畢業(yè)論文終稿-汽車(chē)缸套專(zhuān)用鏜床設(shè)計(jì)（送全套CAD圖紙 資料打包）

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學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )汽車(chē)缸套專(zhuān)用鏜床設(shè)計(jì)所 在 學(xué) 院專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 老 師年 月 日買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯目 錄第 1 章 緒 論..........................................................................................................................11.1 課題研究意義...........................................................................................................11.2 課題任務(wù)及要求.......................................................................................................1第 2 章 缸套專(zhuān)用鏜床設(shè)總體設(shè)計(jì)........................................................................................22.1 設(shè)計(jì)適用對(duì)象...........................................................................................................22.2 缸套的加工工藝.......................................................................................................22.2.1 缸套類(lèi)零件內(nèi)孔加工....................................................................................32.2.2 本課題缸套工藝路線的確定.........................................................................62.3 缸套專(zhuān)用鏜床總體設(shè)計(jì)方案...................................................................................8第 3 章 進(jìn)給工作臺(tái)設(shè)計(jì)........................................................................................................93.1 進(jìn)給工作臺(tái)總體方案................................................................................................93.3 滾珠絲杠副的選擇...................................................................................................93.3.1 滾珠絲杠副的特點(diǎn).........................................................................................93.3.2 滾珠絲杠副的支承形式..............................................................................103.3.3 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算..............................................................................113.3.4 滾珠絲杠副的傳動(dòng)原理..............................................................................113.3.5 滾珠絲杠副的傳動(dòng)特點(diǎn)..............................................................................123.3.6 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)與調(diào)整..........................................................................123.3.7 軸向間隙的調(diào)整和加預(yù)緊力的方法..........................................................143.4 滾珠絲杠的選擇......................................................................................................153.4.1 滾珠絲杠的精度...........................................................................................153.4.2 滾珠絲杠參數(shù)的計(jì)算..................................................................................153.5 伺服電機(jī)的選擇......................................................................................................193.5.1 最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算...........................................................................193.5.2 負(fù)載慣量的計(jì)算...........................................................................................203.5.3 空載加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算.......................................................................................213.6 滑動(dòng)導(dǎo)軌的選擇計(jì)算..............................................................................................213.6.1 工作載荷的計(jì)算...........................................................................................223.6.2 額定工作壽命的計(jì)算...................................................................................223.6.3 距離額定工作壽命的計(jì)算...........................................................................223.6.4 額定動(dòng)載荷計(jì)算及選型...............................................................................233.7 聯(lián)軸器的選擇..........................................................................................................233.8 軸承的選擇..............................................................................................................243.9 滾珠絲杠副的安全使用.........................................................................................25第 4 章 床身的設(shè)計(jì)..............................................................................................................26第 5 章 鏜桿傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)..............................................................................................285.1 鏜桿傳動(dòng)部分功率計(jì)算..........................................................................................285.2 齒輪部分設(shè)計(jì).........................................................................................................295.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.........................................................................................................33第 6 章 缸套專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)..................................................................................................356.1 工件在夾具中的定位.............................................................................................356.2 缸套夾緊設(shè)計(jì)..........................................................................................................356.3 裝配圖......................................................................................................................36結(jié)論........................................................................................................................................37參考文獻(xiàn)................................................................................................................................38致 謝......................................................................................................................................39買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976312買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976334買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976356買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976378買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763910買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976311第 1 章 緒 論1.1 課題研究意義專(zhuān)用機(jī)床是一種專(zhuān)用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。特別是汽車(chē)工業(yè)，是專(zhuān)用機(jī)床和自動(dòng)線最大的用戶。如德國(guó)大眾汽車(chē)廠在 Salzgitter 的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，90 年代初所采用的金屬切削機(jī)床主要是自動(dòng)線(60%)、專(zhuān)用機(jī)床(20%)和加工中心(20%)。顯然，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門(mén)，大量采用的設(shè)備是專(zhuān)用機(jī)床和自動(dòng)線。因此，專(zhuān)用機(jī)床及其自動(dòng)線的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門(mén)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。所以對(duì)專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)研究具有十分重要的意義。本設(shè)計(jì)主要是專(zhuān)用鏜床的設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容包括了缸套的加工工藝設(shè)計(jì)——夾具設(shè)計(jì)—鏜床的設(shè)計(jì)。專(zhuān)用機(jī)床及其自動(dòng)線的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門(mén)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。所以對(duì)專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)研究具有十分重要的意義。121.2 課題任務(wù)及要求該課題首先對(duì)目前缸套類(lèi)零件加工工藝與裝備的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析，展望缸套類(lèi)零件加工工藝與裝備設(shè)計(jì)的方向和發(fā)展趨勢(shì)，然后簡(jiǎn)述缸套類(lèi)零件加工工藝與裝備設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。最后提出自己的設(shè)計(jì)方案。主要完成：1、完成缸套零件加工工藝與裝備設(shè)計(jì)的綜述，外文資料的翻譯（2000 字符） ；2、完成缸套粗加工工藝路線的擬定（生產(chǎn)類(lèi)型為大批） ；完成粗鏜鏜床的草圖。3、根據(jù)擬定的缸套粗鏜鏜床草圖，完成所有參數(shù)、尺寸的計(jì)算、查表和確定。校核主要零件的強(qiáng)度和剛度。第 2 章 缸套專(zhuān)用鏜床總體設(shè)計(jì)13第 2 章 缸套專(zhuān)用鏜床設(shè)總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)適用對(duì)象本課題擬定的是對(duì)如下圖所示的一種代表性質(zhì)的缸套進(jìn)行專(zhuān)用鏜床設(shè)計(jì)。2.2 缸套的加工工藝缸套類(lèi)零件加工的主要工藝問(wèn)題是如何保證其主要加工表面（內(nèi)孔和外圓）之間的相互位置精度，以及內(nèi)孔本身的加工精度和表面粗糙度要求。尤其是薄壁、深孔的缸套零件，由于受力后容易變形，加上深孔刀具的剛性及排屑與散熱條件差，故其深孔加工經(jīng)常成為缸套零 件加工的技術(shù)關(guān)鍵。缸套類(lèi)零件的加工順序一般有兩種情況：第一種情況為：粗加工外圓——粗、精加工內(nèi)孔——最終精加工外圓。這種方案適用于外圓表面是最重要表面的缸套類(lèi)零件加工14第二種情況為：粗加工內(nèi)孔——粗、精加工外圓——最終精加工內(nèi)孔。這種方案適用于內(nèi)孔表面是 最重要表面的缸套類(lèi)零件加工。缸套類(lèi)零件的外圓表面加工方法，根據(jù)精度要求可選擇車(chē)削和磨削。內(nèi)表面加工方法的選擇則需考慮零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、孔徑大小、長(zhǎng)徑比、材料、技術(shù)要求及生產(chǎn)類(lèi)型等多種因素。2.2.1 缸套類(lèi)零件內(nèi)孔加工 內(nèi)孔是缸套類(lèi)零件的主要加工表面，加工方法選擇的原則具體根據(jù)孔的大小，深度，精度，結(jié)構(gòu)形狀等面定。①當(dāng)孔徑較小時(shí)（〈Φ50mm〉宜采用鉆擴(kuò)，較方案②孔較大時(shí)采用鉆孔后鏜或直接鏜孔③箱體上孔多采用精鏜，浮動(dòng)鏜，缸筒件用精鏜，珩磨，滾壓④淬硬缸套，宜采用磨孔⑤精密孔用高精度磨削，研磨，珩磨或拋光等孔的加工方法：鉆孔擴(kuò)孔 鉸孔鏜孔拉孔磨孔、珩孔，研磨孔（一） 、鉆孔鉆孔是在實(shí)心材料上加工孔的第一道工序。它主要用于精度要求較高孔的預(yù)加工或精度低于 IT11 級(jí)的孔的終加工。鉆孔刀具常用麻花鉆。由于麻花鉆具有寬而深的容屑槽、鉆頭頂部有橫刃及鉆頭只有兩條很窄的螺旋棱帶與孔壁接觸等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因而鉆頭的剛性差、導(dǎo)向性能差，鉆孔時(shí)容易引偏，易出現(xiàn)孔徑擴(kuò)大現(xiàn)象，孔壁加工質(zhì)量較差。措施：加工前先加工孔的端面，采用工件回轉(zhuǎn)方式或先鉆引導(dǎo)錐等使用范圍：孔徑≤φ75mm，當(dāng)孔徑≥φ35mm 時(shí)分兩次鉆，第一次鉆孔的直徑為所需孔徑的 1/2-7/10。第二次鉆到所需孔徑，這時(shí)橫刃不參加切削，軸向抗力小，切削第 2 章 缸套專(zhuān)用鏜床總體設(shè)計(jì)15較輕小。(二)、擴(kuò)孔擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對(duì)工件上已鉆出、鑄出或鍛出孔作進(jìn)一步加工的方法。擴(kuò)孔加工有如下特點(diǎn)：1、加工精度比鉆孔高：切深小，鉆頭無(wú)橫刃，刀體剛度大，導(dǎo)向作用好IT11~10，Ra6.3~3.22、擴(kuò)孔能糾正原孔軸線的歪斜3、生產(chǎn)率高，由于余量?。?/8φ）擴(kuò)孔齒數(shù)較多， f=0.4-2mm/r4、孔徑>φ100 的孔，多用鏜孔而不用擴(kuò)孔（三） 、鉸孔鉸孔是未淬硬的中小尺寸孔進(jìn)行精加工的一種方法，加工的孔徑范圍一般為φ3~ φ80mm.鉸孔的工藝特點(diǎn)：1、 鉸孔精度主要取決于鉸刀精度。2、 鉸孔比鏜孔容易保證尺寸精度和形狀精度，且生產(chǎn)率較高。一般 IT7～I(xiàn)T8，手鉸達(dá) IT6。 Ra1.6～0.2。3、 適應(yīng)性差，一種鉸刀只能加工一種尺寸和一種精度的孔。4、 不能校正原孔軸線的偏斜。（四） 、鏜孔鏜孔是常用的孔的加工方法，可作為粗加工，也可以作精加工。其主要工藝特點(diǎn)：1、加工范圍廣，非標(biāo)孔、大直徑孔、短孔以及盲孔、有色金屬孔及孔系等加工。2、獲得較高的精度與低表面粗糙度，IT8～I(xiàn)T6 ， Ra1.6～0.4 用金剛鏜則更低3、修正前道工序的孔軸線的偏斜和不直，生產(chǎn)率較低4、可在車(chē),銑,鏜及數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行（五） 、磨孔磨孔是單件小批生間中常用的孔精加工方法，它特別適宜于加工淬硬的孔，表面精度斷續(xù)的孔和長(zhǎng)度很短的精密孔。對(duì)于中小型回轉(zhuǎn)零件，磨孔在內(nèi)圓磨床或萬(wàn)能磨床上進(jìn)行對(duì)于大型薄零件，可采16用無(wú)心內(nèi)圓磨削。內(nèi)圓磨削的工藝特點(diǎn)：1、砂輪直徑 D 受到工件孔徑刀的限制（D=0.5～0.9D）,砂輪尺寸小,損耗快,經(jīng)常要更換影響效益2、磨削速度低因此,磨削精度較難控制3、砂輪軸受孔徑與長(zhǎng)度限制,剛性差,易彎曲,振動(dòng),影響加工精度與表面粗糙度4、砂輪與工件內(nèi)切,接觸面積大,散熱條件差,易燒傷,宜用較砂輪5、切削液不易進(jìn)入磨削區(qū),排屑困難。內(nèi)孔磨削方法：中心圓磨：用于中小型工件，在萬(wàn)能磨，內(nèi)圓磨床上進(jìn)行磨削方法行星式內(nèi)圓磨：用于重量大，形狀不對(duì)稱的內(nèi)孔，用行星或磨床無(wú)心內(nèi)圓磨：用于直徑短套孔。（五） 、拉孔：拉孔是拉刀在拉床上對(duì)已預(yù)加工的孔進(jìn)行半精加工或精加工的方法拉孔方法的特點(diǎn)：1、尺寸精度高，表面質(zhì)量好 IT7~9，Ra1.6~0.12、不能糾正軸線的偏斜3、拉刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，制造周期長(zhǎng)4、一把拉刀只拉一種規(guī)格尺寸的孔，要求工件材質(zhì)均勻。薄壁孔，盲孔，階梯孔，深孔，大直徑孔和很小的孔及淬硬孔不宜拉。拉削范圍為 φ10~100三、孔的精密加工當(dāng)缸套類(lèi)零件內(nèi)孔的加工精度和表面粗糙度要求很高時(shí)，則精加工后還需進(jìn)行精密加工?？椎木芗庸し椒? 研磨，珩磨（一） 、精細(xì)鏜滾壓精細(xì)鏜是由于最初使用金剛石作鏜刀材料而得名。精細(xì)鏜的工藝特點(diǎn)：1、用精度高，剛度大，高轉(zhuǎn)速的金剛鏜床（轉(zhuǎn)速高達(dá) 500r/min）第 2 章 缸套專(zhuān)用鏜床總體設(shè)計(jì)17切鑄鐵 100m/min，鋼 200 m/min，鋁 300 m/min2、削用量小，切削刀熱小，加工精度高3、生產(chǎn)率高加工范圍廣（二） 、珩磨珩磨是用若干細(xì)粒度磨條組成的珩磨頭進(jìn)行內(nèi)孔光整加工的方法，通常在磨削或精鏜后進(jìn)行。1、珩磨工作原理2、珩磨孔的工藝特點(diǎn)：（1）加工范圍廣（2）磨頭與主軸浮動(dòng)聯(lián)接（3）精度高，IT6 ，Ra0.8~0.025 能修正幾何誤差交叉網(wǎng)紋有利于油膜形成。1、影響珩磨質(zhì)量和生產(chǎn)率的因素（1）珩磨的圓周速度 VP 和往復(fù)速度 Vw 的因素VP ↑、Vw↑質(zhì)量好效率高，但磨損↑、熱↑、易堵塞VP/ Vw 的比值影響網(wǎng)紋交叉角 α α=40～60°（2）珩磨頭行程 L 與越程量 aL=Lk+2a-Ls式中 Lk：被加工表面長(zhǎng)度Ls：磨條長(zhǎng)度但磨條不宜過(guò)長(zhǎng)（3）珩磨壓力。F ↑η↑ F↑磨損↑切削能力↓（4）冷卻與潤(rùn)滑。（三）研磨略（四）滾壓2.2.2 本課題缸套工藝路線的確定經(jīng)過(guò)上節(jié)介紹進(jìn)行比較，得出綜合考慮缸套內(nèi)孔加工的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，內(nèi)孔采用鏜孔加工。套筒類(lèi)零件由于其功用、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料及熱處理等的不同，其工藝差別很大。就結(jié)構(gòu)形狀而言，可分為短套筒與長(zhǎng)套筒兩類(lèi)，這兩類(lèi)套筒在裝夾與加工方法18上有很大的差別。下面分別分析其工藝特點(diǎn)。如圖為某氣缸零件圖，由于 L/D<3，屬短套。內(nèi)孔 G 是重要表面，其加工工藝過(guò)程如下：氣缸套零件加工工藝工序號(hào) 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 定位夾緊010 鑄造毛坯 020 人工時(shí)效 030 粗鏜內(nèi)孔 鏜內(nèi)孔至 Φ118mm。 外圓040 粗車(chē)外圓 粗車(chē)各級(jí)外圓 內(nèi)孔 氣壓脹胎夾具050 熱處理 正火 060 半精車(chē) 半精車(chē)法蘭凸臺(tái)端面及外圓 內(nèi)孔氣壓脹胎夾具第 2 章 缸套專(zhuān)用鏜床總體設(shè)計(jì)19070 半精鏜 半精鏜內(nèi)孔 Φ119mm 及總長(zhǎng) 270mm。 外圓法蘭凸臺(tái)端面及外圓080 精 車(chē) 精車(chē)法蘭凸臺(tái)端面，外圓割槽 內(nèi)孔氣壓脹胎夾具090 去氧化皮 用圓弧車(chē)刀 R10 車(chē)外圓并用靠模樣板100 半精車(chē) 半精車(chē)密封槽 外圓法蘭凸臺(tái)端面及外圓110 精 鏜 鏜精內(nèi)孔 Φ120mm 外圓法蘭凸臺(tái)端面及外圓120 精 車(chē) 精車(chē)外圓 Φ141.5mm，Φ140mm 內(nèi)孔氣壓脹胎夾具130 粗 珩 粗珩磨內(nèi)孔 Φ120 外圓法蘭凸臺(tái)端面及外圓140 精珩 精珩磨內(nèi)孔 Φ120 外圓法蘭凸臺(tái)端面及外圓(公差加上)2.3 缸套專(zhuān)用鏜床總體設(shè)計(jì)方案1、動(dòng)力頭通過(guò)齒輪傳導(dǎo)給絲杠然后通過(guò)絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)(或另外動(dòng)力機(jī))。2、通過(guò)動(dòng)力頭把轉(zhuǎn)速傳導(dǎo)給鏜桿，注意進(jìn)給和速度相互配合和各方面的數(shù)據(jù)參數(shù)。3、缸套裝夾部分的設(shè)計(jì).。20第 3 章 進(jìn)給工作臺(tái)設(shè)計(jì)3.1 進(jìn)給工作臺(tái)總體方案由于本課題設(shè)計(jì)的鏜床只需要單方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，故本課題只討論一個(gè)方向的進(jìn)給工作臺(tái)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)控制框圖如下：圖 3－1 工作臺(tái)系統(tǒng)控制框圖1 電機(jī) 2 減速裝置 3 支承裝置 4 絲杠 5 托板圖 3－2 工作臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖3.3 滾珠絲杠副的選擇3.3.1 滾珠絲杠副的特點(diǎn)1.傳動(dòng)效率高 效率高達(dá) 90%~95%,耗費(fèi)的能量?jī)H為滑動(dòng)絲杠的 1/3。2.運(yùn)動(dòng)具有可逆性 即可將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),又可將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),且21逆?zhèn)鲃?dòng)效率幾乎與正傳動(dòng)效率相同。3.系統(tǒng)剛度好 通過(guò)給螺母組件內(nèi)施加預(yù)壓來(lái)獲得較高的系統(tǒng)剛度,可滿足各種機(jī)械傳動(dòng)要求,無(wú)爬行現(xiàn)象,始終保持運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈敏性。4.傳動(dòng)精度高 經(jīng)過(guò)淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有和高的制造精度,又由于摩擦小,絲桿副工作時(shí)溫升和熱變形小,容易獲得較高的傳動(dòng)精度。5.使用壽命長(zhǎng) 滾珠是在淬硬的滾道上作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),磨損極小,長(zhǎng)期使用后仍能保持其精度,因而壽命長(zhǎng),且具有很高的可靠性。其壽命一般比滑動(dòng)絲杠高 5~6 倍。6.不能自鎖 特別是垂直安裝的絲杠，當(dāng)運(yùn)動(dòng)停止后，螺母將在重力作用下下滑，故常需設(shè)置制動(dòng)裝置。7.制造工藝復(fù)雜 滾珠絲杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。由于滾珠絲杠副獨(dú)特的性能而受到極高的評(píng)價(jià),因而已成為數(shù)控機(jī)床,精密機(jī)械,各種省力機(jī)械設(shè)備及各種機(jī)電一體化產(chǎn)品中不可缺少的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.3.2 滾珠絲杠副的支承形式支承應(yīng)限制絲杠的軸向竄動(dòng).較短的絲杠或垂直安裝的絲杠,可以一端固定,一端無(wú)支承.水平安裝絲杠較長(zhǎng)時(shí), 可以一端固定,一端游動(dòng) ;對(duì)于精密和高精度機(jī)床的滾珠絲杠副,為了提高絲杠的拉壓剛度,可以兩端固定.為了補(bǔ)償熱膨脹和減少絲杠下垂,兩端固定絲杠時(shí)還可以進(jìn)行預(yù)拉伸。一般情況下,應(yīng)以固定端作為軸向定位基準(zhǔn),從固定端起計(jì)算絲桿杠副的長(zhǎng)度誤差.此外,應(yīng)盡可能固定端作為驅(qū)動(dòng)端。考慮到本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與要求,我們決定采用一端固定一端游動(dòng)(F-S)的支承形式, 如圖 1.1 所示。一端固定一端游動(dòng)（F~S） 。固定端采用深溝球軸承 2 和雙向推力球軸承 4，可分別承受徑向和軸向負(fù)載，螺母 1、擋圈 3、軸肩、支撐座 5 臺(tái)肩、端蓋 7 提供軸向限位，墊圈 6 可調(diào)節(jié)推力軸承 4 的軸向預(yù)緊力。游動(dòng)端需徑向約束，軸向無(wú)約束。采用深溝球軸承 8，其內(nèi)圈由擋圈 9 限位，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動(dòng)端自由伸縮。22滾珠絲杠固定方式圖（一端固定一端游動(dòng)支承）這種支承形勢(shì)有以下一些特點(diǎn)： 1.需保持螺母與兩端支撐同軸,故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,工藝較困難。2.絲杠的軸向剛度較高。3.壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速較高。4.絲杠有熱膨脹的余地。5.適用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠。3.3.3 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，然后帶動(dòng)機(jī)床絲杠傳動(dòng)。在數(shù)控機(jī)床上的絲杠傳動(dòng)，可以用普通的絲杠傳動(dòng)，也還有應(yīng)用滾珠絲杠來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。原因是普通絲杠傳動(dòng)摩，但總是不太穩(wěn)定。所以，在機(jī)床上要擦系數(shù)大，效率低，傳動(dòng)中有間隙。雖然傳動(dòng)中的間隙可以用一些辦法來(lái)補(bǔ)償，修正采用滾珠絲杠傳動(dòng)。滾珠絲杠傳動(dòng)有一系列的優(yōu)點(diǎn)，但制造工藝較為復(fù)雜，成本高，在某些應(yīng)用上受到一定的限制，但隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，它的使用將會(huì)更加廣泛。滾珠絲杠傳動(dòng)都使用防護(hù)罩，以防止空氣中的塵土和其它雜物等進(jìn)入。滾珠絲杠和滾珠螺母組成滾珠絲杠螺母副，它是把步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)－角位移，變換成數(shù)控機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的的直線位移。滾珠絲杠螺母副，也簡(jiǎn)稱為滾珠絲杠副，是一種新的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它是在絲杠和螺母的螺旋槽之間裝有滾珠，以此作為中間元件的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.3.4 滾珠絲杠副的傳動(dòng)原理絲杠和螺母上都有圓弧形的螺旋槽,這兩個(gè)圓弧形的螺旋槽對(duì)合起來(lái)就形成螺旋線的滾道,在滾道內(nèi)裝有許多滾珠.當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí),滾珠相對(duì)于螺母上的滾道滾動(dòng),因此絲23杠與螺母之間滾道的摩擦為滾動(dòng)摩擦.為防止?jié)L珠從螺母中吊出來(lái),在螺母的螺旋槽兩端應(yīng)用擋住器擋住,并設(shè)有回路滾道是他的兩端連接起來(lái).使?jié)L珠從滾道的一端滾出后,沿著這個(gè)回路滾道從新返回到滾道的另一端,可以循環(huán)進(jìn)行不斷地滾動(dòng)。3.3.5 滾珠絲杠副的傳動(dòng)特點(diǎn)滾珠絲杠副的優(yōu)點(diǎn)是:傳動(dòng)效率高,因?yàn)樗菨L動(dòng)摩擦,傳動(dòng)效率可達(dá) 0.92~0.96,比普通的絲杠傳動(dòng)提高 3~4 倍.由此帶來(lái)了一系列的優(yōu)點(diǎn),如功率損耗小,傳動(dòng)平穩(wěn),磨損小,無(wú)爬行現(xiàn)象等等.除此而外還有兩個(gè)特點(diǎn),一是:一般的絲杠傳動(dòng)總是有間隙,而滾珠絲杠可以消除間隙,所以當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)反向時(shí),可以沒(méi)有空程,提高了反向的定位精度,,也增強(qiáng)了傳動(dòng)剛度.二是:一般的絲杠傳動(dòng)只能使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),而滾珠絲杠副由于傳動(dòng)的摩擦系數(shù)小,所以既能把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁菪\(yùn)動(dòng),具有傳動(dòng)的可逆性,因此可以作為主動(dòng)件,也可以作為從動(dòng)件.它也有缺點(diǎn),主要是元件的精度要求高,光潔度要求也高,所以制造工藝很復(fù)雜,成本也高.對(duì)于絲杠和螺母上的螺旋槽,一般要求磨削成型,因而制造困難,也限制了使用.又由于傳動(dòng)的可逆性,所以不能自鎖,當(dāng)應(yīng)用在垂直傳動(dòng)裝置時(shí),由于自重和慣性的關(guān)系,在下降過(guò)程中不能立刻停止,因此還需要備有制動(dòng)裝置.3.3.6 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)與調(diào)整滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)盡管在形式上有很多類(lèi)型，但其主要區(qū)別是在螺紋滾到的型面形狀，滾珠循環(huán)的方式，軸向間隙的調(diào)整和加預(yù)緊力的方法等三個(gè)方面。（1）螺紋滾道型面的形狀螺紋滾道型面的形狀有很多種，目前國(guó)內(nèi)正式投產(chǎn)的，僅有單圓弧型面和雙圓弧型面兩種，如圖所示。滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)法線與絲杠軸線的垂線之間的夾角，稱為接觸角（ ） 。?（a）單圓弧 (b) 雙圓弧24圖 4-1 滾珠絲杠副螺紋滾道型面的截形（2）單圓弧型面一般滾道的圓弧半徑要比滾柱的半徑稍大一些。對(duì)于單圓弧型面的螺紋滾道，接觸角是隨著軸向負(fù)載大小而變化的，當(dāng)軸向負(fù)載為零時(shí)，接觸角也為零；當(dāng)負(fù)載逐漸增大，接觸角也逐漸增大。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)接觸角增大時(shí)，傳動(dòng)效率，軸向剛度，承載能力都隨之增大。（3）雙圓弧型面雙圓弧型面螺紋滾道的接觸角是不變的。在偏心距（e）決定后，滾珠與滾道的圓弧角接處，會(huì)有很小的空隙。這些空隙雖然能容納一些臟物，但不至于堵塞，反而對(duì)滾柱的滾動(dòng)有利。從傳動(dòng)效率，軸向剛度，承載能力等要求出發(fā)，接觸角大一些好，但接觸角過(guò)大制造就會(huì)困難。一般接觸角為 ，滾道的圓弧半徑也同樣比滾柱的半徑?45稍大一些。滾珠的循環(huán)方式目前國(guó)內(nèi)常用的滾珠循環(huán)方式由外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種。（1）外循環(huán)方式如圖所示為外循環(huán)方式，滾柱在循環(huán)過(guò)程中與絲杠脫離接觸，通過(guò)外面的循環(huán)回路稱為外循環(huán)（W 系列） 。這種外循環(huán)是直接在螺母的外圓上銑出螺旋槽，用擋珠器從螺母內(nèi)部切斷螺紋滾道，擋珠滾珠的去路，迫使?jié)L珠導(dǎo)入通向外圓螺旋槽中，構(gòu)成了外面的旋環(huán)回路。外循環(huán)的結(jié)構(gòu)和制造較為簡(jiǎn)單容易，因此應(yīng)用較廣，他可以制成單列或式雙列兩種的結(jié)構(gòu)形式。（2）內(nèi)循環(huán)方式滾柱在循環(huán)過(guò)程中與絲杠始終保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)（N 系列） ，如圖所示。這種內(nèi)循環(huán)是在螺母外側(cè)孔中裝了一個(gè)接通相鄰滾道的反向器，借助這個(gè)反向器迫使?jié)L珠翻過(guò)絲杠的牙頂，而進(jìn)入相鄰的滾道。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副回路短，工作滾珠數(shù)目少，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，流暢性好，摩擦磨損小，傳動(dòng)效率高，軸向剛度和承載能力都較高，具有一系列優(yōu)點(diǎn)，但制造困難，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以不及外循環(huán)方式應(yīng)用的廣泛。25圖 4-2 外循環(huán)的滾珠絲杠 圖 4-3 內(nèi)循環(huán)的滾珠絲杠3.3.7 軸向間隙的調(diào)整和加預(yù)緊力的方法對(duì)于滾珠絲杠副，除了單一方向的進(jìn)給傳動(dòng)精度有一定的要求外，對(duì)它的軸向間隙也有嚴(yán)格的要求，以保證反向傳動(dòng)的精度。要把軸向間隙完全消除，也是相當(dāng)困難的。通常采用雙螺母，并加預(yù)緊力的方法來(lái)消除其軸向間隙。雙螺母經(jīng)加預(yù)緊力調(diào)整后，能基本上消除軸向間隙。單螺母的滾珠絲杠副是不能調(diào)整軸向間隙和預(yù)緊力的，其軸向間隙只能依靠滾珠絲杠副本的精度和安裝時(shí)絲杠和螺母的連接精度來(lái)保證。雙螺母加預(yù)緊力消除軸向間隙必須注意兩點(diǎn)，一是：通過(guò)預(yù)緊后產(chǎn)生的力，可促使預(yù)拉變形，以減少?gòu)椥宰冃嗡鸬奈灰?。但預(yù)緊力不能太大，否則會(huì)使驅(qū)動(dòng)力矩增大，傳動(dòng)效率反而降低，使用壽命也隨之縮短。二是：軸向間隙的消除，不能忽視絲杠的安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的軸向間隙，應(yīng)同時(shí)調(diào)整是它減少到最小。目前常用的雙螺母預(yù)緊力調(diào)整方法有下面三種。（1）墊片調(diào)隙式如圖所示為墊片調(diào)隙式，一般用螺釘來(lái)連接滾珠絲杠上的兩個(gè)螺母的凸緣處，在中間加墊片。墊片的厚度是螺母間產(chǎn)生軸向位移，以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，裝拆方便。但缺點(diǎn)是調(diào)整很費(fèi)時(shí)，在工作狀態(tài)下不能隨意調(diào)整，因?yàn)橐鼡Q不同厚度的墊片才能消除間隙，所以是用于一般精度的機(jī)構(gòu)中使用。（2）螺紋調(diào)隙式如圖所示為螺紋調(diào)隙式。它是一個(gè)螺母的外端有凸緣，而另一個(gè)螺母的外端沒(méi)有凸緣，車(chē)有螺紋，它伸出在套筒外，并用兩個(gè)圓螺母調(diào)整好間隙后，再用一圓螺母鎖緊螺母鎖緊就可以了。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，所以應(yīng)用廣泛，但調(diào)整的位移量不太精確。26圖 4-4 墊片調(diào)隙式 圖 4-5 螺紋調(diào)隙式齒差調(diào)隙式如圖所示為齒差調(diào)隙式。它是在兩個(gè)螺母的凸緣上各有圓齒輪 2，兩者的齒數(shù)值相差一個(gè)齒，裝入內(nèi)齒圓 3 中，內(nèi)齒圓 3 是用螺釘 1 和定位銷(xiāo) 4 固定在套筒 5 上的。調(diào)整是先取下內(nèi)齒圓 3，轉(zhuǎn)動(dòng)圓柱齒輪 2，在兩個(gè)滾柱螺母相對(duì)于滾筒 5 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以使兩個(gè)螺母相互產(chǎn)生角位移，這樣滾柱螺母對(duì)于滾珠絲杠的螺旋滾道也相對(duì)移動(dòng)是兩個(gè)螺母中的滾柱分別貼近在螺旋滾到的兩個(gè)相反的側(cè)面上。消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力后，把內(nèi)齒圓 3 套上用定位銷(xiāo) 4 固定。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是調(diào)整精確可靠，定位精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅在高精度的數(shù)控機(jī)床有所應(yīng)用。1——螺釘； 2——圓柱齒輪； 3——內(nèi)齒圓；4——定位銷(xiāo)； 5——套筒。圖 4-6 齒差調(diào)隙式3.4 滾珠絲杠的選擇3.4.1 滾珠絲杠的精度工作臺(tái)工作行程為：300；（工件長(zhǎng)度為 270，進(jìn)給行程要略微大點(diǎn)）3.4.2 滾珠絲杠參數(shù)的計(jì)算（1）最大工作載荷的計(jì)算27絲杠的最大載荷為工作時(shí)的最大進(jìn)給力加摩擦力，最小載荷即為摩擦力。設(shè)此臺(tái)Z 向的最大進(jìn)給力 =5000N，導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量約為 500㎏，貼塑導(dǎo)軌的摩擦Ff系數(shù)為 0.04，故絲杠的最小載荷（即摩擦力）（N） (4.3)1968.504.min???fg絲杠最大載荷是：5000＋196＝5196（N） (4.4)Fax平均載荷是：= × = ≈3529（N） (4.5)m??ina2?31??319652??（2）當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算 滾珠絲杠副類(lèi)型的選擇主要是根據(jù)導(dǎo)程和動(dòng)載荷兩個(gè)參數(shù),其選擇的原則為:①滾珠絲杠的靜載荷 Coa 不能大于額定靜載荷 Coam,即 Coa≤Coam;②滾珠絲杠的動(dòng)載荷 Ca不能大于額定動(dòng)載荷 Cam,即 Ca≤Cam。驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 2000 r/min絲杠最高轉(zhuǎn)速為 2000r/min，工作臺(tái)最小進(jìn)給速度為 0.5m/min，故絲杠的最低轉(zhuǎn)速為 0.1r/min，可取為 0，則平均轉(zhuǎn)速 n=1000r/min。絲杠使用壽命 T=15000h，故絲杠的工作壽命= =675（ r） (4.6)106nTL?1065?106?當(dāng)量動(dòng)載荷值： (4.7)KaLpFmC3?式中： ——載荷性質(zhì)系數(shù)，無(wú)沖擊取 1-1.2，一般情況取 1.2-1.5，有較大沖擊振Kp動(dòng)時(shí)取 1.5-2.5；——精度影響系數(shù)，對(duì) 1、2、3 級(jí)精度的滾珠絲杠取 =1.0，對(duì) 4、5 級(jí)a Ka精度的絲杠取 =0.9。Ka根據(jù)要求去 =1.5， =0.9，代入數(shù)據(jù)得p≈51.59（KN） (4.8)9.0367512??Cm根據(jù)計(jì)算所得最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查滾珠絲杠樣本，選擇 FF6310-5 型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)返回器雙螺母對(duì)旋預(yù)緊滾珠絲杠副，其公稱直徑為 63mm，導(dǎo)程為 10mm，28循環(huán)滾珠為 5 圈×2 列，精度等級(jí)取 5 級(jí)，額定動(dòng)載荷為 55600N，大于最大計(jì)算動(dòng)載荷 =51590N，符合設(shè)計(jì)要求。Cm表 4.1 滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)名 稱 符 號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果公稱直徑（mm）0d63螺距(mm) P 10接觸角 ?6.30鋼球直徑(mm) wd7.144螺紋滾道法面半徑(mm)R715.352.0?dW偏心距(mm) e0.009螺紋升角(mm) ?=Pharctg??6.0絲杠外徑(mm) 1d62.5絲杠底徑(mm) 257.3螺桿接觸直徑(mm)z55.87螺母螺紋外徑(mm)D412.7020????Red螺母內(nèi)徑(mm)（內(nèi)循環(huán)）162.64（3）傳動(dòng)效率的計(jì)算將公稱直徑 =63mm，導(dǎo)程 =10mm，代入 λ=arctan[ ]，的絲杠螺旋升角d0PdP0?λ= 。將摩擦角 ，代入 = ，得傳動(dòng)效率 =94.7%。6.01'????????tan?（4）剛度的驗(yàn)算本傳動(dòng)系統(tǒng)的絲杠采用一端軸向固定，一端浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。固定端采用一對(duì)面對(duì)面角接觸球軸承和一個(gè)角接觸球軸承，另一端也采用角接觸球軸承，這種安裝適應(yīng)于較高精度、中等載荷的絲杠。滾珠絲杠螺母的剛度的驗(yàn)算可以用接觸量來(lái)校核。a、滾珠絲杠滾道間的接觸變 ?1根據(jù)公式 Z= ，求得單圈滾珠數(shù) Z=22，改型號(hào)絲杠為雙螺母，滾珠的圈數(shù)dw0?×列數(shù)為 5×2，代入公式 圈數(shù)×列數(shù)，得滾珠總數(shù)量 =220。絲杠預(yù)緊時(shí)，???ZZ?取軸向預(yù)緊力 =1732（N） 。查相關(guān)公式得滾珠絲杠與螺紋滾道間接觸變形3maxFy29(4.9)301.ZFydwPa???式中 = 51590N。代入數(shù)據(jù)得；PaCm= = 0.013(mm)301.Zyd?? 3320174.5190.0??因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載 ，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取=0.0065mm。1b、絲杠在工作載荷 作用下的抗壓變形Fmax?2絲杠采用的是兩端都為角接觸球軸承，軸承的中心距 a=1100mm，鋼的彈性模量E= ,由表 2.1 中可知，滾珠直徑 =7.144mm，絲杠底徑 =44.3mm，則105.2?PaMdwd2絲杠的截面積： =1540.6( )42S??m2根據(jù)公式 代入數(shù)據(jù)得：EFeq??2=0.018(mm)6.1540.29??C、總的變形 總= =0.0065+0.018=0.0245mm,絲杠的有效行程為 600， 絲杠在有效行程?總 21?500—630mm 時(shí)，行程偏差允許達(dá)到 30μm,，可見(jiàn)絲杠剛度足夠。（5）穩(wěn)定性的驗(yàn)算(4.10)KLEIfkPa2??公式中取支撐系數(shù) =2，fk由絲杠底徑 =44.3mm 求的截面慣性矩 =188957.7( )，壓桿穩(wěn)定d2642dI?m4安全系數(shù) K 取 3（絲杠臥式水平安裝） ，滾珠螺母至軸向固定處的距離 取最大值aL?1200mm，代入公式得：=181129.6(㎏)31207.895.4.3???Pa則 f=181129.6N 大于 =51590N，故不會(huì)失穩(wěn)，滿足使用要求。Cm（6）臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算 30對(duì)于滾珠絲杠還有可能發(fā)生共振，需要驗(yàn)算其臨界轉(zhuǎn)速，設(shè)不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 。nc查資料得公式 ： (4.11)Lcdfc2910?其中： (mm)；43.5.7632.10????dwd為臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 =1200(mm)；Lcc為絲杠支承方式系數(shù) （一端固定，一端游動(dòng)）f 92.f代入數(shù)據(jù)得： 4397(r/min),臨界速度遠(yuǎn)大于絲杠所需轉(zhuǎn)速，故不會(huì)發(fā)生共振。?n（7）滾珠絲杠選型和安裝尺寸的確定由以上驗(yàn)算可以知道，絲杠型號(hào)為 FF6310—5，完全符合所需要求，故確定選用該型號(hào)，安裝尺寸查表可知。（8）絲杠支承的選擇滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。因此對(duì)絲杠的軸向精度和軸向剛度應(yīng)有較高要求。其兩端支承的配置情況為軸向固定方式。本次設(shè)計(jì)絲杠支承選用一端固定，另一端浮動(dòng)。 3.5 伺服電機(jī)的選擇3.5.1 最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算所選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩。最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T 可根據(jù)以下公式計(jì)算，即(4.12)iTfpPhFT????????02max??從前面的計(jì)算可以知道，最大載荷 N，絲杠導(dǎo)程 =10mm=0.01m，預(yù)緊5196?Ph力 = N，根據(jù)計(jì)算的滾珠螺母絲杠的機(jī)械效率 =0.947，因CaFp41?139056? ?為滾珠絲杠預(yù)加載荷引起的附加摩擦力矩：（N ·m） (4.13)7.48.2901.0???PhFTp查手冊(cè)得單個(gè)軸承的摩擦力矩為 0.32N·m，故一對(duì)軸承的摩擦力矩=0.64N·m。簡(jiǎn)支端軸承步預(yù)緊，其摩擦力矩可忽略不計(jì)。伺服電動(dòng)機(jī)與絲杠直Tf0接相連，其傳動(dòng)比 =1，則最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩：i31(N·m)7.146.0947.02156?????T所選的伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)該大于此值。3.5.2 負(fù)載慣量的計(jì)算伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 應(yīng)與負(fù)載慣量 相匹配。JMJL負(fù)載慣量可以按一下次序計(jì)算。立柱與主軸箱的質(zhì)量為 500㎏，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量 可按下式計(jì)算，J1(kg·㎡) (4.14)??025.1.802??????????Phmv絲杠名義直徑 =63mm=0.063m，長(zhǎng)度 L=1.2m 絲杠材料（鋼）的密度d0ρ=7.8 ㎏· 。根據(jù)公式計(jì)算絲杠加在電動(dòng)機(jī)軸上的慣量13?(㎏·㎡) (4.15)057.32.4108.7402??????dlJ聯(lián)軸器加上鎖緊螺母等的慣量 可直接查手冊(cè)得到，即 (㎏· ㎡)J01.3?J故負(fù)載總的慣量為(㎏· ㎡)92.01.57.02.313????J電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量 應(yīng)與負(fù)載慣量 相匹配。通常要求 不小于 ，但MJLJMJL也不是越大越好。因 越大，總的慣量 就越大，加速度性能受影響。為了保JM證足夠的角加速度，以滿足系統(tǒng)反應(yīng)的靈敏的，將采用轉(zhuǎn)矩較大的伺服電動(dòng)機(jī)和它的伺服控制系統(tǒng)。根據(jù)有關(guān)資料的推薦，匹配條件為：(4.16)41?JL則所選交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量 應(yīng)在 0.0092—0.036㎏·㎡范圍之內(nèi)。M根據(jù)上述計(jì)算可選用表 4.2 中的交流伺服電機(jī) α22/3000i 型，其額定轉(zhuǎn)矩為22N·m，最高 ，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=0.012㎏·㎡。min30axrn?表 4.2 FANUCα(HV)i 系列交流伺服電機(jī)型號(hào) α1/ 5000iα2/ 5000iα4/ 4000iα8/ 3000iα12/ 3000iα22/3000i32輸出功率/kw0.5 0.75 1.4 1.6 3 4額定轉(zhuǎn)矩(N·m)1 2 4 8 12 22最高轉(zhuǎn)速min1?5000 5000 4000 3000 3000 3000轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(㎏·㎡)0.00031 0.00053 0.0014 0.0026 0.0026 0.012質(zhì)量㎏ 3 4 8 12 18 29伺服放大器規(guī)格 20i 20i 20i 40i 80i 80i3.5.3 空載加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算當(dāng)執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到最大移動(dòng)（快速）速度時(shí)，所需要的空載加速轉(zhuǎn)矩 按下式求，Ta(4.17)tacnJT60mx2??空載加速時(shí)，主要克服的是慣性，選用的 α22/3000i 型交流伺服電動(dòng)機(jī),總慣量0.0120+0.0092=0.0212(㎏·㎡)?LM加速度時(shí)間 通常取 的 3~4 倍，故 =(3~4) =(3~4)×6=18~24(ms)，則tacttactm(N·m)173~060154.321.0???tT3.6 滑動(dòng)導(dǎo)軌的選擇計(jì)算 常用的導(dǎo)軌截面有矩形、三角形、燕尾形和圓形的。如圖 4.2 所示。根據(jù)支承導(dǎo)軌的凸凹狀 [4]態(tài)，又可分為凸形和凹形兩類(lèi)導(dǎo)軌。凹形容易存油，但也容易積存切屑和塵粒，因此適用于具有良好的防護(hù)環(huán)境。凸形需要有良好的潤(rùn)滑條件。目前數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌主要有三種：塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。33圖 4.43.6.1 工作載荷的計(jì)算影響導(dǎo)軌副壽命的重要因素是工作載荷，假設(shè)立柱所有重量加在貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌的一根導(dǎo)軌上，則導(dǎo)軌所承受的最大垂直方向上的載荷是：(4.18)2maxGF?上式中 G 是重量，即 G=500×10=5000(N)，代入上式得：=2500(N)3.6.2 額定工作壽命的計(jì)算預(yù)計(jì)機(jī)床的工作壽命是 10 年，一年是 365 天，工作時(shí)間是 350 天，每天工作 8小時(shí)，因此得到小時(shí)額定工作壽命 28000(h)。??83501Lh3.6.3 距離額定工作壽命的計(jì)算根據(jù)公式 得：60213nSLh???(4.19)10362??nSLh公式中： 為小時(shí)額定工作壽命；Lhn 為移動(dòng)部件每分鐘往返次數(shù)(4-6)取 5：S 為移動(dòng)部件的行程，即 S=600mm。代入數(shù)據(jù)得：L=10080km 。343.6.4 額定動(dòng)載荷計(jì)算及選型由公式 得：??FCaL325.6?(4.20)325.6L?公式中： 為額定動(dòng)載荷；aL 為距離工作壽命，由上面的計(jì)算可以知道為 10080km；F 為導(dǎo)軌的工作載荷，即 F=2500N。代入數(shù)據(jù)得： =29318N。 C由計(jì)算的動(dòng)載荷值本次設(shè)計(jì)選用的是貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌，它是在數(shù)控機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌 [4]面，是塑料導(dǎo)軌的一種。導(dǎo)軌副的另一固定導(dǎo)軌面為淬火磨削面。軟帶是以聚四氟乙烯為基材，添加合金粉（青銅粉、二硫化鉬） 、玻璃纖維和氧化物的高分子復(fù)合材料。其厚度有 0.8、1.1、1.4、1.7、2mm，寬 150mm、300mm 等幾種。塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌與其他導(dǎo)軌相比，具有以下特點(diǎn)：（1）動(dòng)靜摩擦系數(shù)相近：運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和爬行性能較鑄鐵導(dǎo)軌副好。（2）吸收振動(dòng)：具有良好的阻尼性，優(yōu)于接觸剛度較低的滾動(dòng)導(dǎo)軌和易漂浮的靜壓導(dǎo)軌。（3）摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定：比鑄鐵導(dǎo)軌副低一個(gè)數(shù)量級(jí)。（4）化學(xué)穩(wěn)定性好：耐磨、耐低溫、耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化性劑及各種有機(jī)溶劑。（5）耐磨性好：有自身潤(rùn)滑作用，無(wú)潤(rùn)滑油也能工作，灰塵磨粒的嵌入性好。（6）維護(hù)修理方便：軟帶耐磨，損壞后更換容易。（7）經(jīng)濟(jì)型好：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，約為滾動(dòng)導(dǎo)軌的 1/20，為三層復(fù)合材料 DU導(dǎo)軌成本的 1/4。其中導(dǎo)軌貼塑板選用揚(yáng)中市天一高分子新材料有限公司生產(chǎn)的 TY 導(dǎo)軌貼塑板。3.7 聯(lián)軸器的選擇 金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器是由各種片狀、圓柱狀、卷板狀等形狀的金屬?gòu)椈?，利用金屬?gòu)椈傻娜跣宰冃我赃_(dá)到補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移 和減振、緩沖功能，構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)、性能的撓性聯(lián)軸器。金屬?gòu)椥栽确墙饘購(gòu)椥栽?qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，傳遞載荷能力大，,適用于高溫工況，彈性模最大且穩(wěn)定。如圖 4.5 所示膜片聯(lián)軸器是由幾組膜片（不銹鋼薄板）用螺栓交錯(cuò)地與兩半聯(lián)軸器聯(lián)接，每組膜片由數(shù)片疊集而成，膜片分為連桿式和不同形狀的整片式。膜片聯(lián)軸呂靠膜片的彈性變形來(lái)補(bǔ)償報(bào)聯(lián)兩軸的相對(duì)位移，是一種高性能的金屬弱性元件撓性聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)較緊湊，強(qiáng)度高，不用潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)，無(wú)旋轉(zhuǎn)間隙，不受溫度和油污35影響，具有耐酸、耐堿、防腐蝕的特點(diǎn)，適用于高速、高溫、有腐蝕介質(zhì)工況環(huán)境的軸系傳動(dòng)，廣泛用于各種機(jī)械裝置的軸系傳動(dòng) 。圖 4.5 DJM5 金屬膜片撓性聯(lián)軸器3.8 軸承的選擇滾珠絲杠中經(jīng)常使用的滾動(dòng)軸承有以下兩類(lèi)。（1）接觸角為 的角接觸球軸承 60這是目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的滾珠絲杠軸承，這種軸承可以組合配置。一種為面對(duì)面方式，另一種為背靠背組合方式。這兩種方式都可承受雙向軸向推力，還有一種是通向組合方式，其承受能力較高，但只承受一個(gè)方向的軸向力，同向組合時(shí)的額定動(dòng)載荷 等于單個(gè)軸承的 乘下列系數(shù)：2 個(gè)為 1.63;3 個(gè)為 2.16；4 個(gè)為 2.64。由于螺CaCa母與絲杠的同軸度在制造安裝的過(guò)程中難免有誤差，而且采用面對(duì)面組合方式時(shí)兩接觸線與軸線交點(diǎn)間的距離 a 比背對(duì)背的小，故容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。因此在進(jìn)給傳動(dòng)中面對(duì)面組合用的較多。（2）滾針—推力圓柱滾子組合軸承 外圈與箱體固定不轉(zhuǎn)，內(nèi)圈和隔套內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾針承受徑向載