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机械装备设计
设计说明书
课题名称：二O一四年十二月
第一章．课题简介 ........................................................................................................... 2 第二章 工作原理与主要参数 ........................................................................................ 4
2.1工作原理分析 ...................................................................................................... 4 2.2主要技术参数 ...................................................................................................... 5 第三章.工作台的结构设计 ................................................................................................ 5
3.1传动方案及分析 ................................................................................................... 5 3.2电动机的选择 ...................................................................................................... 6
3.2.1A轴伺服电机选择 ...................................................................................... 6 3.2.2 B轴伺服电机选择 ..................................................................................... 9 3.3齿轮传动设计 ...................................................................................................... 9
3.3.1齿轮的校核 ................................................................................................ 9
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3.3.2确定齿轮传动精度 ................................................................................... 14 3.4蜗杆传动类型 .................................................................................................... 18
3.4.1材料选择 ................................................................................................. 18 3.4.2设计与校核 ............................................................................................. 18 3.5 轴承 ................................................................................................................. 23
3.5..1轴承的选型 ............................................................................................. 23 3.5.2轴承寿命校核 .......................................................................................... 24 3.6主轴 .................................................................................................................. 27
3.6.1轴的材料 ................................................................................................. 27 3.6.2确定轴的结构尺寸 ................................................................................... 27 3.6.3校核轴的强度 .......................................................................................... 29 3.7联接、支撑件的设计 ......................................................................................... 30
3.7.1键的选择包括类型选择和尺寸选择。 ....................................................... 30 3.7.2键联接的类型 .......................................................................................... 31 3.7.3键的强度校核 .......................................................................................... 32 3.8轴承 .................................................................................................................. 33
3.8.1轴承的预紧 .............................................................................................. 33 3.8.2 滚动轴承的配合 ..................................................................................... 33 3.8.3滚动轴承的润滑 ...................................................................................... 33 3.8.4滚动轴承的密封装置 ............................................................................... 34 3.8.5转台轴承 ................................................................................................. 34 3.9联轴器 .............................................................................................................. 35 第四章工作台设计 ......................................................................................................... 35
第一章．课题简介
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为了提高数控设备对复杂零件加工的精度和效率，五轴机床等复合机床的研
发和创新也越来越重要，而摇篮式工作台是五轴机床的一个重要的部件，五轴加工中心一般是由三个直线轴加两个回转轴来组成， 序号 工作台工作工作台旋转倾斜轴其他参数 直径台承承重垂轴减减速比 （mm） 重水直（Kg） 速比 平（Kg） 1 φ400 200 130 1：90 1：90 自定 机械制造装备课程设计主要容
了解该部件的功能，机械装置的总体方案设计，电机功率选择，功能部件的计算
选择，运动和动力计算。
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绘制装配图，标注装配尺寸和配合代号及其他技术要求
主要零部件强度校核，绘制主要零件的零件图，标注零件的结构尺寸、尺寸公差
和形位公差、表面粗糙度及技术要求。
编写计算说明书（包括该部件的现状概况，计算过程） 装配图1、主要零件图不少于6。
第二章 工作原理与主要参数 2.1工作原理分析
单臂摇篮式工作台是五轴机床的一个重要组成部件，五轴加工中心一般是由三个直线轴加两个回转轴来组成。单臂摇篮式工作台即为两轴回转工作台。它主要安装在数控镗床和铣床上，通用情况下，其外形和其他工作台几乎一样，不同的是它的是通过伺服系统的驱动方式来工作的。它也可以与其他的伺服进给 轴联动，实现一体化。
它的驱动主要是靠伺服电机，伺服电机的精度高，操作方便。其中分度转位和定位都是通过给定的指令来进行控制的。工作台的运动是由交流伺服电动机，经过齿轮传动后由蜗杆传给蜗轮，最后再由涡轮通过键的联接来带动主轴的转动，或者是直接由蜗杆、蜗轮传动，直接带动另一方向的旋转。也可以同时控制两轴的运动，实现联动。
蜗杆副的传动存在间隙，为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，
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因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。
回转工作台的导轨面由转台轴承支撑，该型轴承具有高轴向和径向承载能力，高清斜度和极高的精度，同时保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在闭环控制系统中，由高精度的圆光栅发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。
工作台设有零点，由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。 2.2主要技术参数 工作台直径：Φ400mm 工作台承重水平：200Kg 工作台承重垂直：130Kg 旋转轴减速比：1:90 倾斜轴减速比：1:90 最高转速20r/min 旋转精度0.001o
第三章.工作台的结构设计 3.1传动方案及分析
单臂摇篮式工作台由原动机，传动装置和工作台构成。因为单臂摇篮式工作台
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单臂摇篮式工作台设计说明书
