數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)畢業(yè)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 1 - 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 目 錄 前言 . 1 第一章：精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 . 3 精密回轉(zhuǎn)工作的原理 . 3 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 . 4 主要技術(shù)參數(shù) . 4 本章小結(jié) . 4 第二章：精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 5 傳動(dòng)方案的確定 . 5 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) . 6 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 . 9 直流 伺服電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 . 11 軸承的選用 . 12 加緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算 . 13 本章小結(jié) . 14 第三 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 16 . 16 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) . 17 傳感器和人機(jī)界面 . 17 本章小結(jié) . 17 第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 18 體方案 . 18 盤掃描的程序 . 18 碼管顯示程序 . 19 能化新一代 . 19 第五章 精密技術(shù)發(fā)展趨勢 . 20 能發(fā)展方向 . 20 能發(fā)展方向 . 20 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 2 - 系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 . 21 能化新一代 . 21 第六章 總結(jié) . 22 參考文獻(xiàn) . 22 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 3 - 前言 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法。通過機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，可樹立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡。 使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的技能，提高解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技能。 培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算 、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀與翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。 使學(xué)生學(xué)會(huì)初步掌握解決工程技術(shù)問題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要是解決精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算部分，設(shè)計(jì)思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。 目前精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床和加工中心上，它的總的發(fā)展 趨勢是： 1 在規(guī) 格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)； 2 在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力； 3 在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的 精密 轉(zhuǎn)臺(tái)。 精密 轉(zhuǎn)臺(tái)的市場分析：隨著我 國制造業(yè) 的發(fā)展，加工中心將會(huì)越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴(kuò)大加工范圍。估計(jì)近幾年要求配備 精密 轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)到每年 600臺(tái)左 右。 預(yù)計(jì)未來 5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)振興和 發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機(jī)，普通加工機(jī)床將獲得年均15 20左右的穩(wěn)定增長。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 4 - 第一章 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 精密 機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱為 精密 機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與 X、 Y、 而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了 精密 機(jī)床加工范圍。 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 主要用于 精密 鏜床和銑床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣，但它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。 1； 23456、 7、 8、 11筒； 91012、 131415161718 如圖所示為閉環(huán)精密轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖，該精密轉(zhuǎn)臺(tái)用直流伺服電機(jī) 1通過減速齒輪 2和 4帶動(dòng)蝸桿 9，通過蝸輪 10使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。為了盡量消除反向間隙和傳動(dòng)間隙，通過調(diào)整偏心環(huán) 3來消除齒輪 2和 4嚙合側(cè)隙。齒輪 4 與蝸桿 9是靠楔形拉緊圓柱銷 5（ 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 5 - 一 連接。這種連接方式能消除軸與套的配合間隙。工作臺(tái)的轉(zhuǎn)角位置用光柵18測量，測量結(jié)果發(fā)出 反饋信號(hào)與精密裝置發(fā)出的指令信號(hào)進(jìn)行比較，若有偏差經(jīng)放大后控制伺服電機(jī)朝消除偏差的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作臺(tái)精確定位，臺(tái)面的鎖緊用均布的 8個(gè)小油缸 14來完成，需要加緊時(shí)油缸上腔進(jìn)壓力油，活塞 15下移，通過鋼球 17，推開夾緊塊 12及 13，將蝸輪夾緊。當(dāng)工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，精密系統(tǒng)發(fā)出指令，夾緊液壓缸14上腔的油流回油箱，鋼球 17在彈簧 16的作用下向上抬起，夾緊塊 12和 13 松開蝸輪，這時(shí)蝸輪和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可按照控制系統(tǒng)的指令作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾柱軸承支承，并由圓錐滾子軸承及圓錐孔雙列圓柱滾子軸承保持準(zhǔn) 確的回轉(zhuǎn)中心。工作臺(tái)支撐在鑲鋼滾柱導(dǎo)軌上，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且耐磨。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 我們的設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 1）創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能； 2）分析原理和性能； 3）判別功能載荷及其意義； 4）預(yù)測意外載荷； 5）創(chuàng)造有利的載荷條件； 6）提高合理的應(yīng)力分布和剛度； 7）重量要適宜； 8）應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸； 9）根據(jù)性能組合選擇材料； 10）零件與整體零件之間精度的進(jìn)行選擇； 11）功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求。 主要技術(shù)參數(shù) （ 1）工作臺(tái)直徑： 400 （ 2） 工作臺(tái)水平回轉(zhuǎn) 0度精度 2”； （ 3）工作臺(tái)傾斜角度 0 分度精度 2” ； （ 4）臺(tái)面端跳 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 6 - （ 5）轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)方式：手動(dòng)帶微調(diào)，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，快速 （ 6） 最大載荷： 300N （ 7） 重復(fù)定位精度 1” 本章小結(jié) 主要簡單介紹畢業(yè)設(shè)計(jì)題目（精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）和其發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景、工作原理、設(shè)計(jì)參數(shù)也作了進(jìn)一步的說明。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 7 - 第二章：精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)方案的確定 如圖，采用 電機(jī)帶減速動(dòng)齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)渦輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 原理 伺服電動(dòng)機(jī)（ 用作自動(dòng)控制裝置中執(zhí)行元件的微特電機(jī)。又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。 伺服電動(dòng)機(jī)分交、直流兩類。交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同。在定子上有兩個(gè)相空間位移 90電角度的勵(lì)磁繞組 用施加到 到控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的目的。交流伺服電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī) 械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格（要求分別小于 10 15和小于 15 25）等特點(diǎn)。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與一般直流電動(dòng)機(jī)相同。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n E 中 變 可控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，但一般采用控制電樞電壓的方法。在永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)中，勵(lì)磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通恒定。 直流伺服電動(dòng)機(jī)具有良好的線性調(diào)節(jié)特性及快速的時(shí)間響應(yīng)。 案傳動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 8 - 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在本課題中，原動(dòng)機(jī)采用直流伺服電機(jī)，工作臺(tái)為 動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和渦輪蝸桿傳動(dòng)組成。 合理的傳動(dòng)方案主要滿足以下要求： （ 1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。 （ 2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。 （ 3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。 （ 4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單 、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為：直流伺服電機(jī) 齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 工作 該傳動(dòng)方案分析如下： 齒輪傳動(dòng)承受載能力較高 ，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 蝸桿傳動(dòng)有以下特點(diǎn)： 1傳動(dòng)比大 在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá) 1000以上。與其他傳動(dòng)形式相比，傳動(dòng)比相同時(shí)，機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。 2傳動(dòng)平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。 3可以自鎖 當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，若蝸桿為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)將自鎖。這種蝸桿傳動(dòng)常用于起重裝置中。 4效率低、制造成本較高 蝸桿傳動(dòng)是，齒面上具有較大的滑動(dòng)速度，摩擦磨損大，故效率約為 有自鎖的蝸桿傳動(dòng)效率僅為 了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價(jià)格較貴的有色金屬制造。 由以上分析可得：將齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，蝸桿傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較合理。 同時(shí)，對(duì)于精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，結(jié)構(gòu)簡單，它有兩種型式：開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 兩種型式各有特點(diǎn)： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 9 - 開環(huán) 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)大致相同，其區(qū)別在于：閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測量元件（圓光柵）。所測量的結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺(tái)分度定位精度更高。 齒輪 的 設(shè)計(jì) 1、 選用傳動(dòng) 比： 先選為 2 1） 選用 直 齒圓 柱 齒輪傳動(dòng) ； 2）精密機(jī)床速度高，要求精度高，故 選 6級(jí) 精度； 3) 材料 選擇 ，小 齒輪 材料 選 35質(zhì) 后氮化 )，硬度 為 65 齒輪 材料18 碳后淬火 )硬度 為 60 4) 選 小 齒輪齒數(shù) 0，大 齒輪齒數(shù)為 40。 2、按 齒面 接觸 強(qiáng) 度 設(shè)計(jì) 2)()(1(1 (1)確定公 式內(nèi) 的各 計(jì) 算 數(shù) 值 1） 試選載 荷系 數(shù) 2) 計(jì) 算小 齒輪傳遞 的 轉(zhuǎn)矩 10000=） 選 取 齒寬 系 數(shù) ，小 齒輪做懸 臂布置， d = 4）材料的 彈 性影 響 系 數(shù) 5）按 齒面 硬度查的小 齒輪 的接觸疲 勞強(qiáng) 度極限 200 齒輪 的接觸疲勞強(qiáng) 度極限 00 6）接觸疲 勞壽命 系 數(shù) ,； 7） 計(jì) 算接觸疲 勞許 用 應(yīng) 力 取失效概率 為 1%,安全系 數(shù)為 S=1 H1=1200 H2=800(2)計(jì) 算 1）算小 齒輪 分度 圓 直 徑 入 H中 較 小的值 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 10 - 代入各 數(shù) 值的 2)()(1(1 =22） 計(jì) 算 圓 周速度 V V=10006011=s 3)計(jì) 算 齒寬 b b= d 22=)計(jì) 算 齒寬 與 齒 高之比模 數(shù) 高 h=） 計(jì) 算 載 荷系 數(shù) 根據(jù) V=s， 6級(jí) 精度，查的 動(dòng)載 系 數(shù) 直 齒輪 =查表的使用系數(shù) ； 用插值法查得 6級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐懸臂布置時(shí) =由= =故載 荷系數(shù) K= =1 1 ）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑 d1=22)計(jì)算模數(shù) m m=11按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 11 - 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 M3 2 112 （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 查表得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 00齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 00 2） 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)。 S= F1=0 S N 00 F2=0 S N )計(jì)算載荷系數(shù) K K= =1 1 )查取齒形系數(shù) 查表的 )應(yīng)力校正系數(shù) ）計(jì)算大、小齒輪的 加以比較 1 11400 = 22= 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 m=3 1 0 8 0 比計(jì)算結(jié)果，齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)，齒輪模數(shù) m 大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 12 - 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=1，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 2出小齒輪齒數(shù) Z1=2 大齒輪齒數(shù) 2 2=44 4幾何尺寸計(jì)算 （ 1） 計(jì)算分度圓直徑 1 m=22 1=22mm 2 m=44 1=442)計(jì)算中心距 a=2 44222 21 3 2） 計(jì)算齒輪寬度 （ 3） b= d 22= 5 0 3 蝸桿傳動(dòng) 1選擇蝸桿傳動(dòng)類型 采用漸開線蝸桿 2選擇材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)速度中等，蝸桿用 45 鋼，并淬火，硬度為 45 55輪用鑄錫磷青銅 屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 造。 3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng) 度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距 a3 2)(2 (1)確定在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 ，取消率為 =2=文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 13 - (2)確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) K =1,由表選取使用系數(shù) 于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù) K= 1 3)確定彈性影響系數(shù) 選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配，故 60 (4)確定接觸系數(shù) 假設(shè)蝸桿分度圓直徑 傳動(dòng)中心距 a 的比值查圖得(5)確定許用接觸應(yīng)力 H 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度查的蝸輪的基本許用應(yīng)力 H =268N=600 1 100 15000=108 壽命系數(shù) H= H =26800 （ 6）計(jì)算中心距 a3 2)2 0 0 0(6 0 0 0 =其中心距 a=80 i=102,故從表中去模數(shù) m=桿分度圓直徑時(shí)圖中可查的接觸系數(shù) =為 此以上計(jì)算可用。 4、蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 （ 1）蝸桿 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 14 - 軸向齒距 m=徑系數(shù) q=頂圓直徑 1 齒 根 圓 直 徑 m+c)=度圓導(dǎo)程角 r=蝸桿軸向齒厚 m=（ 2）蝸輪 蝸輪齒數(shù) 9;變位系數(shù) 驗(yàn)算傳動(dòng)比 i=43912 時(shí)傳動(dòng)比誤差為10 =是允許的。 蝸輪分度圓直徑 d2=39=123蝸輪喉圓直徑 23+2 +蝸輪齒根圓直徑 23蝸輪咽喉母圓半徑 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 F= 221 當(dāng)量齒數(shù) o s 39c o s 2 33 據(jù) 螺旋角系數(shù) Y =1-140r=1-用彎曲應(yīng)力 F= F 的 F =56 壽命系數(shù) F=56 F= 0 驗(yàn)算效率 =（ )vr r 已知 r=v = 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 15 - o 0060 1 4 o 0060 11 s 從表中 用插值法查的 v =,代入式中得 =用重算。 流伺服電機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動(dòng)元件。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。在閉環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用直流伺服電機(jī)作為執(zhí)行單元。這是因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)： 響應(yīng)特性高，響應(yīng)速度快 ; 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)、 停止方便； 高功率密度（體積小、重量輕）； 可實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字控制； 停電制動(dòng)； 調(diào)速范圍較寬； 采用直流伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng)單元，其機(jī)構(gòu)也比較簡單，主要是變速齒輪副、渦輪蝸桿。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如 精密系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用直流伺服電機(jī)的閉環(huán)反饋控制。 1）選擇 直流伺服電機(jī) 的額定功率 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于或稍大于工作要求的轉(zhuǎn)矩。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使馬達(dá)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達(dá) 價(jià)格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為： d a x則選擇電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)該大于 4 2）電機(jī)與工作臺(tái)的慣量匹配計(jì)算 回轉(zhuǎn)體的慣量： )(32 24 則各回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 16 - 27141 262 1039.4 25 蝸桿J 241001.5 蝸輪 20150 。工作臺(tái) 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為 222121 0 2 作臺(tái)蝸輪蝸桿電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量為 20018.0 3）定位加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算 )(602 取時(shí)間常數(shù) 00計(jì)算得到定位最大轉(zhuǎn)矩為 M=a x 綜上，選擇電機(jī)為法納克 5 承的選用 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的 “軸承裝置設(shè)計(jì) ”問題。 2. 5. 1 軸承的類型 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 17 - 考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接傳遞給加工工件時(shí)的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸 向載荷，外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。其機(jī)構(gòu)代碼為 3000，然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號(hào)為： 30208。 2. 5. 2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 軸承的游隙和欲緊時(shí)靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。 2. 5. 3 滾動(dòng)軸承的配合 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。 動(dòng)軸承的潤滑 考慮到電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。 故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。 2. 5. 5 滾動(dòng)軸承的密封裝置 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。 唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，蜜蜂唇應(yīng)朝外。 緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算 采用液 壓缸作為工作臺(tái)的夾緊裝置， 液壓缸又稱為油缸，它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式 ，或擺動(dòng)式 機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 液壓具有很多優(yōu)點(diǎn)： 1、工作比較平穩(wěn)，反應(yīng)快，沖擊小，能高速啟動(dòng)； 2、液壓缸的的體積小、重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，能輸出較大的力； 3、控制調(diào)節(jié)方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 4、由于功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動(dòng)的油帶走，所以可避免在系統(tǒng)某些局部位置所產(chǎn)生的過度溫升，等等。 單個(gè)油缸的主要尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算： 1、活塞： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 18 - 鋼筒、活塞的材料為 45鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得抗拉強(qiáng)度為 600安全系數(shù)為 許用應(yīng)力為： 600/00塞直徑 28 2、缸筒直徑： 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選取液壓缸鋼筒內(nèi)徑 D=28 3、活塞行程： 確定活塞行程為： 7 4、活塞及桿重計(jì)算： G= /4 ( 228 29) 910 310 、彈簧選擇計(jì)算： 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選取彈簧截面直徑 簧中徑 效圈數(shù)為 4，單圈彈簧剛度為 整根彈簧的剛度 K= 6、夾緊力的計(jì)算： 彈簧預(yù)壓縮量為： S=G/K=定活塞的行程 彈簧力為： K(S+L)=(5+42N 查表得液壓缸的系統(tǒng)壓力 P=6率系數(shù) = 則液壓缸的夾緊力為： F=( /4（ 2D - 2d ） P - 230F=( /4 228 6 2302461N 其中，取夾緊塊蝸輪的摩擦系數(shù)為 則摩擦力為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 19 - f= F=2461=工作臺(tái)采用八個(gè)液壓缸進(jìn)行加緊，八個(gè)液壓缸的總夾緊力： 總F =8=、制動(dòng)力矩的演算： M=初始條件確定回轉(zhuǎn)工作臺(tái)所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： 結(jié)構(gòu)知： L=204 M=204 310 =章小結(jié) 對(duì)精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要零件及傳動(dòng)系統(tǒng)的零件進(jìn)行設(shè)計(jì) 選型 零件校核，按照機(jī)械設(shè)計(jì)一書進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成機(jī)械部分。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 20 - 第三章、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制系統(tǒng)硬件主要包括 動(dòng)驅(qū)動(dòng)、傳感器、人機(jī)交互界面。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意幾點(diǎn)：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、響應(yīng)性能好、造價(jià)低、可維護(hù)性、人機(jī)交互界面可操作性比較好。 選擇 隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計(jì)算機(jī)有了飛躍的發(fā)展。單片機(jī)的型號(hào)很多，而目前市場 上應(yīng)用 目前應(yīng)用最廣的 8位單片機(jī) 89格低廉，而性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大。 在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中就不得不考慮使用 16 位單片機(jī)， 列單片機(jī)廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類要求實(shí)時(shí)處理的控制系統(tǒng)，它具有較強(qiáng)的運(yùn)算和擴(kuò)展能力。但是定位合理的單片機(jī)可以節(jié)約資源，獲得較高的性價(jià)比。 從要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來看，選用較老的 8051單片機(jī)需要拓展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，無疑提高了設(shè)計(jì)價(jià)格，而選用高性能的 16 位 顯得過于浪費(fèi)。生產(chǎn)基于 51 為內(nèi)核的單片機(jī)的廠家有 中在 件生產(chǎn)領(lǐng)域 司的工藝和封裝技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位。 程序開發(fā)過程中可以十分容易的進(jìn)行程序修改，同時(shí)掉電也不影響信息的保存；它和80且采用靜態(tài)時(shí)鐘方式可以節(jié)省電能。 因此硬件 9表示內(nèi)含 儲(chǔ)器，語言編程。 性能參數(shù)為： 儲(chǔ)器容量為 416 位定時(shí)器 2 個(gè)、中斷源 6 個(gè)（看門狗中斷、 接收發(fā)送中斷、外部中斷 0、外部中斷 1、定時(shí)器 0和定時(shí)器 1 中斷）、 28B、 14位的計(jì)數(shù)器 I/2個(gè)。 口設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 21 - 口部分包括傳感器部分、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分、人機(jī)交互界面三部分。示意圖如下所示 ： （ 1）將行程開關(guān)的狀態(tài)讀入 過中斷進(jìn)行處理，它的優(yōu)先級(jí)別最高。 （ 2）通過程序?qū)崟r(shí)控制電機(jī)和電磁閥的運(yùn)行。 （ 3）接受鍵盤中斷指令，并響應(yīng)指令，將當(dāng)前行程開關(guān)狀態(tài)和鍵盤狀態(tài)反應(yīng)到 現(xiàn)人機(jī)交互作用。 所以 ： （ 1） 4 （ 2） （ 3） （ 4） 柵）、電磁閥驅(qū)動(dòng)、急停信號(hào)等； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分包括直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和電磁閥的驅(qū)動(dòng)，直流伺服電機(jī)須滿足快速急停、定位和退刀時(shí)能快速運(yùn)行、工作時(shí)能帶動(dòng)工作臺(tái)并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度運(yùn)行。在定位和退刀時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)放松。 傳 感器和人機(jī)界面 由于步進(jìn)電機(jī)不需要反饋電路，但是要注意工作臺(tái)不能超過最大行程。因此，必須加上行程開關(guān)。 人機(jī)界面設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則就是要有良好的人機(jī)交互能力，一般要求操作簡便，界面簡潔明了。此系統(tǒng)中共有八個(gè)數(shù)碼管，其中前四個(gè)可以顯示鍵盤輸入的數(shù)據(jù)等指令，后四個(gè)（行程開關(guān)） 前向通道 傳動(dòng)驅(qū)動(dòng) （電磁閥） （伺服電機(jī)） 人機(jī)界面 傳感 器 鍵盤、 后向通道 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 22 - 可以工作臺(tái)下顯示光柵反饋給單片機(jī)的位置信號(hào)，并將角度位移實(shí)時(shí)顯示出來。有 4 4的矩陣鍵盤，用于輸入外部指令及數(shù)據(jù)信息。 本章小節(jié) 本章著重介紹了精密工作臺(tái)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 外還敘述了 人機(jī)界面各個(gè)按扭和 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 23 - 第四章、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 總體方案 對(duì)于 用 譯器采用 編譯器是 51 系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的常用工具，既可用匯編，也支持 C 語言編譯。同時(shí)具有完善的調(diào)試功能。 鍵盤掃描的程序 # ) ; ; i; i=200;i0; /*鍵掃描函數(shù) */ /*發(fā)全 0 行掃描碼，列線輸入 */ = 0 /*若有健按下 */ 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 24 - ; /*延時(shí)去抖動(dòng) */ = 0 /*逐行掃描初值 */ =0) P1= /*輸出行掃描碼 */ =0 /*本行有鍵按下 */ 0(; /*返回特征字節(jié)碼 */ #A #B #C =2,4,6,8,10,12; 8=00 d); ) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 25 - i; /*送命令字 */ /*選最右邊的 i=0;i6;i+) PB=P; /*送段碼 */ PA= /*送位選碼 */ ); /*緩 沖區(qū)下移 1 位 */ 1; /* 左移一位 */ ); 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 26 - 第五章 :精密技術(shù)發(fā)展趨勢 (1)高速高精高效化 速度、精度