四工位立式回转刀架机电系统设计及仿真毕业设计论文(编辑修改稿)

四工位立式回转刀架机电系统设计及仿真毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

入上刀体 4 的销孔内，之后，上盖圆盘 1 的下表面开始与圆柱销 2 的头部滑动。 在此期间，上、下刀体的端面齿逐渐啮合，实现精定位，经过设定的延时时间后，刀架电动机停转，整个换刀过程结束。 由于蜗杆副具有自锁功能，所以刀架可以稳定地工作。 （ a） （ b） （ c） （ d） 图 刀架转位过程中销的位置 （ a）换到开始时，圆柱销 2 与上盖圆盘 1 可以相对滑动 （ b）上刀体 4 完全抬起后，圆柱销 2 落入上盖圆盘 1 槽内，上盖圆盘 1 将带动圆柱销 2 以及上刀体 4 一起转动 （ c）上刀体 4 连续转动时，反靠销 6 可从反靠圆盘 7 的槽左侧斜坡滑出 （ d）找到刀位时，刀架电动机反转，反靠销 6 反靠，上刀体停转，实现粗定位 1上盖圆盘 2圆柱销 3弹簧 4上刀体 5圆柱销 6反靠销 7反靠圆盘 太原工业学院毕业设计 9 主要传动部件的设计 蜗杆副的设计计算 自动回转刀架的动力源是三相异步电动机。 其中蜗杆与电动机直联，刀架转位时蜗轮与上刀体直联。 已知电动机额定功率 WP 901。 ,额定转速 min7201 rn  ，上刀体设计转速 min242 rn  ，蜗杆副的传动比 302472021  nni。 刀架从转位到锁紧时，需要蜗杆反向转动，因此所受工作载荷不均匀，启动时冲击比较大，现如今要求蜗杆副的使用寿命 hLh 10000。 （ 1） 蜗杆的选型 GB/T100851988 推荐采用渐开线蜗杆（ Z1 蜗杆）和锥面包络蜗杆（ ZK 蜗杆）。 本设计采用结构简单，制造方便的渐开线型圆柱蜗杆 (Z1 型 )。 （ 2） 蜗杆副的材料 刀架中的蜗杆副传动的功率不大，但蜗杆转速较高，因此，蜗杆的材料选用 45钢，其螺旋齿面要淬火，硬度为 45～ 55HRC,以提高其表面耐磨行；蜗轮的转速较低，其材料主要考虑耐磨性，选用铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，采用金属模铸造。 （ 3） 按齿面接触疲劳强度进行设计 刀架中的蜗杆副采用闭式传动，多因齿面胶合或点蚀而失效。 因此，进行载荷计算时，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 按蜗轮接触疲劳强度条件设计计算的公式  322 HPEKTa ZZ (21) 式中 a—— 蜗杆副的传动中心距，单位 mm ； K—— 载荷系数； 2T —— 作用在蜗轮上的转矩 ，单位 mmN ； EZ —— 弹性影响系数； ][ H —— 许用接触应力，单位为 MPa。 从式（ 21）算出蜗杆副的中心距 a 之后，根据已知的传动比 30i ， 查表 选择一个合适的中心距 a 值，以及相应的蜗杆，蜗轮参数。 太原工业学院毕业设计 10 表 普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配 中心距a/mm 模数 m/mm 分度直径/mm 21md /3mm 蜗杆 头数 1z 直径 系数 q 分度圆导程角  蜗轮齿数 2z 变位系数 2x 40 50 1 18 18 1 31047  62 82 0 0 40 20 1 33435  49 50 63 35 31138  62 82 + + 50 20 1 43426  51 2 90525  4 174441  63 80 28 1 31614  61 82 + + 40 (50) (63) 2 1 50608  29 (39) (51) () (+) 2 10 0729  4 19 3914  6 28 1043  80 100 142 1 31328  62 82 + 50 (63) (80) 28 175 1 50608  29 (39) (53) (+) () 2 10 0729  4 19 3914  6 28 1043  100 45 1 30415  62 0 63 (80) (100) 1 50415  29 (39) (53) (+) () 2 10 0348  4 19 3229  6 28 0150  125 56 1 31310  62 80 (100) (125) 4 40 640 1 54228  31 (41) (51) () (+) 2 11 1836  4 21 4805  6 30 5750  160 71 1136 1 31328  62 + 太原工业学院毕业设计 11 ① 确定作用在蜗轮上的转矩 设蜗杆头数 11Z ，蜗杆副的传动效率  ，由电动机的额定功率 WP 901 ，可以算出蜗轮传动的功率 *12 PP ，再由蜗轮的转速 min241 rn  求得作用在蜗轮上的转矩 mmNmNnPnPT  2 8 6 5 * 11122  （ 22） ② 确定载荷系数 K 载荷系数 VBA KKKK 。 其中 AK 为使用系数，有表 查得，由于工作载荷不均匀，启动时冲击较大，因此取 AK ； AK 为齿向分布系数，因工作载荷在启动和停止时有变化，故取 BK ； VK 为动载系数，由于转数不高。 冲击不大，可取K。 则载荷系数：  VBA KKKK （ 23） 表 使用系数 AK 工作类型 I II III 载荷性质 均匀、无冲击 不均匀、小冲击 不均匀、大冲击 每小时起动次数 25 2550 50 起动载荷 小 较大 大 AK 1 ③ 确定弹性影响系数 EZ 铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配时，从有关手册查的弹性影响系数 21160 MPaZE  ； ④ 确定接触系数 Z 先假设蜗杆分 度圆直径 1d 和传动中心距 a 的比值 ad。 查图 得Z。 太原工业学院毕业设计 12 图 圆柱蜗杆传动的接触系数 Z ⑤ 确定许用接触应力  H 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1 金属模制造蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC 可查表 的蜗轮的基本许用应力 39。 ][H =268MPa 已知蜗杆为单头，蜗轮每转一转时每个轮齿啮合的次数 j=1；蜗轮转数 2n =24r/min；蜗杆副的使用寿命 hL =10000h。 则应力循环次数： 72  hLjnN （ 24） 寿命系数： KHN 许用接触应力：     M P aK H N H 186  （ 25） 表 铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力 ][ H 39。 (MPa) 蜗轮材料 铸造方法 蜗杆螺旋面的硬度 ≤ 45HRC 45HRC 铸锡磷青铜 10 1ZCuSn P 砂模铸造 150 180 金属模铸造 220 268 铸锡锌铅青铜 5 5 5ZCuSn Pb Zn 砂模铸造 113 135 金属模铸造 128 140 ⑥ 计算中心距 太原工业学院毕业设计 13 将以上各参数带入（ 21），求得中心距： mma  查表取 mma 50 ，已知蜗杆头数 11z ，设模数 mmm  ，得蜗杆分度圆直径mmd 281 。 这时 ad ，查表得接触系数 Z。 因为 Z 较大，所以上述计算结果可用。 （ 4） 蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸 由蜗杆和蜗轮的基本尺寸和主要参数，算的蜗杆和蜗轮的主要几何尺寸后，即可绘制蜗杆副的工作图。 ① 蜗杆的参数与尺寸 头数 11z ，模数 mmm  ，轴向齿距 mmmPa   轴向齿厚 mmmS a 9 2   ，分度圆直径 mmd 281  ， 直径系数  ndq ， 分度圆导程角 80605a r c t a n 1  qz。 取齿顶高系数 1ah ，径向间隙系数 c ， 则齿顶圆直径 mmmhdd aa 33211   齿根圆直径   mmchmdd af 22211  。 ② 蜗轮参数与尺寸 齿数 312z ，模数 mmm  ， 分度圆直径为 mmmzd  ， 变位系数     mddax ， 蜗轮喉圆直径为   mmxhmdd aa 822 222  ， 蜗轮齿根圆直径   mmcxhmdd af 702 222  ， 蜗轮咽喉母圆半径 mmdar ag 。 （ 5） 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度 即检验下式是否成立：  FFaF YYmdd KT    221 （ 26） 由蜗杆头数 11z ，传动比 30i ，可以计算出蜗轮齿数 3012 izz 则蜗轮的当量齿数： 太原工业学院毕业设计 14   c o s 322   zZ （ 27） 根据蜗轮变位系数 x 和当量齿数 Z ，查图 的齿形系数 FaY 图 蜗轮的齿形系数 螺旋角影响系数 9 7 4 01  Y 根据蜗轮的材料和制造方法，查表 得蜗轮基本许用弯曲应力：   MPaF 56 蜗轮的寿命系数： 6  NKFN 蜗轮的许用弯曲应力：     M P aK FNFF   将数据带入得：   MPaF  可见，     FF  ，蜗轮齿根的弯曲强度满足要求。 太原工业学院毕业设计 15 表 蜗轮的基本许用弯曲应力（ MPa） 蜗轮材料 铸造方法 单侧工作  0F  双侧工作  1F  铸锡磷青铜 10 1ZCuSn P 砂模铸造 40 29 金属模铸造 56 40 铸锡锌铅青铜 5 5 5ZCuSn Pb Zn 砂模铸造 2。