2013机电一体化毕业设计.doc

机电一体化 毕 业 设 计 任 务 书 姓 名 学 号 班 级 指导教师 甘肃机电职业技术学院现代制造工程系毕 业 设 计 任 务 书专业： 班级： 学号： 姓名： 一、设计题目：定位销式数控回转工作台结构设计（60）设计。二、设计任务、设计图纸和设计说明要求（1） 设计任务及图纸1. 零件尺寸测量装置的用途、特点2. 总体方案的确定（比较、选择）。3. 测量机构的结构设计：总体装配图（A0）。4. 控制系统的设计:1） 硬件电路设计，绘制电路图(A1)一张；2） 绘制模块化设计总框图（A1）一张。（2） 说明书要求：1. 说明书结构:毕业设计应采用汉语撰写，一般由11部分组成，依次为：（1）封面，(2)任务书，（3）目录，（4）正文（5）参考文献（6）附录（7）外文资料（8）中文译文（9）毕业设计心得。2. 说明书 正文层次及要求推荐采用下面层次格式第1章 xxxxxx （标题，居中，小二号，黑体）1.1xxxxxxxx (标题，顶格排，四号，黑体，占一行)1.1.1xxxxxx (标题，顶格排，标题后不接排，小四号，黑体，占一行)1. xxxxx (标题前空两格，标题后不接排，五黑，占一行)（1） xxxxxxxxxxxxxxxx （标题前空两格，标题后空两格，接排，五号，宋体）Xxxxxxxxxxxxxxxx 1) xxxxxxxxxxxxxxx （前空两格，无标题，接排，五号，宋体）Xxxxxxxxxxxxxxxx（3） 毕业设计的基本要求要认真守时，有刻苦钻研精神。方案选择正确，论据充分，能按时独立完成毕业设计规定的全部内容。对设计中的问题分析合理，解决恰当，见解独到，有创新。能较好运用所学知识和参考资料，能独立查阅和正确引用中外文参考资料，说明书文字通顺、清楚、选用数据论证合理、设计准确，图面洁净。3、 毕业设计进度表序号时间计划完成内容1第12周查阅文献、搜集资料、完成总体方案设计2第13周结构设计，绘制装配图3第14-15周绘制零件图4第16-17周控制系统设计，电气、液压控制图绘制5第18周编写设计说明书6第19周资料整理、论文答辩注：1.本任务书一式两份，一份院（系）留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。4、 设计时间和学分8周8学分。5、 主要参考文献机械设计手册 成大先主编 化学工业出版社可编程控制器原理及应用 孙 平主编 机械工业出版社 微型计算机技术及应用 戴梅萼主编 清华大学出版社数控机床机械系统 朱正伟主编 中国劳动出版社数控机床 娄 锐主编 大连理工大学出版社 指导教师： 年 月 日第 3 页 共 31 页目录第1章 绪论11.1 数控技术发展简史11.2数控技术发展趋势21.3 数控改造中主要机械部件改装的探讨5 第2章 定位销式数控分度回转工作台.62.1 数控回转工作台的应用62.3 主要技术参数72.4 本章小结7第3章 传动方案的确定93.1 QJM型液压马达的原理特点93.1.1特点93.2 传动时应满足的要求103.3 传动方案及其分析103.5 本章小结10第4章 齿轮传动的设计124.1 选择齿轮传动的类型124.2 材料的选择124.3 按齿面接触疲劳强度设计134.4 确定齿轮的主要参数与主要尺寸134.5 校核齿根弯曲疲劳强度14第5章 轴165.1 轴的设计要求和设计步骤165.2 轴的材料165.3 轴的强度计算16第6章 轴上配合件的选用196.1 齿轮上键的选取与校核196.2 轴承的选用196.3 本章小结20参考文献21毕业设计心得23致 谢24第 2 页 共 31 页第1章 绪论毕业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。而高职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技能，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。本次毕业设计主要是解决数控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。目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：(1)在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；(2)在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承 载能力；(3)在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均1520左右的稳定增长。1.1 数控技术发展简史 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。六年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。数控机床经历了两个阶段和六代的发展。(1)数控(NC)阶段(1952-1970年)(2)计算机数控(CNC)阶段(1970-现在)1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕，不及采用微处理器经济合理，而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能还不够高，但可以采用多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了1990年，PC机(个人计算机，国内习称微机)的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求，而且PC机生产批量很大，价格便宜，可靠性高。数控系统从此进入了基于PC的时代。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年第四代一一小型计算机;1974年第五代 微处理器;1990年第六代 基于PC(国外称为PC-BASED). 1.2数控技术发展趋势(1)性能发展方向高速高精高效化。 柔性化。工艺复合性和多轴化。实时智能化。(2)功能发展方向用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。 插补和补偿方式多样化。多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。内装高性能PLC。数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。 多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。(3)体系结构的发展集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。 模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。 网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。 通用型开放式闭环控制模式。采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年60台左右。预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通工机床将获得年均1520左右的稳定增长。随着数控功能部件的发展，精回转工作台对功部件的依赖性越来越大。从某种程度上讲，功能部件的发展水平代表了主机的发展水平，其可靠性、先进性尤为突出。精密回转工作台球面蜗轮副具有瞬时多齿接触、磨损小、精度保持持久等优点。而且采用球面蜗轮副后，转台承载能力提高3倍以上该设备采用气压制动，制动迅速、可靠、耐重切削。其密封采用国外先进公司的产品，防渗漏性能优异。采用高精密轴承，精度保持性能好。数控机床功能部件的产品水平与10年前相比，有了很大的提高。经过近20年的发展，数控分度头、数控刀架产品的品种不断完善主要性能和可靠性有较大提高。数控刀架、数控转台、数控分度头已能满足中低档数控机床的配套需求。同时也要认识大，为高档数控机床配套的数控附件产品，与国外产品比还有一定差距。数控回转工作台行业的发展，依赖于行业技术水平和创新能力的提高，依赖于机床的数控化和产品快速的升级换代，依赖于制造业从刚性自动化向柔性自动化方向转变这一社会需求，由于我国机床附件厂资金紧张，造成技术创新和技术改造的力度不大，使附件水平的发展严重滞后，制约民族机床工业发展的瓶颈。国产回转工作台配套件在产品质量、性能、创新、品牌信誉、外观造型、精定性等方面与发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、和售后服务上占有较大的优势。1.3 数控改造中主要机械部件改装的探讨一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。(1)齿轮副 一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。 (2)安全防护 改造效果必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。第2章 定位销式数控分度回转工作台2.1 数控回转工作台的应用数控回转工作台是数控铣床、数控镗床、加工中心等数控机床不可缺少的重要附件。它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工工序。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。数控回转工作台表面光滑平整，美观不易变型，耐高温、耐热、耐酸、耐碱，耐磨损、耐油使用寿命长，也适合一般工厂与精密模具维修，仪器置放与检测等用途耐高温、耐磨损、耐油、使用寿命长。数控卧式镗铣床的定位销式分度工作台。该分度工作台置于长方形工作台中间，在不单独使用分度工作台时，两者可以作为一个整体使用。A0图 定位销式数控分度回转工作台结构，以下是数控回转工作台的工作原理。工作台2的底部均匀分布着八个 ( 削边圆柱 )定位销 8 ，在工作台下底座12 上有一个定位衬套7 以及环形槽。定位时只有一个定位销插入定位衬套的孔中，其余七个则进人环形槽中，因为定位销之间的分布角度为45 ，故只能实现45 等分的分度运动。定位销式分度工作台作分度运动时，其工作过程分为三个步骤：(1) 松开锁紧机构并拔出定位销当数控装置发出指令时，下底座20 上的六个均布锁紧油缸9( 图中只示出一个 )卸荷。活塞拉杆 22 在弹簧 21 的作用下15mm ，使工作台 2 处于松开状态。同时，间隙消除油缸 6 也卸荷，中央油 16 从管道 15 进压力油，使活塞17 上升，并通过螺栓 18 、支座5 把止推轴承13 向上抬起，顶在上底座 12 上，再通过螺钉 4 、锥套使工作台 2抬起15mm ，圆柱销从衬套 7 中拔出。(2) 工作台回转分度当工作台抬起之后发出信号使油马达驱动减速齿轮( 图中未示出 ) ，带动与工作台 2 底部联接的大齿轮 10 回转，进行分度运动。在大齿轮10上以45的间隔均布八个挡块 1 ，分度时，工作台先快速回转。当定位销即将进入规定位置时，挡块碰撞第一个限位开关，发出信号使工作台降速，当挡块碰撞第二个限位开关时，工作台 2 停止回转，此时，相应的定位销 8 正好对准定衬套 7 。(3) 工作台下降并锁紧分度完毕后，发出信号使中央油缸16 卸荷，工作台 2靠自重下降，定位销8 插入定位衬套 7 中，在锁紧工作台之前，消除间隙的油缸 6 通压力油，活塞顶向工作台 2 ，消除径向间隙。然后使锁紧油缸 9 的上腔通压力油，活塞拉杆22 下降，通过拉杆将工作台锁紧。工作台的回转轴支承在加长型双列圆柱滚子轴承 19 和滚针轴承 14 中，轴承 19 的内孔带有1 ：12 的锥度，用来调整径向间隙。另外，它的内环可以带着滚柱在加长的外环内作 15mm的轴向移动。当工作台抬起时，支座 5 的一部分推力由止推轴承 13 承受，这将有效地减小分度工作台的回转摩擦阻力矩，使工作台 2 转动灵活。2.2 设计准则设计过程中，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)重量要适宜(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：500 mm(2)重复定位精度：0.005 mm(3)液压马达功率：0.75 kw(4)液压马达转速：3000 rpm(5)总传动比：72.5(6)最大承载重量：100kg2.4 本章小结本章讲述了回转工作台的工作原理以及设计要求，其主要参数包括回转半径：500 mm、重复定位精度：0.005 mm、液压马达功率：0.75 kw、液压马达转速：3000 rpm、总传动比：72.5、最大承载重量：100kg。第3章 传动方案的确定3.1 QJM型液压马达的原理特点3.1.1特点1、该型液压马达的滚动体用一只钢球代替了一般内曲线液压马达所用的两只以上滚轮和横梁，因而结构简单、工作可靠，体积、重量显著减少。2、运动副惯量少，钢球结实可靠，故该型液压马达可以在较高转速和冲击负载下连续工作。3、磨擦副少，配油轴与转子内力平衡，球塞副通过自润滑复合材料制成的球垫传力，并具有静压平衡和良好润滑条件，采用可自动补偿磨损的软性塑料活塞环密封高压油，因而具有较高的机械和容机效率，能在很低的转速下稳定运转，起动力矩较大。4、因结构具有的特点，该液压马达所需回油背压较低，一般需0.30.8MPa，转速越高，背压应越大。5、因配油轴与定子刚性连接，故该型液压马达进出油管允许用钢管连接。6、该型液压马达具有二级和三级变排量，因而具有较大的调速范围。7、结构简单，拆修方便，对清洁度无特殊要求，油的过滤精度可按配套油泵的要求选定。8、除壳转和带支承型外，液压马达的出轴一般只允许承受扭矩，不能承受径向和轴向外力。9、带“T”型液压马达，中心具有通孔，传动轴可以穿过液压马达。10、带“S”型液压马达具有能自动启闭的机械制动器，能实现可靠的制动。11、带“Se”和“SeZ“型液压马达其启动和制动可用人工控制也可自动控制，控制压力较低，制动扭矩大，操作方便，可靠。3.1.2工作原理QJM型液压马达的配油轴是与后盖刚性连结的，转子体以配油轴作径向支承，以定子球形滚道和钢球作轴支承转子出轴是内花键，要求工作机构传动轴与它松动配合，这样转子体是浮动的，配油轴是刚性的，故允许用钢管连结进出油口。压力油经配油轴中通道（或变速阀）分配到各通高压腔的配油窗口进入各活塞缸孔。活塞在压力油作用下，通过钢球以正压力N作用到定子上，定子以同值的反作用力N作用到钢球上。N可分解为径向和切向2个分力，径向力为油压力所平衡，切向力F通过活塞作用于转子体。这样转子体在F力的推动下绕配油轴旋转，因同一瞬间有几只活塞处于压力油的作用下，所以能产生很大扭矩。当活塞随转子体旋转到定子曲面的顶点后，活塞在定子曲面的推动下向轴心回程，将活塞缸中工作油经配油转窗口排回低压流道。如此往复即完成将压力能转换成机械能的任务，使液压马达不断旋转。改变两个通油口的油流方向，即可使反向旋转。改变进入液压马达的流量即可以改变转速，实现无级调速目的。3.2 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，原动机采用电液脉冲马达，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动组成。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。3.3 传动方案及其分析数控回转工作台传动方案为：液压马达齿轮传动工作台。该传动方案分析如下：齿轮传动1)啮合性能好：斜齿圆柱齿轮轮齿之间是一种逐渐啮合过程，轮齿上的受力也是逐渐由小到大，再由大到小；因此斜齿轮啮合较为平稳，冲击和噪声小，适用高速、大功率传动。2)重合度大：在同等条件下，斜齿轮的啮合过程比直齿轮长，即重合度较大，这就降低了每对齿轮的载荷，从而提高了齿轮的承载能力，延长了齿轮的使用寿命，并使传动平稳。3)结构紧凑：用齿条形刀具切制斜齿圆柱齿轮时，其无根切标准齿轮的最小齿数比直齿圆柱齿轮的少，因而可以得到更加紧凑的结构。3.4 液压马达的选择根据传动时应满足的要求和传动方案在这我选择了1QJMA1型液压马达，技术参数如表31所示：型号LL1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12DD1D2D3D41QJMA11328224.511.53887_20_240150100160g2200.3第4章 齿轮传动的设计由于前述所选电机可知T=2.39 NM传动比设定为i=3，效率=0.97工作日按300工作日计，寿命为10年。4.1 选择齿轮传动的类型齿轮类型较多，按照两传动轴相对位置和齿向的不同，齿轮机构可分如图4.1所示。图4-1 齿轮机构的类型根据GB/T100851988的推荐，采用直齿轮传动和圆锥齿轮机构的形式。4.2 材料的选择(1)齿轮传动对材料的基本要求由齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及塑性变形的能力，而齿根要求有较高的抗折断能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为：齿面要硬，齿芯要韧；具有良好的力学性能和热处理性能。(2)齿轮常用的材料常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸铁和铸钢等。4.3 按齿面接触疲劳强度设计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。(1)转距T （4-1)式中 P1 传递的功率，kW；N1 小齿轮转速，r/min。转矩 T=2.39 NM(2)载荷系数K 式中 K 载荷系数；KA 使用系数；KV 动载系数；Ka 齿间载荷分配系数；Kb 齿向载荷分布系数。因为载荷平稳，查表4-2，取KA=1.00 分别查取KV，Ka和Kb的值，得到K=1.2(3) 许用接触应力sH (4-2) 式中 sHlim失效率为1%时，试验齿轮的接触疲劳极限；SHmin齿面接触强度最小安全系数，因弯曲疲劳造成的轮齿折断有可能引起重大事故，而接触疲劳产生的点蚀只影响使用寿命，故齿轮弯曲疲劳安全系数SFmin的数值远大于齿面接触疲劳安全系数SHmin；ZN接触疲劳强度计算的寿命系数取决于工作应力循环次数NL。取失效率为1%，查表4-4，最小安全系数SHmin=1sH=220 MPa4.4 确定齿轮的主要参数与主要尺寸(1)传动比：i=3(2)齿数：取Z1 = 22则Z2 = i Z1 =66(3)模数： m = d1/Z1= 32.88/22 = 1.49 mm, 取标准值：m = 1.5。(4)中心距： = m/2(Z1+Z2) = 60.5 mm (5)分度圆直径：d1 = mZ1= 1.5x22 = 33 mmd2 = mZ2 = 1.5x66 = 99 mm (6)齿顶圆直径：da1 = d1+2m = 33+2x1.5 = 36 mm da2 = d2+2m = 99+2x1.5 = 102 mm (7)齿宽：b = Ydd1 = 1x33 = 33 mm b1 = b2+(510) 取b2 = 25mm4.5 校核齿根弯曲疲劳强度 (1)大小齿轮弯曲疲劳极限，(2)弯曲寿命系数O， (3)许用弯曲应力取失效率1%，最小安全系数SFmin = 1.25， (4-3)sF1 = 344MPa ，sF2 = 267.52MPa(4)重合度系数Ye(5)应力修正系数YSa1 = 1.59，YSa2 = 1.77(6)复合齿形系数YFa1 = 4.12，YFa2 = 3.96(7)校核计算弯曲强度足够。第5章 轴5.1 轴的设计要求和设计步骤合理的结构和足够的强度是轴设计所必需满足的基本要求。如果如果轴的结构设计不合理，则会影响轴的加工和装配工艺，增加制造成本，甚至影响轴的强度和刚度。足够的强度是轴承载能力的基本保证。如果轴的强度不足，则会发生塑性变形或者断裂失效，使其不能正常工作。不同的机器对轴的设计要求不同。如机床主轴、电机轴要求有足够的刚度；对一些高速机械轴，如高速磨床主轴、汽轮机主轴等要考虑震动稳定性问题。轴的通常设计步骤；(1)按工作要求选择轴的材料；(2)估算轴的基本直径；(3)轴的结构设计；(4)轴的强度校核计算；(5)必要时作刚度或震动稳定性等的校核计算。在轴的设计计算过程中，应注意轴的设计计算与其他有关零件的设计计算往往相互联系、相互影响，因此必须结合起来进行。5.2 轴的材料轴的常用材料是碳素钢、合金钢及球墨铸铁。(1)中碳钢3050钢因具有较高的综合力学性能，常用于比较重要或承载较大的轴，其中45钢应用最广。对于这类材料，可通过调质或正火等热处理方法改善和提高力学性能。普通碳素钢Q235、Q275等可用于不重要或承载较小的轴。(2)合金钢具有较高的综合能力和较好的热处理性能，常用于重要性很强、承载很大而质量尺寸受限或有较高的耐磨性、防腐性要求的轴。(3)球墨铸铁适于制造成形轴，它具有廉价、强度较高、良好的耐磨性、吸震性和易切行，以及对应力集中的敏感性较低等优点。但铸铁件品质不易控制，可靠性差。5.3 轴的强度计算轴的强度计算主要有三种方法：按需用切应力计算；按许用弯曲应力计算；安全系数校核计算。按许用切应力计算只需要知道转矩大小，方便简单，常用于传动轴的强度计算和转轴基本直径的估算。按许用弯曲应力计算必须先知到作用力的大小和作用点的位置、轴承跨距、各段轴径等参数，主要用于计算一般重要的、弯矩复合作用的轴。(1)按许用切应力计算 (7-1)由此得到轴的基本直径 (7-2)式中 d 轴的直径，mm；tT 轴的扭剪应力，MPa；T 轴传递的转矩，Nmm；P 轴传递的功率，KW；N 轴的转速，r/min；WT轴的抗扭剖面系数，tT许用扭剪应力，MPa(2)按需用弯曲应力计算作受力简图7-1，扭矩图7-2，弯矩图7-3。 由图分系得到危险界面在M处。当量弯矩 ，其中a是考虑转矩与弯矩性质不同而设的应力校正系数。对于不变的转矩，取a=1。如转矩变化规律不清楚，一般按脉动循环处理。实心圆轴上危险截面满足以下条件： (7-3)式中 W危险截面的抗弯截面系数，；d危险截面直径，mm；s-1 材料在对称循环状态下的许用弯曲应力，MPa。图7-1 受力简图 图7-2 扭矩图 图7-3 弯矩图第6章 轴上配合件的选用6.1 齿轮上键的选取与校核(1)取键连接的类型好尺寸因其轴上键的作用是传递扭矩，应用平键连接就可以了。在此用平键。由资料可查出键的截面尺寸为：宽度b = 5mm，高度h = 5mm，由连轴器的宽度并参考键的长度系列，从而取键长L = 10mm。(2)键连接的强度键、轴和连轴器的材料都是钢，因而可查得许用挤压力sP = 5060MPa，取其平均值sP = 135MPa。键的工作长度l = L-b = 10-5 = 5mm，键与连轴器的键槽的接触高度k=0.5h=2.5mm，从而可得：sP = 2000T/(kld) = 127sP可见满足要求。 此键的标记为：键B510 GB/T10961979。6.2 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。(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。其机构代码为3000，然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为：30208。(2)轴承的游隙及轴上零件的调配轴承的游隙和欲紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。(3)滚动轴承的配合滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外壳的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。(4)滚动轴承的润滑考虑到电动刀架工作时转速很高，并且是不间断工作，温度也很高。故采用油润滑，转速越高，应采用粘度越低的润滑油；载荷越大，应选用粘度越高的。(5)滚动轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。此处，采用接触式密封，唇形密封圈。唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外物浸入，蜜蜂唇应朝外。6.3 本章小结本章对齿轮上键进行了说明与计算，通过计算得出键的工作长度l = L-b = 10-5 = 5mm，键与连轴器的键槽的接触高度k=0.5h=2.5mm，并结合回转工作台的工作原理对轴进行了选择。第7章 PLC控制分析PC实质上是一种工业控制用的专用计算机，它是由硬件系统和软件系统组成的。硬件系统由主机、I/O扩展机及外部设备组成，主机和扩展机内部由运算器、控制器、存储器、输入单元、输出单元以及接口等组成。软件系统包括系统程序、用户程序组成。表71是PLC端口I/O分配表。输入输出I0.0启动按钮M1.0中间转换器I0.1停止按钮Q0.0液压泵启动I0.2上限位开关Q0.1YV1电磁阀动作I0.3下限位开关Q0.2YV2电磁阀动作I0.460限位开关Q0.3YV3电磁阀动作Q0.4YV4电磁阀动作Q0.5YV5电磁阀动作Q0.6YV6电磁阀动作Q0.7液压泵启动PLC控制流程图由梯形图得出如下程序：NETWORK1LD I0.0O M1.0AN I0.1= M1.0NETWORK2LD M1.0S Q0.0S Q0.1S Q0.3TON T01,+3NETWORK3LD T37S Q0.5LD I0.2S Q0.7,1LD I0.4R Q0.7TON T38,+30NETWORK4LD T38R Q05,1S Q0.6LD I0.3R Q0.1,1S Q0.2,1R 0.3,1S Q0.4TON,T39,+30NETWORK5LD T39O M1.0R Q0.0,20PLC接线图参考文献机械设计手册 成大先主编 化学工业出版社可编程控制器原理及应用 孙 平主编 机械工业出版社 微型计算机技术及应用 戴梅萼主编 清华大学出版社数控机床机械系统 朱正伟主编 中国劳动出版社数控机床 娄 锐主编 大连理工大学出版社AbstractWith the level of development of productive forces, NC technology is more and more widely used in various fields. NC locomotive technology is the most widespread application. Numerical control there is in the future lathe to in will develop, the middle-grade to adopt popular numerical control knife rest form a complete set, adopt the motive force type knife rest top-grandly, have such varieties as knife rest of hydraulic pressure, servo knife rest, vertical knife rest, etc. concurrently, it is estimated that will increase to numerical control knife rest demand greatly in recent years. The development trend of the Numerical control rotary table is: With the development of numerical control lathe, numerical control knife rest begin to change one hundred sheets , electric liquid is it urge and urge direction develop while being servo to make up f