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第2章回轉工作臺系統的靜態特性分析

2.1回轉工作臺系統的工作原理

加工中心回轉工作臺系統是由伺服電機、蝸輪蝸桿傳動機構、齒輪傳動機 構以及工作臺組成，傳動機構在電機和工作臺之間進行運動和能量的傳動，以 實現工作臺的精確轉動。在按照設計要求，伺服電機需要訂購FNAUC公司提供 的伺服電機；工作臺臺面設置為帶有T字形槽的工作臺臺面；回轉工作臺一般有 兩種傳動方式：一種是多級齒輪傳動，該傳動方式的結構緊湊，只能完成回轉 功能，不能進行自鎖且占用空間比較大；第二種傳動方式采用蝸輪蝸桿傳動和 齒輪傳動相結合的方式，該方式雖然傳動效率相對于第一傳動方式低，但其能 夠完成自鎖，并且占用空間小，結構緊湊。兩種傳動方式進行比較發現，蝸輪 蝸桿傳動具有以下特點：

⑴傳動比大，結構緊湊。蝸桿頭數用Zi表示（一般Zi=l~4),蝸輪齒數用Z₂ 表示。從傳動比公式i=Z₂/Z^以看出，當Zi=l，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉Z₂轉蝸 輪才轉一轉，因而可得到很大傳動比，一般在動力傳動中，取傳動比i=10~80; 在分度機構中，i可達1000。這樣大的傳動比如用齒輪傳動，則需要采取多級傳 動或周轉輪系才行，所以蝸桿傳動結構緊湊，體積小、重量輕。

⑵傳動平穩，減振性好，噪音小。因為蝸桿齒是連續不間斷的螺旋齒，它 與蝸輪齒嚙合時是連續不斷的，蝸桿齒沒有進入和退出嚙合的過程，因此工作 平穩，沖擊以及震動和噪音小。

⑶具有自鎖功能。蝸桿的螺旋升角很小時，蝸桿只能帶動蝸輪傳動，而蝸 輪不能帶動蝸桿轉動。這種蝸桿傳動常用于起重裝置以及要求自鎖的場合中。

⑷蝸桿傳動效率低，蝸桿傳動方面：齒面上具有較大的滑動速度，摩擦磨 損大，故一般效率約為0.7?0.9，尤其是具有自鎖的蝸桿傳動效率在0.5以下。

(1) 發熱量大，齒面容易磨損，為了提高抗摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用 價格較貴的有色金屬制造，成本高。

盡管如此，由于本傳動機構屬于間歇運動，傳動副之間應力循環次數少， 故不需要考慮點蝕失效，并且散熱條件良好，不會發生齒面膠合現象，所以也 無需考慮熱平衡問題，因此設計時只考慮齒根彎曲強度。

由以上分析可得：將蝸輪蝸桿傳動放在傳動系統的高速級，齒輪傳動放在 傳動系統的低速級，傳動方案較合理。其傳動形式為通過電機帶動蝸輪蝸桿將 運動傳遞給齒輪副，帶動工作臺進行回轉分度運動。

本論文的傳動系統采用蝸輪蝸桿傳動和齒輪傳動組合而成的兩級傳動系 統。該回轉工作臺系統的工作原理：首先伺服電機接收數控系統的指令信號， 將動力通過聯軸器傳遞給蝸桿，蝸輪蝸桿傳動裝置將運動方向從橫向變為縱向， 且將電機轉速降低實現第一級減速，之后動力傳遞給蝸輪上方的小齒輪，小齒 輪和大齒圈傳動機構實現第二級減速，終實現工作臺一定角度的轉動，即實 現工作臺的回轉（或分度）。回轉工作臺系統的工作原理圖，如圖2.1所示。

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