哈工大综合课程设计――双轴转台设计_图文(精)
哈工大机械设计课程设计-轴系部件设计说明书
取L=48 mm。
2．轴的结构设计
本设计方案是有8个轴段的阶梯轴，轴的径向尺寸（直径）确定，以外伸轴径 为
基础，考虑轴上零件的受力情况、轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各轴段的直径；而轴的轴向尺寸（长度）确定，则考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件间的距离要求等因素，通常从与传动件的轴段开始，向两边展开。
轴段②和轴段⑦直径最终由密封圈确定。由参考文献[2]表14.4，选用毡圈油封
FZ/T 92010-1991中的轴径为48mm的，则轴段②和轴段⑦直径 。
（3）轴承及轴段③和轴段⑥
考虑轴系部件几乎呈对称布置，且没有轴向力，轴承类型选择深沟球轴承。轴段③
和轴段⑥上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。
初选轴承型号6211，由参考文献[2]表12.1，内径d=55mm，外径D=100mm，宽度B=19mm，定位轴肩直径 。
通常同一轴上两轴承取相同型号，故轴段③和轴段⑥直径为 。
（4）齿轮及轴段④
轴段④安装齿轮，为便于齿轮的拆装，且与齿轮轮毂配合，取 。齿轮左端用套筒固定，为使套筒端面顶在齿轮左端面上，即仅靠，轴段④的长度 应比齿轮轮毂长略短，由于齿宽 ，取 。
为补偿机体的铸造误差，轴承应深入轴承座孔内适当距离，以保证轴承在任何时候都能坐落在轴承座孔上。由参考文献[1]表10.3，取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离Δ=10mm。
采用凸缘式轴承盖，由6211轴承参数及参考文献[2]表12.6，取凸缘厚度e=12mm。
双轴回转工作台毕业设计
毕业设计（论文）题目双轴回转工作台专业机械设计制造及其自动化班级学号学生指导教师副教授二○○九年双轴回转工作台摘要在现有的三坐标联动数控机床的工作台上再增加一个具有两个旋转自由度的数控回转工作台，将其安装在原有的工作台上，与原有的工作台成为一个整体，成为一个多自由度的回转工作台，即双轴回转工作台。
再通过对数控系统的升级（不属于此题范畴），使该机床成为五坐标联动的数控机床。
这样的双回转数控工作台不仅可以沿X、Y、Z 方向作平行移动，在A、B两轴能同时运动，且能随时停止，在A轴上能够在一定角度内连续旋转，在B轴上可以做360度的连续旋转。
不仅可以加工简单的直线、斜线弧，还可适应更复杂的曲面和球形零件的加工。
关键词：双轴，回转工作台，五坐标联动，设计，机床The double turns round rotary worktableABSTRACTAt current three sit the mark connect the number that move the work on the stage controls the machine bed increases a number for having two revolve free degree controls the turn-over work set, will its gearing is in the original work on the stage, with originally possessed of the work set becomes a the whole, becoming the turn-over work set of a many free degrees, namely the double turns round the number controls the work set. Pass again the grade creep( do not belong to this category) that logarithms control system, make the machine's bed become five sit the mark connect the dynamic number controls the machine bed. Such a turn-over number controls the work set can not only make the parallel ambulation along the X, Y, the direction of Z, continuing to revolve in A, B two stalks can at the same time exercise, and can at any time stop, on the A stalk can in the certain angle, canning the 360 degrees of revolving continuously on the B stalk. Can not only process the simple straight line, oblique line, arc, can but also adapt to the more complicated curved face to processes with the spheroid spare parts.Key words：The double turns round, rotary worktable, Five sit the mark; Connect to move, design, Machine bed目录第1章绪论 11.1 本课题的研究范围及应解决的主要问题 11.2 本课题的研究目的和现实意义. 11.3 国内外现有数控发展状况 21.4 当代数控发展的主要趋势 31.5 数控机床的升级（五轴联动）11 第2章电动机的选择122.1 步进电动机的特点与种类122.1.1 步进电动机的特点122.1.2 步进电动机的种类122.2 步进电动机的选择14第3章工作台方案的选定243.1 分度工作台243.2 数控回转工作台253.2.1 开环数控转台263.2.2 闭环数控回转工作台273.3 调隙结构273.3.1 双螺距蜗杆传动3.3.2 双蜗杆传动3.4 闭环结构方案设计第4章双轴回转工作台结构设计30第5章蜗轮蜗杆设计计算345.1 蜗杆传动输入参数345.2 接触疲劳强度计算345.3 确定蜗轮蜗杆主要尺寸365.4 蜗杆的传动效率375.5 蜗杆蜗轮的精度等级的选择375.6 蜗杆传动的热平衡计算38第6章齿轮设计计算396.1 齿轮设计输入参数396.2 齿轮传动结构形式和布置形式396.3 材料及热处理396.4 初步确定齿轮基本参数406.5 齿面接触疲劳强度的校核436.6 齿根弯曲强度的校核446.7 齿轮基本参数第7章结论71参考文献72英文原文：73中文译文：78致谢82第1章绪论1.1本课题的研究范围及应解决的主要问题本课题内容为双轴回转工作台的结构设计，那么其研究范围则包括：双轴回转工作台的工作原理、功能结构及重要功能部件的结构设计与计算。
双轴转台设计1
二轴转台方案设计1.设计简图（草图）2.对于多轴转台，各框架的设计顺序是：由内到外转台的框架断面为空心矩形，其重量轻、惯性大刚度好。
材料选用优质铸转台的框架断面为空心矩形，其重量轻、惯性大刚度好。
转台的设计应按照从内到外的顺序设计，最内层受到载荷和尺寸的限制，因而应该从里面开始设计。
但是本设计给出了最外一层的设计，因为外层的结构相对复杂，内外的原件使用相似。
3.轴系的设计2.1轴系1的设计轴系1上需要有驱动原件、测角原件、支撑原件、连接原件等部件。
2.1.1驱动原件选择转台的驱动元件主要有两大类：一类是电动机；一类是液压马达。
电动机驱动的主要优点是：（1）实现连续回转，而摆动式液压马达则不能。
（2）液压马达必须设置液压油源，而电动机不需要。
对于小转矩、低频响的转台宜采用电动机驱动，而对于那些大转矩、高频响的转台，采用液压驱动方案为佳。
电机驱动常见的电动机为力矩电动机和直流伺服电动机。
力矩电动机允许转速低，可直接与转台主轴连接形成直接驱动。
所以对于该设计方案中可以按如下方式进行：驱动元件：采用直流力矩电机驱动，控制方便，既可开环控制，又可闭环控制；驱动方式：采用直接驱动方式，即将电机输出轴、转台主轴以及码盘轴直接相连。
主要是确定载荷，作用在机械装置上的载荷主要有：摩擦载荷、惯性载荷以及各种环境载荷等。
M⋅fNR=⋅摩擦载荷：由于传动部件之间存在摩擦摩擦引起的。
大小与所受压力和材料的摩擦系数有关。
摩擦力与其力臂的乘积即为摩擦力矩。
惯性载荷：计算回转运动时的惯性载荷，需要知道转动惯量和角加速度，具有传动链装置的，通常将负载的转动惯量折算到电机轴上。
环境载荷：例如风载荷、温差载荷（热变形）等，外载荷的确定，要是具体情况而定，有的可从理论上进行推导，有的需要借助试验来测定。
分析载荷的目的，是为了选择合适的电动机，使之满足要求。
对于转台来说，一般在室内应用，它的载荷主要考虑摩擦载荷和惯性载荷。
表一 ε⋅=J M对于轴一上的原件较多，驱动力矩较大，所以应选取具有较大的驱动力矩的电机拟选用如下所示的型号支撑元件支撑元件多用轴承，轴承采用两段固定的安装方式。
哈工大机电学院本科生综合课程设计2：最后附两张cad大图,一份完整的装配图
目录第一章总体方案设计 (2)1.1任务设计书及指标 (2)1.1.1设计任务书 (2)1.1.2主要技术指标 (2)1.2总体方案确定 (2)1.2.1方案确定思想 (2)1.2.2方案对比分子与确定 (3)第二章机械系统设计 (3)2.1竖直坐标工作台外形尺寸及重量估计 (5)2.2竖直导轨参数确定 (7)2.3滚珠丝杠计算和选择 (7)2.3.1 滚珠丝杠强度计算 (8)2.3.2 滚珠丝杠传动效率计算 (8)2.4伺服电机的计算与选取 (8)2.4.1 等效转动惯量的计算 (11)2.4.2 伺服电机等效负载转矩的计算 (11)2.4.3 伺服电机的选型 (12)2.5 联轴器的选用 (13)参考文献 (13)第一章 总体方案设计1.1任务设计书及指标1.1.1设计任务书题目：两维工作台（步进电机+滚珠丝杠+Y 向可加减速器方案）结构设计任务：本项目要求的两维工作台为竖直平面内的X-Y 工作台，其中Y 向为竖直，X 向为水平，电动工作方式。
1.1.2主要技术指标1）工作台台面尺寸：X 向200mm ，Y 向200mm ，台面要求沿均匀布置同心圆上分布圆间隔30mm 的M6螺孔（螺孔深度不小于15mm ），中心须有20mm 定心圆孔。
2）工作台承载：载荷重量50Kg 。
3）行程要求：X 向500mm ，Y 向1000mm 。
4）位置定位精度：X 向0.1mm ，Y 向0.05mm 。
5）最大运动精度：X 向0.1m/s ，Y 向0.2m/s 。
1.2总体方案确定根据设计任务书的要求确定总体方案。
1.2.1方案确定思想两坐标数控工作台台体设计主要分为机械系统部件和台体上的测控部件。
机械系统部件又分为导轨组成，传动组成，减速装置等；测控部件又分为伺服电机，检测及反馈元件等等。
1) 工作台型号为HXY-2020； 2) 行程要求X=200mm ，Y=200mm ；3) 工作台面尺寸为C ×B ×H=270×250×18； 4) 底座外形尺寸为C ×B ×H=1000×25×840； 5) 工作台最大长度为1000mm ； 6) 工作台负载重量为N=500N ；7) 工作台最快移动速度max max 0.2/;x y v v m s ==8)X,Y方向的定位精度为0.05mm；9)工作台负载小，运动灵敏度高，低速；10)定位精度高；11)考虑到结构稳定，安全，建议基座和滑台采用铸造工艺。
哈工大机械设计-轴系部件设计
一、概述 (2)1、任务来源 (3)2、技术要求 (3)二、结构参数设计 (3)1、受力分析及轴尺寸设计 (11)2、轴承选型设计、寿命计算 (11)3、轴承结构设计 (12)三、精度设计 (12)轴颈轴承配合 (12)四、总结 (13)Harbin Institute of Technology课程设计说明书课程名称：机械设计设计题目：轴系部件设计院系：航天学院自动化班级：11104104设计者：学号：1110410420指导教师：设计时间：2013年12月10日哈尔滨工业大学机械设计作业任务书一、概述1、任务来源：老师布置的大作业课题：轴系的组合结构设计。
2、题目技术要求：一钢制圆轴,装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1KN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如图所示。
设圆轴的许用应力[]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。
设计要求：1.按强度条件求轴所需要的最小直径；2.选择轴承的型号（按受力条件及寿命要求）；3.按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图（3号图纸）4.从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（3号图纸）5.设计说明书1份二、结构参数设计1选择材料，确定许用应力通过已知条件和查阅相关的设计手册得知，该传动机所传递的功率属于中小型功率。
因此轴所承受的扭矩不大。
故选45号钢，并进行调质处理。
2按扭转强度估算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：3min d mP Cn ≥ 其中2P ——轴传递的功率，η=⨯=⨯=3.70.96 3.55m P P kW m n ——轴的转速，r/min912285/min 3.2m n r == C ——由许用扭转剪应力确定的系数。
查表10.2得C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。
≥=⨯=33min 3.55d 10624.57285mPCmm n 由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮，会有键槽存在，故将其扩大5%，得 min d 1.0525.8k d mm ≥⨯=，按标准GB2822-81的10R 圆整后取130d mm =。
两轴转台控制系统设计
两轴转台控制系统设计
两轴转台控制系统设计
转台系统是以控制论、相似原理、系统和信息技术为基础,利用计算机和专用物理设备等辅助工具,为飞行器实验提供平台的专用设备.不同的转台系统对控制精度有着不同的要求,本文在给定技术指标的要求下,利用PMAC运动控制器,为转台设计了一套PID控制方案.通过对转台进行建模、仿真,验证了所设计方案的可行性.最后,搭建电路并调试系统,实现了预期的要求.
作者：李亮孙力闫杰 Li Liang Sun Li Yan Jie 作者单位：西北工业大学航天学院,西安,710072 刊名：电子测量技术 ISTIC 英文刊名：ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 32(2) 分类号：V448.25+3 关键词：转台系统 PMAC运动控制器 PID控制。
哈工大综合课程设计转台
哈工大综合课程设计转台一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握综合课程设计转台的基本原理和操作方法。
2. 学生能够运用所学的机械原理、电子技术和计算机编程知识，完成转台的设计与制作。
3. 学生能够理解并描述转台在工程领域的应用及重要性。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行转台零件的设计，并绘制出相应的工程图纸。
2. 学生能够独立完成转台的组装和调试，提高动手实践能力。
3. 学生能够运用编程语言，实现对转台的自动控制，培养编程和调试能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程技术的兴趣和热情，激发创新意识和探索精神。
2. 培养学生团队协作精神，学会与他人共同解决问题，提高沟通与表达能力。
3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程伦理观念，关注工程技术对社会和环境的影响。
课程性质：本课程为哈工大综合课程设计转台，是一门实践性、综合性强的课程。
通过本课程的学习，使学生将所学理论知识与实际操作相结合，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生为高年级本科生，具备一定的学科基础知识，具有较强的自学能力和动手实践能力。
教学要求：教师需结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动参与教学活动。
注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在掌握知识技能的同时，形成良好的工程素养。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 转台基础知识：- 转台的分类、原理及其在工程中的应用。
- 转台相关机械原理和电子技术基础。
2. 转台设计与制作：- CAD软件的使用，进行转台零件设计。
- 转台结构设计，绘制工程图纸。
- 转台材料选择及加工工艺。
3. 转台组装与调试：- 转台零部件的组装及调试方法。
- 传动系统、控制系统调试及优化。
4. 转台自动控制：- 编程语言基础，如C/C++、Python等。
- 转台自动控制算法及编程实现。
- 调试与优化，实现转台的精确控制。
5. 转台应用案例分析：- 分析转台在不同工程领域的应用案例。
双轴数控回转工作台毕业设计
双轴数控回转工作台毕业设计Prepared on 22 November 2020三江学院本科生毕业设计（论文）题目双轴数控回转工作台设计高职院（系）机械制造及自动化专业学生姓名陶轶晟学号指导教师王志斌职称起讫日期目录摘要 (3)绪论 (4)第一章数控回转工作台数控回转的介绍1．1 数控回转工作台的原理 (6)1．2设计准则 (10)第二章双轴工作台的总体的方案2．1 样本的选择 (11)2．2 双轴的工作台方案拟定 (12)第三章双轴工作台的主要零件的设计3．1 底板 (14)3．2 定心轴 (14)3．3 轴承的选用 (15)3．4 为何回转台要用蜗轮副传动 (17)注意事项 (22)结论 (23)参考材料 (24)致谢 (25)摘要数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架。
兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量奖大大增加。
但是数控回转工作台更有发展前途，它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。
本课题主要介绍了它的原理和机械结构的设计，不对以上部分运用AUTOCAD作图，最后是对数控工作台提出的一点建议。
关键词：数控回转工作台齿轮传动蜗杆传动间隙消除蜗轮加紧绪论毕业设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。
从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。
使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化，综合化。
培养学生独立工作、独立思考和综合所学知识的技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。
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H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书(论文课程名称:综合课程设计设计题目:双轴测试转台设计院系:机电工程学院班级:1108110班设计者:崔晓蒙学号:1110811005指导教师:陈志刚设计时间:2014年12月哈尔滨工业大学目录第1 章概述 (21.1 课程设计的目的 (21.2 课程设计的内容 (21.3 课程设计的方法和步骤 (2 1.4 转台课程设计的要求 (3 第2 章转台总体设计 (42.1 转台结构类型选择 (42.2 转台驱动元件选择 (82.3 转台测量元件选择 (9第3 章转台机械结构设计 (10 3.1 轴系设计 (103.2 轴与框架的连接 (123.3 框架设计 (153.4 配重设计 (163.5 限位与锁紧装置设计 (17 第4 章转台驱动元件设计 (194.1 传动部件设计 (194.2 转动惯量计算 (194.3 电机力矩计算 (26第5 章转台测量元件设计 (285.1 角度传感器设计 (285.2 角速度传感器设计 (315.3 限位开关设计 (325.4 走线与滑环 (33第6 章转台装配工作图设计 (346.1 装配工作图绘制要求 (346.2 装配工作图尺寸标注 (346.3 装配工作图上零件序号、明细栏和标题栏的编写 (34 第7 章转台零件工作图设计 (357.1 对零件工作图的绘制要求 (357.2 转台主要零件工作图 (35第8 章编写设计计算说明书 (368.1 设计计算说明书的内容 (368.2 设计计算说明书格式要求 (36第9 章课程设计的总结和答辩 (39参考文献 (4第1章转台功能分析1.1 功能分解转台是一种重要的地面测试设备,用于惯性导航系统和惯性元件检定、标定,以及模拟飞行器姿态运动。
转台根据用途可分为仿真转台和惯性测试转台。
按机械台体结构分类转台分为立式转台和卧式转台两种。
惯性测试转台,侧重静态或稳态性能,主要用于惯性导航系统和惯性元件如陀螺、加速度计的性能检测和标定。
仿真转台,侧重动态性能,仿真转台一般用于武器平台或运动载体的运动状态模拟,本次的设计转台功能主要是X、Y两个自由度的旋转,精确的调速以及带电测量。
由以上要求可进行如下功能分解:3.2功能元理解列出功能分解图,可在已有的可行的方案中选择可能的原理解,从而进一步对具体结构的元件做细分,可以做出最后的选择,决定转台的结构。
原理解表格如表1-1所示表1-1 功能元理解 3.3 参数约束如图7所示,其表示位置精度与其他参数的关系。
与位置精度相关的是电机的转动精度、主轴的扭转精度和编码器的精度。
主要与电机和编码器的选择、主轴的设计、轴上所有负载的转动惯量有关。
位置精度电机转过角度控制电路编码器精度主轴扭转角度主轴扭转刚度扭转力矩角加速度轴上转动惯量负载转动惯量轴的转动惯量轴的尺寸第2章转台总体设计2.1 转台结构类型选择本次题目设计的是用于惯性器件测试的双轴转台。
双轴转台要求的精度比较高,采用卧式转台结构刚性更好,更稳定,有利于达到精度指标。
驱动力采用电动,轴承选用机械轴承。
2.2转台驱动元件选择转台是高精度精密测试设备,要求转角精度高、转速平稳,同时又要求调速范围大。
对于驱动元件的性能要求很高,要求其具有体积小、重量轻、高精度、低速平稳运行、高藕合刚度、大扭矩、可堵转、快速响应、特性线性度好、调速方便等要求。
转台常用的驱动元件有电机、液压马达等。
液压驱动的优点是:(1输出力矩大、功率密度高(2调速范围大,可以从最低角速度 0.0004°/s 无极调速到300°/s电动机驱动的主要优点是:(1实现连续回转,而摆动式液压马达则不能。
(2不需要设置液压油源。
驱动元件与框架的联接方式分为直接驱动和间接驱动,直接驱动是输出轴直接与框架固联,优点是有利于改善和提高系统的动态性能和精度,缺点是其低速性能取决于元件本身的低速性能;间接驱动是将电机或液压马达的输出轴经齿轮减速再与框架轴固联,其主要优点是可以改善系统的超低速性能及用小力矩电机可驱动大力矩负载,缺点是由于齿轮啮合间隙以及齿面磨损后影响系统的精度和稳定性。
常见的电机为力矩电动机和直流伺服电动机。
力矩电机转速低,可直接与框架连接形成直接驱动。
当驱动力矩增大时,允许的最高转速也减小。
所以,当转台的最高转速较高时不宜采用力矩电机,而采用直流伺服电动机经减速装置驱动的方案。
直流伺服电动机的轴向尺寸较大,不宜用于转台的内框和中框轴的驱动。
本次题目所给内外框的精度要求均为''18,而速率范围是内外框都是s s /400~/01.0︒︒,内框峰值角加速度为2/2000s ︒,外框2/1000s ︒。
可以看出,本次设计的测量精度要求比较高,而且速率范围较窄,最大速度不大。
所以采用有传动机构的电机和轴的连接会达不到精度要求,采用直接驱动,电机选择无刷直流力矩电机,成本较高。
2.3转台测量元件选择转台测量元件主要有角度传感器和角速度传感器。
角度传感器有光电码盘、感应同步器、旋转变压器,角速度传感器主要是测速机。
选择传感器时,按照以下选用原则选择:(1传感器的准确度小于系统总不确定度的1/3;(2传感器的精度、分辨率比系统总的精度和分辨率最好高一个数量级;(3传感器的结构尺寸满足总体安装使用要求;转台除了要求位置控制外,还需要速度控制,测量元件需要选择角度、角速度传感器。
根据题目所给要求,内外框的角位置测量精度是''18,而内外框的角位置测量分辨率是''2.7。
内外框都采用海德汉角度编码器,具体结构设计见后面详述。
第3章转台机械结构设计3.1 轴系设计各框架之间通过轴系连接在一起,通过轴系传递力矩及传动精确的回转运动。
轴系由轴、轴承、连接机构等组成。
内框结构如图3-1所示,图3-2 是转台外框轴系结构。
内外框轴均由两段轴组成,一端连接电机,另一端连接光电码盘,通过胀紧套与内外框连接。
轴采用中空结构,这样既可以空心过电缆线,以消除导线浮动带来的系统干扰力矩,又可增大结构,减小重量和转动惯量。
图3-1 转台内框轴系结构图3-2 二轴转台轴系结构3.1.1 轴承的选择与固定在轴系的设计过程中,主轴性能很大程度上取决于支承轴承的刚度。
转台回转精度高,且经常工作于振动冲击(高频率的简谐运动、低速(或摆动状态下,因此轴承不仅具有灵敏轴承的高精度、低摩擦特性,还要求轴承具有较高的刚度和抗卸载能力。
在轴承的配置型式上则根据受力及负载情况相应的采用面对面式或背对背式。
轴承固定方式有两种:两端固定、一端固定一端游动。
如图3-3所示,在转台中采用两端固定方式,限制轴的轴向运动。
(a 一端固定一端游动(b 两端固定图3-3 轴承固定方式用于转台的轴承有滚动轴承和空气静压轴承。
高精度滚动承,经过预紧和精密调整后,可使轴系的精度很高,而且滚动轴承的刚度承载能力大。
但滚动轴承是接触式轴承,长时间使用由于滚动体和滚道之间的磨损会降低其精度和刚度,精度保持性不好,而且预紧和调整也比较麻烦。
空气轴承的轴套和轴之间无接触,精度保持性好,回转精度可以比轴本身的加工精度提高3 倍以上。
特别适用于精度高、承载低、转速低的转台。
空气轴承的缺点是要有一套供气设备和系统而且其制造工艺复杂、成本高。
本次设计转台精度一般,采用角接触球轴承。
优点是可以同时承受轴向载荷和径向载荷,可以使轴系结构设计比较简单,可以容易地预紧和消除间隙。
角接触球轴承承载能力强,支承刚度相对深沟球轴承高,摩擦力矩较小。
本次内框轴承选用7014C 内径70轴承,外框选用QJ224内径120两对一起。
本次负载最大为15KG ,而框架多采用铝制,所以预估轴承寿命和承载力余量很大。
3.1.2 轴承的安装与预紧转台轴承在安装时一般给予一定的轴向预紧力,使内外圈产生相对位移,从而消除游隙,并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形,以此来提高轴承的旋转精度和刚度。
预紧力可以利用金属垫片或者调整螺母来实现。
如图3-4和3-5所示,内框外框轴承都是用金属环压紧,中间金属垫片实现两轴承预紧,从而提高其回转精度。
图3-4 内框轴承预紧图3-5 外框轴承预紧 3.13 轴承跨距的计算选择精度为P2的轴承,由《机械精度设计基础》表6-2可知其径向跳动为mm 0025.0,故可求得其要求跨距为(mm 8.25736002tan /105.26=⨯=-l 内框安装的轴承提供的跨距为:mm 58.4615sin 9021=⨯⨯= l 安装本身的跨距为:mm 5402=l故设计提供的总跨距为mm 8.257mm 49050540120=>=-=-=l l l l 外框轴承安装位置对跨距影响相互抵消所以,有结构设计得出的跨距满足实际要求,故轴和轴承的尺寸符合要求。
3.1 轴与框架的连接轴与孔的一般连接方式有:键连接、过盈配合。
如图3-6 所示。
键连接虽然能传递力矩,但由于加工误差,存在间隙,造成误差。
过盈配合连接虽然无角度误差,但配合精度要求高,才能保证轴与孔的同轴度要求,而且不可调。
(a 键连接 (b 过盈配合图3-5 轴与框架连接方式转台轴与孔的连接可用螺钉连接和胀紧套连接。
轴与框架孔的配合采用过渡配合,既不存在大的间隙(像键连接,又不需要高的配合精度(像过盈配合,加工装配都比较简单。
但是,要求轴与孔的同轴度比较高,不能承受过载,螺钉孔在一定程度上削弱了轴和框架的刚度。
本次采用胀紧套连接,如图3-6 所示。
胀紧套12~14个紧固螺钉,在装配过程中,可以逐个拧紧。
在轴与框架内孔的同轴度有误差的情况下,可以通过紧固螺钉进行调整,以保证整个转台的精度指标。
图3-6 胀紧套连接方式3.2.1 胀紧套尺寸选择以及校核各种胀套已经标准化,可根据轴和毂孔尺寸以及传递载荷的大小,从标准中选用合适的的型号和尺寸。
选择时应满足:传递扭矩时:M M t ≥传递轴向力时: F F t ≥传递扭矩和轴向力时:225.0(a t F d M M ⋅⋅+≥式中 t M —胀紧套的额定扭矩(N ·mM —需传送的扭矩(N ·mt F —胀紧套额定轴向力(Nd —传动轴直径(ma F —轴向力(N根据胀紧套的额定扭矩确定尺寸,尺寸如图3-7 所示,具体尺寸数据见参考文献表3-1。
图3-7 胀紧套尺寸3.3 框架设计框架结构如图3-8 和3-9所示。
框架的设计顺序是:由内到外。
内框架用于安装被测元件(或称为负载,设计受到负载尺寸的约束。
图3-8 外框结构图3-9 内框结构框架断面为空心矩形,重量轻、刚度好。
由于采用的是力矩电机,电机的大小主要取决于各轴系的转动惯量和轴系工作时的最大角加速度,为了最大限度地降低电机质量尤其是内电机的重量,材料选用铸造铝合金(ZL205A,可使框架具有较高的刚度和较小的转动惯量。