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3.3 刀库蜗轮蜗杆传动的设计计算
蜗轮蜗杆传动是在空间交错轴间传递运动和动力的一种机构，两轴交线可以是任意的的角度，一般为90度。蜗轮蜗杆传动较其他的机构有以下特点：
（1）传动比可以做的非常的大。蜗轮转过一个齿距时蜗杆转过一周。蜗轮蜗杆可以传递动力和运动，一般在动力的传动中，其传动比可以达到300。在只传递运动的机构中蜗轮蜗杆传动可以传递的传动比达1000.蜗轮蜗杆传动的传动比大，而且构件很少，所以它的结构非常紧凑。是一般的机械机构中非常常用到的机构，因为蜗轮蜗杆传递可以有效的简化机构，减少机械的总体体积。
（2）蜗轮蜗杆在旋转运动的时候是逐渐进入啮合，逐渐退出啮合的。所以说传动非常平稳，没有噪声和振动。
（3）蜗轮蜗杆传动中当螺旋升角小于当量摩擦角时具有自锁性。这种性能在建筑用的升降机以及电梯等需要安全性能很高或者用在机器在突然失去动力（如停电，停机等特殊的情况下）时，使机构运动保持不动，决对不可以倒转的情况下。
（4）但是，蜗轮蜗杆传动中蜗轮蜗杆在啮合的过程中相对滑动很大，所受到的摩擦力大，产生的热量很大，容易使润滑剂的粘度降低，造成润滑性能降低，从而有可能使蜗轮蜗杆在运动中过度磨损或者卡死。所以一般蜗轮蜗杆传动的效率往往很低,且一般要求进行热平衡计算[10]。 3.3.1蜗轮蜗杆强度校核
（1）按齿面接触疲劳强度进行校核
?H?KFnZEL0?式中：，NFn???啮合齿面上的法向载荷L0???接触线总长，mm K???载荷系数；ZE???材料的弹性影响系数。
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根据已经选择的蜗轮的材料为铸造锡青铜，蜗杆的材料为45号钢，查表知许用接触应力为250 MPa
?H?KFn500??160?230MPa<250MPa L?240由以上的计算结果可以知道，按照齿面接触疲劳强度进行校核该蜗轮蜗杆传动是安全的。
（2）按齿根弯曲疲劳强度进行校核
对于齿数较多以及开式的蜗轮蜗杆传动中，由于可能受到灰尘等的影响，使得蜗轮蜗杆可能加快磨损，但是当前关于蜗轮蜗杆磨损的定量计算还不是很成熟，所以一般按照齿根弯曲强度进行校核。大多数情况下蜗轮齿根弯曲应力可能存在风险，所以说对于齿数较多以及开式的蜗轮蜗杆传动要进行对齿根的弯曲疲劳强度的校核。由于蜗轮的齿形比较复杂，精确的计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度是很困难的，一般把蜗轮等效为斜齿圆柱齿轮来计算。 蜗轮齿根弯曲应力为：
KFt22KT2??Ya2Ys2YeY??YFa2YSa2YeY? Fb2m2mnb2d2式中：
b2???蜗轮齿弧长，b2???d1360cos?，其中?为涡轮的齿宽角mn???法面模数，mn?mcos?,mmYsa2???齿根应力校正系数，放在[?F]中考虑Y????弯曲疲劳强度的重合系数，取Y??0.667；Y????螺旋角影响系数，Y??1?
将上面的参数带入上式：
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1.53KT21.53?1?T?F?YFa2Y???50?[?F]?56MPad2d1m113?143?6.3
查阅手册可知铸造锡青铜的蜗轮的许用应力为56 MPa
所以由以上的计算可以知道实际的弯曲应力小于铸造锡青铜蜗轮的许用弯曲应力，因此该蜗轮是安全的[10]。
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4 典型零部件的选型
4.1 液压缸的选型
1．液压缸特点
本次设计中液压缸主要用来带动刀具上下转动，之所以选用的液压传动，因为它有如下特点：
（1）和电动机相比较，在同等体积条件下，液压器件能够产生更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑。
（2）液压设备能够实现无级调速，而且调速范围比较大。
（3）液压设备工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向和制动。 （4）液压设备有很强的过载保护作用，能实现自润滑，使用寿命长。
（5）液压设备便于自动化的实现，易与电气、电子控制或气压传动控制有机结合起来，实现复杂的运动和操作。
（6）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。
另外液压传动的效率比较低，有时候还会出现难以排除的故障等的特点[14]。
2．液压缸的选择
根据已知的条件，查阅相关的产品菜单，选取缸径D=40mm的液压缸。由于液压缸要安装和固定，所以应该选择尾部带有法兰固定式的缸，即是HSG型工程用液压缸。推杆的直径为20mm，最大的行程是320mm。
4.2 伺服电机的选用
根据前面所计算的功率和转矩，所以得选用2 KW左右的伺服电动机，在综合考虑了经济性和使用性的要求，在参考了大量的伺服电动机产品材料的情况下，最终选定了130系列交流伺服电机。
所选伺服电机的具体参数为：型号为130L2M19N，三相220伏电压，额定功率是2.0KW，额定转速1000r/min，最高转速1300r/min，额定转矩19Nm，最大转矩57Nm，额定电流9.3A，转子惯量44kgcmcm电机长度313mm。
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4.3 标准件的选型与设计
4.3.1 轴承的选择
在这次刀库的设计的中必须用到两根轴，其中一根起着支撑蜗轮蜗杆的作用，另一根起着支撑刀库的圆盘式刀库体的作用。第一根轴的载荷比较小，而且还有双向的轴向力的存在。所以在此用到了角接触球轴承和推力球轴承，角接触球轴承国标GB/T 292-1994，7010C型，内径为50，外径为80，宽度为16。 推力球轴承，国标GB/T 301-1995，一个型号为51208，内径=40mm，外径D=68mm，宽度T=19mm。另一个型号为51206，内径=30mm，外径D=52mm，宽度T=16mm。
4.3.2 轴承的校核
轴承的寿命与所受的载荷有成负相关的关系。一般把使轴承的寿命恰好为106转时候所能承受的载荷叫做基本额定动载荷，用C来表示。
本设计中的7010C轴承进行校核，其主要参数有：基本额定动载荷Cr=26500N,基本额定静载荷C0=22000N。
当量动载荷P=
fp?Fa 由查表可以知fp=1.2 估计Fa=500N
所以当量动载荷P=1.2×500=600N
106ftC() 由寿命的计算公式：Lh?60np
式中：ftt-----温度影响系数
Cr------额定动载荷，26500N； ε------指数，对于球轴承，ε=3 n-------额定转速，1000r/min； .
所以代入数据得：
1?1061?265003()?1430000h Lh?60?1000600- 15 -