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机械类毕业设计——平面二次包络蜗杆数控专用机床设计(2009-04-17 15:01:48)转载▼标签：杂谈本站（/)(点击网址进入）提供600多套机械专业的毕业设计，包括模具毕业设计，数控毕业设计和机电一体化毕业设计,服务QQ号：342386161摘要平面二次包络环面蜗杆传动是一重高强度，高效率，高寿命的新型传动装置，这重环面蜗杆具有多齿啮合，瞬时双线接触，工作齿面宽等优点，它以承载能力大，传动效率高，使用寿命长，受到人们的重视和欢迎。
它能被认作是一重可靠的重载蜗杆传动，广泛用于冶金矿山机械，轧钢机压下装置，军舰和船舶甲板机械，高层建筑室内外电梯以及重炮有关装置等。
它的应用取得了显著的社会效益和经济效益。
目前，平面二次包络环面蜗杆传动在其原理、设计、加工技术方面已形成了一整套理论。
但是在工艺装备方面，特别是机床和刀具，还远不能适应生产发展需要。
虽然，开发研制专用机床是一条颇有前景的路子，但是，投资大，而且设计制造周期长，又受到经济能力的限制为此，本文介绍了用C650机床进行改装设计成平面二次包络蜗杆数控专用机床，这样，走技术改造之路，投资少，见效快，较好地解决了这一问题。
关键词平面二次包络蜗杆，C650机床，数控专用机床，目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论…………………………………………………………………………………………１1.1课题背景 (1)1.1.1平面二次包络环面蜗杆传动平面研究的历史与现状.................................1 1.1.2本设计总述及意义 (1)2平面二次包络环面蜗杆副 (2)2.1蜗杆传动及其特点 (2)2.1.1 平面二次包络环面蜗杆副及其特点 (2)2.1.2 平面二次包络环面蜗杆副制造技术 (4)2.2相关技术综述 (7)2.2.1 平面二次包络环面蜗杆副 (7)2.2.2 平面二次包络环面蜗杆传动的形成原理 (7)2.2.3 平面二次包络环面蜗杆加工工艺 (7)2.3平面二次包络环面蜗杆副的设计与评价 (8)3平面二次包络环面蜗杆副的设计与评价 (10)3.1概述 (1)3.2平面二次包络环面蜗杆副数控加工的基本思路与数控加工机床模型 (10)3.2.1 平面二次包络环面蜗杆副数控加工的基本思路 (10)3.3平面二次包络环面蜗杆副数控加工机床模型 (11)3.3.1 机床坐标系选取 (11)3.3.2 机床运动功能分析 (12)3.3.3 机床总体布局 (12)3.4平面包络环面蜗杆数控加工刀具 (13)3.4.1 概述 (13)3.4.2 平面二次包络环面蜗杆数控加工刀具 (14)4平面二次包络蜗杆几何参数设计 (16)4.1蜗杆相关参数 (16)4.2蜗杆的装夹 (20)5平面二包环面蜗杆加工速度控制问题 (21)5.1速度计算 (21)6机床设计的总体方案 (23)6.1设计后应具备的功能 (23)6.2设计方案 (23)6.2.1机床设计的项目 (23)6.2.2数控系统设计 (23)6.2.3驱动系统的设计 (23)7步进电机的选择 (26)7.1进给运动的切削负载分析及计算 (26)7.1.1 切削负载的计算： (26)7.1.2 摩擦阻力计算 (26)7.1.3 等效转动惯量计算...........................................................................26 7.2选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (26)7.2.1 按齿面接触强度设计 (26)7.2.2 按齿根弯曲强度设计 (28)7.2.3 几何尺寸计算 (30)7.2.4 丝杠摩擦阻力矩的计算 (30)7.2.5等效负载转矩 (31)7.2.6启动惯性阻力矩 (31)7.2.7步进电机输出轴上的总负载转矩的计算 (31)7.2.8步进电机的匹配选择........................................................................318滚珠丝杠的校 (33)8.1承载能力的校核 (33)8.2压杆稳定校核 (33)8.3刚度验算 (33)9横向进给系统设计计算 (33)9.1摩擦阻力 (35)9.2等效转动惯量计算 (35)9.3丝杠摩擦转矩的计算 (39)9.4启动惯性阻力矩 (39)9.5步进电机输出轴上的总负载转矩的计算 (40)9.6步进电机的匹配选择 (40)9.7滚珠丝杠的校核 (40)10自动换刀装置 (42)11控制系统的硬件设计 (43)11.1主轴脉冲发生器的安装 (43)11.2数控装置硬件设计的控制要求............................................................43 11.3单片机控制系统的硬件设计芯片选择 (43)11.4单片机控制接线图图说明..................................................................44 11.5键盘显示器及其接口详细电路设计 (45)11.5.1接口详细电路 (45)11.5.2 接口电路图说明 (46)12控制系统软件设计 (47)12.1软件的组成....................................................................................4712.2处理软件的流程框图 (48)12.3设计键盘和显示器汇编程序 (49)12.3.1 键盘程序设计 (49)12.3.2 LED显示器程序的设计 (52)论 (55)参考文献 (5)6致谢 (57)1 绪论课题背景1.1.1平面二次包络环面蜗杆传动研究的历史与现状平面二次包络环面蜗杆传动(简称平面二包)是我国70年代首创的一种新型的机械传动形式。
二参数修正平面二次包络环面蜗杆副接触型式分析在机械传动系统中，蜗杆副是一种常见的副类型。
然而，在蜗杆副中，由于蜗杆的固有几何特征，其传动效率往往不高。
因此，人们常常采用环面蜗杆副来改善效率问题。
而在环面蜗杆副中，包络平面和接触线形式是非常重要的因素，因为它们关系到传动的稳定性、运动平滑性和噪声水平。
本文旨在分析二参数修正平面二次包络环面蜗杆副的接触型式。
首先，介绍二参数修正平面二次包络的概念。
其次，展示环面蜗杆副的构建方式。
接下来，根据包络曲线的性质，分析环面蜗杆副的包络平面类型。
最后，通过接触线分析环面蜗杆副的接触型式。
二参数修正平面二次包络（二次曲线）是将二维曲线用一组参数方程表示的方法。
二参数曲线可以表示为：$$x = f(u,v)$$$$y = g(u,v)$$$$z = h(u,v)$$其中，u和v分别是曲线的两个参数。
在此基础上，二次曲线可表示为：$$ax^2+by^2+cz^2+2dxy+2eyz+2fzx+2gx+2hy+2iz+j=0$$环面蜗杆副是由环面和蜗杆组成的，通常按照以下步骤构建：1. 环面通过旋转一条曲线而成，该曲线称为生成曲线；2. 蜗杆通过旋转一条直线而成，该直线与环面法线方向相交；3. 环面和蜗杆的轴线互相垂直。
根据包络曲线的性质，可以将环面蜗杆副的包络平面划分为以下几种类型：1. 直线型包络平面：如果生成曲线是一条直线，则包络平面为平面。
2. 圆锥型包络平面：如果生成曲线是弧线，则包络平面是一个圆锥面。
3. 抛物型包络平面：如果生成曲线是二次曲线，则包络平面是一个抛物面。
可以看出，包络平面是根据生成曲线的特征而定的。
因此，在设计环面蜗杆副时，必须充分考虑生成曲线的特性。
只有在生成曲线被充分考虑的情况下，才能设计出合适的包络曲线。
接下来，通过接触线分析环面蜗杆副的接触型式。
在环面蜗杆副中，蜗杆和环面的接触线在一定程度上决定了副的运动平滑性和噪声水平。
可以通过以下步骤分析接触线：1. 分析蜗杆和环面的几何特征，确定其数学模型；2. 确定两者的接触点，即确定接触点在蜗杆和环面上的位置；3. 计算蜗杆和环面在接触点处的曲率半径，以确定接触线的形状。
・印刷与包装机械・平面二次包络弧面蜗杆传动的研究与应用罗庆生,韩宝玲(汕头大学工学院,广东汕头515063)[摘要] 平面二次包络弧面蜗杆在传动过程中具有双接触线,其速度和接触线夹角较大,且同时参与啮合的齿对较多,因而摩擦学性能和传动学性能都十分优越,是一种极具发展前途的新型蜗杆传动形式。
结合工程应用实例阐述了平面二次包络弧面蜗杆传动的设计思路与应用方法,得到较为理想的结果。
关键词: 平面二次包络弧面蜗杆传动;流体动压润滑;研究与应用中图分类号:TH132.44 文献标识码:B 文章编号:1001-3563(2000)06-0005-04and Application of the Plane Tw ice CoveredCurve W orm D r iveLUO Q ing-sheng,HAN B ao-ling(Shantou U niversity,Guangdong Shantou515063,Ch ina)Abstract: T he p lane tw ice covered curve w o r m device po ssesses the double contact lines in its drive, and the angle betw een its velocity and its contact line is greater,and its cogw heel teeth invo lving in engage at the sam e ti m e is mo re than o rder w o r m drive,therefo re,its p roperties of fricti on and trans m issi on are very su2 peri o r,thus,it is a k ind of new w o r m drive that has great developm ental p ro spect.T h is paper expounds the design th ink ing and app licati on m ethod of the p lane tw ice covered curve w o r m drive com bined the engineering examp le,and gains the astisfied result.Keywords: T he p lane tw ice covered curve w o r m drive;F luid mo tive pow er lubricati on;R esearch and app licati on 蜗杆传动常用于传递空间交叉成直角的两轴的运动和动力。
《毕业设计：平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计3D建模与装配》《毕业设计:平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计3D建模与装配》平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计―3D建模与装配摘要:蜗杆传动是机械设备中最常用的传动装置，在机械设计中蜗杆的设计占有相当大的比重。
基于涡轮蜗杆各参数间的关系，在UG中利用涡轮蜗杆参数表达式绘制涡轮蜗杆实体模型，实现涡轮蜗杆在UG中的参数化设计。
UG/Open二次开发模块是UG软件的二次开发工具集，利用该模块可对UG系统进行用户化开发，可满足用户进行各种二次开发的需求。
学习了UG二次开发的各种工具，了解了各种工具的特点和适用范围。
选择 UG/Open API编程语言，结合使用UG/Open Menu Script和UG/Open UI Styler开发工具，实现了基于UG 二次开发工具的涡轮蜗杆的参数化设计。
关键字:涡轮蜗杆;二次开发;参数化;UG/Open API Plane double enveloping worm gear design of the NC rotary table―3D Construction mode and As sembly Abstract: Machinery and equipment belt transmission is the most commonly used pulley in mechanical design in the design of pulley occupy a large proportion. Based on the relationship of the Turbo-Worm parameters, draw Turbo-Worm solid model use expression in UG NX, achieve parameters design in UGNX.UG/Open module is the open tools in UG, using the tools we can empolder our UG system as we need, users can almost satisfy all kinds of secondary development needs by use the tools. Understand the characteristics and scope ofapplication of all the tools of UG/Open after studying each kind of tools. Select UG/Open API programming language,a combination of UG/Open Menu Script and UG/Open UI Styler development tools. Achieve parameters designof Turbo-Worm base on the UG/Open tools. Key Words:;parameter;pulley;UG/Open API第1章绪论 1.1 课题的研究背景平面二次包络蜗杆传动，其蜗杆齿面是以一个平面为母面，通过相对圆周运动，包络出环面蜗杆的齿面;再以蜗杆的齿面为母面，通过相对运动包络出涡轮出面。
平面二次包络环面蜗杆副概述说明以及解释1. 引言1.1 概述平面二次包络环面蜗杆副是一种具有特殊结构的传动装置。
它由平面二次包络曲线和环面蜗杆副组成，能够实现旋转运动与直线运动之间的转换。
该装置在机械工程领域具有重要的应用价值和研究意义。
1.2 文章结构本文将对平面二次包络环面蜗杆副进行详细介绍和解释。
文章分为五个主要部分：引言、平面二次包络环面蜗杆副的定义、工作原理与应用、设计与优化方法以及结论。
通过这些内容，读者可以全面了解到平面二次包络环面蜗杆副的基本概念、工作原理、设计方法以及未来的研究方向。
1.3 目的本文旨在系统地介绍平面二次包络环面蜗杆副，并探讨它在机械传动中的应用和优化设计方法。
通过描述其工作原理和特点，读者可以更好地理解这一装置的功能和作用。
同时，本文还会就其未来可能的发展方向和应用前景进行展望，为相关领域的研究和实际应用提供参考。
2. 平面二次包络环面蜗杆副的定义2.1 平面二次包络曲线平面二次包络曲线是指一个动点在平面内沿着一条固定曲线移动，同时保持与该点距离等于另一条固定曲线上对应点到平面的垂直距离不变。
这个运动过程中形成的轨迹即为平面二次包络曲线。
2.2 环面蜗杆副的概念环面蜗杆副是由环形蜗轮和多刀刃环形蜗杆组成的一种传动装置。
环形蜗轮具有特殊的齿数和齿廓，使得其齿廓满足平面二次包络曲线的要求。
而多刀刃环形蜗杆则与环形蜗轮啮合，通过旋转运动实现传递力矩和速度的变换。
2.3 平面二次包络环面蜗杆副的定义和特点平面二次包络环面蜗杆副是指将平面二次包络曲线应用于环形蜗轮齿廓设计，并通过多刀刃环形蜗杆与环形蜗轮的啮合实现传动的一种装置。
其特点包括：- 齿廓满足平面二次包络曲线，使得齿轮传动更加稳定，并减小了噪音和磨损；- 可以实现高效率的速度变换和力矩传递；- 结构紧凑，占据空间小，适用于有限空间的应用场景；- 由于二次包络曲线的特性，具有自锁功能，在某些情况下可以防止倒逆转。
蜗杆（平面二次包络蜗杆）的和蜗轮的加工作者：蓬莱祥林工具有限公司，纪永君一，蜗杆的加工球面包络蜗杆，又称二次平面包络蜗杆，弧面包络蜗杆，直廓环面蜗杆等等。
对于这种蜗杆的加工，主要的采用的原理是：刀具在一定的圆上按照一定的轨迹运行，蜗杆在绕自心的轴线旋转，最后就加工成了一个成品的蜗杆。
讲来十分的简单，但是，在实际的加工的工作中，由于由于其加工的特殊性，就十分容易的出现两大类问题：1.检测的问题2.加工的问题球面蜗杆的检验球面蜗杆的检验，可以用专用的球面蜗杆检查仪。
或者专用是工装检具。
能方便的检出齿形误差，周节误差等等数据。
也可以使用样板来进行检验。
但是，要求样板的精度形状等等一系列的数据来支持。
球面蜗杆的加工问题球面蜗杆在加工的工作中，十分容易的出现如下问题：1蜗杆的齿形的一边厚，一边薄2蜗杆的齿形两边厚，中间薄3蜗杆的齿形的两边薄，中间厚其实，以上的三种情况的出现，都是不正确的，这三种情况的蜗杆与蜗轮都不能正确的啮合，有时为了蜗轮蜗杆能进行基本“咬合”。
不得不研合，跑和，少者几个小时，多着几天，等将蜗轮蜗杆跑合好后，蜗轮的响应的齿厚已经很薄了，并且，蜗杆的齿形与蜗轮的齿形已经不是原来设计的齿形了。
其实，这种跑合的代价是：1损伤了蜗轮的应有齿厚。
2蜗轮与蜗杆的齿形的失真。
3齿形的单边啮合，减少了蜗杆的承载能力近百分之五十。
4蜗轮的齿形根部分出现了台阶，在安装的时候的中心难对正确。
他们的具体的啮合缺陷分析如下：a，第一种情况的出现，必然导致蜗杆的实际形成中心的不重合，在正常的啮合中，只有靠近理论齿厚的部分齿形进行啮合。
蜗杆的啮合位置偏向齿厚薄的一端，而齿厚后的一端就必然在啮合的齿形之外，至于能进行啮合的一端，也只限于齿厚合适的部分，齿厚薄的部分，齿形的两边都不接触，这时的蜗轮副的承载能力下降到n。
n=总承载能力/参加啮合齿数,并且，参加啮合的齿形角有误差。
即一侧有压力角的接触误差，并且，蜗轮副的间隙很快的就变大了。
