數(shù)控銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),數(shù)控,銑床,進(jìn)給,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
數(shù)控銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1 課題來(lái)源及研究目的和意義 1
1.2 數(shù)控銑床的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1
1.3 數(shù)控銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的方案分析 5
1.3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 5
1.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 6
第2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10
2.1滾珠絲杠的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………13
2.2滾珠絲杠副絲杠副傳動(dòng)法面截形，循環(huán)方式等的確定……………………….14
2.3滾珠絲杠的預(yù)緊…………………………………………………………………15
2.4滾珠絲杠選取與校核……………………………………………………………17
3 滾動(dòng)軸承的選取與計(jì)算…………………………………………………………..20
3.1 軸向滾珠絲杠軸和徑向滾珠絲杠軸受力分析……………………………….20
3.2 計(jì)算軸承壽命………………………………………………………………….22
3.3當(dāng)量載荷…………………………………………………..................................23
4步進(jìn)電機(jī)的選取及設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………..26
4.1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算……………………………………………………………………26
4.2將負(fù)載質(zhì)量換算成電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量…………………………………27
4.3計(jì)算電機(jī)輸出的總力矩……………………………………………………….27
4.4負(fù)載起動(dòng)頻率估算…………………………………………………………….27
5 聯(lián)軸器的選取……………………………………………………………………28
6 齒輪減速器的選取………………………………………………………………28
7 進(jìn)給系統(tǒng)精度校核……………………………………………………………….33
7.1支承滾珠絲杠軸承的變形………………………………………………………33
7.2支承滾珠絲杠軸承的軸向變形…………………………………………………34
結(jié) 論 25
參 考 文 獻(xiàn) 26
致 謝 27
第1章 緒 論
1.1 概述
二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程
數(shù)控銑床品種繁多，規(guī)格不一，可按通用銑床的分類方法分為以下3類：
(1) 數(shù)控立式銑床：數(shù)控立式銑床主軸軸線垂直于水平面，這種銑床占數(shù)控銑床的大多數(shù)，應(yīng)用范圍也最廣。目前三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床占數(shù)控銑床的大多數(shù)，一般可進(jìn)行三軸聯(lián)動(dòng)加工。
(2) (2)臥式數(shù)控銑床：臥式數(shù)控銑床的主軸軸線平行于水平面。
為了擴(kuò)大加工范圍和擴(kuò)充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)或萬(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)四軸和五軸聯(lián)動(dòng)加工。這樣既可以加工工件側(cè)面的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓，又可以實(shí)現(xiàn)在一次裝夾中通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)改變零件的加工位置也就是通常所說(shuō)的工位，進(jìn)行多個(gè)位置或工作面的加工。
(3)立臥兩用轉(zhuǎn)換銑床：這類銑床的主軸可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可在同一臺(tái)數(shù)控銑床上進(jìn)行立式加工和臥式加工，同時(shí)具備立、臥式銑床的功能。
1.4數(shù)控銑床的用途和工藝特點(diǎn)
銑床是用銑刀進(jìn)行切削加的機(jī)床,銑床的加工情況如圖1-1所示。在銑床上，用不同銑刀可以對(duì)平面、斜面、溝槽、臺(tái)階、T形槽、燕尾槽等表面進(jìn)行加工，另外配上分度頭或回轉(zhuǎn)臺(tái)還可以加工齒輪、螺旋面、花鍵軸、凸輪等各種成型表面。故銑床的萬(wàn)能性強(qiáng)，應(yīng)用范圍很廣。銑床的主參數(shù)是工作臺(tái)面寬度及長(zhǎng)度。圖1-1 銑床上的典型工作銑床的工藝特點(diǎn)如下：(1)銑床的主軸帶動(dòng)銑刀作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)；
(2)銑刀是多齒、多刃連續(xù)進(jìn)行切削；
(3)多數(shù)銑床由工作臺(tái)帶動(dòng)工件作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
(4)銑刀在切削時(shí)，每個(gè)刀齒的切削過(guò)程是斷續(xù)的，同時(shí)參加切削的齒數(shù)是變化的，每個(gè)刀齒的切削厚度也是變化的，因此容易引起機(jī)床振動(dòng)；
(5)銑削時(shí)，銑刀同時(shí)參加切削的齒數(shù)較多，便于采用較大的銑削速度和進(jìn)給給量，因而生產(chǎn)效率高。
1.5我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀當(dāng)前，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開(kāi)發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期。也是由封閉型系統(tǒng)向開(kāi)放型系統(tǒng)過(guò)渡的時(shí)期。我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上（包括核心技術(shù)），已達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。目前，已新開(kāi)發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)80種。自“七五”以來(lái)，國(guó)家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來(lái)支持，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出具有中國(guó)版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國(guó)外一直對(duì)我國(guó)封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。
1.6數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題當(dāng)前
我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率偏低。據(jù)有關(guān)資料表明,年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)占有率僅為38.88%。造成這種嚴(yán)峻的形勢(shì),除客觀原因外,主要是產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性不過(guò)硬。“十五”期間,我國(guó)機(jī)械制造工業(yè)正朝著精密化、柔性化、集成化、自動(dòng)化、智能化方面迅速發(fā)展,國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床需求強(qiáng)勁,我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)適逢極好的發(fā)展機(jī)遇。然而,我國(guó)加入ＷＴＯ后,國(guó)外生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床將會(huì)更多的進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更為激烈。提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)占有率,關(guān)鍵在于提高質(zhì)量和可靠性。幾年來(lái),經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)剖析和使用性能的調(diào)研,探索和總結(jié)了數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的新技術(shù)。現(xiàn)時(shí)主要存在有以下幾個(gè)問(wèn)題：
（1）缺乏產(chǎn)業(yè)規(guī)模
（2）缺乏發(fā)展數(shù)控產(chǎn)業(yè)的政策和技術(shù)配套體系
（3）缺乏技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品更新和產(chǎn)業(yè)調(diào)整的內(nèi)在動(dòng)力
（4）面臨國(guó)外強(qiáng)手競(jìng)爭(zhēng)的巨大壓力
回顧數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段，六代的發(fā)展歷程。第一個(gè)階段叫做NC階段，經(jīng)歷了電子管、晶體管、和小規(guī)模集成電路三代。自1970年開(kāi)始小型計(jì)算機(jī)開(kāi)始用于數(shù)控系統(tǒng)就進(jìn)入了第二個(gè)階段，叫做CNC階段，成為第四代數(shù)控系統(tǒng)：從1974年微處理器開(kāi)始用于數(shù)控系統(tǒng)即發(fā)展到第五代。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)從性能到可靠性都得到了根本性的提高。實(shí)際上從20世紀(jì)末期直到今天，在生產(chǎn)中使用的數(shù)控系統(tǒng)大部分都是第五代數(shù)控系統(tǒng)。但第五代數(shù)控系統(tǒng)以及以前各代都是一種專用封閉的系統(tǒng)，而第六代——開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)將代表著數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向，將在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
1.2數(shù)控銑床的現(xiàn)狀及趨勢(shì)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、制造技術(shù)的進(jìn)步和人類生活水平的提高，以及社會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和品種的多樣化的要求趨勢(shì)日益增強(qiáng)。中、小批量生產(chǎn)的比例明顯增加，對(duì)數(shù)控機(jī)床的柔性和通用性提出了更高的要求，希望市場(chǎng)能提供不同加工需求，能迅速高效、低成本地構(gòu)筑面向用戶的控制系統(tǒng)，并大幅度地降低維護(hù)和培訓(xùn)的成本，同時(shí)還要求具有網(wǎng)絡(luò)功能，以適應(yīng)未來(lái)車間面向任務(wù)和定單的生產(chǎn)組織和管理模式。為此，近10年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同層次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展很快。目前正朝標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。就體系結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致分為4種類型：傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)、“PC嵌入NC結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)、“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控統(tǒng)、開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著國(guó)際上計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正在不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就。目前外數(shù)控機(jī)床的性能正朝著高速化、高精度、高效率、高柔性、高自動(dòng)化、高可靠性、智能化、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)等方向迅速發(fā)展這將對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量和可靠性提出更高的要求。“十五”期間,我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)必須瞄準(zhǔn)國(guó)際數(shù)控機(jī)床發(fā)展的科學(xué)前沿,開(kāi)拓創(chuàng)新,消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù),開(kāi)創(chuàng)我國(guó)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的新局面。
1.3 數(shù)控銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的方案分析
1.3.1機(jī)械結(jié)構(gòu)分析
本課題是設(shè)計(jì)一種數(shù)控銑床進(jìn)給的機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)可以在X,Y軸兩個(gè)方向自由移動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)控制，人們只需啟動(dòng)和關(guān)閉開(kāi)關(guān)，即可實(shí)現(xiàn)病床在任意位置的停止，可以實(shí)現(xiàn)將工件移動(dòng)到指定的位置，為加工提供方便。
由于為了進(jìn)給機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多種方案，本課題升降裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿的方式來(lái)帶動(dòng)工作臺(tái)的平移，現(xiàn)提供以下設(shè)計(jì)方案：
步進(jìn)電機(jī)
工作臺(tái)
滾滾絲桿
聯(lián)軸器
圖1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿進(jìn)給機(jī)構(gòu)方案1
此種方案為傳統(tǒng)的的進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，此種方案步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲桿通過(guò)聯(lián)軸器固結(jié)，絲桿螺母裝在滾珠絲桿上面，保持滾珠絲桿與工作臺(tái)通過(guò)螺紋連接，，這種方法由于滾珠絲桿動(dòng)，從而帶動(dòng)絲桿螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的平移，可以做X、Y方向的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鉆床工作臺(tái)的快速進(jìn)給。此種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，造價(jià)低廉，定位精準(zhǔn)，可靠，符合此次設(shè)計(jì)的要求，因此此種方案雖然是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，但切合實(shí)際，我們優(yōu)先考慮。
滾珠螺母
桿
滾珠螺母
桿
進(jìn)給機(jī)構(gòu)安裝架
橫向滾珠絲桿
桿
圖3 進(jìn)給機(jī)構(gòu)大體布局圖
3.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)擇選
本課題選用的是滾珠絲杠螺母副。因?yàn)闈L珠絲杠螺母副是一種低摩擦、高精度、高效率的機(jī)構(gòu)，在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛應(yīng)。它的傳動(dòng)特點(diǎn)是在具有螺旋槽的絲杠螺母之間裝有滾珠作為中間傳動(dòng)元件。當(dāng)絲杠和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿絲杠螺旋槽滾道滾動(dòng)，因此絲杠和螺母之間基本上為滾動(dòng)摩擦。并且滾珠絲杠螺母副的動(dòng)（靜）摩擦系數(shù)相差極小，配以滾動(dòng)導(dǎo)軌，起動(dòng)力矩很小，運(yùn)動(dòng)靈敏，低速時(shí)不會(huì)出現(xiàn)爬行。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)相互動(dòng)的傳動(dòng)裝。它具有以下優(yōu)點(diǎn): （1）摩擦損失小、傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率可達(dá)92%--96%，是普通絲杠傳動(dòng)的3～4倍，而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅為滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的25%。
（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，摩擦力小、靈敏度高、低速時(shí)無(wú)爬行由于主要存在的是滾動(dòng)摩擦，不僅動(dòng)、靜摩擦因數(shù)都很小，且其差值小，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，動(dòng)作靈敏。
（3）軸向剛度高、反向定位精度高由于可以完全消除絲杠與螺母之間的間隙并可實(shí)現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度高，反向時(shí)無(wú)空行程，定位精度高。
（4）滾珠絲杠螺母副主要零件均經(jīng)過(guò)熱處理，其滾面的硬度值可達(dá)602HRC，因而耐磨性好，壽命長(zhǎng)，精度穩(wěn)定性好。
（5）磨損小、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單使用壽命是普通滑動(dòng)絲杠的4～10倍。
（6）傳動(dòng)具有可逆性、不能自鎖由于摩擦因數(shù)小、不能自鎖，因面使該機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)具有可逆性，可以把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，還可以把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于不能自鎖，在作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)附加裝或防止逆轉(zhuǎn)的裝置防止工作臺(tái)因自重而下降。因?yàn)闈L珠絲杠螺母副與普通絲杠螺母副相比有這么多的優(yōu)點(diǎn)，因此，本題目選用滾珠絲杠螺母副。
第2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)
2.1滾珠絲杠的設(shè)計(jì)
（1）傳動(dòng)效率高
滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠系統(tǒng)的2～4倍，能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)可逆）。
（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)
滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)、低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。
（3）高精度
滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長(zhǎng)，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。
（4）高耐用性
鋼球滾動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過(guò)程純屬滾動(dòng)，相對(duì)對(duì)磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。
（5）同步性好
由于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無(wú)阻滯、無(wú)滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。
（6）高可靠性
與其它傳動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑和防塵。在特殊場(chǎng)合可在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下工
一般來(lái)說(shuō)滾珠絲杠在工作中應(yīng)該預(yù)緊以提高絲杠的剛度，從而提高傳動(dòng)精度，但在本機(jī)械系統(tǒng)中由于絲杠所承受的彎矩很小，所以我覺(jué)得沒(méi)必要進(jìn)行預(yù)緊，所以安裝方式是一端固定一端游動(dòng)的形式。X軸向的工作臺(tái)與其上面所安裝的機(jī)械結(jié)構(gòu)重力約10N，焊槍在焊接時(shí)由于電流作用與工件之間的相互吸引力約2N。
2.2滾珠絲杠副絲杠副傳動(dòng)法面截形，循環(huán)方式等的確定
查《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，根據(jù)滾珠絲杠副螺紋滾道法面截形、參數(shù)和特點(diǎn)的比較選擇如下：
（1）確定選擇螺紋滾道法面截形為單圓弧，參數(shù)公式見(jiàn)表8.2-11，接觸角為=45°。其特點(diǎn)是：磨削滾道的砂輪成形簡(jiǎn)便，可得到較高的加工精度。有較高的接觸強(qiáng)度，但比值/小，運(yùn)行時(shí)摩擦損失增大。接觸角α隨初始間隙和軸向載荷的大小變化，為保證α=，必須嚴(yán)格控制徑向間隙。圖示如圖2
圖2 單圓弧法面截形
（2）單圓弧法面截形要求消除間隙和調(diào)整預(yù)緊必須采用雙螺母結(jié)構(gòu)。
（3）根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)，選用內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式反向器，其特點(diǎn)是徑向尺寸小，循環(huán)通道短，摩擦損失小，傳動(dòng)效率高。
2.3 滾珠絲杠的預(yù)緊
滾珠絲杠副除了對(duì)本身單一方向的傳動(dòng)精度有要求外，對(duì)其軸向間隙也有要求，以保證其反向傳動(dòng)的精度。我們通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊方式（圖3）
圖3 雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊示意圖
雙螺母預(yù)緊的結(jié)構(gòu)通常有三種：
1.墊片調(diào)隙式(圖4)
圖4 墊片調(diào)隙式
調(diào)整方法：調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。為便于調(diào)整，墊片常制成剖分式。
特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，剛度高；但調(diào)整不便，滾道有磨損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和預(yù)緊。適用于高剛度重載傳動(dòng)。
2.螺紋調(diào)隙式(圖5)
圖5 螺紋調(diào)隙式
調(diào)整方式：調(diào)整端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移。
特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便；但準(zhǔn)確性差，且易于松動(dòng)。用于剛度要求不高或需隨時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊力的傳動(dòng)。
3.齒差調(diào)隙式(圖6)
圖6 齒差調(diào)隙式
調(diào)整方式：螺母1、2的凸緣上有外齒，分別與緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈3、4嚙合，其齒數(shù)風(fēng)別為Z1和Z2，且Z2=Z1+1。兩個(gè)螺母向相同方向同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，調(diào)整軸向位移量為：(Ph—導(dǎo)程)。
特點(diǎn)：能夠精確地調(diào)整預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配調(diào)整比較復(fù)雜，宜用于高精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本設(shè)計(jì)中將采用的是雙螺母內(nèi)循環(huán)墊片調(diào)整式滾動(dòng)螺旋副來(lái)消除間隙。
墊片調(diào)整式有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，裝卸方便，剛度高的特點(diǎn)。
2.4滾珠絲杠選取與校核
（1） 初始條件
本設(shè)計(jì)的軸向進(jìn)給長(zhǎng)度大于徑向進(jìn)給結(jié)構(gòu)，只校核軸向進(jìn)給結(jié)構(gòu)用的絲杠如下：
由本設(shè)計(jì)要求可知，估算工作臺(tái)的重量和安裝在工作臺(tái)上面的電磁夾具給絲杠的平均工作載荷Fm=4000N，最大軸向行程420 mm，取用絲杠的工作長(zhǎng)度為672mm，有效滾道長(zhǎng)度是500mm。 兩支承間最大距離為：575mm平均轉(zhuǎn)速100r/m使用壽命Lh=15000h,Ra為58-62HRC,要求傳動(dòng)精度±0.03mm，螺桿材料為：50Mn， 高、中頻加熱,表面淬火。螺母材料為：CrWMn ，整體淬火、低溫回火。返向器材料為：40Cr，離子滲氮處理螺紋滾道法面截形為半圓弧，螺母采用雙螺母墊片式預(yù)緊方式。
（2） 計(jì)算載荷
（公式摘自《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版中冊(cè)滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算部分，下同）
= （式1）
式中為載荷系數(shù)，K為硬度系數(shù)，為短行程系數(shù)。參考《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表18-18，表18-19，表18-20取=1.2，K=1，=1
（3） 計(jì)算額定動(dòng)載荷
計(jì)算額定動(dòng)載荷公式
（式2）
其中n為平均轉(zhuǎn)速，其中Lh=15000h，取n=100r/min,代入上式后計(jì)算得C=21496.42N
（4） 根據(jù)必須的額定動(dòng)載荷C選擇螺旋尺寸
根據(jù)內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)螺旋副結(jié)構(gòu)，查表8.2-18《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，使選擇規(guī)格的螺旋副C接近 C 或者稍大于C，如下表1，
表1 螺旋尺寸表
結(jié)合公稱直徑和公稱導(dǎo)程的優(yōu)先配合，綜合考慮選擇參數(shù)如下：
查特征代號(hào)確定型號(hào)為 FD406-3-3/全長(zhǎng)螺紋長(zhǎng)度，其尺寸參數(shù)如下：
額定動(dòng)載荷
公稱直徑
公稱導(dǎo)程
鋼球直徑 mm
圈數(shù)列數(shù)=13,
螺紋升角 =
基本額定靜載荷 =70650N
滾道半徑R = 0.52 =2.064mm
偏心距e = 0.707x（R-/2）=0.0562mm
絲杠螺紋內(nèi)徑d==35.984mm
（5）穩(wěn)定性驗(yàn)算
因?yàn)榻z杠采用一端固定一端鉸支的安裝方式，查表18-7《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》長(zhǎng)度系數(shù)，
參照《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-10取安全系數(shù)[S]=3，因?yàn)槁輻U較長(zhǎng)，絲杠不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷成為臨界載荷F（N）按下式計(jì)算：
F= （式3）
式中E為絲杠材料的彈性模量，對(duì)于鋼，E=206GP；l為絲杠工作長(zhǎng)度（m），l=672mm；為絲杠危險(xiǎn)截面軸慣性矩（m）;
== （式4）
=8.14910m
又
可得：
安全系數(shù)S= F/= （式5）
絲杠安全,不會(huì)失穩(wěn).
（6） 剛度驗(yàn)算
按最不利的情況考慮，螺紋螺距因受軸向力引起的彈性變形與受轉(zhuǎn)矩引起的彈性變形方向是一致的。
滾珠絲杠在工作載荷F(N)和轉(zhuǎn)矩T(Nm)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程變形量 (m)為
= （式6）
式中,A為絲杠截面積,A=1/4;為絲杠的極慣性矩,=/32(m);G為絲杠的切變模量,對(duì)鋼G=83.3GP;T（Nm）為轉(zhuǎn)矩。
又T=F （式7）
式中，為摩擦角，其正切值為摩擦系數(shù)；為平均工作載荷；可以查出螺旋副運(yùn)動(dòng)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)時(shí)取參數(shù)摩擦系數(shù)tan=0.0025，又=，所以樣有下式：
T=F
按最不利的情況計(jì)算，F(xiàn)=F有
則每米螺紋距離上彈性變形量為
（式8）
而每米螺紋距離上彈性變形量的許用值見(jiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版中冊(cè)表18-17.
通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動(dòng)精度的1/2，即
=3.02μm/m<1/2()=1/2 10μm/m
所以絲杠的剛度是完全滿足要求的。
（7） 效率驗(yàn)算
合格 （式9）
綜上所校核，該絲杠是符合要求的。
同理，徑向傳動(dòng)的滾珠絲杠也好似符合要求的。
3 滾動(dòng)軸承的選取與計(jì)算
3.1 軸向滾珠絲杠軸和徑向滾珠絲杠軸受力分析
軸向滾珠絲杠軸和徑向滾珠絲杠軸一端受力 如圖
根據(jù)如圖選取深溝球軸承6006
求當(dāng)量載荷P。
FA=309.6N
Fr1=111.12+1664.32=1668N
Fr2=831.62+1924.52=2096.2N
查表12-5可得，6306軸承的Cr=27kN，C0r=15.2kN；輕微沖擊，取fP=1.1
因FAC0r=309.615200=0.020，查表可得，e=0.21.
因FAFr1=0.18
收藏