五坐標(biāo)機床用兩座回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的設(shè)計畢業(yè)論文

PAGEPAGE23目錄第一章前言……………1第二章文獻(xiàn)綜述………………………1第三章兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺的用途及其功能設(shè)計……3第四章兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計…………4第五章兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺的主要傳動部件及電機的選擇…………55.1主要傳動部件的選擇…………55.2電機的選擇……………………55.3聯(lián)軸器的選擇…………………55.4主傳動件間聯(lián)接的選擇………65.5與上工作臺中心軸聯(lián)接的軸承的選擇………7第六章主要零件的材料選用及其幾何尺寸的計算…………………76.1上回轉(zhuǎn)臺中蝸桿傳動的參數(shù)確定及幾何尺寸計算…………76.1.1上回轉(zhuǎn)臺蝸桿傳動的初步效率計算…………76.1.2選擇蝸桿傳動類型……………86.1.3材料選擇………………………86.1.4按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行尺寸設(shè)計…………86.1.5蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸…………96.1.6校核齒根彎曲疲勞強度………96.2上回轉(zhuǎn)臺中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計算………116.2.1初步確定軸的最小直徑………116.2.2與上主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計算……………126.3聯(lián)接上主軸與工作臺面的脹緊套的尺寸選擇………………126.4下回轉(zhuǎn)臺中蝸桿傳動的參數(shù)確定及幾何尺寸計算…………136.4.1下回轉(zhuǎn)臺蝸桿傳動的初步效率計算…………136.4.2選擇蝸桿傳動類型……………136.4.3材料選擇………………………136.4.4按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行尺寸設(shè)計…………136.4.5蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸…………156.4.6校核齒根彎曲疲勞強度………156.5下回轉(zhuǎn)臺中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計算………176.5.1初步確定軸的最小直徑………176.5.2與下主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計算……………176.6聯(lián)接下主軸與工作臺面的脹緊套的尺寸選擇………………18第六章技術(shù)經(jīng)濟分析…………………19第七章結(jié)束語…………20參考文獻(xiàn)…………………22第一章前言在機械加工行業(yè)有許多種加工方法，其中，機床加工可以算是占到主要部分。目前我國機床有多種類型，其功能各異，對于工件的加工起到了便捷的作用。但能夠?qū)崿F(xiàn)多方位可旋轉(zhuǎn)式加工并不多見，這樣就不易實現(xiàn)一次性成形加工的操作。因此，要使加工成形效率更高，就需要設(shè)計出能夠完成多軸移動可回轉(zhuǎn)式的加工設(shè)備。對于經(jīng)濟性及空間性的考慮，如若設(shè)計出較大型的加工設(shè)備，雖然在功能上可以滿足需求，但對其可行性方面就會較差，由此，可以說要設(shè)計出一種即能盡可能有較完善的功能，又能讓設(shè)計者和使用者都對其接受，這就是五坐標(biāo)機床用兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的設(shè)計任務(wù)要求。由于其只作為機床的附件而被設(shè)計使用，這既可使之實現(xiàn)可回轉(zhuǎn)性功能，又不至使結(jié)構(gòu)尺寸過于龐大，因而能很好的滿足人們的需要，并具有較好的可操作性。五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的設(shè)計，其主要功能是能夠?qū)崿F(xiàn)沿水平軸和豎直軸的回轉(zhuǎn)操作。因為其可與其它機床配合使用，所以要有較好的精度要求和較合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸。在了解其它一些機床的工作原理后，需要對兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的設(shè)計結(jié)構(gòu)加以整體性考慮，從而能較好地實現(xiàn)其主要功能，并能夠與其它機床配合使用。綜上所述，要完成其設(shè)計功能需要有較好的傳動件緊密聯(lián)接性，還要能夠承受一定的工作載荷，并盡量使其結(jié)構(gòu)簡捷，具有良好的經(jīng)濟性。從整體性考慮，其實現(xiàn)的主要功能是兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)運動，因此需要在水平方向和豎直方向上分別有主軸傳動。考慮到傳動件間需要緊密性聯(lián)接，以提高精度，在傳動件與電機相連處選用膜片式聯(lián)軸器聯(lián)接可以有效提高緊密性。另外，各傳動件間通過用脹緊套來聯(lián)接以減小間隙的產(chǎn)生。由于在操作過程中，其轉(zhuǎn)速較低，因此可以在不高的功率下即可承受較大載荷，這樣可使兩坐標(biāo)回動工作臺能夠滿足承載能力要求。在傳動方式上選用蝸桿傳動，這樣可以降低工作轉(zhuǎn)速并可承受一定載荷，同時所選蝸桿傳動還有自鎖功能，這樣可以減少一些其它零部件的使用，從而達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸的目的。再有，因其實用性較強，結(jié)構(gòu)尺寸不大，成本又不是太高，從而有較好的經(jīng)濟性。在本設(shè)計論文中，第一章主要介紹論文選題及主要設(shè)計工作任務(wù)。第二章是闡述五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的發(fā)展?fàn)顩r及其發(fā)展趨勢。第三章則說明了兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺的用途及技術(shù)性能特點。第四章從總體結(jié)構(gòu)上確定了布局方案及設(shè)計比較。第五章是對上轉(zhuǎn)臺的具體參數(shù)確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計。第六章是對下轉(zhuǎn)臺的參數(shù)確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且通過分析確定上轉(zhuǎn)臺與下轉(zhuǎn)臺的聯(lián)接方式和支撐結(jié)構(gòu)。第七章是對五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的技術(shù)經(jīng)濟性分析。第八章為本論文的結(jié)束語。第二章文獻(xiàn)綜述兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺作為五面體或五坐標(biāo)加工中心的主要組成部分，其性能和可靠性的高低對加工中心的加工效率有決定性的影響，作為高效機床的典型代表，各國機床設(shè)計者和使用者都已對此給與了高度重視。由此，在對兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的開始發(fā)展之時，我對相關(guān)資料做了了解和整理，通過所學(xué)專業(yè)知識，試行來對五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺進(jìn)行設(shè)計。兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺，能作為一個功能部件，安裝在現(xiàn)有的立式或臥式加工中心上的工作臺上，使其成為五面體或五坐標(biāo)加工中心。數(shù)控轉(zhuǎn)臺為加工中心和數(shù)控銑床提供了回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，通過第四軸、第五軸驅(qū)動轉(zhuǎn)臺或分度頭完成等分、不等分或連續(xù)的回轉(zhuǎn)加工，完成復(fù)雜曲面加工，使機床原有的加工范圍得以擴大。對于五坐標(biāo)機床，不管是哪種類型，它們具有兩個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。相對于靜止的工件來說，其運動合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(nèi)任意控制，從而具有保持最佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力。因此，五坐標(biāo)加工又可以獲得比四坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適宜于三維曲面零件的高效高質(zhì)量加工以及異型復(fù)雜零件的加工。采用五軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心，立式加工中心（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉(zhuǎn)工作臺，也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發(fā)展，五軸聯(lián)動加工中心有高效率、高精度的特點，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更能夠適宜像汽車零部件、飛機結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。立式五軸加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，其一就是工作臺回轉(zhuǎn)軸。設(shè)置在床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設(shè)有一個回轉(zhuǎn)臺,環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360度回轉(zhuǎn)。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺上的工件除了底面之外，其余的五個面都可以由立式主軸進(jìn)行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細(xì)分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸與XYZ三直線軸實現(xiàn)聯(lián)動，就可加工出復(fù)雜的空間曲面，當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設(shè)置方式的優(yōu)點是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺不能設(shè)計太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于等于90度時，工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度，高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。近年來，用戶對金屬加工機床的技術(shù)要求越來越高，市場對機床生產(chǎn)廠家的壓力也越來越大。機床生產(chǎn)企業(yè)必須在盡可能短的時間內(nèi)為用戶提供高質(zhì)量的機床，以經(jīng)濟性的價格占領(lǐng)市場。為機床用戶提供高質(zhì)量、經(jīng)濟性的加工設(shè)備是機床生產(chǎn)企業(yè)在當(dāng)前和未來的發(fā)展目標(biāo)，只有通過增加生產(chǎn)能力和提高產(chǎn)品質(zhì)量才能達(dá)到這一目的。因此，要求數(shù)控鉆-銑機床和數(shù)控加工中心必須能在一次裝夾中完成從粗加工到精加工直到拋光加工的全部加工工序。五軸數(shù)控加工中心可以在一次裝夾中完成工件的全部機械加工工序，滿足從粗加工到精加工的全部加工要求，即適用于單件小批量生產(chǎn)也適用于大批量生產(chǎn)，減少了加工時間和生產(chǎn)費用，提高了數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟性。國外五軸聯(lián)動數(shù)控機床是為適應(yīng)多面體和曲零件加工而出現(xiàn)的。隨著機床復(fù)合化技術(shù)的新發(fā)展，在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，又很快生產(chǎn)出了能進(jìn)行銑削加工的車銑中心。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的應(yīng)用，其加工效率相當(dāng)于兩臺三軸機床，甚至可以完全省去某些大型自動化生產(chǎn)線的投資，大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運輸時間及費用。市場的需求推動了我國五軸聯(lián)動數(shù)控機床的發(fā)展，CIMT99展會上，國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床登上機床市場的舞臺。自江蘇多棱數(shù)控機床股份有限公司展出第一臺五軸聯(lián)動龍門加工中心以后，北京機電研究院、北京第一機床廠、桂林機床股份有限公司、濟南二機床集團有限公司等企業(yè)，相繼開發(fā)了五軸聯(lián)動數(shù)控機床。目前我國數(shù)控轉(zhuǎn)臺市場主要被大陸和臺灣地區(qū)的生產(chǎn)廠家所占領(lǐng)，少量高端產(chǎn)品由日本公司占領(lǐng)，國內(nèi)產(chǎn)品主要以中檔產(chǎn)品為主。煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司有豐富的設(shè)計制造經(jīng)驗，是中國生產(chǎn)機床附件產(chǎn)品的骨干企業(yè)。主要生產(chǎn)各種型號的數(shù)控刀架、數(shù)控分度頭、數(shù)控轉(zhuǎn)臺、數(shù)控自定心中心架、機械分度頭、機械轉(zhuǎn)臺等機床附件及多種數(shù)控專用機床。其產(chǎn)品TK13系列數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺，填補了國內(nèi)此領(lǐng)域先進(jìn)產(chǎn)品的空白。還有，武漢重型機床廠為發(fā)電設(shè)備制造業(yè)提供了一大批重型關(guān)鍵加工設(shè)備，為上海電機廠的主機配備了數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，面積為4×8m，承重140t，這是國內(nèi)目前承重最大的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。隨著人們使用的需要，對機械加工的精度要求會越來越高，在使用上也要求越來越智能化，這就好比原先用尺丈來衡量的，今天已小到納米級了。通過計算機設(shè)備的精確計算功能，可以使人們免去繁瑣的數(shù)據(jù)計算過程，并且能使加工結(jié)果更加可靠。對于回轉(zhuǎn)工作臺的操作就是要通過計算機數(shù)控技術(shù)使精確加工更方便、更準(zhǔn)確。此外，在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺應(yīng)用中還廣泛引進(jìn)了液壓技術(shù)和電子設(shè)備，這樣便可在操作控制方面更容易實現(xiàn)。液壓技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，液壓技術(shù)更日新月異。伴隨著數(shù)學(xué)、控制理論、計算機、電子器件和液壓流體學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)，并作為一門應(yīng)用科學(xué)已經(jīng)發(fā)展成熟，形成自己的體系和一套行之有效的分析和設(shè)計方法。不僅如此，當(dāng)前的液壓技術(shù)及其設(shè)備已能夠完成許多以前不可能完成的任務(wù)，為機械加工業(yè)的發(fā)展開辟了新篇章。另外，通過數(shù)模轉(zhuǎn)化實現(xiàn)了電子電路控制功能，并且對數(shù)控技術(shù)的使用是相當(dāng)大的支持。近年來像AutoCAD、Pro/E等繪圖軟件的普遍使用，更是大大方便了人們對機械的設(shè)計加工。再有，隨著回轉(zhuǎn)工作臺功能的不斷完備，人們對回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計和操作更多的開始考慮環(huán)保因素和使之更加人性化、系統(tǒng)化，并由此轉(zhuǎn)化成為一種設(shè)計思路，從而使設(shè)備在整體結(jié)構(gòu)上的配置更加細(xì)致、更加符合人們的需要?，F(xiàn)在的機械設(shè)備是越來越實用化，對人們所需進(jìn)行的加工任務(wù)更是實現(xiàn)的淋漓盡致。由于對設(shè)備的要求越來越苛刻，因此也促使今后所設(shè)計生產(chǎn)的設(shè)備更加完善，更符合先進(jìn)化要求。伺服系統(tǒng)的應(yīng)用已十分廣泛，其組成及性能特點也各不相同，工程上對伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求也有差別。伺服系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)包括兩個方面，一是對系統(tǒng)基礎(chǔ)性能的要求，包括對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能兩方面的要求；二是對一般系統(tǒng)的要求，包括工作方式、可靠性、使用壽命、工作環(huán)境、外形、重量以及經(jīng)濟性等。但是，目前兩坐標(biāo)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的性能水平和可靠性都不很高，并且工藝水平也較為滯后。一般工作臺不能設(shè)計太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于等于90度時，工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。編程復(fù)雜、難度大。因為有兩個旋轉(zhuǎn)運動參與，其所形成的合成運動的空間軌跡非常復(fù)雜和抽象，一般難以想象和理解。如為了加工出所需的空間自由曲面，往往需通過多次坐標(biāo)變換和復(fù)雜的空間幾何運算，同時還要考慮各軸運動的協(xié)調(diào)性，避免干涉、沖撞，以及插補運動要適時適量等，以保證所要求的加工精度和表面質(zhì)量，編程難度就更大了。對數(shù)控及伺服控制系統(tǒng)的要求也較高。由于合成運動中有旋轉(zhuǎn)運動的加入，這不僅增加了插補運算的工作量，而且由于旋轉(zhuǎn)運動的微小誤差有可能被放大從而大大影響加工的精度，因此要求數(shù)控系統(tǒng)要有較高的運算速度和精度。由此看出，數(shù)控轉(zhuǎn)臺的未來發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。對兩個回轉(zhuǎn)部件，既要求其結(jié)構(gòu)緊湊，又要具有足夠大的力矩和運動的靈敏性及精度。第三章兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺的用途及其功能設(shè)計在生產(chǎn)制造過程中，多以標(biāo)準(zhǔn)件為選材，這樣既可使設(shè)計生產(chǎn)簡單易行，又可在各環(huán)節(jié)上都能滿足國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，這樣也能節(jié)省生產(chǎn)總時間及經(jīng)濟成本。對關(guān)鍵性環(huán)節(jié)的設(shè)計，通過比較分析，以較高精度標(biāo)準(zhǔn)制造出來，這樣便可在整體上達(dá)到較高精度要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上也力求簡單，這樣可以減小裝配難度和檢修難度。對于在設(shè)計時已考慮到結(jié)構(gòu)尺寸要求，這樣可以使生產(chǎn)中不需用較大型的設(shè)備。因此生產(chǎn)過程有良好的時效性。在銷售環(huán)節(jié)上，由于五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的結(jié)構(gòu)尺寸不大，這便于廠商的批量運輸。另外，對于有技術(shù)條件的廠商，由于個零部件都拆裝靈活，則完全可以拆卸成小件，這樣可以節(jié)省較大的占用空間。對于全國各地的需要，以個小件的運輸及存儲，這樣使銷售有靈活通暢。因為大量選用標(biāo)準(zhǔn)件，使其制造成本較低，則銷售的效益空間就會很大，這也能促使其在全國范圍內(nèi)的暢銷。在使用方面上，五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的工作環(huán)境要求不是很高，因而對使用者在其維護、保養(yǎng)上都更為簡單。由兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺可獨立完成加工任務(wù)，也可與其它機床配合起來共同完成加工操作，這樣就使其既可以加工小型工件，又可與較大機床配合起來加工較大些的工件，從而可以滿足不同使用者的需求，實現(xiàn)了多功能化。第四章兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計在五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以有兩種設(shè)計方案。其一，是水平軸在上方，豎直軸在下方；其二；是數(shù)值軸在上方，水平軸在下方。在第一種設(shè)計方案中，與上主軸通過軸承連接的箱體稱為上箱體。實現(xiàn)加工操作的工作臺是通過脹緊套與上主軸相連接的。在工作臺面上放置被加工的工件，因而工作臺面要承受一定的載荷，再通過脹緊套而傳至上主軸。上主軸與電機間的傳動方式可選為蝸桿傳動。通過上主軸上所受的載荷計算，而確定蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)尺寸大小。當(dāng)蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)尺寸確定后，上相體的外觀尺寸便也可基本確定?？紤]到蝸輪蝸桿的安裝問題，在蝸輪外端設(shè)置一端蓋，此端蓋通過螺紋連接固定在箱體端面上。在上箱體中設(shè)有蝸桿傳動的一側(cè)，只需在軸承外加一端蓋，通過螺紋連接固定在上箱體上，以頂住軸承使之緊固。軸承所放置的位置也是很重要的。當(dāng)軸承對稱線與上箱體壁厚中線重合時，則上主軸可以承受更大的載荷，因此使兩者盡可能相重合。再有，由于上箱體的結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，則使與上箱體中的蝸桿傳動相連的電機至于上箱體內(nèi)，并使其結(jié)構(gòu)盡量緊湊。由于兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺要實現(xiàn)兩個方向的旋轉(zhuǎn)，因而，下主軸既需要與上箱體相連，又需與下箱體相連，所以下主軸被設(shè)計為豎直放置的。上箱體與下主軸的連接是通過在下主軸的上頂端加套一個脹緊套而與上箱體實現(xiàn)緊密連接的。由于上箱體需要以中間箱體為支撐，因此，上箱體的質(zhì)量不能太大，這就必須使上箱體的壁厚不能過大。中間箱體是為了放置和固定軸承而用的。上箱體是放在置于中間箱體的推力球軸承上的。在上箱體與中間箱體之間的靠周邊位置相隔90°角放置了4個輔助支撐座。這4個輔助支撐座是為了承受上箱體向下的載荷，從而把上箱體的載荷傳遞到中間箱體。而推力球軸承的作用是使上箱體能夠有較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動。在下主軸上有上下兩個圓錐滾子軸承。上邊的圓錐滾子軸承被固定在中間箱體上，下邊的圓錐滾子軸承被固定在下箱體上，兩個滾子軸承共同實現(xiàn)對下主軸的水平支撐作用。中間箱體是通過螺栓固定連接在下箱體上的。中間箱體由下箱體實現(xiàn)支撐作用。下主軸是靠蝸桿傳動方式傳遞動力的。在下箱體中放置蝸輪蝸桿，蝸輪是靠脹緊套與下主軸實現(xiàn)緊密連接的。由于下箱體也不易尺寸太大，因而在下箱體中放置的電機要安放緊湊。通過下箱體中的電機可以向蝸桿、蝸輪和主軸輸送動力。在下箱體中的電機與蝸桿連接時，需要通過用膜片式連軸器以確保連接的緊密性。最下面是底蓋，底蓋通過螺紋連接與下箱體相連，當(dāng)打開底蓋后，便可輕松取下蝸輪蝸桿。從而是拆卸容易實現(xiàn)。在另一方案中，由于上主軸要實現(xiàn)在水平面上的旋轉(zhuǎn)，因此，軸的尺寸需要很短，但為了下主軸能實現(xiàn)縱向旋轉(zhuǎn)，對兩軸的動力傳遞就較為難實現(xiàn)，因而在本設(shè)計中不宜選取第二方案。圖4-1回轉(zhuǎn)工作臺外觀圖兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)工作臺的主要傳動部件及電機的選擇5.1主要傳動部件的選擇由于工作臺的轉(zhuǎn)動要實現(xiàn)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，且精度要求高，可以考慮選用滾動絲杠副傳動方式，或選用蝸桿傳動。當(dāng)選用滾動絲杠副傳動方式時滾珠絲杠副傳動精度較高，傳動穩(wěn)定，可重復(fù)定為，可采用多種預(yù)緊方式，其傳動效率較高，可實現(xiàn)降速。但其經(jīng)濟性差，不可以自鎖。當(dāng)選用蝸桿傳動時蝸桿傳動精度較高，可重復(fù)定位，能實現(xiàn)預(yù)緊，傳動效率較低，降速效果較好，并且其經(jīng)濟性好，可實現(xiàn)自鎖。綜合考慮，選用蝸桿傳動方式較為適宜。并且各參數(shù)計算不十分復(fù)雜。5.2電機的選擇由于要求能夠控制工作臺轉(zhuǎn)速的快慢，并能實現(xiàn)連續(xù)的正反向轉(zhuǎn)動，可以考慮選用直流伺服電機或交流伺服電機。當(dāng)選用交流伺服電機時電源與電機間不需要電流轉(zhuǎn)換裝置，只需計算交流伺服電機的內(nèi)部參數(shù)即可。在一定程度上減小了設(shè)備的空間尺寸。當(dāng)選用直流伺服電機時其便于調(diào)速，機械性能較好，但其輸出轉(zhuǎn)距較小，電機尺寸較大，且特性參數(shù)易變，一般在使用時須在電機與電源間加裝電流轉(zhuǎn)換裝置。綜合考慮，由于交流外接電源一般較多，因此考慮使用方便性，選用交流伺服電機較為適宜，且經(jīng)濟實用。目前，交流伺服電機在調(diào)速性能方面已逐步接近直流伺服電機，并且整體可靠性高，具有高性能、大容量等特點。5.3聯(lián)軸器的選擇由于回轉(zhuǎn)工作臺要傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，并且需要具有一定的位移補償能力，工作可靠性要求要高，還需要能夠正反轉(zhuǎn)多變頻繁的轉(zhuǎn)動，因此可選用的聯(lián)軸器有齒式聯(lián)軸器或膜片聯(lián)軸器。（1）當(dāng)選用齒式聯(lián)軸器時

其承載能力大，補償兩軸相對位移性能好，工作可靠，能夠用于正反轉(zhuǎn)多變起動頻繁的傳動軸系，具有一定的緩沖吸振性能，但其制造困難，工作時需良好的潤滑。當(dāng)選用膜片聯(lián)軸器時其工作時不需潤滑，易平衡，對環(huán)境適應(yīng)性強，且結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，工作可靠，無噪聲，并具有一定的補償性能和緩沖性能。膜片聯(lián)軸器已做成標(biāo)準(zhǔn)件，可按實際要求進(jìn)行選用。綜合考慮，由于受工作臺結(jié)構(gòu)尺寸所限，選用膜片式聯(lián)軸器不需要進(jìn)行潤滑，便可免去潤滑部分所占的空間，由此可減小回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)尺寸，而要用齒式聯(lián)軸器則需要潤滑，還需要考慮潤滑空間所要占的尺寸，因此不能滿足工作臺設(shè)計短小輕便的要求。經(jīng)分析，選用膜片聯(lián)軸器較為合適。圖5-1膜片聯(lián)軸器外觀圖圖5-2膜片聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖5.4主傳動件間聯(lián)接的選擇由于回轉(zhuǎn)工作臺加工精度要求較高，因此在選擇傳動聯(lián)接方式上要選用緊密聯(lián)接件，一般情況下可以選用花鍵聯(lián)接或脹緊聯(lián)接。當(dāng)選用花鍵聯(lián)接時其聯(lián)接受力較為均勻，可承受較大的載荷，軸上零件與軸的對中性好，且導(dǎo)向性好。但其齒根仍有應(yīng)力集中，成本也較高。當(dāng)選用脹緊聯(lián)接時脹緊聯(lián)接是在轂孔與軸之間裝入脹緊聯(lián)接套，可裝一個或幾個，在軸向力作用下，同時脹緊軸與轂而構(gòu)成的一種聯(lián)接。工作時，利用壓緊力所引起的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)距或軸向力。各型脹緊套已標(biāo)準(zhǔn)化，選用時只需根據(jù)軸和輪轂的尺寸及傳遞載荷的大小，查閱手冊選擇合適的型號和尺寸，使傳遞的載荷在許用范圍內(nèi)即可。脹緊聯(lián)接的定心性好，裝拆方便，引起的應(yīng)力集中較小，承載能力高，并且有安全保護作用。但由于要在軸與轂孔之間安裝，應(yīng)用時要受到結(jié)構(gòu)尺寸限制。綜合考慮，由于回轉(zhuǎn)工作臺要求短小輕便，對精度要求較高，且需要承受一定的載荷能力，因此選用脹緊套聯(lián)接較為適宜。由于有標(biāo)準(zhǔn)件可以選用，這樣即方便又經(jīng)濟。5.5與上工作臺中心軸聯(lián)接的軸承的選擇由于工作臺上的徑向載荷較大，并有軸向載荷，可考慮選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。當(dāng)選用角接觸球軸承時角接觸球軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，且能夠在較高轉(zhuǎn)速下正常工作，可實現(xiàn)預(yù)緊作用。當(dāng)選用圓錐滾子軸承時圓錐滾子軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，一般轉(zhuǎn)速不高，可承受較大軸向載荷，可實現(xiàn)預(yù)緊作用。根據(jù)操作需要，工作臺轉(zhuǎn)速較低，但需受較大軸向載荷，因此，滾子類軸承要比球軸承的承載能力強，此處宜選用圓錐滾子軸承。主要零件的材料選用及其幾何尺寸的計算6.1上回轉(zhuǎn)臺中蝸桿傳動的參數(shù)確定及幾何尺寸計算6.1.1上回轉(zhuǎn)臺蝸桿傳動的初步效率計算上轉(zhuǎn)臺工作臺面最大載荷：F=1000N上轉(zhuǎn)臺工作臺面最大轉(zhuǎn)速：n=4r/min根據(jù)公式：Pw=(6-1)其中，工作臺面轉(zhuǎn)速V=0.20m/s，工作臺面載荷F=1000N,則，上工作臺功率為P==0.2kW與上轉(zhuǎn)臺電機相連的聯(lián)軸器選為膜片式聯(lián)軸器，估取其效率m=0.98，支撐蝸桿的軸承選為圓錐滾子軸承，其傳動效率g=0.98，蝸桿傳動選為單頭蝸桿，其傳動效率w=0.7，與上主軸相連的軸承選為角接觸球軸承，其傳動效率為q=0.99，因此上工作臺的總傳動效率根據(jù)公式z=mgqw（6-2）則z=0.980.980.990.74=0.70以上數(shù)據(jù)選取根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計》表8-2。根據(jù)公式=123（6-3）：上工作臺實際總傳動效率；1：嚙合摩擦損耗時的效率，1=tg/tg(+V) V：當(dāng)量摩擦角V=fV查《機械設(shè)計》（第七版）表11-18，取V=4°04′，則1=0.74 2：軸承摩擦損耗時效率 3：濺油損耗時的效率一般取23=0.96，則=123=0.960.74=0.71說明設(shè)計計算條件是符合要求的。為便于加工，蝸桿和蝸輪旋線方向取為右旋。根據(jù)蝸桿分度圓直徑公式dg=(6-4)則dg==0.0225m由于V<45m/s，則選用蝸桿下置。6.1.2選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T100851988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。6.1.3材料選擇考慮蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度較低，故蝸桿用45鋼；因希望提高些效率，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬膜鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪心則用灰鑄鐵HT100制造。6.1.4按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行尺寸設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強度。由傳動中心距公式≥(6-5)確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)距T2按Z1=1，估取效率=0.7，根據(jù)公式T=9.55（6-6）則T2=9.55=9.55=334250Nmm確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)=1；由《機械設(shè)計》（第七版）表11-5選取使用系數(shù)=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)=1.05；根據(jù)公式K=（6-7）則K=1.1511.0.3確定彈性影響系數(shù)ZE因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160。確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距的比值d1/=0.35，從《機械設(shè)計》（第七版）圖11-18中可查得=2.9。確定許用接觸應(yīng)力[]根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從《機械設(shè)計》（第七版）表11-7中查得蝸桿的基本許用應(yīng)力[]=268MPa。根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)公式N=60jn2Lh(6-8)則N=601415000=3.6根據(jù)壽命系數(shù)公式KHN=(6-9)則KHN==1.136再根據(jù)許用接觸應(yīng)力公式[]=KHN[](6-10)則[]=1.136268=305MPa計算中心距

==97.928mm取中心距=125mm，因=30，故從《機械設(shè)計》（第七版）表11-2中取模數(shù)m=6.3，蝸桿分度圓直徑d1=63mm。這時d1/=0.504，從《機械設(shè)計》（第七版）圖11-18中可查得接觸系數(shù)=2.59，因為，因此以上計算結(jié)果可用。6.1.5蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸蝸桿軸向齒距Pa=m=3.146.3=19.79mm直徑系數(shù)q=d1/m=63/6.3=10齒頂圓直徑da1=d1+2ha1=75.6mm齒根圓直徑df1=d12hf1=47.25mm分度圓導(dǎo)程角=蝸桿軸向齒厚sa==9.895mm蝸輪蝸輪齒數(shù)=31；變位系數(shù)=0.6587；驗算傳動比==31，這時傳動比誤差為=0.033=3.3%，是允許的。蝸輪分度圓直徑d2=m=6.331=195mm蝸輪喉圓直徑da2=d2+2ha2=195+22=199mm蝸輪齒根圓直徑df2=d22hf2=195212=171mm6.1.6校核齒根彎曲疲勞強度根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)公式=（6-11）則==31.466根據(jù)=0.6587，=31.466，從《機械設(shè)計》（第七版）圖11-19中可查得齒形系數(shù)YFa2=3.55。根據(jù)螺旋角系數(shù)公式=1（6-12）則=1=0.9592根據(jù)許用彎曲應(yīng)力公式[]=KFN(6-13)從《機械設(shè)計》（第七版）表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的基本許用彎曲應(yīng)力=40MPa。根據(jù)壽命系數(shù)公式KFN=（6-14）則KFN==0.867因此[]=400.867=34.69MPa又根據(jù)疲勞強度公式=YFa2（6-15）則=3.550.9592=27.183MPa由于[]，因此彎曲強度是滿足的。圖6-1上蝸桿結(jié)構(gòu)圖6-2上蝸輪結(jié)構(gòu)6.2上回轉(zhuǎn)臺中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計算6.2.1初步確定軸的最小直徑上主軸的功率P=0.2kW；上主軸的轉(zhuǎn)速n=4r/min；上主軸的轉(zhuǎn)距T=9550000=334250Nmm；根據(jù)公式dA0(6-16)初步估算軸的最小直徑。選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機械設(shè)計》（第七版）表15-3，取A0=112，于是得112=41mm根據(jù)公=(6-16)則==48.5MPa根據(jù)已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》（第七版）表15-1查得[]=60MPa。因此[]，故計算得到數(shù)據(jù)可用?？紤]安全系數(shù)，取=50mm。6.2.2與上主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計算選取軸承預(yù)期計算壽命根據(jù)《機械設(shè)計》（第七版）表13-3查得=25000h確定軸承基本額定動載荷

取軸肩距離為0.1倍的軸承內(nèi)徑，則軸肩大徑d=50+500.12=60mm當(dāng)量載荷為P=(500+100)10=6000N，轉(zhuǎn)速n=4r/min。根據(jù)基本額定動載荷公式C=P(6-17)則C=6000=10270N由計算結(jié)果選用軸承32912型圓錐滾子軸程。軸承尺寸為：d=60mm；D=85mm；T=17mm；B=17mm；C=14mm軸承重量為W=0.28kg6.3聯(lián)接上主軸與工作臺面的脹緊套的尺寸選擇此處選擇為Z2型膜片脹緊套，此種脹緊套為圓盤型通過螺紋聯(lián)接的脹緊套，可以實現(xiàn)緊密聯(lián)接作用，能夠承受較大載荷。所選用的脹緊套尺寸為：d=70mm；D=110mm；l=24mm；L=28mm；L1=39.5mm脹緊套重量為1.26kg。圖6-3上主軸結(jié)構(gòu)6.4下回轉(zhuǎn)臺中蝸桿傳動的參數(shù)確定及幾何尺寸計算6.4.1下回轉(zhuǎn)臺蝸桿傳動的初步效率計算下轉(zhuǎn)臺工作臺面最大轉(zhuǎn)速：n=4r/min根據(jù)公式：Pw=其中，工作臺面轉(zhuǎn)速V=0.60m/s，工作臺面載荷F=500N,則，下工作臺功率為P==0.3kW與下轉(zhuǎn)臺電機相連的聯(lián)軸器選為膜片式聯(lián)軸器，估取其效率m=0.98，支撐蝸桿的軸承選為圓錐滾子軸承，其傳動效率g=0.98，蝸桿傳動選為單頭蝸桿，其傳動效率w=0.7，與下主軸相連的軸承選為角接觸球軸承，其傳動效率為q=0.99，支撐上轉(zhuǎn)臺的軸承選為推力球軸承，其傳動效率=0.99。因此下工作臺的總傳動效率根據(jù)公式z=mgqw則z=0.980.980.990.700.99=0.66為便于加工，蝸桿和蝸輪旋線方向取為右旋。根據(jù)蝸桿分度圓直徑公式dg=(6-4)則dg==0.191m由于V<45m/s，則選用蝸桿下置。6.4.2選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T100851988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。6.4.3材料選擇考慮蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度較低，故蝸桿用45鋼；因希望提高些效率，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬膜鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪心則用灰鑄鐵HT100制造。6.4.4按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行尺寸設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強度。由傳動中心距公式≥(6-5)確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)距T2按Z1=1，估取效率=0.7，根據(jù)公式T=9.55（6-6）則T2=9.55=9.55=955000Nmm確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)=1；由《機械設(shè)計》（第七版）表11-5選取使用系數(shù)=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)=1.05。根據(jù)公式K=（6-7）則K=1.1511.0.3確定彈性影響系數(shù)ZE因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160。確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距的比值d1/=0.35，從《機械設(shè)計》（第七版）圖11-18中可查得=2.9。確定許用接觸應(yīng)力[]根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從《機械設(shè)計》（第七版）表11-7中查得蝸桿的基本許用應(yīng)力[]=268MPa。根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)公式N=60jn2Lh(6-8)則N=601215000=1.8根據(jù)壽命系數(shù)公式KHN=(6-9)則KHN==1.239再根據(jù)許用接觸應(yīng)力公式[]=KHN[](6-10)則[]=1.239268=332MPa計算中心距 ==131.175mm取中心距=160mm，因=30，故從《機械設(shè)計》（第七版）表11-2中取模數(shù)m=8，蝸桿分度圓直徑d1=80mm。這時d1/=0.5，從《機械設(shè)計》（第七版）圖11-18中可查得接觸系數(shù)=2.61，因為，因此以上計算結(jié)果可用。6.4.5蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸蝸桿軸向齒距Pa=m=3.148=25.133mm直徑系數(shù)q=d1/m=80/8=10齒頂圓直徑da1=d1+2ha1=96mm齒根圓直徑df1=d12hf1=60.8mm分度圓導(dǎo)程角=蝸桿軸向齒厚sa==12.6mm蝸輪蝸輪齒數(shù)=31；變位系數(shù)=0.5；驗算傳動比==31，這時傳動比誤差為=0.033=3.3%，是允許的。蝸輪分度圓直徑d2=m=831=248mm蝸輪喉圓直徑da2=d2+2ha2=248+24=256mm蝸輪齒根圓直徑df2=d22hf2=24824=240mm蝸輪咽喉母圓半徑rg2=da2=32mm6.4.6校核齒根彎曲疲勞強度根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)公式=（6-11）則==31.466根據(jù)=0.5，=31.466，從《機械設(shè)計》（第七版）圖11-19中可查得齒形系數(shù)YFa2=3.3。根據(jù)螺旋角系數(shù)公式=1（6-12）則=1=0.9592根據(jù)許用彎曲應(yīng)力公式[]=KFN(6-13)從《機械設(shè)計》（第七版）表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的基本許用彎曲應(yīng)力=40MPa。根據(jù)壽命系數(shù)公式KFN=（6-14）則KFN==0.9368因此[]=400.9368=37.471MPa又根據(jù)疲勞強度公式=YFa2（6-15）則=3.30.9592=35.259MPa由于[]，因此彎曲強度是滿足的。圖6-4下蝸桿結(jié)構(gòu)圖6-5下蝸輪結(jié)構(gòu)6.5下回轉(zhuǎn)臺中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計算6.5.1初步確定軸的最小直徑下主軸的功率P=0.3kW；下主軸的轉(zhuǎn)速n=2r/min；下主軸的轉(zhuǎn)距T=9550000=955000Nmm；根據(jù)公式dA0(6-16)初步估算軸的最小直徑。選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機械設(shè)計》（第七版）表15-3，取A0=112，于是得112=52mm考慮安全系數(shù)因此取=55mm根據(jù)公式=(6-16)則==57.4MPa根據(jù)已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》（第七版）表15-1查得[]=60MPa。因此[]，故計算得到數(shù)據(jù)可用。取=55mm。6.5.2與下主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計算選取軸承預(yù)期計算壽命根據(jù)《機械設(shè)計》（第七版）表13-3查得=25000h確定軸承基本額定動載荷取軸肩距離為0.09倍的軸承內(nèi)徑，則軸肩大徑d=55+550.092=65mm當(dāng)量載荷為P=8000N，轉(zhuǎn)速n=2r/min。根據(jù)基本額定動載荷公式C=P(6-17)則C=8000=13856N由計算結(jié)果從《機械設(shè)計手冊4》表39.2-23中選用軸承33013型圓錐滾子軸程。軸承尺寸為：d=65mm；D=100mm；T=27mm；B=27mm；C=21mm軸承重量為W=0.732kg6.6聯(lián)接下主軸與工作臺面的脹緊套的尺寸選擇

此處選擇為Z2型膜片脹緊套，此種脹緊套為圓盤型通過螺紋聯(lián)接的脹緊套，可以實現(xiàn)緊密聯(lián)接作用，能夠承受較大載荷。所選用的脹緊套尺寸為：d=75mm；D=115mm；l=24mm；L=28mm；L1=39.5mm脹緊套重量為1.33kg。圖6-6下轉(zhuǎn)臺主軸圖6-7回轉(zhuǎn)工作臺主視圖第七章技術(shù)經(jīng)濟分析技術(shù)經(jīng)濟分析的目的在于尋求個方案之間的優(yōu)劣比較，要比較就需要有共同的目標(biāo)，方案的目標(biāo)功能是方案最重要實現(xiàn)的功能。目標(biāo)功能是根據(jù)問題的性質(zhì)、范圍、原因和任務(wù)設(shè)定的。確定目標(biāo)功能是技術(shù)經(jīng)濟分析中至關(guān)重要的一環(huán)。五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺要實現(xiàn)在機床上兩個方向的回轉(zhuǎn)運動。這是為了在操作加工中，使機床工作臺不必頻繁轉(zhuǎn)位，工件也不須多次的拆卸裝卡就能夠快捷簡便的完成工作任務(wù)。這樣既節(jié)省了零部件的加工時間，又可以在加工精度上有所提高。對于有些工件的加工工藝較為復(fù)雜，有些過于反復(fù)而細(xì)小的加工步驟就容易出現(xiàn)紕漏，因而就會影響合格率的提高，因而使用五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺就會避免許多諸如此類的加工環(huán)節(jié)上的問題。五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺除可實現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸方向的平行移動外，還可完成沿水平面和豎直面的旋轉(zhuǎn)操作。它可與一些多坐標(biāo)可旋轉(zhuǎn)式的加工刀具相配合，方便準(zhǔn)確地完成工件加工任務(wù)。通過五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的連續(xù)加工過程，可以更直觀的看出工件的哪些地方難于加工，哪些地方需要加工，從而可以再次制定出更加合理的加工工藝，實現(xiàn)快速加工的目的。當(dāng)前，已有不少五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺被國內(nèi)廠家設(shè)計成功，并銷售于國內(nèi)外。這是為我們后面設(shè)計者開創(chuàng)了五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺設(shè)計的基礎(chǔ)與參照。通過對一些此類產(chǎn)品的分析與研究，其確實對工件的加工操作效率有較大的提高，并且其技術(shù)含量和經(jīng)濟成本不算太高，可以通過較少量的資源消耗，便可創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟回報。由此，此方面的發(fā)展前景看好，且具有可實現(xiàn)性和可操作性。五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺所使用的組裝零部件，大多數(shù)都為標(biāo)準(zhǔn)件，只有一些關(guān)鍵性環(huán)節(jié)需要設(shè)計開發(fā)，這樣可以大大提高其生產(chǎn)速度，而大量降低其生產(chǎn)成本。不僅如此，在其材料的選用上也不必選用高成本材料，大部分都可以選用通用性材料即可達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。這也在一定程度上節(jié)省了其它的一些相關(guān)制造成本。由于其裝配、加工相對較為簡單，不需要大量的設(shè)備，從而逐步接近了自動化生產(chǎn)的時代標(biāo)準(zhǔn)，并也節(jié)省了大量的人力物力資源。五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺符合實用性標(biāo)準(zhǔn)。由于其不算大型設(shè)備，并且其成本不是很高，因此易于在各種加工設(shè)備上配合使用。由于其結(jié)構(gòu)尺寸不是很大，因此也便于裝運，這更加提高了其實用性。由于其操作方便，精度較高，并可與多種設(shè)備配合使用，因此正逐步為加工操作者們所接受。通過分析比較，不難看出五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺在滿足其功能需要的同時，符合市場需求，將會有較高的產(chǎn)品銷售空間，這樣就可在其批量生產(chǎn)時，不會造成產(chǎn)品的積壓。正因如此，可以使生產(chǎn)廠家的資金周轉(zhuǎn)靈活，用于進(jìn)一步提高其產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。由于其性價比合理，易于購買者接受，從而可使產(chǎn)銷流暢，進(jìn)一步提高其市場前景。對于普通得多軸聯(lián)動機床來說，五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺實現(xiàn)了工件的可轉(zhuǎn)向加工操作，這是對普通機床加工的一大突破。刀具與被加工工件的相互位置轉(zhuǎn)動實現(xiàn)了多方位多角度的加工功能。這樣對于以前很難加工甚至不可以自動加工的操作變得十分容易加工。此外，這種兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺并非真正意義上的加工機床，但卻可以其道諸多機床加工的等效作用。兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺是通過與其它機床的相互配合來完成多方位加工操作的，其優(yōu)勢在于，其它機床本身的加工功能并沒有失去，而是在原有的基礎(chǔ)上又可實現(xiàn)新的操作。目前，我國有多種不同類型的機床，其可實現(xiàn)的加工操作也是多種多樣，若再配之以兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺，則可實現(xiàn)的加工操作就更加完善。對于任何機械加工產(chǎn)品來說，其產(chǎn)品加工的可靠性都是至關(guān)重要的，而五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺正是通過其一些關(guān)鍵性零部件對產(chǎn)品加工的可靠性加以保障的。由于其對產(chǎn)品的加工精度要求較高，以使被加工產(chǎn)品有更高的質(zhì)量，因此，對其本身各部分聯(lián)接都要求有較好的緊密性。從電機傳遞的動力開始，是選用了膜片式聯(lián)軸器來與傳動系統(tǒng)聯(lián)接的。膜片式聯(lián)軸器有較高的傳動緊密性。這樣就防止了由于間隙過大等問題從傳動開始就導(dǎo)致了加工誤差的產(chǎn)生。這也為執(zhí)行系統(tǒng)的加工操作提高了穩(wěn)定性。再有，五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的傳動零部件間也是通過緊密性聯(lián)接來傳遞動力的。其使用的脹緊套聯(lián)接就可以很好地保障傳動方面的緊密性。通過使用脹緊套聯(lián)接有效地減小了傳動間隙的產(chǎn)生，使加工操作更加平穩(wěn)，從而也就提高了對其加工工件的精確度。綜上所述，通過技術(shù)經(jīng)濟性分析，五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺是符合實用性發(fā)展要求的，也是符合國家標(biāo)準(zhǔn)的加工設(shè)備。其能夠滿足科學(xué)性的加工操作，在當(dāng)前機床加工中具有一定的通用性，能夠滿足高標(biāo)準(zhǔn)的加工操作要求，并具有較好的性價比和實用性。在此全面比較后，五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺是完全可以實現(xiàn)設(shè)計生產(chǎn)的，并可投入市場運營的。因此五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性指標(biāo)。第八章結(jié)束語通過對五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺的整體設(shè)計，使我對具體的實物產(chǎn)品設(shè)計有了系統(tǒng)性的理解。在其設(shè)計過程中，有許多具體的設(shè)計問題展現(xiàn)了出來，這也使我對設(shè)計過程有了進(jìn)一步的深入思考，并通過導(dǎo)師的幫助和自己的多方查閱資料，使得大部分設(shè)計問題得以解決。在此對設(shè)計過程中的些許創(chuàng)新點及設(shè)計成果作以闡述。在設(shè)計過程中，始終要考慮到高精度要求的思想。對于所設(shè)計的各聯(lián)接件都需要緊密性聯(lián)接。因此，在與電機的聯(lián)接上經(jīng)過選擇，選用了膜片式聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)件，其它各聯(lián)接件間則較多選用了脹緊套聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)件。通過查閱資料可知，膜片聯(lián)軸器不僅可以確保緊密性聯(lián)接，而且其結(jié)構(gòu)尺寸不是太大，并且能承受較大的載荷，由此，膜片式聯(lián)軸器在此設(shè)計中的選用較其它方式的聯(lián)接是更為適合的。通過在設(shè)計手冊中選用合適的膜片聯(lián)軸器，即可完全滿足設(shè)計需要，又是十分經(jīng)濟便捷的。在脹緊套的選用上，也是有大量的標(biāo)準(zhǔn)件可供選擇的。脹緊套聯(lián)接可以承受較大的載荷，也能夠滿足緊密性聯(lián)接的要求。脹緊套的形式及結(jié)構(gòu)有多種，在不同的位置上可以選用不同的脹緊套標(biāo)準(zhǔn)件，由此能夠較好地滿足設(shè)計要求。五坐標(biāo)機床兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)聯(lián)動工作臺與普通多軸機床的顯著不同點在于其能實現(xiàn)兩個方向的旋轉(zhuǎn)運動，可以使被加工工件在工作臺上不必拆卸即可旋轉(zhuǎn)360°，這樣就可以減少拆卸裝卡次數(shù)，減少不必要的操作時間，提高工作效率。同時還可沿水平軸旋轉(zhuǎn)，這樣通過多方向的配合旋轉(zhuǎn)，可以加工許多難以加工的表面，完成一次性大量加工的任務(wù)。再有，通過輔助支撐的使用，可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計更為簡單。許多設(shè)計地方都要考慮到承載能力的計算，因此有些簡單結(jié)構(gòu)因受承載能力限制而不能被使用。當(dāng)加入輔助支撐后，這些問題便得以解決，從而減小結(jié)構(gòu)設(shè)計難度。在本設(shè)計任務(wù)中，只加上一個簡單的輔助支撐便解決了安全可靠性問題，使設(shè)計的結(jié)構(gòu)簡便易行。所以說在承載加工操作中，適當(dāng)加入輔助支撐件可減小設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。通過結(jié)構(gòu)及功能的設(shè)計中，我還認(rèn)識到傳動件的自鎖性對結(jié)構(gòu)設(shè)計較為實用。當(dāng)使用蝸桿傳動時，其在滿足承載能力要求的同時，還具備了自鎖能力，這樣便可以不必再為此功能增加其它的結(jié)構(gòu)，這從一定程度上減小了設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸空間，達(dá)到了優(yōu)化效果。對于本設(shè)計題目中，設(shè)計結(jié)果基本能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的兩坐標(biāo)回轉(zhuǎn)功能，達(dá)到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。但由于時間及個人能力所限，本設(shè)計結(jié)果還有諸多不完善之處需要加以改進(jìn)，從而才能達(dá)到更加實用的效果由于本設(shè)計的工作臺的工作轉(zhuǎn)速較低，因而只需不大的電機輸出功率便可滿足較大的承載能力，但當(dāng)使用中需要提高工作轉(zhuǎn)速及承載能力時，則還需要對承載結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)做出進(jìn)一步改進(jìn)，方可滿足使用要求。但與此同時，也可能會使其結(jié)構(gòu)尺寸有所增大，這也是需要再次考慮的問題。當(dāng)出現(xiàn)上述諸問題后，可改變部分傳動件的使用或選用更高效的電機設(shè)備，這樣就有可能使上述問題加以解決。參考文獻(xiàn)1趙松年,張奇鵬主編.機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社,19982王繼文,景順,志強.淺析普通機床的數(shù)控改造,機床與液壓,2001-6-23章宏甲,黃誼主編.液壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社,20004宋學(xué)義主編.袖珍液壓氣動手冊.北京：機械工業(yè)出版社,19955李福生主編.實用數(shù)控機床技術(shù)手冊.北京：北京出版社,19936郭慶鼎,王成元等著.直線交流伺服系統(tǒng)的精密控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社(2000)1-25,40-587張建民主編.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計.北京：高等教育出版社,20018何玉安主編.數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社,20049《機床設(shè)計手冊》編寫組編.機床設(shè)計手冊,第一冊,部件、機構(gòu)及總體設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社,199610陳繼平,李元科編.現(xiàn)代設(shè)計方法.武漢：華中科技大學(xué)出版社,199711張春良,陳子辰,梅德慶.直線電機伺服進(jìn)給系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)問題,組合機床與自動化加工技術(shù).2001,1112WrightP.K.,21stCenturyManufacturing,PrenticeHall,200113JianmingYang,YoshikazuSuematsu,andZiboKang,Two-Degree-of-FreedomcontrollertoreducethevibrationofVehicliEngine-BodySystem,IEEETRANSACTIONSONCONTROLSYSTEMSTECHNOLOGY,Vol.9,No.2,MARCH200114徐灝主編.新編機械設(shè)計師手冊(下冊).北京：機械工業(yè)出版社,199515郝靜如主編.計算機輔助工程.北京：航空工業(yè)出版社,200016機電一體化技術(shù)手冊編委會.機電一體化技術(shù)手冊.北京：機械工業(yè)出版社,199417濮良貴,紀(jì)名剛主編.機械設(shè)計（第七版）.北京：高等教育出版社,200118孫恒,陳作模主編.機械原理(第六版).北京：高等教育出版社,200019韓秋實主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）.北京：機械工業(yè)出版,200420朱龍根主編.機械系統(tǒng)設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社,2001基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進(jìn)電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)HYPERLINK"/det