zk7532數(shù)控立式鉆銑床主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、第1章機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)機(jī)床總體尺寸參數(shù)的選定根據(jù)設(shè)計(jì)要求并參考實(shí)際情況，初步選定機(jī)床主要參數(shù)如下：工作臺(tái)寬度X長(zhǎng)度400X1600mm主軸錐孔724工作臺(tái)最大縱向行程300mm工作臺(tái)最大橫向行程375mm主軸箱最大垂直行程、.4丄4、一1/.T-/、“/.400mm級(jí)主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)12主軸轉(zhuǎn)速范圍301500r/minX、丫軸步進(jìn)電機(jī)130BF001（反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）Z軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)130BF001（反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）主電動(dòng)機(jī)的功率4.0KW主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min機(jī)床外形尺寸（長(zhǎng)X寬X高）150X1200X2300mm機(jī)床凈重500Kg機(jī)床主要部件及其運(yùn)動(dòng)方式的選定1.2.1 主運(yùn)動(dòng)的

2、實(shí)現(xiàn)因所設(shè)計(jì)的機(jī)床要求能進(jìn)行立式的鉆和銑，垂直方向的行程比較大,因而采用工作臺(tái)不動(dòng),而主軸箱各軸向擺放為立式的結(jié)構(gòu)布局；為了使主軸箱在數(shù)控的計(jì)算機(jī)控制上齒輪的傳動(dòng)更準(zhǔn)確、更平穩(wěn)，工作更可靠，主軸箱主要采用液壓系統(tǒng)控制滑移齒輪和離合器變換齒輪的有級(jí)變速。1.2.2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)本次所設(shè)計(jì)的機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制，因此在X、Y、Z三個(gè)方向上，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均采用滾珠絲杠螺母副，其動(dòng)力由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)調(diào)隙齒輪傳遞。1.2.3 數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)采用單片機(jī)控制，各個(gè)控制按扭均安裝在控制臺(tái)上，而控制臺(tái)擺放在易操作的位置，這一點(diǎn)須根據(jù)實(shí)際情況而定。1.2.4 機(jī)床其它零部件的選擇考慮到生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的

3、經(jīng)濟(jì)性，機(jī)床附件如油管、行程開(kāi)關(guān)等，以及標(biāo)準(zhǔn)件如滾珠絲杠、軸承等均選擇外購(gòu)形式。1.3機(jī)床總體布局的確定根據(jù)以上參數(shù)及主要部件及其運(yùn)動(dòng)方式，則可擬定機(jī)床的總體布局圖，詳細(xì)圖紙請(qǐng)參照1號(hào)A1圖紙。第2章主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)2.1 議定轉(zhuǎn)速圖確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)式：1. 主傳動(dòng)的確定nmax,nmin和公比的確定：根據(jù)ZJK-7532的使用說(shuō)明書(shū)，初步定主軸轉(zhuǎn)速范圍為951600r/min.則=Z(2.1)由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值得：=1.26令nmax1600r/min，則門(mén)“山令nmax1600r/min，則門(mén)“山門(mén)max1600111.26125.9r/min(2.2)貝似nmin125r/min，nmax

4、160&血門(mén)。2. 確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目：大多數(shù)機(jī)床廣泛應(yīng)用滑移齒輪的變速方式，為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求，通常采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪，因此主軸轉(zhuǎn)速為12級(jí)的變速系統(tǒng)，總共需要三個(gè)變速組。3. 確定傳動(dòng)順序方案:按著傳動(dòng)順序，各變速組排列方案有:12=3X2X212=2X3X212=2X2X3從電機(jī)到主軸，一般為降速傳動(dòng)。接近電機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，而大尺寸的零件可以少些，這樣就節(jié)省省材料，經(jīng)濟(jì)上就占優(yōu)勢(shì)，且這也符合“前多后少”的原則。從這個(gè)角度考慮，以取18=3X3X2的方案為好，本次設(shè)

5、計(jì)即采用此方案。4. 確定擴(kuò)大順序方案：傳動(dòng)順序方案確定以后，還可列出若干不同擴(kuò)大順序方案。如無(wú)特殊要求，根據(jù)“前密后疏”的原則，應(yīng)使擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序一致，通常能得到最佳的結(jié)構(gòu)式方案，故選用12=31X23X26結(jié)構(gòu)式方案。檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍：32(21)r=1.2664.00810故合符要求Iu川W1/JJ/T/A1Lx/x/vd/XZXZNXX、4v/Nl4結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖：擬定轉(zhuǎn)速圖:根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)議定轉(zhuǎn)速圖時(shí)，應(yīng)注意解決定比傳動(dòng)和分配傳動(dòng)比，合理確定傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。 定比傳動(dòng)在變速傳動(dòng)系統(tǒng)中采用定比傳動(dòng)，主要考慮傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)和性能等方面的要求，以及滿足不同用戶的使用要求。在鉆銑

6、床的設(shè)計(jì)中，總降速比為u=125/1440=0.087。若每一個(gè)變速組的最小降速比均取1/4。則三個(gè)變速組的總1111降速可達(dá)1丄丄丄0.016。故無(wú)需要增加降速傳動(dòng)，但為了使中間兩個(gè)變44464速組做到降速緩慢，以利于減小變速箱的徑向尺寸和有利于制動(dòng)方便，在IU軸間增加一對(duì)降速傳動(dòng)齒輪（絲），同時(shí)，也有利于設(shè)計(jì)變型機(jī)床，因?yàn)橹灰?4變這對(duì)降速齒輪傳動(dòng)比，在其他三個(gè)變速組不變的情況下，就可以將主軸的12種轉(zhuǎn)速同時(shí)提高或降低，以便滿足不同用戶的要求。 分配降速比前面已確定，12=3X2X2共需三個(gè)變速組，并在IU軸間增加一對(duì)降速傳動(dòng)齒輪，要用到四個(gè)變速組，在主軸V上標(biāo)出12級(jí)轉(zhuǎn)速：125160

7、0r/min,在第I軸上用A點(diǎn)代表電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min，最低轉(zhuǎn)速用E點(diǎn)標(biāo)出，因此A,E兩點(diǎn)相距約11格，即代表總降速傳動(dòng)比為Ut。 定出各變速組的最小傳動(dòng)比根據(jù)降速前慢后快的原則，在ivv軸間變速組取u乙，在mw軸間11變速組取ur，在nm軸間變速組取u，貝U：根據(jù)結(jié)構(gòu)式可知：uV軸間變速組的級(jí)比指數(shù)分別為：1，3，6。傳動(dòng)副為：3,2,2。則畫(huà)出上圖的轉(zhuǎn)速圖。確定各齒輪的齒數(shù)：在確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意：齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過(guò)大，以免加大兩軸之間的中心距，使機(jī)床的結(jié)構(gòu)龐大，而且增大齒數(shù)和還會(huì)提高齒輪的線速度而增大噪聲，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要把齒數(shù)和控制在s100120;為了控制每組嚙合齒輪不產(chǎn)生根切

8、現(xiàn)象，使最小齒數(shù)Zmin1820，因而齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過(guò)小。11在VV軸間：U7219U8藥則可查表1.58和2.51兩行又tZmin17而最小齒輪的齒數(shù)是在口8的齒輪副中，令Zmin20則仝67,70,73,77,78等,在高速軸中盡量使齒輪的幾何尺寸小一點(diǎn)以減小主軸的尺寸，所以可取sz67-可查出：Z1519，刁6671948Z1426，Z13672641同理：Us11U6312且杳得SZ360,66,72,74取SZ366則查得：Z1122，Z12662244Z933，66333310U211U3"I11.26U41211.59查得：SZ252,54,70.三聯(lián)滑移齒輪中的最大

9、齒數(shù)與次大齒數(shù)之差必須要大于或等于4,則必需有s702minmin又T前傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速高，扭矩小，一般傳動(dòng)件的尺寸要小一些,因而齒數(shù)和可取比前一級(jí)變速組小用計(jì)算法：取Z7min用計(jì)算法：取Z7min23，則Z8互U4竺3711.59則sz233760Z3Z3U31U3S11.261丄1.266027Z6602733U21Sz1U210021440-601130Z46030300.696取Z124則Z2Z旦34U10.696滑移齒輪齒數(shù)的驗(yàn)算：在三聯(lián)滑移齒輪滑移齒輪齒數(shù)的驗(yàn)算：在三聯(lián)滑移齒輪Z3,Z5,Z7中，為了確保其左右移動(dòng)Z5與最大齒輪時(shí)能順利通過(guò)，不致相碰，則必須保證三聯(lián)滑移齒輪的次大齒輪

10、的配對(duì)齒輪Z4不相碰(最大齒輪布置在中間)，即：1則必須保證：zz4從上面計(jì)算可知：乙30則ZZ302734這與要求不符。但是與W都采用了離合器，使齒輪z和z的距離拉大了，因而在滑移齒輪在移動(dòng)過(guò)程中不存在相碰的情況，三聯(lián)滑移齒輪在這個(gè)設(shè)計(jì)里是可以實(shí)現(xiàn)的。傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定:根據(jù)以上分析及計(jì)算，擬定如下傳動(dòng)系統(tǒng)圖:2.2主傳動(dòng)主要零件的強(qiáng)度計(jì)算：1. 電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算鉆頭材料選用W18Cr4Vbb80公斤/毫米根據(jù)加工要求選用鉆頭直徑D=25mm則查表得進(jìn)給量S=0.390.47mm根據(jù)鉆孔切削用量表查得：n=377r/min，M=8580NmMnMn7162001.368580377716200

11、1.36=3.32kw(2.3)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須使得P額定P總，根據(jù)這個(gè)原則，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取Y112M-4型電動(dòng)機(jī)，其基本參數(shù)如下（單位為mr）A=190B=140C=70D=28E=60F=8G=24H=112K=12AB=245AC=230AD=190HD=265BB=180L=400由于直齒圓柱齒輪具有加工和安裝方便、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且直齒圓柱齒輪傳動(dòng)也能滿足設(shè)計(jì)要求，所以本次設(shè)計(jì)選用漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；主軸箱中的齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，它的精度直接與工作的平穩(wěn)性、接觸誤差及噪聲有關(guān)。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都選用較高的精度，但考慮到制造

12、成本，本次設(shè)計(jì)都選用7-6-6的精度。具體設(shè)計(jì)步驟如下：1、模數(shù)的估算:按接觸疲勞和彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知道后方可確定，所以只在草圖畫(huà)完之后校核用。在畫(huà)草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。齒輪彎曲疲勞的估算公式：mw323Nmm(式中N即為齒輪所傳遞的功率)(2.4)YZ山齒面點(diǎn)蝕的估算公式：A32JNmm(式中N即為齒輪所傳遞的功率)(2.5)和j其中nj為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A為齒輪中心距。由中心距A及齒數(shù)Z,乙求出模數(shù):mj2AZiZ2mm(2.6)根據(jù)估算所得mw和mj中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。前面已求得各軸所傳遞的功率，各軸上齒輪模數(shù)估

13、算如下:第一對(duì)齒輪副nj1440r/minmwmw3234.00.991.55mm.241440mjmj3234.°°994.48mm144024.480.15mm2434所以，第一對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為mmw0.15mm第二對(duì)齒輪副nj1002r/minmw323A。°992°982310021.76mm丨232320.981.98mmmjmj21.9823370.066mm所以，第二對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為mmw0.066mm第三對(duì)齒輪副vnj631r/min2.06mm2.06mm330.982mw32322631mjmjA36310.982

14、5.78mm25.7822440.175mm所以，第三對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為mmw0.175mm第四對(duì)齒輪副第四對(duì)齒輪副nj315r/minmwmw32340.983.193152.71mmA32340.9833157.22mmmj27.2219480.22mm所以，第四對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為mmw0.22mm綜上所述，為了降低成本，機(jī)床中各齒輪模數(shù)值應(yīng)盡可能取相同，但因?yàn)閂軸的轉(zhuǎn)速比較小，扭矩比較大，為了增加其強(qiáng)度和在主軸上能起到飛輪的作用，需增加V軸齒輪的幾何尺寸。所以，本次設(shè)計(jì)中在IW間各個(gè)齒輪模數(shù)均為m1=2.5mm在V軸上就取m23mm。2、齒輪分度圓直徑的計(jì)算根據(jù)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)

15、直齒圓柱齒輪分度圓直徑計(jì)算公式可得各個(gè)傳動(dòng)副中齒輪的分度圓直徑為：3、齒輪寬度B的確定齒寬影響齒的強(qiáng)度，但如果太寬，由于齒輪制造誤差和軸的變形，可能接觸不均勻，反兒容易引起振動(dòng)和噪聲。一般取B=(610)m本次設(shè)計(jì)中，取主動(dòng)齒輪寬度B=8m=8<2.5=20mm在最后一對(duì)齒輪嚙合取也取B=7n20)，則與其嚙合的從動(dòng)齒輪的寬度一致。而取多聯(lián)齒輪的寬度B=8m=2.5=20mm為了使嚙合更容易和平穩(wěn)，則與其嚙合的從動(dòng)齒輪的寬度要小一點(diǎn)，取B'=6m=6X2.5=15mm4、齒輪其他參數(shù)的計(jì)算根據(jù)機(jī)械原理中關(guān)于漸開(kāi)線圓柱齒輪參數(shù)的計(jì)算公式及相關(guān)參數(shù)的規(guī)定，齒輪的其它參數(shù)都可以由以上計(jì)

16、算所得的參數(shù)計(jì)算出來(lái)，本次設(shè)計(jì)中，這些參數(shù)在此不在計(jì)算。5、齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)的要求也不同，7級(jí)精度的齒輪，用較高精度的滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級(jí)齒輪一般滾或插后要剃齒，使精度高于7級(jí)，或者淬火后再珩齒。6級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須才能達(dá)到6級(jí)。機(jī)床主軸箱中的齒輪齒部一般都需要淬火。6、齒輪的校核(接觸疲勞強(qiáng)度)：Kv,齒計(jì)算齒輪強(qiáng)度用的載荷系數(shù)K,包括使用系數(shù)Ka,動(dòng)載荷系數(shù)間載荷分配系數(shù)K及齒向載荷分布系數(shù)K，即：(2.7)=1.25X1.07X1.1X1.12=1.65查

17、表得：Z=0.88Zh=2.5Ze=189.8(2.8)(2.8)h=ZhZeZ?K(U1)Vbd1u將數(shù)據(jù)代入得：h1100mpa齒輪接觸疲勞強(qiáng)度滿足，因此接觸的應(yīng)力小于許用的接觸應(yīng)力。其它齒輪也符合要求，故其余齒輪不在驗(yàn)算，在此略去。2.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算滾動(dòng)軸承的型號(hào)是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此先要初算軸徑。軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法用下列公式進(jìn)行估算。dA03,mm(2.9)n對(duì)于空心軸，則A0n(1-4)A0n(1-4)mm(2.10)式中，P軸傳遞的功率，kWn軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min；Ao其經(jīng)驗(yàn)值見(jiàn)表15-3;取B的值為0.5(1)、計(jì)算各傳動(dòng)軸

18、傳遞的功率P根據(jù)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選擇可知，本次設(shè)計(jì)所選用的電動(dòng)機(jī)額定功率(2.11)(2.11)Nd4.0kW各傳動(dòng)軸傳遞的功率可按下式計(jì)算：PNdn電機(jī)到傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)效率；由傳動(dòng)系統(tǒng)圖可以看出，本次設(shè)計(jì)中采用了聯(lián)軸器和齒輪傳動(dòng)，則各軸傳遞的功率為：1 =0.96，2=0.93，3=0.9044=0.877所以，各傳動(dòng)軸傳遞的功率分別為：P4F343.509kW(2)估算各軸的最小直徑本次設(shè)計(jì)中，考慮到主軸的強(qiáng)度與剛度以及制造成本的經(jīng)濟(jì)性，初步選擇主軸的材料為40Cr,其它各軸的材料均選擇45鋼，取A0值為115,各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速圖得出：n1j=1002r/min,nj=631r/min,n

19、j=315r/min,nj=250r/min,所以各軸的最小直徑為：在以上各軸中，每根軸都開(kāi)有平鍵或花鍵，所以為了使鍵槽不影響軸的強(qiáng)度，應(yīng)將軸的最小直徑增大5%將增大后的直徑圓整后分別取各軸的最小直徑為：d口min=18mm,d皿min=23mm,d叩min=34mm,dvmin=46mm各軸段長(zhǎng)度值的確定各軸段的長(zhǎng)度值，應(yīng)根據(jù)主軸箱的具體結(jié)構(gòu)而定，且必須滿足以下的原則:(1)、應(yīng)滿足軸承及齒輪的定位要求；(2)、應(yīng)滿足滑移齒輪安全滑移的要求；軸的剛度與強(qiáng)度校核根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，需選擇除主軸外的一根軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，而主軸必須進(jìn)行剛度校核。在此選擇第川根軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。(1)、第三根軸的強(qiáng)度校

20、核1) 、軸的受力分析及受力簡(jiǎn)圖由主軸箱的展開(kāi)圖可知，該軸的動(dòng)力源由電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳遞過(guò)來(lái)，而后通過(guò)一個(gè)三聯(lián)齒輪將動(dòng)力傳遞到下一根軸。其兩端通過(guò)一對(duì)角接觸球軸承將力轉(zhuǎn)移到箱體上去。由于傳遞的齒輪采用的直齒圓柱齒輪，因此其軸向力可以忽略不計(jì)。所以只要校核其在xz平面及yz平面的受力。軸所受載荷是從軸上零件傳來(lái)的，計(jì)算是，常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類(lèi)型和布置方式有關(guān)。其受力簡(jiǎn)圖如下：在xz平面內(nèi)：在yz平面內(nèi):2) 、作出軸的彎矩圖根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，分別按xz平面及y

21、z平面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出兩個(gè)平面的上的彎矩圖。在xz平面內(nèi)，根據(jù)力的平衡原理可得：R1+R2+Ft2=Ft1(2.12)將各個(gè)力對(duì)R1取矩可得：Ft1Xa=Ft2X(|-b)+R2Xl(2.13)vFt仁2pn/d7(2.14)Ft2=2Pm/d11(2.15)由以上兩式可解出：R1=Ft1(l-a)/l-Ft2Xb/l(2.佝R2=Ft1Xa/l-F2xz+Ft2Xb/l(2.17)由于有多個(gè)力的存在，彎矩?zé)o法用一個(gè)方程來(lái)表示，用x來(lái)表示所選截面距R1的距離，則每段的彎矩方程為：在AB段：M=R1Xx(a>x>0)在BC段：M=R1X(a+x)-Ft1Xx(

22、l-b>x>a)在CD段：M=R2(l-x)(l>x>l-b)則該軸在xz平面內(nèi)的彎矩圖為：M同理可得在yz平面內(nèi)的彎矩圖為:3) 、作出軸的扭矩圖由受力分析及受力簡(jiǎn)圖可知，該軸只在yz平面內(nèi)存在扭矩。其扭矩大小為：T1=Ft1-r7T2=Ft2-r11(2.18)則扭矩圖為：4) 、作出總的彎矩圖由以上求得的在xz、yz平面的彎矩圖，根據(jù)M=.MJMyz2可得總的彎矩圖為：5) 、作出計(jì)算彎矩圖根據(jù)已作出的總彎矩圖和扭矩圖，則可由公式Ma=.M2(T)2求出計(jì)算彎矩，其中a是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特性差異的系數(shù)，因通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱(chēng)循環(huán)的

23、變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對(duì)稱(chēng)循環(huán)的變應(yīng)力，故在求計(jì)算彎矩時(shí)，必須計(jì)及這種循環(huán)特性差異的影響。即當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取a"0.3；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取a0.6；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力也為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，則取a=1。應(yīng)本次設(shè)計(jì)中扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力，所以取a"0.3，則計(jì)算彎矩圖為：BC6) 、校核軸的強(qiáng)度選擇軸的材料為45鋼，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得其許用彎曲應(yīng)力為60MP由計(jì)算彎矩圖可知，該軸的危險(xiǎn)截面在B的作用點(diǎn)上，由于該作用點(diǎn)上安裝滑移齒輪，開(kāi)有花鍵，由機(jī)械設(shè)計(jì)可查得其截面的慣性矩為：W=nd4+(D-d)(D+d2zb/32D(2.1

24、9)其中z為花鍵的數(shù)目，在本次設(shè)計(jì)中，z=6,D=28mmd=23mmb=6mm所以其截面的慣性矩為W=524.38mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪受力計(jì)算公式可得圓周力與徑向力：Ft=2T1/d1Fr=FtXtga(2.20)其中T1為小齒輪傳遞的扭矩，Nmn；a為嚙合角，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，取a=20;而Ft與Fr分別對(duì)應(yīng)與xz平面及yz平面的力。各段軸的長(zhǎng)度可從2號(hào)A0圖中得出，則根據(jù)前面的公式可得出該軸危險(xiǎn)截面的計(jì)算彎矩為：Ma=25014.22Nm則該軸危險(xiǎn)截面所受的彎曲應(yīng)力為：Sca=25014.22/524.3847.7MP<60MP所以該軸的強(qiáng)度滿足要求。(2)、主軸的剛度校核1)、主軸

25、材料的選擇考慮到主軸的剛度和強(qiáng)度，選擇主軸的材料為40Cr，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理；2 )、主軸結(jié)構(gòu)的確定 主軸直徑的選擇根據(jù)機(jī)床主電機(jī)功率來(lái)確定D,(參考金屬切削機(jī)床(下)的154頁(yè)):P=4KVy屬于中等以上轉(zhuǎn)速，中等以下載荷的機(jī)床可取D16070mm 主軸內(nèi)孔直徑KoKKoK(D44d4)/641(41D/64D(2.21)其中K°，I。-空心主軸的剛度和截面慣性矩K,I-實(shí)心主軸的剛度和截面慣性矩當(dāng)0.7則主軸的剛度急劇下降，故取<0.7主軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)主軸上應(yīng)安裝的組件以及在主軸箱里的具體布置來(lái)確定,主軸的具體結(jié)構(gòu)已在三維圖上表達(dá)清楚，在此不在繪出。其中：D169.832D=

26、31.750D254.0d114L=7364矩形花鍵軸:d1=D(2.24)2d2慣性矩：42Id6Z(Dd)(Dd)(2.26)64(2.25)3）、主軸的剛度驗(yàn)算軸的變形和允許值軸上裝齒輪和軸承處的繞度和傾角（y和）應(yīng)該小于彎曲變形的許用值y和即yy軸的類(lèi)型y(mm變形部位(rad)一般傳動(dòng)軸4.00030.0005l裝向心軸承處0.0025剛度的要求較高-0.00021裝齒輪處0.001安裝齒輪軸(0.010.00)m裝單列圓錐滾子軸承0.006其中：L表跨距，m表模數(shù)軸的變形計(jì)算公式計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的繞度y及傾角時(shí)，一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁。按材料力學(xué)相關(guān)公式計(jì)算，主軸

27、的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高的時(shí)候，可把軸看作等徑軸，采用平均直d來(lái)計(jì)算，計(jì)算花鍵時(shí)同樣選擇用平均直徑圓軸：d-(2.22)id4慣性矩：匸(2.23) 軸的分解和變形合成對(duì)于復(fù)雜受力的變形，先將受力分解為三個(gè)垂直面上的分力，應(yīng)用彎曲變形公式求出所求截面的兩個(gè)垂直平面的和y。然后進(jìn)行疊加，在同以平面內(nèi)的可進(jìn)行代數(shù)疊加，在兩平面內(nèi)的按幾何公式，求出該截面的總繞度和總傾角 危險(xiǎn)工作面的判斷驗(yàn)算剛度時(shí)應(yīng)選擇最危險(xiǎn)的工作條件進(jìn)行，一般時(shí)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速低傳動(dòng)齒輪的直徑小，且位于軸的中央時(shí)，軸受力將使總變形劇烈，如對(duì)：二、三種工作條件難以判斷那一種最危險(xiǎn)，就分別進(jìn)行計(jì)算，找到最大彎曲變形值和y。 提高軸

28、剛度的一些措施力卩大軸的直徑，適當(dāng)減少軸的跨度或增加第三支承，重新安排齒輪在軸上的位置改變軸的布置方位等。 軸的校核計(jì)算軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖在xz平面內(nèi)：同理可得在yz平面內(nèi)的受力圖，在此不在畫(huà)出。主軸的傳動(dòng)功率：P主=40.9960.94=3.513KW(2.27)69.500103.513(2.28)(2.28)主軸轉(zhuǎn)矩：T主=156900Nmm250支點(diǎn)上的力：FtB2【主d1521.56910302614.8N(2.29)d121.569105352092N(2.30)根據(jù)彎矩平衡:Rhe623Ftc(623329)甩(623408)0(2.31)求得：FHe=-84.9根據(jù)力得平衡：Rha6

29、07.7N則彎矩圖為:2)垂直平面得彎矩圖:FrbFtBtg=951.71NFrcFrctg=761.4N(2.32)(2.32)(2.33)Rne623FrC(623329)FrB(623408)(2.34)根據(jù)平面內(nèi)得彎矩平衡有:再根據(jù)力得平衡：Rna101.71N則可得B、C點(diǎn)得彎矩圖：在B點(diǎn)和C點(diǎn)為最危險(xiǎn)截面，要滿足要求，B、C點(diǎn)滿足即可，在BC截面得彎矩為：MbMBH2MBV2=803403.1N(2.35)MC.Mch2Mcv2=675702.3N(2.36)扭矩圖為：經(jīng)分析可知B所在得位置為最危險(xiǎn)截面，只要B滿足條件即可，則剛度滿足。計(jì)算彎矩B2McbMb(2T)(2.37)=8

30、62517.2N軸得抗彎截面系數(shù)為：1 d4(Dd)(Dd)zb32D(2.38)40694400201408103280145983.7mm3caMcaW53.96(2.39)故滿足第三強(qiáng)度理論剛度驗(yàn)算:在水平面內(nèi)，F(xiàn)tB單獨(dú)作用時(shí):(2.40)fc1凹匯出48EI222614.82.5(36234215)5482.110I=-0.02598mm44(2.41)(2.41)(2.42)其中|=(D口=274750032在ftc單獨(dú)作用下:22pb(3l4b)48EI2092294(3623242942)5482.110I=-0.0182mm在兩力得共同作用下:c10.00778mm(2.43

31、)在垂直面內(nèi)有（在FrB單獨(dú)作用時(shí)）fc1fc1pb(3l24b2)48EI(2.44)951.712.15(3623242152)5482.110I=-0.0072mm其中I=其中I=44IDU=274750032(2.45)在Fq單獨(dú)作用下:22c2(2.46)pb(3l4b)48EI22761.4294(36234294)482.1105I=-0.0182mm在兩力得共同作用下:c2c10.0006mm(2.47)故在FtB、FrB、FtC、Frc共同作用下,1x2'處為危險(xiǎn)截面，其最大繞度為0.0078031mm(2.48)而一般的剛度y(0.00030.0005)1=0.21

32、0.35mm故fcy符合剛度要求，其轉(zhuǎn)角就不驗(yàn)算了。1）下面校核由V傳到主軸時(shí)的強(qiáng)度，剛度，校核,(2.49)(2.49)主軸的傳動(dòng)功率：P主=6=5.9974KW6(2.50)王軸轉(zhuǎn)矩：T主=143188Nmm50支點(diǎn)上的力：FtB2T主d1382386.5N120(2.51)FtC2T主d121431881376.8N150(2.52)根據(jù)彎矩平衡:Rhe623FtD483.5甩2150(2.53)求得：Rhe=-244.9N根據(jù)力得平衡：Rha1254.6N2）垂直平面得彎矩:FrbFtBtg=868.6N(2.54)FrcFrctg=501.1N(2.55)根據(jù)平面內(nèi)得彎矩平衡有:Rn

33、e623FrD483.5FrB2150(2.56)再根據(jù)力得平衡：Rma278.4N則可得BC點(diǎn)得彎矩圖:在B點(diǎn)和C點(diǎn)為最危險(xiǎn)截面，要滿足要求，B、C點(diǎn)滿足即可，在B、C截面得彎矩為：22MB,MBHMBV=110489.6N(2.57)MC.MCH2MCV2=708402.5N(2.58)扭矩圖為：經(jīng)分析可知B所在得位置為最危險(xiǎn)截面，只要B滿足條件即可，則剛度滿足。計(jì)算彎矩'b2McbMb(2Tb)2=942100N(2.59)軸得抗彎截面系數(shù)為：d4(Dd)(Dd)zb32D4069440020140810(2.60)3280145983.7mm3ca=58.94W(2.61)故滿

34、足第三強(qiáng)度理論剛度驗(yàn)算:在水平面內(nèi)，F(xiàn)tB單獨(dú)作用時(shí):fc1pb(3l24b2)48EI(2.62)222386.5215(36234215)5482.110I=-0.018147mm(2.63)其中1=衛(wèi)=274750032在ftc單獨(dú)作用下:c2pb(3l24b2)48EI(2.64)221376.8483.5(36234483.5)482.1105I=-0.00551mm(2.65)(2.65)在兩力的共同作用下:fcfc2fci0.01264mm在垂直面內(nèi)有(在FrB單獨(dú)作用時(shí))fc122pb(3l4b)48EI(2.66)22868.6215(36234215)482.1105I=-

35、0.0066mm(2.67)其中1=-(-D力=274750032在Fq單獨(dú)作用下:pb(3l24b2)48EI(2.68)501.1483.5(362324483.52)5482.110I=-0.001515mm在兩力得共同作用下:c2c10.00848mm(2.69)故在FtB、FrB、Ftc、Frc共同作用下，X故在FtB、FrB、Ftc、Frc共同作用下，X0.01264mm1丄I處為危險(xiǎn)截面，其最大繞度為2(2.70)而一般的剛度y(0.00030.0005)l=0.210.35mm故fcy符合剛度要求，其轉(zhuǎn)角就不驗(yàn)算了2.4離合器的選用離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)分離或接合，

36、對(duì)離合器的要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速?gòu)氐?；調(diào)節(jié)和修理方便；外廓尺寸小；質(zhì)量小；耐磨性好和有足夠的散熱能力；操作方便省力。離合器的類(lèi)型很多，常用的可分牙嵌式和摩擦式。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我選用了電磁式摩擦片離合器。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值Di(23)d；D2(1.52.5)d。第3章進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1垂直進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算假定主軸箱的重量：W=1OOkgf=1OOx9.8=980NZ軸的行程為：400mm垂直脈沖當(dāng)量：0.01mm預(yù)選滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L0=10mm步距角：b0.75快速進(jìn)給速度：Vmax=2.0m/min脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定、傳動(dòng)比的選定對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)脈沖當(dāng)量確定，并且滾珠絲桿導(dǎo)程L。和

37、步進(jìn)電機(jī)步距角b都已初步選定后，則可用下式來(lái)計(jì)算該軸伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比：bL0I360P0.75107.5=2.08360(3.1)、計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量初選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為130BF001則查表查出電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JD=40.06x105kg.m2對(duì)于軸，軸承，齒輪，聯(lián)軸節(jié)，絲桿等圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式為：2MCD,2J-(kg.cm)(3.2)8對(duì)于鋼材，材料密度為7.8103(kg/cm3)，貝U有(3.3)4312J0.78DL10(kg.cm)從資料定出齒輪副為:Z123Z296m=1.5mmB=20mm則：齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：52=5.8510kg.m(3.4)一52=132.510kg.m(3

38、.5)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算：52=115.810kg.m(3.6)工作臺(tái)質(zhì)量折算：L021.02.252Jg(-)M()100=2.53(kg.cm)=25.310kg.m(3.7)2 2傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：=40.06105+5.8510一5+(132.5+115.8+25.3)105/4.172522=61.6410kg.m=6.16kg.cm(3.8)、工作載荷分析及計(jì)算普通麻花鉆每一切刃都產(chǎn)生切向切削抗力FZ,徑向切削抗力Fy與軸向切削抗力Fx。當(dāng)左，右切削刃對(duì)稱(chēng)時(shí)，徑向抗力Fy相互平衡。切向抗力Fz形成鉆削扭矩M它消耗了切削功率Pm。所有切削刃上軸向抗力Fx之和形成了鉆頭上的軸

39、向力FFx。鉆削時(shí)安裝工件的工作臺(tái)是靜止的，不作縱，橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因此鉆削時(shí)工作臺(tái)載荷主要是垂直進(jìn)給方向載荷Fv，其大小與鉆削軸向力F相同，方向相反。當(dāng)鉆削工作臺(tái)不作垂直進(jìn)給時(shí)，F(xiàn)v是工作臺(tái)的靜壓垂直載荷；當(dāng)工作臺(tái)作垂直進(jìn)給時(shí)，F(xiàn)v是工作臺(tái)垂直進(jìn)給抗力。T鉆頭直徑d°25mm，取進(jìn)給量f=0.36mm/r貝U查表得到高速鋼鉆頭鉆孔時(shí)的軸向力F=7330N滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。1)計(jì)算作用在絲杠上的最大動(dòng)負(fù)荷C首先根據(jù)切削力和運(yùn)動(dòng)部件的重量引起的進(jìn)給抗力，計(jì)算出絲杠的軸向載荷，再根據(jù)要求的壽命值計(jì)算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動(dòng)載荷C:CLf

40、mFm(3.9)式中fm運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1.21.5，有沖擊的運(yùn)轉(zhuǎn)取1.52.5;Fm滾珠絲杠工作載荷(N)；L工作壽命，單位為106r，L可按下式計(jì)算(3.10),60nTf式中n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速（r/min）；T使用壽命時(shí)間（h）,數(shù)控機(jī)床T取15000h。鉆銑床主軸燕尾導(dǎo)軌滾珠絲桿副驅(qū)動(dòng)時(shí)滾珠絲桿的工作載荷：FmFf2Md2(3.11)式中F切削時(shí)的軸向切削抗力；f軸套和軸架以及主軸鍵上的摩擦系數(shù)f=0.15;M主軸上的扭矩；d2主軸直徑；(3.12)(3.13)則Fm=73300.1528580=8087N3.4n1000vL0其中v為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（m/min）,可

41、取最高進(jìn)給速度的1/21/3;L。為絲杠基本導(dǎo)程（mm）,計(jì)算時(shí)，可初選一數(shù)值，等剛度驗(yàn)算后再確定；110002丄貝Un3=66.7r/min(3.14)10t為額定使用壽命（h）,可取t=15000h;則L=6066.715000.106=60.03萬(wàn)轉(zhuǎn)(3.15)根據(jù)工作負(fù)載Fm、壽命L,計(jì)算出滾珠絲杠副承受的最大動(dòng)負(fù)載，取fm=1.2，則:C=3LfmFm=38087=37997.8N(3.16)由C查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇絲杠的型號(hào)。選擇滾珠絲杠的直徑為40mm型號(hào)為CDM4010-5-P4其額定動(dòng)載荷是53411N強(qiáng)度足夠用。2）效率計(jì)算根據(jù)機(jī)械原理的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率n為(3.

42、17)(3.17)(3.18)tgtg+式中一一螺紋的螺旋升角，該絲杠為5°41摩擦角約等于10'tg541=0.971tg54T+103 ）剛度驗(yàn)算 .絲桿的拉壓變形量1滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和扭矩的作用，它將引起導(dǎo)程L。發(fā)生變化，因滾珠絲杠受扭時(shí)引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計(jì)，故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量LFmL°cm（3.19）EA式中E彈性模數(shù)，對(duì)鋼，E20.6106Ncm2;F滾珠絲杠截面積（cm2）（按絲杠螺紋底徑確定）2222A4d1=7x32.6mm=8347mm(3.20)+”用于拉伸時(shí)，“一”用于壓縮時(shí)。80871052.0610834.7mm4

43、.703104mm(3.21)則絲桿的拉伸或壓縮變形量1L。L。4.70310410580=0.408102mm(3.22)無(wú)關(guān)。當(dāng)絲桿在工作時(shí)有預(yù)緊時(shí)，其計(jì)算公式為:Fm0.00132胡DwFyjZ(3.23)又滾珠絲桿的預(yù)緊力為軸向工作載荷的1/3，2值可減小一半，因而式中Dw滾珠直徑；Z滾珠總數(shù)量Z=ZX圈數(shù)X列數(shù)；Z一圈的滾珠數(shù)，Z=dm/Dw（外循環(huán)），Z=（dm/Dw）3（內(nèi)循環(huán)）;dm滾珠絲桿的公稱(chēng)直徑；Fyj預(yù)緊力；Fm滾珠絲桿工作載荷；11FyFmax82133=27378N(3.24)3Z=dm/DW=nX40/5.953=21.11(3.25)(3.26)則Z=ZX圈數(shù)X

44、列數(shù)=21.11X2.5X2=73.88(3.27)'1220.012mm2 .支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形3在垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中采用角接觸球軸承，其計(jì)算公式為:30.00243Fm2dQZQ(3.28)式中Fm軸承所受軸向載荷;Zq軸承的滾動(dòng)休數(shù)目;dQ軸承滾動(dòng)體直徑;(3.29)(3.29)工作載荷Fm1Fmax825.2kgf3滾珠絲桿的滾動(dòng)體數(shù)量ZqdQ19，滾動(dòng)體直徑dQ5.953mm=°.016mm(3.30)一'1因?yàn)橛蓄A(yù)緊力，故實(shí)際變形量330.008mm(3.31)2根據(jù)以上的計(jì)算，則總變形量為：IIIi23(3.32)四級(jí)精度絲桿允許的螺距誤差為2

45、5卩m故剛度足夠。4)、壓桿穩(wěn)定的校核滾珠絲桿通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向力工作負(fù)荷過(guò)大，將使絲桿失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk為：Fk=Fz260t600.03折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩IG=980N，f0.2(燕尾形導(dǎo)軌)，Lq10mmEI/L2(N)(3.33)式中：E為絲桿的彈性模量，對(duì)于鋼，E=20.610總效率0.70.85，i=4.17式中：E為絲桿的彈性模量，對(duì)于鋼，E=20.610總效率0.70.85，i=4.17，I為截面慣性矩，匸d14/64，(d1為絲桿底徑),L為絲桿最大工作長(zhǎng)度，F(xiàn)z為絲桿支承方式系數(shù).I=X32.64/64=55442.2

46、(3.34)對(duì)于一端固定一端自由的情況Fz=0.252二Fk=0.25X=8.38104臨界載荷Fk與絲桿工作載荷Fm之比稱(chēng)為穩(wěn)定性安全系數(shù)nk，如果大于許用穩(wěn)定性安全系數(shù)門(mén)訂，則該滾珠絲桿不會(huì)失穩(wěn)。一般取nk=2.5-4。4nk=8.3810/8087=10.4nJ(3.35)壓桿穩(wěn)定(1)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇20000.750.00536020000.750.005360833r/min(3.36)又J6.16kg.cmt=0.03snmaxVmaxb360則折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總加速力矩為:9800.210附加摩擦力矩T預(yù)緊力Fyj2696N,0為滾珠絲桿未預(yù)緊時(shí)傳動(dòng)效率，取(3

47、.38)00.96FYJL0FYJL0M02i(122696°(10.96)10.1Ncm2(3.39)則步進(jìn)電機(jī)快速空轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩:MkqMaMfM。(3.40)對(duì)于工作方式未五相十拍的步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為：MjmaxMkq1986(3.41)J0.951從相關(guān)資料查出130BF001型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為9.31Nm，大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)。(2)、校核步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率T步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率是max1000Vmax6010002.0600.0056667mm/min6667HZ(3.42)查相關(guān)資料知：130BF001型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載啟動(dòng)頻率為f=13

48、000HZ,因而必須分三個(gè)階梯啟動(dòng)，每個(gè)階梯啟動(dòng)頻率為fq-fmax2222Hz,在30.25s內(nèi)完成升速，0.05s過(guò)渡。取V0.6m/min，則步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行頻率fG為:2000HZ(3.43)1000Vs10000.660600.005而步進(jìn)電機(jī)允許的運(yùn)行頻率為16000Hz，所以滿足設(shè)計(jì)要求。滾珠絲杠沒(méi)有自鎖能力，垂直坐標(biāo)不能鎖住，而主軸箱的重量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大所以必須采用平衡裝置，避免在工作時(shí)主軸箱的失控下降。為了消除間隙和提高滾珠絲桿副的剛度，可以預(yù)加載荷，使它在過(guò)盈的條件下工作，常用的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊等。預(yù)緊后的剛度可提高到為無(wú)預(yù)緊時(shí)

49、的2倍。但是，預(yù)緊載荷過(guò)大，將使壽命下降和摩擦力矩加大。通常，滾珠絲桿在出廠時(shí)，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲桿副的額定動(dòng)載荷有一定的比例關(guān)系。雙螺母墊片式預(yù)緊：調(diào)整方法：調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)見(jiàn)到，裝卸方便，剛度高；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)。雙螺母螺紋式預(yù)緊：調(diào)整方法：調(diào)整端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移。結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，丹準(zhǔn)確性差，且易于松動(dòng)，適用于剛度要求不高或隨時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊的傳動(dòng)。雙螺母齒差式預(yù)緊：調(diào)整方法：兩邊的下螺母的凸緣上有外齒，分別與緊固的螺母座兩端的內(nèi)齒圈，兩個(gè)螺母向相同方向旋轉(zhuǎn)，

50、每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，調(diào)整軸向位移。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，宜用于高度精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中要求要不定時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊力，因而宜用雙螺母螺紋式預(yù)緊。齒輪傳動(dòng)消隙齒輪傳動(dòng)的間隙也叫側(cè)隙，它是指一個(gè)齒輪固定不動(dòng)，另一個(gè)齒輪能夠作出的最大角位移。傳動(dòng)間隙是不可避免的，其產(chǎn)生的這樣原因有：由于制造及裝配誤差所產(chǎn)生的間隙；為使用熱膨脹而特意留出的間隙。為了提高定位精度和工作的平穩(wěn)性，要盡可能減小傳動(dòng)間隙。除了提高制造和裝配精度外，消隙的主要途徑有：設(shè)計(jì)可調(diào)整傳動(dòng)間隙的機(jī)構(gòu)；設(shè)置彈性補(bǔ)償元件。在這設(shè)計(jì)里我采用可調(diào)整齒輪傳動(dòng)間隙的機(jī)構(gòu)來(lái)消除間隙。3.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠

51、絲杠螺母副的選擇計(jì)算假定工作臺(tái)及零件的總的量：W=200kgf=100x9.8=980NZ軸的行程為：300mm縱向脈沖當(dāng)量：0.01mm預(yù)選滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L0=5mm步距角：b0.75快速進(jìn)給速度：Vmax=2.0m/min、傳動(dòng)比的選定360p0.7553600.011.04(3.44)、計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量初選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為130BF001則查表查出電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JD=40.06x105kg.m2為了機(jī)床的布局緊湊且方便可取i=1.0。則滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算:43Js3.244510336.81105Kgm2(3.45)工作臺(tái)質(zhì)量折算:JGLo2m052222001.27Kgcm212.

52、7105Kgm2(3.46)傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算:5JJd+Js+Jg=(40.06+36.81+12.7)10522(3.47)、工作載荷分析及計(jì)算滾珠絲杠上的工作載荷是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)是滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫作進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩檫力。據(jù)機(jī)床加工的特點(diǎn)，當(dāng)銑削槽時(shí)，工作載荷最大，由于銑削時(shí)，工作載荷既包括銑削時(shí)沿著絲杠軸的方向的力(即軸向力)，也包括工作臺(tái)及工件的重量(即垂直絲杠軸方向的力)，由于在鉆削時(shí)不存在縱向運(yùn)動(dòng)，因此只要考慮銑削的情況，而銑削時(shí)的軸向力不大，所以在此不考慮銑削時(shí)產(chǎn)生的軸向力。取銑削刀具直徑為75mm而機(jī)床的計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min，貝UV7525058.9m/min0.98m/s(3.48)10001000而Pe4KW，機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率m0.8則FZ1034081033.27103(3.49)V0.98選端銑，對(duì)稱(chēng)，其中端銑ae0.40.8d。，af0.10.2時(shí)，則得：Fl/