回转工作台的设计(共27页).doc

《回转工作台的设计(共27页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《回转工作台的设计(共27页).doc（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上（2011届）专科毕业设计（论文）题 目 名 称：回转工作台设计 学 院（部）： 机械工程学院 专 业： 机械设计与制造专业 学 生 姓 名： 张金超 班 级： 机械0823 学号 40 指导教师姓名： 苏再军 职称 最终评定成绩： 2011 年5 月 专心-专注-专业摘 要本文主要论述了回转工作台的设计过程。工作台是加工中心的重要部分。加工中心机床除了沿X、Y和Z三个坐标轴直线进给运动外，往往还带有绕X、Y和Z轴的圆周进给运动。一般圆周进给运动由回转工作台来实现。回转工作台是采用分度工作台的设计。工作台分度转位动作包括：工作台旋转，凸轮脱离啮合，完成分度前的准备工作

2、；回转分度；凸轮重新啮合，完成定位夹紧共二个步骤。正文部分着重讲述了电机、同步带和主要轴承的选择、同步带轮、凸轮和圆盘滚子的设计计算。设计过程中使用CAD技术进行设计。关键词：工作台分度转位目录致 谢25前 言机械工业担负着国民经济各部门，包括工业、农业、和社会生活各个方面提供各种性能先进、价格低廉、使用安全可靠的技术装备的任务，所以在现代化建设中是举足轻重的。市场竞争的生命力在于产品的水平。任何科技成果要转变为竞争力的商品，设计起着关键性的作用。机械设计是机械产品研制的第一道工序，设计工作的质量和水平，直接关系到产品质量、性能、研制周期和技术经济效益。工业发达的国家都十分重视产品设计：美国认

3、为，设计是一本万利的事，对产品设计投资1美元，带来的利润却是1500美元；英国认为：产品设计是英国工业的命脉，英国工业革新必须以设计为中心，始终应把产品设计多为企业的头等大事，应时常探索研究使产品设尽善尽美；法国认为：设计是工业的生命，要培养超一流设计大师，要大胆启用有才华和有实践工作经验的设计人员。随着科学技术的进步与发展，数控机床及加工中心的应用已日趋普及，现代数控加工技术使得制造过程发生了巨大的变化，对技术人员的要求也越来越高。因此，我们要充分了解和熟悉现代数控机床的基本知识，使企业尽可能投入少，见效快，让资源合理化运用、让投资更加合适已成为众多企业所不可忽视的一项重要任务。课题的设计对

4、于我们综合运用所学的理论知识和技能方面有很大的帮助，并要求我们必须具备扎实的机械设计基础，具有全方面的机械专业知识，熟悉组合机床等相关部件的设计原理，并且在设计过程中遇到的问题要及时反馈和查阅相关资料，对于那些计算的设计过程，更是要保证计算数据的准确，同时也要考虑设计的情况能否符合实际生产加工中的要求。第一章 绪 论1.1 回转工作台简介带有可转动的台面、用以装夹工件并实现回转和分度定位的附件，简称转台或第四轴。转台按功能的不同可分为通用转台和精密转台两类。 图1-1 回转工作台1.1.1 通用转台是、和等重要附件，用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工时转动工作台，则可加工圆弧面和圆弧槽等。

5、通用转台按结构不同又分为水平转台、立卧转台和万能转台。 水平转台:在圆台面上有工件定位用的中心孔和夹紧用的T型槽 。台面外圆周上刻有360的等分刻线。台面与底座之间设有蜗杆-蜗轮副（见）,速比为90:1或120:1，用以传动和分度,蜗杆从底座伸出的一端装有细分刻度盘和手轮。转动手轮即可驱动台面，并由台面外圆周上的刻度（以度为单位）与细分刻度盘读出旋转角度。分度精度一般为60。水平转台的蜗杆伸出端也可用联轴器与机床传动装置联接，以实现动力驱动。 立卧转台：底座有两个相互垂直的安装基面，使台面既可水平也可垂直放置。 万能转台:台面可以在090范围内倾斜任意角度, 使工件在空间的任何角度都能准确调整

6、。 回转工作台精密回转工作台rotary table精密转台用于在精密机床上加工或角度计量。常见的有光学转台、数显转台和超精密端面齿盘转台。 图1-2精密转台1.1.2 精密转台光学转台：主轴上装有玻璃或金属精密刻度盘，经光学系统将刻度细分、放大，通过目镜或光屏读出角度值。 数显转台：转台主轴上装有精密圆或圆，由数字显示装置读出角度值。上述两种精密转台的分度精度最高可达1。 超精密端面齿盘转台：利用一对经过精密对研的1440齿、720齿或360齿的端面齿盘分度定位,其分度精度最高可达0.01，作精密角度计量用。1.2 工作台交换系统有的加工中心为了实现进一步的无人化运行或进一步缩短非切削时间，

7、采用多个自动交换工作台方式储备工件。一个工件安装在工作台上加工的同时，另外一个或几个可交换的工作台面上还可以装卸别的工件。当完成一个托盘上工件的加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工，这样可以减少辅助时间，提高加工效率。1.3本文主要研究内容本课题主要完成回转工作台设计，确定回转工作台的结构，确定其分度、转位和定位方式，完成其分度、定位、转位机构的设计，工作台尺寸满足：，工作台承重：80Kg.第二章 传动部分设计 对于本课题所设计的回转工作台，我的设计内容主要为进行电机的选择、完成传动比的分配、对同步带、主要轴承的选择和同步带轮、圆柱凸轮与滚子圆盘的设计计算。2.1电动机的选择电动机已经标准

8、化、系列化。应按照工作机的要求，根据选择的传动方案，选择电动机的类型、容量和转速，并在产品目录中查出其型号和尺寸。电动机有交流电动机和直流电动机之分，一般工厂都采用三相交流电，因而多采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。目前应用最广的是Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。在经常需要起动、制动和正、反转的场合（如起重机），则要求电动机转动惯量小、过载能力大，应选用起重

9、及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。在连续运转的条件下，电动机发热不超过许可温升的最大功率称为额定功率。当负荷达到额定功率时的电动机转速称为满载转速。三相交流异步电动机的铭牌上都标有额定功率和满载转速。为满足不同的输出轴要求和安装需要，同一类型的电动机可制成几种安装结构型式，并以不同的机座号来区别。各型号电动机的技术数据，如额定功率、满载转速、起动转矩和额定转矩之比、最大转矩和额定转矩之比、外形及安装尺寸等，可查阅有关机械设计手册或电动机产品目录。2.1.1选择电动机类型按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。2.1.2选择电动机功率工作机所需要的电动机

10、输出功率为 =2.2kw2.1.3确定电动机转速同一类型、相同额定功率的电动机也有几种不同的转速。低转速电动机的极数多、外廓尺寸及重量较大、价格较高，但可使传动装置的总传动比及尺寸减小，高转速电动机则与其相反。设计时应综合考虑各方面因素选取适当的电机转速。三相异步电动机有四种常用的同步转速，即3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min,一般多选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。电机基本参数见下表：表2-1 电机参数表型号额定功率KW满载时额定电流堵塞转 距最大转矩重量Kg转速r/min效 率 /额定转距额定转距Y100L1-42.21

11、43081.052.22.334Y112M-62.294080.55.62.02.245综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，方案1比较适合。因此选定电动机型号为Y100L1-4，所选电动机的额定功率Ped=2.2kW, 满载转速nm=1430r/min,总传动比适中，传动装置结构较紧凑。图2-1 电动机2.2 传动比的分配电机型号为Y100L1-4，满载转速r/min。凸轮转速8.6 r/min。（1）总传动比（2）分配传动装置传动比=式中、分别为带传动、减速器传动的传动比。同步带的传动比： 初选=2.5减速器传动的传动比： 2.3 V带设计步骤和方法计算 2.3.

12、1 确定设计功率，选取V带类型 设计功率是根据需要传递的名义功率再考虑载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素而确定的，表达如下。 查机械设计教程表7-14得工作情况系数，根据公式有 根据，从图7-10中选用A型普通V带。2.3.2 确定带轮基准直径 由机械设计教程表2-2查得主动轮的最小基准直径，根据带轮的基准直径系列，取。 根据公式=，计算从动轮基准直径 表2-2 V带轮的最小基准直径型号YZ SPZA SPAB SPBC SPC D E 2050 6375 90125 140200 224 355 5002.3.3验算带的速度 根据公式有 速度在内，合适。 2.3.4 距确定普

13、通V带的基准长度和传动中心 根据公式 0.7（+），得 初步确定中心距。 根据公式计算带的初选长度 根据机械设计教程表7-2选带的基准长度。 根据公式，带的实际中心距 当采用改变中心距方法进行安装调整和补偿初拉力时，其中心距的变化范围为： 所以中心距可调整范围为； 2.3.5 验算主动轮上的包角 根据公式有 主动轮上的包角合适。 2.3.6计算V带的根数 根据公式 由B型普通V带，查机械设计教程表7-9得,由，得;查机械设计教程表7-13得；由，查机械设计教程表7-2得。则 取Z=3根。2.3.7计算初拉力 查表7-1，得q=0.11,根据公式得 2.3.8计算作用在轴上的压力 根据公式有 图

14、2-2小带轮图2-3 大带轮 2.4减速器的分析与选择 根据减速器的传动比i=70与回转工作台的传动方式，选择三级圆柱齿轮减速器。第三章 工作台的设计3.1圆柱凸轮的设计计算 工作台的传动方式为分度传动，所以采用圆柱凸轮，圆柱凸轮机构能把主动轴的连续转动转换为从动轴的周期性间歇运动。常用于各种转位机构中3.1.1圆柱分度凸轮工作轮廓的设计计算步骤公式和方法选取坐标系与表4-2-48类似，选取四套右手直角坐标系，见图4-2-66转盘滚子圆柱面在动坐标系中的方程式式中r、滚子圆柱形工作面的方程参数凸轮与滚子的共轭接触方程式式中滚子的位置角凸轮工作轮廓在动坐标系中的方程式求解凸轮工作轮廓的三维坐标值

15、凸轮工作轮廓的三维坐标是上述三组非线性方程的连立求解，用CAD求其数值解时的具体步骤同表4-2-48，但滚子位置角为图4-2-66所示情况，各个滚子的起始位置角按下表求得：滚子代号No.1No.2No.3凸轮工作轮廓的计算机绘图同表4-2-48项目计算公式与说明凸轮分度期的矩形长度=，宽度=转盘角位置式中p旋向系数，右旋p=-1;转盘分度期角位移；滚子起始位置角；滚子中心角滚子代号No.1No.2No.3与No.2滚子啮合的凸轮理论廓线方程式由矢量多边形，得极坐标方程式直角坐标方程式 式中凸轮角位移；转盘分度期转位角；转盘节圆半径凸轮理论理论廓线的切线倾角压力角转盘分度期中点的最大压力角3.1

16、.2圆柱分度凸轮轮廓曲面展开为平面矩形时的设计计算凸轮工作廓线2L、2R的方程式（图4-2-68）式中滚子半径与No.1和No.3滚子啮合的凸轮理论廓线和工作廓线1L和3R的方程式将上述公式中No.2滚子的起始位置角分别用No.1和No.3的相应值代入即可求得。受凸轮宽度的限制，只需计算在范围内的y值凸轮按外圆直径展开时的各值将上述公式中的均以/2代替即可求得3.1.3圆柱分度凸轮机构的主要运动参数名称单位计算公式及说明凸轮（包括凸轮轴）转动能量J1Kg. J11式中p材料密度Kg/mm2凸轮质量（包括轴）Kg转盘（包括滚子）转动能量J2Kg. J式中转盘质量Kg工作台的转动能量J3Kg. J

17、g式中_工作台的厚度及外径m工作台的质量 Kg3.2滚子圆盘的设计选用根据机械设计手册化工版，受力条件滚子选用45#，圆盘选用HT150。根据滚子数量为12，圆柱凸轮与滚子的啮合可得相邻两滚子之间距离d=80mm，所以圆盘的半径R=40/sin15=154mm，厚度15mm，滚子的直径d=30mm。3.3工作台的设计 根据工件的重量G=80kg，根据机械设计手册化工版，如图： 图3-1 回转工作台3.4轴的设计与计算（1）选择轴的材料及热处理 由于滚子圆盘传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。（2）初估轴径按扭矩初估轴的直径，查表10-2，得C=10611

18、7，取中间值C=112，=1.54 =0.714r/min 11239mm（3）结构设计轴的结构形式如下所示。 各轴段直径的确定。计算了最小直径之后就可以初估轴径了。轴段2处安装滚动向心轴承和联轴器，由于滚动向心轴承分度圆直径=55，故取轴段2处直径mm。轴段1处安装联轴器d=40mm，故取轴段1处直径=40mm。轴段2安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。现暂取轴承型号为32011，其径=55mm，故轴段2直径mm。用来固定轴承，取mm。 各轴段长度的确定。轴段1处，联轴器长度L=112mm，轴段2圆柱齿轮轴，尺寸见圆柱齿轮设计段落里，L1=640mm 轴的受力分析。因轴的

19、实际最小直径远大于计算出来的最小直径，而且该轴的长度很短，故其弯扭合成强度和疲劳强度均是足够的。图3-2 轴3.5主要轴承的选择 轴承是用以支承轴和轴上回转或摆动零件的部件，在各种机械中应用广泛。根据轴承工作时的摩擦性质，可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。本课题中所选择的轴承都为滚动轴承。滚动轴承依靠主要原件间的滚动接触来承受载荷，它与滑动轴承相比，具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、润滑简便等优点。同时，滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业厂家生产，选用和更换都很方便。其缺点是抗冲击能力差，工作时有噪声，以及工作寿命不及液体摩擦的滑动轴承。轴承的选用原则一般为：(1) 根据机械设计实用手册 一般

20、情况下，滚子轴承承载能力大，宜用于较大载荷；球轴承承载能力小，宜用于较轻或中等载荷，对于纯径向载荷作用，宜选用深沟球轴承；对于纯轴向载荷作用宜用推力球轴承或者推力滚子轴承；对于径向载荷及轴向载荷联合作用时，一般选择角接触球轴承或圆锥滚子轴承。但要注意，这两类轴承随接触角的增大承受轴向载荷能力提高，若径向载荷大而轴向载荷较小时，也可以选用深沟球轴承和内外圈都有挡边的圆柱滚子轴承；若轴向载荷较大而径向载荷较小时，可选推力调心滚子轴承或推力圆锥滚子轴承。但如果有冲击载荷时，宜选用滚子轴承。（2）轴承转速选用主轴轴承时，应注意对该主轴部件的主要性能要求，结合制造条件和经济效果综合考虑，由于滚动轴承已经

21、标准化，并有专门工厂批量生产，而且它在旋转精度，刚度，承载能力，转速，发热等主要性能上满足大多数主轴部件的要求，特别是它具有能在转速和载荷幅度很大的条件下工作的优点，因此在设计轴部件的时，在可能的条件下应尽量选用滚动轴承(3) 轴承的允许的空间径向尺寸受限制机械装置，可选用滚针轴承或特轻型轴承。轴向尺寸受限制，宜选用窄或特窄的轴承。所以考虑到主轴箱的工作状态和工作转速以及工作环境等因素，所以选择深沟球轴承、圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承机床一般传动轴的滚动轴承失效形式主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。小轴上选择一对36108轴承，背对背安装。轴承尺寸 d=40mm D=68mm T=15载荷容

22、量 =1570kg =1230kg滚动轴承寿命验算 式中：基本额定静载荷，单位N ； P当量动载荷，单位N ； 寿命因数 ； 速度因数 ； 冲击载荷因数 ； 力矩载荷因数 ； 温度因数 ；得 已知 =1570kg预期寿命取 = 20000 h 查机械设计手册第三版 第2卷得=3.02 =0.329 =1.2 =1.5 =1 = = 950.20N式中：轴承的寿命，单位h ；n轴承的转速，单位r/min ； P轴承所受的当量动载荷，单位N ； 温度系数 ； 基本额定静载荷，单位N ；已知：n=1305r/min P=950.20N=15700N = = 57610 h = 2000所以这对轴承满

23、足要求。大轴上选择一对36211向心滚子轴承，背对背安装。轴承尺寸 d=55 D=100 T=21载荷容量 =51800N =71000N对寿命进行验算已知 =51800N 轴承的预期寿命取 = 20000 h =3.02 =0.475 =1.2 =1.5 =1 = = 4526.30N已知：n=401r/min =1 P=4526.30N =51800N = = 62297.7 h = 20000 h所以这对轴承满足要求。第四章 其他元件的选择4.1平键的选择平键联接是齿轮、带轮等与轴联接的主要形式。平键的横截面呈正方形或矩形，键的两侧面是工作面，键的顶面与轮毂上键槽的底面间留有间隙，工作时

24、靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。平键联接结构简单、装拆方便、对中性好，故得到广泛的应用。在钻轴主轴箱的主轴和传动轴上的键用的是平键。选择的依据主要是因为机械设计实用手册中的（GB/T 1095）4.2润滑与密封润滑剂的主要作用是降低摩擦、减小摩擦、提高效率、延长机件的使用寿命，同时还起到冷却、缓冲、防腐蚀、密封和排污等作用。故正确使用润滑剂十分重要。从运动速度、载荷大小、工作环境温度、摩擦表面、周围环境、润滑装置等因素考虑。根据轴颈的速度，轴承用的是脂润滑。因为齿轮的圆周速度小于2m/s，宜用润滑脂润滑。但为了防止润滑脂润滑轴承时润滑脂流失，应在轴承旁加挡油板或者密封圈。在输入轴和输出轴的外伸处

25、，都必须在端盖轴孔内安装密封件，以防止润滑油外漏及灰尘、水汽和其他杂质进入多轴头箱体内。油封广泛应用在低压润滑系统中用作旋转密封件。油封结构简单，尺寸紧凑，成本低，对工作环境要求苛刻。在液压系统进油和出油口，工作台与心轴之间均采用橡胶密封圈进行密封。型号均采用GB1235型。工作台与心轴之间采用油液润滑。第五章 设计总结通过一个学期的努力，我的毕业设计工作已经顺利完成。从最初接到课题时的一无所知、茫然无绪，不知道从何下手，到现在对课题的全面了解，毕业设计工作的顺利完成。这期间收获很大，让我对一个系统的设计有了一定设计思路，也让我对以前所学的的一些专业基础知识有了很多的温习，让这些基础知识重新回

26、到我的脑中。对以前的知识进行回顾，再运用到当前的设计中，个人能力自然得到很大的提高。在学期即将结束的时候，我能顺利的完成我的毕业设计，对此非常感谢老师的帮助，每周指导老师都会抽一天时间给我们进行集中辅导，让我们把设计中的遇到的疑难问题拿出来共同讨论，一起解决。在这种讨论中，我解决了很多问题，这使得我的毕业设计工作得以顺利进行。经过老师的认真指导，我对课题有了更深刻的了解，也对我设计的过程有了更好的把握，能够更清晰的完善我的设计思路。最后把我设计成果绘成图形，把设计过程编写成设计说明书，并对设计内容进行相关的修改，我相信我会顺利的完成所有的毕业设计答辩的。参考文献1 任嘉卉.公差与配合手册M.北

27、京：机械工业出版社 1990：1011202 徐锦康.机械设计M.北京：机械工业出版社 2001：28363 周建方.材料力学M.北京：机械工业出版社 2002：55604 沈世德.机械原理M.北京：机械工业出版社 2001：1381435机床设计手册编写组编.机床设计手册.北京：机械工业出版社，1986：56626 王先逵主编.机械制造工艺学 M.北京:机械工业出版社，2005（5）：1271457 周建方主编.材料力学 M .北京：机械工业出版社，2001：132142 8 机械制图/李澄,吴天生主编M .北京：高等教育出版社,2003.8 9 机械设计手册M.机械工业出版社.2004：1

28、10117致 谢本是在我的毕业设计指导老师苏再军老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的作风，渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪，并深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，从他身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。我还要感谢三年以来，给我教授各门功课的老师们，这些老师不仅在学业上和工作上给我以精心指导，同时还在、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向所有这些老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！ 同时，我还要感谢在一起愉快的度过三年大学生活的各位同学，正是由于他们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。特别是我的几位室友，他们对我的设计提出了宝贵的意见，给予了我极大地支持，更重要的是，使我的大学生活变得更加丰富和充实。 在即将完成之际，我的心情无法平静，有人说，时间如流水，一刻不停地冲刷着记忆，但是，有些记忆随着时间的冲刷不会消逝，反而会变得越来越清晰、越来越值得回味，因为它们已深深铭刻在内心深处。从开始进入课题到的顺利完成，许多可敬的师长、同学、朋友给了我鼓励和帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！谢谢你们！