数控车床4工位自动回转刀架结构设计_毕业实习及毕业设计(论文)(编辑修改稿)

数控车床4工位自动回转刀架结构设计_毕业实习及毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

统中，广泛采用步进电机作为执行单元。 这是因为步进电机具有以下优点： ● 直接采用数字量进行控制。 8 ●转动惯量小，启动、停止方便； ●成本低； ●无误差积累； ●定位准确； ●低频率特性比较好； ●调速范围较宽； 采用步进电机作为驱动单元，其机构也比较简单，主要是变速齿轮副、滚珠丝杠副，以克服爬行和间隙等不足。 通常步进电机每加一个脉冲转过一个脉冲当量；但由于其脉冲当量一般较大，如 ，在数控系统中为了保证加工精度，广泛采用步进电机的细分驱动技术。 因为刀架上升、下降各转 150176。 ，刀架转位至少需 90176。 ，所以蜗轮转的角度ａ =390176。 由课题要求的刀架选位少于 3S。 n≈ ,为便于计算 n取 24r/min 蜗轮蜗杆传动比为 45 电动机转速 n′ =i*z1=45 考虑刀架只需小功率驱动，为减少生产成本，选用 JD60电动机，其转速为 1400r/min，额定功率为 60W。 蜗杆及蜗轮的选用与校核 选择传动的类型 考虑到传递的功率不大，转速较低，选用 2A 蜗杆，精度 8级， GB1008988。 选择材料和确定许用应力 由《机械基础》表 174查得蜗杆选用 45钢，表面淬火，硬度为 45～ 55HRC，蜗轮齿圈用 ZCuSn10P1 砂模铸造， 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 HT150制造。 由表 176查得 ［ 240。 ］ h=200MPa，［ 240。 ］ f=51MPa 按接触强度确定主要参数 9 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，在校核齿根弯曲疲劳强度。 传动中心距：  23 2 ()EHZZa kT  (21) 1）确定作用在蜗轮上的转距 T2 按 Z1=2，估取效率η =，则 T2=T*η*i= (22) （ 2）确定载荷系数 K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数 Kβ=1；由使用系数 KA表从而选取 KA=；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数 KV=；则 K=KA*Kβ*KV=1**=≈ (23) （ 3）确定弹性影响系数 ZE 因选用的铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配，故 12160EZ MPa （ 4）确定 接触系数 Zρ 先假设蜗杆分度圆直径 d1和传动中心距 a的比值 1da =，从而可查出 Zρ=。 （ 5）确定许用应力 [σH] 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 zcusn10p1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC，从而可查得蜗轮的基本许用应力 [σH]‘=268MPA。 因为电动刀架中蜗轮蜗杆的传动为间隙性的，故初步定位、其寿命系数为KHN=，则 [σH]= KHN[σH]‘= 268=≈ 247MPA (24) （ 6）计算中心距 23 1 6 0 2 . 71 . 2 7 3 5 3 8 . 2 ( ) 2 4247a m m    (25) 10 取中心距 a=50mm， m=，蜗杆分度圆直径 d1=，这时 1da =，从而可查得接触系数 39。 Z =，因为 39。 Z ＜ Zρ ，因此以上计算结果可用。 蜗杆和蜗轮主要几何尺寸计算 ⑴蜗杆 分度圆直径： d1=8mm 直径系数： q=， 蜗杆头数： Z1=1 分度圆导程角：γ =3176。 11′ 38″ 蜗杆轴向齿距： PA= m =； (26) 蜗杆齿顶圆直径： *11 2 3 2 .2aad d h m m m    (27) 蜗杆齿根圆直径： 1 1 2 ( * * ) 2 4 . 1 6d f d h a c m m m    (28) 蜗杆轴向齿厚： 1/2aSm = (29) 蜗杆轴向齿距： 1 1 .6 5 .0 4p a m m m m m   (210) ⑵蜗轮 蜗轮齿数： Z2 =45 变位系数Χ =0 验算传动比： i= 2z /1z =45/1=45 (211) 蜗轮分度圆直径： d2=mz2= 72mm (212) 蜗轮喉圆直径： da2=d2+2ha2= (213) 蜗轮喉母圆直径： rg2=a1/2 da2 =501/2= (214) 蜗轮齿顶圆直径： 2 2 2 * 7 5 .2d a d h a m m m   （ 215） 蜗轮齿根圆直径： 2 2 2 ( * _ * ) 6 8 . 1 6d f d h a c m m m   （ 216） 蜗轮外圆直径：当在 z=1 时， 2 2 2 7 8 .4de da m m m   （ 217） 蜗杆轴的设计 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 考虑轴主要传递蜗轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。 11 选用 45号钢，正火处理，   600b MPa 按扭转强度初步估算轴的最小直径 221() []caM aTW （ 218） 扭转切应力为脉动循环变应力，取α = 抗弯截面系数 W= 取 dmin= 确定各轴段的直径和长度 根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度。 d1=d5 同一轴上的轴承选用同一型号，以便于轴承座孔镗制和减少轴承类型。 d5轴上有一个键槽，故槽径增大 5% d1=d5=d1′ (1+5%)= ,圆整 d1=d5=17mm 所选轴承类型为深沟球轴承，型号为 6203， B=12mm， D=40mm， d2起固定作用，定位载荷高度可 在（ ～ ） d1范围内， d2=d1+2a=～ ， 故 d2取 20mm d3为蜗杆与蜗轮啮合部分，故 d3=24mm d4=d2=20mm,便于加工和安装 L1为与轴承配合的轴段，查轴承宽度为 12mm，端盖宽度为 10mm， 则 L1=22mm L2尺寸长度与刀架体的设计有关，蜗杆端面到刀架端面距离为 65mm， 故 L2=43mm 12 L3为蜗杆部分长度 L3≥（ 11+） m= 圆整 L3取 30mm L4取 55mm， L5在刀架体部分长度为（ 12+8） mm，伸出刀架部分通过 联轴器与电动机相连长度为 50mm，故 L5=70mm 两轴承的中心跨度为 128mm，轴的总长为 220mm 蜗杆轴的校核 作用在蜗杆轴上的圆周力 112dTFt  (219) mmNmmNnPT . 6 5 5 0 0 0 09 5 5 0 0 0 0 51  其中 d1=28mm 则 NNdTF t 4633  径向力 NFF tr 34 a a n   (220) 切向力 NFFtn 44 s s/   (221) 图 轴向受力分析 13 NFFF rnBH 434 o o o s30c o s  (222) NFFF nrBV 343 i i i n60s i n  (223) 求水平方向上的支承反力。