買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 題 目： 數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 職稱 : 職稱 : 20*年 12 月 5 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 任務(wù)書 學(xué)院 專業(yè) 班級(jí) 學(xué)生： 題目： 數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) 從 20* 年 12 月 22 日 起到 20* 年 1 月 5 日 1、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 課程設(shè)計(jì)的 內(nèi)容 ： （ 1） 設(shè)計(jì) 數(shù)控 車 床 縱 向進(jìn)給系統(tǒng) 傳動(dòng)設(shè)計(jì) ； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ； 主要 零件 設(shè)計(jì)（選擇一個(gè)主要零件軸或齒輪） （ 2） 編寫設(shè)計(jì) 說(shuō) 明書 主要內(nèi)容包括： 機(jī)床的用途及主要技術(shù)參數(shù) ， 數(shù)控 車床 縱向 進(jìn)給 系統(tǒng)傳動(dòng) 的 方案設(shè)計(jì) 、 動(dòng)力計(jì)算、 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、結(jié)果分 析 、 設(shè) 計(jì)體會(huì)及今后的改進(jìn) 等設(shè)計(jì)過(guò)程 設(shè)計(jì)要求 ： 車床控制精度： 為脈沖當(dāng)量）；最大進(jìn)給速度： m/ 設(shè)計(jì)參數(shù) ： 最大加工直徑為 00工作臺(tái)及刀架重： 110 ； 最大軸 向力 =160 ；導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù) =程 =1280進(jìn)電機(jī)： 110距角： 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J=10 主要參考資料 ： 機(jī) 床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，掛圖 ，機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 、 數(shù)控機(jī)床等教材 2、 對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表、實(shí)物等硬件要求： （ 1）圖紙 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖 張 ； 消隙齒輪箱裝配圖 張 ； （ 2）說(shuō)明書 方案設(shè)計(jì) 、 運(yùn)動(dòng) 設(shè)計(jì) 、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、結(jié) 果分析 、 體會(huì)及今后的改進(jìn) 、參考資料 3、 課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃： 時(shí)間 設(shè)計(jì)任 務(wù)及要求 4 方案設(shè)計(jì)、 設(shè)計(jì)計(jì)算、 傳動(dòng)設(shè)計(jì) ，繪制傳動(dòng)圖 7 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配結(jié)構(gòu)圖 0 對(duì)裝配結(jié)構(gòu)圖不合理結(jié)構(gòu)修改；繪制典型零件圖。 寫說(shuō)明書。按要求整理說(shuō)明書，打印，出圖，上交 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目 錄 一一 、 數(shù)數(shù) 控控 機(jī)機(jī) 床床 進(jìn)進(jìn) 給給 系系 統(tǒng)統(tǒng) 概概 述述 . 1 二、主要設(shè)計(jì)任務(wù)參數(shù) . 3 三、數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)的方案設(shè)計(jì) . 3 1、縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 . 3 1、帶有齒輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) . .、經(jīng)同步帶輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) . 4 3、 電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接與絲杠聯(lián)接 . 5 四、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) . 5 1、 降速比計(jì)算 . 5 2、減速齒輪的確定 . 6 五、 絲絲 杠杠 螺螺 母母 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 的的 選選 擇擇 與與 計(jì)計(jì) 算算 . 6 1、動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算 . 6 2、靜強(qiáng)度計(jì)算 . 7 3、臨界轉(zhuǎn)速校核 . 8 4、 額定壽命的校核. 8 六、動(dòng)力計(jì)算 . 8 1、 傳傳 動(dòng)動(dòng) 件件 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動(dòng)動(dòng) 慣慣 量量 的的 計(jì)計(jì) 算算 . 8 2、電動(dòng)機(jī)力矩的計(jì)算 . 9 七七 、 絲絲 杠杠 螺螺 母母 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 的的 傳傳 動(dòng)動(dòng) 剛剛 度度 計(jì)計(jì) 算算 . 10 八、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 11 1、 滾珠絲杠的支承 . 11 2、 滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊 . 12 九、 主主 要要 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 性性 能能 及及 特特 點(diǎn)點(diǎn) 的的 分分 析析 . 12 十、總結(jié)與體會(huì) . 13 參考文獻(xiàn) 14 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 一一 、 數(shù)數(shù) 控控 機(jī)機(jī) 床床 進(jìn)進(jìn) 給給 系系 統(tǒng)統(tǒng) 概概 述述 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖圖 1示： 圖 1控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)伺服 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） 提高生產(chǎn)率。數(shù)控機(jī)床能縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，增加切削加工時(shí)間的比率。采用最佳參數(shù)和最佳走刀路線，縮短加工時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。 （ 2） 數(shù)控機(jī)床可以提高 零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。由于它是按照程序自動(dòng)加工不需要人工干預(yù)，其加工精度還可以利用軟件進(jìn)行校正及補(bǔ)償，故可以獲得比機(jī)床本身精度還要高的精度和重復(fù)精度。 （ 3） 有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性。通過(guò)改變程序，就可以加工新產(chǎn)品的零件，能夠完成很多普通機(jī)床難以完成或者根本不能加工的復(fù)雜型面零件的加工。 （ 4） 可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。一些數(shù)控機(jī)床，可以自動(dòng)換刀，一次裝卡后，幾乎能完成零件的全部加工部位的加工，節(jié)省了設(shè)備和廠房面積。 （ 5） 可以進(jìn)行精確的成本計(jì)算和生產(chǎn)進(jìn)度安排，減少在制品，加速資金周轉(zhuǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。 （ 6） 不需要專用夾具。采 用普通的通用夾具就能滿足數(shù)控加工的要求。節(jié)省了專用夾具設(shè)計(jì)制造和存放的費(fèi)用。 （ 7） 大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 2。 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)人可以看數(shù)控裝置控制介質(zhì)測(cè)量裝置伺服系統(tǒng) 機(jī) 床買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 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)。 由于各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。 數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)一般均采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)。這也是數(shù)控車床區(qū)別于普通車床的一個(gè)特殊部分。 數(shù)控車床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)控制單元、驅(qū)動(dòng)元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)元件組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行元件組成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。檢測(cè)元件與反饋電路組成檢測(cè)系統(tǒng)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)按其控制方式不同可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)控制方式通常是具有位置反饋的伺服系統(tǒng)。根據(jù)位置檢測(cè)裝置所在位置的不同，閉環(huán)系統(tǒng)又分為半閉環(huán)系統(tǒng)和全閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)具有將位置檢測(cè)裝置裝在絲杠端頭和裝在電機(jī)軸端兩種類型。前者把絲杠包括在位置環(huán)內(nèi)，后者則完全置機(jī)械傳動(dòng)部件于位置環(huán)之外。全閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)上，機(jī)械傳動(dòng)部件整個(gè)被包括在位置環(huán)之內(nèi)。 開環(huán)系統(tǒng)的定位精度比閉環(huán)系統(tǒng)低，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉。由于影響定位精度的機(jī)械傳動(dòng)裝置的磨損、慣性及間隙的存在，故開環(huán)系統(tǒng)的精度和快速性較差。 全閉環(huán)系統(tǒng)控制精度高、快速性 能好，但由于機(jī)械傳動(dòng)部件在控制環(huán)內(nèi)，所以系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不僅取決于驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而且還與機(jī)械傳動(dòng)部件的剛度、阻尼特性、慣性、間隙和磨損等因素有很大關(guān)系，故必須對(duì)機(jī)電部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮才能滿足系統(tǒng)的要求。因此全閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的要求比較高，且造價(jià)也較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測(cè)裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)裝置是伺服電機(jī)。伺服電機(jī)有直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)之分。交流伺服電機(jī)由于具有可靠性高、基本上不需要 維護(hù)和造價(jià)低等特點(diǎn)而被廣泛采用。 直流伺服電動(dòng)機(jī)引入了機(jī)械換向裝置。其成本高，故障多，維護(hù)困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花而影響生產(chǎn)，并對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。同時(shí)機(jī)械換向器的換向能力，限制了電動(dòng)機(jī)的容量和速度。電動(dòng)機(jī)的電樞在轉(zhuǎn)子上，使得電動(dòng)機(jī)效率低，散熱差。為了改善換向能力，減小電樞的漏感，轉(zhuǎn)子變得短粗，影響了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 性能。 伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求： （ 1）從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如 更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而無(wú)爬行現(xiàn)象。 （ 2）電機(jī)應(yīng)具有大的較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò) 載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載 4而不損壞。 （ 3）為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受 4000上的角加速度的能力，才能保證電機(jī)可在 內(nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。 （ 4）電機(jī)應(yīng)能隨頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制技術(shù)從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。由位置、速度和電流 構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化、軟件處理數(shù)字用靈活，柔性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高。 交流伺服已占據(jù)了機(jī)床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位，并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，具體體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是系統(tǒng)功率驅(qū)動(dòng)裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展，智能化功率模塊得到普及與應(yīng)用；二是基于微處理器嵌入式平臺(tái)技術(shù)的成熟，將促進(jìn)先進(jìn)控制算法的應(yīng)用；三是網(wǎng)絡(luò)化制造模式的推廣及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的成熟，將使基于網(wǎng)絡(luò)的伺服控制成為可能 。 二、主要設(shè)計(jì)任務(wù)參數(shù) 車床控制精度 ： 為脈沖當(dāng)量）；最大進(jìn)給速度： m/ 最大加工直徑為 00作臺(tái)及刀架重： 110 ；最大軸 ，向力 =160 ；導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù) =程 =1280進(jìn)電機(jī)： 110距角： 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J=10 三、數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)的方案設(shè)計(jì) 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)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 經(jīng)濟(jì) 型 數(shù)控車床 ，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)控車床與普通臥式車床 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 改造 對(duì)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)盡景滿足低 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。 從應(yīng)用的方面考慮，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的情況，可采用更換滾珠絲杠來(lái)代替原機(jī)床上的 也 可對(duì)原車床上 此時(shí)必須相應(yīng)修配與與此相配合的螺母，盡量減小其間隙，提高配合精度。 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)對(duì)位置精度、快速響應(yīng)特性、調(diào)速范圍等有較高的要求。實(shí)現(xiàn)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的電機(jī)主要有三種：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。目前，步進(jìn)電機(jī)只適應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，直流伺服電機(jī)在我國(guó)正廣泛使用，交流伺服電機(jī)作為比較理想的驅(qū)動(dòng)元件 已成為發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)當(dāng)采用不同的驅(qū)動(dòng)元件時(shí)，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)可能會(huì)有所不同。電機(jī)與絲杠間的聯(lián)接主要有三種形式，如圖 1 1 縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)必須保證由數(shù)控裝置發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換成速度符合要求的相應(yīng)角位移或直線位移，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。根據(jù)工件加工的需要，在機(jī)床上各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的數(shù)字控制可以是相互獨(dú)立的，也可以是聯(lián)動(dòng)的?？傊瑪?shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求集中在精度 、 穩(wěn)定 、和快速響應(yīng)三個(gè)方面。為滿足這種要求，首先需要高性能的伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)也需要高質(zhì)量的機(jī)械結(jié)構(gòu)與之匹配 。為提高進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)性能主要采取以下措施： （ 1） 提高系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)剛度 （ 2） 采用低而穩(wěn)定的摩擦傳動(dòng)副 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)多采用剛度高摩擦因數(shù)小而穩(wěn)定的滾動(dòng)摩擦副，如滾珠絲杠螺母副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等。 （ 3） 慣量匹配 最佳慣量匹配目的是為保證伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作性能和滿買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 足傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)控制指令的快速響應(yīng)的要求。 （ 4） 提高傳動(dòng)件精度 高質(zhì)量的機(jī)械傳動(dòng)配合與高性能的伺服電動(dòng)機(jī)使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)性能有了大幅度提高。 2、帶有齒輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械進(jìn)給裝置中一般采用齒輪傳動(dòng)副來(lái)達(dá)到一定的降速比要求，如圖 1所 示。由于齒輪在制造中不可能達(dá)到理想齒面要求，總存在著一定的齒側(cè)間隙才能正常工作，但齒側(cè)間隙會(huì)造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向失動(dòng)量，對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，齒側(cè)間隙會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動(dòng)副常采用消除措施來(lái)盡量減小齒輪側(cè)隙。但這種聯(lián)接形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 ( c )( b )( a )圖 1機(jī)與絲杠間的聯(lián)接形式 3、經(jīng)同步帶輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 如圖 1所示，這種聯(lián)接形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但只能適于 低扭矩特性要求的場(chǎng)所。安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，且同步帶與帶輪的制造工藝復(fù)雜。 4、電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接與絲杠聯(lián)接 如圖 1所示，此結(jié)構(gòu)通常是電機(jī)軸與絲杠之間采用錐環(huán)無(wú)鍵聯(lián)接或高精度十字聯(lián)軸器聯(lián)接，從而使進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)具有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛度，并大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。在加工中心和精度較高的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，普遍采用這種聯(lián)接形式。 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的要求及設(shè)計(jì)要求，選擇帶有齒輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 選用最佳降速比，可以提高機(jī)床的分辨率，并使系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的慣量減少；盡量消除傳動(dòng)間隙，減少反向死區(qū)誤差， 提高位移精度等 。 四、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 1、 降速比計(jì)算 功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 110主要技術(shù)參數(shù)為最大靜轉(zhuǎn)矩為 ,買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 步距角 ,電電 機(jī)機(jī) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動(dòng)動(dòng) 慣慣 量量 ： J= 10 快快 速速 空空 載載 啟啟 動(dòng)動(dòng) 時(shí)時(shí) 電電 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速500 / 。 進(jìn)給傳動(dòng)鏈的脈沖當(dāng)量 0 / 2由 式中 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 脈沖當(dāng)量， 絲杠螺距 , 、減速齒輪的確定 選擇一級(jí)減速器，選齒輪1 20Z ，2 50Z ，模數(shù) 2m ，齒寬 20b 。 五、 絲絲 杠杠 螺螺 母母 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 的的 選選 擇擇 與與 計(jì)計(jì) 算算 已知條件： 工工 作作 臺(tái)臺(tái) 及及 刀刀 架架 重重 ： 100 ,所所 以以 重重 量量 為為 9 . 8 1 1 0 1 0 7 8 (1 1） 最大行程： 1280動(dòng)量： ，工作臺(tái)最高速度：m a x 5 / m 表選擇絲桿預(yù)期壽命： 15000小時(shí) ， 摩擦系數(shù) 。 則導(dǎo)軌的靜摩擦力 0 . 2 1 0 7 8 2 1 5 . 6 N （ 1 2） 最大軸向負(fù)載 0 m a x 1 6 0 9 . 8 1 5 6 8 （ 1 3） 1、動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)轉(zhuǎn)速 10 / 時(shí)，滾珠絲杠；螺母的主要破壞形式是工作表面的疲勞點(diǎn)蝕，因此要進(jìn)行動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算，其計(jì)算動(dòng)載荷 () 應(yīng)小于或等于滾珠絲桿螺母副的額定動(dòng)負(fù)荷，即 3 c d H e q f f F F（ 1 4) 式中 動(dòng)載荷系數(shù)，見(jiàn)表 1 1; 硬度影響系數(shù)，見(jiàn)表 1 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷， N; 滾珠絲杠；螺母副的額定動(dòng)負(fù)荷， N； T 壽命，以 610 r 為一個(gè)單位。 0 . 7 5 1 2 2 . 53 6 0 3 6 0 0 . 0 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 660 10 (1式中 T 使用壽命， h；按設(shè)計(jì)機(jī)床要求取 T=15000h N 循環(huán)次數(shù)： 滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速， r/ 1 0 0 0 m a x 1 0 0 0 5 4 1 6 . 6 7 / m i (1 6） 代入上式得 666 0 6 0 4 1 6 . 6 7 1 5 0 0 0 3 7 51 0 1 0n e q （ 1 7） 表 1 動(dòng)載荷系數(shù)較大沖擊和振動(dòng) 中等沖擊 表 1 硬度影響系數(shù)50 55 0 5 40 工作載荷單調(diào)連續(xù)或周期行單調(diào)連續(xù)變化時(shí)，則 0 0 m a 1 1 7 . 23（ 1 8） 式中 0 最大和最小工作載荷， N。 查表 1 1 1 2 取入上式得 3 3 1 . 5 1 . 5 6 1 1 1 7 . 231 8 8 5 1 . 9759 1 8 . 8 5c d H e f f F （ 1 9） 2、靜強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)轉(zhuǎn)速 10 / 時(shí)，滾珠絲杠螺母的主要破壞形式為滾珠接觸面上產(chǎn)生較大的塑性變形，影響正常工作。因此，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，最大計(jì)算靜載荷0 ()買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 0 m a xc d H o rF f f F F（ 1 10） 式中 硬度硬度影響系數(shù)，見(jiàn)表 5 2；取 0 滾珠絲杠螺母副 的額定靜負(fù)荷， N。代入得 0 m a x 1 . 5 1 . 5 6 1 5 6 8 3 6 6 9c d HF f f F N （ 2 1） 根據(jù)計(jì)算額定動(dòng)負(fù)載荷和額定靜負(fù)荷初選滾珠絲杠副型號(hào)為 5012 5 。 其基本參數(shù)為公稱直徑0 50d 導(dǎo)程 12S ，滾珠直徑 7 4Dw 。額定動(dòng)負(fù)荷 39348 ，額定靜負(fù)荷0 108290動(dòng)載荷與靜載荷載均滿足要求。 3、臨界轉(zhuǎn)速校核 對(duì)于高速長(zhǎng)絲杠有可能發(fā)生共振，需要算其臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 ( / 2 2） 201 .2 wd d D（ 2 3） 式中 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度， m； 絲杠支撐方式系數(shù)。兩端固定時(shí)， 代入數(shù)據(jù)得 20 1 . 2 5 0 1 . 2 7 . 1 4 4 4 1 . 4 2 7wd d D m m 2 222224 . 7 3 0 . 0 4 19 9 1 0 9 9 1 0 5 5 4 8 . 3 / m i 2 8c 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其最大速度，故臨界轉(zhuǎn)速滿足。 4、額定壽命的校核滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷 39348已知其軸向載荷m a x 1568 N，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速m a x 4 1 6 . 6 7 / m i nn n r，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) ，則有 3 6 3 6 639348( ) 1 0 ( ) 1 0 9 1 4 5 1 01 5 6 8 1 . 2r （ 2 4） 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 69 1 4 5 1 0 3657996 0 6 0 4 1 6 . 6 7h LL h （ 2 5） 滾珠絲杠螺母副的總工作壽命 3 6 5 7 9 9 1 5 0 0 0hL h h，故滿足要求。 六、動(dòng)力計(jì)算 1、 傳傳 動(dòng)動(dòng) 件件 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動(dòng)動(dòng) 慣慣 量量 的的 計(jì)計(jì) 算算 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1 2 4 1 2 5 2110 . 7 7 1 0 0 . 7 7 4 0 2 0 1 0 4 1 0J D b k g m （ 2 6） 式中 1D 齒輪1 11 2 2 0 4 0D m Z m m ； （ 2 7） b 齒輪寬度， 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2 2 4 1 2 3 2220 . 7 7 1 0 0 . 7 7 1 0 0 2 0 1 0 1 . 5 4 1 0J D b k g m （ 2 8） 式中 2D 齒輪22 2 5 0 1 0 0D m z m m （ 2 9） 算工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 6 2 64212( ) 1 0 ( ) 1 0 0 1 0223 . 6 5 1 0SJ w Wk g m （ 2 10) 式中 W 工作臺(tái)（包括工件）的質(zhì)量， S 絲杠螺距， 算絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1 2 4 1 2320 . 7 7 1 0 0 . 7 7 5 0 1 2 8 0 1 06 . 2 1 0d Lk g m (3 1） 式中 L 支撐距， 載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 25 3 3 4 221 ()14 1 0 (1 . 5 4 1 0 6 . 2 1 0 3 . 6 5 1 0 ) 0 . 0 0 1 32 . 5r s J J g m （ 3 2） 2、電動(dòng)機(jī)力矩的計(jì)算 算加速力矩 . 0 0 1 3 5 0 0 2 . 7 19 . 6 9 . 6 0 . 0 2 5 （ 3 3） 算摩擦力矩 3 4） 式中 傳動(dòng)鏈總效率，取 = 算附加摩擦力矩0 2 30 m a 5 6 8 1 2( 1 ) 1 0 ( 1 0 . 9 ) 1 0 0 . 2 8 52 2 0 . 8 2 . 5 （ 3 5） 式中 傳動(dòng)鏈總效率，取 = 0 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率，取0= 載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)所需力矩： 0 0 . 2 1 0 . 2 8 5 2 . 7 1 3 . 2 0 5 M M N m （ 3 6） 因此，選用 七七 、 絲絲 杠杠 螺螺 母母 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 的的 傳傳 動(dòng)動(dòng) 剛剛 度度 計(jì)計(jì) 算算 滾珠絲杠一段軸向支撐，絲杠的最小拉壓剛度最大拉壓剛度別為： 332 1 5 . 6 1 21 0 1 02 2 0 . 8 2 . 50 . 2 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2m i nm a 2 . 0 6 1 0 3 . 1 5 8 1 0 / 3 1 6 /4 1 2 8 0m m N m （ 3 7) 2m a xm i 2 . 0 6 1 0 1 . 0 1 1 1 0 / 1 0 1 1 /4 4 0 0m m N m (3 8） 式中 E 彈性模量。 按近似估算，將絲杠本身的拉壓剛度 K乘以 1/3，作為傳動(dòng)的綜合拉壓剛度0K，即： m a x0 m a x 1011 3 3 7 /33 m （ 3 9） m i n0 m i n 316 1 0 5 . 3 3 /33 m （ 4 1） 反向死區(qū)誤差計(jì)算 002 2 2 1 5 . 6 4 . 0 9 1 01 0 5 . 3 3F （ 4 2） 所以能滿足單脈沖進(jìn)給的要求。 計(jì)算 由于傳動(dòng)剛度的變化的定位誤差 k ，應(yīng)使 0 m i n 0 m a )112 1 5 . 6 ( ) 1 . 41 0 5 . 3 3 3 3 7k F （ 4 3） 滿足由于傳動(dòng)剛度變化引起的定位誤差小于 11()35機(jī)床定位精度的要求。 八、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、滾珠絲杠的支承 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有：一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短絲杠和垂直進(jìn)給絲杠；一端固定一端浮動(dòng)的方式，常用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠；以及兩端固定的安裝方式，常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠，這種配置方式可對(duì)絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸。因此在此課題中采用兩端固定的方式，以實(shí)現(xiàn)高剛度、高精度以及對(duì)絲杠進(jìn)行拉伸。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 絲杠中常用的滾動(dòng)軸承有以下兩種：滾針 推力圓柱滾子組合軸承和接觸角為60角接觸軸承，在這兩種軸承中， 60角接觸軸承的摩擦力矩小于后者，而且可以根據(jù)需要進(jìn)行組合，但剛度較后者低，目前在一般 中小型數(shù)控機(jī)床中被廣泛應(yīng)用。滾針 圓柱滾子軸承多用于重載和要求高剛度的地方。 60角接觸軸承的組合配置形式有面對(duì)面的組合、背靠背組合、同向組合、一對(duì)同向與左邊一個(gè)面對(duì)面組合。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過(guò)程中難免有誤差，又由于面對(duì)面組合方式，兩接觸線與軸線交點(diǎn)間的距離比背對(duì)背時(shí)小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整較易。因此在進(jìn)給傳動(dòng)中面對(duì)面組合用得較多。在此設(shè)計(jì)中采用了以面對(duì)面配對(duì)組合的 60角接觸軸承，以容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。滾珠絲杠工作時(shí)要發(fā)熱，其溫度高于床身。為了補(bǔ)償因絲杠熱膨脹而引起的定位精度誤差，可采用絲杠預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)，使預(yù)拉伸量略大于熱膨脹量。 2、滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，是數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中使用最為廣泛的傳動(dòng)裝置。 滾珠絲杠在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸區(qū)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重接觸變形，接觸剛度與接觸表面預(yù)緊力成正比。如果滾珠絲杠螺母副間存在間隙，接觸剛度較?。划?dāng)滾珠絲杠反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母不會(huì)立即反向，存在死區(qū)，影響絲杠的傳動(dòng)精度。因此，滾珠絲杠螺母副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲杠、滾珠和螺母之間沒(méi)有間隙，提高滾珠絲杠螺母副的接觸剛度。 滾珠絲杠螺母副通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，如圖 示 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 圖中 1 代表滾珠螺母， 3 代表支座，螺母與支座之間有調(diào)整墊片，通過(guò)調(diào)整墊片來(lái)調(diào)節(jié)滾珠螺母與滾珠絲杠螺紋之間的間隙。 通過(guò)調(diào)整兩個(gè)螺母之間的軸向位置，使兩個(gè)螺母的滾珠在承受載荷之前，分別與絲杠的兩個(gè)不同的側(cè)面接觸，產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，以達(dá)到提高軸向剛度的目的。調(diào)整預(yù)緊有多種方式，上圖所示的為墊片調(diào)整式，通過(guò)改變墊片的厚薄來(lái)改變兩個(gè)螺母之間的軸向距離， 實(shí)現(xiàn)軸向間隙消除和預(yù)緊。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、可靠性好。 九、 主主 要要 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 性性 能能 及及 特特 點(diǎn)點(diǎn) 的的 分分 析析 在本設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)中的主要結(jié)構(gòu)零件是滾珠螺母絲杠，以下簡(jiǎn)要介紹其傳動(dòng)的形式及主要主要特點(diǎn)。 滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。滾珠絲杠副有多種結(jié)構(gòu)型式。按滾珠循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類。外循環(huán)回珠器用插管式的較多，內(nèi)循環(huán)回珠器用腰形槽嵌 塊式的較多。按螺紋軌道的截面形狀分為買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828