mj-50數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　2011年10月鄭州大學(xué)自考本科助學(xué)考試</p><p>　　MJ-50數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　(課程代碼 5668 )</p><p>　　院 系 機(jī)電工程系

2、 </p><p>　　專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) </p><p>　　年 級(jí) 09級(jí) </p><p>　　學(xué)生學(xué)號(hào) 130210100057 </p><p>　　學(xué)生姓名 寇要杰 </p><p>　　2011年11 月 3

3、日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章緒論1</b></p><p>　　1.1MJ-50數(shù)控車床簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)要求2</p><p>　　第2章MJ-50數(shù)控車床進(jìn)給系傳動(dòng)的統(tǒng)概述3</

4、p><p>　　2.1進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)3</p><p>　　2.2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)裝置6</p><p>　　第3章MJ-50數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)7</p><p>　　3.1機(jī)床主要參數(shù)7</p><p>　　3.2數(shù)控系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格8</p><p>　　第4章絲杠螺

5、母機(jī)構(gòu)的選擇與計(jì)算9</p><p>　　4.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)9</p><p>　　4.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)15</p><p>　　第5章機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)19</p><p>　　5.1滾珠絲杠的支承19</p><p>　　5.2滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊20</p><p>　　第6章

6、主要結(jié)構(gòu)性能及特點(diǎn)分析21</p><p>　　6.1 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)工作原理及特點(diǎn)21</p><p>　　6.2滾珠絲杠安裝方式特點(diǎn)22</p><p>　　第7章總結(jié)與體會(huì)22</p><p>　　第8章參考文獻(xiàn)23</p><p><b>　　第1章緒論</b><

7、/p><p>　　1.1MJ-50數(shù)控車床簡(jiǎn)介</p><p>　　MJ-50數(shù)控車床是由濟(jì)南一機(jī)床團(tuán)體有限公司出產(chǎn)，主要由主軸箱、床鞍、尾座、刀架、對(duì)刀儀、液壓系統(tǒng)、光滑系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)以及數(shù)控裝置等形成。其形狀尺寸為：長(zhǎng)2995㎜，寬1667㎜，高1796㎜。其形狀如圖所示。MJ-50數(shù)控車床主要用來加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成型回轉(zhuǎn)體表面。對(duì)于盤類零件可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、

8、鉸孔、鏜孔等加工。機(jī)床還可以完成車端面、切槽、倒角等加工。</p><p>　　圖1-1 MJ-50數(shù)控車床外觀圖</p><p>　　上圖所示為MJ-50數(shù)控車床的外觀圖</p><p>　　MJ-50數(shù)控車床為兩坐標(biāo)兩軸聯(lián)動(dòng)的臥式車床。如圖所示，床身14為平床身床身導(dǎo)軌上支承著30°傾斜布置的滑板13，排屑方便。導(dǎo)軌的橫截面為矩形，支承剛性好，且導(dǎo)

9、軌上配置有防護(hù)罩8.床身的左上方安裝有主軸箱4，主軸有交流主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)1：1帶傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)主軸，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。為了快速而省力地裝加工件，主軸卡盤3的加緊與松開是由主軸尾端的液壓缸來控制的。</p><p>　　床身右上方裝有尾座12.該機(jī)床有兩種可配置的尾座，一種是標(biāo)準(zhǔn)尾座，另一種是液壓驅(qū)動(dòng)的尾座?；宓膬A斜導(dǎo)軌上按裝有回轉(zhuǎn)刀架11，其刀盤上有10個(gè)工位，最多安裝10把刀具?；迳戏謩e安裝有X軸和Z軸的進(jìn)給傳動(dòng)裝

10、置。</p><p>　　根據(jù)用戶的需要，主軸箱前端面上可以按裝對(duì)刀儀2，用于機(jī)床的機(jī)內(nèi)對(duì)刀。檢測(cè)刀具時(shí)對(duì)刀儀的轉(zhuǎn)臂9擺出，其上端的接觸式傳感的測(cè)頭對(duì)所用刀具進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)完成后，對(duì)刀儀的轉(zhuǎn)臂擺回圖中所示的原位，且測(cè)頭被鎖在對(duì)刀儀防護(hù)罩7中。</p><p>　　10是操作面板，5是機(jī)床防護(hù)門，可以配置手動(dòng)防護(hù)門，也可以配置氣動(dòng)防護(hù)門。液壓系統(tǒng)的壓力由壓力表6顯示。1是主軸卡盤加緊與松開的

11、腳踏開關(guān)。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　結(jié)合MJ-50數(shù)控車床實(shí)現(xiàn)主要參數(shù)的選擇，進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)的方案設(shè)計(jì)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)的選擇與計(jì)算，動(dòng)力計(jì)算、絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)剛度計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要結(jié)構(gòu)性能及特點(diǎn)的分析，寫出課程設(shè)計(jì)研究報(bào)告。</p><p>　　第2章MJ-50數(shù)控車床進(jìn)給系傳動(dòng)的統(tǒng)概述<

12、;/p><p>　　2.1進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是用數(shù)字控制X、Z坐標(biāo)軸的直接對(duì)象，零件最后的輪廓和尺寸精度都直接受進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。</p><p>　　為了達(dá)到數(shù)控車床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)要求的高精度、快速響應(yīng)、低速大轉(zhuǎn)矩，一般采用交、直流伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置，通過滾珠絲杠副帶動(dòng)刀架移動(dòng)。刀架的快速移動(dòng)和進(jìn)給移動(dòng)為同一條傳

13、動(dòng)路線。 </p><p>　　X軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈：X軸進(jìn)給由功率為0.9kW的交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)20/24的同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲桿，螺母帶動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架移動(dòng)，滾珠絲杠螺距為6mm。</p><p>　　Z軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈：Z軸進(jìn)給由功率為1.8kW的交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)24/30的同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲桿，螺母帶動(dòng)滑板移動(dòng)，滾珠絲杠螺距為10mm。</p><p>　　圖

14、2-1所示為MJ-50數(shù)控車床X軸進(jìn)給裝置圖</p><p>　　交流（AC）伺服電動(dòng)機(jī)15經(jīng)同步帶輪14和10以及同步帶12帶動(dòng)滾珠絲桿6回轉(zhuǎn)，其上螺母7帶動(dòng)刀架（如圖b）沿滑板的導(dǎo)軌移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 </p><p>　　前支承：由三個(gè)角接觸球軸承組成，一個(gè)軸承大口向前，兩個(gè)大口向后，分別承受雙向軸向載荷，并由螺母2預(yù)緊。</p><p>　　后支承：

15、由一對(duì)角接觸球軸承組成，主要用于承受徑向載荷和一定的雙向軸向載荷，由螺母11預(yù)緊。</p><p>　　圖2-1 MJ-50數(shù)控車床X軸進(jìn)給裝置簡(jiǎn)圖</p><p>　　脈沖編碼器16安裝在電機(jī)的尾部；5和8是緩沖塊用于出現(xiàn)意外碰撞時(shí)起保護(hù)作用；因?yàn)榛屙斆鎸?dǎo)軌與水平面傾斜30°，回轉(zhuǎn)刀架會(huì)由于自身的重力而發(fā)生下滑，滾珠絲杠和螺母不能以自鎖的方式阻止其下滑，所以機(jī)床要依靠交流伺

16、服電機(jī)的電磁制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)自鎖。</p><p>　　2.2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)裝置</p><p>　　圖2-2 MJ-50數(shù)控車床Z軸進(jìn)給裝置簡(jiǎn)圖</p><p>　　交流（AC）伺服電動(dòng)機(jī)14經(jīng)同步帶輪12和2以及同步帶11傳動(dòng)刀滾珠絲杠5，由螺母4帶動(dòng)滑板連同刀架沿床身13的矩形導(dǎo)軌移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)Z軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　左支承：采用

17、三個(gè)角接觸球軸承15，其中右邊兩個(gè)軸承與左邊一個(gè)軸承的大口相對(duì)布置，由螺目16進(jìn)行預(yù)緊，用于承受徑向載荷和部分軸向載荷。</p><p>　　右支承：采用一個(gè)圓柱滾子軸承7，只用于承受徑向載荷。軸承間隙用螺母8來調(diào)整。</p><p>　　滾珠絲杠的支承型式為左端固定，右端浮動(dòng)，留有絲杠受熱膨脹后軸向伸長(zhǎng)的余地。</p><p>　　第3章MJ-50數(shù)控車床的主要

18、技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3.1機(jī)床主要參數(shù)</p><p>　　允許最大工件回轉(zhuǎn)直徑 500mm</p><p>　　最大切削直徑 310mm</p><p>　　最大切削長(zhǎng)度 650mm</p><p>　

19、　主軸轉(zhuǎn)速范圍 35 ~ 3500r/min(連續(xù)無級(jí))</p><p>　　其中恒扭矩范圍 35 ~ 437r/min</p><p>　　其中恒功率范圍 437 ~ 3500r/min</p><p>　　主軸通孔直

20、徑 80mm</p><p>　　拉管通孔直徑 65mm</p><p>　　刀架有效行程 X軸182mm; Z軸675mm</p><p>　　快速移動(dòng)速度

21、X軸10m/min; Z軸15m/min</p><p>　　安裝刀具數(shù) 10把</p><p>　　刀具規(guī)格 車刀25mm×25mm; 鏜刀∮12mm～∮45mm</p><p>　　選刀方式

22、 刀盤就近轉(zhuǎn)位</p><p>　　分度時(shí)間 單步0.8s; 180° 2.2s</p><p>　　尾座套筒直徑 90mm</p><p>　　尾座套筒行程 130mm</

23、p><p>　　主軸調(diào)速電動(dòng)機(jī)功率 11/15kW (連續(xù)/30min超載)</p><p>　　進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī) X軸AC 0.9kW；Z軸AC1.8kW</p><p>　　機(jī)床外形尺寸 2995mm×1667mm

24、15;1796mm</p><p>　　3.2數(shù)控系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格</p><p>　　FANUC-OTE系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 FANUC-OTE系統(tǒng)基本規(guī)格</p><p>　　第4章絲杠螺母機(jī)構(gòu)的選擇與計(jì)算</p><p>　　4.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)</p&g

25、t;<p>　　4.1.1滾珠絲杠導(dǎo)程的確定</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為，則絲杠導(dǎo)程為：</p><p><b>　　(4.1)</b></p><p><b>　　，取 </b></p><p>　　由公式(4.1),最大進(jìn)

26、給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速：</p><p>　　最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速：</p><p>　　絲杠等效轉(zhuǎn)速：（取 ）</p><p><b>　　(4.2)</b></p><p>　　，——轉(zhuǎn)速，作用下的時(shí)間(s)。</p><p>　　4.1.2估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重</p>&

27、lt;p><b>　　刀架質(zhì)量：</b></p><p><b>　　滑板：</b></p><p><b>　　總質(zhì)量：</b></p><p>　　4.1.3確定絲杠的等效負(fù)載及確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷</p><p>　　工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上

28、的軸向壓力，它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為0.03，K為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取1.11.5，現(xiàn)取為1.1，則絲杠所受的力為（如圖3.1所示）：</p><p><b>　　(4.3)</b></p><p>　　其等效負(fù)載可按下式估算</p><p><b>　?。ㄈ?， ）：</b&

29、gt;</p><p>　　t1，t2——軸向載荷，作用下的時(shí)間(s)。</p><p>　　n1，n2——軸向載荷，作用下的轉(zhuǎn)速(r/min)。</p><p><b>　　(4.4)</b></p><p>　　受 力 分 析 </p><p><b>　　(4.5)</b

30、></p><p>　　fw——負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)；（查表：當(dāng)一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，fw 為1.21.5，取fw=1.5。）</p><p>　　ft——溫度系數(shù)；（查表：）</p><p>　　fh——硬度系數(shù)；（查表：滾道實(shí)際硬度≥HRC58時(shí)，fh=1。）</p><p>　　fa——精度系數(shù)；（查表：當(dāng)精度等級(jí)為3時(shí)，fa=1.0。）</

31、p><p>　　fk——可靠性系數(shù)；(查表：可靠性為90%時(shí)，fk =1.00。)</p><p>　　Fm——等效負(fù)荷(N)；</p><p>　　nm——等效轉(zhuǎn)速(r/min)；</p><p>　　Tn——工作壽命(h)。（查表得：數(shù)控機(jī)床：Th=15000。）</p><p>　　由公式(4.5) &

32、lt;/p><p>　　4.1.4選擇滾珠絲杠型號(hào)</p><p>　　由文獻(xiàn)[7,8]可知，查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)： CDM3206-3。絲杠公稱直徑為φ32mm，基本導(dǎo)程，其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷，圈數(shù)列數(shù)=1.52，絲杠螺母副的接觸剛度為，絲杠底徑27. 9mm，螺母長(zhǎng)度為112mm，取絲杠的精度為3級(jí)。在本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片預(yù)緊。兩邊軸承分別為φ20mm

33、和φ25mm。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中絲杠采用兩端固定的支承方式。選用成對(duì)絲杠專用軸承組合。 </p><p>　　滾珠絲杠支承用專用軸承：</p><p><b>　　軸承特點(diǎn)：</b></p><p>　　1. 剛性大。由于采用特殊設(shè)計(jì)的尼龍成形保持架，增加了鋼球數(shù)，且接觸角為60°軸向剛性大。<

34、;/p><p>　　2. 不需要預(yù)調(diào)整。對(duì)每種組合形式，生產(chǎn)廠家已作好了能得到最佳預(yù)緊力的間隙，故用戶在裝配時(shí)不需要再調(diào)整，只要按廠家作出的裝置序列符號(hào)（＞）排列后，裝緊即可。</p><p>　　3. 起動(dòng)力矩小。與圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承相比，起動(dòng)力矩小。</p><p>　　為了易于吸收滾珠螺母與軸承之間的不同軸度，推薦采用正面組合形式。（DF,DFD,DFF等

35、）</p><p><b>　　4.1.5臨界轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓振動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度Ke由絲杠本身的拉壓剛度KS，絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度Kc，軸承的接觸剛度KB，螺母座的剛度KH，按不同支承組合方式的計(jì)算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計(jì)算。

36、 </p><p><b>　　(4.8)</b></p><p>　　式中 A——絲杠最小橫截面：</p><p>　　——臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度：</p><p><b>　　取，</b>

37、;</p><p>　　——安全系數(shù)，一般取 ；</p><p><b>　　——材料的密度：；</b></p><p>　　——絲杠支承方式系數(shù)，查表得，</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　4.1.6絲杠扭轉(zhuǎn)剛度</p>&l

38、t;p>　　絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度按下式計(jì)算： (4.9)</p><p>　　式中 ——絲杠平均直徑：</p><p><b>　　L——絲杠長(zhǎng)度</b></p><p>　　扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率:</p><p><b>　　(4.10)<

39、/b></p><p>　　式中JW——運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量換算到絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)；</p><p>　　JZ——絲杠上傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)；</p><p>　　JS——絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)。</p><p>　　由文獻(xiàn)[7，8]得：</p><p>　

40、　平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為</p><p><b>　　絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于1500r/min，可以滿足要求。</p><p>　　4.1.7傳動(dòng)精度計(jì)算</p><p>　　滾珠絲杠的拉壓剛度(4.11)</p><p&

41、gt;　　導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中，L值分別為300mm和100mm。</p><p>　　最大與最小機(jī)械傳動(dòng)剛度：</p><p>　　最大和最小機(jī)械傳動(dòng)剛度：</p><p>　　由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差為</p><p><b>　　(3.16)</b></p><

42、p>　　對(duì)于3級(jí)滾珠絲杠，其任意300mm導(dǎo)程公差為，機(jī)床定位精度，所以，，可以滿足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差小于（1/31/5）機(jī)床定位精度的要求。再加上閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，定位精度能進(jìn)一步提高[10]。</p><p>　　4.1.8伺服電機(jī)計(jì)算及電機(jī)的選擇</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[11]，扭矩的計(jì)算為：</p><p><b>　　

43、理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　查表知3級(jí)滾珠絲杠 ， 而</p><p><b>　　(4.13)</b></p><p><b>　　最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩</b></p><p>　　對(duì)于3級(jí)滾珠絲杠，，</p><p><b>　　(4

44、.14)</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　(4.15)</b></p><p>　　支承軸承所需啟動(dòng)扭矩</p><p><b>　　查軸承表：</b></p><p>　　對(duì)于直徑20的軸承，其，</p>

45、<p>　　對(duì)于直徑25的軸承，其，</p><p><b>　　則 .</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩</p><p><b>　　電機(jī)的額定扭矩</b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算的扭矩及文獻(xiàn)[12]，選擇電機(jī)其額定功率為1.8kW。</p>

46、<p>　　4.2橫向進(jìn)給系統(tǒng) </p><p>　　4.2.1滾珠絲杠導(dǎo)程的確定</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為，則由公式（4.1）可得絲杠導(dǎo)程為：</p><p>　　4.2.2 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速：</p><p>　　由公式(4.2) ，最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速：&l

47、t;/p><p>　　最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速：</p><p>　　由公式(4.3) ，絲杠等效轉(zhuǎn)速為： </p><p>　　4.2.3 估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重：</p><p><b>　　橫向工作臺(tái)質(zhì)量：</b></p><p><b>　　床鞍及其他：</b><

48、;/p><p><b>　　總質(zhì)量：</b></p><p>　　4.2.4確定絲杠的等效負(fù)載及確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷</p><p>　　取滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為0.025，則絲杠所受的力為（如圖4.1所示）：</p><p><b>　　(4.16)</b></p><p>　

49、　其等效負(fù)載可按公式(4.4)估算：</p><p>　　由公式(4.5)得：</p><p>　　查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)： CDM2510-2.5。絲杠公稱直徑為φ25mm，基本導(dǎo)程，其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷，圈數(shù)列數(shù)=2.51，絲杠螺母副的接觸剛度為，絲杠底徑24.5mm，螺母長(zhǎng)度為125mm，取絲杠的精度為3級(jí)。在本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片預(yù)緊。兩邊的軸承選

50、為φ17mm與φ20mm。 </p><p><b>　　4.2.5臨界轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　由公式(4.6)</b></p><p><b>

51、;　　取，</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　4.2.6絲杠扭轉(zhuǎn)剛度</p><p>　　絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度由公式(4.7)計(jì)算： </p><p>　　由文獻(xiàn)[7,8]得：</p><p>　　平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為</p>&l

52、t;p><b>　　絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率按公式(4.8)計(jì)算:</p><p>　　顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于1500r/min，可以滿足要求。</p><p>　　4.2.7傳動(dòng)精度計(jì)算</p><p>　　導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中，L值

53、分別為650mm和100mm。</p><p>　　由公式(4.9) ，最大與最小機(jī)械傳動(dòng)剛度：</p><p>　　最大和最小機(jī)械傳動(dòng)剛度：</p><p>　　由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差據(jù)公式(4.10)</p><p>　　對(duì)于3級(jí)滾珠絲杠，其任意300mm導(dǎo)程公差為 ，機(jī)床定位精度，所以，，可以滿足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差

54、小于（1/31/5）機(jī)床定位精度的要求。再加上閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，定位精度能進(jìn)一步提高。</p><p>　　4.2.8伺服電機(jī)計(jì)算及電機(jī)的選擇</p><p><b>　　扭矩的計(jì)算</b></p><p><b>　　理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　查表知3級(jí)滾珠絲杠 ， 而&l

55、t;/p><p>　　由公式(4.11) </p><p><b>　　最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩</b></p><p>　　對(duì)于3級(jí)滾珠絲杠，，由式(4.12)</p><p>　　3) 驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由公式(4.13) </p><

56、p>　　4) 支承軸承所需啟動(dòng)扭矩</p><p><b>　　查軸承表：</b></p><p><b>　　對(duì)于的軸承，其,</b></p><p><b>　　則 .</b></p><p>　　5) 驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩</p><p>

57、;<b>　　電機(jī)的額定扭矩</b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算的扭矩及文獻(xiàn)[12]，選擇電機(jī)其額定功率為0.9。</p><p><b>　　第5章機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1滾珠絲杠的支承</p><p>　　滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。因

58、此對(duì)絲杠的軸向精度和軸向剛度應(yīng)有較高要求，其兩端支承的配置情況有：一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短絲杠和垂直進(jìn)給絲杠；一端固定一端浮動(dòng)的方式，常用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠；以及兩端固定的安裝方式，常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠，這種配置方式可對(duì)絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸。因此在此設(shè)計(jì)中采用兩端固定的方式，以實(shí)現(xiàn)高剛度、高精度以及對(duì)絲杠進(jìn)行拉伸。</p><p>　　絲杠中常用的滾動(dòng)軸承有以下兩種：滾針—

59、推力圓柱滾子組合軸承和接觸角為60°角接觸軸承，在這兩種軸承中，60°角接觸軸承的摩擦力矩小于后者，而且可以根據(jù)需要進(jìn)行組合，但剛度較后者低，目前在一般中小型數(shù)控機(jī)床中被廣泛應(yīng)用。滾針—圓柱滾子軸承多用于重載和要求高剛度的地方。</p><p>　　60°角接觸軸承的組合配置形式有面對(duì)面的組合、背靠背組合、同向組合、一對(duì)同向與左邊一個(gè)面對(duì)面組合。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過程

60、中難免有誤差，又由于面對(duì)面組合方式，兩接觸線與軸線交點(diǎn)間的距離比背對(duì)背時(shí)小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整較易。因此在進(jìn)給傳動(dòng)中面對(duì)面組合用得較多。在此設(shè)計(jì)中采用了以面對(duì)面配對(duì)組合的60°角接觸軸承，以容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。滾珠絲杠工作時(shí)要發(fā)熱，其溫度高于床身。為了補(bǔ)償因絲杠熱膨脹而引起的定位精度誤差，可采用絲杠預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)，使預(yù)拉伸量略大于熱膨脹量。</p><p>　　5.2滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊</p>

61、;<p>　　滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，是數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中使用最為廣泛的傳動(dòng)裝置。</p><p>　　滾珠絲杠在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸區(qū)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重接觸變形，接觸剛度與接觸表面預(yù)緊力成正比。如果滾珠絲杠螺母副間存在間隙，接觸剛度較小；當(dāng)滾珠絲杠反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母不會(huì)立即反向，存在死區(qū)，影響絲杠的傳動(dòng)精度。因此，滾珠絲杠螺母副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以

62、保證絲杠、滾珠和螺母之間沒有間隙，提高滾珠絲杠螺母副的接剛度。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副采用偏心軸套式調(diào)整法達(dá)到消除齒輪間隙的目的,如圖5- 1所示:</p><p>　　1.齒輪；2.偏心軸套；3.齒輪。</p><p>　　圖中1代表齒輪，2代表偏心軸套，電動(dòng)機(jī)通過偏心軸套2安裝在齒輪箱上，偏心軸套可以在一定程度上消除因齒厚誤差和中心距誤差引起的齒側(cè)

63、間隙。</p><p>　　通過調(diào)整兩個(gè)螺母之間的軸向位置，使兩個(gè)螺母的滾珠在承受載荷之前，分別與絲杠的兩個(gè)不同的側(cè)面接觸，產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，以達(dá)到提高軸向剛度的目的。調(diào)整預(yù)緊有多種方式，上圖所示的為墊片調(diào)整式，通過改變墊片的厚薄來改變兩個(gè)螺母之間的軸向距離，實(shí)現(xiàn)軸向間隙消除和預(yù)緊。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、可靠性好。</p><p>　　第6章主要結(jié)構(gòu)性能及特點(diǎn)分析</p

64、><p>　　6.1 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)工作原理及特點(diǎn)</p><p>　　如圖6-1所示，在絲杠和螺母上分別加工出圓弧形螺旋槽，這兩個(gè)圓弧形槽合起來便形成了螺旋滾道，在滾道內(nèi)裝入滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在螺旋滾道內(nèi)滾動(dòng)，迫使二者發(fā)生軸向相對(duì)位移。為防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能返回絲杠螺母之間構(gòu)成一個(gè)閉合回路。由于滾珠的存在，絲杠與螺母之間是滾動(dòng)摩

65、擦，僅在滾珠之間存在滑動(dòng)摩擦。</p><p>　　滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)具有下列特點(diǎn)：</p><p>　?。?）摩擦損失小、傳動(dòng)效率高；</p><p>　?。?）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，摩擦力小、靈敏度高、低速時(shí)無爬行；</p><p>　　（3）軸向剛度高、反向定位精度高；</p><p>　?。?）摩損小、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單；&l

66、t;/p><p>　?。?）傳動(dòng)具有可逆性、不能自鎖； </p><p>　?。?）同步性好，用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置時(shí)，可獲得較好的同步性；</p><p>　?。?）有專業(yè)廠生產(chǎn)，選用配套方便。 </p><p>　　6.2滾珠絲杠安裝方式特點(diǎn)</p><p>　　采用兩端固定的安裝方式，這種

67、支承剛度最高，只要軸承無軸向間隙，絲杠的拉壓剛度可提高四倍。可以進(jìn)行預(yù)拉伸安裝，克服熱膨脹。當(dāng)溫升超過預(yù)計(jì)的溫升時(shí)，不會(huì)像雙向游動(dòng)那樣產(chǎn)生軸向間隙，但實(shí)現(xiàn)預(yù)拉伸及其調(diào)整方法較為復(fù)雜。</p><p><b>　　第7章總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能

68、力的具體訓(xùn)練和考察過程。</p><p>　　回顧起此次<<數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)>>課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從從拿到題目到完成整個(gè)課程設(shè)計(jì)，從理論到實(shí)踐，在整整一個(gè)月的日子里，可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐

69、相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說滾珠絲杠的選擇……通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在田老師的辛勤指導(dǎo)下，終于迎刃而

70、解。同時(shí)，在田老師的身上我學(xué)得到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！</p><p><b>　　第8章參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2002.1.</p><p>　　[2] 師鴻飛等.我國(guó)數(shù)控車床的現(xiàn)狀

71、和發(fā)展趨勢(shì)[N].現(xiàn)代制造,2002.</p><p>　　[3] 周毅.數(shù)控車床在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用[N].市場(chǎng)縱橫,2005.</p><p>　　[4] 白恩遠(yuǎn).現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)[M].北京:北京工業(yè)出版社,2002.1.</p><p>　　[5] 許兆豐等.車工工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980.</p><p

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73、t;/p><p>　　[10] 謝紅.數(shù)控機(jī)床機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2004.8.</p><p>　　[11] 山東濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司. 博特產(chǎn)品系列.</p><p>　　[12] SIEMENS公司.西門子(驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)).2002.</p><p>　　[13] 趙寶生.CNC32數(shù)控車床

74、的床身設(shè)計(jì)[N].機(jī)械管理開發(fā),2004.8.</p><p>　　[14] 戴曙主編.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1995.10.</p><p>　　[15] 趙健.如何選擇數(shù)控車床[N].機(jī)械工程師,2001.3.</p><p>　　[16] 關(guān)雄飛.數(shù)控加工技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.8.</p><