CNC320立式数控转台设计介绍书

1、 机电工程学院 毕业设计说明书 设计题目: CNC320 立式数控转台设计 学生姓名： _ 赵辉辉 学 号： 201215010621 专业班级： _ 机制Y1208 指导教师： _ 王宗才 2016年 5 月 28日 目录 第 1 章引言 - 1 1.1 设计要求 - 1 1.2 设计思路 - 1 1.3 设计准则 - -1 第 2 章总体方案论证 - 3 2.1 数控转台的布局 - -3 2.2 驱动元件的选择 - -3 2.2.1 步进电动机 - -3 2.2.2 伺服电动机 - 3 2.3 传动方案的确定 - -4 2.4 工作台的制动 - -5 2.5 工作台的定位 - -7 第 3

2、 章数控转台的零件设计 - 8 3.1 伺服电动机的确定 - -8 3.2 齿轮传动机构的设计 - 8 3.2.1 齿轮的设计 - 8 3.2.2 齿轮机构的消隙 - 10 3.3 蜗轮及蜗杆传动机构的设计 - 10 3.3.1 蜗轮及蜗杆的设计 - 10 3.3.2 蜗轮蜗杆副机构的消隙 - 12 3.4 蜗杆轴的计算与校核 - 13 3.4.1 轴的结构设计 - 13 3.4.2 轴的计算与校核 - 13 3.5 轴承的选用 - 16 3.5.1 轴承的类型 - 16 3.5.2 轴承的配合 - 16 3.5.3 轴承的润滑 - 16 3.5.4 轴承的密封 - 16 3.5.5 轴承的预

3、紧 - 16 3.6 夹紧力的计算 - 16 第 4 章 数控转台的控制系统设计 - 18 第 5 章 数控转台的三维造型 - 19 5.1 蜗轮的三维造型 - 19 5.2 蜗杆的三维造型 - 21 5.3 工作台的三维造型 - 23 5.4 底座的三维造型 - 24 5.5 底座与工作台的装配 - 24 5.6 夹紧瓦的三维造型 - 24 结论 - - 27 设计总结 - 28 致谢 - 29 参考文献30 摘要 为了使一些特殊的零件能够在普通机床上加工出来，减少零件的加工费用，扩大 机床的加工性能是非常有必要的。这就要求数控机床不仅要满足可以沿三个坐标轴做 直线进给运动的要求，还必须满足

4、可以绕三个坐标轴可以旋转的要求。数控机床的圆 周进给运动，一般由数控回转工作台（简称数控转台）来实现。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部件，其造型与普通的工作 台没有很大的差距， 他与通用机床最大的不同之处是它的驱动是伺服系统的驱动方式。 当控制装置发出一个信号时数控转台会根据指令做回转分度，以使机床准确地完成加 工工序。数控回转工作台分为开环和闭环两种。闭环数控回转台的结构和开环数控回 转台几乎相同，其主要差别在于闭环数控回转台有圆感应同步器来进行角的测量。 关键词： 数控回转工作台；蜗杆传动；间隙消除；蜗轮加紧 Abstract In order to

5、 make some special parts can be made in the general machine tool, reduce the parts processing costs, enlarging the machine processing performance is very necessary. This is needed for NC machine tools not only have three axes linear feed motion, also need to have around three axes feed circular moti

6、on, respectively. NC machine tool feed motion, generally consists of the NC rotary table NC rotary table) to achieve. The NC rotary table is a CNC milling machine, CNC boring machine, machining center, CNC machine tools is an indispensable important component, its type and ordinary table does not ha

7、ve a large gap, he and general machine tool the biggest difference is the driver servo system driven. When the control device to send a signal to the NC rotary table will according to instructions to do rotary indexing, to make the machine accurately complete machining process, CNC rotary worktable

8、for open loop and closed-loop control. Closed loop NC rotary table structure and open loop NC rotary table is almost the same. The main difference lies in the closed loop NC rotary table has a circular grating to measure angle. Keywords: nc rotary table; worm drive; clearance elimination 第 1 章 引言 此次

9、毕业设计的题目是立式数控转台的设计， 数控转台是一种能够根据系统发出 的信号指令能够自动分度的转台，它可应用在铣床、车床上。数控转台的使用可以使 加工零件的程序指令更加简单化，通过这次的设计，我们可以对机床，加工中心有深 一步的了解，更能了解机床的主轴部件，刀库，夹具之间的相互配合。 在大学我们学过了好多的专业课程，譬如机械制图，机械原理，材料力学，几何 量公差，机械设计，机械制造技术基础等等。同样，我们也做过一些课程设计，但这 些课程设计只是针对设计或制造中的单方面，我们并没有把所学的知识串起来，然而 这次的毕业设计，则考验的是我们的设计计算能力，工程图的绘制能力，文字表达能 力，数据处理等

10、基本能力。在设计中，我们还需要参考一些外文文献。这也考验了我 们外文资料翻译能力。所以说这次的毕业设计，是一个非常艰巨而且有意义的任务。 1.1 设计要求 1. 转台的最大直径为 320mm,能单独在机床的原工作台上使用； 2. 转台由伺服电机驱动，系统有关参数能够显示出来； 3. 转台能够实现顺、逆两个方向的转动,转台可以连续旋转,也可以作为分度台 使用（要求设置四个分度按键）； 4转台能够实现加减速控制； 5. 转台最高转速不低于15r/min，定位精度不低于 T; 6. 最大驱动转矩不低于700NM最大承载重量250kg。 1.2 设计思路 本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理

11、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,先确定总体传动方案 ,然后根据任务 书上的要求,进行计算,确定零件的型号以及尺寸,最后在对各零件的强度和刚度进 行校核。 1.3 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 第 2 章总体方案论证 2.1 数控转台的布局 我本次毕业设计

12、设计的是立式数控转台，立式数控转台的总体布局见图 2-1 , 图 2-1 立式数控转台的总体布局 2.2 驱动元件的选择 2.2.1 步进电动机 步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制的步进电机。步进 电机有以下特点： （1） 优秀的起停和正反转响应；停止时，可有自锁功能。 （2） 由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。 （3） 外表不允许较高的温度。 （4） 力矩会随转速的升高而下降。 数控回转工作台对电机的平稳性的要求是很高的， 而步进电动机一个最大的缺点 就是在工作时振动较大，从这一点上不选择步进电动机。 2.2.2 伺服电动机 伺服电动机分为直流伺服电动机和交

13、流伺服电动机。 直流伺服电动机上的电刷和 换向器的给直流伺服电动机带来了以下几个棘手的问题。第一，电动机结构复杂；第 二，电刷和换向器的滑动会产生阻力因此可能会破坏电动机的平稳性。而交流伺服电 机在这一点上满足设计的要求。交流伺服电机自诞生以来，它的发展速度很快，结构 和性能都得到了很大的改善，已经完全可以使用在工业上，与直流伺服电机相比较而 言，交流伺服电机有很多的优点。数控转台，是一个精密传动机器，它对传动精度要 求很高，所以选用普通电动机无法满足其要求，伺服电机又称执行电动机。 伺服电动 机将电压信号转化为转矩与转速来驱动控制对象。 伺服电机转子转速受输入信号控制， 并且能快速响应，在自

14、动控制系统过程中，用来作为执行元件，且线性度比较高、时 间常数小、始终把接收到的电信号转换成电机轴上的角位移或者角速度来作为输出。 伺服电机有以下特点：系统发出一个指令，伺服转动一个角度，由于交流伺服电动机 是一个闭环的系统，其转动的角度的结果会被系统收到，然后转动角度的结果与系统 发出的指令进行比较，如果转动角度不够，伺服电机会继续同方向的转动。如果转动 的角度过大，伺服电机会反方向的转动，用这样的方法来实现数控转台的精确定位。 综上所述，电机应选用交流伺服电机。 2.3 传动方案的确定 数控转台相当于数控机床的第四轴，它的传动的均匀性，平稳性，精确性对加工 的零件的质量有很大的影响。为此要

15、选择一个合理优越的传动方案。 为此，本文提出了三个传动方案。 方案一：一级（高速级）和二级（低速级）均为齿轮传动。如图 2-2所示。 图 2-2 方案一传动示意图 方案二：一级（高速级）为蜗杆传动，二级（低速级）为齿轮传动。如图 示。2-3所 图 2-3 方案二传动示意图 方案三：一级（高速级）为齿轮传动，二级（低速级）为蜗杆传动。如图 2-4 所示 图 2-4 方案三传动示意图 方案一传动效率虽然高但它的致命缺陷是： 总传动比小， 不能为工作台提供 700NM 这么大的扭矩。方案二结构复杂，不易实现。方案三与方案二看起来差不多，主要区 别是方案三的一级减速是通过齿轮来实现的，然后再通过蜗轮蜗

16、杆减速。如果一级减 速用蜗轮蜗杆副，由于转速太高，会对蜗杆造成大程度的损害。综上所述，应选用方 案三。先通过齿轮减速，再通过蜗轮蜗杆减速。 2.4 工作台的制动 在加工零件的过程中， 工作台一般会受到力等的作用而发生移动。 在加工生产中， 工作台不能放松，工作台一放松加工零件极大可能不满足要求，所以说转台的夹紧同 传动机构一样是非常重要的。 工作台的夹紧有好几种方法，可以采用手动夹紧（见图 2-5 ），也可以利用液压 缸夹紧。手动夹紧的夹紧力不大，不稳定，并且用数控转台加工零件时，需要不断地 夹紧和拆卸工件。这就增加了工人的劳动强度。而采用液压缸夹紧，则解决了这些问 题。 由于工作台和蜗轮通过

17、螺栓连接起来的，所以对蜗轮进行夹紧就可以对工作台进 行夹紧，在本次设计中利用液压缸来实现夹紧，夹紧机构如图 2-6 所示。夹紧原理： 夹紧原理是，液压缸的一腔腔进油迫使活塞杆向下运动，活塞杆迫使滚珠向下运动， 滚珠使两个夹紧瓦一个向右运动，一个向左运动，从而达到夹紧蜗轮的作用，同时也 夹紧了工作台。当工作台需要转动时，系统发出指令，液压缸停止进油，压紧弹簧放 松，使滚珠向上运动，从而放松蜗轮和工作台。 1. 回转工作台 2. 锁紧螺栓 3. 顶块 4. 锁紧螺母 图 2-5 手动加紧示意图 图 2-6 夹紧机构示意图 2.5 工作台的定位 每个数控机床的工作台都有T型槽（见图2-7），这有T型

18、槽都是有国家标准尺 寸的，在数控转台上设计两个 U型槽，使两个U型槽之间的距离为P的整数倍，然后 通过螺栓将转台与数控机床连接在一起， T型槽尺寸见表3-1 图 2-7 T 型槽示意图 这次设计的工作台直径为320mm选T型槽的间距为40mn，选p为9，得两个u型 槽的距离为40X9=360mm 表 2-1 T 型槽尺寸 第 3 章数控转台的零件设计 3.1 伺服电动机的确定 1. 初步选BONME牌电动机 2. 根据技术参数确定电动机型号 设计参数 nmin 15r / min, Tmin 700NM 根据公式 p=Tw,又 w=2 n ,得出 pw=1.008kw, 通过计算得到电动机传到

19、工作台的总效率为 0.76，得到 p pw/ 1.32kw 根据表3-1 选用型号为SM-130-100-15LFB的电动机。它的基本参数为 P 1.5kw,T 10NM , N=1500r/min,根据要求可得 nmin 1500/i 15r/min, 10?i Tmin 700NM ,可以计算出 i 的取值范围为 70 到100。选总传动比i为90。单级圆柱齿轮减速机的直齿传动比最大 为5,当传动比过大时，大小齿轮的分度圆的直径相差太大，润滑，安装等各个方面都 不合适。当蜗轮蜗杆机构传递力时，最好的传动比为10到40。在这里选齿轮的传动比 i1为3,蜗轮蜗杆的传动比 i2 30。 表 3-

20、1 交流伺服电机型号表 SM130-100-15LFB Sl.n30-1&C-25LFB SH1 30-150-1 5LFB SM133-150-25-FE Kw 1.5 2 3 3 & N*m 10 0 15.0 15.0 15 0 醴值转矩 rj*m 3C 0 45.0 45.0 斗5 n 僦轶連 ipirri 1600 1500 亦0 26 00 6.0 9.5 17.0 17 0 疥子跌里 2 595*1 Q 3 4 32*1 0-3 4 4 3210-3 播矩営数 ri*nn/A 1.657 1.579 0.8&2 Q.E82 衍皿红光电编码器 耕J诣电號 L

21、DC 24 24 24 rinn 12 12 12 12 电机前煤等爆 Class Q 13OX!; Class B 1B0*C Class i133X： Class B -130C: IP65 IPS 5 IPfiS IPt5 电机重重 kg 10 6 10.6 14.S 14 6 3. 用驱动转矩对电动机校核 查设计手册有联轴器的传动效率为 0.99，轴承的传动效率为0.98，齿轮的传动效 率为0.98， 蜗轮蜗杆的传动效率为 0.8， 所以经过一系列的传动， 最后传到工作台的 功率为1.1kw。由公式T=9.55 n,T=700.3NMo符合要求。 3.2 齿轮传动的设计 3.2.1 齿

22、轮的设计 1. 选择齿轮类型，精度等级，材料及齿数 (1) 选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为 20度。 (2) 根据设计手册，选用7级精度的齿轮。 (3) 材料选择。选择小齿轮材料为45钢(调质)，齿面硬度为280HBS大齿轮材 料为45钢(调质)，齿面硬度为280HBS (4) 选小齿轮齿数为 乙=22,大齿轮齿数为 z2 = iix乙=66。其中 i1 3。 2. 按齿面接触疲劳强度设计 i (1) 由公式dit 3些巴？匕？(ZHZE三)2计算小齿轮分度圆直径 d U H 1 )确定公式中的各参数值 试选KHt=1.3 计算小齿轮传递的转矩。 T 1 =9.55P/n=9550Nmm 查

23、选齿宽系数d=1 由图查得区域系数 ZH =2.5 由表查得材料的弹性影响系数 Ze=189.8MPa 2 由公式Z . 4a计算 Z ,最后算出 Z =0.873 3 计算接触疲劳许用应力 H 由图查得大齿轮和小齿轮的接触疲劳极限分别为 Hlim1 600MPa, Hlim2 550MPa,由公式 N 60njLh，得 恂 4.32 109,N2 1.44 109 由 设计手册得接触疲劳寿命系数 KHN1 0.90,KHN2 0.95。取失效概率为1%安全系数 S=1。有如下式子得 H KHN1 Hlim1/S, H 1 540MPa H 2 523MPa，取两者中的 较小者作为该齿轮副的接

24、触疲劳许用应力，即 H = H 2 523MPa 2) 试算小齿轮的分度圆直径 d1t J2己?以?(ZHZE乙)2得出d1t =22mm模数m/ ,得出m=1 .d u H z 齿宽 b2= d ?d1=22mm D 27mm 得 d1 m 22mm,d2 mz2 66mm 中心距 a (d1 d2)/2 44mm. 3, 用齿根弯曲疲劳强度校核设计的齿轮 取齿 形系数 YFa1 2.65,YFa2 2.23,应力修 正系数 Ysa1 1.58Ysa2 1.76 取 Flim1 500MPa, Flim2 380MPa。KFN1 0.85,KFN2 0.88。取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,

25、 由公式F KFN Flim/S ,求得F F ,所以满足强度要求。 4，几何尺寸计算 小齿轮齿顶圆直径 da1 24mm 齿根圆直径 df1 19.5mm 大齿轮齿顶圆直径 da2 68mm 齿根圆直径 df2 63.5mm 3.2.2 齿轮的消隙 齿轮机构的消隙：齿轮机构的消隙方法有好多种。在本次设计中我米用的是偏心 套调整法见图3-1 ,因为它的结构比较简单，此调整方法的原理是当有间隙时用工具拨 动偏心环，偏心环的转动可以调整两齿轮的中心距，从而消除齿侧的间隙。 图 3-1 偏心套消隙 3.3 蜗轮及蜗杆传动的设计 3.3.1 蜗轮蜗杆的设计 1, 选择蜗杆传动类型 根据GB/T 100

26、85,采用渐开线蜗杆 2, 选择材料 由于蜗杆传动功率不大，速度不大，所以蜗杆用 45钢。同时蜗杆螺旋齿面淬火, 硬度达到45-55HRC涡轮用铸锡磷青铜。 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。由公式mp 480 Z2 H (1) 确定作用在涡轮上的转矩T2 选 Z1 2,估取效率 0.8，贝U T2 9.55x106 p2n=630300Nmm (2) 确定载荷系数K 2 因工作载荷稳定，则K 1,取 KA 1.15,又由于转速低冲击小，取 Kv 1.05;则 K KAK KV 1.21 (3) 确定弹性影响系

27、数 ZE (4) 确定涡轮齿数 Z2根据前面的计算，i2 30 Z2 = Z1 ? i2 60 (5) 确定许用接触应力 H 查表得涡轮的基本许用应力 H =268MPa 应力循环次数 N 60 j n2LH 72000000 寿命系数 KHN 72000000 0.78 贝U H KHN ? H 209MPa (6) 计算 m2d1值 算的 m2d1值为1115.1666mm因 z, 2,根据设计手册取模数m=4mn蜗杆分度圆直 径为31mm 4，蜗轮蜗杆的主要参数 (1) 中心距 a= d1 d2 /2 125mm (2) 蜗杆 轴向齿距 Pa 12.5mm;齿顶圆直径 da1 39mm;

28、齿根圆直径 df1 21mm;分度圆导程 角 111836”; (3) 蜗轮 蜗轮分度圆直径 d2 mz2 240mm 蜗轮喉圆直径 da2 d2 2ha2 248mm 蜗轮齿根圆直径 d f2 d2 2hf 2 230mm 蜗轮咽喉母圆半径 rg2 a 0.5d a2 11mm 5,校核齿根弯曲疲劳强度 F 1.53KT2YFa2Y F 当量齿数 Zv2 63.63 d1d2m cos 根据 Zv2 63.63，查得齿形系数 泉2 2.28 螺旋角系数 Y 1 o 0.9192 140 许用弯曲应力 F F?KFN 查表得 1 ZE=160MPa2 由表查得涡轮的基本许用弯曲应力为 56MP

29、a 寿命系数 KFN ”10- 0.61 72000000 F KFN? F 33MPa F 20.298MPa 弯曲强度是满足的。 3.3.2 蜗轮蜗杆结构的消隙 蜗杆传动配合常采用来对空间上两交错轴传递运动和动力，它的优点是 1，传动 比大，传递比范围大最小传动比为 7，最大传动比可为80。2，由于两零件的啮合面为 线接触，所以其承载能力比交错轴斜齿轮高。 3,蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮 合是循序渐进的，传动平稳，噪声低。 蜗轮蜗杆机构的消隙：在设计中，采用的是双导程蜗杆涡轮消隙（见图 3-2）， 通过移动蜗杆来调整间隙。双导程蜗杆两侧面具有不同的螺距，蜗杆齿厚是逐渐变化 的。由于同

30、一侧的螺距是一样的的，所以仍然可以与蜗轮保持着正常的啮合。在调整 时先放松压块，然后动调整环，使调整发生轴向移动，这就可以消除间隙了，当间隙 消除之后再锁紧压块，防止松动。蜗轮蜗杆的消隙是非常重要的，所以在设计中应对 蜗杆消隙的结构做出详细的设计，然后在检验此结构能消除多大的间隙，最终能否达 到转台分度的要求。 图 3-2 双导程蜗杆蜗轮消隙 双导程蜗杆好处是：啮合间隙可调整的很小，根据研究人员多年来的测量数据， 传动缝隙可以小到0.01mm,而普通蜗轮蜗杆副的缝隙高达数百倍，由于数控转台对分度 精度高的要求也让我们看到了双导程蜗杆的优点，普通蜗杆是通过蜗杆沿涡轮的径向 运动来消缝隙，这就使传

31、动机构的中心距发生了变化。中心距的改变会加剧磨损齿面， 对机构造成破坏。 3.4 蜗杆轴的计算与校核 341 轴的结构设计 蜗杆轴的形状如图3-3所示 图 3-3 蜗杆轴的形状 3.4.2 轴的计算与校核 1, 求每个轴上的功，转速，转矩 传动轴：p1 p 1.47kw T1 9550 旦 9.359 ni 蜗杆轴：P2 p 1.41kw T2 9550 P 28.077 2，初步确定轴的最小直径 fp 根据公式dmin代令一求得d1min 10.91mm dzmin n J 3,求蜗轮在蜗轮轴上的力 蜗轮轴所受的力如图3-4所示 图 3-4 蜗轮轴受力示意图16.45mm Fti 2Ti d

32、i 810N 由 Fti?ri Ft2?r2 得 Ft2 3688N Fr1 Ft1?ta n20 267N Fr2 Ft2 ?tan20 500N 4, 做出弯矩扭矩图 在竖直方向上进行受力分析，如图 3-5 图 3-5 竖直方向上受力情况 得出弯矩图，如图3-6 图 3-6 竖直方向上的弯矩图 在水平方向上进行受力分析，如图 3-7 图 3-7 水平方向上的受力情况 得出弯矩图，如图 3-8 图 3-8 水平方向上的弯矩图 得出总的弯矩图，如图 3-9 图 3-9 总弯矩图 5，做出扭矩图，如图 3-10 所示 图 3-10 扭矩图 6,用弯曲应力校核轴的强度在进行校核时，只校核轴上最危险

33、的截面 3.5 轴承的选用 3.5.1 轴承的类型 根据设计的内容与要求，选择轴承的型号依次如下：双列圆柱滚子轴承( GB/T 272-1993)，轴承代号为 NN3500圆锥滚子轴承(GB/T 297-1994),轴承代号为30205； 深沟球轴承(GB/T 276-1994),轴承代号为6004；推力球轴承(GB/T 301-1995),轴 承代号为51208；滚针轴承(GB5801-1994 ,轴承代号为 NA4907本次在中心轴上选 用圆锥滚子轴承，因为此类轴承不仅可以承受轴向载荷也可以承受径向载荷。在蜗杆 轴上采用滚针轴承和推力球轴承，滚针轴承仅能承受径向载荷，推力球轴承仅能承受 轴

34、向载荷。 3.5.2 轴承的配合 轴承是标准件，为了使轴承与其他的零件保持互换性，内孔与轴的配合用基孔制， 外壳与孔的配合用基轴制。 3.5.3 轴承的润滑 润滑对滚动轴承是非常重要的，润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，散去热量还可以 防止空气中的氧气腐蚀轴承。 轴承的润滑方式常用的有两种，即脂润滑和油润滑。采用哪种的润滑方式主要与 速度有关。在这里选用脂润滑。 3.5.4 轴承的密封装置 为了防止外界环境中的酸气，氧气，腐蚀剂，灰尘等物质进入轴承中，对轴承造 成损害。对轴承做个密封措施是非常有意义的。在这里采用密封圈来保护轴承。 3.5.5 轴承的预紧 为了使轴承转动平稳，可靠，对轴承进行预紧是非

35、常重要的，预紧后的轴承刚性 更强，可以减小轴的震动，在设计中采用轴间和螺母对轴承预紧。 3.6 夹紧力的计算 一个液压缸尺寸的设计计算： 1.活塞： 根据式子 ca M 2 ( T)3 W 0.6，计算为45钢，调质处理，查得 60MPa， ca ，故设计的轴是安全的 钢筒、活塞材料均为 45 钢，通过查机械设计手册 45 钢的抗拉强度 600MPa， 全系数为1.5，许用应力：600/1.5=400MPa；活塞直径为10mm 2. 缸筒直径大小： 根据机械设计手册选取液压缸的钢筒内径 d=10mm。 3. 活塞行程： 确定活塞行程： 5mm。 4. 活塞重量计算： G=n /4 X 10X

36、10X 15X 10 9 X 7.8 X 10 X 9.8=0.1 5. 弹簧的计算： 根据机械设计手册选弹簧截面直径 d=1mm弹簧中径2.5mm弹簧有效圈数为 4,每圈弹簧刚度32.4n/mm,整根弹簧的刚度 K=32.4/4=8.1 n/mm。 6. 夹紧力计算： 弹簧预计压缩量 S=G/K=1.36/8.1=0.012mm 活塞行程L=5mm所以弹簧力为： Ft =K(S+L)=8.1 X(5+0.012)=40.5972N 查机械设计手册得液压缸系统压力为 P=6MPa效率n =0.9. 则液压缸夹紧力 F=( n /4 ( D2-d2)PXn - R) F=( n /4 X 15X

37、 15X 6X 0.9-40.5972)=1720N 摩擦力为： f= X F=0.6 X 1720=1032N 其中,取夹紧瓦与蜗轮的摩擦系数为 0.6. 由于工作台使用 4 个相同的液压缸进行加紧,总夹紧力： F =1032X 4=4128N 由初始条件可以确定数控转台的负载转矩是： 700NM由公式M FL其中L=150mm 计算出 M 4128?150?10 3 712NM .算出的M值大于700NM 所以,设计的液压缸符合要求。 第 4 章 数控转台的控制系统设计 数控转台可以通过一个操作面板来进行控制， 控制面板包括数字键， 回 0 按钮键， 显示器开关按钮，报警信号灯，正反转按钮

38、等，转台需要反复的正反转，通过按操作 面板上的正反转按钮就可以实现正反转。当加工零件需要旋转时，在操作面板上输入 一个角度，转台就可以转动，数控转台里面都有一个圆光珊，它用来对位置进行检测， 当系统发出一个指令，伺服电机转动一个角度，由于交流伺服电动机是一个闭环的系 统，其转动的角度的结果会被系统收到，然后转动角度的结果与系统发出的指令进行 比较当转台转过的角度有误差时，圆光珊会检测到误差，把信号发馈给伺服电机，伺 服电机会 根据信号弥补误差。转台转动的角度过大时，伺服电机会反方向转动，转台 转动的角度过小时，转台会继续转动，通过这样的方法来提高定位精度。 第 5 章数控转台的三维造型 我使用

39、的软件为5.0,由于本次设计的使用到的零件有 55个，还由于时间和篇幅 的有限，我就对一些典型的零件比如蜗轮蜗杆的设计做一个详细的介绍。 5.1 蜗轮的画法 (1)先画一个高40，直径为248的圆柱体，画圆柱体我采用的是拉伸的画法，现 在front面，草绘一个直径为248的圆，截图如5-1 图 5-1 草绘环境 (2) 然后拉长40毫米，得到如5-2的图形 图 5-2 圆柱造型 (3) 然后再在顶面画一个直径为 190的圆，再通过切除材料拉伸，得到一个环形 物体，如图5-3 图 5-3 环形造型 (4) 然后再在底面画一个直径为240的圆通过去材料拉伸得到如图5-4的物体，这 一个步骤的目的是

40、，给蜗轮制造一个凸起的台子，这样就可以通过两个夹紧瓦来夹紧 蜗轮了 最后一步就是画齿了， proe中画齿的有以下几个步骤 （1） 定义蜗轮模数，齿数，齿宽等参数； （2） 使用方程创建出渐开线作为齿廓线； （3） 利用拉伸特征，创建单个轮齿； （4） 利用阵列命令，完成所有齿的创建，然后为阵列数量添加关系; 最后得出蜗轮的形状如图5-5 蜗轮的画法就完成了, 下面再对蜗杆的三维造型做个详细的介绍。蜗杆是通过 5次拉伸得到的一个阶梯 轴。 （1）先拉伸一个直径为24长94毫米的圆柱体，如图5-6 图 5-6 1 次拉伸图5.2 蜗杆轴的画法 图 5-5 蜗轮的造型 (2)然后再拉伸一个直径为31

41、长42毫米的圆柱体.如图5-7 图 5-7 2 次拉伸 (3)再拉伸一个 直径为24长68毫米的圆柱体如图5-8 图 5-8 3 次拉伸图 (5)最后再拉伸一个 直径为16长14毫米的圆柱体。如图5-10 (6)然后再对两头倒圆角如图 5-11 图 5-11 倒圆角造型图 (7)最后再通过螺旋扫描，加工出螺纹。 5.3 工作台的造型 先画一个直径为271.923的圆，然后拉伸15mm,得到一个圆柱体，如图5-12, 图 5-12 1 级圆柱体 然后再画一个直径为 320 的圆，再拉伸 15mm,得到如下图5-13的形状 图 5-13 2 级圆柱体 再画工作台上面的T型槽，就可以得到工作台的立体

42、造型了。如图 5-14 图 5-14 工作台三维造型 5.4 底座的三维造型 数控转台的底座是非常复杂的， 我利用多次的拉伸和旋转得到其三维造型的, 就直接截一张底座的三维图形，见图 5-15 图 5-15 底座的三维造型 5.5 底座与工作台的装配 先创建一个装配文件，然后导入底座和工作台 ，如图5-16 5.6 夹紧瓦的三维造型 接下来我在简单的介绍一下夹紧瓦的造型， 我这次设计使用的两个夹紧瓦都是环 形的，我一开始造出来的夹紧瓦发现两个夹紧瓦没法固定滚珠，滚珠可以在夹紧瓦上 来回移动，如图5-17 图 5-16 导入元件 然后又在夹紧瓦上面挖了一个孔。夹紧瓦 1造型图如图5-19,夹紧瓦

43、2的 三维造型如图5-20。 数控转台的其他零件也是通过这种方法创造出来的，将所有的零件通过各种约束 组装在一起，proe中的比较常用的约束有匹配，对齐，插入，相切等，通过这些约束 组装零件，最后就可以得到数控转台的三维实体。 结论 本次毕业设计作为大学生涯的最后一个大作业，工作量之大不言而喻。从开始做 到现在已经做了两个月了，每天虽说不是朝五晚九的做，但也是一直在认真的进行设 计钻研。本次设计还是有亮点的。比如在轴与轴的连接方面，本次设计用锁紧销代替 了联轴器。结构简单并且所占空间比较小。 设计的不足之处还是不少的，下面我就对两个重要的问题来详细说一下。第一： 箱体的结构设计的不合理，薄厚不

44、均匀，并且结构太过复杂，不太容易制造出来。 第二：所用的螺栓直径过于偏小，但这并不影响连接的强度。 经过三个月的努力，我完成了我的毕业设计。在此我首先感谢我的指导教师王宗 才老师和在毕业设计过程中给我帮助过的同学们。 为了完成这次毕业设计，我广泛参考了相关的设计实例和各种数据资料，在指导老师 的精心指导下，克服了许多困难，也学到了很多知识。通过这次毕业设计，我重新巩 固了大学四年以来学习的相关知识，使它们成为一个系统，并让我养成刻苦钻研及认 真严谨的精神，这次毕业设计考察了我综合应用理论知识解决问题的能力，这在以前 是没有过的。毕业设计不仅仅是一次作业，更是在毕业前的一次大阅兵，我们应该在 现

45、有技术条件下有一定的创新，使自己的毕业设计有一定的前瞻性。 这次毕业设计不仅使我对所学的专业知识有所巩固提高，而且通过 CADS图，我 在软件画图方面有了长足发展。学以致用是学习的最终目标，通过这次毕业设计，我 将以前学到的知识运用到实践中，解决了不少以前课堂理论学习时的疑惑。 由于我的水平有限，在设计中难免存在一些不足之处，还请各位老师多多指出， 并予以指导建议，在此表示衷心的感谢！ 设计总结 用了两个多月的工作，终于把这个设计做完了，收获颇多。 从这次设计中我学到了很多东西， 最大的收获是学会了蜗轮蜗杆的设计， 在大三 的机械设计这门课时，虽然学习了蜗轮蜗杆，但在做减速器课程设计时，没有用

46、 到蜗轮，这也是那次课程设计的一个遗憾之处，这次毕业设计让我更加深入地了解了 蜗轮的设计。 另外，我更熟练的使用 AutoCad 这个软件。本次绘图都是在电脑上完成的，电 脑绘图是非常方便的。可以很轻松的对图修改。另外，装配图的明细表可以直接调出 来，不用手工制作。还有设计要求要画出三维图，但由于本人的 proe 水平不高，没有 很准确的做出三维图。 这也是一个遗憾， 在以后的时间中我会好好学习 proe 这个软件。 把自己的绘图水平提高上去。虽然三维造型做的不好，但我还是有必要说一下我的收 获和不足之处，下面我就以蜗轮蜗杆这两个典型的零件做一个说明，蜗杆是一个阶梯 轴，它是通过多次拉伸画出其

47、造型的，最难的是蜗杆螺纹的画法，我在大三上学期的 学过现代设计方法这门课，也学习了螺纹的画法，但现在几乎已经忘得差不多了， 然后自己去图书馆借了一本 proe 书，书虽然接到了，我按照书上的步鄹画螺纹，但最 后还是没画出来，最后我又请教了同班的同学，终于把螺纹画出来了，过程是很坎坷 的，我相信我以后再也不会忘记螺纹的画法了。蜗轮的造型对我来说就更困难了，它 的造型方法有以下几个步鄹： 1，创建分度圆 2，画渐开线 3，镜像渐开线 4，拉伸成实 体 5，阵列蜗轮齿 6，创建齿轮的中间孔，并且用参数和关系式来控制相关的尺寸。虽 然，三维实体造型完成的不好，但我从中更深入地了解了 proe 这个软件

48、的实用性与强 大性，以后我会好好地学习这个软件的。 这次毕业设计画图都是在 autocad 这个软件上进行的，在网上搜关于这个软件的功 能时发现了原来 cad 还可以利用程序画图，这就是它的二次开发的功能，利用它的二 次开发，可以在几秒内的时间内把一个复杂的图形绘制出来。 毕业设计做完的同时也意味着自己的学生生涯结束了， 但我的学习生涯还没结束， “学到老，活到老”是我的人生格言。 致谢 毕业设计到这个阶段，以算基本完成了，在这里我要感谢在设计中对我帮助和鼓 励的老师和同学，我要对他们真诚地说一声“谢谢您们的帮助和支持”。 我首先要感谢的是我的辅导老师我最敬爱的老师王宗才老师，王老师知识非常渊 博。由于本人在大学四年的学涯中，学的不深入，我整个大学学习状态基本上是有课 就去上课，没课就在宿舍里宅着，虽说没有挂过科，但所学的知识在学期结束之后就 基本忘完了，更没有把所学知识串联起来，所以在设计中总会遇到各种各样的困难难 以解决，但幸运的是在我设计遇