喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有，圖紙均為CAD原圖，有疑問(wèn)咨詢QQ:414951605 或1304139763
摘要
弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)于20世紀(jì)20年代發(fā)明的，該機(jī)構(gòu)是用于兩垂直交錯(cuò)軸間的間歇分度步進(jìn)傳動(dòng)。由弧面分度凸輪、從動(dòng)轉(zhuǎn)盤以及在從動(dòng)轉(zhuǎn)盤徑向均布的滾子組成。由于弧面分度機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)速度高、分度精度和動(dòng)力學(xué)性能好、承載能力大、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械，如煙草機(jī)械、包裝機(jī)械、加工中心換刀機(jī)械手等。
分度凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能自動(dòng)定位以及動(dòng)靜比可任意選擇的特點(diǎn)，與棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、針輪機(jī)構(gòu)等幾種傳統(tǒng)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，更適合于要求高速、高分度精度的場(chǎng)合，因而廣泛應(yīng)用于各種多工位自動(dòng)機(jī)械、直線步進(jìn)機(jī)械中。隨著自動(dòng)機(jī)械向高速化、精密化、輕量化的方向發(fā)展，現(xiàn)有分度凸輪機(jī)構(gòu)已難滿足更高要求的需要。
關(guān)鍵詞：弧面凸輪，蝸輪蝸桿，凸輪機(jī)構(gòu)
窗體頂端
Abstract
The arc indexing cam mechanism was invented in the 1920s, which is an intermittent indexing drive for two vertical staggered axes. By the arc indexing cam, driven turntable and in the radial roller radial uniform distribution of the composition. Because the arc indexing mechanism has the advantages of high transmission speed, good precision and dynamic performance, good bearing capacity and good reliability, it is widely used in various automatic machinery, such as tobacco machinery, packaging machinery, machining center tool change Manipulator and so on.
The indexing cam mechanism has the characteristics of simple structure, automatic positioning and static and dynamic ratio can be arbitrarily selected. Compared with the traditional intermittent movement mechanism such as the ratchet mechanism, the sheave mechanism and the pinch mechanism, the cam mechanism is more suitable for demanding high speed, Precision of the occasion, which is widely used in a variety of multi-station automatic machinery, linear stepper machinery. With the automatic machinery to the high-speed, precision, lightweight direction, the existing indexing cam mechanism has been difficult to meet the needs of higher requirements.
Key words: curved cam, worm gear, cam mechanism
目錄
摘要 1
第一章 引言 5
1.1弧面分度凸輪的概述 5
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r概述 5
1.3弧面凸輪及弧面凸輪機(jī)構(gòu)的研究展望 6
1.4課題的研究意義 7
1.5課題的研究?jī)?nèi)容和解決方法 8
第二章 弧面凸輪精密數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)方案設(shè)計(jì) 9
2.1 弧面分度凸輪廓面理論 9
2.2 共軛曲面原理 9
2.3 方案的設(shè)計(jì) 9
2.4參數(shù)的設(shè)計(jì) 10
第三章 弧面凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 11
3.1 弧面凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 12
3.1 凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律 13
3.3 弧面凸輪廓面設(shè)計(jì) 16
3.4 相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算 19
第四章 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 22
4.1 動(dòng)力參數(shù) 23
4.2 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
4.3 蝸輪蝸桿參數(shù)的計(jì)算 24
4.3 渦輪蝸桿的尺寸計(jì)算 25
4.4 熱平衡計(jì)算 25
4.5 選擇蝸桿和渦輪的精度等級(jí) 26
第五章 軸以及軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 26
5.1 蝸輪軸的設(shè)計(jì)與校核 27
5.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
5.3 軸受力分析 28
5.4 校核軸的強(qiáng)度 30
5.5 軸的安全系數(shù)校核計(jì)算 31
5.6 校核鍵連接的強(qiáng)度 33
5.7 校核軸承壽命 33
5.9 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 35
結(jié)論 36
參考文獻(xiàn) 36
致謝 38
窗體底端
第一章 引言
在當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)飛速發(fā)展過(guò)程中，現(xiàn)代機(jī)床制造業(yè)正在向“高速、精密、復(fù)合、智能和環(huán)?！钡姆较蚯斑M(jìn)，而高速、高效加工在其中扮演著重要角色。在發(fā)達(dá)國(guó)家，圍繞高速、高效的新型的機(jī)構(gòu)，不僅在技術(shù)開(kāi)發(fā)方面投入了大量精力，而且在應(yīng)用推廣方面取得了前所未有的進(jìn)展?；∶嫱馆啓C(jī)構(gòu)是由輸入軸上的弧面凸輪與輸出軸分度輪上的滾動(dòng)軸承無(wú)間隙垂直嚙合，從而實(shí)現(xiàn)間歇輸出的新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用弧面凸輪機(jī)構(gòu)的弧面凸輪箱，它已成為當(dāng)今世界上精密驅(qū)動(dòng)的主流裝置。它具有高速性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳遞扭矩大，定位時(shí)自鎖，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，噪音低、壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，是代替槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等傳統(tǒng)間歇機(jī)構(gòu)的理想產(chǎn)品，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用配套于各種組合機(jī)械、機(jī)床加工中心、煙草機(jī)械、化工灌裝機(jī)械，印刷機(jī)械、電器制造裝配自動(dòng)生產(chǎn)線等需把連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)動(dòng)作的各種自動(dòng)化機(jī)械上的必備的理想功能部件。
1.1弧面分度凸輪的概述
弧面凸輪機(jī)構(gòu)又稱為蝸形凸輪機(jī)構(gòu)或滾子齒形凸輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可用于高速間歇分度，與傳統(tǒng)的間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等相比，具有傳動(dòng)速度高、分度精度和動(dòng)力學(xué)性能好、承載能力大、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)弧面凸輪與從動(dòng)件滾子的共扼嚙合傳動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件所需要的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。目前己廣泛應(yīng)用在煙草機(jī)械、包裝機(jī)械、加工中心換刀機(jī)械手等自動(dòng)機(jī)械中。
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r概述
弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)是由美國(guó)人C.N.Neklutin于20世紀(jì)20年代發(fā)明的，并由其所創(chuàng)建的Ferguson公司首先進(jìn)行了系列化標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。之后，前蘇聯(lián)、英國(guó)、匈牙利、瑞士、日本等國(guó)也相繼對(duì)弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究，并成立有專門的生產(chǎn)廠家和研究機(jī)構(gòu)。在弧面分度凸輪的幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)方面，英國(guó)的C.J.Backhouse首次采用微分幾何與包絡(luò)原理等方法對(duì)弧面分度凸輪的幾何學(xué)進(jìn)行了深入研究。而目前，在日本、德國(guó)、俄羅斯和瑞士等國(guó)家已實(shí)現(xiàn)弧面凸輪的標(biāo)準(zhǔn)化系列化生產(chǎn)。由于弧面分度機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)速度高、分度精度和動(dòng)力學(xué)性能好、承載能力大、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械，如煙草機(jī)械、包裝機(jī)械、加工中心換刀機(jī)械手等。在加工制造方面，國(guó)外和臺(tái)灣地區(qū)大都采用范成法在數(shù)控機(jī)床上加工。范成法的理論和加工技術(shù)已經(jīng)非常成熟。在數(shù)字化加工方面也有所探索。但可查到文獻(xiàn)不多。國(guó)外學(xué)者在弧面分度凸輪的應(yīng)用方面也開(kāi)展了大量的工作。我國(guó)對(duì)弧面分度凸輪的研究起步較晚，直到20世紀(jì)70年代末期才開(kāi)始相關(guān)的研究工作，但經(jīng)過(guò)20多年的努力，目前已在弧面分度凸輪的設(shè)計(jì)、檢測(cè)、制造等方面取得了豐碩的成果，在弧面凸輪的制造方面，國(guó)內(nèi)也都是采用范成法，另外對(duì)兩重包絡(luò)法、刀位補(bǔ)償法和自由曲面法也做了理論研究。其中，西北科技大學(xué)(原西北輕工業(yè)學(xué)院)、山東輕工業(yè)學(xué)院、大連輕工業(yè)學(xué)院、天津大學(xué)、山東諸誠(chéng)恒瑞精密機(jī)械有限公司、西安科達(dá)凸輪制造有限公司等高等院校和廠家都做了大量的研究，例如西北科技大學(xué)的曹西京等人研制了一種專門用于弧面凸輪磨削的數(shù)控磨頭，山東輕工業(yè)學(xué)院的劉興國(guó)開(kāi)發(fā)了一種五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床XH756來(lái)加工空間弧面凸輪，這種機(jī)床可以用較小的中心距來(lái)加工大中心距的弧面分度凸輪，南方航空動(dòng)力機(jī)械公司從國(guó)外引進(jìn)的一臺(tái)五軸加工中心，并配置了行星磨削裝置，可實(shí)現(xiàn)弧面凸輪的行星磨削。但是，這些研究大多集中在普通弧面分度凸輪方面。
1.3弧面凸輪及弧面凸輪機(jī)構(gòu)的研究展望
與傳統(tǒng)的間歇分度機(jī)構(gòu)相比，弧面凸輪機(jī)構(gòu)在動(dòng)力學(xué)性能、承載能力、分度的精度以及分度的速度方面均有不可比擬的優(yōu)越性，被譽(yù)為是最理想的間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。從目前弧面凸輪機(jī)構(gòu)的研究與發(fā)展分析，弧面凸輪機(jī)構(gòu)未來(lái)的研究重點(diǎn)與方向可分為如下幾個(gè)方面:
1、弧面凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與創(chuàng)新
針對(duì)與圓柱滾子共扼嚙合的弧面凸輪機(jī)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中存在的缺陷，結(jié)合其他理論已相對(duì)成熟的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滾珠絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，對(duì)弧面凸輪機(jī)構(gòu)在原理上和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，以拓寬弧面凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域。
2、弧面凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究
弧面凸輪機(jī)構(gòu)主要是運(yùn)用于高速、高精度的分度與傳動(dòng)場(chǎng)合，動(dòng)力學(xué)性能的好壞將是弧面凸輪設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。有關(guān)弧面凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究一直是該領(lǐng)域的一個(gè)難題，也將是該領(lǐng)域的重要研究方向?；诨∶嫱馆唶Ш蟼鲃?dòng)過(guò)程中的摩擦、磨損與潤(rùn)滑狀態(tài)分析，改進(jìn)弧面凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行弧面凸輪機(jī)構(gòu)的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)，以改善其動(dòng)力學(xué)特性，以及設(shè)計(jì)有效的動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試裝置，將是一個(gè)值得研究的課題。
3、弧面凸輪CAD
弧面凸輪是種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間凸輪，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)弧面凸輪精確設(shè)計(jì)的唯一手段。自從我國(guó)對(duì)弧面凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究以來(lái)，弧面凸輪的CAD一直是研究的重點(diǎn)，特別是九十年代以來(lái)，隨著三維以D軟件的問(wèn)世，開(kāi)發(fā)操作界面良好的弧面凸輪三維以D軟件和弧面凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)，以對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行模擬與仿真，進(jìn)行裝配干涉檢查和加工誤差的虛擬檢測(cè)將是個(gè)很有價(jià)值的研究課題。
4、弧面凸輪的制造及其廓面修形的研究
弧面凸輪對(duì)表面質(zhì)量和加工精度的要求非常高，在裝配過(guò)程中，弧面凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)加工誤差特別敏感，容易出現(xiàn)裝配干涉。進(jìn)行弧面凸輪的廓面修形研究，提高弧面凸輪機(jī)構(gòu)的裝配性能和降低其裝配對(duì)加工誤差的敏感性，是一個(gè)很有意義的研究課題;改進(jìn)弧面凸輪的加工手段，提高弧面凸輪加工精度與表面質(zhì)量也一直是人們思考的主要課題;此外，從加工原理上進(jìn)行改進(jìn)，探索弧面凸輪的單側(cè)加工、刀具補(bǔ)償加工、兩重包絡(luò)法加工，將是一個(gè)重要的研究方向。
5、目前，弧面凸輪機(jī)構(gòu)還沒(méi)有完善的精度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，也沒(méi)有專門的檢測(cè)工具。對(duì)于弧面凸輪的精度評(píng)價(jià)體系的完善以及檢測(cè)方法與手段的探索將是一個(gè)重要的研究課題。
1.4課題的研究意義
弧面凸輪減速器是一種新型、高效的減速器，在國(guó)內(nèi)尚屬于研究階段。該減速器可取代渦輪蝸桿減速器，且具有優(yōu)良的特性。它可通過(guò)調(diào)整中心距進(jìn)行預(yù)緊，達(dá)到無(wú)間隙嚙合，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后可保持良好精度，傳動(dòng)效率高，熱損耗小。該機(jī)構(gòu)不僅精度高，而且體積小、重量輕、傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)，適宜于高速高精度及高效率的場(chǎng)合。
我國(guó)對(duì)弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究始于20 世紀(jì)70 年代末, 上海工業(yè)大學(xué), 天津大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、山東工業(yè)大學(xué)、陜西科技大學(xué)(原西北輕工業(yè)學(xué)院)、大連輕工業(yè)學(xué)院、上海工程技術(shù)大學(xué)等高校以及山東諸城鍛壓機(jī)床廠、西安鐘表機(jī)械廠、蕪湖電工機(jī)械廠等廠家都在弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究、制造方面取得了一批成果
弧面凸輪在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展后，凸輪機(jī)構(gòu)學(xué)的理論研究已經(jīng)達(dá)到較高的水平, 為凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。當(dāng)今, 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)已廣泛采用解析法并借助計(jì)算機(jī)來(lái)完成, 但目前國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)介紹的凸輪機(jī)構(gòu)CAD、 CAM 只能設(shè)計(jì)幾種平面或空間凸輪機(jī)構(gòu)。而基于UG軟件的二次開(kāi)發(fā)模塊開(kāi)發(fā)了弧面凸輪的三維CAD軟件，為弧面凸輪數(shù)控加工模擬以及建立弧面凸輪的運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。因此,現(xiàn)代弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)建模技術(shù)有著廣泛的工程應(yīng)用背景和研究意義 。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的迅速發(fā)展,三維設(shè)計(jì)軟件尤其是Unigraphics 在機(jī)械零件和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的日益普及，弧面凸輪實(shí)體在三維軟件特別是在UG中的繪制變得越來(lái)越重要。但UG中并無(wú)弧面分度凸輪的實(shí)體建模命令，這就得要我們借助UG強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)功能，通過(guò)定制弧面凸輪設(shè)計(jì)界面，達(dá)到直接建立三維實(shí)體的目的。
建模技術(shù)是CAD的核心技術(shù)，參數(shù)化造型技術(shù)和特征造型技術(shù)是新一代繼承化CAD系統(tǒng)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)理論。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)二維圖形參數(shù)化和簡(jiǎn)單三維實(shí)體的參數(shù)化造型較為成熟。對(duì)復(fù)雜的三維實(shí)體的參數(shù)化造型尚不多見(jiàn)，特別是弧面分度凸輪這類形狀復(fù)雜、精確齒形的三維實(shí)體參數(shù)化造型設(shè)計(jì)更少。由于弧面凸輪形狀復(fù)雜，繪制齒形曲線較復(fù)雜。并且弧面凸輪各參數(shù)間都有嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系，再加上隨著當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，弧面凸輪的精度要求也越來(lái)越高，其實(shí)體的繪制較為麻煩?；∶嫱馆啿⒉皇且粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，它的各個(gè)參數(shù)隨著設(shè)計(jì)要求的不同而不同。如果每設(shè)計(jì)一個(gè)齒輪都要畫(huà)一個(gè)對(duì)應(yīng)的實(shí)體部件的話，那不僅增加了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)量，還大大降低了設(shè)計(jì)效率，阻礙了企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。參數(shù)化設(shè)計(jì)是新一代智能化、集成化CAD系統(tǒng)的核心內(nèi)容，也是當(dāng)前CAD技術(shù)的研究熱點(diǎn)。用大型的三維軟件實(shí)現(xiàn)弧面凸輪的參數(shù)化造型已成為設(shè)計(jì)者的迫切需求，弧面凸輪體參數(shù)化造型有重要的意義：
（1）弧面凸輪傳動(dòng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)與建模系統(tǒng)是CAD技術(shù)與弧面凸輪設(shè)計(jì)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是兩者發(fā)展的趨勢(shì)所在。
（2）實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化避免了設(shè)計(jì)人員手動(dòng)查閱大量的數(shù)據(jù)，也避免了手工取點(diǎn)造型的復(fù)雜過(guò)程，該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可以將手算設(shè)計(jì)的工作人員從繁瑣、低效的工作中解放了出來(lái)。
（3）實(shí)現(xiàn)弧面凸輪了的參數(shù)化設(shè)計(jì)以及其精確的造型，可以將設(shè)計(jì)計(jì)算、三維造型與繪制工程圖的無(wú)縫結(jié)合，同時(shí)為弧面凸輪的有限元分析、機(jī)構(gòu)仿真和數(shù)控加工等工作奠定基礎(chǔ)。
本課題利用UG的二次開(kāi)發(fā)技術(shù),為解決弧面凸輪參數(shù)化設(shè)計(jì)問(wèn)題提供了可行的方法,通過(guò)直接輸入弧面凸輪設(shè)計(jì)條件，利用計(jì)算得出的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)體建模,實(shí)現(xiàn)弧面凸輪的參數(shù)化設(shè)計(jì),提高弧面凸輪設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。
1.5課題的研究?jī)?nèi)容和解決方法
本課題利用大型軟件UGNX8.0來(lái)實(shí)現(xiàn)弧面凸輪的三維參數(shù)化造型，通過(guò)改變弧面凸輪的一些基本參數(shù)，生成其相應(yīng)弧面凸輪。要達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，首先要知道弧面凸輪的廓面方程，畫(huà)出弧面凸輪模型后，還應(yīng)知道UG二次開(kāi)發(fā)的知識(shí)，靈活運(yùn)用UG系統(tǒng)提供的二次開(kāi)發(fā)工具，在模型的基礎(chǔ)上編制相應(yīng)的程序，最后完成弧面凸輪參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊的開(kāi)發(fā)。
第二章 弧面凸輪精密數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)方案設(shè)計(jì)
2.1 弧面分度凸輪廓面理論
弧面凸輪的工作廓面是空間不可展曲面，很難用常規(guī)的機(jī)械制圖方法進(jìn)行測(cè)繪，也不能用展成平面輪廓線的方法設(shè)計(jì)。針對(duì)弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)際嚙合過(guò)程中滾子曲面與弧面凸輪廓面互為共扼曲面的特點(diǎn)，利用空間包絡(luò)曲面的共扼原理進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，推導(dǎo)弧面分度凸輪的廓面方程。
2.2 共軛曲面原理
共軛曲面是機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件上用以實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律連續(xù)相切的一對(duì)曲面，研究的是相互接觸且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)曲面。對(duì)于空問(wèn)共扼曲面問(wèn)題用圖解法求解困難較大，因此一般結(jié)合微分幾何和剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)，以向量、矩陣或?qū)ε紨?shù)等為工具的解析法，研究一對(duì)共扼曲面的兒何形狀與這對(duì)曲面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。
已知共軛運(yùn)動(dòng)和共扼曲面中的一個(gè)曲面，求另一個(gè)曲面，是共軛曲面理中的基本問(wèn)題。求解方法有包絡(luò)法和運(yùn)動(dòng)法等，因包絡(luò)法比較繁瑣，多用運(yùn)動(dòng)法求解。與共扼曲線相仿，一對(duì)共軛曲面在嚙合過(guò)程中連續(xù)相切的條件是兩曲面在接觸點(diǎn)處的相對(duì)速度應(yīng)與過(guò)該點(diǎn)所作這對(duì)共軛曲面的公法線垂直。根據(jù)這個(gè)原理，在給定的曲面上任選一點(diǎn)，找出該點(diǎn)進(jìn)入接觸位置曲面所需的轉(zhuǎn)角和位移，用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法或向量回轉(zhuǎn)法等即可求得接觸點(diǎn)在固定空間中的位置，即嚙合曲面上的一個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)。同時(shí)也可求出曲面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。這樣一個(gè)一個(gè)點(diǎn)求解，最后可求得整個(gè)嚙合曲面及與曲面共軛的曲面。
2.3 方案的設(shè)計(jì)
圖2.1
凸輪機(jī)構(gòu)的組成和名稱如上圖2.1所示。各部分的名稱及作用的介紹如下。
輸入軸——?jiǎng)恿斎攵耍?
端蓋——機(jī)構(gòu)箱體的密封防塵部件；
凸輪——機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精密轉(zhuǎn)動(dòng)的核心部件；
軸承1——用來(lái)支撐輸出軸；
輸出軸——?jiǎng)恿敵龆?，用?lái)驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備或機(jī)構(gòu)；
軸承2——支撐輸入軸端；
軸承3——配合凸輪運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精密分度轉(zhuǎn)動(dòng)；
轉(zhuǎn)盤——用來(lái)固定軸承，實(shí)現(xiàn)精密轉(zhuǎn)動(dòng)；
軸承4——支撐輸出軸端。
設(shè)計(jì)方案效果圖如下圖2.2所示。
圖2.2
2.4參數(shù)的設(shè)計(jì)
主要設(shè)計(jì)參數(shù)：
工作臺(tái)面直徑：＜500mm；
工作臺(tái)面垂直時(shí)中心高為：h=160mm；
總傳動(dòng)比：i=150；
分度定位精度：；
重復(fù)定位精度：；
最大允許驅(qū)動(dòng)力矩：T=3000N/m。
現(xiàn)設(shè)減速器為二級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)為蝸輪蝸桿傳動(dòng)，=50，第二級(jí)為弧面凸輪傳動(dòng)，=3。選用電機(jī)型號(hào)Y112M-4，轉(zhuǎn)速1500r/min，額定功率4kw。本論文中設(shè)計(jì)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)為分度數(shù)多為8。
第三章 弧面凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
在設(shè)計(jì)弧面凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，往往需要根據(jù)工作要求確定該機(jī)構(gòu)的一系列基本參數(shù)，主要包括：分度數(shù)I、弧面凸輪的節(jié)圓半徑、動(dòng)程角、從動(dòng)盤的節(jié)圓半徑、中心距C以及徑距比等。由于各參數(shù)之間有著復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，不可能同時(shí)都為優(yōu)先數(shù)，因此存在著各參數(shù)的合理選取問(wèn)題。
3.1 弧面凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)
分度數(shù)I和從動(dòng)盤分度期轉(zhuǎn)位角參：分度數(shù)I是由弧面凸輪機(jī)構(gòu)所服務(wù)的自動(dòng)機(jī)械的生產(chǎn)工藝要求決定的?？紤]到該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分度數(shù)I一般在2~24之間選擇，常用的分度數(shù)多為6或8。分度數(shù)太小時(shí)，壓力角很大，傳動(dòng)性能較差；分度數(shù)太大時(shí)，從動(dòng)盤徑向尺寸太大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也很大，運(yùn)轉(zhuǎn)速度受到很大限，功率消耗很大。凸輪工作副中，若H為凸輪頭數(shù)，則分度數(shù)I與從制間的關(guān)系是I=Z/H，弧面凸輪常用分度數(shù)及其對(duì)應(yīng)頭數(shù)見(jiàn)表，凸輪推動(dòng)定的角度，完成一次分度運(yùn)動(dòng)。在一次分度周期中從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)位角：
凸輪動(dòng)程角與動(dòng)靜比k：凸輪轉(zhuǎn)一圈中，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)位時(shí)間與停歇時(shí)間，之比稱為動(dòng)靜比k，通常希望動(dòng)靜比小一些好，動(dòng)靜比越小，則在一個(gè)分度周期內(nèi)工作機(jī)構(gòu)的操作時(shí)間所占比例越大，因此生產(chǎn)率越高。但在滿足使用要求的前提下，不要一味追求小的動(dòng)靜比，這樣會(huì)使動(dòng)程角減小，負(fù)荷慣性矩增大，而且容易產(chǎn)生薄脊現(xiàn)象，降低凸輪負(fù)載能力。動(dòng)程角指對(duì)應(yīng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)位角時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度，一般為90° ~330°，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定間距為0°，即90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°。
中心距C：中心距C即從動(dòng)盤與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離。我國(guó)規(guī)定中心距為(40~450)mm其公比為1.25。常用的中心距有(40、50、63、80、100、125、150、180、200)mm等。標(biāo)準(zhǔn)中選取了中心距作為系列設(shè)計(jì)時(shí)弧面凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)先數(shù)系的自變量，這樣不同的中心距對(duì)應(yīng)不同的箱體尺寸，滿足不同的功率需要，同一中心距選定不同的凸輪也可以實(shí)現(xiàn)不同的輸出。
凸輪的角速度，從動(dòng)盤的角速度，從動(dòng)盤與凸輪在分度期的最大角速度比
：
從動(dòng)盤節(jié)圓半徑：不同的中心距對(duì)應(yīng)著不同的從動(dòng)盤節(jié)圓半徑。
滾子尺寸的選擇：滾子的半徑、滾子的寬度b以及滾子端面與凸輪廓面的間隙e一般按如下公式進(jìn)行選取并進(jìn)行圓整，
，一般至少
一般情況下，從動(dòng)盤的滾子采用標(biāo)準(zhǔn)滾針軸承，因此在計(jì)算出滾子半徑和寬度的取值范圍后，可選用尺寸臨近的標(biāo)準(zhǔn)滾子，然后根據(jù)所提供的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和校核。
凸輪節(jié)圓半徑：在保證接觸應(yīng)力和壓力角小于許用值的前提下凸輪尺寸不宜偏大以湊使機(jī)構(gòu)盡可能緊。
弧面凸輪的長(zhǎng)度l：選取合適的凸輪長(zhǎng)度l是很重要的，因?yàn)楫?dāng)凸輪長(zhǎng)度太短時(shí)，易使傳動(dòng)中斷，太長(zhǎng)又容易發(fā)生干涉，凸輪的長(zhǎng)度一般根據(jù)下列公式進(jìn)行選取并圓整：
3.1 凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律
用于高速間歇分度的弧面凸輪機(jī)構(gòu)，振動(dòng)、噪聲、沖擊和磨損對(duì)工作性能的影響是十分嚴(yán)重的，因此在選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)主要應(yīng)考慮使其具有較良好的動(dòng)力學(xué)特性，保證其加速度不太大而且不突變。分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律只有工作行程（升程）而無(wú)回程，即總是升—停型運(yùn)動(dòng)曲線，升程為機(jī)構(gòu)中從動(dòng)轉(zhuǎn)盤的分度階段，停程為從動(dòng)轉(zhuǎn)盤的停歇階段。常用的凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律有三種，即：修正等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律和修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在設(shè)計(jì)高速凸輪時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇運(yùn)動(dòng)廓面（曲線）。
為了便于分析凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的共同特性，常把時(shí)間t、位移s、速度v、加速度a、躍度j等運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行無(wú)因次處理，用大寫(xiě)字母表示相應(yīng)的無(wú)因次量。各種運(yùn)動(dòng)曲線的無(wú)因次速度V，無(wú)因次加速度A，無(wú)因次躍動(dòng)J的最大值Vmax、Amax、J max皆為凸輪曲線的固有特性值，從運(yùn)動(dòng)學(xué)考慮，選擇凸輪曲線時(shí)應(yīng)分析這些因素。
(1)無(wú)因次最大速度Vmax重載荷即隨動(dòng)質(zhì)量大的載荷，應(yīng)當(dāng)Vmax小的曲線，離心力較大時(shí)，采用Vmax小的曲線較為合適，另外，Vmax小的曲線使得最大壓力角也小，凸輪的尺寸也可以小些，Vmax最小的曲線是等速度曲線Vmax=1。
(2)無(wú)因次最大加速度Amax因?yàn)閼T性力和轉(zhuǎn)盤質(zhì)量及加速度有關(guān)，慣性力越大，從動(dòng)件助振力越大，所以轉(zhuǎn)盤質(zhì)量大時(shí)，應(yīng)選取Amax值較小的運(yùn)動(dòng)曲線。另外，Amax關(guān)系到從動(dòng)件與凸輪間法向載荷，而凸輪機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度主要根據(jù)凸輪接觸強(qiáng)度和銷軸彎曲強(qiáng)度來(lái)計(jì)算，因?yàn)槿魏螒?yīng)力都與法向力成正比，所以凸輪強(qiáng)度也與Amax有關(guān)，Amax越小，許用應(yīng)力也越小，極限速度也越小，因此高速凸輪應(yīng)選用Amax小的曲線。
(3)無(wú)因次最大躍動(dòng)J max最大躍動(dòng)J max表示加速度的最大斜率，其值的大小與從動(dòng)件的振動(dòng)有關(guān)。轉(zhuǎn)速越高時(shí)，振動(dòng)頻率越接近隨動(dòng)件的固有頻率，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生共振。此外，Jmax值越大，振動(dòng)分量的振幅越大。
下表是幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性值，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的計(jì)算公式分別介紹如下：
修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律：修正正弦曲線是由兩種不同周期的正弦曲線拼合而成。其最大速度值較小，最大加速度不大，可以將凸輪的尺寸做得小些，扭矩也較小，一般在負(fù)荷未知的情況下優(yōu)先選用修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律由三段曲線組成，中部為周期較長(zhǎng)的正弦加速度，首末兩段為周期較短的正弦加速度，其位移、速度、加速度、躍動(dòng)曲線如圖所示。
行程開(kāi)始部分周期較短的正弦加速度段：
行程中周期較長(zhǎng)的正弦加速度段：
行程終了部分周期較短的正弦加速度段：
3.3 弧面凸輪廓面設(shè)計(jì)
共軛接觸的基本條件: 弧面分度凸輪的工作廓面是空間不可展曲面，很難用常規(guī)的機(jī)械制圖方法進(jìn)行測(cè)繪，也不能用展開(kāi)成平面廓線的辦法設(shè)計(jì)，一般應(yīng)按空間包絡(luò)曲面的共軛原理進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)共軛曲面原理，凸輪工作廓面從動(dòng)轉(zhuǎn)盤的滾子間的共軛接觸點(diǎn)必須滿足下列三個(gè)基本條件：
(1)在共軛接觸位置，兩曲面上的一對(duì)對(duì)應(yīng)的共扼接觸點(diǎn)必須重合；
(2)在共軛接觸點(diǎn)處，兩曲面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度必須垂直其公法線；
(3)兩曲面在共軛接觸點(diǎn)處必須相切，不產(chǎn)生干涉，且在共扼接觸點(diǎn)的鄰域亦無(wú)曲率干涉。
弧面凸輪與從動(dòng)盤滾子實(shí)際工作表面相接觸的凸輪工作廓面為實(shí)際廓面，從動(dòng)盤滾子中心線在空間軌跡曲面為理論廓面。
工作廓面方程:
建立坐標(biāo)系，采用笛卡爾直角坐標(biāo)系，見(jiàn)圖2-6。與機(jī)架相連的定坐標(biāo)系;與機(jī)架相連的輔助定坐標(biāo)系,選擇的方向時(shí)，應(yīng)使面對(duì)的箭頭看, 為逆時(shí)針向；與凸輪1相連的動(dòng)坐標(biāo)系;與轉(zhuǎn)盤2相連的動(dòng)坐標(biāo)系
轉(zhuǎn)盤滾子圓柱面在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)：
r、ψ滾子圓柱形工作面的方程參數(shù)，Rr滾子半徑；
凸輪與滾子的共軛接觸方程：
φ滾子的位置角；
凸輪工作輪廓在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)：
θ凸輪轉(zhuǎn)角，p凸輪的旋向系數(shù)，左旋為+1，右旋為-1。
理論廓面方程:
齊次變換的優(yōu)點(diǎn)在于將運(yùn)動(dòng)、變換、映射與矩陣運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)一個(gè)矩陣就完全描述了坐標(biāo)系的平移和旋轉(zhuǎn)，廣泛應(yīng)用在空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人控制算法、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和視覺(jué)信息處理等領(lǐng)域。齊次變換矩陣如式所示，Tij描述了坐標(biāo)系（i）相對(duì)于(j) 的位置和方位,
。
通過(guò)坐標(biāo)變換，也可以求出理論廓面的方程。從動(dòng)盤滾子中心線在在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)：
用矢量形式表示為：
設(shè)從動(dòng)盤中心線上一點(diǎn)D，在坐標(biāo)系的矢徑為，在坐標(biāo)系的矢徑為，從坐標(biāo)系變換到的變換矩陣為，從坐標(biāo)系變
換到的變換矩陣為，可知：
子坐標(biāo)系滾中心線r處在的坐標(biāo)方程：
整理得弧面凸輪的理論廓面方程為：
式中p為旋向系數(shù)，當(dāng)凸輪的分度期廓面為左旋時(shí)取p=+1，右旋時(shí)取p=-1。
3.4 相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算
凸輪轉(zhuǎn)數(shù) 連續(xù)旋轉(zhuǎn)
凸輪角數(shù)度
凸輪分度期轉(zhuǎn)角
凸輪停歇期轉(zhuǎn)角
凸輪角位移 以凸輪分度期轉(zhuǎn)角開(kāi)始處，計(jì)算時(shí)取的步長(zhǎng)為
機(jī)構(gòu)分度期時(shí)間
機(jī)構(gòu)停歇期時(shí)間
凸輪分度廓線旋向 左旋L
凸輪分度廓線頭數(shù) H=1
轉(zhuǎn)盤分度數(shù) I=8
轉(zhuǎn)盤滾子數(shù) z=HI=8
轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角
轉(zhuǎn)盤分度期運(yùn)動(dòng)規(guī)律 改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律
轉(zhuǎn)盤分度期角位移
rad
rad
rad
轉(zhuǎn)盤分度期角速度
分度期轉(zhuǎn)盤與凸輪的角速比
分度期的最大角速比
動(dòng)停比
運(yùn)動(dòng)系數(shù)
嚙合重疊系數(shù)
中心距 C=180mm
許用壓力角 取
轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑 mm
凸輪節(jié)圓半徑
相鄰兩滾子軸線間夾角 rad
滾子半徑 取
滾子寬度 取
滾子與凸輪槽底部之間沿滾子寬度方向的間隙 取
凸輪的頂弧面半徑
凸輪定位環(huán)面兩側(cè)夾角 rad
凸輪定位環(huán)面?zhèn)让骈L(zhǎng)度 h=b+e=（24+6）mm=30mm
凸輪定位環(huán)面外圓直徑
凸輪定位環(huán)面內(nèi)圓直徑
凸輪理論寬度
凸輪實(shí)際寬度 即 取
凸輪理論端面直徑
凸輪理論端面外徑
凸輪實(shí)際端面直徑
凸輪的軸孔直徑
轉(zhuǎn)盤的軸孔直徑
轉(zhuǎn)盤的寬度
轉(zhuǎn)盤上徑向?qū)ΨQ兩滾子外側(cè)端面間距離
轉(zhuǎn)盤上徑向?qū)ΨQ兩滾子內(nèi)側(cè)端面間距離
第四章 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
4.1 動(dòng)力參數(shù)
電機(jī)轉(zhuǎn)速：
傳動(dòng)比：
電機(jī)功率：
1. 輸入功率計(jì)算
蝸桿軸功率：
蝸輪軸功率：
2. 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Td：
所以：
蝸桿軸：
蝸輪軸：
將上述計(jì)算結(jié)果匯總于表中，以備查用
軸名
功率P/kW
轉(zhuǎn)矩T/(N·mm)
轉(zhuǎn)速n(r/min)
傳動(dòng)比i
效率η
電機(jī)軸
4
2.55×104
1500
1
0.99
1軸
3.92
2.52×104
1500
1
0.98
2軸
3.12
9.8×105
30
50
0.8
4.2 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、渦輪蝸桿的材料選擇
蝸桿材料選用45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，齒面硬度45~50HRC
蝸輪材料，根據(jù)
其中，
n1為蝸桿轉(zhuǎn)速，
T2為蝸輪轉(zhuǎn)矩
初估蝸桿副的滑動(dòng)速度vs=3.2m/s，選擇蝸輪的材料為鋁青銅，金屬模。
2、按疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，根據(jù)公式
其中，為渦輪的齒數(shù)，
T為渦輪的轉(zhuǎn)矩，
為系數(shù)，
K為系數(shù)，
為材料的許用應(yīng)力。
參考文獻(xiàn)【1】表7.6取
則有
由參考文獻(xiàn)【1】表7.1，按取m=1.5，蝸桿分度圓直徑d1=50mm，
4.3 蝸輪蝸桿參數(shù)的計(jì)算
1、蝸桿倒程角
2、蝸輪圓周速度
3、蝸桿副滑動(dòng)速度
4、蝸輪圓周速度
故選擇減速器的類型為蝸桿下置
5、查參考文獻(xiàn)【1】
由參考文獻(xiàn)【1】表7.8知符合初取的效率值
4.3 渦輪蝸桿的尺寸計(jì)算
1）蝸輪分度圓直徑
2）中心距
3）變位系數(shù)
4.4 熱平衡計(jì)算
1）估算散熱面積A
2）驗(yàn)算散熱面積A
取油溫,室溫：通常取C。
散熱系數(shù)=14~17.5：通風(fēng)良好，取Ks=17.5 W/(㎡·℃)；
傳動(dòng)效率，則
故散熱面積符合要求，不許加裝散熱片等。
4.5 選擇蝸桿和渦輪的精度等級(jí)
蝸輪的圓周速度
通過(guò)查表選用精度等級(jí)為9級(jí)，因?yàn)樵搨鲃?dòng)平穩(wěn)，選用的側(cè)隙種類為c，即傳動(dòng)9cGB/T10089-1988.
蝸桿的圓周速度
通過(guò)查表選用精度等級(jí)為8級(jí)，因?yàn)樵搨鲃?dòng)平穩(wěn)，選用的側(cè)隙種類為c，即傳動(dòng)8cGB/T10089-1988.
第五章 軸以及軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 蝸輪軸的設(shè)計(jì)與校核
1. 軸的材料選擇
因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理
2. 初算軸徑
對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，查參考文獻(xiàn)【1】表9.4得C=106~118，考慮到軸端的彎矩和轉(zhuǎn)矩的大小，故取C=110則
考慮到鍵槽的影響，取
5.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）聯(lián)軸器及軸段1的設(shè)計(jì)：
由于聯(lián)軸器的一端連接工作機(jī)一端連接軸，其轉(zhuǎn)速比較低，傳遞轉(zhuǎn)矩比較大?？紤]到安裝時(shí)不一定能保證同心度，采用有良好的補(bǔ)償位移偏差性能的剛性可移式聯(lián)軸器。選用金屬滑塊聯(lián)軸器。
計(jì)算轉(zhuǎn)矩為
其中，T為聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，
K為工作情況系數(shù)，取K=1.5。
根據(jù)轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速選擇型號(hào)。所以取L1=80mm ，d1=36mm。
2)密封圈與軸段2的設(shè)計(jì)：
考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，取軸段d2=40mm。密封圈為毛氈油封密封圈FZ/T92010-1991中直徑是40的?？紤]到伸出軸肩的位置不影響零件的拆卸，應(yīng)留有余隙，取。
3）軸段3與軸段6：
考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類型選用圓錐滾子軸承，軸段3上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，暫取軸承型號(hào)為30209，查軸承手冊(cè)，其內(nèi)徑d=45mm，外徑D=85mm，寬度B=20mm，故取d3=d6=45mm，考慮到安裝擋油板時(shí)的側(cè)隙，L3=43mm，軸段6除了安裝軸承外還有有加工倒角，故L6=30mm。
4）蝸輪與軸段4：
軸段4上安裝蝸輪，為了方便安裝蝸輪d4應(yīng)該略大于d3，取d4=48mm，按照蝸輪的設(shè)計(jì)，蝸輪的輪轂寬為（1.5~1.9）d5，取輪轂寬為60mm，則軸段5的長(zhǎng)度略小于蝸輪輪轂寬度，取L5=55mm
5)軸肩5的設(shè)計(jì)：
軸段6上安裝與軸段3成對(duì)的擋油板，考慮到軸承受力的對(duì)稱性軸肩5的長(zhǎng)度L5=8mm。
6）鍵連接：
聯(lián)軸器及蝸輪的軸向連接均采用普通平鍵連接，分別為鍵10×8GB/T1096-1990及鍵14×10GB/T1096-1990.
綜上，可得出跨距。
5.3 軸受力分析
1）蝸輪軸受力：
2）計(jì)算支撐反力
在水平面上
負(fù)號(hào)表示力的方向于受力簡(jiǎn)圖中所設(shè)方向相反。
在垂直平面上
軸承Ⅰ上的總支承反力
軸承Ⅱ上的總支承反力
3） 畫(huà)彎矩圖
在水平面上 A-A剖面左側(cè)：
A-A剖面右側(cè)：
在豎直平面上
合成彎矩
A-A剖面左側(cè)：
A-A剖面右側(cè)：
4） 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖
T=287000Nmm
5.4 校核軸的強(qiáng)度
A-A剖面左側(cè)因彎矩大、有轉(zhuǎn)矩，還有鍵引起的應(yīng)力集中，故A-A剖面左側(cè)為危險(xiǎn)截面。
按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式9.3，有
式中：
——I-I截面處彎矩；
——I-I截面處轉(zhuǎn)矩；
——抗彎剖面模量，由參考文獻(xiàn)[1]表9.6;
；
——抗扭剖面模量，由參考文獻(xiàn)[1]附表9.6;
；
——根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對(duì)于脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，；
——對(duì)稱循環(huán)的許用彎曲應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)[1]表9.7，
。
因此，校核通過(guò)
5.5 軸的安全系數(shù)校核計(jì)算
彎曲應(yīng)力：
,
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
由參考文獻(xiàn)[1]式9.4、9.5、9.6，
式中：
——只考慮彎矩時(shí)的安全系數(shù)；
——只考慮轉(zhuǎn)矩時(shí)的安全系數(shù)；
、——材料對(duì)稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由參考文獻(xiàn)[1]表9.3，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，；
——彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1]附表9.10、附表9.11，；
——零件的絕對(duì)尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1]附圖9.12，；
——表面質(zhì)量系數(shù)，，由參考文獻(xiàn)[1]附圖9.8、附表9.9，；
——把彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的等效系數(shù)， ；
——彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力；
——扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力；
——許用疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1]表9.13，；
所以，校核通過(guò)。
5.6 校核鍵連接的強(qiáng)度
（1）聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力
取鍵、軸、聯(lián)軸器的材料都為鋼，機(jī)械設(shè)計(jì)教材上表得。顯然，，故強(qiáng)度足夠。
（2）齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力
取鍵、軸、齒輪的材料都為鋼，查表6.1得。顯然，，故強(qiáng)度足夠。
5.7 校核軸承壽命
由參考文獻(xiàn)【2】表12.4知，軸承30209的，。
(1) 計(jì)算軸承的軸向力。
軸承Ⅰ、Ⅱ的內(nèi)部軸向力分別為
的方向如圖一所示，同向，則
顯然，,因此軸有左移趨勢(shì)，但由軸承部件的結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承I將使軸保持平衡，故兩軸承的軸向力分別為
圖一：軸承布置及受力
比較兩軸承的受力，因，故只需校核軸承Ⅰ。
（2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷。
由，查表得
因?yàn)?
所以
當(dāng)量動(dòng)載荷
（3） 校核軸承壽命。軸承在以下工作，查參考文獻(xiàn)【1】表11.9得。平穩(wěn)，查表11.10，得。
軸承I的壽命為
已知減速器使用5年，三班制工作，則預(yù)期壽命
顯然，故軸承壽命很充裕。
5.9 蝸桿軸的設(shè)計(jì)
1. 選擇軸材料
因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理
2. 估算軸的基本直徑
對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，查參考文獻(xiàn)【1】表9.4得C=106~118，考慮到軸端的彎矩和轉(zhuǎn)矩的大小，故取C=110則
考慮到鍵槽的影響，取
根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件，擬選用LX型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T 5014—2003）。
根據(jù)，LX1型聯(lián)軸器就能滿足傳遞轉(zhuǎn)矩的要求。但Y112M-6電機(jī)軸徑28mm，故選用LX2型聯(lián)軸器，減速器高速軸軸伸處的直徑=20mm。
3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）初定各段軸徑的確定
位置
軸徑/mm
說(shuō)明
聯(lián)軸器處
20
按傳遞轉(zhuǎn)矩估算的基本直徑以及聯(lián)軸器的內(nèi)徑取
油封處
25
滿足聯(lián)軸器的軸向定位，并滿足封油標(biāo)準(zhǔn)
軸承處
30
軸承為圓錐滾子軸承，初定軸承型號(hào)30206，故該段軸徑為30，兩端相同
軸肩
36
蝸桿處
50
軸承處
30
與軸段三相符
（2）確定各軸段長(zhǎng)度
軸的各段長(zhǎng)度在草圖繪制過(guò)程中逐段確定，結(jié)果如下：50mm（聯(lián)軸器LX2處）、50mm（油封處）20mm（軸承處）、8mm（軸肩）、30mm、80mm、30mm、8mm（軸肩）、20mm（軸承處）：
（3）傳動(dòng)零件的軸向固定
聯(lián)軸器處采用普通平鍵由該段軸徑選用鍵GB 1096-2003。
（4）軸的密封
采取兩個(gè)唇形密封圈相對(duì)放置，既能防止外界灰塵，又能防止漏油。
結(jié)論
弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)有著其它分度機(jī)構(gòu)不可替代的優(yōu)越性, 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高速度高精度等優(yōu)點(diǎn)使它將逐步取代棘輪、槽輪機(jī)構(gòu)等, 成為有著廣闊發(fā)展前景的一種間歇分度或步進(jìn)傳送機(jī)構(gòu)。縱觀弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)發(fā)展的歷史以及近年的發(fā)展現(xiàn)狀, 今后我國(guó)弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)應(yīng)在如下幾個(gè)方面:
(1) 新型點(diǎn)嚙合傳動(dòng)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究。
(2) 弧面分度凸輪的動(dòng)態(tài)特性及其仿真研究依然是研究熱點(diǎn)。
(3) 高效率、高精度弧面分度凸輪曲面加工及磨削機(jī)床或裝置的研制。
(4) 通用有效并引入專家系統(tǒng)或人工智能型弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)CAD、CAM 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
(5) 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)精度指標(biāo)體系的制定、修改和完善以及檢測(cè)原理、方法和儀器的研究和制造。
參考文獻(xiàn)
［1］濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京:高等教育出版社，2002.
［2］胡宗武等. 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
［3］楊冬香,陽(yáng)大志. 基于不同滾子從動(dòng)件類型的弧面凸輪CAD 集成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J]. 機(jī)電工程技術(shù),2009.
［4］葛正浩,蔡小霞,王月華. 應(yīng)用包絡(luò)面理論建立弧面凸輪廓面方程［J］,2004.
［6］張高峰，楊世平，陳華章，周玉衡，譚援強(qiáng).弧面分度凸輪的三維CAD[J].機(jī)械傳動(dòng),2003
［7］王其超，我國(guó)弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)研究的綜述及進(jìn)展，機(jī)械設(shè)計(jì)，1997
［8］胡自化,張平. 連續(xù)分度空間弧面凸輪的多軸數(shù)控加工工藝研究[J] . 中國(guó)機(jī)程,2006
［9］張高峰,楊世平,陳華章,等. D-H 方法在弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J ] . 機(jī)械傳動(dòng),2003
［10］張高峰 楊世平,陳華章,周玉衡,譚援強(qiáng). 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究與展望[J].機(jī)械傳動(dòng),2003
[11] 楊冬香 陽(yáng)大志 基于不同滾子從動(dòng)件類型的弧面凸輪CAD集成系統(tǒng)開(kāi)發(fā) [A] 五邑大學(xué)機(jī)電工程系 廣東江門
[12] 張高峰 馮建軍 .譚援強(qiáng) 基于圓錐滾子的弧面凸輪三維CAD [J] 現(xiàn)代機(jī)械 2004年第5期 湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 湖南湘潭
[13] 胡自化，楊冬香，徐宏， 等．弧面凸輪多軸數(shù)控加工編程系統(tǒng)的研究［J］湘潭市湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)， 2007， 29 （2） ：105－110．
[14] 胡新蕾 基于UG的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)及仿真分析[J] 青島大學(xué) 車輛工程
[15] 董正衛(wèi) 田立中 付宜利 .UG/Open API實(shí)用編程基礎(chǔ).[M]北京:清華大學(xué)出版社.2002.Ⅰ.
[16] 付本國(guó) 林晶 任曉云.UG NX5三維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與工程范例.[M]北京:清華大學(xué)出版社.2007
[17] 沈春根 李海東 周麗萍UG NX 三維造型與自動(dòng)編程案例精選[M] 化學(xué)工業(yè)出版社 2007
[18] 朱孝錄 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004
[19] 劉昌祺 曹西京 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]機(jī)械工業(yè)出版社
[20] 鄭文緯、吳克堅(jiān).機(jī)械原理. [M]北京:高等教育出版社. 1997.174-227.
致謝
時(shí)間如梭，轉(zhuǎn)眼畢業(yè)在即?；叵朐诖髮W(xué)求學(xué)的四年，心中充滿無(wú)限感激和留戀之情。感謝母校為我們提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，使我們能夠在此專心學(xué)習(xí)，陶冶情操。謹(jǐn)向我的論文指導(dǎo)老師x老師致以最誠(chéng)摯的謝意！x老師不僅在學(xué)業(yè)上言傳身教，而且以其高尚的品格給我以情操上的熏陶。本文的寫(xiě)作更是直接得益于她的悉心指點(diǎn)，從論文的選題到體系的安排，從觀點(diǎn)推敲到字句斟酌，無(wú)不凝聚著她的心血。滴水之恩，當(dāng)以涌泉相報(bào)，師恩重于山，師恩難報(bào)。我只有在今后的學(xué)習(xí)、工作中，以鍥而不舍的精神，努力做出點(diǎn)成績(jī)，以博恩師一笑。?
另外，我必須感謝我的父母。焉得諼草，言樹(shù)之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)。作為他們的孩子，我秉承了他們樸實(shí)、堅(jiān)韌的性格，也因此我有足夠的信心和能力戰(zhàn)勝前進(jìn)路上的艱難險(xiǎn)阻；也因?yàn)樗麄兊娜找剐羷?，我才有機(jī)會(huì)如愿完成自己的大學(xué)學(xué)業(yè)，進(jìn)而取得進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)會(huì)。
最后，我必須感謝我的朋友，正是因?yàn)樗麄冊(cè)陔娔X技術(shù)上的無(wú)私指引，我才能得以順利完成該論文。從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們!?最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝。