陕西科技大学毕业设计说明书
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动精度。传动平稳,无噪声。
在一定条件下能自锁,即丝杠螺母不能进钉逆向传动。此特点特别适用 于作部件升降传动。由于蜗杆传动和丝杠螺母传动均能自锁,即夹紧机构双重自锁，不必再配置制动器。 b. 定位机构
①双差销预定位
双差销定位,一般称为反靠定位。具有较高的定位精度和可靠性,并能在有冲击和振动的情况下稳定工作。磨损少,定位附加冲击小。定位精度保持性强。 ②端面齿盘精定位 优点 :
由于采用了多齿结构,所以定位精度高,一般可达?3\，最高可达?4\； 能自动定心,定位精度不受轴承间隙和正反转的影响(也称自由定心)；
齿面磨损对定位精度影响不大,随着不断使用磨合,定位精度有可能改善,精度保持性好；
承载能力强,定位刚性好。其齿面啮合长度一般不小于60%,齿数啮合率一般不低于90%；
适应性强,齿数的所有因数都可作为分度工位数,容易得到不等的分度； 重复定位精度稳定。 缺点 :
齿形加工较为复杂,转位、定位时动齿盘需要升降,并要有夹紧装置,成本高。 c. 数控转塔式四工位自动回转刀架传动方案的确定 :
采用蜗轮-蜗杆传动 : 螺旋副加紧； 电磁离合器制动 : 双插销机构预定位 ； 端面齿盘精定位 : 霍尔元件发讯。
3 主要参数的计算
3.1 刀架的设计参数 :
（1） 定位精度：0.05mm; （2）重复定位精度: 土 0.002mm; （3） 适用机床：C6140;
（4） 多齿盘直径：φ175(72 齿左右 ); （5） 刀架工位数：四工位; （6） 定位控制元件：霍尔元件 ;
（7） 电机的选用：电机的转速与设计刀架的回转速度有关 .先预定为1500\\min （8）刀座尺寸： 200*192 刀盘尺寸：200*110
3.2 动力参数的确定
3.2.1 选择电机类型 :
根据工作要求和条件 : 功率小,起动转矩低,运转平稳等,无需调速、长期反复工作，故选用 N 系列异步电动机。取转速为1400r/min。 3.2.2 电机容量的设计计算 :
由要求 :自锁力Q=1000 kgf—500 kgf,此处取 Q=1000kgf 。
螺旋副传动的牙型为梯形螺纹,可通过较小的扭矩获得较大的轴向力,并要求自锁。梯形螺纹的牙型角α=30o,则牙型半角 P=15o,且有f=0.08～0.10。由于本刀架锁紧系统中的摩擦是由封闭系统弹性变形力所引起的,压力通常超过 3MPa,其摩擦系数比一般2～3倍,取螺杆中径d=85mm.
a.求当量摩擦角 :tg??f/cos? ，??arctgf/cos??11.7
为保证电机驱动力矩消失后刀盘仍处于锁紧状态,丝杠螺母传动必须满足自锁条件:??(1～1.5)??,
所以 λmax=11.7-1=10.7，由实验表明λ=4～6 有满意效果,故取 λ=5 。 b.螺杆的转速 n1=28r/min（设计任务书给出）
可得出传动比：I?n0/n1?1400/28?50 （3-1）
计算电机容量 ：Pd?pw/?a （3-2）
其中 ,Pd 为电机所需功率 :Pw 为工作机所需工作功率；?a是由电动机至工作机主
动端的总效率：
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Pw?T*n1/9550 （3-3）
?a??1??24??3??4??5 （3-4）
?2，?3，?4，分别为轴承、蜗轮蜗杆、联轴器、滑动丝杠的传动效率。取 其中 ?1，?1=0.98,?2 =0.45( 自锁时传动效率 ),?3?0.99 ,?4?0.6
Pd?120w （设计任务书给出）
Pw?Pd/?a?120/0.984?0.45?0.99?0.6?482W （3-5）
c. 计算螺杆上的扭矩 :
T?9550?Pw/n1?9550?0.482/1400?3.3N?m （3-6）
d. Pd?120w，选取型号JW-5264 三相微型感应电机，其技术参数如下：
电压 380V 额定电流 0.47(A) 输出功率 120w 转速 1400r/min 起动转矩/:额定转矩 〉2.2 输入功率 150w 最大转矩/额定转矩 >2.4 质量 3.0kg 起动电流 〈6
e. 各轴的运动动力参数 ① 各轴转速
表3-1 电机参数 I 轴 ( 蜗杆轴 )n1=1400(r/min) II 轴 ( 丝杠螺母、刀盘 )n2=1400/28=50(r/min)
② 各轴输入功率
I 轴 PI?Pd*?I?120?0.99?118.8w （3-7） II 轴 P??PI*?12?118.8?0.982?0.45?51.35w （3-8）
输出
I 轴 PI'?PI*0.982?114.1w （3-9） II 轴 PII'?PII*0.982?51.35?0.982?49.32w （3-10）
4 传动机构的设计计算
4.1蜗杆传动的设计计算 :
4.1.1 选择蜗杆传动类型 :
根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线（ZI）蜗杆，这种蜗杆的端面齿廓是渐开线，所以相当于少一个齿数。 4.1.2 选择材料
由于蜗杆传动效率不高，速度也只是中等 ,故蜗杆用45钢;因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋要求淬火硬度为45-55HRC且心部调制蜗轮用铸锡青铜ZcusnlOP1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。 4.1.3 按齿面接触疲劳强度设计 :
根据闭式蜗杆传动的设计准则,先根据齿面接触疲劳强度进行设计 , 再校核齿根弯 曲强度应有 :
?ZEZP? (4— 1） a?KT2????????H?32
a.用在蜗轮上的转矩：T2
按Z1?1，取效率??0.7则
?3P26118.8?0.7?10T2?9.55?10?9.55?10?2.84?104N?mm (4— 2) n21400/506 b.确定载荷系数K：
因工作载荷较稳定,所以取齿向载荷分布系数Kβ?1 由表 11-5( 机械设计第七版 ) 中选取使用系数 Kα=1.15 由于转速不高,冲击不大,取动载荷系数KV?1.05
则 K?KA?K??KV?1.21 （4-3） c.确定弹性影响系数：ZE
由选用铸锡磷青铜涡轮和钢蜗杆相配合, 故ZE?160MPa (4-4） d.确定接触系数:ZP
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先假设蜗杆分度圆直径为d1和中心距 a 的比值d1/a?0.32从图 11-18( 机械设计第七版 ) 中可查得 ZP=2.75
e.确定许用接触应力：???H
根据蜗杆材料为铸锡磷青铜ZCuSn10Pi金属模铸造,蜗杆硬度大于45HRC可以从 11-7( 机械设计第六版 ) 中查得涡轮的基本许用应力???H=268MPa
应力循环次数N?60jn2Ln设计要求寿命为 12000h 则(涡轮每转一转,每个轮齿啮合的次数)
?N?60?1?1400?12000?1.98?107 (4-5) 51寿命系数：kHN710?8?0.918 71.98?10则???H?KHN???H?0.918*268?246.1MPa (4-6)
f.计算中心距 :
?160?3.0?a?31.21?3.92?10????50.73mm (4-7)
?246.1?42'所以取中心距为 5Omm ；因i=50，故从表11-12中取模数m=1.6mm 分度圆直径d1=20mm，则
d1?0.4，从图11-18中可查得接触系数 Zρ'?2.74?Zρ?3.0，故以上计算结果可用。a4.1.4 蜗轮蜗杆的主要参数及尺寸:
根据以上计算结果,从机械设计第七版第 242 页查得一组数据 : 轴向齿距：Pa??m?1.6???5.027 直径系数： q?d1m?12.5
齿顶圆直径：da1?d1?2m?20?2?1.6?23.2mm 齿根圆直径：df1?d1?2m?20?2?1.6?16.2mm 分度圆导程角：γ?arttanZ1?4.5739??4?34?26?? q蜗杆的轴向齿厚：Sa?0.5?m?2.5133mm
a?50;m?1.6;d1?20mm;Z1?1;q?12.5;??4?34'26??;z2?51;X2??0.500
a.蜗杆的几何尺寸及参数 :
轴向距： Pa??m?1.6???5.027mm