買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 目 錄 摘 要 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 1 前言 . 4 2 數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)概述 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 3 機(jī)械部分設(shè)計(jì)和計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 5 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 5 切削力計(jì)算 . 6 珠 絲桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 7 輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算 . 9 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 12 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 12 切削力計(jì)算 . 12 珠絲桿的設(shè)計(jì) 計(jì)算 . 13 輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算 . 15 進(jìn)電機(jī)的選擇 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 身及導(dǎo)軌 的設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 珠絲桿螺母副 的設(shè)計(jì) . 21 輪 傳動(dòng)副 的設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 輪箱的設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 總結(jié)與體會(huì) . 27 致謝詞 . 29 參考文獻(xiàn) . 29 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 中文摘要 目前，我國(guó)數(shù)控系 統(tǒng)和數(shù)控車(chē)床正處于由研究開(kāi)發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)刻，而 控車(chē)床是最常用的數(shù)控車(chē)床之一。而 控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是該型車(chē)床的關(guān)鍵部件之一。本設(shè)計(jì)即根據(jù) 控車(chē)床技術(shù)規(guī)格和主要機(jī)構(gòu)對(duì)橫向和縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的時(shí)候具體進(jìn)行了詳細(xì)的各部件的選型和計(jì)算 ,比如：機(jī)床功率和電動(dòng)機(jī)選用，滾珠絲桿副選用與計(jì)算校核，方案設(shè)計(jì)即提出縱向和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行有關(guān)軸和齒輪強(qiáng)度 、 剛度校核，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)選擇以及必要的參數(shù)校核計(jì)算等。 關(guān)鍵詞：車(chē)床 、 數(shù)控 、 傳動(dòng)系統(tǒng) 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 t s NC is in to of NC NC of at a of of to of is of On as as as 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 1 前言 我國(guó)目前機(jī)床總量 380 余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到 3。近 10 年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為 臺(tái)，年產(chǎn)值約為 18 億元。機(jī)床的數(shù)控化率僅為 6。這些機(jī)床中 ,役齡 10 年以上的占 60以上； 10 年以下的機(jī)床中，自動(dòng) /半自動(dòng)機(jī)床不到 20， 自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占 60以上）?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。 而相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床有以下明顯的優(yōu)越性： 1、可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線(xiàn)、曲面等復(fù)雜的零件。 2、可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，從而效率比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3 7 倍。 3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。 4、可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 5、擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。 因此，采用數(shù)控機(jī)床，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng) 力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。 此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行 性制造單元）、 性制造系統(tǒng)）以及 算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床是最常用的數(shù)控車(chē)床之一。而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是該型車(chē)床的關(guān)鍵部件之一。本設(shè)計(jì)即根據(jù) 控車(chē)床技術(shù)規(guī)格和主要機(jī)構(gòu)對(duì)橫向和縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的時(shí)候具體進(jìn)行了詳細(xì)的各部件的選型和計(jì)算 ,比如：機(jī)床 功率和電動(dòng)機(jī)選用，滾珠絲桿副選用與計(jì)算校核，方案設(shè)計(jì)即提出縱向和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行有關(guān)軸和齒輪強(qiáng)度 、 剛度校核，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)選擇以及必要的參數(shù)校核計(jì)算及繪制裝配圖和典型零件圖等。 設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，受到本專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻(xiàn)閱讀、程序編制、使用手冊(cè)等基本技能得到訓(xùn)練和提高，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神。 在設(shè)計(jì)中，先通過(guò)參觀及查閱等了解有關(guān)系統(tǒng)的工作原理 ，作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選擇合適的算法，根據(jù)計(jì)算結(jié)果查閱手冊(cè)，得出相關(guān)的結(jié)構(gòu)或零件。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 2 數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)概述 用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，首先應(yīng)將加工零件的幾何信息和工藝信息變成加工 程序，由輸入部分送入數(shù)控裝置，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的處理、運(yùn)算，按各坐標(biāo)軸的分量送到各軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換、放大進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)行反饋控制，使刀具和工件及其他輔助裝置嚴(yán)格地按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)有條件不紊亂地作，從而加工出零件的全部輪廓。 數(shù)控機(jī)床具有很好的柔性，當(dāng)加工對(duì)象變換時(shí)，只需重新編制加工程序即可，原來(lái)的 程序可存儲(chǔ)備用，不必像組合機(jī)床那樣需要針對(duì)新加工零件重新設(shè)計(jì)機(jī)床，致使生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。 經(jīng)濟(jì) 型 數(shù)控車(chē)床 ，對(duì)于保證和提高被加工零件的精度， 主要依靠 兩 方面來(lái) 實(shí) 現(xiàn) ：一 是系統(tǒng)的控制精度 ； 二 是機(jī)床本身的機(jī)械傳 動(dòng) 精度。數(shù) 控 車(chē)床的進(jìn) 給 傳動(dòng)系統(tǒng) ，由于必須對(duì)進(jìn)給位移的位置和速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。所以，數(shù)控車(chē)床與普通臥式 車(chē)床 相比應(yīng)具有 有更好的精度以確保機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平 穩(wěn)性 。 數(shù)控機(jī)械 傳動(dòng) 系統(tǒng)的要求為： （ 1)盡 量 采用低摩擦的傳 動(dòng)副 。如 滾動(dòng)導(dǎo)軌 和滾珠絲杠 螺母副，以減小摩擦力。 （ 2)選用最 佳 的降速比，為達(dá)到 數(shù)控 機(jī) 床所要求的脈沖當(dāng)量，使運(yùn)動(dòng) 位移盡可能加 速達(dá)到跟蹤指今。 （ 3)盡量縮短傳動(dòng)鏈 以及用預(yù)緊的辦法 提 高 傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 。 （ 4)盡 量 消除傳動(dòng)間隙，以減小 反向行程 誤差。 如 采用消除間隙的聯(lián)軸節(jié) 和消除傳動(dòng)齒輪 間隙的機(jī)構(gòu)等。 （ 5)盡 量 滿(mǎn)足低 振動(dòng)和高可靠性 方 面 的要求 。 為此應(yīng)選 擇 間隙小 、傳動(dòng)精度高高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、效率高以及傳遞扭矩大的傳動(dòng)元件。 數(shù)控裝置 步進(jìn)電機(jī) 減速箱機(jī)床工作臺(tái)指令輸入圖 1 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)圖 本設(shè)計(jì)利用微機(jī)對(duì)縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。由 I/一級(jí)齒買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 輪減速后，帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向 、 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖 1所示 。 對(duì)于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床一般采用功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一般縱向快移速度 6m/向快移速度不大于 3m/ 值通常為：縱向 向 動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲桿副。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 （一）縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動(dòng)絲桿，螺母固定在溜板箱上，帶動(dòng)刀架左右移動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的布置可放 在絲桿的任意一端。如圖 2所示。 步進(jìn)電機(jī)變速箱車(chē)床步進(jìn)電機(jī)變速箱工件圖 2 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案圖 查相關(guān)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)取 工作臺(tái)重量： W=1000N 時(shí)間常數(shù)： T=25珠絲桿基本導(dǎo)程： 0L=5程： S=870沖當(dāng)量：p=距角： = 快速進(jìn)給速度： m/1) 切削力計(jì)算 由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，切削功率 式中 N 電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書(shū)， N=4 主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 =文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 K 進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 K= 因?yàn)?6120C 所以 v Z 6120式中 v 切削線(xiàn)速度，取 v=100m/切削力 100 120金屬切削原理可知，主切削力 查表得 M P 8 8 0,1, 則可計(jì)算 下表所示 算結(jié)果 )( 2 2 2 3 3 3 f ( (1125 1523 1891 1687 2287 2837 當(dāng) 削深度刀量 f=r,以此參數(shù)作為下面計(jì)算的依據(jù)。 從機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)中可得知，在一般外圓車(chē)削時(shí)： F ) , F ) 取 X Y (2) 滾珠絲桿 設(shè)計(jì)計(jì)算 由經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，得出綜合導(dǎo)軌車(chē)床絲桿的軸向力： 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 )( X 式中 K=f =為 P=000)=)強(qiáng)度計(jì)算 壽命值 61060 001 00 0 主取工件直徑 D=80表得5000h 則 m 0* 00*1 00 0 rn i 5000*0 6 最大動(dòng)負(fù)載 查表得 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 1,Hw 度系數(shù)則 8 8 2*1* 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載 Q 的值，可選擇滾珠絲桿的型號(hào)。 由文獻(xiàn) 7,8可知，查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)： 杠公稱(chēng)直徑為 32本 導(dǎo)程 6hP 其額定動(dòng)載荷 16917 額定靜載荷 45968 圈數(shù) 列數(shù)=2， 絲杠螺母副的接觸剛度為 1 1 3 0 / m， 絲杠底徑 27. 9螺母長(zhǎng)度為112絲杠的精度為 本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片預(yù)緊。兩邊軸承分別為 205 2）效率計(jì)算 根據(jù)機(jī)械原理的公式，絲桿螺母副的傳動(dòng)效率 為)( tg f=摩擦角 = 10 ，螺旋升角253 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 則 0253(253 3）剛度驗(yàn)算 滾珠絲桿受工作負(fù)載 1 式中 ， E=26 /10 滾珠絲桿截面積 222 2( 則 61 10*0* 滾珠絲桿受扭矩引起的導(dǎo)程變化量 2L 很小，可忽略，即 L = 1L ，所以， 導(dǎo)程變形總誤差 為 0 查表知 1m 長(zhǎng)）為 15um/m,故剛度足夠。 4）穩(wěn)定性驗(yàn)算 絲杠的支承方式對(duì)絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。所以設(shè)計(jì)中采用兩端固定的支承方式。 長(zhǎng)壓桿失穩(wěn)時(shí)的臨界負(fù)荷可依據(jù)材料力學(xué)中的歐拉公式計(jì)算 )()( 22 式中 E 材料的彈性模量 E 鋼 =21 106(N/ l 絲桿工作長(zhǎng)度 ( u 絲桿軸端系數(shù)， u=1/2 I 絲杠最小截面慣性矩 ( 4： 4420( 1 . 2 )6 4 6 4 wI d d d (式中 絲杠公稱(chēng)直徑 ( 滾珠直徑 ( 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 44 4 則 )(97)100*0*21*262 臨界負(fù)載與工作負(fù)載 1 6 5 1 00 4 1 9 7 一般 ，對(duì)于水平絲桿，考慮自重影響可取 4 致失穩(wěn)。 （ 3）齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算 60 5* 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，（ 0） / 脈沖當(dāng)量， mm/ 絲桿螺距， 齒輪 231 z ， 242 z ，模數(shù) m=寬 b=20020 ,齒寬系數(shù) 1.1d， * ch a 2(224(*)2(223()2(6024*1122*1122114)22( *22 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 1 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1J 224414141 *10*.7 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2J 224424242 *0*.7 計(jì)算絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0*.7 計(jì)算工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0*) 8 0()1 8 0( 負(fù)載折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 )(1221 = 22 * 計(jì)算加速力矩10*當(dāng) m a xm a x 時(shí)， m 0 4 0 0 00m a xm a x rL 4m a x 10*040*m 當(dāng) 時(shí)，m i n/0*00*1000510000主買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 22 000 當(dāng) f 時(shí) f * 00* )1(2 20000 當(dāng) 時(shí)預(yù)加載荷10 ，則 6)1()1(220020000 = g f * ) =m t * =m 所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩0m a x =m 切削時(shí)所需力矩 M= 0=m 快 速進(jìn)給時(shí)所需力矩0f =m 由以上分析可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)*m (二 )橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤(pán)將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來(lái)，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度，如圖 2所示。 2. 橫向進(jìn)給系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與縱向類(lèi)似，所用到的公式不再詳細(xì)說(shuō)明，只計(jì)算結(jié)果。 查相關(guān)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)取 工作臺(tái)重量： W=400N 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 時(shí)間常數(shù)： T=25珠絲桿基本導(dǎo)程： 0L=5程： S=230沖當(dāng)量：p=距角： = 快速進(jìn)給速度： m/ 1） 切削力計(jì)算 橫向進(jìn)給量為縱向的 2/1,3/12/1 取 ，則切削力約為縱向的 1/2。 21金屬切削原理可知，主切削力 查表得 M P 8 8 0,1, 則可計(jì)算 下表所示 算結(jié)果 )( 1 1 1 f ( (562 761 945 當(dāng) 削深度刀量 f=r,以此參數(shù)作為下面計(jì)算的依據(jù)。 切斷工件時(shí)：F 2) 滾珠絲桿設(shè)計(jì)計(jì)算 1)強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于綜合型導(dǎo)軌： 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 )( 式中 K=f =為 P=00)=命值 61060 001 00 0 主取工件直徑 D=80表得5000h 則 m 0* 00*1 00 0 rn i 5000*0 6 最大動(dòng)負(fù)載 查表得 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 1,Hw 度系數(shù)則 8 5*1* 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載 Q 的值，可選擇滾珠絲桿的型號(hào)。 由文獻(xiàn) 7,8可知，查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)： 杠公稱(chēng)直徑為 20本導(dǎo)程6hP ， 其額定動(dòng)載荷 16917， 額定靜載荷 45968， 圈數(shù) 列數(shù)=2， 絲杠螺母副的接觸剛度為 1 1 3 0 / m， 絲杠底徑 27. 9螺母長(zhǎng)度為112絲杠的精度為 本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片預(yù)緊。兩邊軸承分別為 170 2）效率計(jì)算 根據(jù)機(jī)械原理的公式，絲桿螺母副的傳動(dòng)效率 為)( tg f=摩擦角 = 10 ，螺旋升角253 則 0253(253 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 3）剛度驗(yàn)算 滾珠絲桿受工作負(fù)載 1 式中 ， E=26 /10 滾珠絲桿截面積 222 2( 則 61 10*0* 滾珠絲桿受扭矩引起的導(dǎo)程變化量 2L 很小，可忽略，即 L = 1L ，所以， 導(dǎo)程變形總誤差 為 0 查表知 1m 長(zhǎng)）為 15um/m,故剛度足夠。 4）穩(wěn)定性驗(yàn)算 絲杠的支承方式對(duì)絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。所以設(shè)計(jì)中采用兩端固定的支承方式。 長(zhǎng)壓 桿失穩(wěn)時(shí)的臨界負(fù)荷可依據(jù)材料力學(xué)中的歐拉公式計(jì)算 )()( 22 式中 E 材料的彈性模量 E 鋼 =21 106(N/ l 絲桿工作長(zhǎng)度 ( u 絲桿軸端系數(shù)， u=1/2 I 絲杠最小截面慣性矩 ( 4： 4420( 1 . 2 )6 4 6 4 wI d d d (式中 絲杠公稱(chēng)直徑 ( 滾珠直徑 ( 44 4 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 則 )(29394)100*0*21*262 臨界負(fù)載與工作負(fù)載 1 8 3 0 02 9 3 9 4 一般 ，對(duì)于水平絲桿，考慮自重影響可取 4 致失穩(wěn)。 （ 3）齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算 60 5* 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，（ 0） / 脈沖當(dāng)量， mm/ 絲桿螺距， 齒輪 201 z ， 422 z ，模數(shù) m=2,齒寬 b=20020 ,齒寬系數(shù) 1.1d， * ch a 2(882*)242(*)2(442*)220()2(8442*24020*2*1122*1122119)22( *22 22 84402 21 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1J 224414141 *10*.7 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2J 224424242 *0*.7 計(jì)算絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量*10*.7 計(jì)算工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量80()180( 負(fù)載折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 )(1221 = 22 * 計(jì)算加速力矩10*當(dāng) m a xm a x 時(shí)， m 6 6 0 0 00m a xm a x rL 4m a x 10*664*m 當(dāng) 時(shí)，m i n/0* 0 0*1 0 0 051 0 0 00主 22 000 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 當(dāng) f 時(shí) f * 0* )1(2 20000 則y 6)1()1(220020000 = g f * 1 ) =m =m 所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩0m a x =m 切削時(shí)所需力矩 M= 0=m 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩0f =m 由以上分析可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)m (二 )步進(jìn)電機(jī)的選擇 q * m a x 為滿(mǎn)足最小步距要求 ,電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式 ,查表知 , 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 0 500060 m a xm a x 綜合考慮 ,查表選用 200直流步進(jìn)電機(jī) ,能滿(mǎn)足使用要求。 2. 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 q * m a x 為滿(mǎn)足最小步距要求 ,電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式 ,查表知 , 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 0 400060 m a xm a x 綜合考慮 ,查表選用 130能滿(mǎn)足使用要求。 4 進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 床身和導(dǎo)軌 床身 對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。它支承著數(shù)控車(chē)床的床頭箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受著切削力、重力、摩擦力等靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車(chē)床的制造成本；影響著車(chē)床各部件之間的相對(duì)位置精度和車(chē)床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車(chē)床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。 因此，床身特別是數(shù)控車(chē)床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度 /質(zhì)量比；良好的動(dòng)態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等，才能滿(mǎn)足數(shù)控車(chē)床對(duì)床身的要求。 數(shù)控車(chē)床工作時(shí)，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。因此，在床身不太長(zhǎng)的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。所以，在設(shè)計(jì)床身時(shí)，采用與水平面傾斜 45的斜面床身。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是： (1)在加工工件時(shí)，切屑和切削液可以從斜面的前方 (即床身的一側(cè) )落下，就無(wú)需在床身上開(kāi)排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個(gè)完整的 斜面。 (2)切屑從工件上落到位于床身前面的排屑器中，再由排屑器將切屑排出。這樣，機(jī)床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機(jī)床更好地保持加工精度。 (3)由于在床身上無(wú)需開(kāi)排屑孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 面的剛性?；谝陨咸攸c(diǎn)使得床身抵抗來(lái)自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯著增強(qiáng)。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，床身的變形與床身的 截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。為此，在設(shè)計(jì)床身截面時(shí)，綜合考慮以上因素，在滿(mǎn)足使用、工藝情況下，采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，采用全封閉的類(lèi)似矩形的床身截面形式，同時(shí)，為了提高床身的抗扭剛度和床身的剛度重量比，在大截面內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)較小的 類(lèi)似圓形截面 (如圖 。 床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的 硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。 導(dǎo)軌 車(chē)床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻 圖 身結(jié)構(gòu) 力大且磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車(chē)床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋 層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn) 。在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速時(shí)不易爬行、加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好、工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上。塑料導(dǎo)軌可與淬硬的鑄造鐵支承導(dǎo)軌和鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì)偶摩擦副。 機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度、工作能力和使用壽命。 導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。車(chē)床的床身導(dǎo)軌屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承的靜導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低。 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滑動(dòng) 導(dǎo)軌截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形，并可互相組合。 由于買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 矩形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，剛度高，承載能力大，具有兩個(gè)相垂直的導(dǎo)軌面。且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響，便于安裝。再將矩形整體傾斜 45后，側(cè)面磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，克服了矩形導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜毕?，使其?dǎo)向性更好。 圖 種導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工、檢驗(yàn)和維修都方便，而被廣泛地采用。特別是數(shù)控機(jī)床，雙矩形，動(dòng)導(dǎo)軌貼塑料軟帶，是滑動(dòng)導(dǎo)軌的主要形式。矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整。圖 （ a）由一條導(dǎo)軌的兩側(cè)導(dǎo)向，稱(chēng)為窄式組合；圖（ b）分別由兩條導(dǎo)軌的左、右側(cè)面導(dǎo)向，稱(chēng)為寬式組合。導(dǎo)軌受熱膨脹時(shí)寬式組合比窄式的變形量大，調(diào)整時(shí)應(yīng)留較大的側(cè)向間隙，因而導(dǎo)向性較差。所以，雙矩形導(dǎo)軌窄式組合比寬式用得更多一些。 圖 矩形導(dǎo)軌 圖 矩形導(dǎo)軌的兩種形式 鑲條是用來(lái)調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。如圖 用磨或刮壓板 3的 板的 e 面用空刀槽分開(kāi)，間隙大 磨刮 緊時(shí)則修 種方式構(gòu)造簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多，但調(diào)整時(shí)比較麻煩 。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 圖 板結(jié)構(gòu) 2. 滾珠絲桿螺母副的設(shè)計(jì) 滾珠絲杠螺母副是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置，在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)他們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠的回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)構(gòu)成封閉的螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿(mǎn)滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使螺母軸向移動(dòng)。 滾珠絲杠螺母副具有以下特點(diǎn)： （ 1）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 普通絲杠高 3。因此，功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠的 1/4-/3. （ 2）若給于適當(dāng)預(yù)緊，可以消除絲杠和螺母之間的螺紋間隙，反向時(shí)還可以消除空載死區(qū)，從而使絲杠的定位精度高，剛度好。 （ 3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。 （ 4）具有可逆性，既可以從螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也可以從直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，絲杠和螺母可以作為主動(dòng)件。 （ 5）磨損小，使用壽命長(zhǎng)。