快速移動(dòng)微進(jìn)給車床刀架設(shè)計(jì)

1西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要:本設(shè)計(jì)介紹一種檢測機(jī)構(gòu),可測量刀具與本課題就是針對此現(xiàn)象對車床的刀架進(jìn)行改造，使其能實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)，準(zhǔn)確對刀，使同樣的機(jī)床能加工出更高精度的零件。本設(shè)計(jì)主要包括機(jī)床刀架方案設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；刀座體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳感器與刀座連接部分的設(shè)計(jì)；經(jīng)改進(jìn)后的車床其對刀自動(dòng)化程度高，對刀時(shí)間短而快，為下一道工序預(yù)留加工余量更加準(zhǔn)確，達(dá)到了預(yù)關(guān)鍵詞:檢測機(jī)構(gòu)；傳感器；快速；微進(jìn)給；對刀；精度generatedbyforcefeedbacktothetransducepurposeoffastmovingandexperience,whichistime-consumingandinaccuracy.Thethesisofthispaperisfocusonimprovingtheturretforachievingthepurposeoffastmoving,on-knifeaccuratelyandworkingoutamorehigh-accuracypartsonthesamelathe.thispapermainlydescribedesignoftheconnectionbetweenthetransducerandthetoolholder.After2西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 1 3 3 3 42車床刀架總體方案設(shè)計(jì) 7 7 7 7 73運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì) 4機(jī)械部分的設(shè)計(jì) 4.4.3床身與導(dǎo)軌連接處的局部過渡 3西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5傳感器部分的設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 1西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使多學(xué)科之間的融合與滲透變得越來越重要，從而形成了新的研究方向，機(jī)電一體化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于行業(yè)的各個(gè)角落，它是集機(jī)械技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，檢測傳感技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，系統(tǒng)整體技術(shù)為一體的學(xué)科，而本課題（快速移動(dòng)微進(jìn)給車床刀架設(shè)計(jì)）的研發(fā)正是以往普通車床（如C6140）的對刀采用的是肉眼和經(jīng)驗(yàn)，既費(fèi)時(shí)預(yù)留余量又不準(zhǔn)確。同樣的機(jī)床能加工出更高精度的零件。經(jīng)改進(jìn)后的車床其對刀自動(dòng)化程度高，對刀時(shí)間短而快，為下一道工序預(yù)留加工余量更加準(zhǔn)確，達(dá)到了預(yù)期的目的。此次主要研究的是在普通機(jī)床上使用的檢測裝置，對刀具位置進(jìn)行預(yù)測量，并根據(jù)測量結(jié)果實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)快速微進(jìn)給，使機(jī)床能有更高的精度和效率。主要內(nèi)容有：機(jī)床刀架方案設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；刀座體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);傳感器與刀座連接部分的設(shè)計(jì)車床加工是機(jī)械加工的一部份。車床加工主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。切削加工的原理：工件旋轉(zhuǎn)，車刀在平面內(nèi)作直線或曲線移動(dòng)的切削加工。車削一般在車床上進(jìn)行，用以加工工件的內(nèi)外圓柱車削內(nèi)外圓柱面時(shí)，車刀沿平行于工件旋轉(zhuǎn)軸線的方向運(yùn)動(dòng)。車削端面或切斷工件時(shí)，車刀沿垂直于工件旋轉(zhuǎn)軸線的方向水平運(yùn)動(dòng)。如果車刀的運(yùn)動(dòng)軌跡與工件旋轉(zhuǎn)軸線成一斜角，就能加工出圓錐面。車削成形的回轉(zhuǎn)體表面，可采用成形刀具法或刀尖軌跡車削時(shí)，工件由機(jī)床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)；夾持在刀架上的車刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。切削速度v是旋轉(zhuǎn)的工件加工表面與車刀接觸點(diǎn)處的線速度（米／分切削深度是每一切削行程時(shí)工件待加工表面與已加工表面間的垂直距離（毫米但在切斷和成形車時(shí)車刀沿進(jìn)給方向的位移量(毫米／轉(zhuǎn))，也可用車刀每分鐘的進(jìn)給量（毫米／分）表2西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）車削一般分粗車和精車（包括半精車）兩類。粗車力求在不降低切速的條件下，采用大的切削深度和大進(jìn)給量以提高車削效率,但加工精度只能達(dá)IT11,表面粗糙度為R20～10微米；半精車和精車盡量采用高速而較小的進(jìn)給量和切削深度，加工精度可α達(dá)IT10～7,表面粗糙度為R10～0.16微米。在高精度車床上用精細(xì)αα種車削稱為"鏡面車削"。如果在金剛石車刀的切削刃上修研出0.1～形,則車削的表面會(huì)產(chǎn)生凹凸極微而排列整齊的條紋,在光的衍射作用下呈現(xiàn)錦緞般的車削加工時(shí)，如果在工件旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，車刀也以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速比（刀具轉(zhuǎn)速一般為工件轉(zhuǎn)速的幾倍）與工件同向旋轉(zhuǎn)，就可以改變車刀和工件的相對運(yùn)動(dòng)軌跡，加工出時(shí)，相對于工件每一轉(zhuǎn)，給刀架附加一個(gè)周期性的徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，就可以加工凸輪或生車削加工是一種最常見、典型的切削加工方法。在普通外圓車削加工中的表面成形運(yùn)動(dòng)是由兩種運(yùn)動(dòng)組成。一是，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是切除多余金屬以形成工件新表面的基本運(yùn)動(dòng)。二是，車到的縱向（或橫向）移動(dòng)，它保證了切削的連續(xù)進(jìn)行。根據(jù)這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)在切削過程中起的作用不同，將工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為車削加工上的主運(yùn)動(dòng)，而刀具的移動(dòng)則是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成的切削運(yùn)動(dòng)作用下，工件表面切削加工的特點(diǎn)：首先生產(chǎn)效率高，可以加工形狀復(fù)雜、精度要求高的零件，還有一些普通機(jī)床不能或不便加工的零件，裝夾定為后能加工多道工序，加工質(zhì)量穩(wěn)定，減輕工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。不適宜：余量很大。裝夾找正困難的單件活。數(shù)控車削干活快，同時(shí)機(jī)器相對普通機(jī)床來說容易壞。它的特點(diǎn)具體表現(xiàn)在：○1易于保證工件各加工面的位置精度具體表現(xiàn)在：例如易于保證同軸度要求：利用卡盤安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是車床主軸回轉(zhuǎn)軸線。利用前后頂尖安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是兩頂尖的中心連線。易于保證端面與軸線垂直度要求由橫溜板導(dǎo)軌，與工件回轉(zhuǎn)軸線的垂直度?！?切削過程較平穩(wěn)避免了慣性力與沖擊力，允許采用較大的切不宜采用磨削加工，需要用車削或銑削等。用金剛石車刀進(jìn)行精細(xì)車時(shí)，可達(dá)較高3西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）軸旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)刀架至工件試切一段外圓。然后保持X坐標(biāo)不變移動(dòng)Z軸刀件，測量出該段外圓的直徑。將其輸入到相應(yīng)的刀具參數(shù)中的刀長中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)用刀具當(dāng)前X坐標(biāo)減去試切出的那段外圓直徑，即得到工件坐標(biāo)系X原點(diǎn)的位移動(dòng)刀具試切工件一端端面，在相應(yīng)刀具參數(shù)中的刀寬中輸入Z現(xiàn)在很多車床上都裝備了對刀儀，使用對刀儀對刀可免去測量時(shí)產(chǎn)生的誤差，大需要注意的是使用對刀儀對刀一般都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)刀具，在對刀的時(shí)候先對數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代加工中最實(shí)用的技術(shù)之一，是機(jī)械加工制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高加工生產(chǎn)效率必不可少的技術(shù)手段。中國在加入世貿(mào)組織后，正在逐步變成“世界制造中心”并開始了從勞動(dòng)密集型向技術(shù)型轉(zhuǎn)變的過程。為了增強(qiáng)競爭能力，許多制造企業(yè)已開始廣泛使用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)。％；一方面來看，我國現(xiàn)有的有限數(shù)量的數(shù)控機(jī)床卻未能充分利用。雖然原因是多方面的，但數(shù)控人才的匱乏無疑是主要原因之一。的人為誤差，提高了同一批零件的一致性。數(shù)控機(jī)床可以有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削；數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間。數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時(shí)代，提高了生產(chǎn)效率。相對普通機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的加工效率一般能提高2～3倍，甚至十幾倍，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①一次裝夾能完成多道工序加工，省去了普通機(jī)床加工的多次更換工種、工序間的轉(zhuǎn)件4西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所以相對于普通機(jī)床多工序的夾具減少了；有時(shí)也用到專用夾具，但由于數(shù)控機(jī)床的超強(qiáng)功能，因此夾具的結(jié)構(gòu)也可得到簡化。（3）減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。高度智能化的數(shù)控系統(tǒng)使數(shù)控機(jī)床的操作由體力型轉(zhuǎn)為智能型；部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用全封閉防護(hù)罩，液壓卡盤、液壓尾座等，可以有效保持工作環(huán)境的清潔和減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。床性能卓越，性價(jià)比迄今最高，全世界獨(dú)一無二。（b）智能化的組裝系統(tǒng)，具有從單軸卡盤式車床至萬能車銑中心的各類結(jié)構(gòu)尺寸。（c）無可比擬的速度和使用性能-極高的生產(chǎn)效率。（d）TWIN系列雙主軸車削中心憑借其豐富的功率選擇范圍以及獨(dú)一無二的加工空間設(shè)計(jì)理念，已成為棒料、軸類和盤類零件全套加工的最佳選擇。（e）的X3工件的經(jīng)濟(jì)型批量生產(chǎn)。（g）數(shù)控縱切自動(dòng)車床采用直線電機(jī)技術(shù)確保了產(chǎn)品系列的linear或ISM型車床都提供全套裝備、雙處理器、集成式電主軸和新型操作（a）．NEF數(shù)控萬能車床5西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（b）．CTX數(shù)控萬能車床（c）．CTV立式車床（d）．TWIN雙主軸生產(chǎn)型車削中心（e）.GMX生產(chǎn)型車銑復(fù)合加工中心6西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（f）.MSL多面數(shù)控自動(dòng)車床（g）.SPEED數(shù)控縱切自動(dòng)車床（h）.SPRINT數(shù)控自動(dòng)車床（iGMC/GM數(shù)控多主軸車削中心/多主軸自動(dòng)車床7西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2車床刀架總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一種機(jī)構(gòu)檢測機(jī)構(gòu),可測量刀具與工件之間的受力情況，并根據(jù)受力情況，對刀具的對刀位置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，由力產(chǎn)生的信號反饋給傳感器，傳感器把力信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后傳給計(jì)算機(jī)，最后由計(jì)算機(jī)處理及控制。2.1.1車床刀架工作原理設(shè)計(jì)2.1.2車床刀架設(shè)計(jì)思路8西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在車床切削金屬之前，需要對刀，其目的是確定程序原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，對刀時(shí)應(yīng)使對刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。在精密加工時(shí)，如果已知工件尺寸，需要切削一定9西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）深度時(shí)則需要精確對刀。也就是說確保對刀完畢后，刀具和工件之間沒有間隙，也沒有過量接觸變形。為了保證這一點(diǎn)，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一種機(jī)構(gòu)，可測量刀具與工件之間的受力情況，并根據(jù)其受力情況對刀具的對刀位置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)微進(jìn)它的基本原理是：當(dāng)?shù)毒呓佑|工件時(shí)，由于采用的是彈性刀座，彈性刀座由于受力的影響，彈性刀座將產(chǎn)生形變，而傳感器的測頭貼在彈性刀座上，測量到刀座的受力情況，壓阻式傳感器利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。將電信號輸入給計(jì)算機(jī)。刀架內(nèi)設(shè)預(yù)緊裝置，與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)對傳感器西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、3.1.1.1反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角小；但動(dòng)態(tài)性能差。3.1.1.2永磁式步進(jìn)電機(jī)永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出力矩大，動(dòng)態(tài)性能好，但步距角大。3.1.1.3混合式步進(jìn)電機(jī)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它有時(shí)也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素(如電源電壓的波動(dòng)、電流的大小與波形就不影響其正常工作；步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其累積誤差為“零”不會(huì)長期累積?？刂菩阅芎?。西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）步進(jìn)電機(jī)被廣泛應(yīng)用于開環(huán)結(jié)構(gòu)的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，如簡易數(shù)控系（3）由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性；（4）優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)；（5）由于電刷可靠性較高，因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命；（6）電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡單而且控制成本（7）僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。（8）由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的多相時(shí)序控制器。3.1.2.2步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)電機(jī)固有步距角β：步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。通常步進(jìn)電機(jī)步距角β的一般計(jì)算按下式計(jì)算。m―步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)；保持轉(zhuǎn)矩：是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。綜合各類因素，由于本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的為快速移動(dòng)微進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并且要保證傳動(dòng)精度，最后選用型號為70BYG的步進(jìn)電機(jī)。（1）載荷：荷的大小、方向和性質(zhì)及使用壽命是選擇軸承類型的主要依據(jù)。球軸承滾動(dòng)體宜承受較輕或中等的載荷，滾子軸承滾動(dòng)體可承受較大載荷。西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）按所能承受的載荷方向可分為徑向軸承(又稱向心軸承，承受徑向載荷)、止推軸承（又稱推力軸承，承受軸向載荷）和徑向止推軸承（又稱向心推力軸承，同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷）。按軸承工作的摩擦性質(zhì)不同可分為滑動(dòng)摩擦軸承（簡稱滑動(dòng)軸承）和滾動(dòng)摩擦軸承（簡稱滾動(dòng)軸承）兩大類。C(α=150）、AC(α=250）、B(α=400泛，較深溝球軸承貴。高速時(shí)用它代替推力球軸承較好，適用于剛性較大、跨距較小外球面軸承：有外球面和帶鎖緊件的寬內(nèi)圈的向心滾動(dòng)軸承。主要供簡單的外直線運(yùn)動(dòng)軸承：兩滾道在滾動(dòng)方向上有相對直線運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承。深溝球軸承：每個(gè)套圈均具有橫截面大約為球的周長三分之一的連續(xù)溝型滾道的向心球軸承,適用于精密儀表、低噪音電機(jī)、汽車、摩托車及一般機(jī)械等。推力球軸承：滾動(dòng)體是球的推力滾動(dòng)軸承。只適用于承受一面軸向負(fù)荷、轉(zhuǎn)速較低的機(jī)件上，例如起重機(jī)的吊鉤、立時(shí)水泵、立時(shí)離心機(jī)、千斤頂、低速減速器等。軸承的軸圈、座圈和滾動(dòng)體是分離的，可以分別裝拆。圓錐滾子軸承：滾動(dòng)體是圓錐滾子的向心滾動(dòng)軸承。一起組成的組件和外圈可以分別安裝。滾子和滾道接觸處修正的接觸線可以減少應(yīng)力集中。圓錐滾子軸承可以承受大的徑向載荷和軸向載荷。由于圓錐滾子軸承只能傳遞單向軸向載荷，因此，為傳遞相反方向的軸向載荷就需要另一個(gè)與之對稱安裝的圓錐滾子軸承。經(jīng)考慮，決定初步選用型號為7200C的角接觸球軸承。西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）軸承壽命：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞剝落擴(kuò)展跡象前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下基本額定壽命：是指90％可靠度、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，）：荷。即在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作106轉(zhuǎn)而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度處引起以下接觸應(yīng)力時(shí)所相當(dāng)?shù)募傧髲较蜉d荷或中心軸向靜載荷。軸承型號為7200C，由《機(jī)械零件手冊》表9-5，知C=5820N，C=2950N，r=18000（r/min脂潤滑D=30mm，B=9mm。基本額定壽命的計(jì)算如下：ε（3-2）rara慣性力以及軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等等。故實(shí)際計(jì)算是，軸承的當(dāng)Pra西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）rL6(ftC)3P—3西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4機(jī)械部分的設(shè)計(jì)4.1刀座部分的設(shè)計(jì)刀座是用來裝夾刀具的部件，在整個(gè)刀鏈系統(tǒng)中扮演著重要的角色，它的本身性度和大扭矩，耐用，低噪音，以及良好的對中性等等。4.1.2刀座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4.1.3刀座的材料選擇Q255，是一種碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的強(qiáng)度、塑性和韌性，較好的焊接性能和冷、熱壓力加工性能。所以刀座材料選用Q255。4.2聯(lián)軸器的選擇4.2.1聯(lián)軸器的分類聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系聯(lián)軸器外形尺寸，即最大徑向和軸向尺寸，必須在機(jī)器設(shè)備允許的安裝空間以內(nèi)。應(yīng)選擇裝拆方便、不用維護(hù)、維護(hù)周期長或維護(hù)方便、更換易損件不用移動(dòng)兩聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動(dòng)情況，可以分為：①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據(jù)補(bǔ)償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。4.2.2套筒聯(lián)軸器它是利用公用套筒，并通過鍵、花鍵或錐銷等剛性聯(lián)接件，以實(shí)現(xiàn)兩軸的聯(lián)。套筒聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本較低，徑向尺寸小，但裝拆不方便，需使最大工作轉(zhuǎn)速一般不超過為25r/min。套筒聯(lián)軸器不具備軸向、徑向和角向補(bǔ)償性套筒聯(lián)軸器，主要用于電機(jī)與減速器以及減速器與減速器、減速器與傳動(dòng)軸之間的聯(lián)接。套筒聯(lián)軸器特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小，但安裝或拆卸時(shí)軸須作較大的軸向移動(dòng)，很不方便。此聯(lián)軸器適用于載荷不大、工作平衡、兩軸線嚴(yán)格對中、徑向尺寸小的場合，在機(jī)床中應(yīng)用較廣。套筒常用35或45號鋼制造。西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4.3絲杠螺母的設(shè)計(jì)絲杠螺母機(jī)構(gòu)是機(jī)床上最常用的一種直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),廣運(yùn)動(dòng)。絲杠螺母機(jī)構(gòu)分為滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)、滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)和靜壓絲杠螺母機(jī)構(gòu)。絲杠螺母副是運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)，其功用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成直線運(yùn)動(dòng)。4.3.1選滑動(dòng)絲杠螺母副的原因許多滑動(dòng)絲杠的導(dǎo)程精度都可以達(dá)到磨制螺桿的品質(zhì)，尤其是滾軋成型的精密滑代合成材料，完全適用于上述工作要求。如今生產(chǎn)的滑動(dòng)絲杠和螺母在很多方面都比滾珠絲杠副更勝一籌。誠然，滾珠絲杠能夠應(yīng)對更高的設(shè)計(jì)載荷，擁有很高的傳動(dòng)效率，然而，在許多載荷較低且客戶更為關(guān)注可靠性和可重復(fù)性的應(yīng)用場合，滑動(dòng)絲杠設(shè)計(jì)人員不希望絲杠被逆向驅(qū)動(dòng)的場合，滑動(dòng)絲杠能夠?qū)⒇?fù)載保持在原位，而無需使用帶抱閘的電機(jī)或者系統(tǒng)中附加的摩擦制動(dòng)裝置。從原則上講，只要導(dǎo)程低于絲杠直徑的三分之一，上述自鎖條件就能夠成立。源于較低的傳動(dòng)效率，驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)絲杠的力西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）矩要求會(huì)高一些，為此也就需要力矩更大的電機(jī)。不過，這只是成本構(gòu)成的一個(gè)方面，只要你把單位成本更高的滾珠絲杠，維護(hù)保養(yǎng)，潤滑及其不利影響，立式應(yīng)用中防止逆向驅(qū)動(dòng)的抱閘，以及消除反向間隙的可選螺母等因素都考慮進(jìn)來，那么滑動(dòng)絲杠的總體成本和優(yōu)勢就足以顯現(xiàn)出來了。螺母材料的多樣性可以有效提高設(shè)計(jì)的靈活性。滑動(dòng)絲杠螺母材料的選用原則可設(shè)計(jì)而言，滑動(dòng)絲杠螺母也比滾珠絲杠螺母更容易完成。反向間隙消除機(jī)構(gòu)可以融入滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力P，使其小于材料的許用[P]（4-1）4-1整理后得。22[P]（4-3）西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，螺紋幾何參數(shù)確定后，對于有自鎖性要求的螺旋副，還應(yīng)該校核螺旋副是否滿足VfVV螺桿-螺母的材料螺桿-螺母的材料滑動(dòng)速度（m/min）許用壓力（MPa）摩擦系數(shù)鋼-青銅>150.08-0.10淬火鋼-青銅0.06-0.08鋼-鑄鐵0.12-0.15鋼-鋼低速0.11-0.17表4-2滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力[?]及摩擦系數(shù)fV螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）[]（4-6）b式中：b螺紋牙根部的厚度，mm，對于矩形螺紋，b=0.5P，對于梯形螺紋，b=0.65P對,于30°鋸齒形螺紋，b=0.75P，P為螺紋螺距；2]螺母材料的許用切應(yīng)力，MPa；2b在本設(shè)計(jì)中代入數(shù)據(jù)得，[b直線導(dǎo)軌又稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng).常見的直線導(dǎo)軌如圖4-8所示。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)。依按摩擦性質(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4.4.1計(jì)算載荷載荷的選取圍繞單個(gè)滑座所受的合力進(jìn)行（靜態(tài)受力分析按照理論力學(xué)常規(guī)計(jì)PC3L3L)/L西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）C0：滑座的額定靜載荷KN）Mt：對應(yīng)方向的額定扭矩Nm）4.4.2計(jì)算額定壽命衡量標(biāo)準(zhǔn)：在允許的環(huán)境條件中，在承受負(fù)載等于額定動(dòng)載荷C(KN)的情況下，連續(xù)導(dǎo)向行程達(dá)到50Km（基準(zhǔn)行程壽命）時(shí)有95％（基準(zhǔn)可靠度）不產(chǎn)生材料疲由此得到直線導(dǎo)軌副的額定行程壽命L為：(f.f.f.fC)3（fP(f.f.f.fC)3（fP)經(jīng)查相關(guān)資料，通常直線導(dǎo)軌副的硬度為HRC58，故F取1；本設(shè)計(jì)中工作溫度h基本小于100℃,故f取1.00；每根導(dǎo)軌上的滑座個(gè)數(shù)是1個(gè)，故f，取1.00；根據(jù)精度等級f取0.9；根據(jù)有無沖擊及振動(dòng)以及速度的大小f取1.8。hn：每分鐘往復(fù)次數(shù)L：額定行程壽命（km）在本次設(shè)計(jì)中l(wèi)=70mm=0.07m，n估計(jì)值取100，那么L~1.2L。h4.4.3床身與導(dǎo)軌連接處的局部過渡床身與導(dǎo)軌連接處的局部過渡形式：床身與導(dǎo)軌單壁連接結(jié)構(gòu)簡單，剛性較差，西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）減小接觸面的層次，是提高接觸剛度的最好方法。如因結(jié)構(gòu)原因不能減小，可采取的措施：導(dǎo)軌面和重要的固定固定結(jié)合面必須配刮和配磨；以固定螺釘聯(lián)接時(shí)，通常應(yīng)使接觸面間的平均預(yù)壓壓強(qiáng)不得小于2MPa，以消除表面微觀不平度的影響。圖4-8常見的直線導(dǎo)軌4.5支承件的設(shè)計(jì)4.5.1支承件的設(shè)計(jì)要求及步驟器裝置的安置等。4.5.1.2支承件的設(shè)計(jì)基本步驟(1)根據(jù)支承件的使用要求進(jìn)行受力分析，再根據(jù)所受的力、熱變形和其它要求西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）(2)可以用有限元法，借助于電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算，求解支承件的靜剛度和動(dòng)態(tài)剛4.5.2支承件剛度為了保證有足夠的剛度，必須了解支承件的受力情況以及產(chǎn)生的變形，了解由此引起的加工誤差，從而合理設(shè)計(jì)支承件的結(jié)構(gòu)。4.5.2.2支承件靜剛度變形的匹配，并應(yīng)對薄弱環(huán)節(jié)予以加強(qiáng)。4.5.2.3提高支承件本體剛度（1）正確選擇界面的形狀和尺寸支承件主要是承受力矩、扭矩以及彎扭復(fù)合載荷，所以自身剛度主要是考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。在彎、扭載荷作用下，支承件的變形與截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料和截面積相同而形狀不同時(shí)，截面慣性矩相差很大，因此應(yīng)正確選擇的截面剛度顯著下降，特別是抗扭剛度下降更多。減少接觸面的層數(shù)是提高接觸剛度的最好方法。但具體設(shè)計(jì)時(shí)，常限于結(jié)構(gòu)或功2MPa，以消除表面微觀不平度的影響，并據(jù)此確定固定螺釘?shù)闹睆?、?shù)量、布置位置西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中重新熔化，并加進(jìn)鐵合金、廢鋼、回爐鐵調(diào)整成分而得到。與生鐵區(qū)別是鑄鐵是二的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好，價(jià)格低等特點(diǎn)。碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10mm-20mm。○2強(qiáng)度和屈強(qiáng)比較低如普通碳鋼在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，為了保證較高的強(qiáng)度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時(shí)強(qiáng)度又偏低，所以碳鋼的綜合機(jī)械性能水平不高。○4不能滿足特殊性能的要求碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。鋼板是用鋼水澆注，冷卻后壓制而成的平板狀鋼材?；◢弾r：它的物理特性：密度（2790-3070kg/m3抗壓強(qiáng)度（1000-3000kg/cm2彈性模量（1.3-1.5x106kg/cm3吸水率（0.13%肖氏硬度（>HS支承件的材料主要為鑄鐵和鋼。預(yù)應(yīng)力鋼筋對于鑄鐵支承件，如果導(dǎo)軌與支承件鑄為一體，則鑄鐵的牌號應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求承件由型鋼和鋼板焊接，則常用3號或5號鋼。在鑄造或焊接中的殘余應(yīng)力，將使支承件產(chǎn)生變形。因此，必須進(jìn)行時(shí)效處理以消除殘余應(yīng)力。時(shí)效方法有自然時(shí)效、人工時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效三種。綜合各種材料的優(yōu)缺點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)中不同的部件使用不同的材料，底座用鑄鐵，M +(aT)2MM]（4-11）西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）HVHV3d3-1b3西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5傳感器部分的設(shè)計(jì)傳感器大體上可以分為電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、氣電式傳感器和諧振式傳感器。是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。壓阻效應(yīng)被用來制成各種壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、速度、加速度傳感器，把力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號。例如：壓阻加速度傳感器是在其內(nèi)腔的硅梁根部集成壓阻橋（其布置與電橋相似），壓阻橋的一端固定在傳感器基座上，另一端掛懸著質(zhì)量塊。當(dāng)傳感器裝在被測物體上隨之運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器具有與被測件相同的加速度，質(zhì)量塊按牛頓定律（第二定律）產(chǎn)生力作用于硅梁上，形成應(yīng)力，使電阻橋受應(yīng)力作用而引起其電阻值變化。把輸入與輸出導(dǎo)線引出傳感器，可得到相應(yīng)的電壓輸出值。該電壓輸出值表征西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測量-200℃~+500℃范圍內(nèi)的溫度。光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖即可。光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一，它在自動(dòng)控制和非電量電測技術(shù)引中占有非常重要的地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當(dāng)光子沖擊接合處就會(huì)產(chǎn)生電流。圖像傳感器等。它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局5.2.1壓阻式傳感器的工作原理壓阻式傳感器piezoresistancetypetransducer是指利用單晶硅材料的壓阻效通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。壓阻式傳感器用于壓力、拉力、當(dāng)力作用于硅晶體時(shí)，晶體的晶格產(chǎn)生變形,使載流子從一個(gè)能谷向另一個(gè)能谷散射,引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動(dòng)了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。這種變化隨晶體的取向不同而異，因此硅的壓阻效應(yīng)與晶體的取向有關(guān)。硅的壓阻效應(yīng)不同于金屬應(yīng)變計(jì)（見電阻應(yīng)變計(jì)），前者電阻隨壓力的西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）變化主要取決于電阻率的變化，后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化（應(yīng)變），而且前者的靈敏度比后者大50～100倍。5.2.2壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)這種傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上,制成硅壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內(nèi)，引出電極引線（圖5-1）。壓阻式壓力傳感器又稱為固態(tài)壓力傳感器，它不同于粘貼式應(yīng)變計(jì)需通過彈性敏感元件間接感受外力，而是直接通過硅膜片感圖5-1中硅膜片的一面是與被測壓力連通的高壓腔，另一面是與大氣連通的低壓腔。硅膜片一般設(shè)計(jì)成周邊固支的圓形，直徑與厚度比約為20～60。在圓形硅膜片(N型)定域擴(kuò)散4條P雜質(zhì)電阻條,并接成全橋，其中兩條位于壓應(yīng)力區(qū)，另兩條處于拉應(yīng)力區(qū)，相對于膜片中心對稱。圖5-2中是兩種微型壓力傳感器的膜片，圖中數(shù)字的單位為毫米。此外，也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上擴(kuò)散制作電阻條，兩條受拉應(yīng)力的電阻條與另兩條受壓應(yīng)力的電阻條構(gòu)成全橋。圖5-1壓阻式傳感器所謂壓阻效應(yīng)，是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時(shí)，由于載流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。它是C.S史密斯在1954年對硅和鍺的電阻率與應(yīng)力變化特性測試中發(fā)現(xiàn)的。壓阻效應(yīng)的強(qiáng)弱可以用壓阻系數(shù)π來表征。壓阻系所數(shù)π被定義為單位應(yīng)力作用下電阻率的相對變化。壓阻效應(yīng)有各向異性特征，沿不同的方向施加應(yīng)力和沿不同方向通過電流，其電阻率變化會(huì)不相同。西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5-2兩種微型壓力傳感器的膜片的工作范圍之內(nèi)。在具有大軸承的機(jī)器上，其總的機(jī)械間隙接近于范圍中間的間隙電壓-9.0Vdc。處于機(jī)殼外面，如能把連接出放在機(jī)殼外面，則當(dāng)延伸電纜損壞或連接處弄臟時(shí)，不○8于探頭本身不防水，所以需要用本特力．內(nèi)華達(dá)公司的接頭保護(hù)套把來?？梢杂帽咎亓Γ畠?nèi)華達(dá)公司，零件號40113-02的可收縮套管，它由室溫硫化混合西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）物（RTV）膠襄包著。也可以用本特力．內(nèi)華達(dá)公司零件號為（04580124）或其它型式的情況。不要用粘性的電工膠帶，因?yàn)橛挽F會(huì)溶解膠帶上的粘質(zhì)，這樣會(huì)使得接頭變強(qiáng)酸環(huán)境和PH值大于10的強(qiáng)堿環(huán)境以及某些有機(jī)溶劑（例如二甲基酰銨可能損壞探頭安裝的一般錯(cuò)誤有：錯(cuò)誤的型式錯(cuò)誤的結(jié)果1．在安裝探頭時(shí)，測量的不夠準(zhǔn)確，因而就不能把探頭安裝在正確位置。2．在機(jī)器殼體上鉆的孔，對于軸的中心線3．探頭被用來測量由鍍鉻的表面，聯(lián)軸節(jié)4．測量軸向位移的探頭，被裝在軸的某一端的對面，而這一端是遠(yuǎn)離止推軸承的。5．探頭裝在支架或者箱體里，但并未穿過整個(gè)孔。7．導(dǎo)管附在