數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計【全套cad圖紙+畢業(yè)答辯論文】

1、<p>　　數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控車床的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成包括：主軸傳動系統(tǒng)機構(gòu)、進(jìn)給傳動系統(tǒng)機構(gòu)、刀架、床身、輔助裝置等部分。</p><p>　　數(shù)控車床的設(shè)計可用于對普通車床的改造,以適應(yīng)當(dāng)前我

2、國機床業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本設(shè)計主要是對數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計。進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電路、伺服驅(qū)動裝置、機械傳動機構(gòu)及執(zhí)行部件組成,它的作用是接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的信號來驅(qū)動執(zhí)行部件的運動。</p><p>　　本設(shè)計主要包括根據(jù)一些原始數(shù)據(jù)結(jié)合實際條件和情況對車床一些參數(shù)進(jìn)行擬定,再根據(jù)擬定的參數(shù)進(jìn)行傳動方案的擬定,確定傳動方案。然后計算各傳動副的傳動比及齒輪齒數(shù),再估算齒輪模數(shù),并對齒輪的強

3、度和剛度進(jìn)行校核。除此之外,還要對箱體內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,一些零件的選型等,從而完成對整個主傳動系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計。最后還要通過運用Auto CAD和Pro/E等軟件對進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行二維圖設(shè)計和三維建模，并進(jìn)行組裝</p><p>　　關(guān)鍵詞 數(shù)控車床；進(jìn)給系統(tǒng)；二維設(shè)計；三維建模</p><p>　　The Structural Design of CNC Feed System&l

4、t;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　CNC lathe in accordance with its systems, the scope of processing and the capacity of processing have a certain difference. Numerical control system

5、according to points, can be divided into economic and full-function CNC lathe . CNC lathe system includes: spindle drive system , agencies feed drive system, tool, bed , and some other assistive devices.</p><p

6、>　　The design of CNC lathe can be used for the transformation of ordinary lathe in order to adapt to the current development of China's machine tool industry, with a certain degree of economic and social benefits.

7、The design is mainly spindle CNC feed system design. Feed system driven by the servo circuit, servo drives, mechanical drive components,its role is to receive signals from numerical control system to drive implementation

8、 of parts of the movement.</p><p>　　The design includes a number of raw data in light of the actual conditions and the situation on the lathe to develop a number of parameters, and then in accordance with th

9、e parameters programming to determine the transmission program. Then calculated the transmission Deputy gear transmission ratio and the gear teeth, gear in estimating the modulus of the journal and the axis of the gear.

10、In addition to the main structure of box design, some selection and other parts. In order to complete the ent</p><p>　　Key words CNC lathe；feed system；tow dimension design；3D modeling</p><p>　　

11、不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1

12、課題背景1</p><p>　　1.2 課題研究的目的和意義1</p><p>　　1.3 數(shù)控機床的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢3</p><p>　　第2章 總體方案設(shè)計4</p><p>　　2.1 數(shù)控車床設(shè)計的基本要求4</p><p>　　2.1

13、.1 工藝范圍4</p><p>　　2.1.2 加工精度4</p><p>　　2.1.3 開放性4</p><p>　　2.1.4 柔性5</p><p>　　2.1.5 生產(chǎn)率和自動化5</p><p>　　2.1.6 可靠性5</p><p>　　2.1.7 車床宜人性5&

14、lt;/p><p>　　2.2 數(shù)控車床設(shè)計方法和理論5</p><p>　　2.2.1 車床設(shè)計方法5</p><p>　　2.2.2 數(shù)控車床設(shè)計的步驟6</p><p>　　2.3 車床設(shè)計的基本理論6</p><p>　　2.4 數(shù)控車床總體方案設(shè)計6</p><p>　　2.4.

15、1 幾何運動設(shè)計6</p><p>　　2.4.2 車床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計7</p><p>　　第3章 主傳動系統(tǒng)設(shè)計8</p><p>　　3.1 主傳動系統(tǒng)傳動方式的確定8</p><p>　　3.1.1 傳動方式和調(diào)速方式的確定8</p><p>　　3.1.2 主軸電機的選用9</p>

16、<p>　　3.1.3 傳動帶型的確定10</p><p>　　3.2 同步帶和帶輪的選擇和設(shè)計11</p><p>　　3.2.1 同步帶的設(shè)計和計算11</p><p>　　3.2.2 同步帶帶輪的設(shè)計和計算11</p><p>　　第4章 縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計計算14</p><p>　　4.1

17、 切削力的計算14</p><p>　　4.2 絲杠螺母的設(shè)計與計算14</p><p>　　4.2.1 強度驗算14</p><p>　　4.2.2 效率計算15</p><p>　　4.2.3 剛度驗算15</p><p>　　4.2.4 穩(wěn)定性驗算16</p><p>　　4.

18、3 電機的選擇17</p><p>　　4.3.1 計算傳動比17</p><p>　　4.3.2 轉(zhuǎn)動慣量計算18</p><p>　　4.3.3 所需傳動力矩計算18</p><p>　　4.3.4 電機的選擇19</p><p>　　4.4 軸承的選用與校核20</p><p>

19、;　　4.4.1 角接觸球軸承的選擇20</p><p>　　4.4.2 深溝球軸承的選擇21</p><p>　　第5章 橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計計算22</p><p>　　5.1 切削力的計算22</p><p>　　5.2 絲杠螺母的設(shè)計與計算22</p><p>　　5.2.1 強度驗算22</p&

20、gt;<p>　　5.2.2 效率計算23</p><p>　　5.2.3 剛度驗算23</p><p>　　5.2.4 穩(wěn)定性驗算24</p><p>　　5.3 電機的選擇26</p><p>　　5.3.1 計算傳動比26</p><p>　　5.3.2 轉(zhuǎn)動慣量計算26</p&g

21、t;<p>　　5.3.3 所需傳動力矩計算27</p><p>　　5.3.4 電機的選擇28</p><p>　　5.4 軸承的選用與校核28</p><p>　　5.4.1 角接觸球軸承的選擇28</p><p>　　5.4.2 深溝球軸承的選擇29</p><p>　　第6章 三維建模

22、30</p><p>　　6.1 主傳動系統(tǒng)的實體建模30</p><p>　　6.2 進(jìn)給系統(tǒng)的實體建模32</p><p>　　6.3 裝配建模34</p><p><b>　　結(jié)論38</b></p><p><b>　　致謝39</b></p>

23、<p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p>　　附錄 外文翻譯41</p><p>　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p&g

24、t;<p><b>　　課題背景</b></p><p>　　數(shù)控車床作為數(shù)控機床中最常見也是最典型的數(shù)控設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)的加工和生產(chǎn)當(dāng)中，是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到實踐當(dāng)中最典型的實例。因此，本次設(shè)計選擇數(shù)控車床作為設(shè)計對象，本設(shè)計將對數(shù)控車床的主要機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和計算,輔助外設(shè)部件進(jìn)行選擇和校核,使其加工能力能夠達(dá)到國際上較為先進(jìn)的水平。 </p><

25、;p>　　近幾年國內(nèi)的制造行業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)一些中小型的加工類企業(yè)如雨后春筍般的發(fā)展起來，與其對先進(jìn)數(shù)控設(shè)備的需求隨之而來的是我國數(shù)控業(yè)市場的火暴。但是在其火暴的背后，卻是大量國外進(jìn)口數(shù)控機床充實這國內(nèi)的市場，而我國國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機床不能滿足這些中小型企業(yè)的需求，造成國內(nèi)市場的流失。本次設(shè)計針對此現(xiàn)象，設(shè)計定位為高速高精度的較為先進(jìn)的小型數(shù)控車床。因為據(jù)市場分析調(diào)查：這些新興的中小型企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品多為形狀復(fù)雜、精密、多變零件；小尺

26、寸、多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期快。本次設(shè)計根據(jù)針對以上產(chǎn)品的加工需求，并參照國際上主流的小型數(shù)控車床進(jìn)行全新設(shè)計。</p><p>　　課題研究的目的和意義</p><p>　　數(shù)控車床又稱為CNC(Computer Numerical Control)車床，即用計算機數(shù)字控制的車床。普通臥式車床是靠手工操作機床來完成各種切削加工，而數(shù)控車床是將編制好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，由數(shù)

27、控系統(tǒng)通過車床X、Z坐標(biāo)軸的伺服電動機去控制車床進(jìn)給運動部件的動作順序、移動量和進(jìn)給速度，再配以主軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)向和自動換刀系統(tǒng)，使能加工出各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)體零件。因此，數(shù)控車床是目前使用較為廣泛的機床。</p><p>　　制造業(yè)的發(fā)達(dá)程度是看一個國家的工業(yè)發(fā)達(dá)程度。有人將制造業(yè)稱之為工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代一個國家經(jīng)濟(jì)增長的“發(fā)動機”。機床作為制造業(yè)中應(yīng)用最多也是最常見的制造工具，也能反映出其制造業(yè)的水平。而其中

28、的數(shù)控機床更是融合了當(dāng)今各種高科技數(shù)字電子技術(shù)于一身，更能代表機床中的最高水平和制造業(yè)中的尖端技術(shù)。數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上就代表這個國家的制造業(yè)水平和競爭力。所設(shè)計的數(shù)控車床，具有調(diào)速范圍寬，傳動平穩(wěn)的特點，適于閉環(huán)控制系統(tǒng)，有一定的實際應(yīng)用價值。</p><p><b>　　數(shù)控機床的現(xiàn)狀</b></p><p>

29、;　　我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為三個階段：第一階段從1958—1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期問以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)在研究、開發(fā)和產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第

30、三階段是在國家“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達(dá)到了10％。目前我國一部分普及型數(shù)控機床的生產(chǎn)已經(jīng)形成一定規(guī)模，產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)較為成熟，價格合理，在國際市場上具有一定的競爭力。我國數(shù)控機床行業(yè)所掌握的五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)較成熟，并已有成熟產(chǎn)品走向市場。同時，我國也已進(jìn)人世界

31、高速數(shù)控機床生產(chǎn)國和高精度精密數(shù)控機床生產(chǎn)國的行列。我國現(xiàn)有數(shù)控機床生產(chǎn)廠家100多家，生產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品幾千種以上。產(chǎn)品主要分為經(jīng)</p><p>　?、傩畔⒒夹g(shù)基礎(chǔ)薄弱，對國外技術(shù)依存度高。我國數(shù)控機床行業(yè)總體的技術(shù)開發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，信息化技術(shù)應(yīng)用程度不高。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來源主要依靠引進(jìn)國外技術(shù)，對國外技術(shù)的依存度較高，對引進(jìn)技術(shù)的消化仍停留在掌握已有技術(shù)和提高國產(chǎn)化率上，沒有上升到形成產(chǎn)品自主開發(fā)能

32、力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度。具有高精、高速、高效、復(fù)合功能、多軸聯(lián)動等特點的數(shù)控機床基本上還依賴進(jìn)口。</p><p>　　②產(chǎn)品成熟度較低，可靠性不高。國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時問在10000h以上，國內(nèi)自主開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)僅3000～5000h；整機平均無故障工作時間國外達(dá)800h以上，國內(nèi)最好只有300h。</p><p>　?、蹌?chuàng)新能力低，市場競爭力不強。我國生產(chǎn)數(shù)控機床的企業(yè)雖達(dá)百余家，

33、但大多數(shù)未能形成規(guī)模生產(chǎn)，信息化技術(shù)利用不足，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場競爭能力不強。</p><p><b>　　數(shù)控機床的發(fā)展趨勢</b></p><p>　?。?）數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型</p><p>　　從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了五十多年的歷程。近10年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同

34、層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運而生，發(fā)展很快。目前正朝著標(biāo)準(zhǔn)化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。就結(jié)構(gòu)形式而言，當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致可分為以下四種類型：</p><p><b>　?、?傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)；</b></p><p>　　② “PC嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)；</p><p>　?、?“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)；</p>

35、<p>　　④ s0Fr型開放式數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　（2）目前國外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的總體趨勢</p><p>　?、?新一代數(shù)控系統(tǒng)向Pc化和開放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。</p><p>　?、?驅(qū)動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展。</p><p>　　③ 增強通信功能，向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。</p><p>

36、　?、?數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)，人類社會將逐步進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)時代，知識將成為科技和生產(chǎn)發(fā)展的資本與動力，而機床工業(yè)，作為機器制造業(yè)、工業(yè)以至整個國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的裝備部門，其戰(zhàn)略地位、受重視程度也將更加鮮明突出。</p><p>　?。?）智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化將成為未來數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床發(fā)展的主要趨勢</p><p>　?、?向高速、高效、高精度、高可靠性方向發(fā)

37、展。</p><p>　?、?向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。</p><p>　?、?向PC—based化和開放性方向發(fā)展。</p><p>　?、?出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備，機械加工向虛擬制造方向發(fā)展。</p><p>　?、?信息技術(shù)(IT)與機床的結(jié)合，機電一體化先進(jìn)機床將得到發(fā)展。</p><

38、;p>　?、?納米技術(shù)將形成新發(fā)展潮流，并將有新的突破。</p><p>　?、?節(jié)能環(huán)保機床將加速發(fā)展，占領(lǐng)廣大市場。</p><p><b>　　總體方案設(shè)計</b></p><p>　　數(shù)控車床設(shè)計的基本要求</p><p><b>　　工藝范圍</b></p><p

39、>　　數(shù)控車床的工藝范圍是指車床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力，大致包含一下內(nèi)容：數(shù)控車床可以完成的工序種類；所加工零件的類型,材料和尺寸范圍；數(shù)控車床的生產(chǎn)率和加工成本；毛胚的種類；實用的生產(chǎn)規(guī)模，加工精度和表面粗糙度等。</p><p>　　數(shù)控車床的功能根據(jù)被加工的對象來選擇。大批量生產(chǎn)的專用車床的功能設(shè)置較少,只要滿足工藝范圍要求,達(dá)到生產(chǎn)效率縮短車床制造周期及降低成本等效果。單件小批量生產(chǎn)用的通用車床則要

40、求在同一機床上能完成多種多樣的工作,故通用車床的工藝范圍較寬。數(shù)控車床由于數(shù)字控制的優(yōu)越性,常常使用的工藝范圍比普通車床更寬,更適用于機械制造業(yè)多品種大批量的要求。</p><p><b>　　加工精度</b></p><p>　　保證加工精度就是要保證被加工零件的形狀、尺寸和相互位置等方面的正確性，是數(shù)控車床必須保證的一項性能指標(biāo)。因此，除幾何精度、傳動精度及靜動態(tài)

41、特性、道具的形狀誤差、夾具定位誤差、車床調(diào)整及刀換刀誤差外，控制系統(tǒng)性能、寄給伺服系統(tǒng)性能、編程誤差等都不同程度地影響車床的加工精度。</p><p>　　為了加工出具有一定精度的工件，在車床布局階段要注意采取措施，盡量提高車床的傳動精度和剛度，減少震動和熱變形。為了提高數(shù)控車床的傳動精度,除了適當(dāng)選擇傳動件的制造精度外,盡量縮短傳動鏈,實現(xiàn)主運動和進(jìn)給鏈的零傳動。</p><p><

42、;b>　　開放性</b></p><p>　　對于單機工作的車床，是由人進(jìn)行物料交接的，要求方便地使用、操作、清理和維護(hù)機床。</p><p><b>　　柔性</b></p><p>　　數(shù)控車床的柔性是指其適應(yīng)加工對象變化的能力，包括空間上的柔性和時間上的柔性?？臻g柔性也就是功能柔性，指的是在同一時期內(nèi)，機床能夠 多種小批

43、量的加工。時間上的柔性也就是結(jié)構(gòu)柔性，指的是在不同時期，車床各部件經(jīng)過重新組合，結(jié)構(gòu)新的車床功能。</p><p><b>　　生產(chǎn)率和自動化</b></p><p>　　要提高車床的生產(chǎn)率，應(yīng)縮短工作時間。可采用先進(jìn)刀具、提高切削速度、進(jìn)給速度、加大切削深度等方法。</p><p><b>　　可靠性</b></p

44、><p>　　可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間沒完成規(guī)定能力的能力。數(shù)控車床主要由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、機床本體三大部分組成。</p><p><b>　　車床宜人性</b></p><p>　　車床的宜人性是指為操作者提供舒適安全、方便、勝利等勞動條件的程度。數(shù)控車床設(shè)計要求布局合理、操作方便、造型每關(guān)、色彩悅目，符合人機工程學(xué)原理和工程美

45、學(xué)原理，使操作者有舒適感、輕松感，以便減少疲勞，避免事故，提高勞動生產(chǎn)率。</p><p>　　數(shù)控車床各部位相對應(yīng)位置的安排，應(yīng)考慮到便于操作和觀察加工的情況。安裝工件部位的高度和深度，應(yīng)正好處于操作者手臂平伸的位置。布局應(yīng)充分考慮到操作者，滿足人機工程學(xué)的設(shè)計準(zhǔn)則。</p><p>　　數(shù)控車床設(shè)計方法和理論</p><p><b>　　車床設(shè)計方法&

46、lt;/b></p><p>　　車床設(shè)計經(jīng)歷了有靜態(tài)分析向動態(tài)分心，由定性分析向定量分析，由線性分析向非線性分析，有安全設(shè)計向優(yōu)化分析，有手工計算向自動化計算的發(fā)展過程。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,使得機床的傳動與結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化。伺服驅(qū)動系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)機床的單軸運動及多軸聯(lián)動,從而可以省去復(fù)雜的機械傳動系統(tǒng)設(shè)計,使其結(jié)構(gòu)和布局也有很大變化。</p><p><b>　

47、　數(shù)控車床設(shè)計的步驟</b></p><p>　　數(shù)控車床設(shè)計的步驟大體是通過調(diào)查研究，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，方案設(shè)計，技術(shù)設(shè)計，工作突設(shè)計，樣機實驗，最后投入正式生產(chǎn)。</p><p><b>　　車床設(shè)計的基本理論</b></p><p>　　車床是用來生產(chǎn)其他機械的工作母機，因此在剛度、精度及運動特性方面有其特殊要求。</p&g

48、t;<p>　　剛度指車床系統(tǒng)抵抗變形的能力。作用在車床上的載荷有重力、夾緊力、切削力、傳動力、摩擦力、沖擊力和震動干擾力等。按性質(zhì)不同載荷分為靜載荷和動載荷。靜剛度對車床抗振性、生產(chǎn)率等均有影響，因此在設(shè)計中提高剛度是十分重要的。各部件和結(jié)合部對車床整機剛度的貢獻(xiàn)大小是不同的，設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行剛度的合理分配或優(yōu)化。</p><p>　　精度是指車床主要部件的形狀、相互位置及其運動的精確程度，其中包括幾

49、何精度、傳動精度、定位精度及精度保持性等幾個方面。在設(shè)計階段主要從車床的精度分配、元件及材料選擇等方面來提高車床精度。</p><p>　　抗震性指車床在交變載荷作用下抵抗變形的能力。包括抵抗受迫振動的能力和抵抗自激振動的能力兩方面。機床振動會降低加工精度工件表面質(zhì)量和刀具耐用度,影響生產(chǎn)率并加速車床的破損,而且會產(chǎn)生噪音。故提高車床抗振性是車床設(shè)計中一個重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　數(shù)

50、控車床總體方案設(shè)計</p><p><b>　　幾何運動設(shè)計</b></p><p>　　車床是依靠刀具與工件之間的相對運動，加工出一定幾何形狀和尺寸精度的工件表面。車床為獲得援助面，應(yīng)有主軸回轉(zhuǎn)運動和刀架溜板的縱向移動，車端面時則刀架作橫向進(jìn)給運動。</p><p>　　為了完成工件表面的加工，車床上需要設(shè)置各種運動，各個運動的功能是不同的。

51、可分為成形運動和非成形運動。完成一個表面的加工所必須的最基本的運動，成為表面成形運動。</p><p>　　在進(jìn)行運動功能方案設(shè)計的時候要進(jìn)行五步設(shè)計,即工藝分析、選取坐標(biāo)系、寫出車床幾何運動功能關(guān)系式、繪制車床運動機構(gòu)原理圖和繪制車床傳動原理圖。幾何功能關(guān)系式是根據(jù)工藝要求確定的,描述了刀具與工件間的相對運動,設(shè)計時要詳細(xì)。</p><p>　　車床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計</p>

52、<p>　　在進(jìn)行了幾何運動設(shè)計之后,還要對幾何運動功能的分配設(shè)計,分配設(shè)計確定了基礎(chǔ)支撐件的位置。由眾多的運動功能關(guān)系式經(jīng)過評價篩選后,保留下的方案即可進(jìn)行運動分配設(shè)計,再對一些運動分配式進(jìn)行評價,刪除不合理方案,最終確定最合理方案。</p><p>　　機床的結(jié)構(gòu)布局形式有立式、臥式及斜置式等,其中支撐件的形式又有底座式、立柱式、龍門式。本設(shè)計主要是臥式車床的設(shè)計,包括主軸及進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。&l

53、t;/p><p><b>　　主傳動系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　已知參數(shù)：床身最大回轉(zhuǎn)直徑Ф320mm，拖板最大回轉(zhuǎn)直徑Ф180mm，最大行程 500 mm，快速移動速度5m/min ，最大行程 240mm，快速移動速度3m/min ，主軸電機功率5.5kw 。</p><p>　　主傳動系統(tǒng)傳動方式的確定</p><

54、p>　　主傳動系統(tǒng)最基本原則是以最經(jīng)濟(jì)合理的方式滿足既定的要求。主傳動系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求有：</p><p>　　滿足機床實用性能要求；首先應(yīng)滿足車床的運動特性，如主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)，直線運動有足夠的變速級數(shù)，傳動系統(tǒng)設(shè)計合理，操作方便靈活、迅速、安全可靠。</p><p>　　滿足機床傳遞動力要求；主電動機和傳動機構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高傳動效率。

55、</p><p>　　滿足機床工作性能要求；主傳動中所有零件要有足夠的剛度、精度和抗振性，熱穩(wěn)定性。</p><p>　　滿足產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)濟(jì)性的要求；傳動鏈盡可能簡短，零件數(shù)目要少</p><p>　　調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡單、合理。</p><p>　　按變速連續(xù)性分類，主傳動系統(tǒng)的傳動方式可分為分級變速傳動和無級變速傳動兩種。分級變速傳動變速

56、級數(shù)一般不超過20～30級。有速度損失，不能在運轉(zhuǎn)中變速。無級變速可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有力的切削速度；能在運轉(zhuǎn)中變速；能在負(fù)載下變速；以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。現(xiàn)代切削加工正朝著高速、高效和高精度的方向發(fā)展，要求機床主傳動系統(tǒng)具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的無級調(diào)速范圍，所以本設(shè)計采用主軸電機無級調(diào)速，并由計算機調(diào)速系統(tǒng)精確控制。</p><p>　　傳動方式和調(diào)速方式的確定</p>

57、<p>　　與普通車床相比，數(shù)控車床的主傳動采用交、直流調(diào)速電動機，電動機調(diào)速范圍大，并可無級調(diào)速，使主軸箱結(jié)構(gòu)大為簡化。為了適應(yīng)不同的加工需要，數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)有以下三種傳動方式：1.由電動機直接驅(qū)動2.定比傳動3.分檔變速傳動。根據(jù)加工需要和加工產(chǎn)品特點，采用定比傳動。主軸電機經(jīng)定比傳動傳遞給主軸。定比傳動采用帶傳動或齒輪傳動。齒輪能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，是一般機床常用的傳動副。缺點是線速度不能太高，傳動也不夠平穩(wěn)。為使主

58、軸運行平穩(wěn)，可采用斜齒輪,但螺旋傾角一般不宜超過15°～20°，以免引起有太大的軸向分力。主軸上盡量不要有滑移齒輪或其它活裝零件（如離合器），以免因軸頸與活裝零件孔間有間隙而引起振動。帶傳動具有傳動噪音小、震動小的優(yōu)點，一般應(yīng)用在中小型數(shù)控車床上。所以本設(shè)計選擇帶傳動作為動力的傳動方式，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3-1 主傳動方式 （定比傳動）</p><p&

59、gt;　　采用定比傳動擴(kuò)大了直接驅(qū)動的應(yīng)用范圍，即在一定程度上能滿足主軸功率與轉(zhuǎn)矩的要求，但其變速范圍仍與電動機的調(diào)速范圍相同,圖3-2為定比傳動時的主軸輸出特性。圖中，為輸出轉(zhuǎn)矩曲線，它在小于計算轉(zhuǎn)速時為一水平線，為橫轉(zhuǎn)矩輸出；為功率輸出曲線，它在大于計算轉(zhuǎn)速時，為一水平線，為恒功率輸出。恒轉(zhuǎn)矩輸出與恒功率輸出的變量點的轉(zhuǎn)速稱為基本轉(zhuǎn)速。這種特性一般能夠滿足低速加工所需較大恒轉(zhuǎn)矩的要求，而高轉(zhuǎn)速時多為精加工，需要較小的轉(zhuǎn)矩和恒功率輸出

60、。所以這種調(diào)速范圍多用于小型或高速的數(shù)控機床。</p><p><b>　　主軸電機的選用</b></p><p>　　主軸電機是整個數(shù)控車床的動力核心，和一般的變頻調(diào)速電動機不同，它不僅要提供功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的輸出還要有很高的調(diào)速特性。特別是需要電機在恒功率下的調(diào)速范圍要寬，因為像數(shù)控機床這樣的高速高精加工設(shè)備，在加工時為保證加工精度,需要動力平穩(wěn)恒定的輸出，所以大

61、多數(shù)時間里需要電機在恒功率下輸出動力。主軸電機是為數(shù)控機床專門設(shè)計的具有回轉(zhuǎn)精度高、調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)動速度高等特點，并配合計算機變頻調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)主軸調(diào)速系統(tǒng)的無級調(diào)速。</p><p>　　本設(shè)計所要加工零件的加工速度范圍為1250r/min～5000r/min和加零件所需的功率3.5～5.5KW。選用AC-6型5.5KW主軸電機,其主軸電機參數(shù)如表3-1。</p><p>　　表3－1 主

62、軸電機參數(shù)表</p><p>　　AC-6主軸電機的特性曲線如圖3-3所示，主軸電機在基本轉(zhuǎn)速1500r/min以下時主軸電機為恒扭矩輸出，其轉(zhuǎn)速較慢扭矩較大適合大切削量、大進(jìn)給量的粗切削加工。主軸電機在基本轉(zhuǎn)速以上1500-4500r/min為恒功率輸出，其轉(zhuǎn)速較高功率恒定轉(zhuǎn)動平穩(wěn)適合高精度的切削和高速切削，在這一調(diào)速范圍內(nèi)是機床主要工作的轉(zhuǎn)速范圍。</p><p>　　圖3-3 定比傳

63、動的主軸輸出特性</p><p><b>　　傳動帶型的確定</b></p><p>　　在帶傳動中，常用的有平帶傳動、V帶傳動、多楔帶傳動和同步帶傳動等。平帶傳動結(jié)構(gòu)最簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的情況下應(yīng)用較多。在一般機械傳動中，應(yīng)用較廣泛的是V帶傳動。V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，這是V帶傳動性能上的最主要優(yōu)點。且V帶傳動允許的傳動比較大，結(jié)構(gòu)

64、較緊湊，以及V帶多已標(biāo)準(zhǔn)化，因而V帶傳動的應(yīng)用較廣泛。多楔帶兼有平帶和V帶的優(yōu)點。同步齒形帶傳動是一種新型的帶傳動，它利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次相嚙合傳遞運動或動力，因而兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點：無相對滑動，平穩(wěn),傳動比準(zhǔn)確，傳動精度高。而且齒形帶的強度高，厚度小，重量輕，故可用于高速傳動；齒形帶無需特別張緊，故作用在軸、軸承等上的載荷小，傳動效率高。因此，齒形帶傳動在數(shù)控機床上得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計選用同步帶傳動。&l

65、t;/p><p>　　同步帶和帶輪的選擇和設(shè)計</p><p><b>　　同步帶的設(shè)計和計算</b></p><p>　　同步齒形帶傳動是一種新型的帶傳動，它利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次相嚙合傳遞運動或動力，因而兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點：無相對滑動、平均傳動比準(zhǔn)確、傳動精度高。而且齒形帶的強度高,厚度小、重量輕，故可用于高速傳動；齒

66、形帶無需特別張緊，故作用在軸、軸承等上的載荷小，傳動效率高。因此，齒形帶傳動在數(shù)控機床上得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　齒形帶根據(jù)齒形的不同可分為梯形齒同步帶和圓弧齒同步帶。梯形齒同步帶在傳遞功率時由于應(yīng)力集中在齒根部位，使功率傳遞能力下降，且與齒輪嚙合時，由于受力狀況不好，會產(chǎn)生噪音和震動。而圓弧齒同步帶均化了應(yīng)力，改善了嚙合條件。所以，帶傳動總是優(yōu)先選用圓弧齒同步帶。</p><p&

67、gt;　　設(shè)計功率 由《機械零件設(shè)計手冊》表14-26查得,則： </p><p><b>　　選定帶型和節(jié)距：</b></p><p>　　根據(jù)=11kW和=5000，由《機械零件設(shè)計手冊》圖14-9確定為HX型，節(jié)距=22.225mm。</p><p><b>　　帶速v的計算：</b></p><

68、p>　　由《機械零件設(shè)計手冊》表14-24查的應(yīng)選用圓弧齒形同步帶14M，其節(jié)線長2156mm。</p><p>　　傳動選用圓弧齒形同步帶14M；中心距：。</p><p>　　同步帶帶輪的設(shè)計和計算</p><p>　　同步齒形帶帶輪除了輪邊緣表面需要制出齒輪之外，其它結(jié)構(gòu)與一般帶輪相似。為防止工作時齒形帶脫落，一般在小帶輪兩邊裝有擋邊,如圖 3-10(

69、a)所示；或在大、小輪的不同側(cè)邊上裝有擋邊,如圖3-10 (b)所示，當(dāng)帶輪軸垂直安裝時或帶輪旋轉(zhuǎn)速度非常大時,需要兩邊都安裝擋邊見圖3-10 (c)所示 。</p><p>　　圖3-10 帶輪擋邊的安裝形式</p><p>　　設(shè)計功率 由《機械零件設(shè)計手冊》表14-26查得 </p><p><b>　?。?-3）</b></p&g

70、t;<p>　　由公式（3—3）得： </p><p>　　選定帶型和節(jié)距 根據(jù)=11kW和=5000，由《機械零件設(shè)計手冊圖》14-9確定為HX型，節(jié)距=22.225mm</p><p>　　小帶輪齒數(shù)根據(jù)帶型和小帶輪轉(zhuǎn)速，由《機械零件設(shè)計手冊》14-27查得小帶輪的最小齒數(shù)，此處取。</p><p><b>　　小帶輪直徑：</b&

71、gt;</p><p><b>　?。?-4） </b></p><p>　　由公式（3—4）得：，取 </p><p><b>　　大帶輪齒數(shù)：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　由公式（3—5）得：， 取&

72、lt;/p><p><b>　　大帶輪節(jié)圓直徑：</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　由公式（3—6）得：， 取</p><p><b>　　帶速：</b></p><p>　　由前面選用圓弧齒形同步帶14M，其節(jié)線長

73、2156mm。</p><p>　　帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸：傳動選用圓弧齒形同步帶14M；</p><p><b>　　小帶輪：，，</b></p><p><b>　　大帶輪：，，</b></p><p><b>　　中心距：</b></p><p>　　帶

74、輪的內(nèi)孔直徑由主軸的軸徑來確定，前面已經(jīng)算出了帶輪安裝位置的主軸軸徑。所以帶輪的內(nèi)孔直徑取值如下：</p><p><b>　　小帶輪內(nèi)孔直徑：</b></p><p><b>　　大帶輪內(nèi)孔直徑：</b></p><p>　　同步帶帶輪的材料的選用：</p><p>　　帶輪的材料一般采用鑄鐵；在

75、轉(zhuǎn)速較高或要求力學(xué)性能較高的場合下也可以用鋼；在高速、小功率場合下，還可以采用輕合金、塑料等。由于本設(shè)計為高速數(shù)控車床的主軸傳動，鑄鐵難以滿足其對轉(zhuǎn)速的要求；而輕合金和塑料也不能滿足其對傳動功率的要求；所以本設(shè)計帶輪的材料選用45鋼。經(jīng)校核,帶輪滿足要求。</p><p>　　縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計計算</p><p><b>　　切削力的計算</b></p>

76、<p>　　根據(jù)經(jīng)驗公式，切削力</p><p>　　式中 ——工件最大回轉(zhuǎn)直徑，=320mm，從《機床設(shè)計手冊》中可得知，在一般車削外圓時，</p><p><b>　　徑向載荷： </b></p><p><b>　　軸向載荷： </b></p><p><b>　　取

77、： ,</b></p><p>　　絲杠螺母的設(shè)計與計算</p><p><b>　　強度驗算</b></p><p>　　綜合車床絲杠的軸向工作負(fù)載采用下面公式計算：</p><p><b>　　（4-1） </b></p><p>　　查《實用機床設(shè)計手冊》知

78、：</p><p>　　——顛覆力矩影響系數(shù)，采用雙三角形導(dǎo)軌時，取=1.2；</p><p>　　——當(dāng)量摩擦因數(shù)，三角形導(dǎo)軌時，取=0.1；</p><p>　　——導(dǎo)軌承受的重力，估計重為80kg，故</p><p>　　由公式（4—1）得：</p><p>　　計算最大動載荷Ca：</p><

79、;p><b>　　（4-2） </b></p><p>　　其中，為壽命值，為當(dāng)量轉(zhuǎn)速，可由下列公式計算：</p><p><b>　?。?-3） </b></p><p><b>　　（4-4）</b></p><p>　　式中 ——數(shù)控機床絲杠推薦壽命，h；查《實用

80、機床設(shè)計手冊》表3.7-55得，數(shù)控車床壽命；</p><p>　　——滾珠絲杠導(dǎo)程，mm；初選=10mm；</p><p>　　——最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3，此處取1/2，=7.6；</p><p>　　——負(fù)載性質(zhì)系數(shù)，查《實用機床設(shè)計手冊》表3.7-53得按一般運轉(zhuǎn)取1.2~1.5，取=1.2；</p><p

81、>　　——絲杠壽命，以106轉(zhuǎn)為單位。</p><p>　　由公式（4—2），（4—3），（4—4）可得：</p><p><b>　　=23.2KN</b></p><p>　　根據(jù)額定最大動載荷，選擇滾珠絲杠型號，查《實用機床設(shè)計手冊》表3.7-61，選用FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動反向器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，其型號為FD4010-4-P

82、2，公稱直徑，絲杠導(dǎo)程為10mm，額定動載荷為40KN，大于23.2KN。滿足強度要求。</p><p><b>　　效率計算</b></p><p>　　根據(jù)機械原理公式，絲杠螺母副的傳動效率為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中 ——摩擦角， ；<

83、/p><p>　　——螺旋升角，可由下列公式計算：</p><p>　　其中，=32mm為絲杠公稱直徑，=10mm為絲杠導(dǎo)程。</p><p>　　由公式（4—5）得：。</p><p><b>　　剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在軸向力作用下產(chǎn)生拉伸或壓縮，在扭矩的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這

84、將引起絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響其傳動精度及定位精度，因此滾珠絲杠應(yīng)驗算滿載時的變形量。</p><p>　　滾珠絲杠在軸向力作用下的變形量為：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中 ——工作負(fù)載,N；；</p><p>　　——滾珠絲杠的導(dǎo)程,mm；=10mm；</p>

85、<p>　　——絲杠材料的彈性模量,N/mm2；；</p><p>　　——滾珠絲杠內(nèi)徑截面積,mm2。</p><p><b>　　絲杠滾珠直徑：</b></p><p><b>　　滾道半徑：</b></p><p><b>　　偏心距：</b></p&g

86、t;<p><b>　　滾珠絲杠內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　滾珠絲杠截面積：</b></p><p>　　由公式（4—6）得：mm</p><p>　　因扭矩M引起的導(dǎo)程變形量很小，可忽略，即，</p><p>　　所以絲杠長度為1000mm時，導(dǎo)程變形總誤差為:<

87、;/p><p><b>　　μm/m</b></p><p>　　對絲杠精度等級為：1、2、3、4、5級，查《實用機床設(shè)計手冊》表3.7-22，絲杠每1m長度上允許的變形量不大于5、10、15、30、60μm/m，對不滿足剛度要求時，可采取預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，加大絲杠直徑等措施。本設(shè)計采用4級精度，，故剛度足夠。</p><p><b>　　穩(wěn)定

88、性驗算</b></p><p>　　縱向進(jìn)給行程較長受力較大，為提高剛度減小機床自身的誤差，采用兩端軸向固定的支撐方式，如圖4-1所示：絲杠螺紋部分長度，等于工作臺最大行程加螺母長度加兩端余程。工作臺行程為=650mm，螺母長度為150mm，查表3.7-25，導(dǎo)程為10mm時，余程為40mm，因此絲杠螺紋部分長度mm。</p><p>　　絲杠支撐跨距，應(yīng)略大于，取為=1100

89、mm</p><p>　　其中 ——核算壓桿穩(wěn)定性的支承距離,mm；</p><p>　　——核算臨界轉(zhuǎn)速的支承距離,mm。</p><p>　　查《實用機床設(shè)計手冊》表3.7-45及表3.7-61得:</p><p>　　圖4-1 絲杠兩端固定支撐方式</p><p>　　為工作行程加絲杠螺母尺寸的一半再加上固定端

90、支撐距離的一半，</p><p>　　為游動端支撐距離的一半加上工作行程加上絲杠螺母的一半，得：,</p><p><b>　　臨界轉(zhuǎn)速校核：</b></p><p>　　高速的長絲杠有可能發(fā)生共振，需驗算其臨界轉(zhuǎn)速，不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速：</p><p>　　式中 ——絲杠絲杠支承方式系數(shù)，根據(jù)《實用機床

91、設(shè)計手冊》表3.7-37，取3.927；</p><p><b>　　——受壓面直徑，</b></p><p>　　其當(dāng)量轉(zhuǎn)速為，故，值均滿足規(guī)定條件，因而絲杠不會發(fā)生共振和失穩(wěn)。</p><p><b>　　電機的選擇</b></p><p><b>　　計算傳動比</b>&

92、lt;/p><p>　　閉環(huán)傳動比： （4-7）</p><p>　　式中 ——電動機額定轉(zhuǎn)速,r/min；=2000r/min；</p><p>　　——工作臺最大進(jìn)給速度,mm/min；</p><p>　　=7.6m/min=7600mm/min；</p>&

93、lt;p>　　——絲杠導(dǎo)程,mm；根據(jù)經(jīng)驗選大些,選=10mm。</p><p>　　由公式（4—7）得：</p><p>　　取，根據(jù)傳動功率，已知v=7.6m/s。擬訂減速齒輪副的齒數(shù)，，模數(shù)mm。</p><p>　　故可取齒輪為：=20， =50，=20°， ， </p><p><b>　　其分度圓直徑：&

94、lt;/b></p><p>　　中心距：。齒輪經(jīng)校核,滿足要求。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)動慣量計算</b></p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動慣量：</b></p><p>　　式中 ——絲杠的長度。</p><p>　　工作臺，工件等折算到絲杠軸上的

95、轉(zhuǎn)動慣量：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 ——工作臺重量，取=80kg；</p><p><b>　　齒輪轉(zhuǎn)動慣量：</b></p><p>　　絲杠傳動時，一級齒輪降速時，傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量： </p><

96、;p><b>　　所需傳動力矩計算</b></p><p>　　快速空載啟動時所需力矩：</p><p>　　式中 ——空載啟動時，折算到電機軸上的加速力矩；</p><p>　　——折算到電機軸上的摩擦力矩，；</p><p>　　——由絲杠預(yù)緊引起的折算到電動機軸上的附加摩擦力, ；</p>&

97、lt;p><b>　　采用滾珠絲杠時：</b></p><p><b>　　最大啟動轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　式中 ——折算到電機軸上的總慣量，kg.m2；</p><p>　　——系統(tǒng)時間常數(shù)，=25ms；</p><p>　　——電機轉(zhuǎn)速，r/min；當(dāng)時計算時計算；</

98、p><p><b>　　摩擦力矩：</b></p><p>　　式中 ——導(dǎo)軌摩擦力,N；等于橫向進(jìn)給系統(tǒng)重力乘以摩擦系數(shù)；</p><p>　　——絲杠螺距，mm；</p><p><b>　　——降速比；</b></p><p>　　——傳動鏈總效率，＝0.75～0.85，

99、?。?.8。</p><p><b>　　附加摩擦力矩：</b></p><p>　　式中 ——滾珠絲杠未預(yù)緊時的效率一般，?。?lt;/p><p>　　——最大軸向負(fù)載，N；</p><p><b>　　切削力矩：</b></p><p>　　對數(shù)控機床而言，因為動態(tài)性能要求

100、較高，所以電動機力矩主要是用來產(chǎn)生加速度的，而負(fù)載力矩占的比重很小，一般都小于電動機力矩的 10％～30％，所以按：</p><p><b>　　計算。</b></p><p><b>　　電機的選擇</b></p><p>　　選擇電動機，要使快速空載啟動力矩小于電動機的最大轉(zhuǎn)矩，即，為電動機輸出轉(zhuǎn)矩的最大值，即峰值轉(zhuǎn)矩

101、，一般，其中為電動機額定轉(zhuǎn)矩，λ為電動機轉(zhuǎn)矩的瞬時過載系數(shù)(交流伺服電機λ=1.5~2) 。</p><p>　　故選擇FANUC交流伺服電機S—1.0其最高轉(zhuǎn)速為2000r/min，最大轉(zhuǎn)矩16 ，額定轉(zhuǎn)矩2.0，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為，重量為4.5kg。交流伺服電機的電機慣量與負(fù)載慣量的匹配關(guān)系：</p><p>　　式中 ——負(fù)載慣量折算到電機軸上的總和，</p><p

102、>　　——電動機轉(zhuǎn)子慣量，</p><p><b>　　滿足慣量匹配。</b></p><p><b>　　軸承的選用與校核</b></p><p><b>　　角接觸球軸承的選擇</b></p><p>　　縱向進(jìn)給系統(tǒng)承受軸向力和徑向力，并且承受軸向力不大，可選用角接

103、觸球軸承。根據(jù)軸的尺寸，查《實用機床設(shè)計手冊》表3.8-50，選用7006C GB/T292-94 角接觸球軸承，其基本參數(shù)見表4-1所示。</p><p>　　表4-1 7006C角接觸球軸承的基本參數(shù)</p><p><b>　　軸承壽命校核計算：</b></p><p>　　根據(jù)《機械設(shè)計》，滾動軸承壽命的校核條件為：</p>

104、;<p>　　（4-8）式中 ——軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷，N；</p><p>　　——軸承所受的載荷，N；</p><p><b>　?。?-9），</b></p><p>　　查《機械設(shè)計手冊》表13-5，得：</p><p>　　，其中e為判斷系數(shù)。</p><p>&l

105、t;b>　　故取。</b></p><p>　　由公式（4—9）得：</p><p>　　式中 ——軸承的轉(zhuǎn)速，r/min；等于絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　——軸承預(yù)期計算壽命，h；h；</p><p>　　——壽命指數(shù)，對于球軸承。</p><p>　　由公式（4—8）得：<

106、;/p><p><b>　　NkN</b></p><p>　　因為本設(shè)計中選用軸承基本額定動載荷為16.2kN，所以滿足要求。</p><p><b>　　深溝球軸承的選擇</b></p><p>　　深溝球軸承用在游動端，故承的軸向力可以忽略，因此只考慮其徑向力。根據(jù)軸的尺寸，查《實用機床設(shè)計手冊》

107、表3.8-44，選用6306深溝球軸承，如表4-2所示。 </p><p>　　表4-2 6306深溝球觸球軸承的基本參數(shù)</p><p>　　游動端徑向力，根據(jù)公式（4-9）X=1,Y=0, N, ,,同上，故由公式（4-8）得，軸承承受的基本動載荷為：</p><p>　　本設(shè)計選用的軸承基本額定動載荷為15.8kN，所以滿足使用要求。</p>

108、<p>　　橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計計算</p><p><b>　　切削力的計算</b></p><p>　　橫切端面時主切削力可取縱向主切削力的1/2，</p><p>　　按切削力各分力的比例：</p><p>　　徑向載荷： </p><p>　　軸向載荷：

109、 </p><p>　　絲杠螺母的設(shè)計與計算</p><p><b>　　強度驗算</b></p><p>　　綜合車床絲杠的軸向工作負(fù)載采用下面公式計算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　查《實用機床設(shè)計手冊》知：</p>

110、;<p>　　式中 ——考慮顛覆力矩影響的系數(shù)，=1.4；</p><p>　　——當(dāng)量摩擦因數(shù)，滾動導(dǎo)軌取=0.003~0.005，此處取=0.004；</p><p>　　——為工作重力，估計為600N。</p><p><b>　　由公式得：</b></p><p>　　計算最大動載荷：

111、 （5-2）</p><p>　　其中，為壽命值，以106轉(zhuǎn)為單位,為當(dāng)量轉(zhuǎn)速：</p><p><b>　　（5-3） </b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中 ——滾珠絲杠導(dǎo)程，mm；初選=6mm；</p>

112、<p>　　——最大切削力下的進(jìn)給速度，；可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3，此處取1/3，=3.8</p><p>　　——數(shù)控機床絲杠推薦壽命，查《實用機床設(shè)計手冊》表3.7-55得，數(shù)控車床壽命；</p><p>　　——負(fù)載性質(zhì)系數(shù)，查《實用機床設(shè)計手冊》表3.7-53，按一般運轉(zhuǎn)取1.2~1.5，取=1.2，</p><p>　　根據(jù)公式（5—

113、2）, （5—3）,（5—4）得：</p><p><b>　　==7.44kN</b></p><p>　　根據(jù)額定最大動載荷Ca=7.44kN，選擇滾珠絲杠型號，查《實用機床設(shè)計手冊》表3.7-61，選用FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動反向器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，其型號為FD2005-4-P2，絲杠公稱直徑為20mm，絲杠導(dǎo)程為5mm，額定動載荷為10kN，大于7.44k

114、N,強度滿足要求。</p><p><b>　　效率計算</b></p><p>　　根據(jù)機械原理公式，絲杠螺母副的傳動效率為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中 ——摩擦角，；</p><p><b>　　——螺旋升角，

115、</b></p><p>　　故由公式（5—5）得： </p><p><b>　　剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在軸向力作用下產(chǎn)生拉伸或壓縮，在扭矩的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這將引起絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響其傳動精度及定位精度，因此滾珠絲杠應(yīng)驗算滿載時的變形量。</p><p>　　滾珠絲杠在軸向力

116、作用下的變形量為：</p><p><b>　　（5-6）</b></p><p>　　式中 ——工作負(fù)載，N；</p><p>　　——滾珠絲杠的導(dǎo)程，mm；</p><p>　　——絲杠材料的彈性模量,；</p><p>　　——滾珠絲杠內(nèi)徑截面積，mm2。</p><p

117、><b>　　絲杠滾珠直徑:，</b></p><p><b>　　滾道半徑:</b></p><p><b>　　偏心距:</b></p><p><b>　　滾珠絲杠內(nèi)徑：</b></p><p>　　滾珠絲杠截面積： </p>

118、<p>　　由公式（5—6）得：mm</p><p>　　因扭矩M引起的導(dǎo)程變形量很小，可忽略，即，</p><p>　　所以絲杠長度為1000mm時，導(dǎo)程變形總誤差為：</p><p>　　對絲杠精度等級為：1、2、3、4、5級，查《實用機床設(shè)計手冊》表3.7-22，絲杠每1m長度上允許的變形量不大于5、10、15、30、60對不滿足剛度要求時，可采取

119、預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，加大絲杠直徑等措施。本設(shè)計采用2級精度，8.64<10，故剛度足夠。</p><p><b>　　穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　數(shù)控機床的進(jìn)給系統(tǒng)要求獲得較高的傳動精度，除了加強滾珠絲杠螺母機構(gòu)本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及其支撐的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。滾珠絲杠螺母機構(gòu)安裝不正確以及支撐剛度不足，還會使?jié)L珠絲杠的使用壽命大大下降。

120、</p><p>　　橫向進(jìn)給系統(tǒng)采用兩端軸向固定的支撐方式，這種支撐形式的特點是：安裝時需保持螺母與兩端支撐同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難;絲杠的軸向剛度很高;壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長度的一端固定，一端自由的高;絲杠受熱變行小、精度高,如圖5-1所示。</p><p>　　絲杠螺紋部分長度，等于工作臺最大行程加螺母長度加兩端余程。絲杠螺母行程為最大回轉(zhuǎn)直徑的一半，絲杠螺母長度為102m

121、m，導(dǎo)程為6mm時，兩端余程應(yīng)為24mm。得:mm</p><p>　　支撐跨距，應(yīng)略大于，取為=450mm</p><p>　　圖5-1橫向絲杠兩端固定支撐</p><p>　　注:——核算壓桿穩(wěn)定性的支承距離,mm；</p><p>　　——核算臨界轉(zhuǎn)速的支承距離,mm。</p><p>　　查《實用機床設(shè)計手冊》