畢業(yè)設(shè)計(jì)--數(shù)控車床二維工作臺(tái)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  3畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)學(xué)生開(kāi)題報(bào)告</p><p>  課題類型:課題類型: A-理論探究型 B-實(shí)踐應(yīng)用型</p><p><b>  2-2</b></p><p><b>  2-3</b></p><p>  畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)學(xué)生申請(qǐng)答辯表</p><p

2、>  學(xué)生簽名: 日期:</p><p>  畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)教師評(píng)審表</p><p><b>  4</b></p><p>  畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)閱人評(píng)審表</p><p><b>  5</b></p><p

3、>  畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯表</p><p><b>  6-1</b></p><p>  畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯記錄表</p><p><b> ?。ú蛔慵痈巾?yè))</b></p><p><b>  7</b></p><p>  畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文

4、)成績(jī)?cè)u(píng)定總表</p><p>  學(xué)生姓名: 專業(yè)班級(jí): </p><p>  畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:</p><p>  注:成績(jī)?cè)u(píng)定由指導(dǎo)教師、評(píng)閱人和答辯組分別給分(以百分記),最后按“優(yōu)(90--100)”、“良(80--89)”、“中(70--79)”、“及格(60--69)”、“不及格(60 以下

5、)”評(píng)定等級(jí)。其中,指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)占40%,評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)占20%,答辯組評(píng)定成績(jī)占40%。</p><p>  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)</p><p>  設(shè)計(jì)題目:數(shù)控車床二維工作臺(tái)設(shè)計(jì)</p><p><b>  目錄</b></p><p>  摘要……………………………………………………………………………

6、1 </p><p>  Abstract …………………………………………………………………………………………1 </p><p>  1緒論…………………………………………………………………………2</p><p>  2普通車床的設(shè)計(jì)…………………………

7、…………………………………… 4</p><p>  2.1總體方案設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………… 4</p><p>  2.1.1數(shù)控系統(tǒng)的選擇 ………………………………………………………………………4</p><p>  2.1.2伺服系統(tǒng)的選擇 …………………………………………………………………… 4</p>&

8、lt;p>  2.1.3功能部件的選擇 …………… ………………………………………………………4</p><p>  2.1.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì) …………………………… …………………………………4</p><p>  3.1實(shí)施方案 …………………………… ………………………………………………4</p><p>  3.2橫向機(jī)械部分設(shè)計(jì)…………… ………

9、……………………………………………4</p><p>  3.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)…………………………………………………………………4</p><p>  3.2.2主切削力及其切削分力計(jì)算………………………………………………5</p><p>  3.2.3導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算………………………………………………………5</p><p>  3.2

10、.4計(jì)算滾珠絲桿螺母副的軸向負(fù)載………………………………………6</p><p>  3.2.5確定進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比和傳動(dòng)級(jí)數(shù)…………………………………6</p><p>  3.2.6滾珠絲桿的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算……………………………………6</p><p>  3.2.7初步確定滾珠絲桿螺母副的規(guī)格型號(hào)…………………………………7</p>&l

11、t;p>  3. 2. 8 初步確定橫向滾珠絲杠螺母副支承軸承…………………………………………8</p><p>  3.3橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈部件的裝配圖設(shè)計(jì)……………………………………8</p><p>  3.4橫向滾珠絲桿螺母副承載能力的校驗(yàn)…………………………………9</p><p>  3.4.1滾珠絲桿螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn)……………………………9&

12、lt;/p><p>  3.4.2滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)…………………………………9</p><p>  3.4.3滾珠絲桿螺母副額定壽命的校驗(yàn)………………………………10</p><p>  3.5計(jì)算橫向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度…………………………………………10</p><p>  3.5.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度…………………………………

13、……10</p><p>  3.5.2計(jì)算滾珠絲桿螺桿副的扭轉(zhuǎn)剛度…………………………………11</p><p>  3.6橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇……………………………………11</p><p>  3.6.1計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載慣量……………………11</p><p>  3.6.2計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載力矩………………………12<

14、;/p><p>  3.6.3計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸的加速力矩………………………13</p><p>  3.6.4計(jì)算橫向進(jìn)給系統(tǒng)所需要的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩…14</p><p>  3.6.5選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)…………………………………14</p><p>  3.7橫向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析………………………………15</p&g

15、t;<p>  3.7.1計(jì)算絲桿-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率…15</p><p>  3.7.2計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率…………………16</p><p>  3.8橫向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析………………………16</p><p>  3.8.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死驅(qū)………………………16</p><p&g

16、t;  3.8.2計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差…16</p><p>  3.8.3計(jì)算滾珠絲桿因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差………………………16</p><p>  3.9確定橫向滾珠絲桿螺母副的精度等級(jí)和型號(hào)…………………17</p><p>  3.9.1確定滾珠絲桿螺母副的精度等級(jí)……………………17</p><p>  

17、3.9.2確定滾珠絲桿螺母副的規(guī)格型號(hào)……………………17</p><p>  4.1縱向機(jī)械部分設(shè)計(jì)…………… …………………………………………………18</p><p>  4.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)…………………………………………………………………18</p><p>  4.1.2主切削力及其切削分力計(jì)算………………………………………………18</p>

18、<p>  4.1.3導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算………………………………………………………18</p><p>  4.1.4計(jì)算滾珠絲桿螺母副的軸向負(fù)載………………………………………19</p><p>  4.1.5確定進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比和傳動(dòng)級(jí)數(shù)…………………………………19</p><p>  4.1.6滾珠絲桿的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算…………………………

19、…………19</p><p>  4.1.7初步確定滾珠絲桿螺母副的規(guī)格型號(hào)…………………………………21</p><p>  4. 1. 8 初步確定縱向滾珠絲杠螺母副支承軸承………………………………………21</p><p>  4.2縱向進(jìn)給傳動(dòng)鏈部件的裝配圖設(shè)計(jì)……………………………………21</p><p>  4.3縱向滾珠絲桿螺

20、母副承載能力的校驗(yàn)…………………………………22</p><p>  4.3.1滾珠絲桿螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn)……………………………22</p><p>  4.3.2滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)…………………………………22</p><p>  4.3.3滾珠絲桿螺母副額定壽命的校驗(yàn)………………………………23</p><p>  4.4

21、計(jì)算縱向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度…………………………………………23</p><p>  4.4.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度………………………………………23</p><p>  4.4.2計(jì)算滾珠絲桿螺桿副的扭轉(zhuǎn)剛度…………………………………24</p><p>  4.5選擇縱向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)……………………………………24</p><p> 

22、 4.5.1計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載慣量……………………24</p><p>  4.5.2計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載力矩………………………25</p><p>  4.5.3計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸的加速力矩………………………26</p><p>  4.5.4計(jì)算橫向進(jìn)給系統(tǒng)所需要的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩…27</p><p>  4.5.5

23、選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)…………………………………27</p><p>  4.6縱向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析………………………………28</p><p>  4.6.1計(jì)算絲桿-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率…28</p><p>  4.6.2計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率…………………29</p><p>  4.7縱向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)

24、算與分析………………………29</p><p>  4.7.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死驅(qū)………………………29</p><p>  4.7.2計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差…29</p><p>  4.7.3計(jì)算滾珠絲桿因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差………………………29</p><p>  4.8確定縱向滾珠絲桿螺母副的精度等級(jí)和

25、型號(hào)…………………30</p><p>  4.8.1確定滾珠絲桿螺母副的精度等級(jí)……………………30</p><p>  4.8.2確定滾珠絲桿螺母副的規(guī)格型號(hào)……………………30</p><p>  5.1數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)…………………………………………………31</p><p>  5 . 1 . 1設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………

26、…………………………………………31</p><p>  5 . 1 . 2設(shè)計(jì)步驟…………………………………………………………………………31</p><p>  5 . 1 . 3主控CPU的選擇…………………………………………………………………32</p><p>  5 . 1 . 4存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………32<

27、;/p><p>  5 . 1 . 5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………36</p><p>  5 . 1 . 6其他輔助電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………37</p><p>  5 . 1 . 7機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)……………………………………………………38</p><p>  結(jié)論

28、 …………………………………………………………… Y</p><p>  致謝 …………………………………………………………… Y</p><p>  參考文獻(xiàn)………………………………………………………y</p><p><b>  ?摘要</b></p><p>  當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展,微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技

29、術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng),應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素:機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。</p>

30、<p>  關(guān)鍵字:機(jī)電一體化的基礎(chǔ) 基本組成要素 特點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì)</p><p><b>  ?摘要</b></p><p>  當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展,微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng),應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素:機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息

31、處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。</p><p>  關(guān)鍵字:機(jī)電一體化的基礎(chǔ) 基本組成要素 特點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì)</p><p><b>  Abstract</b&g

32、t;</p><p>  Now the world electronic technology rapidly expand, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various domains technology developmen

33、t enormous promotion effect. A perfect integration of machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, con

34、trol and information processing part. The integration of machinery is the system tech</p><p>  key words: Integration of machinery foundation basic component elements characteristic trend of development.<

35、/p><p><b>  1 緒 論</b></p><p>  企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得生存、得到發(fā)展,它必須在最短的時(shí)間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出合乎市場(chǎng)需要的、性能合適的產(chǎn)品,而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣,制造周期的快慢,生產(chǎn)成本的高低,又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。目前,采用先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床,已成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。在我國(guó)現(xiàn)有的機(jī)床中有一部分仍采用

36、傳統(tǒng)的繼電器- 接觸器控制方式,這些機(jī)床觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜,使用多年后故障多、維修量大、維護(hù)不便、可靠性差,嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。還有一些舊機(jī)床雖然還能正常工作,但其精度、效率、自動(dòng)化程度已不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)要求。因此擁有先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為滿足企業(yè)新生產(chǎn)工藝、提高經(jīng)濟(jì)效益的最根本需要。</p><p>  進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)機(jī)床制造業(yè)即面臨提升機(jī)械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī),也遭受到進(jìn)入WTO后激

37、烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力,從技術(shù)層面上來(lái)講,加速推進(jìn)數(shù)控技術(shù)將是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。</p><p>  數(shù)控機(jī)床及由數(shù)控機(jī)床組成凡人制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備,它的發(fā)展一直受人們關(guān)注,數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目,它開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河,因此數(shù)控技術(shù)成為先進(jìn)制造技術(shù)的中的一項(xiàng)核心技術(shù)。另一方面,通過(guò)持續(xù)的研

38、究,信息技術(shù)的深化應(yīng)用促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步提升。</p><p>  目前,世界先進(jìn)制造技術(shù)不斷興起,超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用,柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟,對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求,裝夾即可完成全部加工,極大地提高了效率。    21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工

39、質(zhì)量方面的智能化,如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動(dòng)生成;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方面的智能化,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化,如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等;還有智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內(nèi)容,以方便系統(tǒng)的診斷及維修等。</p><p><b>  2.1總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p&

40、gt;  2.1.1數(shù)控系統(tǒng)的選擇</p><p>  選用數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)為連續(xù)控制系統(tǒng)。</p><p>  2.1.2伺服系統(tǒng)的選擇</p><p>  以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)</p><p>  2.1.3功能部件的選擇</p><p>  主要是滾珠絲桿機(jī)其支撐方式的選擇</p><p

41、>  2.1.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)</p><p>  采用貼塑導(dǎo)軌以減小摩擦力。</p><p><b>  3.1實(shí)施方案</b></p><p>  3.1.1.掛輪架系統(tǒng):主動(dòng)軸處安裝光電脈沖編碼器。</p><p>  3.1.2.進(jìn)給箱部分:在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與齒輪減速箱總成。</p&g

42、t;<p>  3.1.3.橫溜板部分:在原處安裝滾珠絲杠螺母座絲桿螺母固定在其上,在該處還可以安裝部分操作按鈕。</p><p>  3.1.4.橫溜辦部分:在該處安裝橫向進(jìn)給棍子絲桿螺母副,橫向進(jìn)給部進(jìn)電動(dòng)機(jī)與齒輪減速箱總成安裝在橫溜板后部并與滾珠絲杠相連。</p><p>  3.2橫向機(jī)械部分設(shè)計(jì)</p><p>  3.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)<

43、;/p><p>  最大加工直徑:630mm</p><p>  溜板及刀架重量:縱向,1300N; 橫向,840N</p><p>  快速進(jìn)給:縱向,2400mm/min;橫向,1200mm/min</p><p>  最大切削進(jìn)給速度:縱向,0.6m/min;橫向,0.3m/min</p><p>  重復(fù)定位精度:

44、 0.0016mm/全行程 </p><p>  主電動(dòng)機(jī)功率:10 KW</p><p>  3.2.2 主切削力及其切削分力計(jì)算</p><p>  (1) 計(jì)算主切削力Fx。</p><p>  以知機(jī)床電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm為10kw,最大工件直徑D=630mm,主軸轉(zhuǎn)速n=85r/min。在此轉(zhuǎn)速下,主軸具有最大扭矩和功率,刀具切削速

45、度為:</p><p>  V=πDn/60=3.14×630×85/60×1000m/s=2.80m/s</p><p>  去機(jī)床的機(jī)械效率η=0.8,則可得</p><p>  Fz=ηPm/v×1000N=0.8×10/2.80×1000N=2857.14N</p><p>

46、  (2)計(jì)算各切削分力。</p><p>  走刀方向的切削分力Fx和垂直走刀方向的切削分力Fy可得:</p><p>  Fx=0.25Fz=0.25×2857.14N=714.285N</p><p>  Fy=0.4Fz=0.4×2857.14N=1142.856N</p><p>  3.2.3 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算

47、</p><p>  (1)計(jì)算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力Fμ。此時(shí),導(dǎo)軌受到的垂直向切削力Fv=Fz=2857.14N,橫向切削分力Fl=Fx=714.285N,移動(dòng)部件的重力W=880N,查表得鑲條緊固力fg=2500N,取導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)</p><p><b>  μ=0.15則</b></p><p>  Fμ=μ(W+fg+Fv+Fl)

48、=0.15×(880+2500+2857.14+714.28)N=1042.71N</p><p>  ﹙2﹚計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力Fμ0和F0</p><p>  Fμ0=μ(W+fg)=0.15×(880+2500)N=507N</p><p>  F0=μ0﹙W+fg﹚=0.2×(880+2500)N=676N</p

49、><p>  3.2.4 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力</p><p>  (1)計(jì)算最大軸向負(fù)載力Fa max</p><p>  Fa max=Fy+Fμ=(1142.85+1042.71)N=2185.57N</p><p> ?。?)計(jì)算最小軸向負(fù)載力Fa min</p><p>  Fa min=Fμ0=507

50、N</p><p>  3.2.5確定進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比i 和傳動(dòng)級(jí)數(shù)</p><p>  取步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角α=1.5°,滾珠絲桿的基本導(dǎo)程Lo=6mm,進(jìn)給傳動(dòng)鏈的脈沖當(dāng)量δp=0.005mm/脈沖。則可得</p><p><b>  i===5</b></p><p>  按最小慣量條件,又為不使大齒輪

51、直徑太大影響橫向溜板的有效行程故該減速器應(yīng)采用2級(jí)傳動(dòng),傳動(dòng)比可以分別取i1=2,i2=2.5,根據(jù)結(jié)構(gòu)需要,確定各傳動(dòng)齒數(shù)分別為Z1=20,Z2=40,Z3=20,Z4=50,模數(shù)m=2,齒寬b=20mm</p><p>  3.2.6 滾珠絲桿的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算</p><p>  1)按預(yù)期工作時(shí)間估算滾珠絲預(yù)期的額定動(dòng)載荷Cam</p><p>  已知

52、數(shù)控機(jī)床的預(yù)期工作時(shí)間Lh=15000h,滾珠絲桿的當(dāng)量載荷Fm=Fa max=2185.57N,查表得,載荷系數(shù)fw=1.3,初步選擇滾珠絲杠的精度等級(jí)為3級(jí)精度,取精度系數(shù)fa=1,可靠性系數(shù)fc=1,取滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm=nmax(該轉(zhuǎn)速為最大切削進(jìn)給速度vmax時(shí)的轉(zhuǎn)速),已知vmax=0.25m/min,滾珠絲杠的基本導(dǎo)程Lo=6mm則</p><p>  nmax==r/min=41.67r/mi

53、n</p><p>  Cam= =×=9510.36N</p><p>  2)按精度要求確定也許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m。</p><p>  1.根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。</p><p>  已知本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度為15μm,重復(fù)定位精度為6μm,則可得δ</p&

54、gt;<p>  δmax1 =﹙1/3~1/2﹚×6=2~3μm</p><p>  δmax2=﹙1/5~1/4﹚×15=3~3.75μm</p><p>  取上述計(jì)算結(jié)果的較小值,即δmax=5μm</p><p>  2.計(jì)算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m</p><p>  滾珠絲杠螺母副的安

55、裝方式擬采用一端固定,一端游動(dòng)支撐方式,滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支撐之間的距離為</p><p>  L=行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度+支承長(zhǎng)度</p><p>  ≈( 1.2~1.4)行程+(25~30)L</p><p><b>  取</b></p><p>  L=1.4×行程+30L

56、o</p><p>  =(1.4×200+30×6)mm=460mm</p><p>  d2m≥0.078=0.078×=30.75mm</p><p>  3.2.7初步確定滾珠絲桿螺母副的規(guī)格型號(hào)</p><p>  根據(jù)以上計(jì)算所得的Lo,Cam,d2m和結(jié)構(gòu)的需要,初步選擇FFB型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式

57、滾珠絲杠螺母副,型號(hào)為FFB4006-2,其公稱直徑為do,基本導(dǎo)程Lo,額定動(dòng)載荷Ca和螺紋底徑d2如下:</p><p>  do=40mm,Lo=6mm</p><p>  Ca=10600N>Cam=9510.36N</p><p>  d2=35.9mm>d2m=30.75mm</p><p><b>  故滿足要求。&l

58、t;/b></p><p>  3.3橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈部件的轉(zhuǎn)配圖設(shè)計(jì)</p><p>  將以上計(jì)算結(jié)果用于該部件的裝配圖設(shè)計(jì),其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下</p><p>  3.4橫向滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)</p><p>  3.4.1滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷Fc的校驗(yàn)</p><p>  已知滾珠絲杠螺母副的螺

59、紋底徑d2=40mm,可知棍子絲桿螺母副的最大受壓長(zhǎng)度L1=313mm,絲桿水平安裝時(shí),取K1=1/3,查表得K2=2,則可得</p><p>  Fc=K1K2×=1/3×2××=1565292.26N</p><p>  本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)棍子絲桿螺母副的最大軸向壓縮載荷為Fmax=2185.57N,遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷Fc的值,故滿足要求<

60、;/p><p>  3.4.2滾珠絲杠螺母的臨界轉(zhuǎn)速nc的校驗(yàn)</p><p>  滾珠絲杠螺母副的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度L2=337mm,其彈性模量E=2.1×Mpa,密度=×7.8×N/mm³,重力加速度</p><p>  g=9.8×10³mm/s²</p><p>  滾

61、珠絲杠的最小慣性距為</p><p>  I==×=112856.4</p><p>  滾珠絲杠的最小截面積為</p><p>  A==×mm²=3764.9mm²</p><p>  取K1=0.8,可得λ=3.927,則可得</p><p>  Nc=K1=2918r/m

62、in</p><p>  本橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為41.67r/min,遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速,故滿足要求。</p><p>  3.4.3滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)</p><p>  查附表得滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷Ca=10600N,已知其軸向載荷Fa=Famax=2185.57N,滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速n=nmax=41.67r/min,運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)fw

63、=1.2,則可得</p><p>  L=()³×=6.27×r</p><p>  Lh==25078h</p><p>  本車床設(shè)計(jì)后,滾珠絲桿螺母副的總工作時(shí)間壽命Lh=25078h>15000h,故滿足要求。</p><p>  3.5計(jì)算橫向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度</p><p>

64、  3.5.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度</p><p> ?。?)計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度Ks。</p><p>  本機(jī)床橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的絲桿支承方式為一端固定,一端游動(dòng)。絲桿的拉壓剛度Ks可計(jì)算。</p><p>  已知滾珠絲杠的彈性模量E=2.1×Mpa,滾珠絲杠的底徑d2=40mm。當(dāng)滾珠絲杠的落幕中心至固定端支承中心的距離a=Ly=313mm時(shí),滾

65、珠絲桿螺母副具有最小拉壓剛度Ksmin,根據(jù)式可得</p><p>  Ksmin==1.65×=1008.83N/μm</p><p>  當(dāng)a=LJ=113mm時(shí),滾珠絲桿螺母副具有最大的拉壓剛度Ksmax,可得</p><p>  Ksmax=×=1.65×=2800.32N/um </p><p> ?。?/p>

66、2)計(jì)算滾珠絲杠螺母副支承的剛度Kb。</p><p>  已知滾動(dòng)體直徑dQ=5.953,滾動(dòng)體個(gè)數(shù)z=15,軸承的最大軸向工作載荷Fbmax=Famax=2185.57N,則可得</p><p>  Kb=2×1.95×=543.2N/μm</p><p> ?。?)計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度Kc。</p><p>  

67、滾珠與滾道得接觸剛度K=690N/μm,滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷Ca=10600N,已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷Famax=2185.57N,則可得</p><p>  Kc=3√(Famax/(0.1Ca)=783.46N/m</p><p> ?。?)計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度K。</p><p>  進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為</p>

68、;<p>  1/Kmax=1/Ksmax+1/Kb+1/Kc=0.0045</p><p>  故Kmax=238N/um</p><p>  進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為</p><p>  1/Kmin=1/Ksmin+1/Kb+1/Kc=0.0071</p><p>  故 kmin=148N/um</p&

69、gt;<p>  3.5.2計(jì)算滾珠絲杠母副的扭轉(zhuǎn)剛度KØ。</p><p>  扭矩作用點(diǎn)之間的距離L2=387mm,已知滾珠絲杠的剪切模量G=81000MPa,滾珠絲杠的底徑d2=21.9mm,則可得</p><p>  Kφ=πd2(4)G/32L2N.um/rad=4183.69N.m/rad</p><p>  3.6橫向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)

70、的選型與計(jì)算</p><p>  3.6.1計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量</p><p>  (1)計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣性Jr。</p><p>  已知滾珠絲杠的密度,則可得</p><p><b>  Jr=</b></p><p>  =0.78×kg.cm²=

71、1.38kg.cm²</p><p>  (2)計(jì)算折算到絲杠軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性量JL.</p><p>  已知機(jī)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件(即橫向溜板及刀架)的總質(zhì)量m=84Kg,絲杠軸每轉(zhuǎn)一圈,機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=0.6cm,則可得</p><p>  JL=m=84*(0.6/6.28)*(0.6/6.28)kg.cm²=0

72、.652 kg.cm²</p><p>  (3)計(jì)算各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性</p><p>  Jz1=Jz3=0.78×××2kg.cm ²=0.4kg.cm ²</p><p>  Jz2=0.78×××2kg.cm²=6.4kg.cm²</p>

73、<p>  Jz4=0.78×××2kg.cm²=15.6kg.cm²</p><p>  計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣性Jd</p><p>  Jd=Jz1+(1/i1*i1)(Jz2+Jz3)+(1/i2*i2) (Jz4+Jr+J1)=2.8kg.cm2</p><p>  3.6.2計(jì)算折算

74、到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩</p><p> ?。?)計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩Tc。</p><p>  已知在切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力Fa=Famax=2331.4N,絲杠每轉(zhuǎn)一圈,機(jī)床執(zhí)行部件軸向移動(dòng)的距離L=6mm=0.006m,進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比i=5,進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率η=0.85,則可得</p><p><b>  =0.52N*m&l

75、t;/b></p><p>  計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦負(fù)載距Tu</p><p>  已知在不切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力(即空載時(shí)的導(dǎo)軌摩擦力)Fuo=426N,則可得</p><p>  Tu==0.096N.m</p><p> ?。?)計(jì)算由滾珠絲杠預(yù)緊力Fp產(chǎn)生的并折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加負(fù)載力矩Tf。</p>&

76、lt;p>  已知滾珠絲杠螺母副的效率ηo=0.94,滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力Fp為</p><p>  Fp=1/3Famax=1/3×2331.4N=777.13N</p><p><b>  則可得</b></p><p>  =777.13*0.006*(1-0.94*0.94)/(2*3.14*0.85*5)=0.021

77、N*m</p><p> ?。?)計(jì)算到電動(dòng)機(jī)軸向上的負(fù)載力矩T的計(jì)算。</p><p>  1 空載時(shí)(快進(jìn)力矩),可得</p><p>  Tf=Tu+Tf=(0.096+0.021)N*m=0.12N*m</p><p>  2.切削時(shí)(工進(jìn)力矩),可得</p><p>  Tgj=Tc+Tf=(0.52+0.0

78、21)N*m=0.54N*m</p><p>  3.6.3計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速度力矩Tap</p><p>  根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果和查表,初選130BF001型反應(yīng)式前進(jìn)電動(dòng)機(jī),其轉(zhuǎn)動(dòng)慣性Jm=4.6kg.cm²。而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量Jd=2.8kg.cm²。對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng),一般取加速度時(shí)間tn=0.05s,當(dāng)機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度v=1200mm/min運(yùn)動(dòng)時(shí)

79、電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為 </p><p>  Nmax=r/min=1000r/min</p><p><b>  由此得</b></p><p>  Tap=(Jm+Jd)=×(4.6+2.8)kgf.cm</p><p>  =79.03kgf.cm=7.74N.m</p><p>  

80、3.6.4計(jì)算橫向進(jìn)給系統(tǒng)所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩 </p><p>  (1)按上式可得,計(jì)算空載啟動(dòng)力矩Tq</p><p>  Tp=Tap+(Tu+Tf)=(7.74+0.096+0.02)mm=7.85N.m</p><p>  (2)計(jì)算快進(jìn)力矩Tkj</p><p>  Tkj=Tu+Tf=(0.096+0.021)N.

81、m=0.11N.m</p><p><b>  (3)計(jì)算工進(jìn)力矩</b></p><p>  Tgj=Tc+Tf=(0.52+0.021)N.m=0.54N.m</p><p>  3.6.5選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)</p><p>  (1)選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。</p><p>  根據(jù)以上計(jì)算

82、和查表,選擇國(guó)產(chǎn)130BF001型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),其主要技術(shù)參數(shù)如下:相數(shù),5;步距角,0.75°/1.5°;最大靜轉(zhuǎn)矩,9.31N.m;轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,4.6kg.cm²;最高空載啟動(dòng)頻率,3000HZ;運(yùn)行頻率,16000HZ;分配方式,五相十拍;質(zhì)量,92kg。</p><p> ?。?)確定最大靜轉(zhuǎn)矩Ts。</p><p>  由表給出的機(jī)械傳

83、動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩Tq與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Ts1的關(guān)系可得</p><p><b>  =0.951</b></p><p>  Ts1=Tq/0.951=7.86/0.95N.m=8.24N.m </p><p>  機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩Tq與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Ts2的關(guān)系為</p><p>

84、  Ts2=TG1/0.3=0.54/0.3N*m=0.18N*m</p><p>  取Ts1和Ts2中的較大者為所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Ts,即Ts=8.24N.m</p><p>  本電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為9.31N.m,大于Ts=8.24N.m,可以在規(guī)定的時(shí)間里正常啟動(dòng),故滿足要求。</p><p>  (3)驗(yàn)算慣量匹配。</p><

85、;p>  為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配,系統(tǒng)的負(fù)載慣量T1與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm之比一般應(yīng)滿足式,即</p><p><b>  0.25≦≦1</b></p><p>  因?yàn)?2.8/4.6=0.61∈(0.25,1),故滿足慣性匹配要求。</p><p>  3.7橫向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析</p>&

86、lt;p>  3.7.1計(jì)算絲桿—工作臺(tái)縱向振動(dòng)的最低的最低固有頻率wnc。</p><p>  滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度Ko=Kmin=148×1000000N/m,機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和棍子絲桿螺母副的質(zhì)量分別為m,ms,棍子絲桿螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為md=m+1/3ms,已知m=84kg,則</p><p>  ms=π/4××63.5

87、×7.8×kg=2.43kg</p><p>  md=m+ms=(84+×2.23)kg=92.10kg</p><p>  ωnc=√(K0/md)=√(148*1000000/92.1)rad/s=1250.4rad/s</p><p>  3.7.2計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率wnt</p><p> 

88、 折算到滾珠絲桿軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg.m²)為</p><p>  Js=J*i=(4.6+2.8)×5kg.cm²=0.003737kg.m²</p><p>  已知滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度Ks=KΦ=4183.69N.m/rad,則</p><p>  Wnt=√(Ks/Js)=√(4183.69/0.0037)ra

89、d/s=1063.4rad/s</p><p>  由上述計(jì)算可知,絲桿-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率wnc=1250.4rad/s,扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)額最低固有精品了wmt=1063.4rad/s,都比較高,一般按wn=300rad/s的要求來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)剛度,故滿足要求。</p><p>  3.8橫向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析</p><p>  3.8.

90、1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)Δ</p><p>  已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值Kmin=148×1000000N/mm導(dǎo)軌的經(jīng)摩擦力Fo=568N,由公式可得</p><p>  Δ=2δμ=2F0/Kmin*1000mm=2*568*1000/148*1000000=7.68um</p><p>  即7.7um<8um,故滿足要求</

91、p><p>  3.8.2計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差δ</p><p><b>  由上式得</b></p><p>  δkmax=Fo()×1000=568*(1/148-1/238)=1.45μm</p><p>  即δkmax=1.45um<6um,故滿足要求</p>

92、<p>  3.8.3計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差</p><p> ?。?)計(jì)算由扭轉(zhuǎn)引起的滾珠絲杠螺母副的變形量θ</p><p>  已知負(fù)載力矩T=Tkj=110N.mm,由圖得扭矩作用點(diǎn)之間的距離L2=437mm,絲桿底徑d2=21.9mm則由式得</p><p>  θ=7.21×0.01T*L2/d2(4)=7.21*0.01*

93、437/<21.9(4)>=0.015°</p><p> ?。?)由該扭轉(zhuǎn)變形量θ引起的軸向移動(dòng)滯后量δ將影響工作臺(tái)得定位精度,由式得</p><p>  δ=Lo*θ/360mm=6*0.015/360≈0.0002mm=0.2um</p><p>  3.9確定橫向滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào)</p><p>

94、;  3.9.1確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)</p><p>  本進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)空載系統(tǒng),應(yīng)該滿足下列要求;</p><p>  V300p+eq≦0.8×(定位精度-δkmax-δ)=0.8×(40-1.45-0.2)=30.68</p><p>  Um=30.68um eq+Vup≦0.8×(定位精度-δkmax-δ)&l

95、t;/p><p><b>  =30.68um</b></p><p>  取滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)為3級(jí),查表得V300p=12um;當(dāng)螺紋長(zhǎng)度為500mm時(shí),查表得eq=15um,vap=13um;V300p+eq<30.78um,eq+Vap=28um<30.78um。故滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>  3.9.2確定滾珠絲杠螺母的規(guī)格型

96、號(hào)。</p><p>  滾珠絲杠螺母的規(guī)格型號(hào)為 FFZL2506-3-P3/585×400,具體參數(shù)如下。公稱直徑與導(dǎo)程:25mm,6mm;螺紋長(zhǎng)度:400mm;絲桿長(zhǎng)度;635mm;類型與精度:p類,3級(jí)精度。</p><p>  4.1縱向機(jī)械部分設(shè)計(jì)</p><p>  4.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>  最大加工直

97、徑:500mm</p><p>  溜板及刀架重量:縱向,1300N; 橫向,840N</p><p>  快速進(jìn)給:縱向,2400mm/min;橫向,1200mm/min</p><p>  最大切削進(jìn)給速度:縱向,0.6m/min;橫向,0.3m/min</p><p>  重復(fù)定位精度: 0.0016mm/全行程 </p>

98、<p>  主電動(dòng)機(jī)功率:7 KW</p><p>  4.1.2 主切削力及其切削分力計(jì)算</p><p>  (1) 計(jì)算主切削力Fx。</p><p>  以知機(jī)床電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm為7kw,最大工件直徑D=500mm,主軸轉(zhuǎn)速n=85r/min。在此轉(zhuǎn)速下,主軸具有最大扭矩和功率,刀具切削速度為:</p><p>  V

99、=πDn/60=3.14*500*85/(1000*85)m/s=2.22m/s</p><p>  去機(jī)床的機(jī)械效率η=0.8,則可得</p><p>  Fz=ηPm/v*1000N=3243.24N</p><p>  (2)計(jì)算各切削分力。</p><p>  走刀方向的切削分力Fx和垂直走刀方向的切削分力Fy可得:</p>

100、;<p>  Fx=0.25Fz=0.25×3243.24N=810.81N</p><p>  Fy=0.4Fz=0.4×3243.24N=1297.30N</p><p>  4.1.3 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算和造型</p><p>  (1)計(jì)算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力Fu。此時(shí),導(dǎo)軌受到的垂直向切削力Fv=Fz=3243.24N,

101、橫向切削分力Fc=Fx=1297.3N,移動(dòng)部件的重力W=1300N,查表得鑲條緊固力fg=2000N,取導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)u=0.15則</p><p>  Fu=u(W+fg+Fv+Fc)=0.15×(1300+2000+3243.24+1297.3)N=1176.08N</p><p>  計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力Fuo和Fo</p><p>  

102、Fuo=u(W+fg)=0.15×(1300+2000)N=495N</p><p>  Fo=uo(W+fg)=0.2×(1300+2000)N=660N</p><p>  4.1.4 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力</p><p>  (1)計(jì)算最大軸向負(fù)載力Famax</p><p>  Famax=Fy+Fu=(

103、1297.30+1034.10)N=2468.11N</p><p> ?。?計(jì)算最小軸向負(fù)載力Famin</p><p>  Famin=Fuo=495N</p><p>  4.1.5確定進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比i 和傳動(dòng)級(jí)數(shù)</p><p>  取步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角α1.5°,滾珠絲桿的基本導(dǎo)程Lo=12mm,進(jìn)給傳動(dòng)鏈的脈沖當(dāng)量δ

104、p=0.01mm/脈沖。則可得</p><p>  i==1.5*12/(360*0.01)=5</p><p>  按最小慣量條件,又為不使大齒輪直徑太大影響橫向溜板的有效行程故該減速器應(yīng)采用2級(jí)傳動(dòng),傳動(dòng)比可以分別取i1=2,i2=2.5,根據(jù)結(jié)構(gòu)需要,確定各傳動(dòng)齒數(shù)分別為Z1=20,Z2=40,Z3=20,Z4=50,模數(shù)m=2,齒寬b=20mm</p><p&g

105、t;  4.1.6 滾珠絲桿的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算</p><p>  1)按預(yù)期工作時(shí)間估算滾珠絲預(yù)期的額定動(dòng)載荷Cam</p><p>  已知數(shù)控機(jī)床的預(yù)期工作時(shí)間Lh=15000h,滾珠絲桿的當(dāng)量載荷Fm=Famax=2468.11N,查表得,載荷系數(shù)fw=1.3,初步選擇滾珠絲杠的精度等級(jí)為3級(jí)精度,取精度系數(shù)fa=1,可靠性系數(shù)fc=1,取滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm=nmax(該轉(zhuǎn)

106、速為最大切削進(jìn)給速度Umax時(shí)的轉(zhuǎn)速),已知Umax=0.6m/min,滾珠絲杠的基本導(dǎo)程Lo=12mm則</p><p>  Nmax==1000*0.6/12r/min=50r/min</p><p>  Cam=3√(60nmLm)Fmfw/(100fafc)=3√(60*50*15000)*2468.11*1.3/(100*1*1)N=11410.51N</p>&l

107、t;p>  2)按精度要求確定也許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m。</p><p>  1.根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。</p><p>  已知本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度為40um,重復(fù)定位精度為16um,則可得δ</p><p>  取上述計(jì)算結(jié)果的較小值,即δmax=5um</p><p>

108、  2.計(jì)算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m</p><p>  滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用一端固定,一端游動(dòng)支撐方式,滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支撐之間的距離為</p><p>  L=行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度+支承長(zhǎng)度</p><p>  ≈( 1.2~1.4)行程+(25~30)L</p><p><b&g

109、t;  取</b></p><p>  L=1.4×行程+30Lo</p><p>  =(1.4×1000+30×6)mm=1580mm</p><p>  d2m≧0.078×√(F0*L/δmax)=0.078×√(660*1580/5.33)=34.5mm</p><p>

110、  4.1.7初步確定滾珠絲桿螺母副的規(guī)格型號(hào)</p><p>  根據(jù)以上計(jì)算所得的Lo,Cam,d2m和結(jié)構(gòu)的需要,初步選擇南京工藝裝備公司生產(chǎn)的FFZL型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠螺母副,型號(hào)為FFZL5012-5,其公稱直徑為do,基本導(dǎo)程Lo,額定動(dòng)載荷Ca和螺紋底徑d2如下:</p><p>  do=50mm,Lo=12mm</p><p>  Ca

111、=53800>Cam=11410.51N</p><p>  d2=42.7mm>d2m=34.5mm</p><p><b>  故滿足要求。</b></p><p>  4.1.8初步確定橫向滾珠絲桿螺母副支撐軸承的規(guī)格型號(hào)</p><p>  根據(jù)滾珠絲杠的公稱直徑及滾珠絲杠的安裝要求選取760310TNI型軸承以

112、面對(duì)面組配方式裝配,d=50,D=110,B=27,D1=72,D2=94</p><p>  4.2縱向進(jìn)給傳動(dòng)鏈部件的轉(zhuǎn)配圖設(shè)計(jì)</p><p>  將以上計(jì)算結(jié)果用于該部件的裝配圖設(shè)計(jì),其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下</p><p>  4.3縱向滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)</p><p>  4.3.1滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷Fc的校驗(yàn)</

113、p><p>  已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑d2=47.2mm,可知棍子絲桿螺母副的最大受壓長(zhǎng)度L1=1233mm,絲桿水平安裝時(shí),取K1=1/3,查表得K2=2,則可得</p><p>  Fc=K1K2d24/L12×100000=(1/3)×2×<47.2(4)/1233(2)>×100000N=146325.71N</p>

114、<p>  本車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)棍子絲桿螺母副的最大軸向壓縮載荷為Fmax=2468.11N,遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷Fc的值,故滿足要求</p><p>  4.3.2滾珠絲杠螺母的臨界轉(zhuǎn)速nc的校驗(yàn)</p><p>  滾珠絲杠螺母副的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度L2=1237mm,其彈性模量E=2.1×Mpa密度=×7.8×N/mm³,重力加速度

115、g=9.8×10³mm/s²</p><p>  滾珠絲杠的最小慣性距為</p><p>  I=d=×47.2(4)=163102.70</p><p>  滾珠絲杠的最小截面積為</p><p>  A=d=×47.2(4)mm²=22900.52mm²</p&g

116、t;<p>  取K1=0.8,可得λ=3.927,則可得</p><p>  Nc=K1=1319.95r/min</p><p>  本縱向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為50r/min,遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速,故滿足要求。</p><p>  4.3.3滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)</p><p>  查附表得滾珠絲杠的額

117、定動(dòng)載荷Ca=53800,已知其軸向載荷Fa=Famax=2468.41N,滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速n=nmax=50r/min,運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)fw=1.2,則可得</p><p>  L=()³×=5990000000r</p><p>  Lh=L/60n=67700000/(60*50)=1997967h</p><p>  本車床設(shè)計(jì)后,滾珠絲桿螺母

118、副的總工作時(shí)間壽命Lh=22567h≧15000h,故滿足要求。</p><p>  4.4計(jì)算縱向機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度</p><p>  4.4.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度</p><p> ?。?)計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度Ks。</p><p>  本機(jī)床橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的絲桿支承方式為一端固定,一端游動(dòng)。絲桿的拉壓剛度Ks可計(jì)算。</p

119、><p>  已知滾珠絲杠的彈性模量E=2.1×Mpa,滾珠絲杠的底徑d2=47.2mm。當(dāng)滾珠絲杠的落幕中心至固定端支承中心的距離a=Ly=1233mm時(shí),棍子絲桿螺母副具有最小拉壓剛度Ksmin,根據(jù)式可得</p><p>  Ksmin==1.65×=243.99N/um</p><p>  當(dāng)a=L1=213mm時(shí),棍子絲桿螺母副具有最大的拉

120、壓剛度Ksmax,可得</p><p>  Ksmax=×=1.65×=1291.2N/um </p><p> ?。?)計(jì)算滾珠絲杠螺母副支承的剛度Kb。</p><p>  已知滾動(dòng)體直徑dQ=12.853,滾動(dòng)體個(gè)數(shù)z=19,軸承的最大軸向工作載荷Fbmax=Famax=2468.41N,則可得</p><p>  

121、Kb=2×1.95×3=879.11N/um</p><p> ?。?)計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度Kc。</p><p>  滾珠與滾道得接觸剛度K=760N/um,滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷Ca=53800N,已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷Famax=2468.41N,則可得</p><p>  Kc=3√(Famax/(0.1Ca)=562.9N

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