精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)---絲桿傳動(dòng)

1、<p>　　精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目 絲桿傳動(dòng)</b></p><p>　　學(xué)校 武漢大學(xué) 專業(yè) 測控技術(shù)與儀器</p><p>　　完成日期2014年9月28日</p><p><b>　　目錄</b></p><p&

2、gt;<b>　　第一章 概述3</b></p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)的目的3</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　1.3 注意事項(xiàng)4</p><p>　　第二章 總體方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1工作臺(tái)的尺寸設(shè)計(jì)5</p>&l

3、t;p>　　2.2導(dǎo)軌類型設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.3絲杠的選型和校核計(jì)算5</p><p>　　2.4電機(jī)的選擇5</p><p>　　2.5聯(lián)軸器和軸承的選擇5</p><p>　　第三章 機(jī)械零部件設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1工作臺(tái)的設(shè)計(jì)5</p><p>　

4、　3.1.1工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估計(jì)5</p><p>　　3.1.2工作臺(tái)工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況估計(jì)5</p><p>　　3.1.3工作臺(tái)簡圖6</p><p>　　3.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2.1導(dǎo)軌材料和類型選擇6</p><p>　　3.2.2導(dǎo)軌額定載荷的預(yù)算7</p>

5、;<p>　　3.2.3導(dǎo)軌參數(shù)選擇7</p><p>　　3.2.4滑動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算8</p><p>　　3.3絲杠的的選型和計(jì)算9</p><p>　　3.3.1 滾珠絲杠使用條件9</p><p>　　3.3.2 確定滾珠絲杠副導(dǎo)程10</p><p>　　3.3.3 滾珠絲杠軸向負(fù)

6、荷計(jì)算10</p><p>　　3.3.4 滾珠絲杠選型11</p><p>　　3.3.5 靜安全系數(shù)11</p><p>　　3.3.6 絲杠軸安裝方式和挫曲載荷12</p><p>　　3.3.7 絲杠容許轉(zhuǎn)速13</p><p>　　3.3.8 校核工作壽命14</p>&l

7、t;p>　　3.3.9 定位精度計(jì)算15</p><p>　　3.4 電機(jī)選型16</p><p>　　3.5 軸承的選擇17</p><p>　　3.6 聯(lián)軸器選型18</p><p>　　第四章 機(jī)構(gòu)潤滑19</p><p>　　4.1 導(dǎo)軌潤滑19</p><p>

8、;　　4.2 滾動(dòng)軸承的潤滑20</p><p>　　4.3 滾珠絲杠潤滑21</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)23</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　“精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

9、” 課程設(shè)計(jì)作為實(shí)踐環(huán)節(jié)對于整個(gè)課程具有非常重要的意義。學(xué)生在這個(gè)環(huán)節(jié)中不僅是完成一項(xiàng)指定任務(wù)，更重要的是實(shí)際走過一個(gè)完整的設(shè)計(jì)過程。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中應(yīng)該定位為設(shè)計(jì)者。設(shè)計(jì)者要進(jìn)行方案篩選論證，要考慮裝配關(guān)系，考慮結(jié)構(gòu)工藝性，考慮選材。整個(gè)設(shè)計(jì)采用Solidworks完成，從3D建模到2D圖紙。我們要求每人拿出至少一張可用于加工的圖紙。這樣的圖紙，僅僅圖形表達(dá)正確是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。圖紙的尺寸標(biāo)注要合理，要有尺寸公差和形位公差，要正確選擇材料

10、，要有技術(shù)要求?？傊?，通過課程設(shè)計(jì)要使學(xué)生知道，設(shè)計(jì)過程包括那些步驟，能夠投放生產(chǎn)的加工圖紙是什么樣子。其目的是：</p><p>　　（1）具體應(yīng)用、鞏固加深和擴(kuò)大課程及有關(guān)先修課程的理論知識(shí)、生產(chǎn)知識(shí)，了解精密機(jī)械設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力，為以后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)；</p><p>　　（2）掌握正確的設(shè)計(jì)思想。</p><p>　　通

11、過課程設(shè)計(jì)使同學(xué)掌握儀表的設(shè)計(jì)思路。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，一般其主要過程為：</p><p>　?。ń邮埽┰O(shè)計(jì)任務(wù)－（擬定）設(shè)計(jì)方案－設(shè)計(jì)計(jì)算－繪制裝配圖－繪制零件圖</p><p>　　設(shè)計(jì)過程中需注意以下內(nèi)容：</p><p>　　1）滿足使用要求（功能、可靠性及精度要求）</p><p>　　2）注意工藝性（結(jié)構(gòu)合理、簡單，經(jīng)濟(jì)性，外觀要求）&

12、lt;/p><p>　　3）熟悉有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、手冊</p><p>　　設(shè)計(jì)中涉及到的零件材料、結(jié)構(gòu)等，均需按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇；零件的尺寸、公差等亦應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；制圖也要符合一定的規(guī)范。因此在課程設(shè)計(jì)過程中要求同學(xué)學(xué)習(xí)、掌握查閱標(biāo)準(zhǔn)及使用手冊的能力。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>

13、　　工作臺(tái)水平行程20mm，重復(fù)精度0.05mm，承重1.5kg，運(yùn)行速度5mm/s。設(shè)計(jì)內(nèi)容：</p><p>　　1、確定螺旋傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　2、工作臺(tái)的尺寸設(shè)計(jì)；</p><p>　　3、導(dǎo)軌的選擇設(shè)計(jì)；；</p><p>　　4、螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　5、軸承及聯(lián)

14、軸器的選擇及校核計(jì)算；</p><p><b>　　6、選擇電動(dòng)機(jī)；</b></p><p>　　7、繪制裝配工作圖及零件工作圖；</p><p>　　8、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；</p><p><b>　　1.3 注意事項(xiàng)</b></p><p>　　在課程設(shè)計(jì)前，應(yīng)認(rèn)真研究

15、題目，明確設(shè)計(jì)要求和已知條件，閱讀參考資料，了解課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容；</p><p>　　對設(shè)計(jì)方案及結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)小組應(yīng)進(jìn)行討論和對比，以明確優(yōu)、劣、正、誤，取長補(bǔ)短，改進(jìn)設(shè)計(jì)；</p><p>　　在正式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算前與指導(dǎo)教師充分討論設(shè)計(jì)方案，明確設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　設(shè)計(jì)方案確定后，將確定的結(jié)構(gòu)方案用計(jì)算機(jī)繪成草圖給指導(dǎo)教師審閱，審閱后可繪制成正式的設(shè)計(jì)圖

16、紙；</p><p>　　按規(guī)定編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，將設(shè)計(jì)說明書和全部圖紙交給指導(dǎo)教師審查，經(jīng)認(rèn)可后方可呈交；</p><p><b>　　總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容包括工作臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)、導(dǎo)軌設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器和軸承的選擇以及電機(jī)的選擇?？傮w裝配模型如圖2.1所示。</p><p>

17、;　　2.1工作臺(tái)的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　由于所要承受的負(fù)載的重量較小，并且導(dǎo)軌的行程比較小，所以根據(jù)負(fù)載的重量可設(shè)計(jì)矩形工作臺(tái)。</p><p><b>　　2.2導(dǎo)軌類型設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件重量和工作載荷不大，故設(shè)計(jì)滑動(dòng)直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺(tái)的摩擦系數(shù)，提高運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。</p>&

18、lt;p>　　2.3絲杠的選型和校核計(jì)算</p><p>　　螺旋傳動(dòng)通常可分為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)。由于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)摩擦阻力大，傳動(dòng)效率地、磨損快，傳動(dòng)精度低，而滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)都有摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，但靜壓螺旋傳動(dòng)需要供油系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，所以綜合考慮選擇滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)。</p><p><b>　　2.4電機(jī)的選擇</b&g

19、t;</p><p>　　根據(jù)負(fù)載的重量和工作臺(tái)及零部件的重量較小，所以選用的電機(jī)的功率較小，可選用步進(jìn)電機(jī)，結(jié)合絲杠的轉(zhuǎn)矩可選擇所需的電機(jī)型號(hào)。</p><p>　　2.5聯(lián)軸器和軸承的選擇</p><p>　　根據(jù)所選用的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的尺寸和減速器的蝸輪和蝸桿的尺寸，可以選擇合適的聯(lián)軸器。由于在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，所受的軸向力比較小，主要承受徑向力，所以可選擇角接觸軸承。

20、</p><p><b>　　機(jī)械零部件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1工作臺(tái)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1.1工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估計(jì)</p><p>　　工作臺(tái)的相關(guān)參數(shù)設(shè)定為：</p><p>　　材料：灰鑄鐵 HT200，密度ρ=7.

21、2g/cm3</p><p>　　長度×寬度×厚度：1000×80×10=80000mm3</p><p>　　工作臺(tái)質(zhì)量：m=ρV=7.2×80000×10-6=0.576kg G=5.76N</p><p>　　取重力加速度g=10N/kg</p><p>　　工作臺(tái)最大載荷

22、：F=15N</p><p>　　3.1.2工作臺(tái)簡圖</p><p>　　根據(jù)給定的有效行程，畫出工作臺(tái)簡圖。取兩道軌的中心距為60mm，設(shè)計(jì)工作臺(tái)簡圖如下：</p><p><b>　　3.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1導(dǎo)軌材料和類型選擇</p><p>　　導(dǎo)軌類型的選

23、擇為滑動(dòng)和滾動(dòng)，在此我們選擇滑動(dòng)三角形導(dǎo)軌。</p><p><b>　　導(dǎo)軌截面圖如下：</b></p><p>　　材料： 用于導(dǎo)軌的材料，應(yīng)具有耐磨性好，摩擦因數(shù)小，并具有良好的加工和熱處理性質(zhì)。本設(shè)計(jì)導(dǎo)軌材料應(yīng)選用HT200，它具有較好的耐磨性，灰鑄鐵密度為ρ=7.2g/cm3。此灰鑄鐵導(dǎo)軌的硬度一般為180~200HBW。為了提高導(dǎo)軌表面硬度，采用表明淬火工

24、藝，表面硬度可達(dá)55HRC，導(dǎo)軌的耐磨性可提高1~3倍。</p><p>　　3.2.2導(dǎo)軌額定載荷的預(yù)算 </p><p>　　工作臺(tái)重量G=5.76N，工作臺(tái)最大載荷F=15N，因此導(dǎo)軌額定靜載荷為F靜=F+G=5.76+15=20.76N</p><p>　　3.2.3導(dǎo)軌參數(shù)選擇 </p><p>　　由表3.2.1可選用 H=8

25、 H1=12 h=9 b不大于1.6</p><p>　　α=900 B=16mm</p><p>　　導(dǎo)軌長度 L′=150mm</p><p>　　3.2.4滑動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)導(dǎo)軌的初步尺寸和形狀，以及受力情況，求出導(dǎo)軌面上的壓力分布，然后算出導(dǎo)軌面上的平均比壓和最高比壓，其值低于使用經(jīng)驗(yàn)所推薦

26、的許用比壓值。</p><p>　　為了使導(dǎo)軌磨損均勻及提高工作壽命，導(dǎo)軌上的壓力應(yīng)盡可能平均，從表中可得，許用最大比壓約為許用平均比壓的二倍，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，通常只計(jì)算平均比壓。</p><p>　　P′=[（P2+G）/BL]≤[P′](公斤/厘米2)</p><p>　　P′——計(jì)算平均比壓(公斤/厘米2)；</p><p>　　

27、P2——垂直載荷（公斤）；</p><p>　　G——導(dǎo)軌面所承受的總重量，包括工件和工作臺(tái)的重量（公斤）；</p><p>　　B——導(dǎo)軌的水平投影寬度（厘米）；</p><p>　　L——與工作臺(tái)接觸的導(dǎo)軌面總長度（厘米），對于圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，L=πD′，D′為原型導(dǎo)軌的平均直徑（厘米）；</p><p>　　[p]——許用平均比壓(公斤/

28、厘米2)，</p><p>　　P′=(1.5+0.576/2)/(1╳15)=0.1192(公斤/厘米2)</p><p>　　如下表3.2.2所示：</p><p><b>　　表3.2.2</b></p><p><b>　　注：</b></p><p>　　以固定切削

29、規(guī)范工作的專用機(jī)床，遜于比壓應(yīng)減小25%；</p><p>　　鋼對鑄鐵用表中允許值，鋼對鋼的允許比壓應(yīng)增加20~30%；</p><p>　　聚四氯乙烯（P.T.F.E）為基材的塑料正常連續(xù)使用時(shí)平均比壓小于3.5(公斤/厘米2)；間斷使用時(shí)允許達(dá)17.5(公斤/厘米2)；短暫使用時(shí)，最大可達(dá)35(公斤/厘米2)；</p><p>　　鋅合金ZnAl10-5導(dǎo)軌的

30、平均比壓可達(dá)2(公斤/厘米2)。</p><p>　　查表得[P′]=0.25~0.40</p><p><b>　　p′≤[p′]</b></p><p>　　則導(dǎo)軌尺寸設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　3.3絲杠的的選型和計(jì)算</p><p>　　選用THK滾珠絲杠，根據(jù)技術(shù)手冊選型步驟如下：&

31、lt;/p><p>　　3.3.1 滾珠絲杠使用條件</p><p>　　重復(fù)定位精度：0.05mm，</p><p>　　假設(shè)：絲杠轉(zhuǎn)速：75r/min</p><p>　　滑動(dòng)導(dǎo)軌承重時(shí)取滑動(dòng)摩擦系數(shù)為u=0.15</p><p><b>　　導(dǎo)軌面摩擦力為：</b></p>&l

32、t;p>　　定位精度：0.3mm/1000mm</p><p>　　按四個(gè)滑塊，每個(gè)滑塊密封阻力2.5N</p><p>　　計(jì)算得 ，</p><p><b>　　考慮余量取。</b></p><p>　　3.3.2 確定滾珠絲杠副導(dǎo)程</p><p><b>　　導(dǎo)

33、程：</b></p><p>　　假定螺母長60mm，行程長度20mm，絲杠軸末端100mm</p><p>　　所以絲杠長度初步估算為。</p><p><b>　　v：工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度</b></p><p><b>　　n：絲杠轉(zhuǎn)速</b></p><p>　

34、　v=0.3m/min， n=75r/min</p><p><b>　　計(jì)算得：。</b></p><p>　　3.3.3 滾珠絲杠軸向負(fù)荷計(jì)算</p><p><b>　　去路加速：</b></p><p><b>　　去路勻速：</b></p><

35、;p><b>　　去路減速：</b></p><p><b>　　返程加速：</b></p><p><b>　　返程勻速：</b></p><p><b>　　返程減速：</b></p><p><b>　　取滾動(dòng)摩擦系數(shù) </b&

36、gt;</p><p><b>　　計(jì)算得</b></p><p><b>　　故 。</b></p><p>　　3.3.4 滾珠絲杠選型</p><p>　　根據(jù)滾珠絲杠副的導(dǎo)程和最大軸向負(fù)荷，參考THK產(chǎn)品手冊參數(shù)，初步選擇型號(hào)為BNT 1404-3.6的精密滾珠絲杠。參數(shù)如下：<

37、;/p><p>　　Ca=6.8KN，Ca0=12.6KN，剛性：K=190KN/um</p><p><b>　　絲杠的慣性力矩：</b></p><p>　　導(dǎo)程Ph=4mm，絲杠外徑d=14mm，</p><p>　　鋼球中心直徑D=14.4mm</p><p>　　溝槽谷徑d1=11.5mm，

38、圈數(shù)*列數(shù)=3.65×1</p><p>　　3.3.5 靜安全系數(shù)</p><p>　　絲杠在靜止或運(yùn)動(dòng)中，由于沖擊或啟動(dòng)停止所產(chǎn)生的慣性力等，會(huì)有意想不到的外力作用，故需要對絲杠先進(jìn)行靜安全計(jì)算。</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　表3.3.1</b>

39、;</p><p><b>　　，取，計(jì)算得，</b></p><p><b>　　故絲杠滿足要求。</b></p><p>　　3.3.6 絲杠軸安裝方式和挫曲載荷</p><p>　　滾珠絲桿常見的三種安裝方式:</p><p>　　綜合考慮工作臺(tái)移動(dòng)速度，工作行程和精

40、度等因素，選用“固定-固定”型安裝方式。兩端分別分別由一對軸承約束軸向和徑向自由度，負(fù)荷由兩組軸承副共同承擔(dān)。</p><p><b>　　挫曲載荷：</b></p><p><b>　　∶挫曲載荷(N)</b></p><p><b>　　∶安裝間距(mm)</b></p><p

41、><b>　　E ∶楊氏模數(shù)()</b></p><p>　　∶絲杠軸的最小斷面二次矩()</p><p>　?。号c安裝方法相關(guān)的系數(shù)</p><p>　　固定-自由 固定-支承 </p><p><b>　　固定-固定 </b></p><p>　　絲杠軸

42、的容許拉伸壓縮負(fù)荷：</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　由此可見, 絲杠軸的挫曲載荷和容許拉伸壓縮負(fù)荷至少等于最大軸向負(fù)荷。因此, 所選滾珠絲杠在使用上沒有問題。</p><p>　　3.3.7 絲杠容許轉(zhuǎn)速</p><p>　　1. 絲杠軸的危險(xiǎn)速度</p><p&

43、gt;　　隨著滾珠絲杠轉(zhuǎn)速的提高，逐漸接近絲杠軸的固有頻率，因而會(huì)發(fā)生共振而不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，一定要在共振點(diǎn)（危險(xiǎn)速度）一下使用。</p><p><b>　　絲杠軸的危險(xiǎn)速度：</b></p><p>　　：危險(xiǎn)速度下的容許轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　∶安裝間距(mm)</b></p><p&

44、gt;<b>　　E ∶楊氏模數(shù)()</b></p><p>　　∶絲杠軸的最小斷面二次矩()</p><p>　　固定-自由 固定-支承 </p><p><b>　　固定-固定 </b></p><p><b>　　則有， ，計(jì)算得：</b></p>

45、;<p><b>　　。</b></p><p>　　DN值決定絲杠的容許轉(zhuǎn)速</p><p>　　Dm為滾珠絲杠的鋼球中心直徑，N為絲杠軸最大轉(zhuǎn)數(shù)。所以DN值即表示鋼球的公轉(zhuǎn)速度。鋼球的公轉(zhuǎn)速度變大后，其沖擊力將對循環(huán)部品造成損傷。因此，容許公轉(zhuǎn)速度受鋼球中心直徑Dm和絲杠軸轉(zhuǎn)速N組成的DN值所限制。DN值即該滾珠絲杠的設(shè)計(jì)高速極限。</p>

46、;<p>　　故由DN值決定的絲杠容許轉(zhuǎn)速為：</p><p>　　D：鋼球中心直徑且D=14.4mm</p><p><b>　　計(jì)算得：。</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　3.3.8 校核工作壽命</p><p>　　額

47、定壽命（總轉(zhuǎn)數(shù)）： </p><p>　　L ∶額定壽命（總轉(zhuǎn)數(shù)） (rev)</p><p>　　Ca ∶基本動(dòng)額定負(fù)荷 (N)</p><p>　　Fm ∶軸向平均負(fù)荷(N)</p><p><b>　　fw ∶負(fù)荷系數(shù)</b></p><p>　　表3.3.3 負(fù)荷系數(shù)</p>

48、<p><b>　　，計(jì)算可得：</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　工作壽命時(shí)間</b></p><p>　　∶工作壽命時(shí)間(h) N ∶每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(min-1)</p><p>　　n ∶每分鐘往返次數(shù)(mi

49、n-1) ∶滾珠絲杠的導(dǎo)程(mm)</p><p><b>　　∶行程長度(mm)</b></p><p><b>　　運(yùn)行距離壽命。</b></p><p><b>　　由于，計(jì)算可得：</b></p><p>　　，大于要求壽命20000小時(shí)，故滿足要求。</p&g

50、t;<p>　　3.3.9 定位精度計(jì)算</p><p>　　1.運(yùn)行距離誤差：滾珠絲杠等級選擇C2，運(yùn)行距離誤差0.007mm，取軸向間隙0.05mm</p><p>　　2.發(fā)熱引起的變形誤差：</p><p><b>　　假設(shè)溫度上升5℃，</b></p><p><b>　　定位誤差&l

51、t;/b></p><p>　　∶絲杠軸的軸方向伸縮量(mm)</p><p>　　ρ ∶熱膨張系數(shù)（）</p><p>　　Δt ∶絲杠軸的溫度改變()</p><p>　　∶螺紋部有效長度(mm)</p><p>　　運(yùn)行中姿態(tài)變化引起的誤差：</p><p>　　滾珠絲杠中心到需要精

52、度的位置相距l(xiāng)=80mm </p><p>　　假設(shè)垂直公差在 以下</p><p>　　，得Δα=0.0039mm</p><p><b>　　定位精度：</b></p><p>　　,則，在定位精度范圍內(nèi)。</p><p>　　由于所選絲杠是滾動(dòng)型，重復(fù)定位精度很高，且要求的負(fù)載，行程都較小，

53、要求重復(fù)定位精度值較大，滾動(dòng)絲杠能達(dá)到所需要求，故此處忽略重復(fù)定位精度的計(jì)算，只對定位精度進(jìn)行了計(jì)算。</p><p><b>　　3.4 電機(jī)選型</b></p><p>　　選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，初選眾為興公司型號(hào)為85BYGH820A的步進(jìn)電機(jī)。其步距角為1.8°，靜力矩為2.1N?m，電壓為4.4V。</p><p>　　電機(jī)輸出

54、軸為D型軸，軸徑為14mm，長度為37mm。</p><p>　　3.4.1電機(jī)的計(jì)算</p><p>　　必要脈沖數(shù)：必要脈沖數(shù)=；</p><p>　　采用加/減速運(yùn)行方式驅(qū)動(dòng)。設(shè)加/減速時(shí)間為定位時(shí)間的10％，啟動(dòng)脈沖速度為200Hz，則</p><p><b>　　；</b></p><p&g

55、t;<b>　　負(fù)載力矩的計(jì)算</b></p><p>　?、?由外部負(fù)荷引起的摩擦扭矩：</p><p>　　取滾珠絲杠的效率為0.9，減速比為1，計(jì)算可得：</p><p><b>　　。</b></p><p>　?、?加速時(shí)所需力矩和減速時(shí)所需力矩:</p><p>

56、　　J ：慣性力矩(kg·m2) ∶加速時(shí)角加速度(rad/s2)</p><p>　　m ∶運(yùn)送質(zhì)量(kg) ∶減速時(shí)角加速度(rad/s2)</p><p>　　Ph ∶滾珠絲杠的導(dǎo)程(mm) JS ∶絲杠軸的慣性力矩 (kg·m2)</p><p>　　A ∶減速比 Nm ∶絲杠每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)

57、(min-1)</p><p>　　∶加速時(shí)間(s) ∶加速時(shí)間(s)</p><p>　　其中，取0.05s，取0.15s，計(jì)算可得：</p><p>　　所需電機(jī)扭矩的有效值：</p><p>　　所選電機(jī)的靜力矩為2.1N?m，大于所需扭矩的三倍以上，故滿足要求。</p><p>　　3.5 軸承

58、的選擇</p><p>　　選擇軸承的類型時(shí)通常根據(jù)下列幾個(gè)因素：</p><p>　?、僭试S空間。②載荷大小和方向。例如既有徑向又有軸向聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選深溝球和外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承，如同時(shí)還存在軸或殼體變形大及安裝對中性差，可選用推力調(diào)心滾子軸承。③軸承工作轉(zhuǎn)速。④旋轉(zhuǎn)精度。⑤軸承的剛性。⑥軸向游動(dòng)。</p>

59、<p>　　由上綜合：本設(shè)計(jì)選用角接觸球軸承</p><p>　　初選軸承為a=25o的角接觸球軸承。</p><p>　?。?）徑向外載荷Fr： Fr=（m1+ m2）g=26.8N</p><p>　?。?）軸向外載荷Fa： Fa==15.6N</p><p>　?。?）軸承支反力： R1=R2=R=

60、Fr/2=13.4N</p><p>　?。?）軸承派生軸向力： 查表得：S1=S2=S=0.7R=9.38N</p><p>　?。?）軸承所受軸向載荷：因S1+ Fa﹥S2</p><p>　　則A2= S2+ Fb2= S1+ FA=9.38+15.6=24.98N</p><p>　　A1= S1=9.38N</p>

61、<p><b>　　附表：</b></p><p>　?。?）計(jì)算軸承所受當(dāng)量載荷Pr</p><p>　　因軸承工作時(shí)有沖擊，∴查表載荷系數(shù)為fp=1.4</p><p>　　因A1/R1=0.7>e=0.68 A2/R2=1.42>e=0.68</p><p>　　且A2>A1 ∴

62、Pr=P2=fp（xR2+ yA1）=1.4(0.41×13.4+0.81×9.38)</p><p><b>　　=18.329N</b></p><p><b>　　基本額定動(dòng)載荷C</b></p><p>　　C=(Prfh/ft)*(60nL’n/106)1/2=967.4N</p>

63、<p>　　L,h: 軸承預(yù)期計(jì)算壽命，L,h=20000h,</p><p>　　Fh： 壽命指數(shù)，當(dāng)L,n=20000時(shí)，fh=3.11</p><p>　　Ft： 溫度系數(shù)，ft =1.0</p><p>　　基本參數(shù)（尺寸）：d=10mm D=26mm</p><p>　　B=8 a=8.

64、2mm</p><p>　　安裝尺寸(mm)： da=12.4 Da=23.6</p><p><b>　　ras=0.3</b></p><p>　　基本額定動(dòng)載荷Cr=4.75Kn 靜載荷Cor=2.12</p><p>　　計(jì)算壽命Lh： Lh=(106/60n)(ftC

65、r/Pr)fh=4.79×104h</p><p>　　∴ Lh>L,h=20000h 且C<Cr</p><p><b>　　因此，軸承合格。</b></p><p><b>　　3.6 聯(lián)軸器選型</b></p><p>　　聯(lián)軸器主要用于兩軸之間的聯(lián)接傳遞扭矩。根據(jù)

66、被聯(lián)接兩軸的相對位置關(guān)系，聯(lián)軸器可分為剛性、彈性和液力三種。剛性聯(lián)軸器用在兩軸能嚴(yán)格對中，并且在工作時(shí)不會(huì)發(fā)生相對位移的地方；彈性聯(lián)軸器用在兩軸稍有偏斜或工作中有相對位移的地方。液力聯(lián)軸器是用液體動(dòng)能來傳遞功率，用在需要保護(hù)原動(dòng)機(jī)不遭過載損壞而又可空載起動(dòng)的地方。</p><p>　　考慮到兩軸裝配時(shí)不可能保證嚴(yán)格對中，選擇零間隙爪型梅花彈性聯(lián)軸器。零間隙爪型梅花彈性聯(lián)軸器是在直爪型的基礎(chǔ)上演變而來，其設(shè)計(jì)能適合

67、伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，常用于聯(lián)接伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠。梅花聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長，具有良好的減振、緩沖和電氣絕緣性能，具有較大的軸向、徑向和角向補(bǔ)償能力等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　滾珠絲杠的公稱直徑為14mm，根據(jù)絲杠軸尺寸查表初選LS10-32型梅花聯(lián)軸器。技術(shù)參數(shù)如下圖所示：</p><p>　　圖3.5 梅花聯(lián)軸器技術(shù)參數(shù)</p><p>　　由表

68、知LS10-32型梅花聯(lián)軸器的額定扭矩為6.5Nm大于電機(jī)額定輸出力矩和絲杠最大扭矩，故所選聯(lián)軸器能滿足使用要求。</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)潤滑</b></p><p><b>　　4.1 導(dǎo)軌潤滑</b></p><p>　　保證導(dǎo)軌的良好的潤滑，是減少導(dǎo)軌的摩擦和磨損的另一個(gè)有效措施。 選擇導(dǎo)軌潤滑油的

69、主要原則是載荷越大、速度越低，則油的粘度應(yīng)越大；垂直導(dǎo)軌的潤滑油粘度，應(yīng)比水平導(dǎo)軌的潤滑油的粘度大些。在工作溫度變化時(shí)，潤滑油的粘度變化要小。潤滑油應(yīng)具有良好的潤滑性能和足夠的油膜強(qiáng)度，不侵蝕機(jī)件，油中的雜質(zhì)應(yīng)盡量少。</p><p>　　對于精密機(jī)械中的導(dǎo)軌，應(yīng)根據(jù)使用條件和性能特點(diǎn)來選擇潤滑油，常用的潤滑油有機(jī)油、精密機(jī)床液壓導(dǎo)軌油和變壓器油等。還有少數(shù)精密導(dǎo)軌，選用潤滑脂進(jìn)行潤滑。</p>&

70、lt;p>　　機(jī)床導(dǎo)軌的潤滑方法：</p><p><b>　　表4.1</b></p><p>　　因此由上表可知本設(shè)/計(jì)選用機(jī)密機(jī)床導(dǎo)軌油潤滑。</p><p>　　按滑動(dòng)速度和平均壓力來選擇粘度。下表是按照導(dǎo)軌滑動(dòng)速度和平均壓力來選擇其潤滑油的粘度。其中的粘度和國標(biāo)GB/T7632-1987《機(jī)床用潤滑劑的選用》中所推薦的兩種導(dǎo)軌油

71、L-G68、L-G150和兩種導(dǎo)軌-液壓油L-HG32與L-H68的粘度相當(dāng)。</p><p>　　按滑動(dòng)速度和平均壓力來選擇其粘度（40°）(單位： mm2/s)</p><p><b>　　表4-1-1</b></p><p>　　S=L·B=50*10=500mm2</p><p><b&

72、gt;　　式中：</b></p><p>　　S——導(dǎo)軌和工作臺(tái)支柱接觸面積</p><p>　　L——工作臺(tái)支柱長度</p><p><b>　　B——導(dǎo)軌寬度</b></p><p>　　P=F靜/S=20.76N/12×10-4 =1.73×104Pa=0.0173Mpa</p

73、><p>　　F靜——導(dǎo)軌額定靜載荷</p><p>　　V=5mm/s=300mm/min</p><p>　　由以上計(jì)算及表可知導(dǎo)軌的潤滑油選擇N32</p><p>　　4.2 滾動(dòng)軸承的潤滑</p><p><b>　　滾動(dòng)軸承的參數(shù)：</b></p><p>　　n

74、－主軸轉(zhuǎn)速（r/min）;</p><p>　　d－軸承內(nèi)徑（mm）；</p><p>　　dm－軸承內(nèi)外徑平均值（mm）；</p><p>　　T－軸承工作溫度（℃）；</p><p>　　p－軸承承受的載荷（Pa）。</p><p>　　已知dn值及T，求其潤滑油粘度。</p><p>　　

75、按照dn值/溫度推薦的油粘度</p><p><b>　　表4-3-1</b></p><p>　　已知dn=d·n=10×200=2000mm·r/min 根據(jù)上表可以選擇潤滑油的粘度為60</p><p>　　滾動(dòng)軸承用潤滑油的種類、牌號(hào)的選擇</p><p><b>　　表

76、4-3-2</b></p><p>　　由表4-3-2及油的粘度可得選擇潤滑油的名稱及牌號(hào)為:L-AN32、L-AN46、L-AN68全損耗系統(tǒng)用油、L-TSA32、L-TSA46汽輪機(jī)油。</p><p>　　4.3 滾珠絲杠潤滑</p><p>　　當(dāng)使用直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)時(shí),必須提供良好的潤滑功能。如果以無潤滑狀態(tài)使用,滾動(dòng)部分就會(huì)更快地磨損,因而其使

77、用壽命會(huì)縮短。</p><p>　　潤滑劑具有如下功效∶</p><p>　　(1) 降低各運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦,從而可防止焦化及減少磨損。</p><p>　　(2) 在滾動(dòng)面上形成油膜以減少作用于表面的應(yīng)力，并延長滾動(dòng)疲勞壽命。</p><p>　　(3) 將油膜覆蓋于金屬表面以防止生銹。</p><p>　　圖4.

78、1 在特殊環(huán)境下使用的潤滑劑</p><p>　　根據(jù)使用環(huán)境，選擇ACF油脂。AFC 油脂由于其特殊的添加劑以及尿素類增稠劑, 具有高耐微振磨損腐蝕性, 使用高級合成油作為基礎(chǔ)油。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本次的課程設(shè)計(jì)，讓我收獲頗豐。經(jīng)過大半個(gè)月的學(xué)習(xí)，我的精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)總算是圓滿結(jié)束。這是大

79、學(xué)以來的第一次課程設(shè)計(jì)，也是對大學(xué)以來所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用與實(shí)踐，抱著這種心態(tài)，我將更多的時(shí)間和精力投入到課程設(shè)計(jì)中，充分利用好這個(gè)機(jī)會(huì)，讓自己對所學(xué)知識(shí)有全面的提升。 在看過課程設(shè)計(jì)的要求與說明之后，由于理論知識(shí)的不足，再加上平時(shí)沒什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開始的時(shí)候有些手忙腳亂，自己也不知從何處開始。在經(jīng)過老師的多次指導(dǎo)下，同時(shí)積極與同組的同學(xué)溝通交流，自己漸漸有了設(shè)計(jì)思路。首先確定設(shè)計(jì)方案，然后列計(jì)劃，按照計(jì)劃進(jìn)行。之后，我去圖書館查閱

80、了大量設(shè)計(jì)需要的相關(guān)資料，包括所需各個(gè)零件的材料，和一些計(jì)算的參數(shù)等等。在設(shè)計(jì)的過程中培養(yǎng)了我的綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程及其他課程理論知識(shí)和解決實(shí)際問題的能力，真正做到了學(xué)以致用。也讓我學(xué)會(huì)了較為熟練地運(yùn)用SolidWorks很為實(shí)用的軟件。這個(gè)在此期間我和其他同學(xué)之間互相幫助，一起研究討論課程設(shè)計(jì)過程中遇到的困難，培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)精神。在這些過程當(dāng)中，我充分的認(rèn)識(shí)到自己在理解知識(shí)和接收應(yīng)用方面的不足，特別是自己系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)能力的欠缺，將

81、來要進(jìn)一步加強(qiáng)，今后的學(xué)習(xí)還</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊（下）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002</p><p>　　[2] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第五版3卷）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.1</p><p>　　[3] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)

82、手冊(第五版2卷).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007</p><p>　　[4] 吳宗澤,羅圣國主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊（第三版）.北京：高等教育出版社,2006.5</p><p>　　[5] 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊（第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.6</p><p>　　[6] 許賢澤，戴舒華編.精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版）.北京：電子工業(yè)出版社

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84、gt;　　[10] 謝鐵邦，李柱，席宏卓主編.互換性與技術(shù)測量（第三版）.武漢：華中科 技大學(xué)出版社，1998.9</p><p>　　[11] 任金泉主編.機(jī)械化設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).西安：西安交通大學(xué)出版社，2002.12</p><p>　　[12]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》聯(lián)合編寫組編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（中冊第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　[13] 汪德濤