裝備項(xiàng)目說明書

1、組合機(jī)床多工位回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 機(jī)械制造裝備項(xiàng)目 題目名稱 組合機(jī)床多工位回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)號姓名 學(xué)號姓名 指導(dǎo)教師 成績評定 教師簽名 2012 年 06 月 20 日目錄0 摘要41 設(shè)計(jì)概述4l 1.1組合機(jī)床應(yīng)用概述4l 1.2組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢42 總體設(shè)計(jì)方案5 2.1 加工內(nèi)容52.2 動力設(shè)計(jì)5 2.3 定位設(shè)計(jì)52.4 夾具設(shè)計(jì)53 工作臺組件選型和設(shè)計(jì)63.1 回轉(zhuǎn)工作臺的循環(huán)工作方式設(shè)計(jì)6 3.2 氣缸的設(shè)計(jì)73.3 行程開關(guān)選型94 回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)94.1 回轉(zhuǎn)工作臺概述94.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇及運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算

2、104.3 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)114.4 齒輪傳動的設(shè)計(jì)114.5 蝸桿渦輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算154.6 蝸桿軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算194.7 軸承校驗(yàn)與計(jì)算204.8 輸出軸的設(shè)計(jì)214.9 軸承設(shè)計(jì)與校核244.10 鍵的選擇 255 PLC控制硬軟件設(shè)計(jì)265.1工藝要求及動作流程265.2 I/O端口分配圖265.3控制部分說明275.4 PLC梯形圖275.5 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行276 總結(jié)28參考文獻(xiàn)28附件1主要部件清單29 2 傳動結(jié)構(gòu)、爆炸圖303 裝配圖314 總體爆炸圖325 主要零件工程圖33 0 摘要：組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少數(shù)專用部件組成的多軸、多刀、

3、多工序、多面或多工位同時加工的高效專用機(jī)床，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高出幾倍或幾十倍。組合機(jī)床具有生產(chǎn)效率高、加工精度高、自動化程度高、成本低、研發(fā)周期短、操作簡單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用。本小組的設(shè)計(jì)任務(wù)是對組合機(jī)床多工位回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體包括：分析被加工零件工序要求；觀摩測繪已有試驗(yàn)臺；擬定回轉(zhuǎn)工作臺的循環(huán)方式、驅(qū)動方式、定位方式；設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺機(jī)械部件；設(shè)計(jì)工件定位夾緊結(jié)構(gòu)；用PLC控制硬軟件系統(tǒng)。使設(shè)計(jì)出來的組合機(jī)床具有六個加工工位，能夠加工出滿足精度要求和尺寸大小的零件。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 回轉(zhuǎn)工作臺 定位 PLC 1 設(shè)計(jì)概述 1.1 組合機(jī)床應(yīng)用概述在批量生產(chǎn)中為了提高生

4、產(chǎn)率，縮短加工時間和輔助時間，盡可能使輔助時間和加工時間重合，使每個工位安裝多個工件同時進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機(jī)床。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具與工件的相對進(jìn)給運(yùn)動，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。1.2 組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢二

5、十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.50.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT76級，孔距精度可達(dá)O.03O.02微米。專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種

6、，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。2 總體設(shè)計(jì)方案2.1 加工內(nèi)容在回轉(zhuǎn)工作臺上，工件在一次裝夾中可以完成五道工序的加工，加工工序分別是銑端面、鉆中心孔、鉆盲孔、鉆通孔、擴(kuò)孔。工件規(guī)格40*40*60mm，其零件工程圖詳見附件。 2.2 動力設(shè)計(jì)根據(jù)工作循環(huán)要求及加工工件，設(shè)計(jì)傳動路線，確定電機(jī)型號，齒輪，蝸桿蝸輪、蝸桿軸、輸出軸的基本參數(shù)并對其進(jìn)行校驗(yàn)及回轉(zhuǎn)工作臺的尺寸；根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)確定箱體，完成回轉(zhuǎn)工作臺的總體設(shè)

7、計(jì)。最后，對工作臺進(jìn)行建模及渲染。2.3 定位設(shè)計(jì)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，采用雙重定位。回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)到預(yù)定位置后，行程開關(guān)與撞塊接觸，回轉(zhuǎn)工作臺停止，此時，蝸桿上的氣壓缸接收信號，把蝸桿夾緊，防止工作臺繼續(xù)轉(zhuǎn)動。與此同時，工作臺上的定位孔正好與氣壓缸上的推桿對正，裝卸工位處的氣壓缸接收信號，把推桿推進(jìn)回轉(zhuǎn)工作臺上的定位孔，把回轉(zhuǎn)工作臺定位住。2.4 夾具設(shè)計(jì) 本項(xiàng)目采用單活塞桿雙作用氣缸來裝夾工件，當(dāng)氣體從A管進(jìn)入氣缸時，氣缸活塞推動夾具，內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)使夾具逆時針旋轉(zhuǎn)90度向上升起；當(dāng)氣體從B管流出氣缸時，活塞拉下夾具，使其順時針90度向下壓緊。如下圖所示，放置工件的工作臺規(guī)格為40*53，使工件剛好

8、放入工作臺，在夾具的作用下僅剩一個沿加工方向的自由度，實(shí)現(xiàn)可靠固定。夾具：3 工作臺組件選型和設(shè)計(jì)3.1 回轉(zhuǎn)工作臺的循環(huán)工作方式設(shè)計(jì)多工位回轉(zhuǎn)工作臺式機(jī)床共有連續(xù)全自動工作循環(huán)、單機(jī)半自動循環(huán)和手動調(diào)整三種工作方式。連續(xù)全自動和單機(jī)半自動循環(huán)的控制要求為: 按下啟動按鈕，上料機(jī)械手向前， 將待加工零件送到夾具上，同時進(jìn)料裝置進(jìn)料，然后上料機(jī)械手退回原位， 進(jìn)料裝置放料， 回轉(zhuǎn)工作臺自動微抬并轉(zhuǎn)位，接著多個工作滑臺向前， 多個動力頭同時加工，加工完成后， 各工程滑臺退回原位，下料機(jī)械手退回原位并取走已加工完的零件，完成一個工作循環(huán)， 并開始下一個工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)全自動工作方式。如果選擇預(yù)停， 則

9、每個工作循環(huán)完成后， 機(jī)床自動停止在初始位置、等到再次發(fā)出啟動命令后，才開始下一個循環(huán) 這就是半自動循環(huán)工作方式。手動控制方式主要用于檢查和維修。根據(jù)工作循環(huán)方式的特點(diǎn)，選擇單機(jī)半自動循環(huán)，即每個工作循環(huán)完成后， 機(jī)床自動停止在初始位置、等到再次發(fā)出啟動命令后， 才開始下一個循環(huán)。 所設(shè)計(jì)工作循環(huán)圖表示如下：3.2 氣缸的設(shè)計(jì)3.2.1 氣缸概述：氣缸是一種引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動的圓筒形金屬機(jī)件，其作用是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動、擺動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。氣缸的種類很多，按結(jié)構(gòu)特征，氣缸主要分為活塞式氣缸和膜片式氣缸兩種；按運(yùn)動形式分為直線運(yùn)動氣缸和擺動氣缸兩類。3

10、.2.2 氣缸的結(jié)構(gòu)：氣缸主要由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：3.2.3 氣缸的工作原理：以單活塞桿雙作用氣缸為例，氣缸內(nèi)部被活塞分成兩個腔。有活塞桿腔稱為有桿腔，無活塞桿腔稱為無桿腔。當(dāng)從無桿腔輸入壓縮空氣時，有桿腔排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負(fù)載推動活塞運(yùn)動，使活塞桿伸出；當(dāng)有桿腔進(jìn)氣，無桿腔排氣時，使活塞桿縮回。若有桿腔和無桿腔交替進(jìn)氣和排氣，活塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動。3.2.4 氣缸的選擇：根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大，不

11、僅使設(shè)備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。3.2.5 確定氣缸的類型和參數(shù)：確定氣缸類型為單活塞桿雙作用氣缸，結(jié)合項(xiàng)目需要，選用北京豐鼎泰克機(jī)電經(jīng)營部內(nèi)徑為50mm的氣缸，其規(guī)格為62*62*93，尺寸大小符合設(shè)計(jì)要求；其理論作用力可達(dá)500N，在加工狀態(tài)能實(shí)現(xiàn)可靠固定，其參數(shù)如下圖所示。3.3 行程開關(guān)選型3.3.1概述：本項(xiàng)目中選用Z-15GQ21-B型號的行程開關(guān)，用來對回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行分度定位。選用Z-15GQ21-B型號的行程開關(guān)的原因：該行程開關(guān)斷路容量達(dá)15A，且精度高（重復(fù)精度良好）。有標(biāo)準(zhǔn)型、分割接觸型、維持接觸型等豐富品種，標(biāo)準(zhǔn)型中還具有微小負(fù)載用系列，保護(hù)端子部位

12、的安全，具有防滴功能的防滴端子，以及保護(hù)蓋和塑料端子型。3.3.2工作原理：行程開關(guān)的原理就是壓下開關(guān)使其閉合或斷開，以獲得機(jī)械行程到位的信號3.3.3工作過程：回轉(zhuǎn)工作臺上均勻分布六個行程開關(guān)，工作臺底部聯(lián)接的大齒輪回轉(zhuǎn)，進(jìn)行分度運(yùn)動。在大齒輪上以 60 ° 的間隔均布6個擋塊，分度時，工作臺先快速回轉(zhuǎn)。當(dāng)進(jìn)入規(guī)定位置時， 擋塊碰撞限位開關(guān)，發(fā)出信號使工作臺停止回轉(zhuǎn)。 4 回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)4.1回轉(zhuǎn)工作臺概述4.1.1 回轉(zhuǎn)工作臺傳動方案為：步進(jìn)電機(jī)帶輪傳動回轉(zhuǎn)工作臺。4.1.2 主要參數(shù)：（1）最大回轉(zhuǎn)半徑：600 mm （2）回轉(zhuǎn)角度：0 -360° （3）回轉(zhuǎn)精度：1

13、5/脈沖（4）最大承重重量：M=200kg（5）工作情況：兩班制，每天8個小時，工作壽命為8年。連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn);（6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量；（7）工作環(huán)境：室內(nèi)，輕度污染環(huán)境； 4.2步進(jìn)電機(jī)的選擇及運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動慣量：由于工件的質(zhì)量相對于工作臺可以忽略，且不考慮轉(zhuǎn)臺外部阻力矩。實(shí)際工作中，工作臺的轉(zhuǎn)速為n=10rad/min，由主要技術(shù)參數(shù)可得 轉(zhuǎn)臺角加速度為所以最大力矩為 由工作臺工作狀態(tài)及轉(zhuǎn)速，初步確定步進(jìn)電機(jī)型號為三相步進(jìn)電機(jī)BSHB31112，保持轉(zhuǎn)矩T= 8>6.27 ；額定轉(zhuǎn)速為800rpm，基本技術(shù)參數(shù)如下 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的基

14、本參數(shù)，其加速轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩符合電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩特性曲線及啟動轉(zhuǎn)矩特性曲線，所以完成步進(jìn)電動機(jī)選定。有電機(jī)的轉(zhuǎn)速及工作臺實(shí)際工作時的轉(zhuǎn)速，可得總的傳動比為=800/10=80；分配傳動比，。取齒輪傳動比為2.2，蝸桿蝸輪傳動比為62.所以有。因?yàn)椋栽搨鲃颖瓤扇　?.3 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)4.3.1 各軸轉(zhuǎn)速（r/min）n1 = nd=800(r/min)n2 = n1 /i1=800/2.5=320(r/min)n3= n2/ i2=320/31=10.32(r/min)4.3.2 各軸轉(zhuǎn)矩N·mN·m 4.4 齒輪傳動的設(shè)計(jì)4.4.1選定齒輪類型、精度等級、材

15、料及齒數(shù)1）因?yàn)楣ぷ魇肄D(zhuǎn)速不大，為一般工作機(jī)器，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪2）按GB/T100951998，選擇7級精度3）材料：高速級小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBS，高速級大齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為 240HBS。4）初取小齒輪齒數(shù)=24，大齒輪齒數(shù)Z=×Z=2.6×24=62.4取62.5）初選取螺旋角=14°4.4.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）確定各參數(shù)的值:載荷系數(shù)選擇：試選=1.6區(qū)域系數(shù)Z：查課本（以下涉及到的課本皆為機(jī)械設(shè)計(jì)第八版）圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z=2.433。端面重合度：由課本圖10-26 則計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩

16、T1=8N·m齒寬系數(shù)：由表10-7得: =1材料的彈性影響系數(shù)：查課本由表10-6得： =189.8MP1/2由課本頁圖1021d，按齒面硬度查得小齒輪得接觸疲勞強(qiáng)度600Mpa， 550Mpa 。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由課本公式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60nj =1.84×10，N= 8.38×10。接觸疲勞壽命系數(shù)：查課本圖 10-19得：K=0.92 K=0.96齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式10-12得:=0.92×600=552=0.96×550=528 2)計(jì)算小齒輪的分度圓直徑=25.25mm.

17、為滿足與電機(jī)裝配，取40mm。計(jì)算圓周速度計(jì)算齒寬b和模數(shù)，b=14040 mm， =。計(jì)算齒寬與高之比齒高h(yuǎn)=2.25 =3.64 ， =10.99。計(jì)算縱向重合度，=0.318=1.903計(jì)算載荷系數(shù)K查課本表102使用系數(shù)=1，根據(jù),8級精度, 查課本由圖10-8得動載系數(shù)K=1.11,查課本由表10-4得:K=1.42查課本由圖10-13得: K=1.33查課本由表10-3 得: K=1.4故載荷系數(shù): KK K K K =2.93按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d=d=40×=48.96計(jì)算模數(shù)=4.4.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算

18、數(shù)值載荷系數(shù)KK K K K=2.93根據(jù)縱向重合度1.824,從課本圖1028查得螺旋角影響系數(shù)Y0.86 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1Z1/cos326.27，Zv2Z2/cos382初選齒寬系數(shù)，按對稱布置，由表查得1 查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y查課本由表10-5得:齒形系數(shù)Yfa12.616 Yfa22.214應(yīng)力校正系數(shù)Ysa11.591  Ysa21.773 計(jì)算大小齒輪的 查課本由表10-20c得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限小齒輪 大齒輪查課本由表10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù):K=0.92 K=.088取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4= 小齒輪的數(shù)值大，選用。2）設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)

19、算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取 m=2mm 但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=48.96來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由: z=23.73 取z=23，則z=2.6×23=59.8，取 z=60這樣設(shè)計(jì)出來的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并得到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4.4.4 幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算中心距a=85.54，將中心距圓整為852）按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改變不多,故參數(shù),等不必修正。3）計(jì)算大.小齒輪的分度

20、圓直徑d=47.41，d=123.674）計(jì)算齒輪寬度B=，圓整后取，。4.5 蝸桿蝸輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算4.5.1選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T 100851988推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）4.5.2選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大，速度不高，蝸桿材料選用45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，齒面硬度4550HRC。蝸輪齒圈材料選用ZCuSn10P1，金屬模鑄造。8級精度。4.5.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按吃面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校驗(yàn)齒根彎曲披覽強(qiáng)度。由課本式(11-12)，傳動中心距 ，確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩按,有T3=620.16N·m。確定載荷系數(shù)K，因

21、工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)=1；有表11-5選取使用系數(shù)=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊力不大，可取動載系數(shù)=1.05；則 K=1.1511.05=1.21。確定彈性影響系數(shù)=160。確定接觸系數(shù)，先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距A的比值=0.35，從圖11-18中可查得=2.9.確定許用接觸應(yīng)力，根據(jù)渦輪材料為ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋吃面硬度>45HRC，、可以從表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268MPa.應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60jn=601=2.2310，壽命系數(shù)=則 =1.21268MPa=324MPa。計(jì)算中心距考慮到蝸輪與工作臺為一體，去a=160mm

22、，因i=31,故從表11-2中取模數(shù)m= 8mm,蝸桿分度圓直徑=80mm。這是=0.5，從圖11-18中查得接觸系數(shù)=2.36，因?yàn)?lt;,因此以上計(jì)算結(jié)果可用。4.5.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸蝸桿：軸向齒距；直徑系數(shù) ；齒頂圓直徑 齒根圓直徑分度圓導(dǎo)程角；蝸桿軸向齒厚蝸桿齒厚，取。渦輪：蝸輪齒數(shù)；蝸輪分度圓直徑變位系數(shù)蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓半徑渦輪咽喉母圓半徑蝸輪厚度，取B=54mm。4.5.5校驗(yàn)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù) ，根據(jù)，從圖11-19中可查得齒形系數(shù)。螺旋角系數(shù) ，許用彎曲應(yīng)力 從表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力，壽命系數(shù) ，。所以彎

23、曲強(qiáng)度是滿足的。4.5.6蝸桿傳動副的特殊參數(shù)(1) 齒厚增量系數(shù) 齒厚增量系數(shù)為軸向移動單位長度, 軸向齒厚的變化量􀀁所以=0.040。 = =3.1(3)差及兩側(cè)模數(shù)（4）齒后調(diào)整量推薦令調(diào)整長度為，則。 4.6 蝸桿軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算1）輸入軸上的轉(zhuǎn)矩：=61.882）求作用在齒輪上的力軸齒輪分度圓直徑為：d1=123.67mm所以 Ft=323.44N Fr=121.33N Fa=90.63N3）確定最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-3，取Ao=112，于是得 =14.33mm ，×（1+5）=15.06mm考慮到周最小處與軸承配合，故確定軸的

24、最小直徑d1=35mm4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。尺寸如下：初步選定軸承選擇單列圓錐滾子軸承32207。5）求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖,根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。如圖：水平面上支反力： ，垂直面上支反力： ，水平面上彎矩： MH84523.51 Nmm垂直面上彎矩： MV1=-104076.07 Nmm ，MV2=95975.53Nmm彎矩合成： M1=134074.80 Nmm ，M2=127888.72 Nmm作扭矩圖， T20000Nmm，如上圖。6）按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取=0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力=2.05MPa由蝸桿

25、的設(shè)計(jì)可知選定軸的材料為45鋼。查表15-1得=275，因此 ，此軸合理安全。 4.7 軸承校驗(yàn)與計(jì)算所選軸承32207，查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到：基本額定動載荷：Cr70.5kN基本額定靜載荷：C0r89.5kNY=1.6，e=0.35。計(jì)算得F(r1)=979.37N，F(xiàn)(r2)=465.22N；F（d1）=979.37/(21.6)=306.07N，F(xiàn)(d2)=465.22/(21.6)=145.38N；軸向力 F（a）=F(a2)-F(a1)=5001.29-80.63=4920.66N；F(a)+F(d2)=4920.66+145.38=5066.04>F（d1）所以左端壓緊，右端

26、放松，所以F（a1）=4920.66N，F(xiàn)（a2）=145.38N。取f(p)=1.1，因?yàn)?F（a1）/F(r1)=4920.66/979.37=5.024>e。則 X=0.4，Y=1.6，得左邊的軸承的當(dāng)量動載荷PX×FrY×FaP（1）=9091.27N因?yàn)镕（a2）/F(r2)=145.38/465.22=0.31<e所以X=1，Y=0。P（2）=511.742N。根據(jù)4.P319公式135，得： (因?yàn)槭菆A錐滾子軸承，其中取)，Lh左邊軸承48074.41h>L0=38400h。故軸承符合要求。4.8 輸出軸的設(shè)計(jì)4.8.1.輸出軸上的轉(zhuǎn)速n3=

27、10.32r/min和轉(zhuǎn)矩T3=620.16N·m.求作用在齒輪上的力。渦輪大齒輪分度圓直徑為 D3=248mm Ft=5001N Fr=Ft·=5001×tan20° =1820N Fa=500N4.8.2確定最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-3，取Ao=112，于是得 =Ao =115× =31.2mm ×（1+5）=32.76mm 輸出軸的最小直徑是回轉(zhuǎn)臺，考慮軸肩的高度要求，為使到所選的軸直徑與軸承的孔徑相適應(yīng)，需同時選定軸承的型號?？紤]到軸承需要承受軸向力，為此初步選擇圓錐滾子軸承，型號為32208，其內(nèi)徑

28、大小為=40mm，故接回轉(zhuǎn)臺的軸的直徑大小選擇=35mm4.8.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.8.4 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖畫出軸上的載荷分析圖。因?yàn)檩S較長，取軸的中點(diǎn)為計(jì)算支點(diǎn)，AB=65mm，BC=85mm根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面B是軸的危險截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的、 、T及 M的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力F=2834N，=2167N=1445N，=375N最大彎矩M=184210 N·mm=93925 N·mm，=31925 N·mm總彎矩=206773 N·mm =186955

29、N·mm扭矩T=620160N·mm4.8.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時通常只校核承受最大彎矩核最大扭矩的截面（即危險截面B的強(qiáng)度） 根據(jù)1式15-5及表115-4中的取值，且0.6（式中的彎曲應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時取0.3；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時取0.6）= =46.7Mpa前已選定軸的材料為45號鋼，由軸常用材料性能表查得-1=60MPa因此ca<-1，故安全。4.9軸承設(shè)計(jì)與校核對于圓錐滾子軸承32208，查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到：基本額定動載荷Cr77.8kN、基本額定靜載荷C0r77.2Kn、系數(shù)Y=1.6、e=0.37兩

30、軸承的徑向載荷：Fr1=3181N.Fr2=2199N兩軸承的派生軸向力為：Fd1=994N ； Fd2=687N因?yàn)镕a+ Fd2=500+678=1187N> Fd1=994，故軸承受到向下的壓力，軸承上松下緊。則：Fd1= Fa+Fd2=1187N ； Fd2=687N求軸承的當(dāng)量載荷，取載荷系數(shù)為=1.5因?yàn)镕a1/Fr1=1187/3181=0.373>e0.37,經(jīng)查表，得X1=0.4,Y1=1.6因?yàn)镕a2/Fr2=687/2199=0.312>e0.37，經(jīng)查表，得X2=1，Y2=0則：P1=(X1Fr1+Y1Fa1)=1.5(0.43181+1.61187)

31、=4757.4NP2=(X2Fr2+Y2Fa2)=1.52199=3298.5終上所述，取P=P1=4757.4 N根據(jù)軸承壽命公式135，得：=故軸承符合要求。4.10鍵的選擇根據(jù)該軸段的直徑，選擇鍵的截面尺寸為bh=14mm9mm，選擇鍵的長度為L=56mm。鍵的材料跟軸一樣，選擇45號鋼，經(jīng)查表得其擠壓應(yīng)力=140，<=140?？梢?，擠壓強(qiáng)度足夠，滿足要求。5 PLC 控制硬軟件設(shè)計(jì)5.1 工藝要求及動作流程六工位組合機(jī)床完成裝卸、銑端面、打中心孔、鉆孔、擴(kuò)孔以及鉸孔加工?？刂葡到y(tǒng)共有連續(xù)全自動工作循環(huán)、單機(jī)半自動循環(huán)和手動循環(huán)三種工作方式。本PLC設(shè)計(jì)采用單機(jī)半自動循環(huán)，即工作臺每回轉(zhuǎn)一圈，就停止。控制對象為: 步進(jìn)電機(jī)，氣閥。因?yàn)楦骺刂茖ο笏幍乩砦恢帽容^集中，固定, 各個工位之間相隔60°,且相互之間的動作存在一定的順序關(guān)系, 所以采用集中式控制系統(tǒng), 用一臺PLC控制多臺設(shè)備。5.2