本科毕业设计(论文) (6) 提高合理的应力分布和刚度 (7) 重量要适宜
(8) 应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸 (9) 根据性能组合选择材料
(10) 零件与整体零件之间精度的进行选择
(11) 功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求
对于机械零件设计工作来说,标准化的作用是非常重要的,所谓零件的标准化,就是通过零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等,制定出各式各样的大家共同遵守的标准。标准化带来的优越性表现为:
(1)能以最先进的方法在专门化的工厂中对那些用途最广的零件进行大量的、集中的制造以提高质量,降低成本。
(2)统一了材料和零件的性能指标,使其能够进行比较,并提高了零件的性能的可靠性。
(3)采用了标准结构及零、部件,可以简化设计工作,缩短设计周期,提高设计质量。另外也简化了维修工作。
本次课题针对的是多孔零件回转工作台的设计,一般的多孔并非是深孔零件,也并非特殊用途零件那么根据在立式钻床上来完成应该采用其相关的设计指标来设计。
检验的作用: (1)把关作用
通过进货检验、过程检验和最终检验,保证不合格的原辅材料和配套件不投产、不合格的在制品不转序、不合格的成品不出厂,以保证交付给顾客的产品达到规定的质量要求。
(2)预防作用
通过各类检验活动,可及时收集产品和过程的不合格信息、采购产品质量等信息。检验记录是反映实物质量的重要信息源,从中发现问题可进一步追溯,调查分析原因,制订预防措施,以避免不合格品的发生。
(3)监督作用
企业的检验系统对生产系统起着不可或缺的监督作用,即对生产中的纪律执行情况、实物质量状况等,起着有效的监督作用。由国家和各级政府授权的产品质量监督检验机构,通过产品质量监督抽查,来监督企业的产品在生产和流通领域的质量状况。
本次设计所应满足的技术指标: 1、检验标准
钻床专用标准有:GB6477.4-86《金属切削机床术语钻床》,GB2815-89、JB/T5763-91《钻床联接尺寸标准》,GB9461-88、JB/Z108-89GB2814-89、JB/Z125-89《立式钻床参数及系列型谱》,GB4019-97、JB/T3769-93《方柱立式钻床精度及技术条件》,GB4018-83、JB/T3768-93《圆柱立式钻床及技术条件》,JB3756-84《轻型圆柱立式钻床精度》,JB4148-85《十字工作台立式钻床精度》等。
2、检验项目
除按相关标准和相应标准检验外,其专业标准的主要检验项目有: 1) 底座工作台面的平面度; 2) 工作台面的平面度; 3) 工作台跳动;
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本科毕业设计(论文) 1.3 主要技术参数
根据加工对象的要求如质量、精度、效率等来确定其回转工作台的主要参数并用作在设计过程的一个参照和准则。
本次设计的主要参数: (1)回转半径:500 mm
(2)重复定位精度:0.005 mm (3)电液脉冲马达功率0.75kw (4)电液脉冲马达转速3000 rpm (5)总传动比:72.5 (6)最大承载重量100㎏
1.4 本章小结
主要简单介绍毕业设计题目(回转工作台)和其发展概况,设计背景、工作原理、设计参数也作了进一步的说明。
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本科毕业设计(论文) 第二章 回转工作台的结构设计
2.1 电机的选择
伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。
选择伺服电机时,首先要保证伺服电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用位置伺服电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩大的电机,负载力矩大。
选择伺服电机时,需要考虑一下几点:转速和编码器分辨率的确认;电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算;计算负载惯量,惯量的匹配,安川伺服电机为例,部分产品惯量匹配可达50倍,但实际越小越好,这样对精度和响应速度好;再生电阻的计算和选择,对于伺服,一般2kw以上,要外配置;电缆选择,编码器电缆双绞屏蔽的,对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯,增量式是4芯。而后三点为电机基本性能,因此主要根据前2项对电机进行选择。
许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给,步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。对于后两者,必须使用精密的传感器并构成闭环系统,才能实现微量进给。步进电机作为一种开环控制的系统,和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。
交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以山洋400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。
综上所述,电机选用交流伺服电机。
2.2 电机运动参数的计算
伺服电机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。额定功率小于工作要求,则不能保证工作机器正常工作,或使电机长期过载、发热大而过早损坏;额定功率过大,则电机价格高,并且由于效率和功率因素低而造成浪费。
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本科毕业设计(论文) 工作所需功率为:Pw?FW?VW/1000?W KW (式2.1)
Pw?T?nw/9950?W KW (式2.2)
式中T=150N.M, nw=36r/min,电机工作效率?w=0.97,代入上式得:
Pw?150?36/?9950?0.97??0.56 KW
电机所需的输出功率为:P0?Pw/? (式2.3) 式中:?为电机至工作台主动轴之间的总效率。
查表得:齿轮传动的效率为?w=0.97;一对滚动轴承的效率为?w=0.99;蜗杆传动的效率为?w=0.8。因此:
???1??23??3?0.97?0.993?0.8?0.75
P0?Pw/??0.56/0.75?0.747 KW
一般电机的额定功率:
Pm?P0~1.3P0?0.747~0.97 KW
则由表2.1取电机额定功率为:Pm=0.75 KW。 确定电机转速。
查表推荐的各种机构传动范围为,取齿轮传动比:3-5;蜗杆传动比:15-32。 则总的传动范围为:i?i1?i2?45~160
电机转速的范围为:N?i?nw?1620~5760 r/min
为降低电机的重量和价格,查表选取常用的同步转速为3000r/min的Y系列电机,型号为Y801-2,其满载转速nm=3000r/min,此外,电机的安装和外形尺寸可由查表得知。
2.3 传动方案的确定
初步确定使用涡轮蜗杆结构控制工作台的转动。
2.3.1 传动方案传动应满足的要求
回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成,传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力,并可实现分度运动。在本课题中,原动机采用伺服电机,工作台为T形槽工作台,传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。
合理的传动方案主要满足以下要求:
(1)机械的功能要求:应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。 (2)工作条件的要求:例如工作环境、场地、工作制度等。 (3)工作性能要求:保证工作可靠、传动效率高等。
(4)结构工艺性要求;如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。
2.3.2 传动方案及其分析
回转工作台传动方案为:伺服电机——齿轮传动——蜗杆传动——工作台 该传动方案分析如下:
齿轮传动承受载能力较高 ,传递运动准确、平稳,传递 功率和圆周速度
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