目 錄 機電一體化產(chǎn)品綜合課程設計任務書 . 2 前言 . 3 . 3 . 3 向） . 4 橫向 ) . 6 算與選型（橫向） . 7 2. 繪制橫向進給系統(tǒng)裝配圖 . 11 . 12 . 12 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 三 明 學 院 機電一體化產(chǎn)品綜合課程設計報告 題目： 數(shù)控車床的設計 姓 名： 學 號： 年 級： 系 別： 專 業(yè)： 指導教師： 2009 年 12 月 25 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 三明學院 機電一體化產(chǎn)品綜合課程設計任務書 一、設計題目 ： 數(shù)控車床的設計 橫向進給機械結構設計 二、設計原始資料： 主軸轉速： 453000r/級 ) 最大回轉直徑； 360大加工長度： 700板及刀架重量： 1600N 刀架快速運動速度：縱向 8m/ 橫向 6m/大進給速度： 縱向 60mm/r 橫向 45mm/r 主電機功率： 床定位精度： 、設計工作內(nèi)容： （ 1）進給傳動系統(tǒng)設計計算 （ 2）橫向進給系統(tǒng)裝配圖 1 張 （ 3）綜合課程設計說 明書 1 份 四、設計完成時間： 2009 年 12 月 25 日 2010 年 1 月 15 日 學 生 姓 名 指 導 教 師 物理與機電工程系 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 前言 機電一體化系統(tǒng)設計課程設計是在我們學完了機電一體化之后進行的，這次通過設計讓我們獲得綜合運用過去所學過知識，獨立進行一次機電結合的設計訓練，學會了進給傳動系統(tǒng)設計計算，并且通過課程設計掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予批評指教。 橫向進給的計算和選型主要包括：計算切削力、選擇滾珠絲杠副、設計減速箱、選擇步進電動機等。 削力的計算 以下是橫向切削力的詳細計算過程。 設工件材料為碳素結構鋼， 50；選用刀具材料為硬質(zhì)合金具幾何參 數(shù)為：主偏角 60r ，前角 100，刃傾角 5s；切削用量為：背吃刀量 ，進給量 f=r，切削速度05m/表 3： 795,.0,940, .9,.6,880,.0,.5, 查表 3：主偏角 r 的修正系數(shù)傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)值均為 由 經(jīng) 驗 公 式 （ 3 ， 算 得 縱 向 主 切 削 力 =向主切削力為縱向的一半所以橫向主切削力 由經(jīng)驗公式 f: 向進給切削力 向力珠絲杠副的的計算和選型（橫向） 算最大工作載荷 橫 向 導 軌 為 燕 尾 型 ， 查 表 （ 3 K= =根據(jù)y=x=得： 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 計算如下： 根據(jù)任務書溜板及刀架重量 600N )2( =（ 600） =算最大動負載v=初選絲杠導程 ，則此時絲杠轉速 m 0/1000 h 刀具壽命 5000h，代入 60 10/60 ， 則滾珠絲杠副壽命 系數(shù)： 8110 1 50 009060 60 L（單位為： 查表 3取 載荷系數(shù) ，再取硬度系數(shù) 入式（ 3得 最大動作載荷 ： 0 2 珠絲桿副的 初選型號 根據(jù)計算出 的最大動載荷， 查表 3用 滾珠絲杠副，公稱直徑 32本導程 螺母滾珠總圈數(shù) 3 2=6 圈，內(nèi)循環(huán)，精度等級 4級 ，額定動載荷為 9500N，滿足要求。 動效率的計算 將 公 稱 直 徑 20 ，基本導程 ， 代 入 a r c t a n ( 0dP h 。將摩擦角 10 ，代入 ) 所以 得傳動效率 % 度的驗算 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 橫向進給滾珠絲桿支撐方式草圖 先畫出此橫向進給滾珠絲桿支撐方式草圖，撐間距 a=550的彈性模量 E=105表 3珠直徑 得絲杠底徑 2d =公稱直徑 滾珠直徑 絲杠截面積 222 74/ (1）忽略式 3杠的拉伸或壓縮變形量 aF m 1 (2）滾珠與螺紋滾道間接觸變形2。 根據(jù)公式 3)/(0 ，求得單圈滾珠數(shù)目 Z=26，該型號絲杠為雙螺母，滾珠圈數(shù)為 3 2=6，則滾珠總數(shù)量Z=26 6=156。滾珠絲杠 預緊時，取軸向預緊力 J 73/ 。則由式（ 3求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 22 ，因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載的 1/3，所以實際變形量可減小一半， 。 (3）將以上算出的 1 和 2 代入21 總，求得絲杠總變形量 總 。由表 3，對于跨度 550 4 級精度滾珠絲杠允許變動量為 m20 ，可見絲杠剛度足夠。 桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)式（ 3計算失穩(wěn)時的臨界載荷紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 22式中： 剛 E=105桿截面慣性矩 64/42 K=3 表 3于本設計： 4442 3 6 864/ 5503 3 8 =m=不會失穩(wěn)。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。 橫向 ) 為了滿足脈沖當量的設計要求和增大轉矩，同時也為了使傳動系統(tǒng)的負載慣量盡可能地減小，傳動鏈中常采用減速傳動。本設計中，橫向減速箱選用齒輪傳動。 今初選電動機型號為 130相混合式，最大靜轉矩為 40N m，十拍驅動時步距角 運行矩頻特性查表 4細技術參數(shù)如表 4 動比 已知電動機的步距角 =橫向脈沖當量取 x=沖，滾珠絲杠導程 根 據(jù) 式 （ 3 算 得 傳 動 。 動輪最高轉速 1n 由設計說明書可得到主軸的最大轉速為 3000r/級） 小齒輪齒數(shù)取 5，大齒輪齒數(shù) 0，模數(shù) m=2， 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 齒寬 2， 0力角 20 ,1 0 0,50 2211 節(jié)圓直徑 0 42,542 2211 齒頂圓直徑中心距 5)(2/1 21 向） 步進電動機轉軸上的總轉動慣量珠絲桿的公稱直徑 20 ， 總長 (帶軸 ) 50 ，導程 ，材料密度 33 /1085.7 ；橫向移動部件總重量G=1600N；傳動比 5.2i 。 參照表 4： 滾珠絲桿的轉動慣量 242244 s ； 小齒輪的轉動慣量 23244414 11 大齒輪的轉動慣量 23244424 22 在設計減速箱時，初選的橫向步進電動機型號 130表中查得該型號電動機轉自的轉動慣量 248 。 21212)()(4 1 選用快進速度 ； m 0 0 0)3 6 0/( ； m 2 0 0/121 ； 60 則加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量為： 2322122 1500/6(1604 1 算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 (1)快速空載啟動時電動機轉軸所承受的負載轉矩4知，1速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩 擦轉矩0T。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，根據(jù)式（ 4知，0以忽略不計。則有： m a T（ 1 根據(jù)式（ 4考慮縱向傳動鏈的總效率 ,計算快 速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩： 1602m a x a （ 1 式中500r/ 設步進電機由靜止到加速至向傳動鏈總效率 =由式（ 1得： 5 0 m a x 由式（ 4知，移動部件運動時，折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩為： ()2 G PT i （ 1 式中 導軌的摩擦因素，滑動導軌取 垂直方向的工作負載，空載時取 0； 橫向傳動鏈總效 率，取 則由式（ 1得： 6000(最后由式（ 1求得快速空載起動時電動機轉矩所承受的負載轉矩為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 a （ 1 (2)最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩24知，2算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩f 很小 ,可以忽略不計 2eq t T(1其中，折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩 式 (4算。本設計中在對滾珠絲杠進行計算的時候，已知進給方向的最大工作載荷,則有： 2 再由式 (4算承受最大工作負載 況下，移動部件運動時折算到電動機轉 軸上的摩擦轉矩： 20 0 0 5 2 最后由式 1求的最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩： （ 1 經(jīng)過上述計算后，得到加在步進電動機轉軸上的最大等效負載轉矩： 05.4,m 1 進電動機最大靜轉矩的選定 考慮到步進電動機采用的開環(huán)控制，當電網(wǎng)電壓降低時其輸出轉矩會下降，可能造成丟歩，甚至堵轉。因此，根據(jù)要考慮安全系數(shù)。本設計中取安全系數(shù) K=4，則步進電動機的最大靜轉矩應滿足： a x(1買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 對于前面預選的 130步進電動機，由表可知，其最大靜轉40 ,可見完全滿足式（ 1要求。 進電動機的性能校核 (1)最快工進速度時電動機輸出轉矩校核 任務書給定橫向最快工進速度沖當量=沖，由 式（ 4出電機對應的運行頻率50/(60z=1500 130運行矩頻特性圖 6以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉矩37 ,遠遠大于最大工作負載轉矩 滿足要求。 (2)最快空載移動時電動機輸出轉矩校核 任務書給定橫向最快空載移動速度000mm/照式（ 4出電機對應的運行頻率000/(60 10000表 4得，在此頻率下，電動機的輸出轉矩 12于快速空載起動時的負載轉矩 .3 ,滿足要求。 (3)最快空載移動時電動機運行頻率校核 最快空載移動速度000mm/對應電動機的運行頻率 0000表 4知1305000見沒有超出上限。 (4) 起動頻率的計算 已知電動機轉軸上的總轉動慣量23103.8 ,電動機轉子自身的轉動慣量 248 ,查表 4知電動機轉軸不帶任何負載時的最高空載起動頻率 q=1500由式（ 4以求出步進電動機克服慣性負載的起動頻率為： 0 81 上式說明，要想保證步進電動機起動時不失歩，任何時候的起動頻率都必須小于 908際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選的很低，通常只有 100 100 脈沖 /s）。綜上所述，本設計中橫向進給系統(tǒng)選用130以滿足設計要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 橫向進給系統(tǒng)裝配圖草圖 在完成滾珠絲杠螺母副、減速箱和步進電動機的計算、選型后，就可以著手繪制進給傳動機構的裝配圖了。在繪制裝配圖時，需要考慮以下問題： (1) 了解原車床的詳細結構 ，從有關資料中查閱床身、床鞍、中滑板、刀架等的結構尺寸。 (2) 根據(jù)載荷特點和支承形式，確定軸承的型號、軸承座的結構，以及軸承的預緊和調(diào)節(jié)方式。 (3) 考慮各部件之間的定位、連接和調(diào)整方式。例如：應保證絲杠兩端支承與螺母座同軸，保證絲杠與機床導軌平行，考慮螺母座、支承座在安裝面上的連接與定位，齒輪減速箱的安裝與定位等。 (4) 考慮密封、防護、潤滑以及安全機構等問題。例如：絲杠螺母的潤滑、防塵防鐵屑保護、軸承的潤滑及密封、行程限位保護裝置等。 (5) 在進行各零部件設計時，應注意裝配的工藝學，考慮裝配 的順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。 (6) 注意繪制裝配圖時的一些基本要求。例如：制圖標準，視圖布置及圖形畫法要求，重要的中心距、中心高、聯(lián)系尺寸和輪廓尺寸的標注，重要配合尺寸的標注，裝配技術要求、標題欄等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 通過本次課