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摘要
摘要
隨著激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，光制造
技術(shù)將在所有制造領(lǐng)域內(nèi)的許多方面取代傳統(tǒng)的機(jī)械制造，激光微制造技術(shù)使微精密元件成為可能，并使微系統(tǒng)朝著多樣化和智能化方向發(fā)展，最終在汽車(chē)、醫(yī)療和環(huán)保領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展中起著日益重要的作用精密數(shù)控工作臺(tái)采用滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，具有精度高、效率高、壽命長(zhǎng)、磨損小、節(jié)能低耗、磨擦系數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。數(shù)控精密工作臺(tái)系列可選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交流伺服驅(qū)動(dòng)。
??? 密數(shù)控工作臺(tái)可廣泛應(yīng)用于激光焊接機(jī)、插線機(jī)、打孔機(jī)、涂膠機(jī)、機(jī)械手、搬運(yùn)、檢測(cè)裝置、斷層射線掃描、小型數(shù)控機(jī)床及實(shí)用教學(xué)領(lǐng)域。
我所設(shè)計(jì)的二加二維激光加工機(jī)正是基于2者的結(jié)合應(yīng)用。眾所周知，數(shù)控工作臺(tái)在機(jī)械加工中已經(jīng)有了不可替代的作用，因此，我們正是利用了它的種種優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)，目的就是為了實(shí)現(xiàn)，伴隨著工作臺(tái)在四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)激光對(duì)工件的加工。
關(guān)鍵詞 數(shù)控工作臺(tái) 激光加工 機(jī)械制造
Title Extend continuously along with the laser technical further development and markets, the light manufacturing technique will replace the traditional machine
Abstract
Extend continuously along with the laser technical further development and markets, the light manufacturing technique will replace the traditional machine manufacturing in all manufacturing realms, the tiny manufacturing technique of laser makes tiny and precise component make possible, and make tiny system toward wear the diversification and intelligences to turn the direction development, end get the more extensive application in the automobile, medical treatment and the environmental protection realm, rise in national economy and industries develop the increasingly important function
Nicety the number controls the work set adoption to roll the bead silk 杠 vice- and roll over to lead the track vice- spread to move the structure, have the accuracy high, the efficiency is high, the life span is long and wears away small, economize on energy low consume, the coefficient of friction is small, the structure tightly packed, in general use strong etc. characteristics. The number controls the near work pedestal series eligibility to choose to tread into the electrical engineering to drive, communicate servo drive.
The number control the work pedestal and can be apply in the laser to weld the machine, patch cord machine, perforating machine, draw the gum machine, machine hand, transport, examine the device and break the layer to shoot the line to scan extensively, the small scaled number controls the tool machine and practical teaching realms
Keywords The number controls the work set Nicety the number controls the work set The laser process
29
第一章 緒論
目錄
摘要 1
第一章 緒 論 2
1.1 數(shù)控工作臺(tái)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2
1.2 工作內(nèi)容和要求 4
1.3 設(shè)計(jì)目的和任務(wù) 5
第二章 具體設(shè)計(jì) 5
2.1設(shè)計(jì)分析 5
2.2設(shè)計(jì)結(jié)果 6
2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7
第三章 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
3.1設(shè)計(jì)分析 8
3.2設(shè)計(jì)結(jié)果 9
3.3 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算部分 13
4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 13
4.2 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì) 16
4.3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì) 19
總結(jié) 23
致謝 24
參考文獻(xiàn) 24
第一章 緒 論
1.1 數(shù)控工作臺(tái)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控工作臺(tái)自從70年代初期問(wèn)世以來(lái)，至今已取得很大進(jìn)展，并已成為機(jī)械加工自動(dòng)化方面一個(gè)新的重要發(fā)展方向。它是隨著電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝的發(fā)展，綜合應(yīng)用這些新的技術(shù)成就而出現(xiàn)的高度自動(dòng)化的數(shù)控工作臺(tái)。數(shù)控工作臺(tái)主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床以及大，中，小型加工中心，可以節(jié)省大量模板及其他工藝裝備，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。不過(guò)由于數(shù)控工作臺(tái)在結(jié)構(gòu)和技術(shù)上比較復(fù)雜，造價(jià)較高，所以，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須充分考慮其經(jīng)濟(jì)效果。與一般的機(jī)床工作臺(tái)比較，數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)具有如下特點(diǎn)：
1、 可以加工具有復(fù)雜型面的工件
2、 加工精度高，尺寸一致性好
3、 生產(chǎn)效率高
4、 可以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作
5、 經(jīng)濟(jì)效益明顯
6、 可以精確計(jì)算成本和安排生產(chǎn)進(jìn)度
7、 數(shù)控加工是CAD/CAM技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)
目前數(shù)控工作臺(tái)主要應(yīng)用于數(shù)控車(chē)床，銑床，鏜床，鉆床以及各種加工中心，它集中了各種機(jī)床工作臺(tái)的自動(dòng)以及半自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，是目前生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的必不可少的部分之一。我國(guó)數(shù)控工作臺(tái)從20世紀(jì)70年代初進(jìn)入市場(chǎng)，至今通過(guò)各大機(jī)床廠家的不懈努力，通過(guò)采取與國(guó)外著名機(jī)床廠家的合作、合資、技術(shù)引進(jìn)、樣機(jī)消化吸收等措施，使得我國(guó)的機(jī)床工作臺(tái)制造水平有了很大的提高，其產(chǎn)量在金屬切削機(jī)床中占有較大的比例下面淺談一下我國(guó)數(shù)控工作臺(tái)在結(jié)構(gòu)方面的現(xiàn)狀及今后數(shù)控工作臺(tái)的整體發(fā)展趨勢(shì)。
1.1.1 數(shù)控工作臺(tái)的現(xiàn)狀
1.常用的幾種數(shù)控工作臺(tái)
（1）雙坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)
?雙坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)采用滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，具有精度高、效率高、壽命長(zhǎng)、磨損小、節(jié)能低耗、磨擦系數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。數(shù)控精密工作臺(tái)可廣泛應(yīng)用于測(cè)量、激光焊接、激光切割，涂膠、插件、射線掃描、機(jī)械手、搬運(yùn)、機(jī)床改造、專機(jī)制造及實(shí)用教學(xué)等領(lǐng)域。
雙坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)產(chǎn)品特點(diǎn)
●WINDOWS平臺(tái)，中文操作系統(tǒng)，使用簡(jiǎn)單方便；
●最高速可達(dá)4MHz, 最大步長(zhǎng)為268000000；
●獨(dú)立軸驅(qū)動(dòng)、脈沖輸出、恒速控制、速度控制、非對(duì)稱直線加減速驅(qū)動(dòng)、S曲線加減速驅(qū)動(dòng)、連續(xù)插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)、固定線速度控制、位置控制、比較寄存器和軟件限制功能、線性插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)、圓弧插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)、位模式插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)、輸入信號(hào)濾波器、外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)、搜尋原位輸入；
●自動(dòng)回原點(diǎn)功能,具有硬件限位功能；
●可讀回運(yùn)動(dòng)中實(shí)際位置（編碼器輸入）；
●為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供脈沖、方向控制輸出信號(hào)；可選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交流伺服驅(qū)動(dòng)；
●除XY軸限位，零位以外，I/O口提供8路光隔離輸入及16路輸出；
● 雙坐標(biāo)工作臺(tái)主要技術(shù)指標(biāo)：?jiǎn)挝籱m
（2）單坐標(biāo)XY數(shù)控工作臺(tái)
單坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)采用滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，具有精度高、效率高、壽命長(zhǎng)、磨損小、節(jié)能低耗、磨擦系數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。數(shù)控精密工作臺(tái)可廣泛應(yīng)用于測(cè)量、激光焊接、激光切割，涂膠、插件、射線掃描、機(jī)械手、搬運(yùn)、機(jī)床改造、專機(jī)制造及實(shí)用教學(xué)等領(lǐng)域。
單坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)產(chǎn)品特點(diǎn)
?●WINDOWS平臺(tái)，中文操作系統(tǒng)，使用簡(jiǎn)單方便；
?●最高速可達(dá)4MHz, 最大步長(zhǎng)為268000000 ；
?●可實(shí)現(xiàn)單軸運(yùn)行，加減速可設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)恒速控制、速度控制、非對(duì)稱直線加減速驅(qū)動(dòng)、S曲線加減速驅(qū)動(dòng)、固定線速度控制、位置控制；
?●自動(dòng)回原點(diǎn)功能，具有硬件限位功能 ；
?●可讀回運(yùn)動(dòng)中實(shí)際位置（編碼器輸入）；
?●為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供脈沖、方向控制輸出信號(hào)；可選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交流伺服驅(qū)動(dòng)；
?●除XY軸限位，零位以外，I/O口提供8路光隔離輸入及16路輸出
?●單坐標(biāo)精密工作臺(tái)主要技術(shù)指標(biāo)：?jiǎn)挝籱m
（3）三坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)
三坐標(biāo)精密數(shù)控工作臺(tái)采用滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，具有精度高、效率高、壽命長(zhǎng)、磨損小、節(jié)能低耗、磨擦系數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。數(shù)控精密工作臺(tái)系列可選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交流伺服驅(qū)動(dòng)。
1.1.2 數(shù)控工作臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前數(shù)控工作臺(tái)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：
1.高速、高精密化
高速、精密是機(jī)械制造發(fā)展永恒的目標(biāo)。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場(chǎng)的需求，當(dāng)前機(jī)械制造正向高速，高精密的方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)械加工向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。伴隨著機(jī)械加工的告訴和高精密化，數(shù)控工作臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)也與此相同。
2. 高可靠性
??? 數(shù)控工作臺(tái)的可靠性是數(shù)控工作臺(tái)產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。數(shù)控工作臺(tái)能否發(fā)揮其高性能、高精度和高效率，并獲得良好的效益，關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。
3. 數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化
??? 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以對(duì)整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力
4. 功能復(fù)合化
功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高工作臺(tái)的工作效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至最少。通過(guò)功能的復(fù)合化，可以擴(kuò)大工作臺(tái)的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)多用、一臺(tái)多能，即一臺(tái)數(shù)控工作臺(tái)通過(guò)換刀，既可以實(shí)現(xiàn)車(chē)削加工，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工；或在以銑為主的機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)磨削加工
5. 智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化
??? 21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方面的智能化；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化；還有智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內(nèi)容。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近年來(lái)機(jī)床發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。
數(shù)控工作臺(tái)向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車(chē)間獨(dú)立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國(guó)制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。
1.2 工作內(nèi)容和要求
本設(shè)計(jì)是要求設(shè)計(jì)一激光加工機(jī)，要求工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維聯(lián)動(dòng)，設(shè)計(jì)要求如下：
1、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍：400mm*400mm
2、移動(dòng)速度0~600mm/min;位移分辨率路<1um；
3、承載能力：2kN，壓向；
4、加載行程〉100mm；
5、工作過(guò)程按程序自動(dòng)完成。
1.3 設(shè)計(jì)目的和任務(wù)
數(shù)控工作臺(tái)的發(fā)展正漸趨完善，本設(shè)計(jì)參考了一些國(guó)內(nèi)外專利，在對(duì)現(xiàn)有一些數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)具體結(jié)構(gòu)了解的基礎(chǔ)上，給出了自己的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于二維連動(dòng)而言，二維連動(dòng)主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)控工作臺(tái)在四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槭嵌佣S，因此，在實(shí)現(xiàn)X，Y 軸運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，必須要保證Z，軸和旋轉(zhuǎn)方向的靜止，這樣才可以稱為二加二，而我這個(gè)工作臺(tái)的主要工作系統(tǒng)包括：主傳動(dòng)系統(tǒng)，縱向進(jìn)給系統(tǒng)，橫向進(jìn)給 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其中主傳動(dòng)系統(tǒng)又處于核心地位，所以本設(shè)計(jì)也以主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為核心展開(kāi)。同時(shí)又選取了系統(tǒng)的橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行完整設(shè)計(jì)。由于主傳動(dòng)系統(tǒng)所受的載荷較大因此是主要設(shè)計(jì)對(duì)象，但是具體的都是又滾珠絲杠，蝸輪蝸桿，以及皮帶等傳動(dòng)零件組成的。
由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺和知識(shí)的局限性，所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的實(shí)際工作情況及可用性還有待與實(shí)踐的檢驗(yàn)。
第二章 具體設(shè)計(jì)
第二章 具體設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)分析
數(shù)控工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)一般與普通機(jī)床和加工中心的工作臺(tái)沒(méi)什么區(qū)別，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速和一定的變速范圍，以便采應(yīng)用于不同種類的加工，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地進(jìn)行開(kāi)、停、變速、換向和制動(dòng)等。
2.1.1 對(duì)X，Y，Z，三個(gè)方向驅(qū)動(dòng)的要求
從經(jīng)典數(shù)控機(jī)床上，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)橫向、縱向進(jìn)給的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是通過(guò)滾珠絲杠來(lái)完成的，主要是由于滾珠絲杠擁有很多良好的性能，數(shù)控工作臺(tái)的傳遞功率和動(dòng)力特性，決定了數(shù)控工作臺(tái)的的加工效率和加工工藝能力。進(jìn)給的精度精度、剛度、抗振性和熱變形，直接影響加工零件的尺寸、位置精度和表面質(zhì)量，隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控工作臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)提出了更高的要求。
下邊的的幾點(diǎn)是激光加工機(jī)的數(shù)控工作臺(tái)與傳統(tǒng)工作臺(tái)在驅(qū)動(dòng)方面的一些區(qū)別與相同：
（一）首先一點(diǎn)就是激光加工基本沒(méi)有切削力，也就是說(shuō)相比較與傳動(dòng)的機(jī)械加工，激光加工的切削力幾乎為零，因此在考慮它的傳動(dòng)裝置時(shí)，應(yīng)首先考慮精度，而不同于以往的變速性能。
（二）傳統(tǒng)的機(jī)械加工工作臺(tái)電機(jī)的選擇是個(gè)叫人頭疼的問(wèn)題，由于切削力的存在就要求有較大的驅(qū)動(dòng)功率或輸出轉(zhuǎn)矩在整個(gè)速度范圍內(nèi)均能提供切削所需的功率或轉(zhuǎn)矩，特別是在強(qiáng)力切削時(shí)。并且有一定的過(guò)載能力和較硬的調(diào)速機(jī)械特性，即在負(fù)載變化的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)小。而激光加工在考慮電動(dòng)機(jī)時(shí)就不需要考慮如此之多。
（三）他們2者的共同之處都是要實(shí)現(xiàn)高精度，這就要求部件具有足夠的剛度和抗振性，具有較好的熱穩(wěn)定性，即軸向和徑向尺寸隨溫度變化較小。另外，要求傳動(dòng)的傳動(dòng)鏈要短。
恒線速度切削功能
2.1.2 驅(qū)動(dòng)方式
數(shù)控工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)及其控制方式主要有三種配置方式，如圖1-1所示。
（1）帶有變速齒輪的主傳動(dòng)
如圖2-1（a）所示，通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時(shí)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求?；讫X輪的移動(dòng)大都采用液壓缸加撥叉，或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。
（2）通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)
如圖2-1（b）所示，電機(jī)與絲杠通過(guò)同步帶傳動(dòng)，不用齒輪傳動(dòng)，可以避免齒輪傳動(dòng)引起的振動(dòng)和噪聲。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的地方。
（3）用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)
如圖2-1（c）所示，高速時(shí)通過(guò)傳動(dòng)帶直接驅(qū)動(dòng)絲崗旋轉(zhuǎn)；低速時(shí)，另一個(gè)電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，齒輪起降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，這樣使恒功率區(qū)增大，克服了低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不夠且電機(jī)功率不能充分利用的缺陷。
2.2設(shè)計(jì)結(jié)果
確定驅(qū)動(dòng)方式：
考慮到滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)速度較為平穩(wěn)，從計(jì)算轉(zhuǎn)速至最高轉(zhuǎn)速為恒功率區(qū)，從計(jì)算轉(zhuǎn)速至最低轉(zhuǎn)速為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，恒功率變速范圍比恒轉(zhuǎn)矩變速范圍大2~4倍。一般應(yīng)用于滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)都采用交流伺服電動(dòng)機(jī)。由于伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化可以有較大的范圍，可以有效的減少減速裝置的使用與設(shè)計(jì)，而且還可以滿足功率要求。因此本設(shè)計(jì)采用交流伺服電動(dòng)機(jī)。
2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.3.1 控制對(duì)象的描述
數(shù)控激光加工機(jī)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制主要是工作臺(tái)在X，Y，Z三軸方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以及圍繞Z軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于設(shè)計(jì)要求是實(shí)現(xiàn)二維聯(lián)動(dòng)而不是同時(shí)運(yùn)動(dòng)，所以不能用傳統(tǒng)的數(shù)控工作臺(tái)的控制系統(tǒng)方式，但是傳統(tǒng)控制系統(tǒng) 經(jīng)過(guò)改造，就可以實(shí)現(xiàn)要求。為此我們采用的是由南京華興數(shù)控設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)的21D/21X/31D液晶顯示車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)。在確定了數(shù)控系統(tǒng)之后，我們選擇伺服電動(dòng)機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器，我們選擇的是松下的MinasA4系列AC伺服驅(qū)動(dòng)器。選擇的原因有很多，具體就不再一一列舉了。
2.3.2總體控制方案的確定
根據(jù)上述對(duì)控制對(duì)象的描述和具體的控制要求，該控制系統(tǒng)可采用同步式模塊化控制結(jié)構(gòu)，微機(jī)作為中央控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)X，Y軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的同步控制，當(dāng)需要Z軸和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候則停止微機(jī)對(duì)另外2個(gè)方向的控制，這樣則實(shí)現(xiàn)了2維聯(lián)動(dòng)。
該系統(tǒng)的控制框圖如下
第三章 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)分析
數(shù)控伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)都由單獨(dú)的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)鏈大大縮短，傳動(dòng)件大大減少，這極有利于減少傳動(dòng)誤差，提高傳動(dòng)精度。執(zhí)行件之間的傳動(dòng)比關(guān)系，由數(shù)控系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)）來(lái)保證。也即是說(shuō)數(shù)控伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是把彼此相關(guān)（復(fù)合）的運(yùn)動(dòng)分解為簡(jiǎn)單（外聯(lián)系）的運(yùn)動(dòng)，再由計(jì)算機(jī)將各個(gè)運(yùn)動(dòng)復(fù)合起來(lái)，以形成工件的各種表面，特別是空間曲面。數(shù)控伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的精度要求高，響應(yīng)要求快，故多采用低摩擦、無(wú)間隙傳動(dòng)。
3.1.1 對(duì)伺服系統(tǒng)的要求
數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)由各坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制單元、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和控制反饋環(huán)節(jié)組成。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一般有下列要求。
（1） 高精度
為了保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定性、一致性，解決空間復(fù)雜曲面零件的加工，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和輪廓加工精度都有比較高的要求。同時(shí)，在速度控制中，要求有高的調(diào)速精度，比較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)能力，即靜態(tài)和動(dòng)態(tài)精度要求都比較高。
（2） 高穩(wěn)定性
穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能經(jīng)短暫的調(diào)節(jié)過(guò)程之后，迅速達(dá)到新的或恢復(fù)到原來(lái)的平穩(wěn)狀態(tài)。
（3） 高速響應(yīng)
響應(yīng)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。
（4） 調(diào)速范圍寬
（5） 低速大轉(zhuǎn)矩
3.1.2 伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇
數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床發(fā)展的初期多采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，加液壓轉(zhuǎn)矩放大器；70年代初期流行使用由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服閥、液壓馬達(dá)組成的電液脈沖馬達(dá)；70年代中后期，開(kāi)始了永磁式寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)代；80年代交流伺服電動(dòng)機(jī)逐漸取代了直流伺服電動(dòng)機(jī)。
第三章 進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.2設(shè)計(jì)結(jié)果
3.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
1、工作臺(tái)質(zhì)量的估算
鑄鐵密度7.9工作臺(tái)尺寸
而實(shí)際體積大約為總體體積的200%
因此質(zhì)量
2、各軸功率的估算
將旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)近似看成圓盤(pán)，從而可以計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量便可以求出工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的功率
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道：
蝸輪蝸桿傳動(dòng)的效率為
皮帶傳動(dòng)的效率為
一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率為
則可以估算各軸功率和轉(zhuǎn)矩為
3 、根據(jù)估算的功率選擇電機(jī)
SZJI系列交流伺服電動(dòng)機(jī)是我國(guó)自行設(shè)計(jì)研法的產(chǎn)品。它同S系列相比具有體積小，質(zhì)量小，伺服性好，力能指標(biāo)高等特點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，也可以做驅(qū)動(dòng)元件。產(chǎn)品按激磁方式分為他激（并激），復(fù)激兩種。
在這里根據(jù)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)所需的功率選擇110SZ04型號(hào)電機(jī)。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
電壓（V）
電流（A）
功率（W）
轉(zhuǎn)速
（r/min）
轉(zhuǎn)矩（N．cm）
允許順逆轉(zhuǎn)差
（r/min）
電樞
激磁
電樞
激磁
220
1.4
0.13
600
3000
120
200
3.3 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括引導(dǎo)和支承執(zhí)行部件的導(dǎo)軌、絲杠螺母副、齒輪齒條副、蝸輪蝸桿副、齒輪或齒鏈副及其支承部件等。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被加工工件的最終坐標(biāo)位置精度和輪廓精度都與其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的幾何精度、傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性密切相關(guān)。為此，設(shè)計(jì)和選用機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，須考慮以下問(wèn)題。
（1） 減少摩擦阻力。
（2） 提高傳動(dòng)精度和剛度，消除傳動(dòng)間隙。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和剛度，主要取決于絲杠螺母副、及其支承機(jī)構(gòu)的剛度。在傳動(dòng)鏈中設(shè)置減速齒輪，可以減小脈沖當(dāng)量，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度來(lái)分析，可以提高傳動(dòng)精度。而加大絲杠直徑，以及對(duì)絲杠螺母副、支承部件、絲杠本身施加預(yù)緊力，是提高傳動(dòng)剛度的有效措施。傳動(dòng)間隙主要來(lái)自傳動(dòng)齒輪副、絲杠螺母副及其支承部件之間，應(yīng)施加預(yù)緊力或采取消除間隙的結(jié)構(gòu)措施。
（3） 減小運(yùn)動(dòng)慣量。
3.2.1傳動(dòng)齒輪副設(shè)計(jì)
為了使絲杠、工作臺(tái)的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重；同時(shí)也為使高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的伺服驅(qū)動(dòng)裝置的輸出變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩，因而在所設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)中應(yīng)用了齒輪減速裝置。
A. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪副時(shí)考慮的問(wèn)題
除了考慮應(yīng)滿足強(qiáng)度要求之外，還考慮了其速度分配及傳動(dòng)級(jí)數(shù)對(duì)傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和執(zhí)行件的失動(dòng)的影響。綜合考慮之后，具體設(shè)計(jì)出齒輪減速裝置為一級(jí)減速，傳動(dòng)比為1：2，齒輪模數(shù)，齒數(shù)分別為。
B. 消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施
由于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)齒輪副存在間隙，在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的
位移值滯后于指令值；反向時(shí)，會(huì)出現(xiàn)方向死區(qū)，影響加工精度。在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于有反饋?zhàn)饔?，滯后量雖可得到補(bǔ)償，但反向時(shí)會(huì)使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定。所以，在設(shè)計(jì)中加入了消除間隙的措施。通常，消除間隙的方法有下列幾種。
1)剛性調(diào)整法。
剛性調(diào)整法調(diào)整后齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，常用方法有偏心軸調(diào)整法和軸向墊片調(diào)整法
2)柔性調(diào)整法
柔性調(diào)整法在調(diào)整之后齒側(cè)間隙仍可自動(dòng)補(bǔ)償，這種方法一般都采用調(diào)整壓力彈簧的壓力來(lái)消除齒側(cè)間隙，并在齒輪的齒厚和周節(jié)有變化的情況下，也能保持無(wú)間隙嚙合，但這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。主要方法有軸向壓簧調(diào)整法和周向彈簧調(diào)整法兩種。這里選用了周向彈簧調(diào)整法。詳見(jiàn)床鞍裝配圖。
3.2.2絲杠螺母副設(shè)計(jì)
在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈中，需要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，可選用的方法很多，比如齒輪赤條副、絲杠螺母副等。這里選用了滾珠絲杠螺母副。它具有如下特點(diǎn)。
a)摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.90~0.96。
b)絲杠螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高了傳動(dòng)剛度。
c)摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，動(dòng)靜摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象。磨損小、壽命長(zhǎng)、精度保持性好。
d)不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，又能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
A.滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式
常用的循環(huán)方式有兩種。滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的為內(nèi)循環(huán)。本設(shè)計(jì)選用了外循環(huán)結(jié)構(gòu)。
B.滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方法
預(yù)緊方法有三種，基本原理都是使兩個(gè)螺母產(chǎn)生軸向位移，以消除它們之間的間隙和施加預(yù)緊力。
1）調(diào)整墊片預(yù)緊法。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、剛性好，但調(diào)整較費(fèi)時(shí)間，且不能在工作中隨意調(diào)整。
2）調(diào)整螺母預(yù)緊法。這種結(jié)構(gòu)既緊湊，工作又可靠，調(diào)整也方便。只是預(yù)緊力不能準(zhǔn)確控制。
3）齒差式調(diào)整機(jī)構(gòu)。調(diào)整準(zhǔn)確可靠，精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難。本設(shè)計(jì)選用了調(diào)整螺母預(yù)緊法。
3.2.3導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
1..對(duì)導(dǎo)軌的基本要求
機(jī)床上的運(yùn)動(dòng)部件都是沿著其導(dǎo)軌而運(yùn)動(dòng)的，導(dǎo)軌的功用概括為起導(dǎo)向和支承作用。因此，導(dǎo)軌的制造精度及其精度保持性對(duì)機(jī)床加工精度有著重要的影響。導(dǎo)軌設(shè)計(jì)時(shí)須考慮以下問(wèn)題。
1）有一定的導(dǎo)向精度。
2）有良好的精度保持性。精度保持性是指導(dǎo)軌能否長(zhǎng)期保持原始精度，數(shù)控機(jī)床的精度保持性要求比較高。
3）有足夠的剛度。導(dǎo)軌的剛度主要決定于導(dǎo)軌類型、結(jié)構(gòu)形式和尺寸大小、導(dǎo)軌與床身的連接方式，導(dǎo)軌材料和表面加工質(zhì)量等。數(shù)控機(jī)床常采用加大導(dǎo)軌截面積的尺寸，或在主導(dǎo)軌外添加輔助導(dǎo)軌來(lái)提高剛度。
4）有良好的摩擦特性。
導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)工藝性要好，便于制造和裝配，便于檢驗(yàn)、調(diào)整和維修，而且須有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑措施。
B.導(dǎo)軌間隙調(diào)整裝置
2.常采用鑲條和壓板，設(shè)計(jì)時(shí)一般要求如下：
1）調(diào)整方便，保證剛度，接觸良好。
2）鑲條應(yīng)放在受力較小的一側(cè)。
3）選擇燕尾導(dǎo)軌的鑲條時(shí)，應(yīng)考慮部件的裝配方式，要便于裝配。
C. 導(dǎo)軌材料的要求和匹配
導(dǎo)軌副應(yīng)盡量由不同材料組成，如果選用相同材料也應(yīng)采用不同的熱處理或不同的硬度。通常，動(dòng)導(dǎo)軌（短導(dǎo)軌）用較軟耐磨性低的材料，固定導(dǎo)軌（長(zhǎng)導(dǎo)軌）用較硬和耐磨材料制造。
由于本產(chǎn)品的加工范圍較小，工作臺(tái)的工作范圍為400*400mm，因此，從經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)考慮不易采用直線導(dǎo)軌，因此我選擇了直線軸承。直線軸承的選取由于目前資料中的直線軸承與現(xiàn)有產(chǎn)品差距很大，在此不做介紹，選取是根據(jù)其他部件在網(wǎng)站選取。
第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算部分
第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算部分
4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
已知，電動(dòng)機(jī)額定功率=600，計(jì)算轉(zhuǎn)速,傳動(dòng)比，二班制工作。
1）確定設(shè)計(jì)功率
查得
2）選擇帶型號(hào)
選用普通帶，根據(jù)和，選取型帶。
3）選擇帶輪直徑、
型帶應(yīng)使?？紤]小帶輪轉(zhuǎn)速不是很高，結(jié)構(gòu)尺寸又無(wú)特別限制，故選。
驗(yàn)算帶速：
帶速在5~25之間，也不過(guò)低。
當(dāng)取至1250時(shí)，，也符合要求。
當(dāng)轉(zhuǎn)速再降低時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)階段，拉力并不會(huì)增大，因而，選擇合適。
由于對(duì)轉(zhuǎn)速誤差要求嚴(yán)格，取
4）確定中心距和帶長(zhǎng)
設(shè)計(jì)條件對(duì)中心距沒(méi)有限定，故可初選中心距，
初選
帶長(zhǎng)=2597
取
中心距
的調(diào)整范圍：
5）驗(yàn)算小帶輪包角
得，合適。
6）確定帶根數(shù)
查得
查得
查得
代入求根數(shù)公式，得
取，符合推薦輪槽數(shù)。
7）確定初拉力
查表得
8）計(jì)算作用在軸上的壓力
9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
A. 帶輪設(shè)計(jì)的要求
設(shè)計(jì)帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。
B. 帶輪的材料
主要采用鑄鐵，這里選用。
C. 結(jié)構(gòu)尺寸
帶輪的典型結(jié)構(gòu)有四種：實(shí)心式，腹板式，孔板式，橢圓剖面的輪輻
本設(shè)計(jì)中，由于，故小帶輪選用孔板式結(jié)構(gòu)，而，所以大帶輪采用了輪輻式結(jié)構(gòu)。
4.2 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)
（一）夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
已知：蝸桿輸入轉(zhuǎn)矩=2.32N·m，轉(zhuǎn)速=250r/min，蝸輪轉(zhuǎn)速
= 3.05r/min。
（1）選擇傳動(dòng)的類型，精度等級(jí)和材料
考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用ZA蝸桿傳動(dòng)，精度8c GB-10089-1988。
蝸桿用35CrMo，表面淬火，硬度為45～50HRC；表面粗糙度Ra≤1.6μm。
（2）選擇蝸桿、蝸輪的齒數(shù)
=/2
===78.62
傳動(dòng)比（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三卷的表16.5-5）=82，=1，
==82×1=82
（3）確定許用應(yīng)力
=，查表16.5-14可得=250，=80，
按照?qǐng)D16.5-2得=1.0；。
輪齒應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60=60×5×1×300×10×8=7.2×
查圖16.5-4得 =1.07，=1.0
==250×1.0×1.07=267.5
==80×1.0=80
（4）按照接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
取載荷系數(shù)K=1.1，由上面計(jì)算過(guò)程可知=68.4N·m
將上面的數(shù)據(jù)代入上式
=×1.1×68.4=35.185
查表16.5-4，接近于=35.185的是35，相應(yīng)m=1.25mm，
=22.4mm
查表16.5-5，按=82，m=1.25mm，d1=22.4mm，其a=63mm，=82，=1，
=+0.44；蝸輪分度圓直徑==1.25×82=102.5mm
導(dǎo)程角
（5）求蝸輪的圓周速度，并校核效率
實(shí)際傳動(dòng)比
3.05r/min
蝸輪的圓周速度
===0.016m/s
滑動(dòng)速度
===0.29m/s
傳動(dòng)效率
==0.755
=1 =0.99
所以=0.755×1.0×0.99=0.75
與上面估計(jì)的效率相近，所以合適。
（6）校核蝸輪齒面的接觸強(qiáng)度
按表16.5-10，齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式為
= ≤
式中 查表16.5-11得， =156
查表16.5-12取=0.9；取=1.1； =0.29m/s﹤3m/s。取=1.0
蝸輪傳遞的實(shí)際扭矩=/2=2.32×82×0.75/2=71.3N·m
將上面的值帶入驗(yàn)算公式
= =156×
=265.95<=267.5
(7)蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度校核
按表16.5-10，齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式
=
式中 按===82.13及 =+0.044查圖16.5-18得=2.07
=1-=1-=0.973
=80
將上述諸值代入公式
==
=32.99 <40
所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠
（8）幾何尺寸計(jì)算（按表16.5-7）
已知：=82，m=1.25， =22.4mm，a=63mm，=82，=1，
=+0.44，=102.5mm
=+2m=（22.4+2×1.25）mm=24.9mm
=-2m（1+0.2）=（22.4-2×1.25×1.2）mm=19.4mm
b1≥（11+0.1Z2）m=（11+0.1×82）×1.25=24mm取b1=30mm
=+2m（）=102.5+2×1.25×（1+0.44）=106.1mm
≤+2m=（106.1+2×1.25）mm=108.1mm，取=108mm
4.3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)
1.選擇浮動(dòng)式內(nèi)循環(huán)，雙螺母墊片預(yù)緊，滾道截面形狀選擇雙圓弧形
2.初選
≥ ==8mm
按表12-1-14，選擇=10mm。===3000r/min。則實(shí)際工作速度
=3000r/min×10mm=30m/min=0.5m/s，比設(shè)計(jì)要求的工作速度大，使工作臺(tái)的工作效率更高
3.計(jì)算當(dāng)量載荷
===558.41N
4.計(jì)算當(dāng)量轉(zhuǎn)速
=3000r/min
5.額定動(dòng)載荷計(jì)算
預(yù)計(jì)工作臺(tái)工作壽命10年，每天8小時(shí)，則 =3000×10×8=24000h則=60. =4.32×109Y
=··10-2（Ln）1/3≤，其中為絲杠的額定動(dòng)載荷
—載荷系數(shù)，由表12-1-21查取，取輕微沖擊，=1.0—1.2，取=1.1
=1.1×558.41×（4.32×109）1/3≤， 即≥10004N=10.004KN
由表12-1-17，可見(jiàn)有=6mm，型號(hào)為3210的絲杠滿足并接近動(dòng)載荷的要求，因此初步選擇此類的絲杠。
6.額定靜載荷計(jì)算
=·≤ 式中fd是絲杠的靜載荷系數(shù)，由表12-1-22查取，按一般運(yùn)動(dòng)，取=2，則=·=2×686N=1372N≤
所以選擇3210—3，其額定靜載荷為49.5KN，額定動(dòng)載荷為25.6KN。
7.壓桿穩(wěn)定性的校核
本絲杠的安裝方式為一端固定一端自由如圖3.2
F=686N
F=686N
圖3.2
絲桿的長(zhǎng)度為1.33m，直徑為18mm，即是絲杠的螺紋小徑，由穩(wěn)定校核公式可知λ=μ其中，μ是與安裝方式有關(guān)系的一個(gè)常數(shù)，由于此桿用一端固定一端自由，所以取μ=2，l是桿件的支承間的距離，i=，為絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，A是桿橫截面的面積，i是桿件的慣性半徑，所以對(duì)于圓截面的桿來(lái)說(shuō)，i===，d1是桿件的直徑為25，所以i===6.25mm，
則λ=μ=2×=425.6，當(dāng)λ﹥90時(shí)可用下列公式計(jì)算臨界載荷。
===11617.3N，
==16.9 所以穩(wěn)定性很可靠
8.熱變形計(jì)算絲杠的全長(zhǎng)變形量
Δ=α··Δt=×1330×5=0.00798mm
基本導(dǎo)程修正量=Δ·/ =6×10-5mm
9.預(yù)拉力計(jì)算
==890N
10.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩計(jì)算
=其中是預(yù)緊力
==×558.41=186.14N
所以===24.21N
按ZBJ3162—91選滾珠絲杠副的精度為4級(jí)
總 結(jié)
總結(jié)
經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的努力，終于完成了大學(xué)4年中最艱巨也是最重要的一項(xiàng)任務(wù)——畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我體會(huì)到了工業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，對(duì)所學(xué)的各門(mén)專業(yè)課，有了更深入的了解與把握。我發(fā)現(xiàn)實(shí)際的設(shè)計(jì)要比自己想的要復(fù)雜的多，要綜合考慮多種因素，才能得到比較合理的設(shè)計(jì)。比如，我在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須考慮到工藝性，經(jīng)濟(jì)性，有效性，適時(shí)控制性，安全性，外觀等各種因素，才能得到現(xiàn)在的設(shè)計(jì)方案，這個(gè)方案也許有許多不合理的地方，但它畢竟是我真正走向工業(yè)設(shè)計(jì)的第一步。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)過(guò)去4年所學(xué)知識(shí)的一次全面的總結(jié)和檢驗(yàn)，是對(duì)書(shū)本知識(shí)和工作實(shí)踐的一次重要結(jié)合，更是對(duì)我的一次嚴(yán)峻考驗(yàn)。在完成工作的欣喜和興奮中，我得到了些須體會(huì)，希望能和老師同學(xué)們分享。
畢業(yè)設(shè)計(jì)鞏固了我的所學(xué)知識(shí)，鍛煉了我的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了解決問(wèn)題的能力，看闊了眼界。
設(shè)計(jì)過(guò)程我培養(yǎng)了我的計(jì)算機(jī)繪圖能力，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展不可阻擋的趨勢(shì)，由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)具有效率高工作量小，設(shè)計(jì)周期短，圖紙清潔線條清晰等優(yōu)點(diǎn)，所以掌握并靈活運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是成為工程設(shè)計(jì)人員必須具備的能力。
畢業(yè)設(shè)計(jì)使我看到了資料的重要性，作為只學(xué)過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)生而言，對(duì)于專業(yè)知識(shí)的理解還不夠深入，真正可用的知識(shí)及能力儲(chǔ)備都十分有限，在此種情況下，我們的目標(biāo)更應(yīng)側(cè)重于邊干邊學(xué)，其中學(xué)會(huì)查閱和使用相關(guān)資料可為將來(lái)真正的自我學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。討論和研究這些字眼以前知識(shí)聽(tīng)人說(shuō)的。在經(jīng)歷了這次的設(shè)計(jì)過(guò)程之后，我才明白，討論和研究是知識(shí)創(chuàng)造的源泉，是靈感和智慧的碰撞，是成果誕生的必經(jīng)過(guò)程。在本次設(shè)計(jì)中，和老師間的討論，和同學(xué)間的討論成為了決絕問(wèn)題的捷徑。
舊的結(jié)束預(yù)示著新的開(kāi)始，新的考驗(yàn)，新的挑戰(zhàn)已經(jīng)擺在面前，我將帶著同樣的熱情投入到新的生活和工作中去。
致謝
感謝我的指導(dǎo)老師張學(xué)成老師。本次設(shè)計(jì)是在張老師的悉心指導(dǎo)下完成的，他淵博的知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的知識(shí)，更重要的是，他平易近人、可親可敬的人格魅力深深的打動(dòng)著我。同時(shí)在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中，賈老師孜孜不倦的對(duì)我的設(shè)計(jì)提出建議，并指出我設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。在次表示真摯的感謝與敬意。
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11《機(jī)械零件簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》
楊黎明 主編 兵器工業(yè)出版社
附錄
附錄 軸承的計(jì)算程序（C語(yǔ)言編程）
#include“stdio.h”
#include“math.h”
#include“conio.h”
main()
{ FILE *fp;
char *myfile;
printf(“please input filename:” )
scanf(“%s”,myfile)
if((fp=fopen(myfile,“w”))==NULL)
{printf(“cannot open file\n”);
exit(0);
}
int i;
printf(“歡迎使用此程序校核您的鍵或者深溝球軸承，校核軸承請(qǐng)輸入1，校核鍵請(qǐng)輸入2\n” )；
scanf( “ %f” ,&i );
if(i==1)
jianjiaoahe();
if(i==2)
zhouchengjiaohe();
else
printf(“請(qǐng)輸入1或者2！\n” )；
fclose(fp);
}
jianjiaohe()
{ float T,c1,h,L,b,c;
printf( “請(qǐng)輸入您的軸的扭矩T= \n鍵高h(yuǎn)= \n鍵長(zhǎng)L= \n鍵寬b= \n許用應(yīng)力c= \n”)；
scanf ( “%f,%f,%f,%f,%f”,&T,&h,&L,&b,&c);
printf( “您輸入的軸的扭矩T=%f，鍵高h(yuǎn)=%f ，鍵長(zhǎng)L=%f ，鍵寬b=%f ,許用應(yīng)力c=%f\n”,T,h,L,b,c)；
l=L-b;
c1=2.0*T*1000/h/l/b;
if( c1>c)
printf(“不合格，建議選用尺寸較大的鍵\n”)；
else
printf(“強(qiáng)度合格，可以選用\n”)；
}
zhouchengjiaohe()
{ float fp,R,A,X,Y,p,Cr,t,n,Lh，ft，h，d，b，Cx;
double m；
printf( “請(qǐng)輸入載荷系數(shù)fp= \n基本額定動(dòng)載荷Cr= \n徑向載荷系數(shù)X= \n軸向載荷系數(shù)Y= \n溫度系數(shù)ft＝\n”)；
scanf ( “%f,%f,%f,%f,%f,”,&fp,&Cr,&X,&Y，&ft);
printf( “請(qǐng)輸入所在軸的轉(zhuǎn)速n= \n徑向載荷R= \n軸向載荷A= \n”)；
scanf ( “%f,%f,%f”,&n,&R,&A);
printf( “請(qǐng)輸入工作年數(shù)t=\n 每天工作小時(shí)數(shù) h=\n每年工作天數(shù)d= \n”)；
scanf ( “%f,%f,%f,”,&t,&h,&d);
printf( “請(qǐng)輸入所在軸的n= \nR= \nA= \nfp=\nx=\ny=\nCr=\
nt=\nft=\nh=\nd=\n”,n,R,A,fp,x,y,Cr,t,ft,h,d)；
p=fp*（X*R+Y*A）；
Lh=t*h*d；
b=60*n*Lh/10/10/10/10/10/10；
m=pow（b，1.0/3）；
Cx=p/ft*m；
if( Cx>Cr)
printf(“不合格，建議您改用其他軸承\(zhòng)n”)；
else
printf(“合格，可以選用\n”)；
}