立式數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)課程設(shè)計(jì).

1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目 錄1概述 31.1零件技術(shù)要求 31.2總體方案設(shè)計(jì) 32設(shè)計(jì)計(jì)算 32.1主切削力及其切削分力計(jì)算 32.2導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算 42.3計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 42.4滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算 43工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì) 94滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn) 94.1滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速壓縮載荷的校驗(yàn) 94.2滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速 nc的校驗(yàn) 104.3滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn) 105計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 105.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算 105.2滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 126驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算 126.1計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量

2、126.2計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)上的負(fù)載力矩 136.3計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種所需的力矩 136.4選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 147機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 157.1計(jì)算絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 157.2計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 158機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析 168.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū) 168.2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 168.3計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差 169確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào) 169.1確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí) 179.2確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào) 17課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)此次數(shù)控編程課程設(shè)計(jì)，我

3、對(duì)立式數(shù)控銑床的進(jìn)給系統(tǒng)有了個(gè)基本的了解，加 深了對(duì)立式數(shù)控銑床的認(rèn)識(shí)。通過(guò)立式數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我在裝配結(jié)構(gòu)和制 造結(jié)構(gòu)的各種方案以及在機(jī)械設(shè)計(jì)制圖、 零件計(jì)算和編寫(xiě)技術(shù)文件等方面得到了綜合訓(xùn) 練，培養(yǎng)了我的初步的結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算能力。雖然只有一周的時(shí)間，在很倉(cāng)促的情況下完成了這次數(shù)控編程的課程設(shè)計(jì)，但收獲 卻很大，使我初步具備了設(shè)計(jì)的能力，并且我相信我在這方面的設(shè)計(jì)能力會(huì)逐漸成熟起 來(lái)。參考文獻(xiàn)1.范超毅數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)武漢：華中科技大學(xué)出版社，20062.王愛(ài)玲機(jī)床數(shù)控技術(shù)北京：高等教育出版社，20062中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1. 概述1.1 零件技術(shù)要求工作臺(tái)、工件和夾具

4、的總質(zhì)量 m=918kg其中，工作臺(tái)的質(zhì)量 510kg；工作臺(tái)的最 大行程Lp=600mm工作臺(tái)快速移動(dòng)速度20000mm/min工作臺(tái)采用貼塑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的動(dòng) 摩擦系數(shù)0.15，靜摩擦系數(shù)均為0.2 ;工作臺(tái)的定位精度為30卩m重復(fù)定位精度為10 卩m機(jī)床的工作壽命為20000h(即工作時(shí)間為10年)。機(jī)床采用主軸伺服電動(dòng)機(jī),額定 功率為5.5kw,機(jī)床采用端面銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切削，銑刀直徑125mm主軸轉(zhuǎn)速300r/min。表1數(shù)控銃床的切削狀態(tài)切削方式進(jìn)給速/(m/mi n)度時(shí)間比例/(%)備注強(qiáng)力切削0.610主電動(dòng)機(jī)滿功率條件下切削一般切削0.830粗加工精加工切削150精加工快速進(jìn)給1

5、510空載條件下工作臺(tái)快速進(jìn)給1.2 總體方案設(shè)計(jì)為了滿足以上技術(shù)要求，采取以下技術(shù)方案。(1) 工作臺(tái)工作面尺寸(寬度X長(zhǎng)度)確定為 400mM 1200mm(2) 工作臺(tái)的導(dǎo)軌采用矩形導(dǎo)軌，在與之相配的動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)面上貼聚四氟乙烯(PT-F E)導(dǎo)軌板。同時(shí)采用斜鑲條消除導(dǎo)軌導(dǎo)向面的間隙，在背板上通過(guò)設(shè)計(jì)偏心輪結(jié)構(gòu)來(lái)消除導(dǎo)軌背面與背板的間隙，并在與工作臺(tái)導(dǎo)軌相接觸的斜鑲條接觸面上和背板接觸面上貼塑。(3) 對(duì)滾珠絲杠螺母副米用預(yù)緊措施，并對(duì)滾珠絲杠米用預(yù)拉伸。(4) 采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。(5) 采用膜片彈性聯(lián)軸器將伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠直連。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 主切削力及其切削分力計(jì)算(1)

6、 計(jì)算主切削力Fz根據(jù)已知條件，采用端面銑刀在主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速下進(jìn)行強(qiáng)力切削(銑刀直徑D=125mm 時(shí)，主軸具有最大扭矩，并能傳遞主電動(dòng)機(jī)的全部功率。此時(shí)，銑刀的切削速度為3二 Dn 3.14 125 10300,vm/s = 1.96m/s60 60若主傳動(dòng)鏈的機(jī)械效率nm=08，按式(2-6)可計(jì)算主切削力Fz：n p30 8漢 5 53F103 二 12 103 =2244.9 Nv1.96(2) 計(jì)算各切削分力。根據(jù)表2-1可得工作臺(tái)縱向切削力F1、橫向切削力Fc和垂向切削力Fv分別為R =0.4Fz =0.4 2244.9N =897.96NFc =0.95Fz =0.95 2244.

7、9 =2132.655NFv =0.55Fz =0.55 2244.9N =1234.695N2.2 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算(1) 按式(2-8a)計(jì)算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力F)。此時(shí)，導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)J =0.15，查表2-3得鑲條緊固力fg =1500N，貝UF.-'(W fg Fc 尺)=0.15 (8996.4 1500 2132.655 1234.695)N 二 2079.56N(2) 按式(2-9a)計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力F.b和導(dǎo)軌靜摩擦力F。F.0 =二(W fg) =0.15 (8996.4 1500)N =1574.46NF。二 (W fg) =0.2 (8996

8、.4 1500)N = 2099.28N2.3計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力(1)按式(2-10 )計(jì)算最大軸向負(fù)載力Famax。Famax = R F 廠(897.96 2079.56) N = 2977.52N按式(2-11a )計(jì)算最小軸向負(fù)載力Famin。Famin =Fb =1574.46N2.4滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算1）確定滾珠絲杠的導(dǎo)程根據(jù)已知條件，取電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤！未找到引用源。，則由式（2-16）得10 mm2）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷（1）估算在各切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷。將強(qiáng)力切削時(shí)的軸向載荷定為最大軸向載荷Famax，快速移動(dòng)和鉆鏜定位

9、時(shí)的軸向載荷定為最小載荷Fa min，一般切削（粗加工）和精細(xì)切削（精加工）時(shí)，滾珠絲杠螺母副的軸向載荷f2、F3分別可按下式計(jì)算:F2 二 Famin'2000 Famax，F(xiàn)3 二 Famin ' 5%Famax6中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并將計(jì)算結(jié)果填入表4-2表4-2數(shù)控銑床滾珠絲杠的計(jì)算切削方式軸向載荷/N進(jìn)給速度/（m/mi n）時(shí)間比例/（%）備注強(qiáng)力切削2977.52v<i = 0.610F1 = Fa max一般切削（粗加工）2169.964v2 = 0.830F2 = Fa min + 20/0 Famax精細(xì)加工（精加工）1723

10、.336V3 = 150F3 Fa min5%Fa max快移和鉆鏜定位1574.46v4 vmax10F4 - Fa min（2）計(jì)算滾珠絲杠螺母副在各種切削方式下的轉(zhuǎn)速niV1n60r / minL0n2V2 二 80r / minL0#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)v3n3100r / minL07中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)陽(yáng)=4 = 2000 冷nL0(3)按式(2-17)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速nm。q1q2q3q4rnmn1n2n3n4 二 280 min100100100100 按式(2-18)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均載荷Fm。3 niqi

11、Fm =3 F13 n1 q1F23 n2 q2Fn3 也 qn =1763.59Nnm 100nm 100nm 1003)計(jì)算滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷Cam(1)按照預(yù)定工作時(shí)間估算查表 2-28得載荷性質(zhì)系數(shù) 仁=1.3。已知初步選擇的滾珠絲杠的精度等級(jí)為2級(jí),查表2-29得精度系數(shù)fa = 1，查表2-30得可靠性系數(shù)仁=0.44，則由式(2-19)得Cam=3 60nmLh Fm= 36224.42N100 fa fc 因?qū)L珠絲杠螺母副將實(shí)施預(yù)緊，所以可按式(2-21)估算最大軸向載荷。查表 2-31得預(yù)加載荷系數(shù)fe =4.5，則c'am 二 f Famax =4.5 29

12、77.52N =13398.84N(3) 確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷取以上兩種結(jié)果的最大值，即 Cam =36224.42N 。4)按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m。(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。已知工作臺(tái)的定位精度為30卩m重復(fù)定位精度為10卩m根據(jù)式(2-23)、(2-24)以及 定位精度和重復(fù)定位精度的要求，得錯(cuò)誤！未找到引用源。max2 =30m二67.5取上述計(jì)算結(jié)果的最小值錯(cuò)誤！未找到引用源。max =3.33lm(2) 估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 d2m。本機(jī)床工作臺(tái)(X軸)滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬米用兩端固定

13、方式。 滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支承之間的距離為L(zhǎng)二行程+安全行程+2X余程+螺母長(zhǎng)度+支承長(zhǎng)度(1.2 1.4)行程 +(25 30)L取L=1.4 X 行程 +30L0錯(cuò)誤！未找到引用源又 F0 =2099.84N，由式(2-26)得d2m-0.0392100 1140=33.068mm(5)初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)根據(jù)計(jì)算所得的Lg、Cam、d2m，初步選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠 螺母副FFZD4010-5其公稱(chēng)直徑d0、基本導(dǎo)程Lo、額定動(dòng)載荷Ca和絲杠底徑d2如下:d0 =40mm、錯(cuò)誤！未找到引用源Ca=46500N Cam =36224.42N d 34.

14、3mm d2m = 33.068mm故滿足式(2-27)的要求。6) 由式(2-29)確定絲杠螺母副的預(yù)緊力Fp11FpFamax2977.52 = 992.51N337) 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力(1) 按式(2-31)計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值。已知溫度變化 氏=2C，絲杠的線膨脹系數(shù)-11 10%m/C，滾珠絲杠螺母副的 有效行程Lu二工作臺(tái)行程+安全行程+2X余程+螺母長(zhǎng)度=(600+100+2X 20+146)mm=886mmt 一 ： tLu =11 10-6 2 886 =0.02(2) 按式(2-32)計(jì)算滾珠絲杠的預(yù)拉伸力Ft。已知滾珠絲杠螺紋底徑d 34.3mm

15、，滾珠絲杠的溫升變化值.:t =2E，則Ft =1.81 ：td； =1.81 2 34.32N =4258.89N8) 確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規(guī)格型號(hào)(1) 按式(2-33)計(jì)算軸承所承受的最大軸向載荷FBmax。11FBmax =FtFamax =(4258.892977.52)N = 5747.65N22(2) 計(jì)算軸承的預(yù)緊力FBp。1FBpFBmax =1915.88N3(3) 計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷FBam oFBam Fbp ® 二 3679.47 N按式(2-25)計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷C。已知軸承的工作轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤！未找到引用源。n = nm二280rmin

16、 ,軸承所承受的當(dāng)量軸 向載荷FBam M679.47N，軸承的基本額定壽命 L=20000ho軸承的徑向載荷F和軸向載 荷Fa分別為F 二 FBam cos60 = 1839.735NFa =FBamsi n60 = 3186.42N因?yàn)樨?3186.42 =1.73： 2.17，所以查表2-25得，徑向系數(shù)X=1.9，軸向系數(shù) Fx 1839.735丫=0.54，故P=XF YFa -5216.16NP IC =3 60nLh =36263.02N100(5)確定軸承的規(guī)格型號(hào)。因?yàn)闈L珠絲杠螺母副擬采取預(yù)拉伸措施，所以選用60。角接觸球軸承組背對(duì)背安裝，以組成滾珠絲杠兩端固定的支承形式。由

17、于滾珠絲杠的螺紋底徑d2為34.3mm所 以選擇軸承的內(nèi)徑d為30mm以滿足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的需要。在滾珠絲杠的兩個(gè)固定端均選擇國(guó)產(chǎn) 60°角接觸球軸承兩件一組背對(duì)背安裝，組成 滾珠絲杠的兩端固定支承形式。軸承的型號(hào)760306TNI/P4DEB尺寸（內(nèi)徑X外徑X寬度） 為30mnX 72mnX 19mn,選用脂潤(rùn)滑。該軸承的預(yù)載荷能力 FBJ為2900N,大于計(jì)算所得 軸承預(yù)緊力Fbp "915.88N。并在脂潤(rùn)滑狀態(tài)下的極限轉(zhuǎn)速為 2500r/min，高于滾珠絲 杠的最高轉(zhuǎn)速nmax =2000r/min，故滿足要求。該軸承的額定動(dòng)載荷為 C=36500N ,而 該軸承在2

18、0000h工作壽命的基本額定動(dòng)載荷C=36263.02N,也滿足要求。3. 工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì)將以上計(jì)算結(jié)果用于工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖），其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。圖1立式數(shù)控銃床工作臺(tái)計(jì)算簡(jiǎn)圖4滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)4.1滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn)本工作臺(tái)的滾珠絲杠支承方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲杠始終受拉而不受壓。因此，不 存在壓桿不穩(wěn)定問(wèn)題。4.2滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速nc的校驗(yàn)由圖1得滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度 L2=919.5mm其彈性模量E=2.1 X 105MPa1已知材料密度 2 X 7.8 x 10-N/mm3，重力加速度g=9.8 x 103mm/s2,g

19、安全系數(shù)K1 =0.8，由表2-44得與支承有關(guān)的系數(shù) =4.37.滾珠絲杠的最小慣性矩為JT 43 14444I d234.3 mm = 67909mm6464滾珠絲杠的最小截面積為3.14A d234.3 mm =923.54 mm44=0.8由式（2-36）260 I 52 3.14 ；t；.：2.1工5 '冷叮9.8工37.8"0沢田9出9=8493.05r/mi n本工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為2000r/min,遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求4.3滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)查附錄A表A-3得滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷Ca=46500N軸向載荷Fa=2977.52N,

20、運(yùn) 轉(zhuǎn)條件系數(shù)fw=1.2，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速n=2000r/min，根據(jù)式（2-37 ）、式（2-38 ）得（C）3L= x 106=1.89 x 109r Fa fw >Lh=- =21000h60n一般來(lái)講，應(yīng)保證滾珠絲杠螺母副的總工作壽命Lh _20000h，故滿足要求。5. 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度5.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算（1）計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度Ks本機(jī)床工作臺(tái)的絲杠支承方式為一端固定、一端游動(dòng)。由圖1可知，當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心位于滾珠絲杠兩支承的中心的位置 （a=L/2，L=1140mm時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度Kamin，由式(2-45a)得j = 6.6 X10

21、2= 619.06N/ima 二 LY -919.5mm或a - Lj -319.5mm時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度Ksmax，由公式(2-45b )得Ksmax= 6.6102d；L4Li L Li15中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)二 66 X IO2 X3172 X11404 X 3191x(1140-319.5)=767.25N/卩 m(2) 計(jì)算滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度Kb已知軸承接觸角P=600，滾動(dòng)體直徑dQ =7.144mm滾動(dòng)體個(gè)數(shù) Z=17,軸承的最大軸向工作載荷FBmax=5361.41N，由表2-45和表2-46得，1Kb=4X 2.34 X (

22、dQZ2FBmaxSi n50 )3 =1654.30 N/ Am(3) 計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度Kc。查附錄A表A-3得滾珠絲杠的剛度K=1585 N/m,額定動(dòng)載荷Ca=46500N,滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷 Famax=2981.18N,由式(2-46b)得1F 習(xí)Kc=K=1390.00 N/ Aml01Ca丿(4) 計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度Ko由式(2-47a )得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為maxs maxKb1Kc=0.00263#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)故 Kmax =380.23 N/ Jm由式(2-47b)得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛

23、度的最小值為KminKsmin匕+KbKc=0.0030故 Kmin =333.33 N/5.2滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算由圖1可知，扭轉(zhuǎn)作用點(diǎn)之間的距離L2 = 919.5mm已知剪切模量G=8.1 x 104MPa滾珠絲杠的底徑d2=32.7mm故由式(2-48)得K =二d2G =錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。N - m/rad=8844.51 N - m/rad V 32L26. 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算6.1計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量(1) 計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jr。已知滾珠絲杠的密度 27.8 x 10“ Kg/ cm3，故由式(2-63 )得nJr=0.78 X

24、10% dXi壬= 0.78 10 2 34 8.9 44 100.9 2.54 5.2 kgLcm2=21.43Kg cm2(2) 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0J0 =0.78 X 103 ( D4- d4) L=11.62Kg cm2(3) 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL已知機(jī)床執(zhí)行部件(即工作臺(tái)、工件和夾具)的總質(zhì)量m=918Kg電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離 L=10mm=1cm則由式(2-65)得fL 丫2Jl =m=23.28Kg cm2-(4) 由公式(2-66)計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JdJd= Jr + J0 + JL= (21.43+11.

25、62+23.28 ) =56.33 Kg cm26.2計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩(1)計(jì)算切削負(fù)載力矩Tc。已知切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力Fa= Famax=2977.52N,電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離 L=10mm=0.010m進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率=0.90，貝U-導(dǎo)=5.3N m(2) 計(jì)算摩擦負(fù)載力矩I已知在不切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力(即為空載時(shí)的導(dǎo)軌摩擦力)F.0 “575N，由式(2-55)得F比LT 嚴(yán) 0 =2.79N mf2別(3) 計(jì)算由滾珠絲杠的預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩Tf。已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力Fp =992.51N ,滾珠絲杠螺母副的基本

26、導(dǎo)程L0 = 12mm = 0.012m , 0.01滾珠絲杠螺母副的效率0=0.94，由式(2-56)得( 1 0)=0.20N mf 2二6.3計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上各種所需的力矩(1)計(jì)算線性加速力矩Ta1已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速nmax=2000r/min，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=62Kg cm2，坐標(biāo)軸的負(fù)載慣量Jd =56.33Kg cm2。取進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位33置環(huán)增益ks=20Hz,則加速時(shí)間ta = = s=0.15s，由式(2-58)得 ks20Tai =max60 980ta(Jm + Jd )( 1-kstae(62+65.36 )x( 1一嚴(yán)

27、5)Kgf cm=12.1N m(2)計(jì)算階躍加速力矩19中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 1已知加速時(shí)間廠廿丸恥，由由式(2-59)得Tap =2- nmax60 980ta（Jm + Jd）#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)=37.42N m計(jì)算坐標(biāo)軸所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩。 由式(2-61)計(jì)算線性加速時(shí)的空載啟動(dòng)力矩 TqTq=Ta1+ （T+Tf） = （12.1+2.79+0.20 ） N- m=15.09N- m 由式（2-61）計(jì)算階躍加速時(shí)的空載啟動(dòng)力矩Tq。Tq=Tap+ （T+Tf） = （37.42+2.79+0.20 ） N- m=40.41N- m

28、由式（2-57a）計(jì)算空載時(shí)的快進(jìn)力矩Tj。TkJ =i+Tf =2.79+0.20=2.99N m 由式(2-61 )計(jì)算切削時(shí)的工進(jìn)力矩TgjTgj = TC + Tf = (5.3+0.20 ) N m =5.50N m6.4選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)(1)選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)根據(jù)以上計(jì)算和表2-47 ,選擇日本FANU(公司生產(chǎn)的a12/3000i型交流伺服電動(dòng)機(jī) 為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如下：額定功率 3KV；最高轉(zhuǎn)速3000r/min ;額定力矩 12N- m 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量62 Kg cm2 ;質(zhì)量18K®交流伺服電動(dòng)機(jī)的加速力矩一般為額定力矩的510倍，若按5倍計(jì)算，該電動(dòng)機(jī)

29、的加速力矩為60N- m均大于本機(jī)床工作臺(tái)線性加速時(shí)的空載啟動(dòng)力矩Tq=15.09N - m以及階躍加速時(shí)的空載啟動(dòng)力矩Tq =40.41Nm,所以，不管采用何種加速方式，本電動(dòng) 機(jī)均滿足加速力矩要求。該電動(dòng)機(jī)的額定力矩為12N- m,均大于本機(jī)床工作臺(tái)的快進(jìn)力矩TkJ =3.0N m以及工進(jìn)力矩Tgj =5.73N m因此，不管是快進(jìn)還是工進(jìn)，本電動(dòng)機(jī)均滿足驅(qū)動(dòng)力矩要求為了使機(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)載慣量與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比一般應(yīng)滿足式（2-67），即0.25 <Jd22中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)而新答=0.91 “0.25，"故滿

30、足慣量匹配要求7. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析7.1計(jì)算絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率.nc已知滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度K0 = Kmin =333.33 X 106 N /m，滾珠絲杠螺母1副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為 md =m +- ms，其中m 叫分別為機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量3兀ms =4和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量，已知 m=918Kg則X 42 X 123.9 X 7.8 X 10 Kg=12.14Kg1md =m + - g =922Kg3ncK0 =635rad/s md7.2計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率wnt#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)#中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)折算到滾珠絲杠軸上的

31、系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Js = Jr+J0=(21.43+11.62)Kg cm2 =33.05Kg cm2 =0.003Kg m2又絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度Ks = K =8844.5N m/rad ,wnt= ；s =1637.1rad/s由以上計(jì)算知道，絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率、c=635rad/s，扭轉(zhuǎn) 振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 Wnt =1831rad/s都比較高。一般按 nc =300rad/s的要求來(lái)設(shè)計(jì) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。8. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析8.1計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)厶已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值Kmin =371.27 X 106 N/mn,導(dǎo)軌的靜摩擦力 F0=1575N 由式