《普通車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《普通車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)（32頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

普通車(chē)床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 課題來(lái)源及研究目的和意義 1 1.2 普通車(chē)床數(shù)控化的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1 1.3 普通車(chē)床的數(shù)控化改造方案分析 5 1.3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 5 1.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 6 第2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10 2.1滾珠絲杠的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………13 2.2滾珠絲杠副絲杠副傳動(dòng)法面截形，循環(huán)方式等的確定……………………….14 2.3滾珠絲杠的預(yù)緊…………………………………………………………………15 第3章 車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………...15 3.1 同步帶輪選擇.......................................................................................................16 3.2 步進(jìn)電機(jī)選取與計(jì)算...........................................................................................17 3.2.1橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中步進(jìn)電機(jī)的選用計(jì)算.......................................................18 3.2.2 縱向金給機(jī)構(gòu)中步進(jìn)電機(jī)的選用計(jì)算......................................................19 3.3傳動(dòng)齒輪的選擇計(jì)算與校核................................................................................20 3.3.1齒輪的選擇.....................................................................................................21 3.3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì).....................................................................................22 3.3.3齒輪的校核.....................................................................................................23 3.4直線(xiàn)導(dǎo)軌的選擇....................................................................................................24 3.4.1直線(xiàn)導(dǎo)軌的確定.............................................................................................24 第4章 車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)各部件的選取及校核……………………………....24 4.1 聯(lián)軸器的選取…………………………………………………………………...25 4.2滾珠絲杠選取與校核……………………………………………………………26 4.3滾動(dòng)軸承的選取與計(jì)算……………………………………………………........24 結(jié) 論 35 參 考 文 獻(xiàn) 36 致 謝 37 第1章 緒 論 1.1 概述 數(shù)控機(jī)床——是數(shù)字控制機(jī)床（Computernumericalcontrolmachine tools）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床主要組成有：程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測(cè)裝置、輔助控制裝置、機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，自動(dòng)完成對(duì)主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、 刀具運(yùn)動(dòng)軌跡以及其他機(jī)床輔助功能（如自動(dòng)換刀、自動(dòng)冷卻等）的控制。它必須利用伺服進(jìn)給系統(tǒng)代替普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，并可以通過(guò)主軸調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軸自動(dòng)變速。因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，數(shù)控機(jī)床主軸箱和進(jìn)給變速箱的結(jié)果一般都非常簡(jiǎn)單；齒輪、軸類(lèi)零件、軸承的數(shù)量大為減少；電動(dòng)機(jī)可以直接連接主軸和滾珠絲杠，不用齒輪。在使用直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)、電主軸的場(chǎng)合，甚至可以不用絲杠、主軸箱。在操作上，它不像普通機(jī)床那樣，需要操作者通過(guò)手柄進(jìn)行調(diào)整和變速，操作機(jī)構(gòu)比普通機(jī)床要簡(jiǎn)單的多，多機(jī)床甚至沒(méi)有手動(dòng)機(jī)械操作機(jī)構(gòu)。此外， 由于數(shù)控機(jī)床的大部分輔助動(dòng)作都可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的輔助功能（M功能）進(jìn)行控制，因此常用的操作按鈕也比普通機(jī)床少，操作更方便、更簡(jiǎn)單。 1.2 普通車(chē)床數(shù)控化的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，數(shù)控車(chē)床給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控車(chē)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控車(chē)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控車(chē)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控車(chē)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。為了應(yīng)對(duì)國(guó)際金融危機(jī)，企業(yè)紛紛調(diào)整數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)政策，競(jìng)相發(fā)展高檔數(shù)控機(jī)床，以促進(jìn)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而目前我國(guó)處于裝備更新?lián)Q代的高峰期和工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵期，對(duì)數(shù)控機(jī)床尤其是高檔數(shù)控機(jī)床的需求，仍將維持30%以上的高增長(zhǎng)水平，預(yù)計(jì)這一增長(zhǎng)速度仍將維持35年。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問(wèn)題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的需求日益增長(zhǎng)，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床功能部件的創(chuàng)新升級(jí)。目前我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件工業(yè)還不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需要，國(guó)內(nèi)數(shù)控功能部件產(chǎn)業(yè)主要存在以下問(wèn)題：適應(yīng)性和滿(mǎn)足度遠(yuǎn)達(dá)不到市場(chǎng)需求；我國(guó)數(shù)控功能部件生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模?。缓诵牧悴苛恳揽窟M(jìn)口；缺乏高技術(shù)含量威脅產(chǎn)業(yè)安全，機(jī)床行業(yè)高端化發(fā)展四步曲。 　　業(yè)內(nèi)人士表示，我國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以發(fā)展數(shù)控機(jī)床為主導(dǎo)、主機(jī)為龍頭、完善配套為基礎(chǔ)，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品從低端到高端、從初級(jí)產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變。更有專(zhuān)家為機(jī)床行業(yè)高端化發(fā)展提出了四方面觀點(diǎn)，為機(jī)床行業(yè)高端發(fā)展進(jìn)程盡微薄之力。 　　一是積極落實(shí)“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國(guó)家科技專(zhuān)項(xiàng)，創(chuàng)造國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新技術(shù)的大環(huán)境，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，企業(yè)為主題，以科研院校為根基，全方位帶動(dòng)我國(guó)高新技術(shù)的創(chuàng)新。 二是開(kāi)拓新的數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)或升級(jí)現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)，帶動(dòng)普通機(jī)床及半自動(dòng)機(jī)床的升級(jí)改造和淘汰更新。極力拉動(dòng)國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的內(nèi)需，帶動(dòng)高端機(jī)床產(chǎn)業(yè)的快速升級(jí)。 三是緊抓技術(shù)改造，促進(jìn)中高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化整體升級(jí)。充分利用國(guó)家技術(shù)改造貼息等優(yōu)惠政策，圍繞重點(diǎn)，加強(qiáng)管理，提高資金投入產(chǎn)出比，打好根基，為技術(shù)創(chuàng)新提供長(zhǎng)足發(fā)展。 四是強(qiáng)化企業(yè)管理，節(jié)省成本提提高高效。數(shù)控機(jī)床企業(yè)要從內(nèi)部管理的強(qiáng)化切入，開(kāi)展結(jié)本高效的行動(dòng)，維持資金流合理運(yùn)轉(zhuǎn)，人力資源的合理分配，避免勞民傷財(cái)，確保企業(yè)正常的運(yùn)營(yíng)。高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備專(zhuān)項(xiàng)將實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新能力顯著提高，掌握一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，總體技術(shù)水平進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列；屆時(shí)，主機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件“中檔規(guī)模化、高檔產(chǎn)業(yè)化”將得以實(shí)現(xiàn)，我國(guó)將研制出一批具備國(guó)際先進(jìn)水平的關(guān)鍵裝備；進(jìn)口量大的高速、精密立臥式加工中心、數(shù)控車(chē)床等產(chǎn)品市場(chǎng)占有率將有明顯提升。 　　近年來(lái)，中國(guó)通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、消化吸收和自主開(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，為數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。希望未來(lái)機(jī)床行業(yè)可以帶來(lái)更多最新設(shè)備和前沿技術(shù)，以滿(mǎn)足制造業(yè)對(duì)高效加工日益增長(zhǎng)的需求。 1.3 普通車(chē)床的數(shù)控化改造方案分析 1.3.1機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 本課題是設(shè)計(jì)一種普通車(chē)床的數(shù)控化改造設(shè)備，此設(shè)備的工作臺(tái)可以在X,Y軸兩個(gè)方向自由移動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)控制，人們只需啟動(dòng)和關(guān)閉開(kāi)關(guān)，即可實(shí)現(xiàn)車(chē)床在任意位置的停止，可以實(shí)現(xiàn)將工件移動(dòng)到指定的位置，為加工提供方便。 由于為了普通車(chē)床數(shù)控化后可以實(shí)現(xiàn)多種方案，本課題采用車(chē)床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿的方式來(lái)帶動(dòng)工作臺(tái)的平移，現(xiàn)提供以下設(shè)計(jì)方案： 步進(jìn)電機(jī) 工作臺(tái) 滾滾絲桿 聯(lián)軸器 圖1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿實(shí)現(xiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)方案 此種方案為傳統(tǒng)的的進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，此種方案步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲桿通過(guò)聯(lián)軸器固結(jié)，絲桿螺母裝在滾珠絲桿上面，保持滾珠絲桿與工作臺(tái)通過(guò)螺紋連接，，這種方法由于滾珠絲桿動(dòng)，從而帶動(dòng)絲桿螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的平移，可以做X、Y方向的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)床工作臺(tái)的快速進(jìn)給。此種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，造價(jià)低廉，定位精準(zhǔn)，可靠，符合此次設(shè)計(jì)的要求，因此此種方案雖然是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，但切合實(shí)際，我們優(yōu)先考慮。 1.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 確定好設(shè)計(jì)方案后我們對(duì)整體方案進(jìn)行大體設(shè)計(jì)布局，整個(gè)傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，由于需要在任意位置能停止，本次設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)我們采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速很快，需要分配傳動(dòng)減速比，需要加減速器進(jìn)行減速，經(jīng)過(guò)減速器出來(lái)后，通過(guò)聯(lián)軸器或者連接套，使步進(jìn)電機(jī)輸出軸與滾珠絲桿相鏈接，而滾珠絲桿與滾珠螺母配合，滾珠螺母是與車(chē)床的橫向，縱向移動(dòng)工作臺(tái)通過(guò)螺紋連接的，這樣，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，就帶動(dòng)滾筒絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)又帶動(dòng)與滾珠螺母固接的工作移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了工件在車(chē)床上面任意位置的變化，從而實(shí)現(xiàn)了普通車(chē)床無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，直接通過(guò)按鈕代替繁雜的人力就能夠解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)工件的快速進(jìn)給。具體結(jié)構(gòu)圖如下： 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 第2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1滾珠絲杠的設(shè)計(jì) （1）傳動(dòng)效率高 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠系統(tǒng)的2～4倍，能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)可逆）。 （2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)、低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。 （3）高精度 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長(zhǎng)，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 （4）高耐用性鋼球滾動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過(guò)程純屬滾動(dòng)，相對(duì)對(duì)磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 （5）同步性好由于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無(wú)阻滯、無(wú)滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 （6）高可靠性與其它傳動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑和防塵。在特殊場(chǎng)合可在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下工作。 一般來(lái)說(shuō)滾珠絲杠在工作中應(yīng)該預(yù)緊以提高絲杠的剛度，從而提高傳動(dòng)精度，但在本機(jī)械系統(tǒng)中由于絲杠所承受的彎矩很小，所以我覺(jué)得沒(méi)必要進(jìn)行預(yù)緊，所以安裝方式是一端固定一端游動(dòng)的形式。X軸向的工作臺(tái)與其上面所安裝的機(jī)械結(jié)構(gòu)重力約10N，焊槍在焊接時(shí)由于電流作用與工件之間的相互吸引力約2N。 2.2滾珠絲杠副絲杠副傳動(dòng)法面截形，循環(huán)方式等的確定 查《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，根據(jù)滾珠絲杠副螺紋滾道法面截形、參數(shù)和特點(diǎn)的比較選擇如下： （1）確定選擇螺紋滾道法面截形為單圓弧，參數(shù)公式見(jiàn)表8.2-11，接觸角為=45。其特點(diǎn)是：磨削滾道的砂輪成形簡(jiǎn)便，可得到較高的加工精度。有較高的接觸強(qiáng)度，但比值/小，運(yùn)行時(shí)摩擦損失增大。接觸角α隨初始間隙和軸向載荷的大小變化，為保證α=，必須嚴(yán)格控制徑向間隙。圖示如圖2 圖2 單圓弧法面截形 （2）單圓弧法面截形要求消除間隙和調(diào)整預(yù)緊必須采用雙螺母結(jié)構(gòu)。 （3）根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)，選用內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式反向器，其特點(diǎn)是徑向尺寸小，循環(huán)通道短，摩擦損失小，傳動(dòng)效率高。 2.3 滾珠絲杠的預(yù)緊 滾珠絲杠副除了對(duì)本身單一方向的傳動(dòng)精度有要求外，對(duì)其軸向間隙也有要求，以保證其反向傳動(dòng)的精度。我們通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊方式（圖3） 圖3 雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊示意圖 雙螺母預(yù)緊的結(jié)構(gòu)通常有三種： 1.墊片調(diào)隙式(圖4) 圖4 墊片調(diào)隙式 調(diào)整方法：調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。為便于調(diào)整，墊片常制成剖分式。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，剛度高；但調(diào)整不便，滾道有磨損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和預(yù)緊。適用于高剛度重載傳動(dòng)。 2.螺紋調(diào)隙式(圖5) 圖5 螺紋調(diào)隙式 調(diào)整方式：調(diào)整端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便；但準(zhǔn)確性差，且易于松動(dòng)。用于剛度要求不高或需隨時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊力的傳動(dòng)。 3.齒差調(diào)隙式(圖6) 圖6 齒差調(diào)隙式 調(diào)整方式：螺母1、2的凸緣上有外齒，分別與緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈3、4嚙合，其齒數(shù)風(fēng)別為Z1和Z2，且Z2=Z1+1。兩個(gè)螺母向相同方向同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，調(diào)整軸向位移量為：(Ph—導(dǎo)程)。 特點(diǎn)：能夠精確地調(diào)整預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配調(diào)整比較復(fù)雜，宜用于高精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)中將采用的是雙螺母內(nèi)循環(huán)墊片調(diào)整式滾動(dòng)螺旋副來(lái)消除間隙。 墊片調(diào)整式有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，裝卸方便，剛度高的特點(diǎn)。 第3章 車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 同步帶輪選擇 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)同步輪傳動(dòng)中同步輪的選?。? (1)傳動(dòng)名義功率P_=0.5kW (2)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=1500r／min，從動(dòng)輪 =350r／min (3)中心距a=100mm左右 (4)工作情況，24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)． 求設(shè)計(jì)功率P=K0 Pm=0.42= 0.8Kw，式中Ko為載荷修正系數(shù) 由設(shè)計(jì)功率0.8Kw 和n =1500r／min，由查得帶的型號(hào)為L(zhǎng)型，對(duì)應(yīng)節(jié)距P =9.525mm （1）選擇小帶輪齒數(shù) 由小帶輪轉(zhuǎn)速n=1500r/min，L型帶，查表得小帶輪最小許用齒數(shù) Z1=14，則大帶輪齒數(shù) Z2= i Z1，其中i= n1／n2=1500／350=4．286 Z2=4．28614=60取標(biāo)準(zhǔn)帶輪齒敦==60 （2）確定帶輪節(jié)圓直徑 dI==Pb Z1/π=42.736mm d2= Pb Z2/π=182mm （3）確定同步帶的節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度L， L= 2acosψ +π(d2+d1 )／2+πψ( d2-d1)／180 式中：ψ =sin-1 (d2-d1)/2a =0．218；12．6 (以a=100mm代入) 則L =150.54 選擇最接近計(jì)算值的標(biāo)準(zhǔn) 節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)(見(jiàn)表4)L=160.20mm （4）計(jì)算同步帶齒數(shù)z Zb=Lp/Pb=160.20/9.525=17 （5）傳動(dòng)中心距n的計(jì)算 a=Pb( Z2-Z1)／2zcosθ 式中： inV =3．14l6 inVθ=tgθ-θ用逐步逼近法計(jì)算，θ=1．351 8(弧度)代入上式 得出a=102.45與精確計(jì)算結(jié)果相似。 最后測(cè)量裝置同步帶選用L型同步帶P= 9.525mm ZB=17， L,= 150．20ram b．= 25.4mm 同步帶輪： Z1=14，Z2=60，dI==Pb Z1/π=42.736mm d2= Pb Z2/π=182mm 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)同步輪傳動(dòng)中同步輪的選?。? 1)傳動(dòng)名義功率P_=0.25kW (2)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=1500r／min，從動(dòng)輪 =350r／min (3)中心距a=55mm左右 (4)工作情況， 24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)． 求設(shè)計(jì)功率P=K0 Pm=0.32= 0.6Kw，式中Ko為載荷修正系數(shù) 由設(shè)計(jì)功率0.6Kw 和n =1500r／min，由查得帶的型號(hào)為XL型，對(duì)應(yīng)節(jié)距P =5.08mm （1）選擇小帶輪齒數(shù) 由小帶輪轉(zhuǎn)速n=1500r/min，L型帶，查表得小帶輪最小許用齒數(shù) Z1=12，則大帶輪齒數(shù) Z2= i Z1，其中i= n1／n2=1500／350=4．286 Z2=4．28612=51取標(biāo)準(zhǔn)帶輪齒敦==50 （2）確定帶輪節(jié)圓直徑 dI==Pb Z1/π=19.414mm d2= Pb Z2/π=80.9mm （3）確定同步帶的節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度L， L= 2acosψ +π(d2+d1 )／2+πψ( d2-d1)／180 式中：ψ =sin-1 (d2-d1)/2a =0．218；12．6 (以a=100mm代入) 則L =54.54 選擇最接近計(jì)算值的標(biāo)準(zhǔn) 節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)(見(jiàn)表4)L=55.20mm （4）計(jì)算同步帶齒數(shù)z Zb=Lp/Pb=55.20/5.08=11 （5）傳動(dòng)中心距n的計(jì)算 a=Pb( Z2-Z1)／2zcosθ 式中： inV =3．14l6 inVθ=tgθ-θ用逐步逼近法計(jì)算，θ=1．351 8(弧度)代入上式得出a=102.45與精確計(jì)算結(jié)果相似。 最后測(cè)量裝置同步帶選用XL型同步帶P= 5.08mm ZB=11， L,= 55．20ram b．= 9.5mm 同步帶輪： Z1=11，Z2=50，dI==Pb Z1/π=19.4146mm d2= Pb Z2/π=80.9mm 3.2 步進(jìn)電機(jī)選取與計(jì)算 3.2.1橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中步進(jìn)電機(jī)的選用計(jì)算 1、各參數(shù)設(shè)定 滑塊工作重量臺(tái)w=60N 工作臺(tái)上最大承受重量為200N 滑塊與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù)=0.08 滑塊進(jìn)給速=1～1000毫米/分 滾珠絲桿導(dǎo)程Lp=1.5毫米 滾珠絲桿節(jié)圓直徑（名義直徑）=12毫米 絲桿總長(zhǎng)=320毫米 定位精度0.001毫米 2、確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) （1）脈沖當(dāng)量的選擇，脈沖當(dāng)量：一個(gè)指令脈沖使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)的移動(dòng)距離=0.01mm/p（輸入一個(gè)指令脈沖工作臺(tái)移動(dòng)0.01毫米）[7]。 初選之相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角0.60 /1.20 ，當(dāng)三相六拍運(yùn)行時(shí)，步距角￡=0.60 其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)S==600 p/r 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿間的傳動(dòng)比i為1 （2）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算[7] 1、空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩 得= =0.014N.M 2、測(cè)量?jī)x工作時(shí)的轉(zhuǎn)矩 得=0.467N.M 得電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為（0.3～0.5）TL=（0.1152～0.192）N.M （3）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 1、滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js= Js=5.146x10-6 kgm2 2、滑塊的運(yùn)動(dòng)慣量 得JW=3.419x10-7 kgm2 換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JL= 得JL=0.00035 kgm2 （4） 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)，根據(jù)TL=（0.1152～0.192）N.M和電動(dòng)機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.00035初步選定電動(dòng)型號(hào)為85BYG3H358B反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的最大靜扭距Tmax=6.0N.M 查表選用兩個(gè)85BYG3H358B型步進(jìn)電機(jī)。 電機(jī)的有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表2.1： 表2.1 測(cè)量裝置步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（mm） 重量 (N) 步距角 最大靜轉(zhuǎn)矩 最高空載啟動(dòng)頻率 （step/s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長(zhǎng)度 軸徑 85BYG3H358B 0.6-1.2 6.0 500 3 60 5.8 85 97 12 35 1、各參數(shù)設(shè)定 滑塊工作重量臺(tái)w=90N 工作臺(tái)上最大承受重量為400N 滑塊與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù)=0.08 滑塊進(jìn)給速=1～1000毫米/分 滾珠絲桿導(dǎo)程Lp=1.5毫米 滾珠絲桿節(jié)圓直徑（名義直徑）=12毫米 絲桿總長(zhǎng)=1000毫米 定位精度0.001毫米 確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) （1）脈沖當(dāng)量的選擇，脈沖當(dāng)量：一個(gè)指令脈沖使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)的移動(dòng)距離=0.01mm/p（輸入一個(gè)指令脈沖工作臺(tái)移動(dòng)0.01毫米）[7]。 初選之相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角0.60 /1.2 ，當(dāng)三相六拍運(yùn)行時(shí)，步距角￡=0.60其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)S==4600 p/r 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿間的傳動(dòng)比i為1 （2）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算[7] 1、空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩 得= =0.025N.M 2、測(cè)量?jī)x工作時(shí)的轉(zhuǎn)矩 得=0.56N.M 得電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為（0.5～0.7）TL=（0.1352～0.232）N.M （3）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 1、滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js= Js=1.6x10-5 kgm2 2、滑塊的運(yùn)動(dòng)慣量 得JW=5.7x10-7 kgm2換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: JL= 得JL=0.00035 kgm2； （4） 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)，根據(jù)TL=（0.1352～0.232）N.M和電動(dòng)機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.00035初步選定電動(dòng)型號(hào)為110BYG3H525反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的最大靜扭距Tmax=8.0N.M ; 表2.2 步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（mm） 重量 (N) 步距角 最大靜轉(zhuǎn)矩 最高空載啟動(dòng)頻率 （step/s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長(zhǎng)度 軸徑 110BYG3H525 0.6-1.2 8.0 500 3 60 2.5 110 126 16 50 3.2.2橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中步進(jìn)電機(jī)的選用計(jì)算 1、設(shè)計(jì)參數(shù) 滑塊工作重量臺(tái)w=40N 工作臺(tái)上最大承受重量為200N 滑塊與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù)=0.08 滑塊進(jìn)給速=1～1000毫米/分 滾珠絲桿導(dǎo)程Lp=1.5毫米 滾珠絲桿節(jié)圓直徑（名義直徑）=12毫米 絲桿總長(zhǎng)=1000毫米 定位精度0.001毫米，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為： +me2 Jg=4.99X10-2 kgm2; 傳動(dòng)齒輪1的慣量為J=1/8md2+me2=0.05 kgm2; 傳動(dòng)齒輪2的慣量為J=1/8md2+me2=0. 55 kgm2; 總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.049+0.05+0.55=0.649 kgm2; 可得電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.649，初步選定電動(dòng)型號(hào)為110BYG3H525反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 查表選用110BYG3H525型步進(jìn)電機(jī)。 表2.3 電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（mm） 重量 N 步距角 最大靜轉(zhuǎn)矩 最高空載啟動(dòng)頻率 （step/s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長(zhǎng)度 軸徑 110BYG3H525 0.6/1.2 12 480 3 60 3.5 110 150 20 70 3.3傳動(dòng)齒輪選擇計(jì)算與校核 3.3.1齒輪的選擇 1）選擇小齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 2） 精度等級(jí)選用7級(jí)精度； 3）小齒輪齒數(shù)z1＝41，大齒輪齒數(shù)z2＝74的； 4） 齒輪模數(shù)都為3的直齒輪 3.3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過(guò)低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1） 試選Kt＝1.6 （2）選取區(qū)域系數(shù)ZH＝2.433 （3）選取尺寬系數(shù)φd＝1 （4）查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，則εα＝εα1＋εα2＝1.62 （5）查得材料的彈性影響系數(shù)ZE＝189.8Mpa （6）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1＝600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限σHlim2＝550MPa； （7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1＝60n1jLh＝601921（283005）＝3.3210e8 N2＝N1/5＝6.64107 （8） 查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1＝0.95； KHN2＝0.98 （9） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由得 [σH]1＝＝0.95600MPa＝570MPa [σH]2＝＝0.98550MPa＝539MPa [σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa 3.3.3齒輪的校核 根據(jù)以上所得：m=3,Z1=41,Z2=74, 兩齒輪材料均選用45,表面淬火，48~55HRC。 查得： 預(yù)期齒輪壽命5年，每天工作12小時(shí)，工作載荷為輕微沖擊，則 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖，得： (1) 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 (2) 載荷系數(shù)，取K=1.5 查得： 接觸應(yīng)力為： (2)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 取 K=1.5 查表：許用彎曲應(yīng)力： 彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 則： 由上述計(jì)算可知，均滿(mǎn)足要求。 3.4直線(xiàn)導(dǎo)軌的選擇 3.4.1直線(xiàn)導(dǎo)軌的確定 導(dǎo)軌主要根據(jù)導(dǎo)軌副之間的摩擦情況，導(dǎo)軌分為： （1）滑動(dòng)導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌之間為滑動(dòng)摩擦。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，剛度好，抗振性高，是機(jī)床上最廣泛采用的。 特點(diǎn)：導(dǎo)向精度高，不會(huì)出現(xiàn)間隙，能自動(dòng)補(bǔ)償磨損。一般選取三角形頂角γ=90,重型機(jī)械采用大頂角γ=110～120。當(dāng)水平力大于垂直力，V形導(dǎo)軌兩側(cè)受力不均勻時(shí)，采用不對(duì)稱(chēng)V形導(dǎo)軌。直線(xiàn)導(dǎo)軌和圓導(dǎo)軌均可采用 　　承載能力大，制造方便。必須留有側(cè)向間隙。不能補(bǔ)償磨損。用鑲條調(diào)整時(shí)，會(huì)降低導(dǎo)向精度。 需注意導(dǎo)軌的保護(hù)。直線(xiàn)導(dǎo)軌和圓導(dǎo)軌均可采用 尺寸緊湊，適用于要求高度小﹑導(dǎo)軌層數(shù)多的場(chǎng)合?？蓸?gòu)成閉式導(dǎo)軌。用一根鑲條可以調(diào)整各面的間隙。剛度比平面導(dǎo)軌小。制造簡(jiǎn)單，彎曲剛度小，主要用于受軸向載荷的導(dǎo)軌。適用于同時(shí)作直線(xiàn)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。 （2）滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過(guò)淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動(dòng)，在滑塊端部鋼球又通過(guò)返向裝置（返向器）進(jìn)入返向孔后再 進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。 特點(diǎn)： 滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉?，使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力，從而獲得： 動(dòng)、靜摩擦力之差很小，隨動(dòng)性極好，即驅(qū)動(dòng)信號(hào)與機(jī)械動(dòng)作滯后的時(shí)間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。 驅(qū)動(dòng)功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一。與V型十字交叉滾子導(dǎo)軌相比，摩擦阻力可下降約40倍。 適應(yīng)高速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其瞬時(shí)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌提高約10倍。能實(shí)現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度。 能實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)剛度。 成對(duì)使用導(dǎo)軌副時(shí)，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件（導(dǎo)軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎(chǔ)件的機(jī)械制造成本與難度。導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點(diǎn)接觸時(shí)大大提高，滾動(dòng)摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。 導(dǎo)軌采用表面硬化處理，使導(dǎo)軌具有良好的可校性；心部保持良好的機(jī)械性能。簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3》第二版選取直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副系列，又根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)要求的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)初步選擇: (1)直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副選取四方向等載荷型（GGB型），其特點(diǎn)是：垂直向上向下和左右水平額定載荷是等同的，額定載荷比較大，剛度高。 (2)尺寸規(guī)格初選45，其結(jié)構(gòu)形式選擇AA 型。 (3)每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)為2。 (6)查出全自動(dòng)軸承磨床推薦的精度等級(jí)為3。 (7)導(dǎo)軌的材料為HT200. 初步確定直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的型號(hào)為GGB45AA1C123 選擇用南京工藝設(shè)備制造廠的滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌如圖1 第4章 車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)各部件的選取及校核 4.1 聯(lián)軸器的選取 由以上條件可知，系統(tǒng)的工況在一定的條件，有以下公式： mm 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則: =1.3X49.24=64012N.Mm 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表14-4，選Lx3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器其工稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1250N.m，而電動(dòng)機(jī)軸的直徑為19mm所以聯(lián)軸器的孔徑不能太小。取=19mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=82mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為60mm。 軸向滾動(dòng)絲杠副絲杠軸，選HL1型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1250000，半聯(lián)軸器的孔徑19mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度42mm。 徑向滾動(dòng)絲杠副絲杠軸選Lx3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1250000，半聯(lián)軸器的孔徑19mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度42mm。 4.2滾珠絲桿的選取與校核 （1） 初始條件 本設(shè)計(jì)的橫向進(jìn)給長(zhǎng)度大于縱向進(jìn)給結(jié)構(gòu)，只校核軸向進(jìn)給結(jié)構(gòu)用的絲杠如下： 由本設(shè)計(jì)要求可知，估算工作臺(tái)的重量和安裝在工作臺(tái)上面的電磁夾具給絲杠的平均工作載荷Fm=4000N，最大軸向行程420 mm，取用絲杠的工作長(zhǎng)度為672mm，有效滾道長(zhǎng)度是500mm。 兩支承間最大距離為：575mm平均轉(zhuǎn)速100r/m使用壽命Lh=15000h,Ra為58-62HRC,要求傳動(dòng)精度0.03mm，螺桿材料為：50Mn， 高、中頻加熱,表面淬火。螺母材料為：CrWMn ，整體淬火、低溫回火。返向器材料為：40Cr，離子滲氮處理螺紋滾道法面截形為半圓弧，螺母采用雙螺母墊片式預(yù)緊方式。 （2） 計(jì)算載荷 （公式摘自《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版中冊(cè)滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算部分，下同） = （式1） 式中為載荷系數(shù)，K為硬度系數(shù)，為短行程系數(shù)。參考《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表18-18，表18-19，表18-20取=1.2，K=1，=1 （3） 計(jì)算額定動(dòng)載荷 計(jì)算額定動(dòng)載荷公式 （式2） 其中n為平均轉(zhuǎn)速，其中Lh=15000h，取n=100r/min,代入上式后計(jì)算得C=21496.42N （4）根據(jù)必須的額定動(dòng)載荷C選擇螺旋尺寸 根據(jù)內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)螺旋副結(jié)構(gòu)，查表8.2-18《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，使選擇規(guī)格的螺旋副C接近 C 或者稍大于C，如下表1， 表1 螺旋尺寸表 結(jié)合公稱(chēng)直徑和公稱(chēng)導(dǎo)程的優(yōu)先配合，綜合考慮選擇參數(shù)如下： 查特征代號(hào)確定型號(hào)為 FD406-3-3/全長(zhǎng)螺紋長(zhǎng)度，其尺寸參數(shù)如下： 額定動(dòng)載荷 公稱(chēng)直徑 公稱(chēng)導(dǎo)程 鋼球直徑 mm 圈數(shù)列數(shù)=13, 螺紋升角 = 基本額定靜載荷 =70650N 滾道半徑R = 0.52 =2.064mm 偏心距e = 0.707x（R-/2）=0.0562mm 絲杠螺紋內(nèi)徑d==35.984mm （5）穩(wěn)定性驗(yàn)算 因?yàn)榻z杠采用一端固定一端鉸支的安裝方式，查表18-7《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》長(zhǎng)度系數(shù)， 參照《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-10取安全系數(shù)[S]=3，因?yàn)槁輻U較長(zhǎng)，絲杠不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷成為臨界載荷F（N）按下式計(jì)算： F= （式3） 式中E為絲杠材料的彈性模量，對(duì)于鋼，E=206GP；l為絲杠工作長(zhǎng)度（m），l=672mm；為絲杠危險(xiǎn)截面軸慣性矩（m）; == （式4） =8.14910m 又 可得： 安全系數(shù)S= F/= （式5） 絲杠安全,不會(huì)失穩(wěn). （6） 剛度驗(yàn)算 按最不利的情況考慮，螺紋螺距因受軸向力引起的彈性變形與受轉(zhuǎn)矩引起的彈性變形方向是一致的。 滾珠絲杠在工作載荷F(N)和轉(zhuǎn)矩T(Nm)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程變形量 (m)為 = （式6） 式中,A為絲杠截面積,A=1/4;為絲杠的極慣性矩,=/32(m);G為絲杠的切變模量,對(duì)鋼G=83.3GP;T（Nm）為轉(zhuǎn)矩。 又T=F （式7） 式中，為摩擦角，其正切值為摩擦系數(shù)；為平均工作載荷；可以查出螺旋副運(yùn)動(dòng)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)取參數(shù)摩擦系數(shù)tan=0.0025，又=，所以樣有下式： T=F 按最不利的情況計(jì)算，F(xiàn)=F有 則每米螺紋距離上彈性變形量為 （式8） 而每米螺紋距離上彈性變形量的許用值見(jiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版中冊(cè)表18-17. 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動(dòng)精度的1/2，即 =3.02μm/m<1/2()=1/2 10μm/m 所以絲杠的剛度是完全滿(mǎn)足要求的。 （7） 效率驗(yàn)算 合格 （式9） 綜上所校核，該絲杠是符合要求的。 同理，徑向傳動(dòng)的滾珠絲杠也好似符合要求的。 4.3滾動(dòng)軸承的選取與計(jì)算 根據(jù)以上工況，如圖所示： 根據(jù)如圖選取深溝球軸承6006 求當(dāng)量載荷P。 FA=309.6N 查表12-5得，6306軸承的Cr=27kN，C0r=15.2kN；輕微沖擊，取fP=1.1 因，查表可得，e=0.21. 因，故P1=fp=1834.8N P2=fp=2305.8N 3.2計(jì)算軸承壽命Lh 已知球軸承ε=3，因工作溫度小于120℃，取ft=1。 滿(mǎn)足壽命要求。 另一端受力如圖所示，根據(jù)圖所選取深溝球軸承6206。 3.3求當(dāng)量載荷P。 查表12-5可得，6210軸承的C0r=19.8kN，Cr=27kN；輕微沖擊，取fP=1.2 P1=fp=2135.2N P2=fp=1277.7N (2)計(jì)算軸承壽命Lh。 已知球軸承ε=3，因工作溫度小于120℃，取ft=1。 （3）因轉(zhuǎn)速較低，此處還需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算 查表得X0=0.6，Y0=0.5，S0=1.2 P01= [0.6，]max＝=1779.3N C0r/P01=11.13＞S0=1.2 滿(mǎn)足壽命要求。 軸向滾珠絲杠副絲杠軸的滾動(dòng)軸承電機(jī)傳動(dòng)部分，初步選擇的滾動(dòng)軸承為0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的推力球軸承51206。 軸向力 ， ，Y=1.9，X=0.4 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 則 則 則 則 則 則 故合格。 徑向滾珠絲杠副絲杠軸的滾動(dòng)軸承電機(jī)傳動(dòng)部分，初步選擇的滾動(dòng)軸承為0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的推力球軸承52207。 軸向力 ， ，Y=1.7，X=0.4 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 則 則 則 則 ， 則 結(jié) 論 通過(guò)本次設(shè)計(jì)普通車(chē)床的數(shù)控化改造，從中深刻掌握到數(shù)控車(chē)床橫向與縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪制出裝配圖和零件圖。然后在通過(guò)三維軟件AUTOCAD軟件進(jìn)行零件的二維建模和裝配圖的建模。 綜上所述得到一下結(jié)論： (1)本設(shè)計(jì)適應(yīng)了普通車(chē)床數(shù)控化改造后的需求，可以使橫向、縱向工作臺(tái)在任意位置下停止。 (2)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿螺母副結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得到了認(rèn)可； (3)充分查找資料根據(jù)計(jì)算結(jié)果和設(shè)計(jì)的需要，選用合適的零部件，并對(duì)其進(jìn)行校核；精度驗(yàn)算； (4)機(jī)械系統(tǒng)中各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，方案合理，能適應(yīng)實(shí)際的情況。 參 考 文 獻(xiàn) [1] Zhang Guoxiong，Liu Shugui，Qiu Zurong，Yu Fusheng，NaYonglin，Leng Changlin.NON-CONTACT MEASUREMENT OF SCULPTURED SURFACE OF ROTATION［J］.CHINESE JOURNAL OF M ECHANICAL ENGIN EERING.Vo1，17，No．4，2004. 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