普通車床數(shù)控化改造設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 普通 車床的數(shù)控化改造 設(shè)計說明書 目 錄 第 1 章 緒 論 .................................... 錯誤 !未定義書簽。 題來源及研究目的和意義 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 通 車床數(shù)控化 的現(xiàn)狀及趨勢 ..................... 錯誤 !未定義書簽。 通 車床的數(shù)控化改造 方案分析 ................... 錯誤 !未定義書簽。 械結(jié)構(gòu)分析 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 ..................... 錯誤 !未定義書簽。 第 2 章 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ........................... 錯誤 !未定義書簽。 珠絲杠的設(shè)計 ………………………………………………………………… 13 珠絲杠副絲杠副傳動法面截形 ，循環(huán)方式等的確定 ……………………… 珠絲杠的預(yù)緊 …………………………………………………………………15 第 3章 車床進給機構(gòu)的 設(shè)計計算 ………………………………………… ..步帶輪 選擇 ......................................................................................................進電機選取與計算 ..........................................................................................橫向進給機構(gòu)中步進電機的選用計算 ...................................................... 縱向金給機構(gòu)中步進電機的選用計算 .....................................................動齒輪的選擇計算與校核 ............................................................................... 齒輪的選擇 .................................................................................................... 按齒面接觸強度設(shè)計 .................................................................................... 齒輪的校核 ....................................................................................................線導(dǎo)軌的選擇 ................................................................................................... 直線導(dǎo)軌的確定 ............................................................................................ 4章 車床進給系統(tǒng)各部件的選取及校核 …………………………… ...軸器的選取 ………………………………………………………………… ..珠絲杠選取與校核 …………………………………………………………… 26 動軸承的選取與計算 …………………………………………………… ....... 論 ........................................................... 35 參 考 文 獻 ...................................................... 36 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 致 謝 ........................................................... 37 第 1 章 緒 論 概述 數(shù)控機床 —— 是數(shù)字控制機床（ 簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。數(shù)控機床主要組成有：程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動裝置和位置檢測裝置、輔助控制裝置、機床本體數(shù)控機床需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，自動完成對主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、 刀具運動軌跡以及其他機床輔助功能（如自動換刀、自動冷卻等）的 控制。它必須利用伺服進給系統(tǒng)代替普通機床的進給系統(tǒng)，并可以通過主軸調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)軸自動變速。因此，在機械結(jié)構(gòu)上，數(shù)控機床主軸箱和進給變速箱的結(jié)果一般都非常簡單；齒輪、軸類零件、軸承的數(shù)量大為減少；電動機可以直接連接主軸和滾珠絲杠，不用齒輪。在使用直線電動機、電主軸的場合，甚至可以不用絲杠、主軸箱。在操作上，它不像普通機床那樣，需要操作者通過手柄進行調(diào)整和變速，操作機構(gòu)比普通機床要簡單的多，多機床甚至沒有手動機械操作機構(gòu)。此外， 由于數(shù)控機床的大部分輔助動作都可以通過數(shù)控系統(tǒng)的輔助功能（ M 功能）進行控制，因此常 用的操作按鈕也比普通機床少，操作更方便、更簡單。 通 車床數(shù)控化的 現(xiàn)狀及趨勢 從 20 世紀中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來， 數(shù)控車床 給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。 數(shù)控車床 是一種高度機電一體化的產(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、價格昂貴不允許報廢的關(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%檢驗的零件 。 數(shù)控車床 的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。進入 21 世紀，我國經(jīng)濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 推進 數(shù)控車床 的發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對 數(shù)控車床 的大量需求以及計算機技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的飛速進步， 數(shù)控車床 的應(yīng)用范圍還在不斷擴大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。 為了應(yīng)對國際金融危機，企業(yè)紛紛調(diào)整數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)政策，競相發(fā)展 高檔數(shù)控機床，以促進工業(yè)和國民 經(jīng)濟 的發(fā)展。而目前我國處于裝備更新?lián)Q代的高峰期和工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵期，對數(shù)控機床尤其是高檔數(shù)控機床的需求，仍將維持 30%以上的高增長水平，預(yù)計這一增長速度仍將維持 35 年。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。國內(nèi)數(shù)控機床的需求日 益增長，數(shù)控機床的發(fā)展推動了數(shù)控機床功能部件的創(chuàng)新升級。目前我國高檔數(shù)控機床關(guān)鍵功能部件工業(yè)還不能滿足國內(nèi)需要，國內(nèi)數(shù)控功能部件產(chǎn)業(yè)主要存在以下問題：適應(yīng)性和滿足度遠達不到市場需求；我國數(shù)控功能部件生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模??；核心零部量依靠進口；缺乏高技術(shù)含量威脅產(chǎn)業(yè)安全 ， 機床行業(yè)高端化發(fā)展四步曲 。 業(yè)內(nèi)人士表示，我國機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要以市場需求為導(dǎo)向，以發(fā)展數(shù)控機床為主導(dǎo)、主機為龍頭、完善配套為基礎(chǔ)，力爭早日實現(xiàn)數(shù)控機床產(chǎn)品從低端到高端、從初級產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變。更有專家為機床行業(yè)高端化發(fā)展提出了四 方面觀點，為機床行業(yè)高端發(fā)展進程盡微薄之力。 一是積極落實“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”國家科技專項，創(chuàng)造國內(nèi)自主創(chuàng)新技術(shù)的大環(huán)境，以市場為導(dǎo)向，企業(yè)為主題，以科研院校為根基，全方位帶動我國高新技術(shù)的創(chuàng)新。 二是開拓新的數(shù)控機床市場或升級現(xiàn)有的數(shù)控機床市場，帶動普通機床及半自動機床的升級改造和淘汰更新。極力拉動國內(nèi)數(shù)控機床的內(nèi)需，帶動高端機床產(chǎn)業(yè)的快速升級。 三是緊抓技術(shù)改造，促進中高檔數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化整體升級。充分利用國家技術(shù)改造貼息等優(yōu)惠政策，圍繞重點，加強 管理 ，提高資金投入產(chǎn)出比，打好根基，為技術(shù)創(chuàng)新提供長足發(fā)展。 四是強化企業(yè)管理，節(jié)省成本提提高高效。數(shù)控機床企業(yè)要從內(nèi)部管理的強化切入，開展結(jié)本高效的行動，維持資金流合理運轉(zhuǎn)， 人力資源 的合理分配， 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 避免勞民傷財，確保企業(yè)正常的運營。高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備專項將實現(xiàn)自主創(chuàng)新能力顯著提高，掌握一大 批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，總體技術(shù)水平進入國際先進行列；屆時，主機、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件“中檔規(guī)模化、高檔產(chǎn)業(yè)化”將得以實現(xiàn)，我國將研制出一批具備國際先進水平的關(guān)鍵裝備；進口量大的高速、精密立臥式加工中心、數(shù)控車床等產(chǎn)品市場占有率將有明顯提升。 近年來，中國通過引進技術(shù)、消化吸收和自主開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，為數(shù)控機床的產(chǎn)業(yè)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。希望未來機床行業(yè)可以帶來更多最新設(shè)備和前沿技術(shù)，以滿足制造業(yè)對高效加工日益增長的需求。 通 車 床 的數(shù)控化改造 方案分析 械結(jié)構(gòu)分析 本課題是設(shè)計 一種普通 車床的數(shù)控化改造設(shè)備 ，此 設(shè)備 的工作臺可以在X,Y 軸兩個方向自由移動，由電動機控制，人們只需啟動和關(guān)閉開關(guān)，即可實現(xiàn) 車 床在任意位置的停止，可以實現(xiàn)將工件移動到指定的位置，為加工提供方便。 由于為了 普通車床數(shù)控化后 可以實現(xiàn)多種方案，本 課題采用車床的橫向進給機構(gòu) 采用 步進 電機驅(qū)動滾珠絲桿的方式來帶動工作臺的平移，現(xiàn)提供以下設(shè)計方案： 圖 1 步進電機驅(qū)動滾珠絲桿實現(xiàn)進給機構(gòu)方案 聯(lián)軸器 滾滾絲桿 工作臺 步進電機 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 此種方案為傳統(tǒng)的的進給機構(gòu)設(shè)計方案，此種方案步進電機與滾珠絲桿通過聯(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通過螺紋連接，，這種方法由于滾珠絲桿動，從而帶動絲桿螺母轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)工作臺的平移，可以做 X、 Y 方向的移動，從而實現(xiàn)車床工作臺的快速進給。此種方案結(jié)構(gòu)簡潔，造價低廉，定位精準，可靠，符合此次設(shè)計的要求，因此此種方案雖然是傳統(tǒng)的設(shè)計方法，但切合實際，我們優(yōu)先考慮。 械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 確定好設(shè)計方案后我們對整體方案進行大體設(shè)計布局，整個傳動裝置由電動機帶動，由于需要在任意位置能停止，本次設(shè)計的電動機我們采用步進電動機，由于步進 電動機輸出轉(zhuǎn)速很快，需要分配傳動減速比，需要加減速器進行減速，經(jīng)過減速器出來后，通過聯(lián)軸器或者連接套，使步進電機輸出軸與滾珠絲桿相鏈接，而滾珠絲桿與滾珠螺母配合，滾珠螺母是與車床的橫向，縱向移動工作臺通過螺紋連接的，這樣，當步進電機轉(zhuǎn)動后，就帶動滾筒絲桿轉(zhuǎn)動，而滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動又帶動與滾珠螺母固接的工作移動，從而實現(xiàn)了工件在車床上面任意位置的變化，從而實現(xiàn)了普通車床無法實現(xiàn)的功能，直接通過按鈕代替繁雜的人力就能夠解決問題，實現(xiàn)工件的快速進給。具體結(jié)構(gòu)圖如下： 橫向進給機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 縱向進給機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 第 2 章 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 珠絲杠的設(shè)計 （ 1）傳動效率高 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達 90%～ 98%，為傳統(tǒng)的滑動絲杠系統(tǒng)的2～ 4 倍，能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運動轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動（運動可逆）。 （ 2）運動平穩(wěn)滾珠絲杠傳動系統(tǒng)為點接觸滾動運動，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、動時無顫動、低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進給。 （ 3）高精度 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運動中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進行預(yù)拉伸以補償熱伸長，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 球滾動接觸處均經(jīng)硬化（ 63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 （ 5）同步性好由于運動平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時傳動幾個相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 （ 6）高可靠性與其它傳動機械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率很低， 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 維修保養(yǎng)也較簡單，只需進行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。 一般來說滾珠絲杠在工作中應(yīng)該預(yù)緊以提高絲杠的剛度，從而提高傳動精度，但在本機械 系統(tǒng)中由于絲杠所承受的彎矩很小，所以我覺得沒必要進行預(yù)緊，所以安裝方式是一端固定一端游動的形式。 X 軸向的工作臺與其上面所安裝的機械結(jié)構(gòu)重力約 10N，焊槍在焊接時由于電流作用與工件之間的相互吸引力約 2N。 珠絲杠副絲杠副傳動法面截形，循環(huán)方式等的確定 查《機械傳動設(shè)計手冊》，根據(jù)滾珠絲杠副螺紋滾道法面截形、參數(shù)和特點的比較選擇如下： （ 1）確定選擇螺紋滾道法面截形為單圓弧，參數(shù)公式見表 觸角為? =45°。其特點是：磨削滾道的砂輪成形 簡便，可得到較高的加工精度。有較高的接觸強度，但比值行時摩擦損失增大。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)機床的特點，選用內(nèi)循環(huán)浮動式反向器，其特點是徑向尺寸小，循環(huán)通道短，摩擦損失小，傳動效 率高。 珠絲杠的預(yù)緊 滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動精度有要求外，對其軸向間隙也有要求，以保證其反向傳動的精度。我們通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊方式（圖 3） 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 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： 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：結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，剛度高；但調(diào)整不便，滾道有磨損時，不能隨時消除間隙和預(yù)緊。適用于高剛度重載傳動。 圖 5) 圖 5 螺紋調(diào)隙式 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 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：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便；但準 確性差，且易于松動。用于剛度要求不高或需隨時調(diào)節(jié)預(yù)緊力的傳動。 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)風別為 1+1。兩個螺母向相同方向同時轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，調(diào)整軸向位移量為：(導(dǎo)程 )。 特點：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機構(gòu)。 本設(shè)計中將采用的是雙螺母內(nèi)循環(huán)墊片調(diào)整式滾動螺旋副 來消除間隙。 墊片調(diào)整式有結(jié)構(gòu)比較簡單，裝卸方便，剛度高的特點。 第 3章 車床進給機構(gòu)的 設(shè)計計算 步帶輪選擇 橫向進給機構(gòu)同步輪傳動中同步輪的選取： (1)傳動名義功率 2)主動輪轉(zhuǎn)速 500r／ 動輪 =350r／ 3)中心距 a=100右 (4)工作情況， 24 小時運轉(zhuǎn)． 求設(shè)計功率 P=m=2= 中 載荷修正系數(shù) 由設(shè)計功率 n =1500r／ 查得帶的型號為 L 型，對應(yīng)節(jié)距 P 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 = 1）選擇小 帶輪齒數(shù) 由小帶輪轉(zhuǎn)速 n=1500r/L 型帶，查表得小帶輪最小許用齒數(shù) 4，則大帶輪齒數(shù) i 中 i= 500／ 350=4． 286 ． 286× 14=60 取標準帶輪齒敦 ==60 （ 2）確定帶輪節(jié)圓直徑 1/π =2/π =182 3）確定同步帶的節(jié)線長度 L， L= 2+π (d2+／ 2+πψ ( 180 式中：ψ =2a =0． 218； 12． 6 (以 a=100入 ) 則 L =擇最接近計算值的標準 節(jié)線長 (見表 4)L= 4）計算同步帶齒數(shù) z p/7 （ 5）傳動中心距 n 的計算 a= 2式中： 3． 14l6 θ用逐步逼近法計算，θ =1． 351 8(弧度 )代入上式 得出 a=精確計算結(jié)果相似。 最后測量裝置同步帶選用 L 型同步帶 P= B=17， L,= 150． 20b． = 步帶輪： 4， 0， 1/π =2/π =182向進給機構(gòu)同步輪傳動中同步輪的選?。? 1)傳動名義功率 2)主動輪轉(zhuǎn)速 500r／ 動輪 =350r／ 3)中心距 a=55右 (4)工作情況， 24 小時運轉(zhuǎn)． 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 求設(shè)計功率 P=m=2= 中 載荷修正系數(shù) 由設(shè)計功率 n =1500r／ 查得帶的型號為 ，對應(yīng)節(jié)距 P = 1）選擇 小帶輪齒數(shù) 由小帶輪轉(zhuǎn)速 n=1500r/L 型帶，查表得小帶輪最小許用齒數(shù) 2，則大帶輪齒數(shù) i 中 i= 500／ 350=4． 286 ． 286× 12=51 取標準帶輪齒敦 ==50 （ 2）確定帶輪節(jié)圓直徑 1/π =2/π = 3）確定同步帶的節(jié)線長度 L， L= 2+π (d2+／ 2+πψ ( 180 式中：ψ =2a =0． 218； 12． 6 (以 a=100入 ) 則 L =擇最接近計算值的標準 節(jié)線長 (見表 4)L= 4）計算同步帶齒數(shù) z p/1 （ 5）傳動中心距 n 的計算 a= 2式中： 3． 14l6 θ用逐步逼近法計算，θ =1． 351 8(弧度 )代入上式得出 a=精確計算結(jié)果相似。 最后測量裝置同步帶選用 同步帶 P= B=11， L,= 55． 20b． = 步帶輪： 1， 0， 1/π =2/π =進電機選取與計算 向進給機構(gòu)中步進電機的選用計算 1、各參數(shù)設(shè)定 滑塊工作重量臺 w=60N 工作臺上最大承受重量為 200N 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 滑塊與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù) m =塊進給速 1V =1～ 1000 毫米 /分 滾珠絲桿導(dǎo)程 米 滾珠絲桿節(jié)圓直徑（名義直徑） 0d =12 毫米 絲桿總長 1L =320 毫米 定位精度 米 2、確定步進電動機的型號 （ 1）脈沖當量的選擇，脈沖當量：一個指令脈沖使步進電動機驅(qū)動拖動的移動距離 ? =p（輸入一個指令脈沖工作臺移動 米） [7]。 初選之相步進電動機的步距角 當三相六拍運行時，步距角￡ =其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù) S==600 p/r 步進電動機與滾珠絲 桿間的傳動比 i 為 1 （ 2）等效負載轉(zhuǎn)矩的計算 [7] 1、空載時的摩擦轉(zhuǎn)矩 2LF 2LF 0 1 7 0 0 52 3 0 創(chuàng)創(chuàng) ? =、測量儀工作時的轉(zhuǎn)矩 []2L SG T 得[]2L SG T =電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩為（ 3）等效轉(zhuǎn)動慣量計算 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 1、滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 032 、滑塊的運動慣量 2()W g p= 得 算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 2+= 得 4） 初選步進電動機型號，根據(jù) 電動機總轉(zhuǎn)動慣量 步選定電動型號為 85應(yīng)式步進電動機。該電動機的最大靜扭距 查表選用兩個 85步進電機 。 電機的有關(guān)參數(shù)見下表 表 量裝置步進電機參數(shù) 型號 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（ 重量 (N) 步距角)(? 最大靜轉(zhuǎn)矩)( 最高空載啟動頻率 （ s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長度 軸徑 85 00 3 60 5 97 12 35 1、各參數(shù)設(shè)定 滑塊工作重量臺 w=90N 工作臺上最大承受重量為 400N 滑 塊與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù) m = 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 滑塊進給速 1V =1～ 1000 毫米 /分 滾珠絲桿導(dǎo)程 米 滾珠絲桿節(jié)圓直徑（名義直徑） 0d =12 毫米 絲桿總長 1L =1000 毫米 定位精度 米 確定步進電動機的型號 （ 1）脈沖當量的選擇，脈沖當量：一個指令脈沖使步進電動機驅(qū)動拖動的移動距離 ? =p（輸入一個指令脈沖工作臺移動 米） [7]。 初選之相步進電動機的步距角 當三相六拍運行時，步距角￡ =每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù) S==4600 p/r 步進電動機與滾珠絲桿間的傳動比 i 為 1 （ 2）等效負載轉(zhuǎn)矩的計算 [7] 1、空載時的摩擦轉(zhuǎn)矩 2LF 2LF 0 1 7 0 0 52 3 0 創(chuàng)創(chuàng) ? =、測量儀工作時的轉(zhuǎn)矩 []2L SG T 得[]2L SG T =電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩為（ 3）等效轉(zhuǎn)動慣量計算 1、滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 032 、滑塊的運動慣量 2()W g p= 得 算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 : 2+= 得 （ 4） 初選步進電動機型號，根據(jù) 電動機總轉(zhuǎn)動慣量 步選定電動型號為 110應(yīng)式步進電動機。該電動機的最大靜扭距 ; 表 步進電機參數(shù) 型號 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（ 重量 (N) 步距角)(? 最大靜轉(zhuǎn)矩)( 最高空載啟動頻率 （ s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長度 軸徑 110 00 3 60 10 126 16 50 向進給機構(gòu)中步進電機的選用計算 1、設(shè)計參數(shù) 滑塊工作重量臺 w=40N 工作臺上最大承受重量為 200N 滑塊與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù) m =塊進給速 1V =1～ 1000 毫米 /分 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 滾珠絲桿導(dǎo)程 米 滾珠絲桿節(jié)圓直徑（名義直徑） 0d =12 毫米 絲桿總長 1L =1000 毫米 定位精度 米，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，確定步進電動機的型號為： 432g D p +g=傳動齒輪 1 的慣量為 J=1/8傳動齒輪 2 的慣量為 J=1/8. 55 總的轉(zhuǎn)動慣量為 可得電機的轉(zhuǎn)動慣量為 初步選定電動型號為 110應(yīng)式步進電動機。 查表選用 110步進電機。 表 機參數(shù) 型號 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（ 重量 N 步距角 )(? 最大靜轉(zhuǎn)矩)( 最高空載啟動頻率 （ s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長度 軸徑 1102 480 3 60 10 150 20 70 動 齒輪選擇計算與校核 輪的選擇 1）選擇小齒輪材料為 45（調(diào)質(zhì)），硬度為 280齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240者材料硬度差為 40 2） 精度等級選用 7級精度； 3）小齒輪齒數(shù) 41，大齒輪齒數(shù) 74 的； 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4） 齒輪模數(shù)都為 3的直齒輪 齒面接觸強度設(shè)計 因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （ 1） 試選 2）選取區(qū)域系數(shù) （ 3）選取尺寬系數(shù)φ d＝ 1 （ 4）查得εα 1＝ α 2＝ εα＝εα 1＋εα 2＝ （ 5）查得材料的彈性影響系數(shù) （ 6）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σ 600齒輪的解除疲勞強度極限σ 550 （ 7）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 6060× 192× 1×（ 2× 8× 300× 5）＝ 102＝ ＝ 107 （ 8） 查得接觸疲勞壽命系數(shù) （ 9） 計算接觸疲勞許 用應(yīng)力 取失效概率為 1％，安全系數(shù) S＝ 1，由得 [σ H]1＝＝ 600570σ H]2＝＝ 550539[σ H]＝ [σ H]1＋ [σ H]2/2＝ 齒輪的校核 根據(jù)以上所得： m=3,1,4, 兩齒輪材料均選用 45,表面淬火， 48~55 查得： M P 5011702? ?? ?? ?? 預(yù)期齒輪壽命 5 年，每天工作 12 小時，工作載荷為輕微沖擊，則 818216 0 6 0 * 1 * 5 2 0 * ( 5 * 3 0 0 * 1 2 ) 5 . 6 1 6 * 1 0/ 2 . 7 2 1 6 * 1 0N a n i? ? ???查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖，得： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 ? ??Y (1)驗算齒面接觸疲勞強度 (2)載荷系數(shù)，取 K=得： M ?? ?接觸應(yīng)力為 ： 232212 1 . 5 5 . 5 6 4 7 1 0 3 . 0 61 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8 1 7 2 . 0 7 92 4 7 8 2 . 0 6H E Zb d a???? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ??? ?? ? i i i i ??????????(2)驗算齒根彎曲疲勞強度 取 K=表：? ??Y 用彎曲應(yīng)力 ： ? ?m Y?? ?彎曲疲勞強度的最小安全系數(shù)，取 F? 則： ? ?1 3 5 0 0 . 9 2 2 5 7 . 61 . 2 5F M P a? ??? ? ?2 3 5 0 0 . 9 8 2 7 4 . 41 . 2 5F M P a? ??? 1 1 11 2212000 2 0 0 0 1 . 5 5 . 5 6 4 7 2 . 6 8 1 . 5 62 4 3 2 61 2 . 4 2 8F a S Y Yb m a? ? ? ? ? ??? ???2221112 . 4 6 1 . 6 8 1 2 . 4 2 8 1 2 . 2 8 52 . 6 8 1 . 5 6F a S a S P ?? ? ? ? ?? 由上述計算可知，均滿足要求 。 線導(dǎo)軌的選擇 線導(dǎo)軌的確定 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 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）滑動導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌之間為滑動摩擦。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛度好，抗振性高，是機床上最廣泛采用的。 特點 ： 導(dǎo)向精度高，不 會出現(xiàn)間隙，能自動補償磨損。一般選取三角形頂角 γ=90°, 重型機械采用大頂角 γ=110° ～ 120° 。當水平力大于垂直力， 用不對稱 V 形導(dǎo)軌。直線導(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。不能補償磨損。用鑲條調(diào)整時，會降低導(dǎo)向精度。 需注意導(dǎo)軌的保護。直線導(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。制造簡單，彎曲剛度小，主要用于受軸向載荷的導(dǎo)軌。適用于同時作直線和旋轉(zhuǎn)運動的 場合 。 （ 2）滾動導(dǎo)軌 滾動直線導(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。當導(dǎo)軌與滑塊作相對運動時，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，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進入返向孔后再 進入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進行滾動運動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進入滑塊內(nèi)部 。 特點 ： 滾動直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當?shù)匿撉颍够瑝K與導(dǎo)軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，大大降低二者之間的運動摩擦阻力，從而獲得： 動、靜摩擦力之差很小，隨 動性極好，即驅(qū)動信號與機械動作滯后的時間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。 驅(qū)動功率大幅度下降，只相當于普通機械的十分之一。與 擦阻力可下降約 40倍。 適應(yīng)高速直線運動，其瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高約 10 倍。能實現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度。 能實現(xiàn)無間隙運動，提高機械系統(tǒng)的運動剛度。 成對使用導(dǎo)軌副時，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 球點接觸時 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 大大提高，滾動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；心部保持良好的機械性能。簡化了機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造。 查《機械設(shè)計手冊 3》第二版選取直線滾動導(dǎo)軌副系列，又根據(jù)機床設(shè)計要求的特點，本設(shè)計初步選擇 : (1)直線滾動導(dǎo)軌副選取四方向等載荷型（ 其特點是：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 。 (3)每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)為 2。 (6)查出全自動軸承磨床推薦的精度等級為 3。 (7)導(dǎo)軌的材料為 初步確定直線滾動導(dǎo)軌的型號為 3 選擇用南京工藝設(shè)備制造廠的滾動直線導(dǎo)軌如圖 1 第 4 章 車床進給系統(tǒng)各部件的選取及校核 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： 2n 3 i n ??? 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑 12d ，為了使所選的軸直徑 12d 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 2T K T? ，查《機械設(shè)計（第八版）》表 14于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 ，則 : 2T K T? =《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 14 電動機軸的直徑為 19 12d =19聯(lián)軸器長度 L=82聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為 60 軸向滾動絲杠副絲杠軸，選 彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250000 半聯(lián)軸器的孔徑 19聯(lián)軸器長度 42 徑向滾動絲杠副絲杠軸選 彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250000 半聯(lián)軸器的孔徑 19聯(lián)軸器長度 42 珠絲桿的選取與校核 （ 1） 初始條件 本設(shè)計的橫向進給長度大于縱向進給結(jié)構(gòu)，只校 核軸向進給結(jié)構(gòu)用的絲杠如下： 由本設(shè)計要求可知，估算工作臺的重量和安裝在工作臺上面的電磁夾具給絲杠的平均工作載荷 000N，最大軸向行程 420 用絲杠的工作長度為 672效滾道長度是 500 兩支承間最大距離為： 575均轉(zhuǎn)速100r/h=15000h,8求傳動精度± 螺桿材料為： 50 高、中頻加熱 ,表面淬火 。 螺母材料為： ， 整體淬火、低溫回火 。 返向器材料為： 40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） 計算載荷 （公式摘自《機械零件設(shè)計手冊》第二版中冊滾動螺旋傳動設(shè)計計算部分，下同） H K K K?=1 . 2 1 1 4 0 0 0 4 8 0 0 N? ? ? ? （式 1） 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 式中 載荷系數(shù)， 硬度系數(shù)，考《機械零件設(shè)計手冊》表 18 18 18 1， （ 3） 計算額定動載荷 計算額定動載荷公式 ''3 1 . 6 7 1 0 0 0 0?（式 2） 其中 中 5000h，取 00r/入上式后計算得 C'a= 4）根據(jù)必須的額定動載荷 C'根據(jù)內(nèi)循環(huán)滾動螺旋副結(jié)構(gòu)，查表 械傳動設(shè)計手冊》，使選擇規(guī)格的螺旋副 C''a，如下表 1， 表 1 螺旋尺寸表 結(jié)合公稱直徑和公稱導(dǎo)程的優(yōu)先配合，綜合考慮選擇 參數(shù)如下： 查特征代號確定型號為 6長 ? 螺紋長度，其尺寸參數(shù)如下： 額定動載荷 2 1 6 5 0 ,稱直徑 0 40 ,d 稱導(dǎo)程 6,hP 球直徑 數(shù) ? 列數(shù) =1? 3, 螺紋升角 ? = ,244o 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 基本額定靜載荷 0650N 滾道半徑 R = =心距 e = ） =杠螺 紋內(nèi)徑 22d e R??=（ 5）穩(wěn)定性驗算 因為絲杠采用一端固定一端鉸支的安裝方式，查表 18械零件設(shè)計手冊》長度系數(shù) ， 參照《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)》表 2S]=3，因為螺桿較長，絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷成為臨界載荷 N）按下 式計算： ? ?22 （式 3） 式中 于鋼， E=206m），l=672mm； ; 441d? = ? ? 43 0 5 964? （式 4） =108? 又 可得： 2 9 8253 . 1 4 2 0 6 8 . 1 4 9 1 0 1 00 . 7 6 7 2 1 07 . 4 8 0 1 0? ? ? ??????（ ）（ ） 安全系數(shù) S= 57 . 4 8 0 1 0 1 8 7 [ ] 34000 ? ? ?（式 5） 絲杠安全 ,不會失穩(wěn) . （ 6） 剛度驗算 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。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 滾珠絲杠在工作載荷 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(同作用下引起每個導(dǎo)程變形量0L(m)為 0L=2?? （式 6） 式中 ,A=1/4 ? ?241 ; 41d /32(;對鋼 G=（ 轉(zhuǎn)矩。 又 T=F ? ??? ? 7） 式中， ? 為摩擦角，其正切值為摩擦系數(shù)；以查出螺旋副運動由旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動時取參數(shù)摩擦系數(shù) =? = ,244? ，所以樣有下式： T=F ? ?0 ta ???3404 0 0 0 0 . 0 5 0 2 4 7 1 024 . 0 1 9 3 3 ? ? ??按最不利的情況計算， F=? ?20 2 2 41132 2 9 4924 1 64 6 4 0 0 0 1 0 1 6 6 0 . 0 0 1 6 0 . 0 0 1 4 . 0 1 9 3 33 . 1 4 8 . 3 3 1 0 ( 0 . 0 3 5 9 )3 . 1 4 2 0 6 1 0 0 . 0 3 5 91 . 8 1 2 1 0P F P d G ???? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ?? ? ???則每米螺紋距離上彈性變形量為0 1 . 8 1 2 0 . 0 1 0 26 0 . 0 0 1 p? ?? ? ? ?? μ （式 8） 而每米螺紋距離上彈性變形量的許用值0《機械零件設(shè)計手冊》第二版中冊表 18 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差 L? 應(yīng)小于其傳動精度的 1/2，即 L? =m/m<1/2( 0)=1/2 ? 10μ m/m 所以絲杠的剛度是完全滿足要求的。 （ 7） 效率驗算 ? ?t a n 0 . 0 4 7 7 4 1 9 5 . 0 1 %t a n 0 . 0 5 0 2 4 7?? ??? ? ??合格 （式 9） 綜上所校核，該絲杠是符合要求的。 同理，徑向傳動的滾珠絲杠也好似符合要求的。 動軸承的選取與計算 根據(jù)以上工況，如圖所示： 根據(jù)如圖選取深溝球軸承 6006 求當量載荷 P。 誤 !未找到引用源。 查表 12， 6306 軸承的 7微沖擊，取 錯誤 !未找到引用源。 ，查表可得， e=因 錯誤 !未找到引用源。 ，故 P1=誤 !未找到引用源。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 =2=誤 !未找到引用源。 =算軸承壽命 知球軸承 ε=3，因工作溫度小于 120℃，取 。 滿足壽命要求。 另一端受力如圖所示，根據(jù)圖所選取深溝球軸承 6206。 當量載荷 P。 錯誤 !未找到引用源。 查表 12得， 6210 軸承的 7微沖擊，取 1=誤 !未找到引用源。 =2=誤 !未找到引用源。 =2)計算軸承壽命 已知球軸承 ε=3，因工作溫度小于 120℃，取 。 （ 3）因轉(zhuǎn)速較低，此處還需進行靜強度計算 查表得