1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.课题背景及意义

随着我国制造业的发展，加工中心的需求也在增加，特别是四轴、五轴联动的加工中心。作为数控机床的主要功能部件，数控转台在整个机床工具行业中的作用越来越重要。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

3.研究课题

3.1 数控转台的原理与应用

3.2数控转台的结构组成

表1 不同结构转台性能比较

本文主要研究蜗轮辐传动，蜗轮副传动的可任意分度数控转台。

数控转台从结构上可以分为几个部分：驱动、传动、分度定位、刹紧等机构。数控转台通过传动部分，将由系统控制的驱动传递到需转动角度的工作台台面，实现数控转台的分度转位。

蜗轮副传动是数控转台主要的结构形式， 在市场上应用广泛。此种转台的关键部件是蜗轮副，由于使用一段时间后会产生磨损，蜗轮副的传动间隙对转台精度和可靠性的影响很大，需要定期调整蜗轮蜗杆间隙。因此，蜗轮蜗杆的配合精度、耐用度以及可调性能，决定了转台的品质。 这种转台的优点是可以任意分度，使用范围广， 结构简单。缺点是蜗轮制造水平要求高，精度、载重性能、精度保持性能一般。 国内外此类产品的差距具体体现在蜗轮副的选材、制造精度、热处理水平和调整结构上。国外的蜗杆材料多采用合金钢，蜗轮材料多采用铝铜合金。为了进一步提高性能，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力，以钢为材料的蜗轮已经面世，如日研公司的蜗轮采用特制钢通过特殊热处理，再对蜗轮表面进行等离子渗氮处理，表面硬度可达９３０ＨＶ 。 在蜗轮副调整上出现了双导程蜗杆、 两截式蜗杆等各类传动机构， 较好地解决了蜗轮副间隙调整问题【19】。

3.3齿轮，蜗轮、蜗杆的设计

3.4基于ABAQUS的数控转台的刚度分析

3.5研究的技术路线（见下页）

4.总体方案

4.1传动机构

数控回转工作台采用齿轮传动，动力源用步进电机，总体可以实现圆周进给和分度 运动。传动方案传动时应满足的要求：数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作 台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用应采用步进电机，工作台为T 形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。

合理的传动方案主要满足以下要求：

（1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。

（2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。

（3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。

（4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合。

传动方案分析如下：

齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、平稳、传递功率和圆周速度范围很大， 传动效率高，结构紧凑。

蜗杆传动有以下特点：

1．传动比大，在分度机构中可达1000 以上。与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。

2．传动平稳蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此，传动平稳， 噪声低。

3．可以自锁当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主动件，机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置中。

4．效率低、制造成本较高蜗杆传动方面：齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨 损大，故效率约为0.7-0.8，具有自锁的蜗杆传动效率仅为0.4 左右。为了提高减摩擦性和耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。

由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传动系统 的低速级，传动方案较合理。

4.2有限元分析方案【16】

回转工作台的有限元分析的方案具体为PROE软件进行三维模型的建立【16】，再导入

到 ABAQUS软件中，并对其约束与工况载荷进行了计算与导入，基ABAQUS平台对工作台进 行刚度分析找出了工作台的最大应力，应变部位，并对其刚度进行了校核计算【17】。

在建立有限元分析模型时应该注意的几点：

1、模型简化 建立有限元模型过程中要对原模型结构进行合理的简化。

1、网格划分合理在划分网格过程中，应注意粗细得当，结构复杂，应力比较高的地方要分的细些，结构简单的地方可以粗点，总的来说，在保证分析精度的情况下，尽量简化。

2、确定边界条件在对结构进行分析时，要确定正确的边界条件，同时也要考虑边界条件对分析结果的影响。

4.3预期结果

经过对数控转台传动机构设计，蜗轮蜗杆等的三维建模并导入abaqus软件进行有限元分析，改善数控转台的精度，动静态性能的稳定性，整机的可靠性，为不同类型的主机提供优化。

4.4关键技术

蜗轮蜗杆三维设计、转台支撑：轴承的简化（减少计算量，满足要求）