1、湖北工業大學工程技術學院畢 業 設 計（論 文）題目 基于PLC控制的回轉工作臺設計學生姓名： xxx學 號： xxx所在系部： 機械工程系專業班級： xx指導教師： 周敬東 副教授日 期：二一五年五月湖北工業大學工程技術學院The Design of Rotary Table Based on PLC ControlByXxxJune 2015學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 年 月

2、日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學院有關保管、使用學位論文的規定，同意學院保留并向有關學位論文管理部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權省級優秀學士學位論文評選機構將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于 1、保密 ，在 年解密后適用本授權書。 2、不保密 。 （請在以上相應方框內打“”） 作者簽名： 年 月 日 導師簽名： 年 月 日摘 要本畢業設計題目是基于PLC的回轉工作臺的設計。通過回轉工作臺的設計,我們不僅可以設計回轉工作臺,也能掌握機械設計的方法和步驟以及PL

3、C方面的知識。本研究的主要內容包括:首先了解回轉工作臺的原理和應用,包括回轉工作臺的設計原則、主要技術參數和機械部分設計,包括傳動方案設計的階段,計算,蝸輪和蝸桿計算和驗證,齒輪的設計,電動機的選擇、軸承的選擇和檢查,校準軸和軸承,最終控制部分的設計。數控轉臺的設計,首先,總體方案設計,傳動方案的齒輪傳動、蝸桿傳動，隨后的部分設計和檢查,蝸桿和整體，結構，蝸輪和工作表采用螺釘連接。最后完成組裝。關鍵詞：回轉工作臺；渦輪和蝸桿AbstractThis graduation design topic is based on the design of the PLC of the rotary t

4、able.Through the design of the rotary table, we can design the rotary table, not only can master the mechanical design methods and steps as well as PLC.The main content of this research include: first, understand the principles and applications of rotary table, including design principle, main techn

5、ical parameters of rotary table and the design of mechanical parts, including the transmission scheme design, calculation, calculation and verification worm gear and worm, gear design, the choice of motor, the choice of bearing and check, calibration shaft and bearing, and finally the design of the

6、control part.The design of the nc rotary table, first of all, the overall scheme design, the transmission scheme of gear transmission, worm drive, then part of the design and check, worm and overall structure, adopts the screw connection worm gear and the work table.The final assembly.Keywords：the r

7、otary table；worm gear and worm目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 本課題研究的目的及意義11.2 國內外研究現狀及發展趨勢11.3回轉工作臺的原理21.4 設計要求及主要參數31.4.1設計準則31.4.2本次設計中的一些主要參數32 回轉工作臺機械部分的設計42.1設計工作臺的基本要求42.2數控回轉工作臺傳動方案的選擇42.3電機的選擇52.3.1選擇步進電機的注意事項52.3.2電機的參數計算52.4齒輪的設計82.4.1齒輪材料確定82.4.2齒輪強度計算82.4.3尺寸計算122.4.4齒輪結構設計132.5蝸輪蝸桿設計132.5.1蝸輪

8、蝸桿強度設計142.5.2 蝸桿與蝸輪的參數162.6聯軸器的選擇172.7 輸入軸的設計182.7.1 軸上參數計算182.7.2 輸入軸結構設計222.8 蝸桿軸的設計232.8.1 軸參數設計232.8.1 軸強度的校核262.8.2渦輪軸結構設計262.9軸承的選擇272.10箱體結構設計282.10.1箱體結構282.10.2箱體參數設計283 PLC控制系統的設計303.1回轉工作臺的PLC系統設計思路303.2回轉工作臺的PLC控制系統軟件設計30總結32參考文獻32致 謝33IIIII1 緒論1.1 本課題研究的目的及意義目的：通過畢業設計資料的搜集、整理、數據的查詢，方案的確

9、定，撰寫、電路的設計以及畢業答辯等活動，初步了解數控機床回參考點的方式的種類何工作原理，接受初步的數控機床的訓練和熏陶，深化和綜合基礎課、專業課的分析問題和解決問題的能力以及培養協作精神，樹立高度的工作責任感的能力，同時系統的對我們四年所學知識進行總結，全面的復習整理，查缺補漏，以達到熟練掌握專業知識的目的，并綜合運用和深化所學專業理論識培養獨立分析和解決一般工作實際問題的能力，樹立高度的責任感，以便在日后工作中能得心應手。能更好的適應社會的需要，充分發揮自己的才華，貢獻自己的一份力量。意義：隨著教育改革的逐步深入，為落實增強學生的創新精神，能力培養和素質教育三大新的教育目標打破以理論教學為主

10、，實驗教學和實踐為輔的傳統教育方法，提高學生的創新能力及靈活運用知識的能力，以便能最快的適應工作的需求。隨著生產力水平的發展，數控技術越來越廣泛的應用于各個領域。數控機車是數控技術最普遍的應用。數控回轉工作臺是一種可以實現圓周進給和分度運動的工作臺，它常被使用于臥式的鏜床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工藝，它主要由原動力、齒輪傳動、蝸桿傳動、工作臺等部分組成，并可進行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。本課題主要介紹了它的原理和機械結構的設計。1.2 國內外研究現狀及發展趨勢進入21世紀，我國機床制造業既面臨著提升機械制造業水平的需求而引發的制造裝備發展的良機，也遭遇到加入W

11、TO后激烈的市場競爭的壓力。從技術層面上來講，加速推進數控技術將是解決機床制造業持續發展的一個關鍵。而從國際上來說，代表機床制造業最高境界的是五軸聯動數控機床系統，從某種意義上來說，反映了一個國家的工業發展水平狀況。長期以來，以美國為首的西方工業發達國家，一直把五軸聯動數控機床系統作為他們重要的戰略物資，由于五軸聯動數控機床系統價格十分昂貴，加之NC程序制作較難，使五軸系統難以“平民”化的應用。1.3回轉工作臺的原理PLC回轉工作臺應用最多的還是在這三個機床中，它們分別是數控銑床、加工中心還有就是數控鏜床了。與一般的工作臺比較起來，在外形上我們很難發現它們會有怎樣的不同，它們使用著不同的驅動。

12、數控回轉工作臺是可以跟其他的伺服結合一起運動。圖1-1 閉環內部結構1-步進電機；2-主動齒輪；3-偏心環；4-從動齒輪；5-柱銷；6-壓塊；7-螺母；8-鎖緊螺釘、11-軸承蓋、套筒；9-蝸桿；10-蝸輪；12、13-加緊瓦；14-壓緊液壓缸；15-活塞；16-彈簧；17-鋼球；18-光柵見圖1 - 1顯示了圖結構的內部結構演示的是閉環數控轉臺,這個工作臺是由一個電動機功率組件,2、4齒輪減速電機的減速效果。開9蝸桿與齒輪傳動,9與蝸輪10可以驅動工作臺轉動了。有很多方法來消除反向間隙和傳輸缺口,利用偏心環3就可以達到消除2和4之間的嚙合間隙的目的。為了實現蝸桿齒輪4和9,圓柱銷的楔形應變5

13、。這種連接的優點也可以減少軸和套筒之間的間隙。轉盤的位置是由光柵18來測量的，測量的結果與指令信號互相比較。如果有偏差,就將偏見放大,然后通過控制電機使它對減少偏差的方位回轉,所以為了達到準確定位的目的,設計表的鎖緊的均勻分布的小缸14來達到目的。1.4 設計要求及主要參數 1.4.1設計準則(1) 創造性的利用所需要的物理性能；(2) 分析原理和性能；(3) 判別功能載荷及其意義；(4) 預測意外載荷；(5) 創造有利的載荷條件；(6) 提高合理的應力分布和剛度；(7) 重量要適宜；(8) 應用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸；(9) 根據性能組合選擇材料；(10) 零件與整體零件之間精度的進行

14、選擇；(11) 功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求； 1.4.2本次設計中的一些主要參數(1) 回轉精度：1º(2) 最大承載量：500kg2 回轉工作臺機械部分的設計2.1設計工作臺的基本要求數控回轉工作臺一般由三部分組成,一部分是傳動裝置,另一部分是原動機和工作臺。傳動裝置傳動運動,這樣來帶動工作臺運轉。合理的傳動方案主要滿足以下要求:（1）機械的功能需求:滿足工作臺的功率、轉速和運動形式的要求（2）工作條件的要求：如工作環境、場地、工作系統等。（3）工作性能要求：保證工作可靠,傳動效率高等。（4）結構工藝性要求：如結構簡單、尺寸緊湊、方便維護、工藝性和經濟性等。數控轉臺作為

15、數控銑床工具工件工件附件,它是非常大的對機床的影響。回轉工作臺合理的傳動方案將直接影響數控轉臺的性能。所以選擇合適的傳動方案對于本次的畢業設計有著極為重要的意義。2.2數控回轉工作臺傳動方案的選擇設計前對數控回轉工作臺進行了詳細的分析，為了設計的產品達到預期的要求我們確定傳動方案為：電機帶動齒輪傳動帶動蝸桿蝸輪工作臺的方案。下圖2-1此次設計的工作臺傳動方案簡圖： 圖2-1 設計方案傳動方案分析： （1）第一齒輪傳動承載能力高，穩定和精確的運動傳動，傳動功率和轉速范圍，傳動效率高，結構緊湊，同時對蝸桿傳動的特點： （2）蝸輪蝸桿的傳動比高，并且結構緊湊。同一般的齒輪傳動相比，如果方案中的傳輸速

16、度相同，對蝸輪蝸桿的尺寸要小很多，因此節省空間。 （3）傳動噪音小 并且蝸輪蝸桿齒輪嚙合是恒定的，它們在傳動過程中產生的噪音較小。 （4）自鎖 當蝸桿的導成角比齒輪當量摩擦角小時，若蝸桿為主動，該機構將能夠自動鎖定。 （5）高成本 將滑動速度，高成本和工作損失，功率也不高，并具有自鎖蝸桿傳動效率的功能的降低。為了解決這一不足，在蝸輪的一般設計過程中會使用稀有有色金屬材料。通過總結傳輸方案以上分析：將齒輪傳動作為一個高速級，把蝸輪蝸桿的傳動作為低速級，這個方案更加的合理。2.3電機的選擇根據本設計的要求,我們初步選擇步進電機作為動力源。主要考慮的是步進電機需要加載驅動程序可以工作,而它的驅動信號

17、是脈沖信號。當沒有脈沖時,電機將停止,只要添加合理的脈沖信號,步進電機將旋轉到一定角度。提高脈沖的頻率即可獲得較高的轉動速度。同時,步進電機的特點,瞬時啟動和快速停止的時間。其過載性能也很好,它的速度不受負載大小,這也是選擇步進電機的主要原因。除了步進電機也可以改變脈沖信號來實現其控制和調整,非常方便快捷。因此,步進電機的速度精度可以滿足要求。事實上,步進電機和伺服都能滿足要求。但在仔細考慮之后,還是決定使用步進電機的設計。 2.3.1選擇步進電機的注意事項必須保證：電機的功率必須大于工作所需的功率，這是前提。在保證功率滿足要求的前提下為了不浪費，還是要用小功率的電機。各種的工作負載力矩要符合

18、步進電機的矩頻特性曲線之內，只有這要才能保證工作臺運轉的可靠性。所選的步進電機必須滿足數控回轉工作臺的回轉精度。 2.3.2電機的參數計算按照設計、工作對電機的綜合要求，本次設計采用兩相混合式步進電機作為本數控回轉工作臺的動力源。電機的選擇必須考慮到工作臺的負載及及其回轉臺自身的重量。（1）電機功率的計算回轉臺工作的功率的算法： （2-1） （2-2）其中， 根據步進電機的工作效率 我們可以知道電機功率： （2-3） （2-4）式中：為步進電機到工作臺之間的總效率 為齒輪傳動的傳動效率 為一對軸承效率 為蝸桿的效率查表可得：齒輪傳動的傳動效率： =軸承的效率： =蝸桿傳動的傳動效率： =因此由

19、2-4式得傳動總效率： 由2-3式可知道電機功率： 由此得出一般電機的額定功率的范圍： 取電機額定功率（2）確定電機轉速查參考文獻3表1-8，可取：齒輪傳動比：3-5蝸桿傳動比：所以計算總傳動為：電機的轉速范圍： （3）傳遞轉矩轉矩的范圍： 根據轉矩范圍，同時為了降低步進電機的價格和重量，本次設計選取常用的兩相混合式步進電機型號為：56BYG250D-0241，其各項的參數如表2-2所示:表2-2 56BYG250D-0241型電機參數兩相混合式步進電機規格型號步距角相電流A保持轉矩/轉動慣量/重量外形尺寸56BYG250D-02410.9/1.82.41.72460156×56&#

20、215;76（4） 回轉精度校核在本次設計的主要技術參數中要求回轉精度： 回轉精度= 所計算的值符合回轉精度要求，所選的56BYG250D-0241型兩相混合式步進電機滿足設計要求，故選用。2.4齒輪的設計 2.4.1齒輪材料確定根據GB/T100851988的推薦，本次畢業設計齒輪傳動采用直齒圓柱齒輪傳動的形式如圖2-1所示。因為回轉工作臺的速度不高，所以齒輪傳動桿選用45號鋼，齒輪面的硬度為45-55HRC。齒輪材料如下：（1）齒輪7級精度；（2）小齒輪用40Gr（調質處理），硬度為（3）大齒輪用45鋼，調質處理，采用腹板式；選用傳動比為，其中小齒輪齒數為Z1=20，那么大齒輪齒數為Z2=

21、iZ1=60 2.4.2齒輪強度計算 （2-5）式中：K為載荷系數 為小齒輪轉矩 為齒寬系數為彈性系數為接觸疲勞許用應力 （1）計算式中各參數1）本設計中試選取載荷系數為；2）算出小齒輪的轉矩由電機的轉距可知： 3）查參考文獻1表10-7，取齒寬系數為4）查參考文獻1表10-6可得齒輪材料的彈性影響系數為5）查參考文獻1圖10-21d通過齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限6）小齒輪的轉速 （2-6）式中：為小齒輪轉速其大小等于電機的轉速，其余均為已知，固： 7) 查參考文獻1圖10-19本設計取接觸疲勞壽命系數為，8) 計算接觸許用應力本次畢業設計選取失效概率，安

22、全系數，則 取較小者： =522.5MPa將計算出來的各數值代入3-5式中小齒輪的分度圓直徑求得： （2）計算各參數1）周轉速度 2）齒寬b計算 3)齒寬與齒高之比模數 齒高 齒高比 4）載荷系數的計算根據，精度7級，查參考文獻1圖10-8可以知道動載荷系數，直齒輪； ；查參考文獻1表10-4用插值法查得在精度7級，齒輪不是對稱布置時，；由、，查參考文獻1圖10-13得；故載荷系數： 6） 7）計算模數m 8）查得參考文獻1式10-5 知道計算彎曲強度的公式如下: (2-7）（3）計算公式內的各數值1）查參考文獻1圖10-2得小齒輪的彎曲疲勞強度極限為大齒輪的彎曲疲勞強度極限為2）查參考文獻1

23、圖10-18取小齒輪的彎曲疲勞壽命系數為大齒輪的彎曲壽命系數為3）設計采用彎曲疲勞安全系數,查參考文獻1式10-12 (2-8）得： 4）計算載荷系數K 5)查參考文獻1表10-5得到齒形系數小齒輪： 大齒輪：6）查參考文獻1表10-5得應力校正系數小齒輪： 大齒輪：7）求齒輪的 將所求的參數代上式3-7中得： （4）兩種強度設計就近用,分度圓直徑使用。通過這知道小齒輪齒數： 即小齒輪齒數為：大齒輪齒數： 即大齒輪齒數為：按照這種方法設計出的齒輪，既能滿足齒面接觸疲勞強度，又能滿足齒根彎曲疲勞強度，并且做到了結構的緊湊。 2.4.3尺寸計算（1）求分度圓直徑 （2）中心距 （3）齒輪寬度的計算

24、 本設計中取， 2.4.4齒輪結構設計如圖2-3，2-4所示，分別為小齒輪、大齒輪的零件圖。兩齒輪都是采用實心結構，采用單鍵連接齒輪與軸 。圖2-3 小齒輪圖圖2-4 大齒輪圖2.5蝸輪蝸桿設計蝸桿直徑小、跨距大、多作主動件、硬齒面，所以選用的材料應具有剛度大，熱處理、鍛造、機加工工藝性要好，應有很高的齒面硬度（大于45HRC），同時芯部具有良好的韌性，綜合考慮選用45號鋼表面淬火蝸輪材料的選擇蝸輪材料應具有摩擦、耐磨、耐高溫、熱膨脹系數小等性能，同時應具有跑合性及工藝性良好，常用的蝸輪輪緣材料有：（1）鑄錫青銅 有良好的耐磨性和、減磨性、鑄造性能，及機加工工藝良好用于較高速度的場合，是理想的

25、蝸輪材料，常用的型號有 ZCuSn10P1、ZCuSnPb5Zn5；（2）鑄鋁鐵青銅 有良好的鑄造性，抗點蝕能力較強，抗膠合能力較差，多用于中低速蝸桿傳動；（3）灰鑄鐵及球鐵 用于不重要的蝸桿傳動。常用型號有HT200、HT250、HT300、QT70-2。 2.5.1蝸輪蝸桿強度設計按齒面接觸疲勞強度進行設計：設計，再校核齒根彎曲疲勞強度，由參考文獻1，得傳動中心距： (2-9) 式中：K為載荷系數 為蝸桿上的轉矩 為彈性影響系數 為接觸系數 為許用接觸用力 確定式中各參數（1）計算蝸輪上的轉矩按，估取效率，則 那么為 （2）載荷系數由于工作載荷較為穩定，所以選取載荷分布不均勻系數，查參考文

26、獻1表11-5選取使用系數為，同時考慮到載荷系數不高，工作中對蝸輪蝸桿沖擊不大，故選取動載荷系數則 （3）彈性影響系數因為本設計中蝸輪選用的材料為鑄錫磷青銅來和材料為45鋼的蝸桿相配，故選取。（4）接觸系數設計中先假設蝸桿分度圓直徑和中心距a的比，查參考文獻1圖11-18中可得。（5）許用接觸應力本設計中蝸輪為，并且鑄造用的是金屬模，蝸桿的螺齒面硬度，可查參考中可以基本許用應力為。應力循環次數 壽命系數 則 將以上參數代入式3-9中計算中心距 取中心距，因，查參考文獻1表11-2本設計取模數為，設計中蝸桿分度圓直徑為。這時，查參考文獻1圖11-18中可以得到接觸系數為，因為，所以以上的所有計算

27、結果均符合要求。2.5.2 蝸桿與蝸輪的參數（1）蝸桿1）軸向齒距查參考文獻1表11-3得 2）查參考文獻1表11-2可知直徑系數，分度圓導程角，3）查參考文獻1表11-3得齒頂圓直徑 4）查參考文獻1表11-3得齒根圓直徑 5）查參考文獻1表11-3得蝸桿軸向齒厚 （2）蝸輪1）查參考文獻1表11-2可知蝸輪齒數，變位系數；驗證傳動比 而設計中的傳動比誤差為，是允許的，符合設計要求。2）查參考文獻1表11-2可知蝸輪分度圓直徑 3）查參考可知蝸輪齒頂高 4）查參考文獻1表11-2可知蝸輪喉圓直徑 5）查參考蝸輪齒根高 6）查參考文獻1表11-2蝸輪齒根圓直徑 7）蝸輪咽喉圓半徑2.6聯軸器的

28、選擇目前市場上常用的聯軸器已標準化，在耦合的選擇過程中可以根據負載的特點，選擇適當的工作條件和要求。然后根據扭矩等參數來進行選擇。作用在聯軸器上的轉矩： 式中：為聯軸器公稱轉矩 P為驅動功率 n為工作轉速 K為工作系數，取K=2則： 再根據后面初步確定的軸1最小端直徑： dmin=6.32mm考慮到聯軸器連接的電機和軸1，在工作中或許有小小震動，并且電機啟動頻繁，所以選用彈性套柱銷聯軸器。又由于聯軸器應該滿足轉矩小于聯軸器公稱轉矩的要求，再根據標準GB/T4323-1984，選用TL1型彈性套柱銷聯軸器，其公稱轉矩為6300N·mm。其標記為： 2.7 輸入軸的設計本設計中軸1材料采

29、用45鋼，調質處理，其結構如圖2-5所示；圖2-5 軸1 2.7.1 軸上參數計算 （1）求輸入軸上的，設計中取軸承傳動效率 聯軸器傳動效率 （2）計算作用于齒輪上的力上面我們已經求出了小齒輪分度圓直徑是40.5mm 軸上力情況分析如下圖2-6所示； 圖2-6 軸1受力圖 （3）求軸最小直徑因為設計選取軸是45鋼，而且是調質處理，可知,于是得 用輸入軸的最小直徑端作為聯軸器安裝的地方，該段與聯軸器相配,根據聯軸器的型號故取。從動端半聯軸器L=22mm，為保證軸段的擋圈壓有空間安放，VI-VII段的長度要取比L略小一點，故取。因為VI-VII左端需制出一軸肩，故取V-VI段的直徑 （4）軸的設計

30、1）本設計擬定軸1上零件的結構情況如圖2-7所示；2）本設計中軸承初步為滾動軸承。考慮到軸承在工作中同時受到了徑向力與軸向力的作用，所以設計中采用單列圓錐滾子軸承。根據工作的需求，并且，查參考文獻2表9-30初步選定圓錐滾子軸承30204。其尺寸為，所以，。3）按照軸向定位來確定軸的各段參數如圖2-7所示為軸1的結構 LvI-VII=18mm圖2-7 軸1結構圖4)軸上周向定位半聯軸器、齒輪與軸三者的周向定位采用的都是平鍵連接方式。按由參考文獻1表6-1得mm。同時設計中為了確保齒輪與軸的配合有較好的對中性，故取齒輪與軸的配合為，同樣在半聯軸器與軸連接中，選取平鍵為，選取半聯軸器與軸的配合為。

31、同時滾動軸承與軸的周向定位設計中采用過度配合來，為。5）倒角、圓角查參考文獻1表15-2，選軸兩端的倒角，各軸肩處的圓角半徑在圖中可以看出。6）求軸的載荷如圖2-8所示，是軸1輸入軸所受的應力分析圖；從設計中軸的工作環境和結構圖可以得知截面B才是軸的危險截面。下表為截面上的、及M，如表2-3所示；表2-3 軸1截面應力各載荷水平面H垂直面V支反力F軸上彎矩M軸總彎矩軸上扭矩T 圖2-8 輸入軸應力 7）根據彎扭合成應力來計算校對輸入軸在對輸入軸校核時，一般只需校核輸入軸上承受最大扭矩、彎矩所在的截面的強度，即危險截面A。查參考文獻1式15-5和上述表中的參數，再加上輸入軸單方向旋轉的，其扭矩切

32、應力就是它的脈動循環變應力，取。計算軸的應力： 設計中已經選取了軸1是45鋼，采用調質處理，查參考文獻1表51-1可以知道，明顯滿足的條件，所以是安全。 2.7.2 輸入軸結構設計如圖2-9所示，為設計的輸入軸的結構，軸共分六段。各軸段的參數已經列出，詳見CAD圖紙。 圖2-9軸1結構圖2.8 蝸桿軸的設計本設計中蝸輪軸是45鋼，調質處理。 2.8.1 軸參數設計 （1）.蝸桿軸上、和的計算聯軸器 齒輪 （2）齒輪上力計算大齒輪分度圓直徑已經在齒輪的設計中算出為而 （3）計算軸最小直徑查參考文獻1式15-2，查參考文獻1表15-3，選取，則 取由此取軸兩端的直徑是 （4）軸的結構軸結構如下圖2

33、-10所示。由于軸承同時受到了徑向力和軸向力，所以設計中選用單列圓錐滾子軸承。根據要求并因為，所以選用單列圓錐滾子軸承，其尺寸為。圖2-10 蝸桿軸結構 （5）計算各軸長1）設計滿足最小軸要求 2）設計確保大齒輪合理裝配 3)設計確保蝸桿安裝 4）結合與渦輪的配合設計 （4）渦輪軸各端倒角為，其軸肩的各圓角的半徑為R2圖2-11 軸2力圖對渦輪軸受力分析，如圖2-11為渦輪軸的受力分析圖 可以從圖中明顯得知截面A才是危險的。下表2-4為截面A處的及M的 值：表2-4 截面應力 軸載荷水平面H垂直面V支反力力F軸上彎矩M軸總彎矩軸上扭矩T 2.8.1 軸強度的校核設計中在對渦輪軸校核時，一般只需

34、校核渦輪軸受到最大扭矩、彎矩截面的強度，即截面A。參考文獻1式15-5和上述表中的參數，再加上軸是單向旋轉的，渦輪軸的扭矩切應力就是脈動循環變應力，選。那么計算軸的應力： 設計中已經選輸入軸是45鋼，調質處理。查參考文獻1表51-1可以知道，明顯滿足的條件，所以是安全。 2.8.2渦輪軸結構設計如圖2-13所示，為渦輪軸7共六段。各部分的參數已完成計算。圖2-12軸2結構圖2.9軸承的選擇本次設計需要用到兩對軸承,分別在輸入軸和蝸桿軸上。因為都受到軸向力和圓周力效應,因此,設計用于滾動軸承。像機,使用最廣泛的零件之一的滾柱軸承的滾動接觸元素支持的旋轉部分。在滑動軸承,滾動軸承具有摩擦少,容易啟

35、動,降低能耗等。和大多數當前的滾動軸承已經標準化,所以在滾動軸承的使用,只有根據軸承的工作條件,準確地選擇模型。在圓錐滾子軸承的設計,設計的不同的軸的誤差將直接導致加工錯誤. .軸承不僅可以工作在同一時間在同一時間的力量兩個方向,分別為徑向和軸向。外圈可分離,安裝時,間隙可調。軸承的代碼是3000,然后選擇軸承的模型根據安裝尺寸。輸入軸的采用,渦輪軸使用的。（1） 軸承游隙的選擇可以調整軸承間隙的設計。它可以通過端蓋下面的墊片調整,這種方法比較快。（2）軸承潤滑滾動軸承在工作時,它應該使用潤滑來避免軸承部件的磨損。潤滑可以達到盡可能減少摩擦和磨損,同時也起到了冷卻、減震、密封等作用。可以說,合

36、理的潤滑對軸承性能的提升起著非常大的作用。有很多滾動軸承的潤滑方法：脂潤滑,油潤滑和固體潤滑。考慮到回轉工作臺頻繁的啟動,工作時間長,溫度相對較高。所以油潤滑的設計。（3）軸承密封裝置軸承密封的設計的目的是分離水、灰塵等雜質,確保潤滑劑不會丟失。密封裝置可以分為兩類,它們是接觸、非接觸類型。在這個設計中,采用接觸式密封中的唇形密封圈。2.10箱體結構設計 2.10.1箱體結構見CAD圖紙 2.10.2箱體參數設計主要零件的質量： 工作臺：21.05 Kg 渦輪：8.94 Kg 齒輪軸：0.788 Kg大齒輪：3.9 Kg蝸桿軸：4.15 Kg 輸出軸：5.7Kg表2-5 回轉工作臺結構尺寸參數

37、名稱參數符號尺寸（mm）箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度箱體凸緣厚度箱座底部凸緣厚度20箱座地腳螺釘直徑16箱座地腳螺釘數4大齒輪頂圓與內機壁距離10齒輪斷面與內機壁距離8箱蓋、箱座肋厚6.8軸承端蓋外徑軸承端蓋的凸緣厚度t外箱壁至軸承斷面距離L定位銷的直徑d6.4軸承端蓋螺釘直徑連接螺栓D2的間距l60參數名稱參數符號尺寸（mm）箱蓋與箱座連接螺栓的直徑軸承旁連接螺栓的直徑3 PLC控制系統的設計3.1回轉工作臺的PLC系統設計思路(如圖3所示)設計思路：步進電機是一種將脈沖信號轉換成直線位移或角位移的執行元件。步進電機的輸出位移量與輸入脈沖個數成正比，其速度與單位時間內輸入的脈沖數(即脈沖頻率)成正比，其轉向與脈沖分配到步進電機的各相繞組的相序有關。所以只要用可編程控制器控制步進電機輸出的指令脈沖的數量、頻率及繞組通電的相序，便可控制回轉工作臺的位移量、速度和方向，且可獲得較高的控制精度，從而完成回轉工作臺的控制功能。3.2回轉工作臺的PLC控制系統軟件設計軟件設計是指根據硬件系統結構和工藝要求，使用相應編程語言(梯形圖設計)，對實際控制進行程序正反轉驅動器編制和調試過程，本控制系統需要完成的212作敘述如下。通過控制脈沖的發生個數來控制