畢業(yè)設計--刀具庫總裝與控制系統(tǒng)設計

1、圖書分類號：密 級：畢業(yè)設計(論文)刀具庫總裝與控制系統(tǒng)設計DESIGN OF THE TOOLS ASSEMBLY AND CONTROL SYSTEM 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。論文作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權協(xié)議書本人完全了解關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知

2、識產權歸所擁有。有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W位論文的全部或部分內容，可以將本學位論文的全部或部分內容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名： 導師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要科學技術不斷進步，帶動著世界先進制造技術的孕育而生和一步一步的走向成熟，現(xiàn)代制造業(yè)非常重要的加工中心也必須更加完善不斷發(fā)展進步來滿足日益增長的需求，對于工件加工的效率高、加工誤差很小很多具有很高技術要求的加工，加工中心的每個部件都必須具備相應的高性能。在加工中心裝備了

3、刀具庫后，刀具的存儲能力得到了質的飛躍，機床的作用，工作能力以及工作效率都得到了很大的提升，而且機床在加工過程中各式各樣的干擾因素可以被最小化的隔離掉，加工精度會有明顯的提升。用較少的時間換刀、能夠準確定位刀具、能夠存放很多的刀具、節(jié)省空間、不易發(fā)生事故都是自動換刀裝置的優(yōu)點。降低速度的設備選擇三級圓柱齒輪減速器，它的傳動比高，各組成部件緊密依附，承載均勻。電動機要選用經(jīng)濟實惠的；齒輪和軸都需要硬性檢測；選取有適量槽數(shù)與撥銷數(shù)的槽輪機構；PLC主要來研究在選刀方面功能。關鍵詞 數(shù)控系統(tǒng)；加工中心；總裝與控制 ；刀具庫AbstractScience and technology progress

4、, drives, the world's advanced manufacturing technology developed and mature, step by step, the modern manufacturing important machining center must also be more perfect development progress to meet the increasing demand, the error of workpiece machining of high efficiency, small lot has the ver

5、y high technical requirements of processing, processing center of each parts must have corresponding performance. After machining center is equipped with a tool library, tool storage capacity got a qualitative leap, the role of the machine tool, work ability and work efficiency are a lot of ascensio

6、n, and in the process of the machine tool in processing all kinds of interference factors can be minimized isolation, the machining accuracy will have obvious ascension.Use less time, accurately positioning the knives, can store a lot of knives, save a space, not easy to happen accident are the adva

7、ntages of automatic tool change device. Reduce the speed of the three levels of cylindrical gears reduction gear was equipment selection, its transmission ratio is high, closely attached to the components, load evenly. Motor to choose economical; Gear and shaft all need hard detection; Selection of

8、adequate slot number and dial the number of pin slot wheel mechanism; PLC is mainly to study the features in terms of choosing tools.Keywords CNC system Machining center Assembly and control The cutting tool library全套圖紙 外文文獻扣扣 1411494633目 錄1 緒論111 理解加工中心和在國內外的進步情況及方向112刀具庫的概述和形式選擇413 鏈式刀具庫機構組成514此次研

9、究內容、好處與發(fā)展勢頭52 惠普型鏈條及鏈式刀庫系統(tǒng)傳遞能量研究721 惠普型鏈條及鏈式刀庫傳遞動能關注事項 .722 HP型刀庫專用鏈條823 鏈條參數(shù)的選擇924 支承1025系統(tǒng)布置113鏈輪的設計124 槽輪機構的設計145 電動機的選擇1751 計算刀庫的總重量1752 電動機的選擇186 減速箱的設計與計算2061 確定減速箱的總傳動比值和分配傳動比值20611 確定總傳動比20612 每段減速箱計算傳動比2062 計算減速箱的動力參數(shù)21621 各軸的轉速21622 各軸的輸入轉矩21623 每一個軸的給定功率（減速器效率是0.95）2163 減速箱內齒輪的設計22631 第一級

10、圓柱齒輪的設計22632 第二級圓柱齒輪的設計24633 第三級圓柱齒輪的設計2564 軸的計算與校核26641 軸的計算設計26642 軸的計算設計27643 軸的計算設計31644 軸的計算設計3465 軸承的選用與計算37651 軸與軸上軸承的選用37652 軸上軸承的選用與計算38653 軸上軸承的選用與計算397 PLC控制系統(tǒng)的設計41結論45致謝46參考文獻471 緒論11 理解加工中心和在國內外的進步情況及方向加工中心裝載刀庫，而且可以根據(jù)加工情況隨時換刀，多工序加工工件的數(shù)字控制機床。 首次把工件安裝在機床后，刀具是在機床在數(shù)字控制系統(tǒng)的指令下根據(jù)加工順序自動選擇和改變，轉換

11、機器運送工件速度、軸的轉動速度、相對于工件刀具的運行路線和另外一些幫助完成加工的部件，按照順序加工很多個工件表面。因為自動換刀和集中工序，加工中心縮減了機床調整、裝夾工件、度量等時間，從而大大提升了機床切削時間的利用率；縮短了工作過程時間，提高生產效率，節(jié)省資金。而對于產品更替速度快、形狀復雜多樣的零件、具有較高精度要求的中小批量生產此加工中心更為適用。一九五八年卡尼-特雷克公司制造出第一臺加工中心。將自動更換刀具的設備裝載在數(shù)字控制的臥式鏜銑床上，進而達到了加工鏜削、銑削、鉆削、攻絲和鉸削等很多步驟前提下仍然只需安裝工件一次。(1)加工中心的定義擴展加工中心在不同國度認知程度也不同。德國em

12、ag公司于一九九二年生產出機床的反裝立車是十年來最優(yōu)秀的，后來又發(fā)明出在一臺機床上對零件銼、車、銑、鉸等很繁雜要求加工的倒立加工中心。奧地利的wfl公司率先研發(fā)出M100（車銑復合中心），凸輪軸和更為難加工零件加工都可用其完成。進入到二十一世紀，為了實現(xiàn)所有的工藝加工可以在一臺機床上加工，日本的mazak公司就doneinone做出聲明。我們國家對加工中心的定義就顯得太落后了，還停滯在二十年代制定的自動換刀數(shù)控銼銑床。(2)加工中心的結構在不斷改進按照主要的軸安裝位置加工中心可以分為臥，立式。一般來說沒有轉臺的事立式加工中心，擁有數(shù)控或者分度轉臺事臥式加工中心，能夠聯(lián)合運動多個坐標也能夠對工件

13、的各個側面加工，更為方便對空間較繁雜曲面加工。另外，可以對加工對象執(zhí)行5個面處理的能把主要的軸調節(jié)成立軸和臥軸的能夠轉變的加工中心和同時安裝臥式和立式主軸的加工中心。加工中心是臥式的其樣式構造更新最為頻繁。我們現(xiàn)在見到最多的主軸箱在立柱對稱中心地方的臥式加工中心出現(xiàn)于主軸箱側掛的臥式加工中心并從一九八零年慢慢向主軸箱正掛進展。加工中心是臥式的其加工平臺設定位置不斷更變。時間最接近的便是對對于工件互換很不方便的x，y兩個方向由滑板完成的十字滑板型式，所以在2000年初反T型和T型結構自然而然發(fā)展起來了。他們的好處是不會因為加工平臺由于工件質量不夠均勻二產生承載不均造成崩潰力矩。相比較于加工中心是

14、臥式的，加工中心是立式的其構造改變較少，可是，日本科學家（牧野、安田等）發(fā)明的主要的軸箱體于立柱上方運動很具意義，從而使他們成為低誤差加工的精英。致力于完善葉片加工的切削形態(tài)，uechti公司把立柱發(fā)明同y軸有些偏移，在此基礎上，ST別汀AG工廠是把銑頭安裝與原來位置成22.5度，從而可以改善干預，方便釋放廢物，而且可以讓刀具將葉根也能夠切削到。(3)在加工中心安裝很多軸的方法在加工中心安裝很多軸的方法不斷發(fā)展以適應繁雜工件的生產需求。開始時是在立柱上增添一個連續(xù)轉臺或不斷開的分度頭完成四軸聯(lián)動，可是這未能處理好繁雜不同形狀工件加工的要求，尤其是葉輪和葉片。(4)主要構件和系統(tǒng)的進步永不停歇現(xiàn)

15、在數(shù)字控制設備向加快運動、增加傳遞軸的數(shù)量、增加編寫的程序、增加管理方式、增加控制軸數(shù)等道路進展。機床的信號流務必準確準時控制工件與刀具作相對運動，不可以出現(xiàn)誤差和失真，從而可以更好地配合高精度，高速等加工要求?，F(xiàn)在數(shù)控機床的進給速度和主軸轉速都很大，并且機床的選定位置的準確性也隨之增高，所以增加系統(tǒng)的識別能力和在電機與閉饋工件上使用技巧，達到控制系統(tǒng)、提升位置精度等，這些都是很好地處理方式。為了適應多樣性曲面的生產需求，設備務必提高提前解決問題能力，一直開發(fā)高級插補功能。數(shù)字控制設備的進化具體體現(xiàn)在較大延長設備的穩(wěn)定性，執(zhí)行系統(tǒng)更新?lián)Q代開，硬件的一直提高，輸出設備與軟盤驅動器識別能力共同發(fā)展

16、。伴著互聯(lián)網(wǎng)交流功能一直提高，加工中心適用更為寬廣。機器手和裝載刀具的設備（刀庫）是小型加工中心重要組成結構。鉆削速度很快的機床的刀庫會更多地使用轉塔，加工中心是立式更多使用斗笠式裝載刀具。而加工中心是臥式機床刀具庫是鏈式的變換余地也很多。伴著直線電動機，電主軸等功能部件的研制，加工中心的高速進給，高轉速不斷提高，即使速發(fā)展的時間只有十幾年，可是電機的構造也是一直進步，事故越來越少，因此機床的更新極為迅速。機動車零件是加工中心針對市場而重點發(fā)展，此外醫(yī)用器材、航天、實體模型、光學器材、信息技術等也很重要。航天設備大多數(shù)元件種類多，需求小，所以擁有5個軸的立式機床未來會成為主流。以后精度高的部件

17、、半導電性的實體模型、小型元件很有發(fā)展的前景。很多制造工廠正在抓緊開發(fā)五軸加工機從而適應于航天、實體模型、半導電性工件等行業(yè)。把制造模具作為重中之重的方案設備不停從廠家研發(fā)出這與前幾年把制造普通元件作為主要工作的立式加工中心成為明顯變化，因此可以顯而易見認識到提高速度、增加效率、提高產品質量多麼重要。很多生產制造商更為關注開發(fā)對很難切削材質搞重切削加工的機床來致力于高精度加工。與此同時，綜合加工步驟，縮減工件更替周期等多樣化生產能力更快地發(fā)展。很多廠商已經(jīng)試著在立式加工中心的控制軸方向增加一個或兩個軸，就會對于工件比較繁雜和曲面較多的工件可以只用一次的裝夾便可加工成型，生產效率高。關于開發(fā)產品

18、，必須在降低價格，與此同時永不滿足的開發(fā)高性能的技術以滿足用戶更為苛刻的要求。所以必須增加能夠調整種類、數(shù)量的隨時根據(jù)要求變化而變化的設備來更快的滿足環(huán)保要求的新技術發(fā)展。12刀具庫的概述和形式選擇不需要手動更換刀設備的重要構件是刀庫。它功能是存儲定量的刀具，主軸上刀具的變化是由機械手來控制完成。刀具庫有有形形色色的形式，鏈式和盤式是加工中心經(jīng)常使用的兩種刀庫。盤式刀庫如下圖），刀具能夠順著主軸傾斜方向、水平方向、垂直方向放置圖11 盤式結構刀具軸向放置最固定可是因為更換刀時刀和主軸擁有相同的方向，一些刀具要求變刀地方九十度調轉。有時因為刀具庫裝載很多的刀具，而想快速簡單的拿放刀具并且保證不影

19、響結構的緊湊性，可以使用彈倉式結構，現(xiàn)在非常多的刀庫裝備在機床立柱頂，側面。有時刀具庫能夠裝載很多的刀具，可以裝備于獨立的位置，從而避免刀庫工作不穩(wěn)定。刀庫為鏈式的大概原理圖見(1一2)，刀具裝備一般多為盤式，具有較為方便易變的結構不僅能夠使用鏈帶折疊回繞的途徑增加空間使用率，也能使用增加長度的鏈帶方式提高刀庫的裝備量，而且當裝載很多的刀也能夠使用連帶多用的方法 此次研究采取鏈式刀庫，此裝載刀具的設備存儲大部分針對刀具架位置和運行的控制。運行控制可把機器打開或關閉。位置控制能夠對工件架具體方位來檢查測試。圖12 鏈式刀庫13 鏈式刀具庫機構組成圖13 鏈式刀具庫的原理圖14此次研究內容、好處與

20、發(fā)展勢頭(1) 本課題研究目標對于現(xiàn)在刀具庫放置方式更加方便合適，減小刀具庫位置誤差。(2) 本課題研究內容零件在加工中心能夠被很多種方式加工，加工中心的刀具庫能夠使用很多各式各樣的刀具來選取，此次研究的刀庫能夠裝載刀的數(shù)量是三十二把，依照程序指令的需求，刀具庫能通過數(shù)控控制把適合的刀具傳到加工中心更變刀具的機械手地方?？刂苽鬟f刀具的時候找到更方便快捷的途徑。主要參數(shù)：1.刀具直徑的最大值：2502.刀具之間的距離：1903.刀具平均重量：5 4.刀具庫最多裝載刀的數(shù)量：32把(3) 本課題提出的研究意義與前景機床先前為獨立設計刀庫控制編程的，未選擇掌管刀的程序，作用比較少，僅能完成選刀、選擇

21、距離短的途徑、主軸更變刀具，也不能夠使用比較大的刀具。于電腦印象找刀的前提下選用了siemens840D獨特功用來進行自助選刀，簡化選刀過程，能夠執(zhí)行沒有裝刀的套的搜索。刀庫迅速變刀使用STEP7設計。PLC選用成型化研究方式來定位刀庫，此方式導致以后的研發(fā)相似機床很有好處，非常方便簡單使用于另外的設備上。自動換刀系統(tǒng)會很快的成長，提高生產效率，減小刀具位置誤差是要緊技術措施,對數(shù)字控制技術的進步有很大促進作用。2 惠普型鏈條及鏈式刀庫系統(tǒng)傳遞能量研究鏈式刀庫擁有構造容易、裝載刀多、工作誤差小、保養(yǎng)簡單省事和在換刀位置穩(wěn)定狀況下容易轉變裝載刀的能力等長處，適用于非小型加工中心應用。所以，對于鏈

22、式刀庫系統(tǒng)刀庫配件的開發(fā)和運用凸顯格外迫切。刀庫的鏈條叫做atc鏈條。atc鏈條能具備各種各樣種類，從2-1展示的hp型鏈條具備中空銷軸結構的傳送鏈，刀套裝在鏈條銷軸里面，不用其余的設備儀器，組成部件緊密相連，所以漸漸于ATC鏈條擁有主要位置。 圖21 惠普型鏈條16 軸用彈簧擋圈 2.刀套元件 3.筒套 4.內鏈板 5.外鏈板21 惠普型鏈條及鏈式刀庫傳遞動能關注事項 .(1)鏈式刀庫系統(tǒng)工況鏈式刀庫是單獨處在加工中心外面鏈傳送機構。組成機構有：伺服電動機、減速設備、鏈條、鏈輪、鏈指向、鏈支撐和松緊部件.。其執(zhí)行任務機床承載量小，承載平均，無功率輸出設備 ，電動機動力大部分用來消除工作時摩擦

23、阻力，機床運行速率小 。鏈條具備全支承，系統(tǒng)中只有主動輪是鏈輪 ，另外有指向功用幾乎都不是鏈輪。系統(tǒng)不是持續(xù)運行，能夠不讓刀具掉落，傳送刀具至更換刀地方無處不能太高，而且整個過程必須運作平順。 （2） 多邊形效應導致機床傳遞能量運作機能（3） 鏈條傳遞動能是中央會有阻擾元件的不是共軛嚙合傳動，傳動工作造成多邊形效應 。當主動輪以一定的轉速運轉 ，從動輪角速度和鏈條線速度對稱性改變，鏈輪與鏈條接觸產生沖撞，從圖 2-2 鏈條中軸線于鏈輪來回轉動時造成對稱的橫向移動。大部分參考文獻，在鏈傳動的多邊形效應中，更為關注速度改變和嚙合沖撞。但在刀庫傳動系統(tǒng)中更應該注重鏈條的側向移動，這樣做是由于它是可能

24、是造成系統(tǒng)運作不穩(wěn)定不夠線性的重要因素。鏈條橫向移動的峰值r可以用一下公式運算得出 ： 式中 P是鏈條每兩節(jié)之間的距離，單位是毫米；Z是鏈輪含有齒的數(shù)量。圖22 鏈傳動多邊形效應造成的側向移動（3）鏈節(jié)運行工作當中經(jīng)受地張力峰值刀庫鏈條不僅是刀具承載物，還是運送刀具的牽動機構。理解學會鏈條工作中對鏈節(jié)上的造成最大張力（ Fmax） 尤其關鍵。Fmax是鏈條強度設計的本質 。鏈節(jié)運動張力（F）和其地點有關，最大張力（Fmax）產生于驅動輪嚙進位置。其和鏈傳送機構裝置形式 、鏈條剛開始時有張力、摩擦系數(shù)、支承形式、支承和鏈條地之間距離多少、鏈條和刀具一共有多重等要素有聯(lián)系。鏈節(jié)承受的額定拉力可按下

25、式計算 ：Fmax=K(F0+)式中 n代表系統(tǒng)區(qū)段數(shù)量；F0代表鏈條剛開始工作時所受拉力 ，N，建議 F0：500到 800N； K代表思考鏈條和鏈輪的契合沖撞、鏈條 運動途徑改變原因導致另外的動載荷的系數(shù)，此次選擇 K=1.15到 120；Fi系統(tǒng)在未知未知遭受的阻力(重點是各區(qū)段摩擦阻力)，N。圖 2-3展示出的是常見的結構鏈式刀庫鏈節(jié)各個位置張力情況。圖2-3 鏈節(jié)張力布局示意圖22 HP型刀庫專用鏈條惠普型刀特殊鏈為一個大節(jié)距鏈板空心銷軸。國際市場的惠普鏈的具體結構是不一樣的。2-4結合一些經(jīng)常見到的形式，2-4（e）是改善設計。圖2-4 HP型鏈條結構五種形式比較，圖2-4（e）除

26、了具備常見的鏈的鏈結構特點，并且擁有以下益處：(1) 由于刀套是塑料的和金屬鏈條能夠分開的結構形式，方便調保養(yǎng)與改變刀套。(2) 刀套使用較好的工程塑料埋鋼總體構造來加強機器強度，縮減鏈條重量。這種刀套大小不會因氣溫改變而改變太多。(3) 內鏈板和鋼套使用過盈配合構成牢固結構，確保內節(jié)內寬大小，從而導致鏈條和鏈輪具備優(yōu)秀的裝配，確保機械手拿取刀具需要的軸向位置誤差不可太大。(4) 塑料刀和鋼套選取的間隙配合，應用對應轉動工作時來避免方向工件產生故障。這種組合形式也可以少量彌補機械手拿刀精度。23 鏈條參數(shù)的選擇惠普型鏈條的機構大小由于刀柄一拉釘工件機構大小來決定，圖2-5被提供為供主機廠依照刀

27、柄一拉釘大小選擇惠普型鏈條的大小和結構。HP型鏈條的機構大小大多由刀柄，拉釘組件機構大小來決定。此次研究使用刀柄號是32的鏈條，從附表1選擇的參數(shù)為， ，。圖2-5 所示惠普型鏈條結構和大小 （毫米）24 支承鏈式刀庫支承的選取很大程度上會影響到鏈條工作時的阻力。此次研究時，我們要特別關注系統(tǒng)產生多邊行效應時，什么導致了鏈條節(jié)線不穩(wěn)定。若是策劃不合適，支撐位置不合適和鏈條和支承之間距離不夠，可能會引起鏈條工作阻尼增加。支撐點最好設計在接近鏈輪、光輪的進入，嚙離開位置，而且確保讓鏈條有關涉時，也能由軌道中容易穿過。圖2-6布局，支持設置在板，一個側鏈，鏈可以減少運行阻力。圖2-6支承布置25系統(tǒng)

28、布置容刀量影響刀庫的安放。為確保位置精度，更換刀具的地方大多選在鏈輪的圍齒內。機床規(guī)劃要爭取節(jié)約使用空間。在完成安排計劃后，要經(jīng)過鏈長和中心距運算得出結果。2-7是策劃刀庫建議的幾種安排形式。本論文選（b）圖作為設計方案。2-7 所示傳動機構策劃及支乘點3鏈輪的設計 （1）刀庫系統(tǒng)空間大小決定布局，鏈輪選擇的齒數(shù)較少，鏈輪齒數(shù)選取不應太少從而消減多邊形效應。大概大于八齒，不然鏈條工作當中左右移動量會對支承導軌策劃導致出現(xiàn)難題。齒數(shù)拿定后，參考下面的公式選擇鏈輪齒頂圓直徑： Da= P(02 06)+ctg(180Z)選用45鋼制作鏈條，每兩段鏈節(jié)是一百三十毫米，假設齒的數(shù)量是八。從3得分度圓直

29、徑齒頂圓直徑 式(3.1)根圓直徑 式(3.2)齒得兩邊槽的直徑 式(3.3) 齒輪的寬度 取兩列鏈輪一共的寬度 =鏈的排距把鏈輪策劃為圖3-1中三片結合分布，從而達到在驅動輪上安放定位用分度輪規(guī)定。圖3-1 鏈輪結構1.左鏈輪片 2.分度輪3.右鏈輪片4.連接螺栓5.定位銷（2）齒形 鏈輪齒形可以使用經(jīng)常使用的三個圓弧一條直線齒的形狀。最好使用節(jié)線分離輪齒形狀，因為刀庫自動確定位置是需要鏈輪于圓周方向可以少量移動。計算節(jié)線分開大小按下面公式。（3）鏈輪材料 鏈輪齒面大多受熱加工，讓其具有規(guī)定的強度，從而令鏈輪材質的輪齒具備充足的強度與使用壽命。參考材料見表3-1。表3-1鏈輪材料熱加工理齒面

30、強度適用對象15、20滲碳、淬火、回火50-60HRCZ<=25有沖撞載荷的鏈輪35正火160-200HBSZ>25的鏈輪45、50、ZG310-570淬火、回火40-45HRC沒有強烈的沖撞振動和規(guī)定有一定使用壽命的鏈輪15Cr、20Cr滲碳、淬火、回火50-60HRCZ<25的大功率傳動鏈輪40Cr、35SiMn、35CrMo淬火、回火40-50HRC規(guī)定強度好和使用壽命長的關鍵鏈輪A3、A5焊接退火140HBS中低速、中等功率的較大鏈輪大于等于HT200的灰鑄鐵淬火、回火260-280HBSz>50的鏈輪夾布膠木p<6kw、速度不宜太小、規(guī)定工作時安全可靠、

31、噪聲低的鏈輪因為選取45鋼加工制作成的鏈輪，從而熱加工所需淬火、回火，齒面強度是40-45HRC,使用范疇沒有猛烈沖撞波動和使用壽命長。（4）鏈輪的潤滑 鏈傳動鏈輪鏈條潤滑是非常關鍵的，適合的可以充分降低鏈條鉸鏈破壞，使用周期更久。4 槽輪機構的設計 槽輪機構(又叫馬爾他機構)可以將主動軸以平均持續(xù)工作轉變成從動軸的有規(guī)律的中斷工作，經(jīng)常使用于各類形式變位系統(tǒng)中。內嚙合槽輪系統(tǒng)和球面槽輪系統(tǒng)外嚙合槽輪機構是輪槽系統(tǒng)的三種根本形式。外嚙合槽輪系統(tǒng)應用于鏈式刀庫。1主動曲柄、2輪槽、3滾子和4鎖止盤結合外嚙合槽輪系統(tǒng)工作原理如4-1所示。圖4-1 外嚙合槽輪系統(tǒng)工程圖槽輪回轉中心線平行于外嚙合槽輪

32、系統(tǒng)主動曲柄繞轉中心線。一般來說主動曲柄是勻速繞轉，主動曲柄上的鋼珠到達鍵位時會導致槽輪倒轉工作，而鋼珠從鍵位離開后，槽輪也會停止運動，同時定位。當只有一個滾子，曲柄轉動，一個轉子槽旋轉停止步進運動。（1）運動系數(shù)與槽數(shù)的確定運動系數(shù)()是一個往返動作中，槽輪工作時間t2比上銷輪工作時間t1。關于外槽輪系統(tǒng)由于防止和減弱輪槽于初始工作與結束工作時的撞擊，圓銷將要進去或離開徑向槽瞬間，圓銷中央線速度方向大都順著徑向槽中央線方向，從而更為方便槽輪開始結束時角速度是0。     N代表槽輪包含槽的數(shù)量。當主要部件均勻1工作時，槽輪完成一次工作用時 t2 = 2

33、10/1 。主動撥盤相應分布n個圓形銷子，同時主動撥盤工作2/k 度就結束輪槽一個工作周期，完成此過程的時間。        從上述得，因為外嚙合輪槽系統(tǒng)的運動參數(shù)必須比0大，于是它的鍵槽量 z 會不小于3。而n 等于1 的情況下, z 不會影響,一直比0.5小，這便是外嚙合輪槽系統(tǒng)的工作周期一直是比中斷周期小的原因。另外，運動系數(shù)一直比1小因為輪槽系統(tǒng)是作中斷工作，停止工作時便會多出時間。從而 n 和z的關系是，常取 z在四到八之間。圖4-2槽輪機構（1）槽輪機構的角加速度和角速度曲柄導桿系統(tǒng)槽輪系統(tǒng)的工作研究同

34、樣。4-3各列舉出鍵位的數(shù)量是4、6、8的外嚙合輪槽系統(tǒng)角速度2/1 和角加速度2/12 地改變情形。由圖可知，鍵位的數(shù)量越小，角速度、角加速度的改變越高，對系統(tǒng)的損害更大。圖4-2輪槽系統(tǒng)角加速度和角速度的變化便知，槽輪槽的數(shù)量用8個。輪槽的質料是45鋼，假定鍵位的數(shù)量是八個，撥銷直徑（d）是中心距。由參考文獻3得 主動曲柄半徑 式(4.1)槽輪半徑 式(4.2)槽輪高 mm 式(4.3)槽深 R2-bmm 式(4.4)鎖止弧半徑 式(4.5)槽輪寬 式(4.6)輪轂寬 式(4.7)5 電動機的選擇51 計算刀庫的總重量(1)選擇鏈節(jié)鏈片的尺寸大小見圖5-0： 圖50 鏈片結構圖(2) 單個

35、鏈片的體積(3) 單個鏈片的重量材料為45鋼，通過查閱 2 表1-1，(4) 一個鏈節(jié)的占用空間大小v³(5) 一個鏈節(jié)的體重(6) 全部刀具的鏈片鏈節(jié)的共重(7) 全部刀具的總重量kg(8) 刀庫的總重量為其余零件和標準件的質量是式中的10kg，52 電動機的選擇綜合下面要求挑選電機：電動機承載量、規(guī)定提高的溫度與開啟時轉動力矩篩選應按照速度改變量，開啟次數(shù)多少和正常工作時的轉動力矩為參考，選取電機馬力，篩選降溫方法。而且篩選電機工作能力需有一定變化空間。一個大的輔助功率減少了電機的工作能力，為異步電動機，工作能力將變得更為糟糕，增加額定轉動力矩驗證制作的機器好壞和成本。另外，務必

36、達到不浪費能源，關注工作的安全穩(wěn)定性，進貨狀況、安置保養(yǎng)難易，產物價格是否便宜、組裝花費多少、工作及修理資金、備品備件的普遍性、加工開始和結束時電機的工作能力是否一致多種要素選擇電機。查閱資料3知 撥銷轉速是選取輪槽的中斷時間是5 srmin那么輪槽轉動的速度 min輪槽工作時的角速度 rmin鏈輪工作時的速度 ms電機的提供的功率 式(5.1)電機的提供的力是 鏈條的速度為 ms刀庫的總的工作效率為 式(5.2)上述的常值選取 軸套運轉效率0.99； 鏈傳動效率0.93； 齒輪傳動效率0.98； 滾動軸承傳動效率0.98。那么取電動機的額定功率為1.5kw依照生產機械需求選擇電機最大轉動速度

37、。選定電機最大轉動速度，同時，務必思考系統(tǒng)降低速度機構的傳動比結果，二者互相參考，通過技能、價格整體相比來選取。一般來說，電機轉動速度要大于五百轉每毫米，原因是轉化的能量不變時，電機轉動速度越小，體積就越大，購買時更不會便宜，并且工作能力不足，若選擇高速電機，一定會增加機器降低速度設備的傳動比，導致系統(tǒng)傳遞能量過程更為繁雜。Y型電機為完全關閉自動降低溫度的籠型三相異步電動機，為剛剛研發(fā)的主要產品，達到了國際電工委員會的指標。擁有不會浪費能量，效率好，開啟時轉動力矩大，音噪小，振動弱，安全穩(wěn)定，利用保養(yǎng)簡單便利和其他特質。普遍利用在無容易燃燒、容易爆炸或腐蝕性氣體的多數(shù)場所和特別需求的機械裝備上

38、，像風機、運輸機械、泵、攪拌機、農業(yè)機械、金屬切削機床和食品機械.使用y90l 4型電機參考 3 計劃，其最大功率為1.5千瓦，相同轉動速度r/min，全轉動速度r/minr/min6 減速箱的設計與計算61 確定減速箱的總傳動比值和分配傳動比值611 確定總傳動比根據(jù)選擇地系統(tǒng)主軸轉動速度和電機在達到額定裝載時的轉動速度,及得降低轉速設備的傳動比 式（6.1）由于降低轉速設備傳動比大于不小于40，因此降低轉速設備使用直齒圓柱齒輪3級。擴展的驅動裝置。可是因為兩邊軸承的齒輪非相應排列，從而導致沿齒寬承受能力非平均，對兩側軸承的負載不一致。為解決這個問題，設計這種減速器時鼻血重點考慮以下幾點：1

39、軸的剛度應該選擇大的；2轉動力矩必須由遠離齒輪的位置進入，從而縮小承受量順著齒寬分散不平均。減速器大概原理圖見6-01軸2軸3軸4軸Z1Z2Z3Z4Z5Z6圖60減速器大概原理圖612 每段減速箱計算傳動比調節(jié)傳動比的重要原則：1）讓每級傳遞能量的負荷量盡可能一樣；2）讓每級傳遞能量中的大齒輪在浸入油的體積大概一樣，使其更為平滑；3）讓降低轉速設備達到體積和體重最小等。確定一級，二級傳動比分別為為=3，=3.5，設三級傳動比為,利用下公式計算 式(6.2)62 計算減速箱的動力參數(shù)621 各軸的轉速軸工作時轉動的速度r/min軸工作時轉動的速度r/min軸工作時轉動的速度r/min軸工作時轉動

40、的速度r/min622 各軸的輸入轉矩電動機提供的工作力矩N.m軸轉動時的力矩=10.3N.m軸轉動時的力矩N.m軸轉動時的力矩N.m軸轉動時的力矩N.m623 每一個軸的給定功率（減速器效率是0.95）軸單位時間內所做的功kw軸單位時間內所做的功kw軸單位時間內所做的功kw軸單位時間內所做的功kw63 減速箱內齒輪的設計631 第一級圓柱齒輪的設計1選擇材料： 小齒輪 40Cr（回火 硬度280HBS） 大齒輪 45 （回火 硬度240HBS）2 齒輪的面接觸疲勞強度運算3 大致運算計算轉矩N.mm齒寬系數(shù)參考表12.135 取接觸疲勞最大值查閱12.17C5 知MPa ，MPa運算出的可以

41、使用的接觸應力是 ， 由512.16 取=85小齒輪直徑運算參考(6.3) 式(6.3)取 計算齒寬 校核計算圓周速度 式(6.4)查5 12.6 選擇8級的精度等級 齒數(shù)和模數(shù)先選擇齒的數(shù)量是 ， 由512.3 取 那么 使用系數(shù) 由512.9 取 動載系數(shù) 根據(jù)查閱512.9 選擇 齒輪相互之間載荷分配系數(shù) 根據(jù)參考文獻512.10 首先算出圓周力 式(6.4) 式(6.5)（ ) 便算出式(6.7)齒向載荷散布系數(shù) 根據(jù)512.11可知 式(6.8)載荷系數(shù) 式(6.9)彈性系數(shù) 根據(jù)512.12 可知 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查閱5圖12.16得 接觸最小安全系數(shù) 查閱5表12.14 得 總工作

42、時間 受力周期變化次數(shù) 由5表12.15得,約則 指數(shù) 式(6.10)先前猜測的應力周期變化的次數(shù)不錯 式(6.11)接觸壽命系數(shù) 由5圖12.18知，可使用的接觸應力 式(6.12) 式(6.13)驗算 式(6.14)運算后答案可以看出，接觸疲勞強度比較適合，齒輪體型不需要更改。3確定傳動主要尺寸分度圓直徑 ，中心距 632 第二級圓柱齒輪的設計1材料的選擇： 小齒輪 40Cr（回火） 硬度280HBS 大齒輪 45 （回火） 硬度240HBS2初步計算轉距 N.mm齒寬系數(shù) 通過5表12.13 取 接觸疲勞最大值 通過512.17C得 MPa ，MPa 運算得需用接觸應力 0.9MPa ，

43、 0.9MPa 由512.16 取 運算得小齒輪直徑 式（6.15）圓整取 運算得齒寬 3檢驗運算圓周速度 齒數(shù)和模數(shù)先選擇 ，由512.3 取 那么，4計算傳動主要尺寸分度圓直徑 ，中心距 633 第三級圓柱齒輪的設計1材料的選擇： 小齒輪 40Cr（回火 硬度280HBS） 大齒輪 45# （回火） 硬度240HBS2初步運算轉距 N.mm 式（6.16）齒寬系數(shù) 從512.13知 接觸疲勞最大值 根據(jù)書籍5圖12.17C知MPa，MPa初步計算的需用接觸應力 0.9MPa， 0.9MPa 由512.16 取 先運算出小齒輪直徑 式（6.17）圓整取 先運算出齒寬 3檢驗運算圓周速度 式(

44、6.18)齒數(shù)和模數(shù)可以先選定 則 ，由512.3 取 則 ，4確定傳動主要尺寸分度圓直徑 , 中心距 64 軸的計算與校核641 軸的計算設計1挑選軸的用料，得出許用應力根據(jù)上述前提得降低速度設備傳遞能量的功率小，軸的原料沒有硬性規(guī)定，所以選取45號鋼并且進行回火加工。由5表13.4得抗拉強度MPa 屈服點MPa彎曲疲勞極限于扭轉疲勞極限分別為 MPa ， MPa 2依照改變轉動強度粗略運算出軸的直徑根據(jù)5表13.1得A在118到107之間，A是振動幅度，并從13.2知道軸直徑的最小值是 式(6.19)思考到軸在最小直徑的地方要裝備制動器，便會出現(xiàn)鍵槽，所以把大致算出的直徑增加百分之三到百分

45、之五 式(6.20)由513.34，選擇規(guī)定的直徑3軸的組成形式圖61 軸的結構草圖(1) 選定在軸上工件的加固方法和位置軸組成方式的選定，務必在選定軸上部件地拆裝次序和加固方法的基礎上，由圖6-1可知，因為齒輪軸直徑不大，固選用齒輪軸形式。軸承是用軸的左端嵌入軸段上的，選擇過盈的配合方法，軸向加固選擇軸套和軸肩來實現(xiàn)，然后安裝制動裝置，外圍加固選擇平鍵來固定，軸向固定選取軸套與軸肩來達到要求。(2) 確定各軸段的直徑如上圖，軸段的最小直徑。第二個軸放置在軸承和軸II部分務必達到軸承的內徑的硬性規(guī)定，因此軸向截面（2）的直徑，通過 2 6-1選取6204類深溝球型軸承。軸段當做軸肩，其尺寸為。

46、因為齒輪生產過程中，想要成功去掉刀具，固軸段是拿去道具的鍵槽，它的直徑是。(3) 確定各軸段的長度由于軸挑選的為齒輪軸，進而軸段的長是32毫米，退刀槽的寬是5毫米。想要確保齒輪外圍的面與箱體內壁不會相互碰撞，齒輪斷面與箱體內壁之間必須有一些間隔，建議此間隔用10，為了確保軸承成功安置于箱體軸承加工好的空中（軸承的寬是12），還要關注軸承是否平滑，建議選擇軸承端面距箱體內壁的間隔為5，制動系統(tǒng)總體長度，軸段選定軸組成方法，務必在此基礎上選定軸上零件加固方法和拆裝次序，從6-1知，因為齒輪的軸徑不大，固選用齒輪軸的方式(4) 因為此軸承載阻力比較低所以不一定要用彎矩組成強度核對軸徑。642 軸的計

47、算設計1決定軸的材質，選用可以使用的應力從上面前提得降低速度設備傳遞能量的功率隸屬小功率，而這與用什么加工的沒有特別需求，所以選取45號鋼然后做回火加工。由參考文獻5表13.4得抗拉強度和屈服點分別為 MPa MPa彎曲的疲勞峰值與扭轉的疲勞峰值分別是 MPa MPa 2依照扭轉的強度估計軸的直徑從513.1知A=118107，A是震動幅度，由公式13.2知軸最小的直徑是想到軸上應該出現(xiàn)鍵槽，所以把估算的直徑增加到百分之三到百分之五從513.3-4，選擇其規(guī)范的直徑為3軸的組成形式圖62 軸的結構草圖選擇軸上組件的地址和加固的形式按照軸的組成形式規(guī)定，通過2個可以滾動軸承來組裝，從左至右把齒輪安裝好，選擇軸套做軸向加固其兩側，齒輪整體用鍵夾固，把軸承對應裝配在齒輪的兩邊，齒輪整體上用軸肩夾固確定各軸段的直徑從6-2知，把軸承固定在軸段的地方，軸承的內徑務必滿足硬性要求，所以選擇軸段的直徑，查看26-1選擇6204型深溝球的軸承。利用過盈的配合方式夾固軸承周圍，選擇很有彈力的擋圈和軸肩夾固軸向，取軸段地直徑是。取軸段的直徑為。確定各軸段的長度由于軸中比較小的齒輪采用齒輪軸