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摘 要

本文设计了倒棱机单轴数控转台主要结构，使用专业建模软件SolidWorks绘制转台模型。通过ANSYS Workbench有限元分析软件对转台的关键零部件蜗轮蜗杆副进行了瞬态分析，得出应力分析，并进行了强度校核。

首先倒棱机转台的背景、意义、研究现状进行了介绍，分析倒棱机数控转台要求，确立转台部件结构，而后利用专业三维建模软件SolidWorks建好数控倒棱机转台三维模型。

之后通过对转台关键零部件蜗轮蜗杆的有限元模型建立网格，将载荷均匀分布于蜗轮蜗杆有限元模型的节点上，分析蜗轮蜗杆动态特性，获得零部件的应力分析结果。

最后，校核蜗轮蜗杆副，进行疲劳强度校核，对比动态分析结果得出设计合理的结论，满足数控转台的使用需求。

关键词：数控转台 结构设计 ANSYS Workbench 强度校核

Structure design of turntable of CNC chamfering machine

Abstract

In this research,the main structure of single axis CNC turntable of chamfering machine is designed,and the turntable model is drawn by using the professional Modeling Software Solidworks.Through the ANSYS Workbench finite element analysis software,the transient analysis of the key parts of the turntable worm gear pair is carried out,the stress analysis is obtained,and the strength is checked.

Firstly,the background, significance and research status of chamfering machine turntable are introduced,the requirements of chamfering machine NC turntable are analyzed,the structure of turntable components is established,and then the 3D model of CNC chamfering machine turntable is built by using the professional 3D Modeling Software Solidworks.

After that,the finite element model of the key parts of the turntable is meshed,and the load is evenly distributed on the nodes of the finite element model.The dynamic characteristics of the worm are analyzed,and the stress analysis results of the parts are obtained.

Finally,check the worm gear and worm gear pair, check the fatigue strength,and compare the dynamic analysis results to get a reasonable design conclusion,to meet the use requirements of CNC turntable.

Key Words:CNC turntable;Structural design;ANSYS Workbench; Strength check

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 倒棱机数控转台的研究背景和意义 1

1.2 数控转台的研究现状 1

1.2.1 国外情况 2

1.2.2 国内情况 2

1.2.3 有限元法的应用现状 3

1.4 研究内容和方法 4

第二章 数控转台的结构设计和三维模型制作 6

2.1 驱动装置 6

2.2 传动机构 7

2.3 分度定位机构 9

2.3.1 蜗杆副分度机构 9

2.3.2 其他分度机构 10

2.4 三维模型的建立 13

2.5 经济分析 14

2.6 环保和可持续发展分析 14

2.7 本章小结 15

第三章 蜗轮蜗杆副有限元分析 16

3.1 单元的材料参数 16

3.2 选接触面和运动副 16

3.3 网格划分 16

3.4 添加负载 17

3.5 有限元分析结果 17

3.6 本章小结 20

第四章 蜗轮蜗杆强度校核 21

4.1滑动速度 21

4.2 传动效率 21

4.3 齿面疲劳点蚀安全系数验算S_H 22

4.4 本章小结 23

第五章 结论 24

5.1 总结 24

5.2 展望 24

参考文献 26

致 谢 28

第一章 引言

1.1 倒棱机数控转台的研究背景和意义

从“十一五”起，国家每年都开始在功能部件领域大力投资，而李克强总理在2015年提出的“中国制造2025”计划也为制造业迎来了一波高数发展。在制造业中齿轮是及其重要的机械零件，而通过对齿轮的倒角加工，可大幅提高啮合质量，让传动噪音降低，使用寿命也得到提高。倒角成为提高齿轮质量的一项重要举措，而齿轮倒棱机是一种专业用于齿轮倒角的精密机床。齿轮倒棱机有现有加工工具不具备的特点，具有有倒角大小和形状可调、倒角尺寸一致、齿槽自动对中、自动化程度高、效率高的优点，是目前金属物件倒角切削的最佳选择。

而数控转台是影响倒棱机整体性能的重要因数,对倒棱机齿轮加工的加工精度、加工速度和可靠性指标有着重要的影响，数控转台作为数控倒棱机的重要功能部件，在整个齿轮倒角过程中的作用愈发重要。因此，我们应科学、合理的进行数控转台结构设计，这对齿轮倒角的质量可靠性以及效率影响巨大。本文所要设计的是由电机驱动的卧式单轴机械轴承数控转台^[1]。

1.2 数控转台的研究现状

最早的数控转台是手动式的，普遍使用刻度盘来控制，且无分度定位机构。手动转台不仅难以实现精确控制，而且工作效率地，应用场合少，图1.1为蜗轮蜗杆分度的手动转台。

之后的数控转台是在手动转台的基础上发展而来的，增加了驱动装置和测量系统，实现了自动分度和定位。在后来发展出了消隙结构和闭环控制系统，进一步提高了动态性能和分度精度^[2][3]。

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