机电一体化设计实例论文设计(有参考文献).pdf

word 回 转 工 作 台 的 设 计 一、设计的目的： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件 计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析与设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩 固、加深和拓宽所学的知识。 3、训练和提高设计的根本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编 写技术文件〔说明书〕等。 二、设计任务与要求 设计题目：数控回转工作台的设计 1. 设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编 写设计计算说明书； 2. 设计要求包括：回转角度0～360°；最大回转半径400 ㎜；最大承载重量 50 ㎏； 3. 机械局部的设计：装配工作图1 〔1号〕； 4. 计算机控制的设计：控制系统接口图一； 5. 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51 或单片机 FX2N-PLC 控制系统，软件 环分，由键盘输入实现开环控制。 三、机械系统设计 在数字回转工作台机械传动局部选用蜗轮蜗杆传动 ,因为蜗杆传动平稳,振 动,冲击和噪声均较小;能以单级传动获得教大的传动比,结构紧凑,有利于实现回 转工作台所要求的分度的实现.应当选用蜗轮蜗杆传动. 〔一〕、蜗杆类型的选择: 蜗杆选择为渐开线圆柱蜗杆.因为此种蜗杆不仅可车削还可以像圆柱齿轮那 样用齿轮滚刀滚削,并可用但面或单锥面砂磨削.制造精度高.是普通圆柱蜗杆传 动中较理想的传动.传动效率也高,在动力传动和机床精细传动中应用较为广泛. 〔二〕、蜗杆蜗轮材料的选择: 1 / 15 word 由于蜗杆传动啮合摩擦较大,且由于蜗轮滚刀的形状尺寸不可能做得和蜗杆 绝对一样,被加工出的蜗轮齿形难以和蜗杆准确共轭,必须依靠运转跑合才渐趋理 想,因此材料副的组合必须具有良好的减摩和跑合性能以与抗胶合性能。所以蜗 轮通常青铜或铸铁做齿圈，并尽可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相匹配。应当选 择:蜗杆材料为：渗碳钢，外表淬硬 56-62HRC 牌号为 20GrMnTi.蜗轮材料为： 铸造锡青铜，牌号为ZcuSn10Pb1 〔三〕、蜗杆蜗轮参数计算： 1. 蜗杆传动尺寸确实定： 由设计题目中要求可知：工作台回转直径最大为400mm/50 千克. 由《齿轮手册》〔上〕表取蜗杆蜗轮中心距标准a=225mm; 估取蜗杆分度圆直径: 为能获得较大的传动比,取蜗杆头数为: z =1;z =90 估取模数m: m=(1.4~1.7)a/ z =3.6 取m=4 q=d /m=80/4=20 6 tanγ= z /q 如此γ=2.86° 2. 确定蜗轮蜗杆各参数值 蜗杆尺寸“ 1) 蜗杆轴向齿距 2) 螺旋线导程 3) 法向齿形角:对于ZI 蜗杆αn=20°在分度传动中允许减小齿形角α =15° 4) 直径系数:q= d /m=80/4=20 5) 蜗杆分度圆(中圆)直径: d (d )= d =qm=80 6) 蜗杆分度圆(中圆柱)导程角: γ=2.86° 渐开线蜗杆: 基圆柱导程角: γ cosγ =cosαncosγ γ =15.264° 7) 基圆直径 8) 法向基节 9) 蜗杆齿轮顶高:h =h m=1×4=4 10 蜗杆齿根高 2 / 15 word 11) 蜗杆全齿高 12) 顶隙 13) 齿根圆半径 14) 蜗杆齿顶圆直径:d =d +2 h =88 15) 蜗杆齿根圆直径 16) 蜗杆齿宽:b =95 蜗轮尺寸: 1) 蜗轮中圆螺旋角:β =γ=2.86° 2) 蜗轮分度圆(节圆)直径:d =m z =4 60=240mm 3) 蜗轮中圆直径:d = d =240mm 4) 蜗轮齿顶高:h =1 4=4mm 5) 蜗轮齿根高 6) 蜗轮全齿高 7) 蜗轮齿顶圆直径:d =d+2ha=240+8=248mm 8) 蜗轮齿根圆直径 9) 蜗轮外圆直径:d = d +m