） 蜗轮蜗轮齿数 ;验算传动比 ,这时传动比误差为192Z5.912Zi，是允许的。%5.019蜗轮分度圆直径 mmZd19262蜗轮喉圆直径 haa502蜗轮齿根圆直径 ff2蜗杆咽喉圆半径 drag1423.5 轴承的选用滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦力小，功率消耗少，启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，因此使用滚动轴承时，只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。验算轴承的承载能力。以及与轴承的安装、调整、润滑、密封等有关的“轴承装置设计”问题。3.5.1 轴承的类型考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差，因此选用调心性能比较好的圆锥滚子轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷，外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙。基本额定动载荷 ,基本额定静载荷KNC130 KWCr1580轴所受到的轴向力，周向力，径向力如图 3-4 所示；3.5.2 轴承受到的载荷1、由轴的计算结果得，两轴承受到载荷NFNH5.9801NFH8.73602V7314VFFNVHNr 203.2211图 3-4 轴受力图2、轴承所受的力如图 3-5 所示； NFA63570r124r24rd.960.2214e 所以 ：1.压紧 2.放松21AdFNFdaA2.960.4532图 3-5 轴承受力图3.求轴承当量动载荷 和1P2eFrar12.521由1表 13-5 分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承 1 对轴承 2 5.40yx5.140yx因轴承运转中有中等冲击载荷，按表 13-6，取 1.5pfNFxfpar263111y8.0223.5.3 验算轴承寿命，所以按轴承的受力大小验算12p(3-7)年9.72.6850)(016hh LpcnL故所选轴承满足寿命要求。3.6 静压系统的结构设计静压系系统采用闭式结构。闭式静压回转工作台是在导轨的轴向和径向工作面上开若干个油腔。以限制工作台与床身的分离，如图 3-6。相对开式静压工作台，闭式工作台精度、刚度以及工作的稳定性和可靠性高，而且可承受较大的倾覆力矩，适合重载场合。图 3-6 闭式静压回转工作台第 4 章 三维建模4.1 零件绘制首先，应用inventor 中的曲线、曲线编辑；立体中的凸圆、孔、螺纹等工具栏，绘制箱体、箱盖等30多个零件。各菜单如图4-1,4-2,4-3所示图 4-1 草图编辑图4-2 特征操作图4-3 管理图 4-4 草图绘制图 4-5 工作台 图 4-5 工作台箱体正面图4-6 工作台箱体底面4.2 装配零件绘制完之后，利用装配工具栏先装配出 5 个组件，然后以箱盖为基础进行装配。如图 4-7 所示，是装配工具栏。图4-7 装配工具栏图4-7 装配图第 5 章 结论毕业设计是我们在学完四年教学计划所规定的全部课之后，综合运用所学过的全部理论知识与实践相结合的实践性数学环节。它培养我们进行综合分析和提高解决实际问题的能力，从而达到巩固，扩大，深化所学知识的目的，它培养我们调查研究熟悉有关技术政策，运用国家标准，规范，手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件的独立工作能力。这次毕业设计我学到了很多，初步的让我认识到理论和实践相结合的重要。除了巩固了所学的理论知识外，还学到不少的新知识和新方法。例如在 CAD 画图中要标注极限偏差时，要先做好标注样式，在标注时只要选种再右击选出你做好的样式，在公差栏里写入你要的上、下偏差值。这是我以前所不会的。通过本次的设计使我对 AUTCAD 操作更熟练，能够完整的画出简单零件的设计图纸。通过对数控滚齿机回转工作台的设计，使我在步入社会之前，不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。本次设计的主要内容包括了：确定数控滚齿机回转工作台的传动方案；数控滚齿机回转工作台静压系统设计；驱动力计算及其他相关计算；零件设计与校核；零件图的绘制与三维模型建立。对于数控回转工作台的设计，首先，进行总体方案设计，传动方案采用齿轮传动和蜗杆传动；然后进行各零件的设计与校核，蜗杆与轴采用整体式结构；蜗轮与工作台采用螺钉连接；工作台的平衡通过止推轴承来保证；箱体由箱座、箱盖和顶盖组成，其中箱体上设计了圆台和加强筋；最后，对各零件进行装配。由于本次设计时间短和水平有限，做的不够精细，难免有点错误恳请各位读者批评指正。同时很感谢老师您对我们的教导!参考文献l 濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社，2006:186-3832 吴宗泽.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社，2006:58-1023 朱辉，曹光，唐宝宁，陈大复.画法几何及工程制图M.上海:上海科学技术出版社，2003:80-2574 成大先.机械