三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x畢業(yè)設(shè)計(jì)_第1頁
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1、XI'AN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)附件題目:拉刀測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)院(系):機(jī)電工程學(xué)院專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化班級(jí):090202學(xué)生:張棟學(xué) 號(hào): 090202122指導(dǎo)教師:陳曉東2013年6月拉刀測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)摘要由于拉刀在磨齒前進(jìn)行淬火處理后產(chǎn)生變形, 導(dǎo)致齒距不均勻, 從而使磨齒 過程中不能一次調(diào)整好齒輪位置, 為了提高生產(chǎn)效率, 就要先測(cè)出每個(gè)齒間的齒 距,因此拉刀測(cè)量?jī)x就成為提高生產(chǎn)效率的必備機(jī)械設(shè)備。 對(duì)于拉刀測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)采用接觸式測(cè)量方法, 及將測(cè)頭移至拉刀表面, 進(jìn)行在線 測(cè)量,所以拉刀測(cè)量?jī)x要滿足 X,Y, Z,三個(gè)方向的運(yùn)

2、動(dòng),為了滿足運(yùn)動(dòng)的要求,采 用絲杠螺母副的傳動(dòng)方式, 所以需要進(jìn)行合理的選擇絲杠、 電機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)件。 為了 滿足制造的工藝的簡(jiǎn)單性, 要進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 測(cè)頭部分選用能夠滿足在線 測(cè)量的要求。 本文首先了解了絲杠的選擇,導(dǎo)軌的選擇安裝,電機(jī)的選擇,整體設(shè)計(jì)。通過大 致的估算床身質(zhì)量, 以及在滿足測(cè)量精度的情況下確定每個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度, 進(jìn) 而確定電機(jī),絲杠的型號(hào)。然后畫二維裝配圖,零件圖。 通過本次設(shè)計(jì)的拉刀測(cè)量?jī)x對(duì)于測(cè)量裝置有了更深入的認(rèn)識(shí), 也更好的掌握了機(jī) 械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞:拉刀測(cè)量?jī)x,絲杠,電機(jī),導(dǎo)軌。BroachMeasuring InstrumentAbstractSinc

3、ebroachgrinding teethinbeforedeformationafterquenching, resulting in unevenpitch, making agrindingprocess can notadjustthe gear position, In order to improveproduction efficiency, we must first measure thedistanceof eachtoothteeth, so broachesmeasuring instrumentto improve production efficiencyhas b

4、ecomeesse ntialequipmentForBroachmeasuring instrumentwas designed withcontact measurement method, andthe probemovesbroachesthesurface, on-line measurement, Broachmeasuring instrumentto meet theX, Y, Z,movementin three directions, In order to meetthe requirements ofmovement , usingscrew nuttransmissi

5、on mode , a reasonable choicescrew,motor and otherstandard parts 。 In order tomeet themanufacturingprocesssimplicity, to conduct a reasonablebed design, the probepart of the selecti onto meetthe requireme nts ofon li ne measurementFirstly,to understandthe choice ofscrew, railschoose to install, moto

6、r selection, the overall design。 Byrough estimate of thequality ofthe bed, andinthe case ofmeasurement accuracyto meet thedeterminedspeed of movementin each directi,on and to determine themotor, screw models。 Then drawtwo-dimensionalassembly drawings,parts diagram。Through thisdesignbroachmeasuringde

7、viceformeasuringa deeperunderstanding, but alsoa better grasp ofthe mecha ni calstructure desig nKeyword :Broachmeasuring instrument ,Screw,Motor, Rail .目錄中文摘要(I)英文摘要()1 緒論 ( 1 )1.1 課題背景及其意義 (1)1.2拉刀測(cè)量?jī)x的發(fā)展階段及其發(fā)展現(xiàn)況 (1)1.3 設(shè)計(jì)指標(biāo)及其要求 (2)1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容 (2)2 拉刀測(cè)量?jī)x的總體方案設(shè)計(jì) ( 3 )2.1 總體方案設(shè)計(jì)思路 ( 3)2.2 方案提出、分析及確定

8、方案 (4)總體方案提出 ( 5)2.2.2 總體方案分析及方案確定 ( 6)3 拉刀測(cè)量?jī)x的詳細(xì)設(shè)計(jì) ( 7 )3.1X軸的設(shè)計(jì)(7)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (7)軸滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算 (11)軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 (15)軸導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算(16)軸的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 (17)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 (19)3.2Y軸的設(shè)計(jì)(20)3.3Z 軸的設(shè)計(jì) (28)3.4測(cè)頭的設(shè)計(jì)計(jì)算 (35)4 結(jié)論 ( 37 )參考文獻(xiàn) ( 38)致謝 (39)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 ( 40)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)獨(dú)創(chuàng)性聲明 ( 41)、緒論1.1題目背景和意義:拉刀在磨齒前進(jìn)行淬火處理后發(fā)生形變,導(dǎo)致齒距不均勻,從而使磨齒過程

9、 中不能一次調(diào)整好砂輪位置,磨每個(gè)齒時(shí)都需要調(diào)整砂輪位置,生產(chǎn)效率很低, 為了提高磨削拉刀的工作效率,需要在磨削拉刀時(shí),先測(cè)出每個(gè)齒間的齒距,并 根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程,將生成的NC代碼通過串口導(dǎo)入到拉刀磨齒機(jī)的數(shù)控 系統(tǒng),控制整個(gè)磨削過程,提高拉刀磨削生產(chǎn)效率。拉刀刃形復(fù)雜,精度要求高, 制造工藝復(fù)雜,成本高,因此要求拉刀能夠多次重磨,并保證兩次重磨間具有很 高的耐用度,只有這樣才能降低拉削加工的刀具成本, 提高經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)拉刀 重磨,并保持重磨后拉刀的精度和切削性能, 是采用拉削加工的基本前提。拉刀 重磨的傳統(tǒng)加工方法是在專用拉刀磨床上進(jìn)行的,這種加工方法不僅需要復(fù)雜的 手工計(jì)算和機(jī)床調(diào)

10、整,而且加工質(zhì)量嚴(yán)重依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)和技巧, 拉刀精度 和切削性能難以得到保證。所以設(shè)計(jì)拉刀測(cè)量?jī)x,就是為了提高加工精度,提高 工作效率。1.2拉刀測(cè)量?jī)x的發(fā)展階段及其發(fā)展現(xiàn)況:拉刀測(cè)量?jī)x是近十幾年來新發(fā)展的一種高效率精密測(cè)量?jī)x器,它被廣泛用 于機(jī)械制造、儀器制造、電子工業(yè)、汽車和航空工業(yè)中,測(cè)量各種機(jī)械零件、模 具等的形狀尺寸、孔的位置、孔的中心距以及形狀復(fù)雜的輪廓。按日本的定義,這 種測(cè)量機(jī)在X、Y、Z方向一般均有導(dǎo)向機(jī)構(gòu),并在各座標(biāo)上設(shè)有測(cè)量座標(biāo)移動(dòng) 距離的測(cè)長(zhǎng)元件和讀數(shù)裝置,同時(shí)具有放置工件的工作臺(tái),測(cè)量頭可以用手或 機(jī)動(dòng)輕快地移到測(cè)量點(diǎn)上,通過數(shù)顯裝置就能將各方向的座標(biāo)值顯示出來。

11、佝 如果在這種測(cè)量機(jī)上加上諸如分度頭或萬能轉(zhuǎn)臺(tái)之類的附件,它還能在四個(gè)或 五個(gè)座標(biāo)軸上測(cè)量零件。很早以前就有各種各樣的測(cè)量機(jī)。例如測(cè)長(zhǎng)機(jī),它用來 在一個(gè)方向上測(cè)量工件的長(zhǎng)度,實(shí)際上就是一個(gè)座標(biāo)的測(cè)量機(jī),而萬能工具顯 微鏡具有X、Y方向移動(dòng)的工作臺(tái),用以測(cè)量平面內(nèi)的位置,可以稱為雙座標(biāo)測(cè) 量機(jī)。拉刀測(cè)量機(jī)出現(xiàn)以前,三座標(biāo)尺寸測(cè)量方法有兩種:一種是在座標(biāo)機(jī)上用 指示表代替切削刀具作三座標(biāo)尺寸測(cè)量,另一種是將被測(cè)工件放置在平板上, 通過一些和平板垂直或平行的量具(高度規(guī)和量塊等),把被測(cè)工件的形狀、尺 寸和相關(guān)位置測(cè)量出來。因此目前三座標(biāo)測(cè)量機(jī)有兩類:一類是由平板測(cè)量法發(fā) 展而成的,國(guó)外通稱為座標(biāo)測(cè)

12、量機(jī),簡(jiǎn)稱C M M,另一類是由座標(biāo)機(jī)床發(fā)展而成 的,稱為萬能測(cè)量機(jī),簡(jiǎn)稱UMM,其特點(diǎn)是測(cè)量元件沿用原座標(biāo)幢床使用的絲 杠或刻線尺等,精度很高,比一般座標(biāo)測(cè)量?jī)x精度高一個(gè)數(shù)量級(jí),而且萬能性 很廣。這類測(cè)量機(jī)只有美國(guó)的莫爾,瑞士的西浦、毫澤和日本的三井精機(jī)等少數(shù) 廠家生產(chǎn)。當(dāng)前,我國(guó)的拉刀測(cè)量?jī)x的制造行業(yè)的相關(guān)技術(shù)還比較落后,尤其 在測(cè)量系統(tǒng)、誤差補(bǔ)償?shù)确矫姘l(fā)展還比較緩慢。測(cè)量?jī)x的精度是衡量一臺(tái)機(jī)器好 壞的重要指標(biāo),對(duì)拉刀測(cè)量?jī)x的首要要求就是測(cè)量精度,測(cè)量?jī)x的示值和被測(cè)量 的真值之差稱為拉刀測(cè)量?jī)x測(cè)量誤差。 拉刀測(cè)量?jī)x產(chǎn)生測(cè)量誤差的主要原因包括 拉刀測(cè)量?jī)x本身的誤差(測(cè)量?jī)x機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的靜態(tài)誤差)

13、和與測(cè)量條件相聯(lián)系的各 種因素(如在加速測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差)。拉刀測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償多采用非實(shí)時(shí) 誤差補(bǔ)償,即用精度高的量具將拉刀測(cè)量?jī)x的誤差檢驗(yàn)出來,在測(cè)量?jī)x工作時(shí), 按檢驗(yàn)的結(jié)果對(duì)誤差進(jìn)行修正。誤差檢驗(yàn)可事先進(jìn)行,并將結(jié)果存入拉刀測(cè)量?jī)x 的軟件中,在測(cè)量?jī)x工作時(shí),將誤差補(bǔ)償程序調(diào)出來,對(duì)拉刀測(cè)量?jī)x的測(cè)量結(jié)果 進(jìn)行修正4_51.3設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求:、實(shí)現(xiàn)拉刀測(cè)量機(jī)在拉刀磨床上的在線測(cè)量。、完成拉刀測(cè)量機(jī)的本體設(shè)計(jì)。、測(cè)量精度在0.005mm。、X方向最大行程為0.8m,丫方向最大行程為0.4m1.4本文主要研究?jī)?nèi)容:(1) 了解拉刀測(cè)量?jī)x的測(cè)量技術(shù),進(jìn)而進(jìn)行設(shè)計(jì),以及拉刀測(cè)量?jī)x的發(fā)展?fàn)顩r。(2)

14、 分析拉刀測(cè)量?jī)x的功能要求,提出總體結(jié)構(gòu)方案 .(3) 對(duì)拉刀測(cè)量?jī)x的機(jī)械部分進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì),并對(duì)其中關(guān)鍵零部件進(jìn)行校核計(jì)、拉刀測(cè)量?jī)x的總體方案設(shè)計(jì)2.1總體方案的設(shè)計(jì)思路由于拉刀在磨齒前進(jìn)行淬火處理后發(fā)生形變,導(dǎo)致齒距不均勻,從而使磨齒 過程中不能一次調(diào)整好砂輪位置,磨每個(gè)齒時(shí)都需要調(diào)整砂輪位置,生產(chǎn)效率很 低,為了提高磨削拉刀的工作效率,需要在磨削拉刀時(shí),先測(cè)出每個(gè)齒間的齒距, 并根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程,將生成的 NC代碼通過串口導(dǎo)入到拉刀磨齒機(jī)的數(shù) 控系統(tǒng),控制整個(gè)磨削過程,提高拉刀磨削生產(chǎn)效率。圖2-1.閉環(huán)生產(chǎn)循環(huán)圖由于拉刀測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜,不利于直接設(shè)計(jì)出幾個(gè)總體方案圖,從中選

15、 擇一個(gè),便進(jìn)行具體的詳細(xì)設(shè)計(jì),這時(shí)我們需要從拉刀測(cè)量?jī)x的功能出發(fā),將任務(wù)抽象化,抓住設(shè)計(jì)中的主要矛盾,所以將拉刀測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化設(shè)計(jì):圖2-2.拉刀測(cè)量?jī)x的黑箱示意圖拉刀測(cè)量?jī)x是實(shí)現(xiàn)高精度、高重復(fù)性的關(guān)鍵,由于拉刀測(cè)量?jī)x不需復(fù)雜的機(jī)械展 成傳動(dòng)鏈,機(jī)械結(jié)構(gòu)擺脫了傳統(tǒng)齒輪量?jī)x的結(jié)構(gòu)限制, 機(jī)械結(jié)構(gòu)可以根據(jù)拉刀在 磨床上的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的更加合理、可靠。拉刀的外形如圖所示:ft豹導(dǎo)f1議切斛齒fJOTTt 二 t15啟耗柄一JJ圖2-3.拉刀示意圖所以拉刀的齒距測(cè)量需要將側(cè)頭沿拉刀的縱向橫向移動(dòng),即需要有X,Y方向的運(yùn)動(dòng),因?yàn)橐槍?duì)每個(gè)機(jī)床的高度調(diào)整測(cè)頭高度,所以需要Z方向的運(yùn)動(dòng)。拉刀測(cè)量?jī)x的總

16、功能是測(cè)齒距,所以可以分為離線測(cè)量和在線測(cè)量?jī)煞N方式。 對(duì)于每個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)需要有驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)、 測(cè)量和導(dǎo)向方式,顯然,對(duì)于拉刀測(cè)量 儀這種復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)如果采用一個(gè)形態(tài)學(xué)矩陣就過于龐大,這時(shí)可將各低層的分功能先建立形態(tài)學(xué)矩陣,分別考慮局部的設(shè)計(jì)方案,然后再整合為整體方案。 所以可以列出拉刀測(cè)量?jī)x的底層形態(tài)學(xué)矩陣:表2-1.拉刀測(cè)量?jī)x的低層形態(tài)學(xué)矩陣:二”分功能解分功能12345A導(dǎo)向滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌液體靜壓導(dǎo)軌氣體靜壓導(dǎo)軌B位移檢測(cè)激光檢測(cè)器光柵尺磁柵尺感應(yīng)步器測(cè)量感應(yīng)頭C傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒形帶傳動(dòng)渦輪傳動(dòng)絲杠傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)D驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)直線電機(jī)氣動(dòng)機(jī)對(duì)于拉刀測(cè)量?jī)x的系統(tǒng)功

17、能圖的建立:實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),建立系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)可以從系統(tǒng)功能分解出發(fā),分析功能關(guān)系和 邏輯關(guān)系。首先從上層分功能的結(jié)構(gòu)考慮起,建立該層功能的雛形,再逐層向下 細(xì)化最終得到完善的功能結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)拉刀測(cè)量?jī)x的“黑箱”,將總功能逐級(jí)分層,得到第一層功能結(jié)構(gòu)圖,如 圖2-4所示。由于該系統(tǒng)是由許多小系統(tǒng)組成,如運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、 運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、工件安裝系統(tǒng)、測(cè)頭系統(tǒng)等等。圖2-4拉刀測(cè)量?jī)x功能結(jié)構(gòu)拉刀測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)中,主要抓住整體技術(shù),在掌握整體技術(shù)的前提下, 各零部件的設(shè)計(jì)選型采用成熟產(chǎn)品,一方面分散技術(shù)難度,縮短了研制周期, 另一方面提高系統(tǒng)的可靠性。從機(jī)械運(yùn)動(dòng)的角度出發(fā),可以認(rèn)為拉刀測(cè)量?jī)x 是

18、一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),它有三個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)。2.2方案提出、分析及確定方案2.21總體方案提出方案一:本方案是拉刀離線測(cè)量,即將拉刀取下來放在測(cè)量?jī)x的工作面上進(jìn) 行測(cè)量,驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)、導(dǎo)向、位移檢測(cè)方式選擇為 A1、B2、C1C4、D3,方案簡(jiǎn) 圖如下:方案二:本方案采用在線測(cè)量,即直接在拉刀磨床上進(jìn)行拉刀齒距測(cè)量,驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)、導(dǎo)向、位移檢測(cè)方式選擇為 A2、B5、C4、D1,方案簡(jiǎn)圖如下:2.22總體方案分析及方案確定通過兩個(gè)方案比較:方案一的測(cè)量是離線測(cè)量,這樣測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)復(fù)雜,而 且還要設(shè)計(jì)夾持拉刀的夾具,制造成本高,不能提高拉刀的生產(chǎn)效率;同時(shí)考慮 到拉刀的形狀,測(cè)量時(shí)還需旋轉(zhuǎn)測(cè)頭,對(duì)拉刀整個(gè)圓

19、柱方向進(jìn)行測(cè)量,增加了測(cè) 頭的移動(dòng)方向,使測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)復(fù)雜;方案二的傳動(dòng)方式相對(duì)方案一簡(jiǎn)單, 利與設(shè) 計(jì),同時(shí)在線測(cè)量不用考慮旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因?yàn)槔对谀ゴ采霞纯蛇M(jìn)行旋轉(zhuǎn), 這樣大 大提高了拉刀磨床的工作效率。所以通過兩個(gè)方案的比較,選擇方案二。三、拉刀測(cè)量?jī)x的詳細(xì)設(shè)計(jì)拉刀測(cè)量?jī)x主要由三部分組成,X方向的軸向運(yùn)動(dòng),丫方向的軸向運(yùn)動(dòng),Z 方向的軸向運(yùn)動(dòng)。每個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都是電機(jī)帶動(dòng)絲杠運(yùn)動(dòng), 由于交流伺服電機(jī)可 以調(diào)整轉(zhuǎn)速,滿足測(cè)量精度,所以每個(gè)方向都選用不同型號(hào)的交流伺服電機(jī)。 為了滿足測(cè)量精度,盡可能使每個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)速度低點(diǎn),所以我把X,Y方向的進(jìn)給速度定為4mm/s,Z方向的速度定為2mm/s。3

20、. 1X軸的設(shè)計(jì)計(jì)算X軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):1. 絲杠螺母副傳動(dòng)形式:由于拉刀測(cè)量?jī)x在測(cè)量齒距時(shí),為了保證測(cè)量精度,測(cè)量?jī)x的絲杠傳動(dòng)速度 較低,這時(shí)絲杠做較低的勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),工作臺(tái)可能產(chǎn)生一快一慢或跳躍式的運(yùn)動(dòng), 即會(huì)產(chǎn)生爬行運(yùn)動(dòng)。為了防止爬行運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生,采用電機(jī)和絲杠的直連方式,即 通過聯(lián)軸器把電機(jī)軸和絲杠軸端直接連接。這樣就縮短了傳動(dòng)鏈,減少了傳動(dòng)件 數(shù)和彈性變形量。同時(shí)提高各傳動(dòng)件或組件的剛度, 減小各傳動(dòng)軸的跨度,合理 布置軸上零件的位置。通過減輕 丫工作臺(tái)和z方向的立柱的重量,減小摩擦阻 力,也能起到一定的效果。同時(shí)為了降低摩擦力使用滾珠絲杠較好。因?yàn)榫哂新菪鄣慕z杠螺母間裝有 滾珠作為中間元

21、件的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為滾珠絲杠副, 絲杠或者螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),滾珠沿螺 旋槽滾動(dòng),滾珠在絲杠上滾過數(shù)圈后,通過回程引導(dǎo)裝置,逐個(gè)地滾回到絲杠和 螺母之間,構(gòu)成了一個(gè)閉合的循環(huán)回路,這種機(jī)構(gòu)把絲杠和螺母之間的滑動(dòng)摩擦 變成滾動(dòng)摩擦。這樣降低了摩擦系數(shù),減小摩擦阻力。16而且滾珠絲杠具有傳動(dòng)效率高,傳動(dòng)精度高,摩擦損失小,磨損小,使用壽 命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。2. 軸向間隙的調(diào)整:當(dāng)絲杠改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí),間隙會(huì)使運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生空程,從而影響機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度。 為了消除軸向間隙,一般采用雙螺母預(yù)緊,把預(yù)緊后的彈性變形量控制在一定限 度內(nèi),不但能消除間隙,減少誤差,而且還能提高進(jìn)給精度。為保證滾珠絲杠副 傳動(dòng)的剛度和精度,應(yīng)選擇合適

22、的支承方式,選用軸承組合。考慮到X軸的受力狀況,采用雙推-雙推的支撐方式。因?yàn)檫@種支撐方式軸向剛度較高,適用于 中低速,高精度的場(chǎng)合。雙推一一雙推的支撐方式圖如下:0 lol No麗冊(cè)I叫2o lol 開 lolo圖3-1.絲杠的支撐方式為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機(jī)能,在其工作狀態(tài)下,必須潤(rùn)滑,選用潤(rùn)滑脂 潤(rùn)滑,潤(rùn)滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的 1/3.如果污物及異物進(jìn)入滾珠 絲杠副,它就很快磨損,使其破損,因此需要防塵裝置,選擇折皺保護(hù)罩,將絲 杠軸完全保護(hù)起來。安裝應(yīng)注意絲杠的軸線必須和與之配套的軸線平行,機(jī)床的兩端軸承座與螺母座必須三點(diǎn)一線;安裝螺母時(shí),盡量靠近支撐軸承。2.滾動(dòng)軸承

23、的組合設(shè)計(jì):采用兩端固定方式,外圈用軸承蓋頂住深溝球軸承的外圈的外側(cè),軸承內(nèi)圈軸承端蓋的選用凸緣式,將端蓋用螺釘擰在箱體上,為保證定位精度。端蓋 與軸承座的配合長(zhǎng)度不小于 58mm,如圖:圖3-3.軸承端蓋3. 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封:采用的是脂潤(rùn)滑,因?yàn)闈L動(dòng)軸承的速度較低,脂潤(rùn)滑的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于密封。 一般每隔半年左右補(bǔ)充或更換一次潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂的填裝量不應(yīng)該超過軸空間的 1/31/2??赏ㄟ^軸承座上的注油孔及通道注入, 為防止箱內(nèi)的油浸入軸承與脂 混合,并防止脂流失,應(yīng)在箱體內(nèi)側(cè)裝擋油環(huán),密圭寸選用氈圭寸式,因?yàn)闅止绱缡街鳚L珠直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向裝置、密封裝置等組成。當(dāng)導(dǎo) 軌

24、與滑塊做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過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返向器進(jìn)入反向孔后在進(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)。如圖:圖3-5.滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì)計(jì)算:導(dǎo)軌副連接基準(zhǔn)面的結(jié)構(gòu)形式,用壓板固定的方式,如圖:1)利用U型夾頭將導(dǎo)軌的基準(zhǔn)側(cè)面與安裝臺(tái)階的基準(zhǔn)側(cè)面夾緊,然后在該處用 固定螺栓擰緊,由一端開始,依次將導(dǎo)軌固定。5 床身的設(shè)計(jì)計(jì)算:對(duì)于X方向的床身的設(shè)計(jì),因?yàn)閄方向最大行程是800mm,考慮到聯(lián)軸器, 絲杠的實(shí)際長(zhǎng)度,所以設(shè)定X方向的床身長(zhǎng)為1200mm,床身中間加工出來一個(gè) 矩形槽,其中軸承座與床身鑄為一體,這樣可以提高

25、軸的裝配精度和機(jī)床的整體 精度,為了實(shí)現(xiàn)整機(jī)功能,這時(shí)就要提供可靠的剛度和強(qiáng)度支承,其結(jié)構(gòu)功能應(yīng) 保證在工作情況下的工作應(yīng)力、形變、撓度和位移在規(guī)定范圍以內(nèi)。因此,要滿 足靜剛度要高,變形量不超過規(guī)定值,在移動(dòng)時(shí),靜剛度的變化要小。X床身屬于拉刀測(cè)量?jī)x的支承大件,支撐大件與床身整體剛度有很大的關(guān)系。X床身剛度是機(jī)床的基本技術(shù)性能之一,指機(jī)床在外加載荷下抵抗被迫變形的能力。 確定了 基本尺寸后,其次是確定結(jié)構(gòu)的壁厚。在此選取 d=30mm,截面高度、寬度或壁 厚的加大,都受諸多因素的限制,要大幅的提高剛度,往往是十分困難的,一般 采用改善結(jié)構(gòu)的材料和布置加強(qiáng)肋等措施來提高剛度。由于要安裝滾動(dòng)導(dǎo)軌

26、,所以設(shè)計(jì)了安裝臺(tái)階,這樣可以方便導(dǎo)軌的安裝,在 X床身增加了加強(qiáng)肋提高了床身的剛度。由于軸承座和床身是一體的,所以在加工床身時(shí)應(yīng)該注意軸承座與軸承接觸 的面,因?yàn)檩S承和軸承座的接觸面應(yīng)該光滑,表面粗糙度在0.8左右,同時(shí)裝電機(jī)的部分應(yīng)該留出定位面,經(jīng)上所述,床身的結(jié)構(gòu)如圖:圖3-12床身X軸滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)與選型:1)計(jì)算載荷Fc:Fc KFm,Kfa ( 3.1 )K為工況系數(shù);fw :載荷系數(shù),按表1選取;fc :可靠性系數(shù),按表2選取;fa :精度系數(shù),按表3選??;Fm :平均工作載荷(N)表3-1載荷系數(shù)載荷性質(zhì)無沖擊平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)一般運(yùn)轉(zhuǎn)有沖擊和振動(dòng)fw1 1.21.2 1.51.5 2

27、.5表3-2可靠性系數(shù)可靠性系數(shù)%9095969798fc1.00.620.530.440.33表3-3精度系數(shù)精度系數(shù)C,DE,FGHfa1.00.90.80.7Fm為軸向載荷,對(duì)于X軸的運(yùn)動(dòng)情況,F(xiàn)m近似取為Y,z工作臺(tái)的重力FcK Fm 1.3 600 780N查表得機(jī)器的使用壽命為15000h,根據(jù)公式:Lh=106L/60n( 3.2) n=60r/min,解得 L=54( 106r) L=( Ca/Fc)3( 3.3)Ca=4.91KN根據(jù)動(dòng)載荷選擇絲杠副的尺寸。絲杠的型號(hào)及參數(shù)如下表:表3-4絲杠型號(hào):代號(hào)公稱直 徑(d。)公稱導(dǎo)程(Ph0 )外徑(d1)鋼球直 徑(Dw)絲杠底

28、 徑(d2)總?cè)?shù)n動(dòng)載 荷CaKN靜載 荷CoaKN剛度KCN/ 叩 FFZD2004L-3,20419.32.38117.535.312.1519圖3-13電機(jī)1)穩(wěn)定性驗(yàn)算:采用雙推-雙推支撐方式,因?yàn)榻z杠較長(zhǎng),所以用壓桿穩(wěn)定性來求臨界載荷Fcr,F(xiàn)cr2ei2 (3.4)式中:E :絲杠的彈性模量,對(duì)鋼E=206Gpa,la :絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性矩,0. 017564710 9m42:長(zhǎng)度系數(shù),兩端鉸接,m,3l :絲杠的工作長(zhǎng)度。(3.5)Fcr()2206 109710 95 106-0. 083故絲杠是安全的,不會(huì)失穩(wěn)。2)臨界轉(zhuǎn)速ncr驗(yàn)證當(dāng)絲杠高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),需要驗(yàn)算其是否會(huì)發(fā)

29、生共振的臨界轉(zhuǎn)速,要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速n maxn cr所以:cr9910空()299104. 7302 0.0175(| 0.8)2313640r / min( 3.6)d1絲杠底徑;長(zhǎng)度系數(shù),兩端鉸接,l 絲杠的工作長(zhǎng)度 fc取值如下表所示:表3-5支撐方式選擇系數(shù)支撐系數(shù)雙推-自由雙推-簡(jiǎn)支雙推-雙推安全系數(shù)S3-42.5-3.3-長(zhǎng)度系數(shù)卩22/3-臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)fc1.8753.9274.730由于ncr13640r / min 3000r / min ;所以不會(huì)發(fā)生共振。3)剛度驗(yàn)算:滾珠絲杠在工作負(fù)載F和轉(zhuǎn)矩T共同的作用下,引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量?L0PFP2T為 0 EA 2 GJC

30、(3.7)A絲杠的截面積:A24d1Jc絲杠的極慣轉(zhuǎn)矩:Jc 32d-2G鋼的剪切彈性模量, F 工作載荷(N )P 絲杠的導(dǎo)程(mm) T轉(zhuǎn)矩(Nm)對(duì)于鋼 G=83.3GPa;TFmD tan600 2010 3 tan3 81.14N?m2取工作載荷L0 EAF等于平均工作載荷Fm,即P2TF = Fm,則2 GJc4pF"Edi216p2TG?410 396003. 14 206 109 0.01752(3. 14)216 (4 10 3)2 1. 1483. 31090. 017545.210 3絲杠在工作長(zhǎng)度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差:L 丨卡 0.8 5.2 103/

31、4 1031. 04 m (3.8)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-0. 005mm 2. 5 m2故絲杠的剛度滿足要求4)效率驗(yàn)算滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為4tan(211) "0. 939tan( )tan( 2 118 40 )( 3.9)要求 在 90%95%之間,所以該絲杠副能滿足使用要求。軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算軸承可分為:滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。由于拉刀測(cè)量?jī)x是精密的測(cè)量?jī)x 器,所以要選擇摩擦系數(shù)小,傳動(dòng)效率高的軸承,一般滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)為 0.08-0.12,而滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)僅為 0.001-0.005;而且滾動(dòng)軸承已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 化、系列化、通用化,適

32、于大批量生產(chǎn)和供應(yīng),使用和維修十分方便;同時(shí)滾動(dòng) 軸承用軸承鋼制造,并經(jīng)過熱處理,因此,滾動(dòng)軸承不僅具有較高的機(jī)械性能和較 長(zhǎng)的使用壽命,而且可以節(jié)省制造滑動(dòng)軸承所用的價(jià)格較為昂貴的有色金屬;對(duì)于拉刀測(cè)量?jī)x這種精密機(jī)械,滾動(dòng)軸承內(nèi)部間隙很小,各零件的加工精度較高,因此,運(yùn)轉(zhuǎn)精度較高。同時(shí),可以通過預(yù)加負(fù)荷的方法使軸承的剛性增加,這是很重要的。在軸承的潤(rùn)滑方面,由于滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率高,發(fā)熱量少,因此,可以減少潤(rùn)滑油的消耗,潤(rùn)滑維護(hù)較為省事;而且滾動(dòng)軸承可以方便地應(yīng)用于空間任何 方位的軸上。拉刀測(cè)量?jī)x的承受的載荷不需要很大,而且振動(dòng)較小,相比于滑動(dòng)軸承,滾動(dòng)軸承目前已發(fā)展成為機(jī)械的主要支承型式。所

33、以選擇滾動(dòng)軸承。又因?yàn)閄軸受軸向力和徑向力,所以可以選用推力球軸承和深溝球軸承,根 據(jù)絲杠的型號(hào)可以選軸徑為15mm勺滾動(dòng)軸承,通過型號(hào)的查詢,選用型號(hào)如下: X軸的深溝球軸承型號(hào):表3-6深溝球軸承型號(hào)型號(hào)尺寸(mm)額定載荷疲勞負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速體積6202內(nèi) 徑外 徑厚 度動(dòng)態(tài)(C)靜態(tài)(Co)Pu(KN)參照速度限制速度3 m1535118.063.750.1643000280000.045X軸的推力球軸承:表3-7推力球軸承型號(hào)型號(hào)尺寸(mm)額定載荷疲勞負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速體積51102內(nèi) 徑外徑厚 度動(dòng)態(tài)(C)靜態(tài)(Co)Pu(KN)參照 速度限制速度3 m1528910.618.30.678

34、500120000.024為了使軸承使用的壽命增長(zhǎng),對(duì)于軸承的使用進(jìn)行了解:軸承的安裝是否正確,影響著精度、壽命、性能。因此要嚴(yán)格按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行安裝,作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目通常如下:(1) 、清洗軸承及軸承關(guān)連部件(2) )檢查關(guān)連部件的尺寸及精加工情況(3) 、安裝(4) 、安裝好軸承后的檢查(5) 、供給潤(rùn)滑劑在即將安裝前,方才打開軸承包裝。一般潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑,不清洗,直接填充潤(rùn) 滑脂。潤(rùn)滑油潤(rùn)滑,普通也不必清洗,但是,儀器用或高速用軸承等,要用潔凈 的油洗凈,除去涂在軸承上的防銹劑。除去了防銹劑的軸承,易生銹,所以不能 放置不顧。再者,已封入潤(rùn)滑脂的軸承,不清洗直接使用。軸承的安裝方法,因 軸承

35、結(jié)構(gòu)、配合、條件而異,一般,由于多為軸旋轉(zhuǎn),所以內(nèi)圈需要過盈配合。 圓柱孔軸承,多用壓力機(jī)壓入,或多用熱裝方法。錐孔的場(chǎng)合,直接安裝在錐度 軸上,或用套筒安裝。安裝到外殼時(shí),一般游隙配合多,外圈有過盈量,通常用 壓力機(jī)壓入,或也有冷卻后安裝的冷縮配合方法。用干冰作冷卻劑,冷縮配合安 裝的場(chǎng)合,空氣中的水分會(huì)凝結(jié)在軸承的表面。所以,需要適當(dāng)?shù)姆冷P措施。軸導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)于導(dǎo)軌分為滾動(dòng)導(dǎo)引,和傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)引兩大類,為了保證拉刀測(cè)量?jī)x的 線性運(yùn)動(dòng)的高精度,選擇滾動(dòng)導(dǎo)引組成的導(dǎo)軌,因?yàn)闈L動(dòng)導(dǎo)引,它由鋼珠在滑塊 與導(dǎo)軌之間作無限滾動(dòng)循環(huán),使得負(fù)載平臺(tái)能沿著導(dǎo)軌輕易的以高精度作線性運(yùn) 動(dòng),其摩擦系數(shù)可降至

36、傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的 1/50,使之能輕易地達(dá)到級(jí)的定位精 度。滾動(dòng)導(dǎo)引中滑塊與導(dǎo)軌間的末制單元設(shè)計(jì),使得線形導(dǎo)軌可同時(shí)承受上下左 右等各方向的負(fù)荷,專用的回流系統(tǒng)及精簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)讓線性導(dǎo)軌有更平順且 低噪音的運(yùn)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件,按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。按摩擦性質(zhì)而定,直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可以分為滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、彈 性摩擦導(dǎo)軌、流體摩擦導(dǎo)軌等種類。直線導(dǎo)軌主要用在自動(dòng)化機(jī)械上比較多,。根據(jù)預(yù)估的工作載荷Fh和估算的 Wx和Wy負(fù)載,計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù) fsL=Co/P,式中:Co為導(dǎo)軌的基本額定靜載荷,單位kN ;工作載荷P=0.5(Fz+W); fsL=1

37、.03.0(般運(yùn)行狀況),3.05.0 (運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖擊、振動(dòng))。根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有 關(guān)資料初選導(dǎo)軌:因系統(tǒng)受幾乎不受沖擊,因此fsL=1.O,F(xiàn)h=600, Wx=300N,Wy=300N,為使結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊X向和丫向?qū)к壗y(tǒng)一,現(xiàn)在以X向計(jì)算導(dǎo)軌。C0 f SLPXY ( 310)(3.11)pY0. 3 Fh WPx=150NCox=fsLPx=1x300=300N根據(jù)計(jì)算額定靜載荷初選導(dǎo)軌:選擇GGB型滾動(dòng)直線導(dǎo)軌,其型號(hào)為:GGB16BA 基本參數(shù)如表:表3-8導(dǎo)軌型號(hào)型號(hào)額定動(dòng)載荷(KN額定靜載荷(KN)GGB16BA8.5113.38導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷Ca=8510N依據(jù)使用速度V(m/

38、min)和初選導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定載荷Ca(kN)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命Ln公式額定行程長(zhǎng)度壽命TsK(f HfTfCCa f )3(3.12)f wF600F150N4fT溫度系數(shù)fH硬度系數(shù)f C接觸系數(shù)f W載荷系數(shù)fT1, f W2, f C0.81, fH1,k F50do33TsK f HfTf cCa f501 1 0.818510606526kmfWF2150導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命:THTS 103 / 21n4211986hT 15000h,導(dǎo)軌的工作壽命足夠。軸電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算X軸的運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng),直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)可以通過電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)圖3-14電機(jī)絲杠傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇按照力

39、矩匹配原則:就是根據(jù)負(fù)載力矩來選擇電機(jī)。也就是說機(jī)床在 任何狀態(tài)下工作,電機(jī)都應(yīng)有足夠的力矩來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。為此應(yīng)滿足兩點(diǎn)要 求,一是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的最大負(fù)載力矩應(yīng)小于或等于電機(jī)的額 定力矩,對(duì)于這一點(diǎn),數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床選擇電機(jī)的思路是一致的;二是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的最大加速力矩應(yīng)小于或等于電機(jī)的瞬時(shí) 最大轉(zhuǎn)矩。X軸的移動(dòng)是通過絲杠來傳動(dòng)的。TL=Ta+Tf+To(3.13)(N)TaJnmax/9. d(3.14)Jr2 1 / 8mdsmS /ms20 2 212007. 85 / 103000g(3.15)Tl折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N.m) Ta折算到電機(jī)軸上的加速

40、力矩(N.m) Tf折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩(N.m) To折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:2Js 1 / 8nmds20 / 100021510 5工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:JG 604 1010 5Jr 1710 5kg ? m2加速力矩:Ta1710 560 / 9.60. 30. 0035N ? m(3.16)摩擦力矩:TfF°P / 2i 600410 3 / 20. 810. 47N ? m ( 3.17)附加摩擦力矩:ToFmaxP( 12)/2 i6004x10 3(10. 92) / 20.810. 09N式中,Jr折算到電機(jī)軸上的總慣量(kg.m2);t系統(tǒng)時(shí)

41、間常數(shù)(s);nmax電機(jī)最大轉(zhuǎn)速(r/min);Fo導(dǎo)軌摩擦力(N);P絲杠螺距(mm);i 降速比;傳動(dòng)鏈總效率(0.70.8)。TlTaTfTq0. 00350.470. 090. 56N ? m故選用:表3-9電機(jī)型號(hào)型號(hào)額定功率/kw額定力矩(N.m)額定轉(zhuǎn)速/r/mi n60HBM00630CBM0.20.6373000LRSLALBLCLELFLZLL3014705060375.5102閻 Lsn圖3-15電機(jī)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算據(jù)傳遞扭矩的大小,軸轉(zhuǎn)速的高低,被聯(lián)接兩部件的安裝精度,參考各類聯(lián) 軸器特性,選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。通常選擇時(shí)考慮以下幾點(diǎn):(1)所需傳遞的扭矩的大小和

42、性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求。聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的偏心力大小。(3)兩軸相對(duì)位移的大小和方向。聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。(5)聯(lián)軸器的制造,安裝,維護(hù),和成本。由于機(jī)器起動(dòng)過程有動(dòng)載荷,可能出現(xiàn)過載現(xiàn)象,所以應(yīng)當(dāng)按軸上的最大扭 矩作為計(jì)算扭矩Tea,計(jì)算扭矩按下式進(jìn)行計(jì)算:TeaKAT( 3.18)式中T為公稱轉(zhuǎn)矩,單位為N m ; Ka為工作情況系數(shù)。公稱轉(zhuǎn)矩:T9550P 9550 0. 2 / 6031.83N ? m( 3.19)n查得 Ka=1.3 , TeaKaT =1.3 X40.11=41.38N m圖3-16聯(lián)軸器表3-10聯(lián)軸器型號(hào)型號(hào)d1.d2DNLLFSFKM底

43、孔最小最大SFS-08S12143582546630611424-M6*293.2 丫軸的設(shè)計(jì)計(jì)算丫軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):主要參數(shù)確定:丫工作臺(tái)質(zhì)量大體估算:(3.20)my0.6 0.2 0.06 7 10350.4kg絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算:對(duì)于丫工作臺(tái)受力分析,丫工作臺(tái)主要支承上方立柱和縱 向移動(dòng),所以對(duì)丫工作臺(tái)經(jīng)受力分析可得,丫方向絲杠上受到軸向力和徑向力, 主要以軸向力為主,為了減小摩擦力,提高傳動(dòng)效率,選用滾珠絲杠副,通過縮 短傳動(dòng)鏈來提高測(cè)量?jī)x的精度,選用電機(jī)絲杠直連的連接方式;同樣選擇可以滿 足測(cè)量精度的支承方式,選用雙推雙推的支撐方式,如圖:o lol M lol©0 lol 1

44、lolo麗即冋2圖3-17絲杠支撐方式絲杠的潤(rùn)滑采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑;防塵采用褶皺的保護(hù)套,保護(hù)套兩端通過磁鐵與 床身連接,因?yàn)榇盆F的連接方便于更換保護(hù)套,其結(jié)構(gòu)如圖:圖3-18絲杠防護(hù)罩滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì):采用兩端固定方式,外圈用軸承端蓋頂住兩軸承的外圈的外側(cè),軸承內(nèi)圈的使用圓螺母和止動(dòng)墊圈緊固,因?yàn)閳A螺母還可用于調(diào)整軸承游隙軸承的潤(rùn)滑密封與X軸一樣。導(dǎo)軌的安裝基準(zhǔn)面的選擇也同 X軸。丫方向最大行程是400mm,同樣考慮到聯(lián)軸器,等其他零件的長(zhǎng)度,將丫方向的 床身長(zhǎng)定為600mm,床寬是200mm,厚度為60mm,床身的材料定為灰口鑄鐵,圖3-18 Y工作臺(tái)322Y軸絲杠的選擇及校核1. 絲杠螺母

45、副傳動(dòng)特點(diǎn):1傳動(dòng)效率高,摩擦損失小,2. 傳動(dòng)的可逆性,3. 傳動(dòng)精度高,4. 磨損小,使用壽命長(zhǎng)2. 支承方式的選擇:為保證滾珠絲杠副傳動(dòng)的剛度和精度,應(yīng)選擇合適的支承方式,選用軸承組合。 考慮到Y(jié)軸水平運(yùn)動(dòng),滾珠絲杠副水平布置,采用雙推一一雙推的支撐方式。 因?yàn)檫@種支撐方式軸向剛度最高,適用于高速、高剛度、高精度的場(chǎng)合。4.滾珠絲杠副的選型與校核:1).計(jì)算載荷:FCKFm,K為工況系數(shù),K f w f c fa,和X軸的取值一樣,從表1、2、3中取值,算得k=1.3,F(xiàn)m為軸向載荷,對(duì)于丫軸的運(yùn)動(dòng)情況,F(xiàn)m近似取為 Z工作臺(tái)的重力。Z方向床體質(zhì)量大致估算前面已經(jīng)算的為 10Kg,加上伸

46、出的機(jī) 械臂,絲杠和電機(jī)的質(zhì)量,給定 Z工作臺(tái)的總體質(zhì)量為30Kg,所以Fm=300MFCKFm1. 3 300390N查表得機(jī)器的使用壽命為15000h,.106LLh,n=60r/min,h 60n ''解得 L=54( 106r),L=(Ca/Fc)3,Ca=1.74KN根據(jù)動(dòng)載荷選擇絲杠副的尺寸絲杠的型號(hào)及參數(shù)表3-11絲杠型號(hào)代號(hào)公稱直徑(do)公稱導(dǎo)程(Ph0)外徑(d1)鋼球直 徑(Dw)絲杠底徑(d2)總 圈 數(shù)n動(dòng)載 荷CaKN靜載 荷CoaKN剛度KcN/(imFFZD1604-316415.32.38113.534.89.7442圖3-19絲杠穩(wěn)定性驗(yàn)算:

47、采用雙推-雙推支撐方式,因?yàn)榻z杠較長(zhǎng),所以用壓桿穩(wěn)定性來求臨界載荷Fcr具I ( 3.10)式中:E :絲杠的彈性模量,對(duì)鋼E=206Gpa,0 01354Ia :絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性矩,I a 64 1 10 9 m4F cr,2:長(zhǎng)度系數(shù),兩端鉸接,-m,3故絲杠是安全的,不會(huì)失穩(wěn)。臨界轉(zhuǎn)速ncr驗(yàn)證高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),需要驗(yàn)算其是否會(huì)發(fā)生共振的臨界轉(zhuǎn)速,要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速n maxncr臨界轉(zhuǎn)速可按公式計(jì)算:9910c2di2l99104. 73020.013520. 442091r / mindi絲杠底徑;長(zhǎng)度系數(shù),兩端鉸接,|ml 絲杠的工作長(zhǎng)度 fc取值如下表所示:表3-12 fc取值表支

48、撐系數(shù)雙推-自由雙推-簡(jiǎn)支雙推-雙推安全系數(shù)S3-42.5-3.3-長(zhǎng)度系數(shù)卩22/3-臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)fc1.8753.9274.730ncr42091r / min3000r / min ;所以不會(huì)發(fā)生共振。剛度驗(yàn)算?Lq滾珠絲杠在工作負(fù)載F和轉(zhuǎn)矩T共同的作用下,引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為L(zhǎng)。PFEAp2t2 G&(3.11)JC絲杠的極慣轉(zhuǎn)矩J cd32G鋼的剪切彈性模量,對(duì)于鋼 G=83.3GPa;F 工作載荷(N ) P 絲杠的導(dǎo)程(mm)T轉(zhuǎn)矩(N.m)FD tan23002010 3 tan 40. 44N ? m取工作載荷F等于平均工作載荷Fm,即F = Fm,則4pF&quo

49、t;EdF16pF2Gd44. 410 34 410 330016(4103)20.44922943. 142061090.01352(3. 14)283.31090.01354絲杠在工作長(zhǎng)度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為L(zhǎng)I I 31。30.44P410 3m( 3.13)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-0. 005mm 2. 5 m2故絲杠的剛度滿足要求效率驗(yàn)算滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為tan tan(tan( 4 3) tan( 4 3'10')°94(3.14)要求n在90%95%之間,所以該絲杠副能滿足使用要求軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算Y軸軸承的選用

50、:丫軸和X軸受力類似,都受軸向力和徑向力,所以選則同樣的軸承,Y軸的深溝球軸承型號(hào):表3-13深溝球軸承型號(hào)型號(hào)尺寸(mm)額定載荷疲勞負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速體積6202外 徑內(nèi) 徑厚 度動(dòng)態(tài)(C)靜態(tài)(Co)Pu(KN)參照速度限制速度m31535118.063.750.1643000280000.045丫軸的推力球軸承:表3-12推力球軸承型號(hào)型號(hào)尺寸(mm)額定載荷疲勞負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速體積51102外 徑內(nèi) 徑厚 度動(dòng)態(tài)(C)靜態(tài)(Co)Pu(KN)參照 速度限制速度m31528910.618.30.678500120000.024328 Y軸的導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算:因?yàn)閷?duì)于X軸所選的導(dǎo)軌同樣也滿足 丫軸,

51、所以使用相同的導(dǎo)軌,其型號(hào)為:GGB16BA。329 丫軸電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算丫軸的移動(dòng)是通過絲杠來傳動(dòng)的TL=Ta+Tf+To( 3.15)式中,Tl折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N.m)Ta折算到電機(jī)軸上的加速力矩(N.m) T f折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩(N.m)To折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩(N)TaJ r n max9. 6tJrJg 8msds6007. 85ms10947gTaT。Rids28304.24. 210-30.9470. 016210 5 Kg ? m210 5 609. 6F°PFamaxP10. 330041.2 10 50. 0025N ? m10 30.8 130040.24N10 3310 510.922 0.8 10. 04N ? m式中,Jr折算到電機(jī)軸上的總慣量(kg.m2);t系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)(S);nmax電機(jī)最大轉(zhuǎn)速(r/min);Fo導(dǎo)

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