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1、 摘要 本文按照精密機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟，選擇2HB42-38型步進(jìn)電機(jī)作為皮帶傳動(dòng)工作臺(tái)的動(dòng)力系統(tǒng)，并完成對(duì)傳動(dòng)速度5mm/s的控制；選取齒數(shù)為48，傳動(dòng)比為1，齒寬為6.4的XL型同步帶作為工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)；并通過(guò)計(jì)算校核設(shè)計(jì)了軸的徑向和軸向尺寸分布；根據(jù)軸的徑向尺寸和軸上力的方向和大小，選擇了6000型深溝球軸承；根據(jù)軸的徑向尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)件鍵連接帶輪和軸，它的尺寸為；通過(guò)比較聯(lián)軸器的性能和軸的尺寸，選擇剛性套筒型聯(lián)軸器；根據(jù)工作臺(tái)的密封和潤(rùn)滑的特點(diǎn)設(shè)計(jì)軸上的套筒擋油板和軸短擋圈；根據(jù)工作臺(tái)的剛度要求，計(jì)算校核設(shè)計(jì)得到箱體的結(jié)構(gòu)尺寸。同時(shí)應(yīng)用SolidWorks軟件畫(huà)出各個(gè)零件的零

2、件圖，同時(shí)完成各個(gè)零件的工程圖，應(yīng)用軟件將裝配體完成，并生成裝配圖。 關(guān)鍵詞：帶輪 皮帶 SolidWorks 零件 裝配 工程圖 目錄 摘要 I 目錄 II 1 設(shè)計(jì)要求 1 1.1設(shè)計(jì)要求 1 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 1.3任務(wù)要求 1 2 總體方案 1 2.1電機(jī)的類(lèi)型 1 2.2皮帶的類(lèi)型 2 2.3工作臺(tái)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 2 3 電機(jī)的選擇 2 4 同步帶和帶輪的設(shè)計(jì) 3 4.1同步帶齒 3 4.2選擇同步帶型號(hào) 4 4.3確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑

3、以及同步帶的帶長(zhǎng)和齒數(shù) 4 4.4選擇帶寬 4 4.5計(jì)算作用在軸上的載荷 4 4.4 XL帶的結(jié)構(gòu)尺寸。 4 4.5確定帶輪的材料和尺寸結(jié)構(gòu) 5 4.51 帶輪的材料 5 4.52帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 4.53確定帶輪擋圈的尺寸 6 5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 5.1軸的類(lèi)型和材料 6 5.2 軸的最小直徑設(shè)計(jì)計(jì)算 7 5.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 5.4 結(jié)構(gòu)調(diào)整和工程圖 8 6 軸承的設(shè)計(jì) 9 6.1當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算 9 6.2計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷 9 6.3選擇軸承號(hào) 9 6.4軸承的配合 10 7聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 10 7.1設(shè)計(jì)條件 10 7.2聯(lián)軸器的

4、確定 11 8軸上密封、定位零件設(shè)計(jì) 12 8.1套筒設(shè)計(jì) 12 8.2軸承端蓋 12 9 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 12 9.1方案對(duì)比 13 9.2方案的選取 13 10 箱體的設(shè)計(jì) 14 10.1機(jī)體有足夠的剛度 14 10.2機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱。 15 10.3機(jī)體結(jié)構(gòu)工藝性和附件設(shè)計(jì) 16 11．相關(guān)量的校核 16 11.1鍵的校核 16 11.2箱體剛度的校核 16 11.3軸承壽命校核 17 11.4重復(fù)精度 18 12 工作臺(tái)的裝配 18 12 心得體會(huì) 20 13參考文獻(xiàn) 21 14 附錄 21 III 1 設(shè)計(jì)要求

5、 1.1設(shè)計(jì)要求 工作臺(tái)水平行程100mm，重復(fù)精度0.1mm，承重1.5kg，運(yùn)行速度5mm/s 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 確定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案；選擇電動(dòng)機(jī)；計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸承、聯(lián)軸器、潤(rùn)滑、密封和聯(lián)接件的選擇及校核計(jì)算；箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)；繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 1.3任務(wù)要求 ① 皮帶傳動(dòng)裝配圖1張（A4圖紙）； ② 零件工作圖2張； ③ 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份。 2 總體方案 總體方案：采用由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)小同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后經(jīng)同步帶上的楔形突起帶動(dòng)同樣有楔形突起的工作臺(tái)在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖的寬度來(lái)調(diào)節(jié)步

6、進(jìn)電機(jī)的速度，并通過(guò)減速箱減速以實(shí)現(xiàn)5mm/s的速度，通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)以實(shí)現(xiàn)較高精度的定位。從題設(shè)要求可以基本確定工作臺(tái)的組成兩件及基本結(jié)構(gòu)，主要包括電動(dòng)機(jī)、軸、箱體、皮帶、帶輪、聯(lián)軸器以及其他小零件。所以在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，包括各個(gè)零件結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計(jì)，工作臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及密封潤(rùn)滑方式的設(shè)計(jì)。 2.1電機(jī)的類(lèi)型 從題設(shè)的要求可以來(lái)看，工作臺(tái)的速度為5mm/s，這個(gè)速度極小，對(duì)于一般的電機(jī)，即使使用減速器減速來(lái)控制帶輪的傳動(dòng)，也很難實(shí)現(xiàn)如此大的傳動(dòng)比的減速器，即使有也是需要較大的花費(fèi)，同時(shí)不易控制皮帶的傳動(dòng)精度。那么我們?cè)谶@里選在具有速度可調(diào)的步進(jìn)電機(jī)，具體的電機(jī)選擇詳見(jiàn)電機(jī)的方案設(shè)

7、計(jì)。 2.2皮帶的類(lèi)型 由于工作臺(tái)的傳動(dòng)速度極小，要用一般的皮帶來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)時(shí)及其困難的，特別是容易出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，那么，這里只能選用防打滑的傳動(dòng)精度高的同步帶。同步帶的主要特點(diǎn)有：（1）工作時(shí)無(wú)打滑，有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；（2）傳動(dòng)效率高，節(jié)能效果好；（3）傳動(dòng)比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊；（4）維護(hù)保養(yǎng)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低；（5）惡劣環(huán)境條件下能正常工作。同步帶的特點(diǎn)決定了其使用于低速傳動(dòng)的精密儀器中。具體設(shè)計(jì)見(jiàn)同步帶的設(shè)計(jì)。 2.3工作臺(tái)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 從電機(jī)的類(lèi)型選擇分析可知，可以通過(guò)電機(jī)直接控制帶輪的轉(zhuǎn)速來(lái)控制皮帶傳動(dòng)的速度，然后由主動(dòng)帶輪帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，由皮帶帶動(dòng)工作臺(tái)水平移動(dòng)。為了

8、實(shí)現(xiàn)對(duì)帶輪的水平方向的控制，兩個(gè)帶輪的外徑應(yīng)該與工作臺(tái)平行，這里選擇簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，使其傳動(dòng)比為1。那么傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1 電機(jī) 圖1 工作臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3 電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。 步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。 針對(duì)以上優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合皮帶傳動(dòng)工作臺(tái)的需

9、要，我們采用了2HB42-38型步進(jìn)電機(jī)。通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)就可以輸出所需要的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制皮帶傳動(dòng)的功能。其各項(xiàng)參數(shù)如圖2所示： 圖2 2HB42-38型步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 4 同步帶和帶輪的設(shè)計(jì) 同步帶的設(shè)計(jì)主要包括帶輪和帶的設(shè)計(jì)，由于同步帶具有一定的傳動(dòng)比，帶和帶輪的嚙合類(lèi)似齒輪傳動(dòng)，所以精度較高，同時(shí)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，計(jì)算比較復(fù)雜。 4.1同步帶齒 同步帶齒形選用梯形齒；梯形同步帶為一般用工業(yè)用帶，由于要設(shè)計(jì)的工作臺(tái)承載能力及傳遞功率很小，選用梯形同步帶比較經(jīng)濟(jì)合理。 選用單面帶；梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡(jiǎn)稱(chēng)為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對(duì)稱(chēng)

10、齒型（代號(hào)DA)和交錯(cuò)齒型(代號(hào)DB〕。由于同步帶要傳動(dòng)工作臺(tái)，故采用單面帶。 梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距制。 4.2選擇同步帶型號(hào) 電動(dòng)機(jī)的扭矩為0.158-0.317Nm,電機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min,根據(jù)公式,求得最大傳遞功率為13w。由工作情況取KA=1.2，故計(jì)算功率。根據(jù)同步帶選型圖選取XL型帶，節(jié)距為5.085。帶輪的傳動(dòng)比應(yīng)取1~10,傳動(dòng)比越大，越容易發(fā)生滑齒，跳齒現(xiàn)象，越不平穩(wěn)，所以傳動(dòng)比取1。 4.3確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑以及同步帶的帶長(zhǎng)和齒數(shù) 由于行程為100mm，所以皮帶兩帶輪之間的中心距>100mm。0,由于傳動(dòng)比為1，D，

11、帶長(zhǎng)，結(jié)合帶長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)值表，可取帶輪齒數(shù)為48，節(jié)圓直徑為77.74mm。 首先取中心距=110mm，計(jì)算帶長(zhǎng)為463.26mm；取最接近的帶長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)值為482.6mm，查表得帶長(zhǎng)齒數(shù)為95；確定實(shí)際中心距=116.37mm；計(jì)算小帶輪嚙合齒數(shù),得236。 4.4選擇帶寬 為同步帶基準(zhǔn)寬度所能傳遞的功率，公式，為基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作拉力，q為基準(zhǔn)寬度同步帶的質(zhì)量，查表得=50N，q=0.022kg/m；v==0.68m/s，=34w。 公式，為基準(zhǔn)寬度，查表[9]得9.5mm；為計(jì)算功率即15.6w；為嚙合齒數(shù)系數(shù)，當(dāng)6，取=1；代入得，4.8mm，取最接近且略大的標(biāo)準(zhǔn)值為6.4mm。

12、 4.5計(jì)算作用在軸上的載荷 由得，=22.95N 4.4 XL帶的結(jié)構(gòu)尺寸。 同步帶的結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3 同步帶的結(jié)構(gòu)示意圖 通過(guò)查表得到工程所需的同步帶的結(jié)構(gòu)尺寸如表1所示。 表1 帶的結(jié)構(gòu)尺寸 齒頂圓角半徑 齒根圓角半徑 齒形角 齒根厚 齒高 帶高 0.38mm 0.38mm 2.57mm 1.27mm 2.3mm 4.5確定帶輪的材料和尺寸結(jié)構(gòu) 帶輪的設(shè)計(jì)主要包括其材料的選用和尺寸的的確定。 4.51 帶輪的材料 帶輪的材料一般采用鑄鐵、鋼或輕合金、塑料等制造。輕載荷的場(chǎng)合，可用鋁合金或塑料如聚碳酸脂、尼龍等擠壓成型制

13、造帶輪。選用鋁合金。 4.52帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一個(gè)設(shè)計(jì)完善的帶輪齒形應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：1.保證帶齒能順利地嚙入與嚙出；2.輪齒的齒廊曲線(xiàn)應(yīng)能減少?lài)Ш献冃?，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力；3．有良好的加工工藝性；4．具有合理的齒形角 齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過(guò)小，則會(huì)造成帶齒與輪齒的嚙合于涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。 為與梯形齒同步帶相匹配，目前國(guó)際上采用的帶輪齒形均為梯形或近似梯形。而以輪齒齒廓形狀分，可分為直邊齒形和漸開(kāi)線(xiàn)齒形兩種，如圖4所示。 其中（a）直

14、邊齒形，（b）漸開(kāi)線(xiàn)齒形，直邊齒形為齒廓成直線(xiàn)，齒槽齒形角為20度的梯形，與同步帶齒形狀相似。此種齒形的優(yōu)點(diǎn)是帶齒進(jìn)入嚙合后，與帶齒工作側(cè)面有較大的接觸面積，使齒側(cè)面上載荷分布較均勻，從而可提高帶的承載能力和使用壽命。其缺點(diǎn)是加工較困難，需采用特制的加工直線(xiàn)齒廓的滾刀或成形銑刀進(jìn) 圖4 帶輪輪齒形狀 行加工；制造成本較高。此外，當(dāng)直邊齒形采用大的齒頂圓角半徑時(shí)，會(huì)使輪齒側(cè)面工作段減小，而使齒頂圓角半徑尺寸受到限制，不利于帶齒的嚙入和嚙出。 漸開(kāi)線(xiàn)齒形其齒廊呈漸開(kāi)線(xiàn)，齒槽形狀隨帶輪齒數(shù)而變化。當(dāng)多齒數(shù)時(shí)，齒廓近似于直線(xiàn)，齒槽近似于梯形。此種齒形的最大優(yōu)點(diǎn)是加工方便，可采用現(xiàn)有的漸開(kāi)線(xiàn)齒條

15、滾刀加工，制造成本較低。此外，齒廓的漸開(kāi)線(xiàn)形狀也有利于帶齒的嚙入，可減少爬齒現(xiàn)象的產(chǎn)生。其缺點(diǎn)是齒廓形狀隨帶輪齒數(shù)面變化，無(wú)固定的齒槽形狀，齒形角變化大，在少齒數(shù)時(shí)，易影響帶齒的正常嚙合。 帶輪齒形應(yīng)與帶齒形狀近似吻合，即兩者的齒形角不宜相差過(guò)多。由于帶的齒形角已定為20度，如帶輪齒的齒形角過(guò)小，將使帶齒進(jìn)入輪齒槽時(shí)，嵌入、脫出困難，磨擦損失加大，功耗增加，辦易使帶齒工作側(cè)面過(guò)早磨損而失效。反之，如輪齒之齒形角過(guò)大，則使輪齒與帶齒接觸面積減小，工作齒面載荷集中，易使帶齒產(chǎn)生擠壓、剪切破壞。 根據(jù)已有結(jié)論，當(dāng)帶輪齒數(shù)為30一50齒以下時(shí)宜采用直邊齒廓齒形，而在多齒數(shù)時(shí)可采用漸開(kāi)線(xiàn)齒形[9]

16、，設(shè)計(jì)齒數(shù)為48，所以選用直邊齒形。 在同步帶的型號(hào)尺寸確定的情況下，帶輪的尺寸可以通過(guò)查表[9]得到，查表得到帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸如表2所示，表中代為未標(biāo)的為mm。 表2 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 齒頂圓角半徑 齒根圓角半徑 齒形角 節(jié)頂距 齒槽深 齒槽底寬 帶輪寬 根圓直徑 外徑 0.41 0.254 1.320.05 7.1 73.93 77.23 4.53確定帶輪擋圈的尺寸 帶輪擋圈的尺寸是根據(jù)皮帶和帶輪的尺寸查表得到的，表3中的內(nèi)容是通過(guò)查表確定的帶輪擋圈的尺寸。 表3 帶輪擋圈尺寸 高度 厚度 1.0 1.0-1.5 77.6

17、10.25mm 79.610.25mm 因?yàn)槠さ慕Y(jié)構(gòu)的特殊性和材料的的彈性，使得它在不同的位置齒形不同，所以不能通過(guò)軟件來(lái)畫(huà)出皮帶的具體結(jié)構(gòu)，在裝配體中所用的皮帶是一條可以表示皮帶的結(jié)構(gòu)。因?yàn)閹л喌慕Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且不是標(biāo)準(zhǔn)件，在繪制帶輪的過(guò)程中花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，其工程圖見(jiàn)附錄圖1--1。 5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)部分主要包括軸的類(lèi)型、軸所選用的材料、軸最小的直徑和結(jié)構(gòu)等幾個(gè)部分組成。 5.1軸的類(lèi)型和材料 從工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)分析可知，軸既受到彎矩的作用，也受到扭矩的作用，所以應(yīng)該選用轉(zhuǎn)軸。 從軸的價(jià)格考慮，因?yàn)橐话闾妓劁摷饶軡M(mǎn)足應(yīng)力的要求，所以不必選擇價(jià)格較貴的合金鋼，其次，球墨

18、鑄鐵主要用于制造比較復(fù)雜的軸，本工作臺(tái)的軸的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以選擇碳素鋼作為材料比較合適。那么這里選擇常用的45號(hào)鋼。 5.2 軸的最小直徑設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的最小直徑用于連接用于連接電機(jī)的輸出和帶輪的傳動(dòng)的最主要的部分，它也是整個(gè)軸最容易失效的部分，所以需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和校核。 根據(jù)軸的最小直徑計(jì)算公式（3）有[5] (1) 查表[5]得c=117,因?yàn)殡姍C(jī)的額定扭矩遠(yuǎn)小于聯(lián)軸器的許用扭矩，所以軸所傳遞的功率設(shè)為電動(dòng)機(jī)的額定功率比較合適，電動(dòng)機(jī)的額定功率為13W，額定轉(zhuǎn)速為400r/min,帶入到公式計(jì)算得到mm。因?yàn)檩S的最小端和電機(jī)

19、相接，所以軸的最小端選擇5mm最為合適，這樣避免了軸和電機(jī)的連接需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的聯(lián)軸器。 應(yīng)用彎曲應(yīng)力校核公式（2）對(duì)軸的最小段進(jìn)行校核 （2） 因?yàn)檩S主要受到軸向力，所以修正系數(shù)=0.3，因?yàn)檩S的截面是圓，所以抗彎截面模量，由上文分析可知=5mm，，當(dāng)電機(jī)以傳動(dòng)速度為5mm/s時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為2.63r/min，將各參數(shù)帶入到公式（2）計(jì)算可得 =21.5MPa<,所以軸的強(qiáng)度足夠。 5.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)尺寸包括徑向圓柱的直徑和軸向的各級(jí)軸的長(zhǎng)度。首先根據(jù)軸的最小直徑和軸的固定密封的需要設(shè)計(jì)軸的軸向直徑。由于軸的最小直徑選取較小

20、，在對(duì)各級(jí)直徑尺寸選取時(shí)，應(yīng)該考慮適當(dāng)?shù)脑黾又睆匠叽?，所以根?jù)一般的軸的軸向尺寸分布，使軸的每級(jí)直徑相差5mm。即是軸的軸向尺寸根據(jù)最小尺寸，每級(jí)增加5mm，那么軸的徑向尺寸是根據(jù)帶輪的大小和軸承，軸承端蓋，套筒以及聯(lián)軸器的相應(yīng)尺寸確定。因?yàn)槁?lián)軸器與軸結(jié)合部分較短，為了節(jié)省材料，可以使軸承左端蓋和聯(lián)軸器定位在同一級(jí)，軸承和套筒在一級(jí)，帶輪在一級(jí)，帶輪右端作為帶輪的軸向定位，再下一級(jí)安裝軸承，其直徑應(yīng)該和左端軸承段相等。由于軸承與軸的配合時(shí)過(guò)盈配合，所以要求軸的精度較高，所以在這一級(jí)需要砂輪越程槽。所以軸的徑向尺寸主要分為5級(jí)，分布如表4 表4 軸的徑向結(jié)構(gòu)尺寸 第1級(jí) 第2級(jí) 第3級(jí)

21、 第4級(jí) 第5級(jí) 5mm 10mm 15mm 20mm 10mm 倒角 倒角 —— 倒角 倒角、越程槽 軸的軸向尺寸主要是由軸上的零件和零件的固定件的尺寸所決定的，由上文分析可知軸主要分為5級(jí)，第一級(jí)為用于與連軸器相連以及軸承左端蓋，查表可初步確定聯(lián)軸器的配合的部分為8mm，軸承左端蓋寬度為8mm，中間空2mm，加上1mm的倒角，所以第一級(jí)的軸向尺寸為19mm，第二級(jí)用于固定軸承，內(nèi)徑為10mm的軸承的寬度為8mm，套筒的寬度為8mm，倒角1mm，所以第二級(jí)長(zhǎng)度為17mm，第三級(jí)用于固定帶輪，因?yàn)閹л喓洼S之間需要用鍵連接，查表[7]可知，軸的直徑為15mm的連接鍵的規(guī)格

22、為：mm，深度為3mm，長(zhǎng)度為：10,12,14,16……由于帶輪較小，所以選擇長(zhǎng)度為10mm的鍵槽，左右留出2mm，所以第三級(jí)的長(zhǎng)度為14mm，第四級(jí)為軸肩，選擇寬度為5mm，加上1mm的倒角，長(zhǎng)度為6mm，第五級(jí)長(zhǎng)度等于軸承的寬度加上倒角寬度為9mm。所以軸的軸向尺寸分布如表4所示 表4 軸的軸向尺寸分布 第1級(jí) 第2級(jí) 第3級(jí) 第4級(jí) 第5級(jí) 19mm 17mm 14mm 6mm 9mm 5.4 結(jié)構(gòu)調(diào)整和工程圖 由于第4級(jí)軸肩除了對(duì)帶輪進(jìn)行軸向定位之外，還用于對(duì)右軸承的軸向定位，但是第4級(jí)和第5級(jí)之間的差值太大，超過(guò)了軸承內(nèi)圈的直徑大，根據(jù)軸承定位的需要，對(duì)第

23、4級(jí)進(jìn)行調(diào)整，將直徑為20mm的部分調(diào)整為4mm，加上2mm直徑為14mm，第4級(jí)的總寬度不變，具體尺寸見(jiàn)圖5軸的工程圖。 圖5 軸的結(jié)構(gòu)視圖 由于工程圖占較大篇幅，詳見(jiàn)附錄1，圖2僅給出三視圖以顯示軸的主要尺寸。 6 軸承的設(shè)計(jì) 因?yàn)檩S承主要承受徑向力，軸向力非常小，所以選用深溝球軸承。 軸承安裝在軸的第二級(jí)軸階上，軸承的內(nèi)徑為10mm，轉(zhuǎn)速設(shè)為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（實(shí)際工作轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速）為400r/min。假設(shè)工作臺(tái)每天工作4h，工作4年，那么，軸承的使用壽命為h。軸承的徑向力主要來(lái)源于軸的重量以及固定在軸上的原件和起到固定作用的零件的重量。 6.1當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算 因?yàn)楣?/p>

24、作臺(tái)比較小，且其他零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且不易確定，這個(gè)只能給出一個(gè)估計(jì)值。假設(shè)軸承支承的重量為2Kg，那么，徑向力為20N，軸承的軸向力幾乎不存在，即使存在根據(jù)軸向動(dòng)載系數(shù)的取值，也不需要計(jì)算軸向力。所以軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為 （3） 6.2計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷 根據(jù)額定動(dòng)載荷計(jì)算公式（4） （4） 查表[5]得,,將數(shù)據(jù)帶入到（4）式計(jì)算的到=114.3N。 6.3選擇軸承號(hào) 根據(jù)軸的直徑選擇軸承的代號(hào)為6000，通過(guò)軟件——中華軸承網(wǎng)-軸承查詢(xún)系統(tǒng)Ver2006

25、.2.0——查詢(xún)得到>114.3，所以所選軸承符合要求。查詢(xún)界面如圖6所示 圖6 軸承許用徑向額定動(dòng)載荷查詢(xún)圖 6.4軸承的配合 由于軸承的運(yùn)動(dòng)情況為，外圈固定不變，內(nèi)圈隨軸儀器轉(zhuǎn)動(dòng)，所以軸承的內(nèi)圈和軸通過(guò)過(guò)度配合來(lái)對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位，因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)間，采用基孔制配合，查表選擇常用公差表[6]配合表選擇配合為 。 7聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 聯(lián)軸器的種類(lèi)繁多，在選擇聯(lián)軸器時(shí)，需要考慮結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面的因素，結(jié)構(gòu)方面主要是在滿(mǎn)足傳動(dòng)的基礎(chǔ)上盡量保持精度，而經(jīng)濟(jì)方面又是結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性引起的，所以在設(shè)計(jì)聯(lián)軸器是應(yīng)該綜合考慮這兩個(gè)方面的因素。 7.1設(shè)計(jì)條件 正確地選擇能滿(mǎn)足使用目的并能安全運(yùn)轉(zhuǎn)

26、的聯(lián)軸器需要考慮的因素很多，主要有以下幾點(diǎn)： （1）聯(lián)軸器的傳動(dòng)扭矩的計(jì)算 在計(jì)算聯(lián)軸器所傳遞的扭矩時(shí)，必須考慮傳動(dòng)裝置的負(fù)荷狀態(tài)，轉(zhuǎn)速以及兩軸軸線(xiàn)偏移量的諸因素。聯(lián)軸器所需傳遞的扭矩了為 （5） 式中 N——傳遞功率kw，n——轉(zhuǎn)速r／mm。 聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩。應(yīng)取機(jī)械不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)載荷及過(guò)載狀態(tài)下的最大扭短，同時(shí)要考慮兩軸軸線(xiàn)的偏移量及工作轉(zhuǎn)速等因素。如果不能精確計(jì)算時(shí)，計(jì)算扭矩可按下列公式求得 （6） 其中K為工況系數(shù)，由于工作臺(tái)中需要的傳動(dòng)功率很小，力矩很小，力矩

27、的變化也很小，所以選擇I類(lèi)電動(dòng)機(jī)工況系數(shù)[2],K=1.3。 由于選擇的步進(jìn)電機(jī)的傳動(dòng)扭矩為0.158N.M-0.317N.M[3]，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中直接用這個(gè)數(shù)據(jù)，不需額外計(jì)算。 （2）聯(lián)軸器所聯(lián)接兩軸的相對(duì)偏移量 在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中能引起兩袖軸線(xiàn)偏移的因素較少且在安裝時(shí)又能得到較好調(diào)整的情況下可選用剛性聯(lián)軸器。如果可能出現(xiàn)較大的位移量，就應(yīng)選擇具有補(bǔ)償偏移能力的聯(lián)軸器。根據(jù)常用聯(lián)袖器的兩袖許用相對(duì)偏移值查表[2]可知，選擇剛性聯(lián)軸器比較合適。 （3）熱變形及傳動(dòng)精度 由于零件工作時(shí)溫度升高，那么在對(duì)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)配合時(shí)應(yīng)該考慮一下溫度對(duì)聯(lián)軸器的影響，綜合溫度和聯(lián)軸器的精度，根據(jù)剛性聯(lián)軸器

28、的特點(diǎn)，結(jié)合參考書(shū)選擇配合為：[4]。 除此之外還應(yīng)該考慮聯(lián)軸器的工作環(huán)境和使用條件，因?yàn)楸竟ぷ髋_(tái)式精密工作臺(tái)，對(duì)外部環(huán)境和使用條件沒(méi)有特殊的要求，所以這里不以分析。 7.2聯(lián)軸器的確定 通過(guò)以上分析可知選擇剛性的聯(lián)軸器，但是剛性的聯(lián)軸器的種類(lèi)也是比較繁多，根據(jù)聯(lián)軸器和電機(jī)相連，而電機(jī)的輸出端的直徑為5mm，所以選擇聯(lián)軸器的套筒內(nèi)徑為5mm，那么，在選擇聯(lián)軸器的類(lèi)型時(shí)就應(yīng)該考慮選擇結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且能夠滿(mǎn)足精度的聯(lián)軸器。因?yàn)樵谔淄矁?nèi)徑在4-16mm時(shí)，選擇錐銷(xiāo)套筒型剛性聯(lián)軸器[2]較好，但是推銷(xiāo)型套筒聯(lián)軸器有一個(gè)缺點(diǎn)使得聯(lián)軸器的安裝拆卸不易，所以在設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)我們可以選擇套筒型聯(lián)軸器，將

29、套筒和軸的連接零件改為帶有螺母的螺釘連接，那樣給聯(lián)軸器的安裝和拆卸帶來(lái)方便。參照錐銷(xiāo)型剛性聯(lián)軸器的主要參數(shù)，查表[2]得到聯(lián)軸器的主要尺寸如表3所示 表3 聯(lián)軸器主要尺寸 許用扭矩 （N.M） d D L 六角頭螺柱 GB5782-2000 2.3 5 10 20 1.6 5 1.612 因?yàn)閷㈠F銷(xiāo)換為螺柱，那么需要螺母與之配合來(lái)固定電機(jī)輸出軸和軸的輸入端，為了實(shí)現(xiàn)螺柱、螺母對(duì)軸的連接作用，需要將圓柱形的聯(lián)軸器進(jìn)行一定的改進(jìn)，即是在固定螺柱的圓柱面切割一部分，使之成為平面，再鉆孔。螺柱的長(zhǎng)度為12mm滿(mǎn)足需求，螺柱的螺帽寬度為3.02mm，所以需要的平面

30、需稍大于3.02mm，這里取為3.1mm.。所以聯(lián)軸器的三視圖如圖7所示 圖6 聯(lián)軸器工程圖 聯(lián)軸器的工程圖詳見(jiàn)附錄圖1--3。 8軸上密封、定位零件設(shè)計(jì) 軸上零件除了帶輪需要潤(rùn)滑，軸承也需要潤(rùn)滑，但是兩者的潤(rùn)滑方式不一樣，那么在兩者之間需要用擋油板隔開(kāi)，同時(shí)，軸承和帶輪之間的部分需要用套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)軸承和帶輪的軸向定位，為了簡(jiǎn)化零件的結(jié)構(gòu)，我們考慮將套筒的一部分厚度加大來(lái)實(shí)現(xiàn)擋油板的作用。因?yàn)楣ぷ髋_(tái)的精度要求較高，所以需要密封零件來(lái)實(shí)現(xiàn)密封作用。這里選擇常用的密封零件粘圈，安裝時(shí)它放在軸承左端蓋的內(nèi)部。 8.1套筒設(shè)計(jì) 套筒位于軸承和帶輪之間，即起到對(duì)帶輪的軸向定位，也起到帶輪和

31、軸承之間的擋油板作用，所以在設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該使其左端低于軸承內(nèi)圈的高度，其右端能達(dá)到對(duì)帶輪的固定作用，其右端高度大于軸肩高度并且高出一定尺寸。 因?yàn)槎?jí)軸的長(zhǎng)度為17mm，套筒的寬度為8mm，那么在綜合強(qiáng)度和節(jié)省材料的前提下，厚度低的左端寬度為5mm，厚度較高的右端寬度為3mm。因?yàn)閮?nèi)徑為10mm，外徑為26mm的深溝球軸承內(nèi)圈的高度為2.5mm左右，所以左端厚度為2mm，右端厚度為8mm。其工程圖見(jiàn)附錄圖1--4 8.2軸承端蓋 軸承的端蓋分為左端蓋和右端蓋，因?yàn)樽蠖松w在軸上，所以需要密封件，右端蓋在軸外，不需密封件。所以左右端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸是不相同的。在設(shè)計(jì)端蓋的尺寸時(shí)主要需要

32、對(duì)軸承軸向定位，同時(shí)由于箱體上安裝軸承的地方外凸，那么需要在端蓋上有伸到結(jié)構(gòu)內(nèi)部對(duì)軸承的軸向進(jìn)行定位。同時(shí)端蓋應(yīng)該和箱體固定，需要在端蓋上打孔。由于端蓋較小，端蓋上的孔選擇M1.6?？椎膬?nèi)徑為1.8mm。對(duì)于密封，在端蓋與軸相接的內(nèi)部留出mm的結(jié)構(gòu)用于安裝蘸圈用于密封。軸承左端蓋工程圖見(jiàn)附錄 右端蓋在軸外，完全密封，不需要密封件，所以其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承的軸向定位和箱體的連接。其主體結(jié)構(gòu)和左端蓋差不多，其具體的結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附錄圖1--10，軸承右端蓋工程圖。 9 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 導(dǎo)軌在工作臺(tái)中主要起到導(dǎo)向作用，以保證工作臺(tái)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。因此導(dǎo)向精度非常重要，運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈活性以及導(dǎo)軌的

33、剛度，導(dǎo)軌的壽命和良好的工藝性也是導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的必須考慮的重要內(nèi)容。按照導(dǎo)軌的軌面摩擦性質(zhì)可以將導(dǎo)軌分為：滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌，滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌，靜壓導(dǎo)軌和彈性摩擦導(dǎo)軌。根據(jù)不同的導(dǎo)軌的傳動(dòng)特點(diǎn)和精度進(jìn)行選擇。 9.1方案對(duì)比 滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌是支承和運(yùn)動(dòng)構(gòu)件直接接觸的導(dǎo)軌，。優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、接觸剛度大。但是摩擦阻力大、磨損快，動(dòng)靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)，易產(chǎn)生爬行[1]。由于需要設(shè)計(jì)的工作臺(tái)結(jié)構(gòu)較小，精度要求較高，運(yùn)行速度很小，所以不宜使用滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌。 靜壓導(dǎo)軌是在動(dòng)導(dǎo)軌與靜導(dǎo)軌之間，因液壓力油或氣體壓力而使動(dòng)導(dǎo)軌及工作臺(tái)浮起，兩導(dǎo)軌之間工作面不接觸，而形成完全的液體或氣

34、體摩擦。其特點(diǎn)是：摩擦系數(shù)小，沒(méi)有爬行，不磨損，壽命長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)功率小，精度高，導(dǎo)軌的承載能力大，剛度好，有吸振作用。但是，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整費(fèi)用高，需要一套嚴(yán)格的過(guò)濾的供油或供氣設(shè)備。從工作臺(tái)的精度方面考慮，靜壓導(dǎo)軌的精度和傳動(dòng)特點(diǎn)比較適合，但是其需要一套完整的過(guò)濾供油設(shè)備對(duì)于小型精密儀器工作臺(tái)不合適，同時(shí)還要考慮工作臺(tái)的體積等因素，所以靜壓導(dǎo)軌也不宜使用。 滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌是在兩導(dǎo)軌面之間放入滾動(dòng)體，使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)處于滾動(dòng)狀態(tài)。由于滾動(dòng)摩擦的阻力小，使工作臺(tái)移動(dòng)靈敏，低速移動(dòng)時(shí)也不易產(chǎn)生爬行。工作臺(tái)起動(dòng)和運(yùn)行消耗的功率小，滾動(dòng)磨損小，保持精度持久性好。其缺點(diǎn)是對(duì)臟物比較敏感，需要很好的防護(hù)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)

35、雜，制造困難成本高。 9.2方案的選取 綜合以上分析可知，由于滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌的精度較低，易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象；而靜壓導(dǎo)軌需要提供壓力的設(shè)備，所以不能符合本工作臺(tái)的設(shè)計(jì)要求。雖然滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是在經(jīng)濟(jì)社會(huì)比較發(fā)達(dá)的今天，生產(chǎn)已經(jīng)不是主要問(wèn)題。對(duì)于成本高的問(wèn)題，現(xiàn)在社會(huì)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)模的生產(chǎn)來(lái)降低導(dǎo)軌的成本。那么如何解決成本高的問(wèn)題就可以通過(guò)選擇標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。 通過(guò)對(duì)比，選擇THK公司的LM導(dǎo)軌的RSR（超小型）系列導(dǎo)軌。為雙圓弧滾珠導(dǎo)軌[1]。滾珠在導(dǎo)軌和滑塊上被精密研磨加工過(guò)的兩列滾動(dòng)溝槽上進(jìn)行滾動(dòng)，再通過(guò)裝在滑塊上的端蓋使得各列球進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)。該系列導(dǎo)軌在長(zhǎng)度小于600mm時(shí)的

36、精度分為普通級(jí)（）、高級(jí)（）、精密型（）。模型如圖8所示 圖8 TM導(dǎo)軌 RSR系列實(shí)體圖 由于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用SolidWorks作圖需要很長(zhǎng)時(shí)間，所以導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)化。主要體現(xiàn)導(dǎo)軌的輪廓即可。 確定了導(dǎo)軌的類(lèi)型，那么具體的型號(hào)應(yīng)該根據(jù)工作臺(tái)的要求尺寸計(jì)算，導(dǎo)軌由兩個(gè)部分組成，即導(dǎo)軌和滑塊，滑塊和工作臺(tái)相連，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌的導(dǎo)向和限位作用。因?yàn)槌醪皆O(shè)定工作臺(tái)臺(tái)面的長(zhǎng)度為80mm，且工作臺(tái)整體的尺寸較小，所以選擇型號(hào)為RSR 9M型導(dǎo)軌，其長(zhǎng)度序列為55,75,95,115,135,155，175,195，275,375。因?yàn)楣ぷ髋_(tái)臺(tái)面的長(zhǎng)度較大，只用一個(gè)滑塊支撐臺(tái)面其平衡性不

37、好，且容易影響工作臺(tái)的傳動(dòng)精度，所以，在每根導(dǎo)軌上需要兩個(gè)滑塊，兩個(gè)滑塊的長(zhǎng)度加上他們之間的距離略小于工作臺(tái)臺(tái)面的長(zhǎng)度即可，兩個(gè)滑塊的長(zhǎng)度之和為mm，加上傳動(dòng)距離為80mm，所以選擇導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為195mm，可使兩個(gè)滑塊之間的距離較大。 10 箱體的設(shè)計(jì) 根據(jù)GB/T 9439-1988,該箱體采用鑄鐵（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，鑄造方法砂型。 大端蓋分機(jī)體采用配合，采用灰鑄鐵做箱體材料時(shí)，其壁厚不得小于6-10mm[11]。壁厚直接影響機(jī)座和箱體的強(qiáng)度與剛度。在滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的條件，應(yīng)選取較小的壁厚，以減少材料用量。先選取壁厚t=8mm。 10.1機(jī)體有足夠

38、的剛度 在機(jī)體為加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度。根據(jù)軸和帶輪的尺寸設(shè)計(jì)，（不加壁厚）設(shè)計(jì)箱體的長(zhǎng)為220mm，寬為27mm，高為90mm。 箱體剛度的計(jì)算驗(yàn)證： 1）確定無(wú)孔箱壁的變形量。 箱體尺寸：2a：2b：2c=7:3:1；箱體受力面的邊長(zhǎng)比2a：2b=1：0.4；著力點(diǎn)坐標(biāo)為：x=0.6a，y=1.2b；查表確定系數(shù)k0，用內(nèi)插法得，k0=0.26。 根據(jù)箱體剛度計(jì)算公式[12]，將已知值代入 ，查得鑄鐵彈性模量E=kgf/,泊松比u=0.25，其中為壁厚為t的箱板變形量，F(xiàn)為垂直于箱體的作用力，這個(gè)力主要通過(guò)軸承所能承受的最大軸向力求得，我們采用的是深溝球軸承，它所

39、能承受的軸向力大約為徑向作用力的15%，查得選用型號(hào)的最大徑向載荷，求得F=140kgf。a為受力箱壁長(zhǎng)邊的一半，即110mm。得到無(wú)孔箱壁在垂直力作用下的變形量=0.165mm。 2)確定修正系數(shù)k1,k2。 孔1已知H/t=52/8=6，R/a2=0,差得Ha/t=2.2；由表查得k1=0.45；同理，查得k2=0.71。 3)計(jì)算有孔箱壁的變形量 =0.053mm 4)箱體剛度=26.4kgf/um； 5）箱體剛度驗(yàn)算 由于環(huán)境影響，車(chē)床的剛度要求要比工作臺(tái)大。根據(jù)車(chē)床的剛度要求，查表得車(chē)床剛度K2 kgf/um，主軸箱在綜合位移中所占比例約為 =0.1-0.15,取為0

40、.15，主軸箱的最小剛度值為 =K/=13 kgf/um，顯然箱體剛度合格。如果箱體厚度取6,箱體剛度為14.85，也能滿(mǎn)足，取7，當(dāng)然也可以滿(mǎn)足，但是考慮到增加壁厚能降低噪聲，提高工作臺(tái)的精度，綜合起來(lái)壁厚取8mm。 6）箱體上凸臺(tái)、筋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱體上凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在箱體上設(shè)計(jì)凸臺(tái)其主要目的是為了加強(qiáng)孔周?chē)膹?qiáng)度、減少切削加工量。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[12]，結(jié)合已經(jīng)設(shè)計(jì)的箱體和軸承尺寸大小，凸臺(tái)厚8mm，環(huán)徑為12mm。 10.2機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱。 因其傳動(dòng)件速度小于12m/s，故采用浸油潤(rùn)油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40mm 為保證

41、機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為 10.3機(jī)體結(jié)構(gòu)工藝性和附件設(shè)計(jì) 鑄件圓角半徑為R=3。機(jī)體外型簡(jiǎn)單，拔模方便. 為了使箱體更加實(shí)用合理，下面給出箱體結(jié)構(gòu)的附件設(shè)計(jì)。 A 視孔蓋和窺視孔 在機(jī)蓋頂部開(kāi)有窺視孔，能看到傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開(kāi)窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6緊固。 B 油螺塞 放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺

42、塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油標(biāo) 油標(biāo)位在便于觀(guān)察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。 油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出. D 通氣孔 由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡. E 蓋螺釘 啟蓋螺釘上的螺紋長(zhǎng)度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。 釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋. F 位銷(xiāo) 為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長(zhǎng)度方向各安裝一圓錐定位銷(xiāo)，以提高定位精度。 由于時(shí)間關(guān)系，在工作臺(tái)的裝配圖中沒(méi)能將附件設(shè)計(jì)在工作臺(tái)中。箱體的具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)附錄圖1—6，

43、圖1—7，工作臺(tái)的工程圖。 11．相關(guān)量的校核 11.1鍵的校核 鍵 h=6mm，L=10mm，GB1096-79；則強(qiáng)度條件為 查表許用擠壓應(yīng)力。所以鍵的強(qiáng)度足夠。 11.2箱體剛度的校核 （1）確定無(wú)孔箱壁的變形量。 箱體尺寸：2a：2b：2c=7:3:1；箱體受力面的邊長(zhǎng)比2a：2b=1：0.4；著力點(diǎn)坐標(biāo)為：x=0.6a，y=1.2b；查表確定系數(shù)k0，用內(nèi)插法得，k0=0.26 根據(jù)箱體剛度計(jì)算公式[9]，將已知值代入 查得鑄鐵彈性模量E=kgf/[8],泊松比u=0.25，其中為壁厚為t的箱板變形量，F(xiàn)為垂直于箱體的作用力，這個(gè)力主要通過(guò)軸承所能承受的最

44、大軸向力求得，我們采用的是深溝球軸承，它所能承受的軸向力大約為徑向作用力的15%，查得選用型號(hào)的最大徑向載荷，求得F=140kgf。a為受力箱壁長(zhǎng)邊的一半，即110mm。得到無(wú)孔箱壁在垂直力作用下的變形量=0.165mm。 (2)確定修正系數(shù)k1,k2。 孔1已知H/t=52/8=6，R/a2=0,差得Ha/t=2.2 由表查得k1=0.45 同理，查得k2=0.71 (3)計(jì)算有孔箱壁的變形量 =0.053mm (4)箱體剛度 =26.4kgf/um （5）箱體剛度驗(yàn)算 由于環(huán)境影響，車(chē)床的剛度要求要比工作臺(tái)大。根據(jù)車(chē)床的剛度要求，查表得車(chē)床剛度K2 kgf/um，主軸

45、箱在綜合位移中所占比例約為 =0.1-0.15,取為0.15，主軸箱的最小剛度值為 =K/=13 kgf/um 顯然箱體剛度合格。如果箱體厚度取6,箱體剛度為14.85，也能滿(mǎn)足，取7，當(dāng)然也可以滿(mǎn)足，但是考慮到增加壁厚能降低噪聲，提高工作臺(tái)的精度，綜合起來(lái)壁厚取8mm。 軸和軸承的強(qiáng)度校核前文已有敘述，這里不再贅述。 11.3軸承壽命校核 ,查表得，=1，=1，前面已計(jì)算得C=Cr=114.3N,P=20N；代入得=46600h，遠(yuǎn)大于的預(yù)期值8000-12000h。所以合格。 11.4重復(fù)精度 同步帶傳動(dòng)是具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。帶齒與輪齒的嚙合是一種在節(jié)距相等下的嵌合，其

46、動(dòng)力是通過(guò)齒之間的法向力和輪齒頂部與帶齒根部的摩擦力以及帶齒的彈性變形來(lái)傳送的。同時(shí)同步帶傳動(dòng)又具有類(lèi)似鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)。由此使同步帶傳動(dòng)的嚙合具有較復(fù)雜的性質(zhì)。[2] 我們還沒(méi)有找到同步帶重復(fù)精度的校核計(jì)算方面的資料，只無(wú)法進(jìn)行校核，但以下幾種方法有助于減少多邊性效應(yīng)，從而減小節(jié)距誤差，較小累計(jì)效應(yīng)。 1.選用閉環(huán)伺服電機(jī)系統(tǒng)，控制性能更好，低速時(shí)不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，但價(jià)格較高；2.齒數(shù)適當(dāng)減小，但是受行程約束，效果不會(huì)明顯。 12 工作臺(tái)的裝配 由于軟件學(xué)習(xí)的過(guò)程較為急促，有些功能沒(méi)能很好掌握，同時(shí)在裝配過(guò)程中可能存在一定的問(wèn)題，但是最終也能將工作臺(tái)的裝配體裝配完成。 在零件圖完

47、成之后，根據(jù)設(shè)計(jì)的過(guò)程和設(shè)計(jì)要求對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行裝配，由于工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需要選擇一定的裝配順序和裝配的操作方法。因?yàn)榫唧w的裝配過(guò)程復(fù)雜且細(xì)節(jié)太多，這里主要敘述裝配零件的順序。 因?yàn)槊總€(gè)零件的尺寸和連接軸孔的尺寸均是在零件的設(shè)計(jì)過(guò)程中完成的，所以在對(duì)工作臺(tái)的裝配過(guò)程中主要是用自下而上[8]的設(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法雖然比較傳統(tǒng)，但是它使得零件之間的相互關(guān)系和重建行為更為簡(jiǎn)單。 工作臺(tái)的裝配順序主要是先選擇與電機(jī)相連的軸作為基準(zhǔn)件（固定），一次添加鍵、帶輪、套筒、軸承使之配合完成之后，添加另一端的軸，使之滿(mǎn)足兩個(gè)帶輪之間的幾何關(guān)系之后，在依次添加零件與之配合。通過(guò)裝配體特征中的皮帶/鏈工具根據(jù)帶

48、輪的外徑直徑生成皮帶。因?yàn)樵趯?shí)際中，箱體應(yīng)該為固定件，那么在導(dǎo)入箱體的下部之后對(duì)其固定，同時(shí)使常州浮動(dòng)。 通過(guò)選擇配合關(guān)系使軸承和箱體固定，添加箱體上部，配合完畢，添加螺柱將兩部分箱體固定，再添加蘸圈和軸承端蓋將箱體密封起來(lái)。到這里裝配圖基本上已經(jīng)完成。 添加導(dǎo)軌并將之與箱體配合固定，將滑塊添加在導(dǎo)軌上，將工作臺(tái)面結(jié)構(gòu)與滑塊用螺柱固定。那么工作臺(tái)面可以通過(guò)滑塊在導(dǎo)軌上直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。裝配體完成如圖9所示。 圖9 皮帶傳動(dòng)工作臺(tái)裝配體 得到皮帶傳動(dòng)工作臺(tái)的裝配圖如圖10所示，具體裝配圖見(jiàn)附錄圖1—10。 圖10 裝配圖 12 心得體會(huì) 緊張的課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，雖然沒(méi)有

49、按時(shí)完成任務(wù)，但是我和我們組的另外一個(gè)同學(xué)在當(dāng)天把裝配圖給完成。雖然整個(gè)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中存在不少的問(wèn)題，同時(shí)也有些問(wèn)題沒(méi)有考慮到，但是在整個(gè)四個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)時(shí)間里，學(xué)到了不少的東西，也發(fā)現(xiàn)了不少的問(wèn)題。所以這次課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗多。 下面主要是在在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題和發(fā)現(xiàn)的沒(méi)能解決的問(wèn)題，還有在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的收獲。 第一次因?yàn)樽鳂I(yè)熬夜，最終還沒(méi)有按時(shí)完成老師給的任務(wù)，這讓我不得不反省自己對(duì)整個(gè)課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排。同時(shí)在和組員之間的工作分配上需要更好的協(xié)調(diào)。由于之前的英語(yǔ)考試，幾乎每天都把時(shí)間安排在復(fù)習(xí)英語(yǔ)考試上，所以花在課程上的時(shí)間比較少；同時(shí)對(duì)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度認(rèn)識(shí)不

50、夠，因?yàn)樵谡n程設(shè)計(jì)之前學(xué)過(guò)一門(mén)《精密機(jī)械設(shè)計(jì)》的課程，感覺(jué)大部分內(nèi)容能夠通過(guò)課本上的內(nèi)容來(lái)完成，但是不然，在工作全面開(kāi)展以來(lái)，發(fā)現(xiàn)許多的內(nèi)容在課本上沒(méi)有，需要自己去差許多的資料和書(shū)籍。比如聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)、電機(jī)的選擇、同步帶的設(shè)計(jì)、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)等內(nèi)容在課本上沒(méi)有或者沒(méi)有具體的設(shè)計(jì)方法。那么這些內(nèi)容需要去查找資料，通過(guò)學(xué)習(xí)之后再進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要很多的時(shí)間，其次我們選擇的傳動(dòng)方式——同步帶傳動(dòng)的計(jì)算量較大，由于題設(shè)的要求使得計(jì)算較為困難。同時(shí)，同步帶輪不是標(biāo)準(zhǔn)件，在畫(huà)圖時(shí)花費(fèi)大量的時(shí)間。所以在以后的學(xué)習(xí)和科研過(guò)程中需要注意安排好時(shí)間和掌握好課題的內(nèi)容。 在整個(gè)課題設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到一些問(wèn)題，主要是皮帶的畫(huà)

51、法，因?yàn)槠Р皇菢?biāo)準(zhǔn)件，而用軟件的工具畫(huà)出來(lái)的只是一般的皮帶，不能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的功能，這幾使得整個(gè)工作臺(tái)裝配好了之后不能動(dòng)。在網(wǎng)上很少有關(guān)于同步帶的畫(huà)法的資料，所以這個(gè)問(wèn)題沒(méi)能解決。其次，沒(méi)能用機(jī)械的方式來(lái)達(dá)到傳動(dòng)的回程精度，只能考慮用控制電機(jī)的方式來(lái)盡量提高皮帶的傳動(dòng)精度。 雖然在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到不少問(wèn)題，但是，通過(guò)課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了不少新的知識(shí)。感謝學(xué)校圖書(shū)的電子全文庫(kù)，可以不用直接去借書(shū)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接下載我需要的書(shū)籍，通過(guò)圖書(shū)館的電子全文庫(kù)，下載了專(zhuān)門(mén)關(guān)于聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)，同步帶的設(shè)計(jì)，電機(jī)的選擇等書(shū)籍。雖然沒(méi)有把每一本書(shū)都看完。但是，通過(guò)對(duì)這些書(shū)籍的學(xué)習(xí)讓我掌握了許多機(jī)械方面的知識(shí)，使我的機(jī)

52、械方面的知識(shí)更加豐富。同時(shí)也讓我的搜索能力得到一定的提高。同時(shí)，我對(duì)SolidWorks軟件的掌握程度得到一定的提升。 雖然課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中不足之處，也有可取的地方，但是對(duì)于我們而言，我們不僅僅是完成了一次課程設(shè)計(jì)，也不僅僅是學(xué)習(xí)到了這一部分的知識(shí)，而是我們對(duì)課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)新知識(shí)方法的認(rèn)識(shí)，對(duì)自學(xué)能力的認(rèn)識(shí)，對(duì)合理安排時(shí)間的認(rèn)識(shí)以及合作隊(duì)友的認(rèn)識(shí)。不管怎樣，我在這次課程設(shè)計(jì)之后學(xué)到了不少東西。同時(shí)也要感謝指導(dǎo)老師的講評(píng)和指導(dǎo)。 13參考文獻(xiàn) [1] 浦昭邦、王寶光.測(cè)控儀器設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [2] 編寫(xiě)組.聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1994

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