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1、CK6140數(shù)控車床X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 論文題目：CK6140數(shù)控車床X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 胡斌 數(shù)控101 沈陽工程學(xué)院 胡斌 專業(yè)班級(jí)：_________________________ 孫長(zhǎng)青 學(xué)生姓名：_________________________ 指導(dǎo)教師：_________________________ 2013年 月 12 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床的中間聯(lián)接環(huán)節(jié)，是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成

2、部分。通常設(shè)計(jì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)時(shí)必須滿足一定的要求，才能保證進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能，從而確保機(jī)床的加工精確度。但由于現(xiàn)在加工難度和精度的提高，因而達(dá)不到相應(yīng)的加工質(zhì)量。所以，本文對(duì)原有的普通車床進(jìn)行了改造。 在設(shè)計(jì)中采用安川公司的數(shù)控及伺服電機(jī)，通過滾珠絲杠來傳遞動(dòng)力。由于整個(gè)機(jī)構(gòu)需要安裝在車床的拖板上，在結(jié)構(gòu)上必須緊湊，因此采用一端固定一端游動(dòng)的安裝方式，經(jīng)過認(rèn)真的分析，仔細(xì)的計(jì)算，這種支稱方式完全合理。電機(jī)與絲杠之間采用同步帶與同步輪來傳遞動(dòng)力，降速增扭是傳動(dòng)精準(zhǔn)，控制快捷可靠，增加扭矩之后完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要

3、求。 關(guān)鍵詞：同步帶；同步輪；滾珠絲杠；伺服電機(jī)； Abstract Feed servo system is a link between digital-controlled device and machine tool. It is an important part of digital-controlled systems. When feed servo system is designed, it must satisfy the designing requirements

4、, then it can insure the positioning precision and dynamical and static state characters of feed servo system. Thus, it can insure machining precision of a machining tool. so fall short of correspondence machining quality. Forasmuch,we depend on inhere foundation, numerical correspondence ameliorate

5、. In design process what we adopt is the number of the An chuan the company of Siemens to control system and servo electrical engineerings, passing to roll the bead silk to deliver dynamically. because whole organization demand installs in lather dragging along plank ,on the construction must ti

6、ghtly packed, therefore adopt on carrying fixedly on carrying to visit the dynamic gearing method, pass by hard of analysis, careful calculating, this kind of accepts the way complete reasonable. The electrical engineering takes with an adoption synchronously to deliver the motive with the synchrono

7、us round ,declining to increase to twist to make spread to move soon precise ,control fast and dependable, enlarge after twisting the can attain the design request completely. Keywords: synchronization annulus; synchronization cincture; the bead silk; An chuan the compa 目 錄

8、 中文摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1 .1 數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介 1 1.1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 1 1.1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 1 1.1.3 數(shù)控車床的用途 2 1.1.4 數(shù)控車床的組成 2 1.2 問題的提出 4 第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 5 第三章 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì) 6 3.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 6 3.2.2 最大載荷Fmax 7 3.2.3 滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm及當(dāng)量載荷Fm 8 3.3 確定預(yù)期額定動(dòng)載荷 9 3.3.1 按滾珠絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離（千米）計(jì)算： 9 3.3.2 有預(yù)加負(fù)荷的滾珠絲杠副還需

9、按最大軸向負(fù)荷Fmax計(jì)算； 10 3.4 確定允許的最小螺紋底徑d2m 11 3.5 確定滾珠絲杠副規(guī)格代號(hào) 12 3.6 確定滾珠絲杠副預(yù)緊力 13 3.7 確定滾珠絲杠副支承所用的軸承規(guī)格型號(hào) 13 3.8 軸承的簡(jiǎn)化計(jì)算 14 3.9 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì) 14 3.9.1 滾珠絲杠副的螺紋長(zhǎng)度 15 3.9.2 固定支承與游動(dòng)支承距離 15 3.9.3 絲杠全長(zhǎng) 15 3.9.4 行程起點(diǎn)離固定支承距離 15 3.10 滾珠絲杠副的安全使用 16 3.10.1 潤滑 16 3.10.2 使用 16 3.10.3 安裝 16 第四章 車床進(jìn)給

10、伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 18 4 .1 電機(jī)的選擇 18 4.3 負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL（kg）及傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 19 4.4 加速轉(zhuǎn)矩Ta和最大加速轉(zhuǎn)矩Tam 19 4.5 電機(jī)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tr(Nm) 20 4 .6 電機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩 20 4.7 按照樣本選用電機(jī)時(shí)要主要事項(xiàng) 20 第五章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度的計(jì)算 21 5.2 計(jì)算Kb（N/） 22 5.3. 計(jì)算Kc的值 23 5.4 驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 23 5.5 確定定位精度 24 5.6 滾珠絲杠強(qiáng)度的計(jì)算 24 5.7確定滾珠絲杠副的規(guī)格代碼 24 5.8驗(yàn)算零界轉(zhuǎn)速（避免高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生共振）

11、 24 第六章 同步帶和同步輪的設(shè)計(jì)與選擇 26 6.1 同步帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和分類 26 6.2 圓弧齒同步帶和同步輪的特點(diǎn) 26 6.3 同步帶及同步輪的設(shè)計(jì)與選擇 27 6.4 X軸張緊聯(lián)結(jié)套的選用 28 結(jié) 論 29 致 謝 30 參考文獻(xiàn) 31 31 第一章 緒論 1.1 數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介 1.1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變換，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來合理，其性能、精度和效率日趨提高，因此對(duì)加工機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備——機(jī)床提

12、出了三高（高性能、高精度和高自動(dòng)化）的要求 在機(jī)械產(chǎn)品中單件和小批量產(chǎn)品占 70%~80% 。由于這類產(chǎn)品生產(chǎn)批量小，品種多，一般都采用機(jī)床加工。當(dāng)產(chǎn)品改型時(shí)，機(jī)床與工藝裝備均需做相應(yīng)的變換和調(diào)整，而且通用機(jī)床的自動(dòng)化程度不高，基本上由人工操作，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)這類產(chǎn)品生產(chǎn)的自動(dòng)化成為機(jī)械制造業(yè)中長(zhǎng)期未能解決的難題。 大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如汽車、摩托車、家用電器等零件，為了解決高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的問題，多采用專用機(jī)床、組合機(jī)床、專用自動(dòng)化機(jī)床以及專用自動(dòng)化生產(chǎn)線和自動(dòng)化車間進(jìn)行生產(chǎn)。但是應(yīng)用這些專用生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品改型不易，因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長(zhǎng)，生產(chǎn)設(shè)

13、備使用的柔性很差。 現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的一些關(guān)鍵零部件，往往都精密復(fù)雜，加工批量小，改型頻繁，顯然不能再在專用機(jī)床或組合機(jī)床上加工。而借助靠模和仿形機(jī)床，或者借助劃線和樣板用于手工操作的方法來加工，加工精度和生產(chǎn)效率受到很大的限制。特別對(duì)空間的復(fù)雜曲線面，在普通機(jī)床上根本無法實(shí)現(xiàn)。 FMC 和FMS 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS Computer Integrated Manufacturing System ）的重要基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為衡量現(xiàn)代制造技術(shù)水平高低的標(biāo)志，其擁有量代表著一個(gè)國家工業(yè)的整體實(shí)力。 1.1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 具有精密、柔性和高效功

14、能的數(shù)控機(jī)床，隨著社會(huì)需求的多樣化和計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)日新月異的不斷提高，將會(huì)向更廣泛的領(lǐng)域和更深的層次發(fā)展。其特點(diǎn)為： ① 高速度、高精度和高效率 ② 人工智能化控制 ③ 柔性化和自動(dòng)化 ④ 復(fù)合化和多軸化 ⑤ 高集成化的發(fā)展 ⑥ 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向 ⑦ 開放式發(fā)展方向 CK6 140 普通數(shù)控車床己經(jīng)是一種定型的產(chǎn)品，它采用的是華工數(shù)控系統(tǒng)，華工數(shù)系統(tǒng)與國外知名廠家的數(shù)控系統(tǒng)相比，還是有些不足之處。車床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用的是直聯(lián)方式，因此當(dāng)絲杠需要多大的輸出扭矩時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)匹配，這樣成本高；而且伺服電機(jī)與絲杠聯(lián)結(jié)

15、要求精度高，安裝不方便；針對(duì)這些不足之處，特以進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)計(jì)要求如下： 1 兩向進(jìn)給采用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)床鞍和中拖板，兩向快速進(jìn)給速度不低于10m / min : 2 絲杠采用伺服電機(jī)通過同步帶、同步輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，要求力矩放大； 3 兩向絲杠輸出扭矩X 向8Nm 、Z 向10Nm 。 1.1.3 數(shù)控車床的用途 數(shù)控車床是當(dāng)今使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一，主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。它能夠通過程序控制自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)、鉸孔等工作。由于數(shù)控車床在一次裝夾中能完成多個(gè)表面的連續(xù)加工，因此提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效

16、率，特別適用于復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)類零件的加工。 1.1.4 數(shù)控車床的組成 數(shù)控車床一般由以下幾部分組成： ① 主機(jī)主機(jī)是數(shù)控車床的機(jī)械部件，包括床身、主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給 機(jī)構(gòu)等。 ② 數(shù)控裝置作為控制部分是數(shù)控車床的控制核心。其主體是一臺(tái)計(jì)算機(jī)（包 括CPU 、存儲(chǔ)器、CRT 等）。 ③ 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控車床切削工作的動(dòng)力部分，主要實(shí)現(xiàn)主 運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它由伺服驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)裝置組成，驅(qū)動(dòng)裝置主要有主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給系統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或交、直流伺服電動(dòng)機(jī)等。 ④ 輔助裝置輔助裝置是指數(shù)控車床的一些配套部件

17、，包括液壓、氣動(dòng)裝置及冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和排裝置等。 盤類等回轉(zhuǎn)體零件。數(shù)控車床的伺服系統(tǒng)按其功能可分為：進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)。主軸伺服系統(tǒng)用于控制車床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)是以車床的床鞍和中托板的位置和速度做完控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)，通常有賜福驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。它的作用是:接受數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)車床的床鞍和中托板實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。 （2）數(shù)控車床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的基本要求 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的精度、靈敏度、穩(wěn)定性直接影響了數(shù)控車床的定位精度和輪廓加工精度。

18、從系統(tǒng)控制的角度分析，其中起決定作用的因素主要有:①傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度和慣量，它直接影響進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈敏度。 ② 傳動(dòng)部件的精度與傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性，它直接影響系統(tǒng)的位置精度和輪廓加工精度。在閉環(huán)系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度和慣量主要決定于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙，摩擦死區(qū)則是造成傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性的主要原因。因此，數(shù)控車床對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求可以概括如下： ① 提高傳動(dòng)部件的剛度 一般般來說，數(shù)控車床的直線運(yùn)動(dòng)的定位精度和分辨率都要達(dá)到微米級(jí)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的定位精度和分辨率都要達(dá)到角秒級(jí)，伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩（特別是啟動(dòng)，制動(dòng)時(shí)的力矩）也很大。如果傳動(dòng)部件的

19、剛度不如，必然會(huì)使傳動(dòng)部件產(chǎn)生彈性變形，影響系統(tǒng)的定位精度，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和響應(yīng)的快速性，加大滾珠絲杠的直徑、對(duì)絲杠螺母副支、承部件進(jìn)行預(yù)緊、對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸等，都是提高傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的有效措施。 ② 減小傳動(dòng)部件的慣量 在驅(qū)動(dòng)電機(jī)一定時(shí)，傳動(dòng)部件的慣量直接決定了進(jìn)給系統(tǒng)的加速度，他是影響進(jìn)給系統(tǒng)的快速性的主要因素。特別是高速加工的數(shù)控機(jī)床上，由于對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的加速度要求高，因此，在滿足系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能的減小零部件的重量、直徑、以降低慣量，提高快速性。 ③ 減小傳動(dòng)部件的間隙 在開環(huán)、半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)中，傳動(dòng)部件的間隙直接影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度：在閉環(huán)系統(tǒng)中它是系統(tǒng)的主

20、要非線性環(huán)節(jié)，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，必須采取措施消除傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙。常采用的是消除傳動(dòng)部件間隙的措施是對(duì)齒輪副絲杠螺母、副聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿以及支承部件進(jìn)行預(yù)緊或消隙。但是，值得注意的是，采取這些措施后可能會(huì)增加摩擦阻力及降低機(jī)械部件的使用壽命，必須綜合考慮各種好因素，使間隙減小到允許范圍。 ④ 減小系統(tǒng)的摩擦阻力 進(jìn)給系統(tǒng)的摩擦阻力一方面會(huì)降低傳動(dòng)效率、產(chǎn)生發(fā)熱，而且，它還直接影響系統(tǒng)的快速性，此外，由于摩擦力的存在，動(dòng)、靜摩擦因素的變化，將導(dǎo)致傳動(dòng)部件的彈性變形，產(chǎn)生非線性的摩擦死區(qū)，影響系統(tǒng)的定位精度和閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)

21、軌和塑料導(dǎo)軌等等高效執(zhí)行部件，以減少系統(tǒng)的摩擦阻力，提高運(yùn)動(dòng)精度，避免低速爬行。 1.2 問題的提出 針對(duì)老式車床存在加工精度不易保證，產(chǎn)品升級(jí)換代慢，操作不方便等主要缺點(diǎn)，我們提出以數(shù)控的方式對(duì)車床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。 由于現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，成熟的產(chǎn)品也很多，我們的設(shè)計(jì)主要是結(jié)合本單位的實(shí)際情況，考慮到西門子質(zhì)量最好，使用壽命長(zhǎng)。性能穩(wěn)定，售后服務(wù)好，所以決定采用西門子的系統(tǒng)。 1 兩向進(jìn)給采用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)床鞍和中托板，兩向進(jìn)給速度不高于10m/min； 2 絲杠采用伺服電機(jī)通過同步帶，同步輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，要求力矩放大； 3 兩向絲杠輸出扭矩X向8N

22、m；Z向10Nm。 第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體上采用伺服電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，從伺服電機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過同步帶和同步輪降速增扭后傳到滾珠絲杠副，再經(jīng)過滾珠絲杠副上的螺母?jìng)鬟f給刀架進(jìn)行切削，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，傳動(dòng)準(zhǔn)確，易于控制，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)所提出的要求。由于滾珠絲杠副的軸向力不是很大，徑向基本沒有外加載荷，為提高經(jīng)濟(jì)性，降低成本，減少加工量，擬采用一端固定，一端游動(dòng)的安裝方式。傳動(dòng)裝置的簡(jiǎn)圖如下: 圖2-1 數(shù)控車床Z 軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 1 主傳動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)要求速度在一定

23、范圍內(nèi)可調(diào)、有足夠的驅(qū)動(dòng)功率，主軸回轉(zhuǎn)軸心線的位置準(zhǔn)確穩(wěn)定、并有足夠的剛性與抗振性。 2 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)是用數(shù)字控制X 、Z 坐標(biāo)軸的直接對(duì)象，工件最后的尺寸精度和輪廓精度都直接受進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響，為此，數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)充分注意減少摩擦力，提高傳動(dòng)精度和剛度，消除傳動(dòng)間隙以及減少運(yùn)動(dòng)件的慣量等。數(shù)控車床X 軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖2-1所示。 第三章 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì) X軸滾珠絲杠副的參數(shù)計(jì)算 由設(shè)計(jì)所給的條件： 工作臺(tái)的重量W = 58.8N 工作臺(tái)的最大行程h = 220mm 工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩

24、擦系數(shù)：動(dòng)摩擦系數(shù)林μ＝0 . 1 靜摩擦系數(shù)從，μ= 0 . 2 快速進(jìn)給速度Vmax = 10m/min 定位精度20μm／300mm全行程25μm 重復(fù)定位精度10μm 其它狀況見表3 -1 3-1 各種切削狀況下的性能參數(shù) 切削方式 縱向切削力 P (N) 垂向切削力 P(N) 進(jìn)給速度 V(m/min) 工作時(shí)間 百分比 強(qiáng)力切削 2000 1200 0.6 10 一般切削 1000 500 0.8 30 精切削 500 200

25、 1 50 快速進(jìn)給 0 0 10 10 3.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 由傳動(dòng)關(guān)系，工作臺(tái)最高移動(dòng)速度Vmaxd電機(jī)最高轉(zhuǎn)速nmax傳動(dòng)比i等確定Ph Ph= 其中Vmaxd=10m/min,nmax=300r/min,選擇傳動(dòng)比是考慮到同步輪包角不能過小，并且傳動(dòng)系統(tǒng)的整體尺寸不能過大，故取傳動(dòng)比為0.8，所以 Ph=10*1000/（3000*0.8）=4.17min/r 導(dǎo)程已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，取偏大一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)值，即取Ph=5

26、mm/r。 3.2 滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算 3.2.1 最小載荷Fmin 機(jī)器空載時(shí)滾珠絲杠副的傳動(dòng)力，如工作臺(tái)重量引起的摩擦力。機(jī)器空載時(shí)滾珠絲杠副的傳動(dòng)力，主要由于工作臺(tái)及其上的電機(jī)的重量引起的摩擦力。 Fmin=fw=0.2*30*9.8=58.8N 3.2.2 最大載荷Fmax 選擇機(jī)器承受最大負(fù)荷時(shí)滾珠絲杠副的傳動(dòng)鏈。機(jī)床切削時(shí)，切削力滾珠絲杠軸向的分力與導(dǎo)軌摩擦力之和即為Fmax（這時(shí)導(dǎo)軌摩擦力是由工作臺(tái)、文件、夾具三者總的重量以及切削力在垂直導(dǎo)軌方向的分量共同引起）。 表3-2 車床常用切數(shù)削狀況及參數(shù) 切削

27、方式 縱向切削力Pxi 垂向切削力Pzi（N） 進(jìn)給速度Vi m/min 工作時(shí)間百分比 絲杠軸向載荷(N) 絲杠轉(zhuǎn)速r/min 強(qiáng)力 切削 2000 1200 0.6 10 2920 60 一般 切削 1000 500 0.8 30 1850 80 精切削 500 200 1 50 1320 100 快速 進(jìn)給 0 0 15 10 800 1500 3.2.3 滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm及當(dāng)量載荷Fm 滾珠絲杠副在n1，n2，n3，……nn各種轉(zhuǎn)速下，各轉(zhuǎn)速工作時(shí)間占總時(shí)間的百分比分別

28、為t1%，t2%，t3%……tn%，所受荷載分別是F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3……Fn。 Nm= n1+ n2+……nn 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速 ni= 其中 ni：絲杠轉(zhuǎn)速 r/min Vi：進(jìn)給速度 m/min 。 查上表得 V1=0.6 V2=0.8 V3=1， V4=15 帶入上式 n1=60, n2=80， n3=100，n4=1500 各種切削方式下，絲杠軸向載荷 Fi= Pzi+（W+ Pxi） Fi：絲杠軸向載荷 N Pxi：縱切削力 N Pzi：垂

29、向切削力 N 查表得 Px1=2000N Px2=1850N Px3=500N Px4=0N Pz1=1200N Pz2=500N Pz3=200N Pz4=0N W =294N 帶入得 F1=1658.8N F2=758.8N F3=358.8N F4=58.8N 當(dāng)量轉(zhuǎn)速 Nm=60*+80*+100*+150

30、0*=230r/min 當(dāng)量載荷 =608.5N 3.3 確定預(yù)期額定動(dòng)載荷 按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時(shí)間（小時(shí)）計(jì)算： Cam= ==7668.1N 3.3.1 按滾珠絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離（千米）計(jì)算： = 式中 Lh——預(yù)期工作時(shí)間（小時(shí)）見表，取20000小時(shí) Ls——預(yù)期運(yùn)行距離（千米）一般取250KM fa——

31、精度系數(shù)，根據(jù)初定的精度等級(jí)(見表3-4）選 滾珠絲杠副選三級(jí)精度 fc——可靠性系數(shù)。一般情況下，fc=1在重要場(chǎng)合，要求一組同樣滾珠絲杠副在同樣條件下使用壽命超過希望壽命的90%以上時(shí)選 fw——負(fù)荷系數(shù)。根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)表3-5。 表3-3 各類機(jī)械預(yù)期工作時(shí)間Lh 機(jī)械類型 Lh（小時(shí)） 普通機(jī)械 5000~10000 數(shù)控機(jī)床 20000 精密機(jī)床 20000 測(cè)試機(jī)床 15000 航空機(jī)械 1000 Lh=250（天）*16（時(shí)）*10（年）*0.5（開機(jī)率） 表3-4 精度等級(jí)數(shù)控機(jī)fa 精度等級(jí) 1,2,3, 4,5,6

32、7 10 fa 1.0 0.9 0.7 表3-5 可靠性系數(shù)fc 可靠性% 90 95 93 97 98 99 Fc 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 表3-6 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)fw 負(fù)荷性質(zhì) 無沖擊（很平穩(wěn)） 輕微沖擊 拌有沖擊或振動(dòng) fw 1~1.2 1.2~1.5 1.5~2 3.3.2 有預(yù)加負(fù)荷的滾珠絲杠副還需按最大軸向負(fù)荷Fmax計(jì)算； Cam=feFmax=4.5*1658.8=7464.6N 選用中預(yù)載。 式中;fe——預(yù)加負(fù)荷系數(shù)（見表3-7）

33、 表3-7 預(yù)加載荷系數(shù)fe 預(yù)加載荷類型 輕預(yù)載 中預(yù)載 重預(yù)載 fe 6.7 4.5 3.4 以上三種結(jié)果比較后取其最大值即為滾珠絲杠副的Cam=7668.1N 3.4 確定允許的最小螺紋底徑d2m 估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量δm 一般情況下，影響死區(qū)間隙的主要因素按影響程度自大到小排列順序是： a. 滾珠絲杠本身的拉壓剛度Ks； b. 支撐軸承的軸向剛度Kb； c. 滾珠絲杠副中滾珠與滾道德接觸剛度Kc； d. 折合到滾珠絲杠副上的伺服系統(tǒng)的剛度KR； e. 聯(lián)軸節(jié)的剛度Kt； f. 滾珠絲杠

34、副的扭轉(zhuǎn)剛度Kk； g. 螺母座、軸承座的剛度Kh。 其中前三項(xiàng)是最主要的，而Ks又占總量的（1/3~1/2）。所以一般情況下可按下式精心進(jìn)行計(jì)算： 機(jī)械裝置中移動(dòng)部件處在不同位置時(shí)系統(tǒng)的剛度K是不同的，剛度最小處用Kmin表示。當(dāng)滾珠絲杠副軸向有工作載荷作用時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)中便產(chǎn)生彈性變形δ，且δ=F/K。從而影響了系統(tǒng)的傳動(dòng)精度，而Kmin處系統(tǒng)受影響最大。 機(jī)床或機(jī)械裝置的伺服系統(tǒng)精度大多在空載下檢驗(yàn)?？蛰d時(shí)作用在滾珠絲杠副上的最大軸向工作載荷是靜摩擦力F0。移動(dòng)部件在Kmin處起動(dòng)和返回時(shí)，由于方向變化將產(chǎn)生誤差2 F0/Kmin（又稱摩擦死區(qū)誤差）。它是影響重復(fù)

35、定位精度的最主要因素。一般占重復(fù)定位精度的（1/2~1/3）。所以規(guī)定滾珠絲杠副允許的最大軸向變形： δm. 重復(fù)定位精度 定位精度 影響定位精度最主要的因素是滾珠絲杠副的精度，其次是滾珠絲杠本身的拉壓彈性變形（因這種彈性變形隨滾珠絲螺母在絲杠上的位置變化而變化）。以及滾珠絲杠副摩擦力矩的變化......等。一般估算是定位精度。以上兩種方法算出的小值取為δm（單位）。 查表得重復(fù)定位精度10，定位精度25 可以求得δm=3 δm=6 取兩種結(jié)果較小值δm=3 估算最小螺紋底徑 滾珠絲杠副安裝方式為一端

36、固定，一端游動(dòng)時(shí) =13.4 式中 E——楊氏彈性模量2.1×105N/mm2； δm——估算滾珠絲杠副最大允許軸向變形量（m）； F0——導(dǎo)軌靜摩擦力（N）。F0=0W（0為靜摩擦系數(shù)）； L——滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支承的最大距離（mm）。 L行程+安全行程+余程+螺母長(zhǎng)度的一半+支承長(zhǎng)度的一半 =行程+（2~4）Ph+4Ph+(4~6)Ph+(1/20~1/10)行程 （1.05~1.1）行程+（10~14）Ph

37、 L=1.1*220+12*5=302mm 3.5 確定滾珠絲杠副規(guī)格代號(hào) 根據(jù)傳動(dòng)方式及使用情況，按照樣本可以確定滾珠螺母型式。按照已估算出的Ph、Cam在樣本中查出絲杠底徑d2，額定動(dòng)載荷Ca應(yīng)注意到d2≥d2m，Ca≥Cam但不宜過大，否則會(huì)使?jié)L珠絲杠副的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏大，結(jié)構(gòu)尺寸也偏大。接著再確定公稱直徑。循環(huán)周數(shù)，滾珠螺母的規(guī)格代號(hào)及有關(guān)的安裝連接尺寸。綜上所述，查表（3-8）和表（3-9）后選用FFZL2005-3型內(nèi)循環(huán)螺紋預(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。 表3-8 滾珠絲杠副的主要參數(shù) 規(guī)格代號(hào) 公稱直徑Do 公

38、稱導(dǎo)程Pho 剛球直徑dw 絲杠底徑d2 循環(huán)次數(shù) 絲杠外徑d1 基本額定載荷 剛度KC N/ 靜載荷Coa 動(dòng)載荷Ca FFZD200 5-3 20 5 3.5 16.9 3 19.5 9.1 18.3 536 表3-9 滾珠絲杠副的主要安裝尺寸 螺母安裝連接尺寸 規(guī)格代號(hào) D D2 L2 D3 B D4 D5 D6 D7 M D8 36 36 10 62 11 48 5.8 10 20 M6 25 FFZD200 5-3 3.6 確定滾珠絲杠副預(yù)緊力 當(dāng)選擇預(yù)緊螺母形

39、式的滾珠絲杠副時(shí)需定預(yù)緊力Fp。 Fp=Fmax=*1658.8=552.9N 3.7 確定滾珠絲杠副支承所用的軸承規(guī)格型號(hào) a.計(jì)算軸承所受的最大軸向載荷FBmax,FBmax= Fmax=1658.8N b.按滾珠絲杠副支承的要求選擇軸承的型號(hào)。由于滾珠絲杠副承受的載荷既有軸向的， 又有徑向的，因而選用角接觸球軸承。 c.確定軸承內(nèi)徑：為便于絲杠加工，軸承內(nèi)徑最好不大于滾珠絲杠的大徑。在選用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副是必須有一端軸承內(nèi)徑略小于絲杠底徑d2。其次軸承樣本上規(guī)定的預(yù)緊力應(yīng)大于軸承承受最大載荷FBmax的1/3。差軸承

40、手冊(cè)，固定端取軸承內(nèi)徑為17mm，選用70003AC型軸承。游動(dòng)端取軸內(nèi)徑17mm，采用60003深溝球軸承。 3.8 軸承的簡(jiǎn)化計(jì)算 由于軸系中一端對(duì)稱安裝同型號(hào)的角接觸軸承，軸系處于三支點(diǎn)靜不動(dòng)狀態(tài)，可簡(jiǎn)化為：將同一支點(diǎn)成對(duì)安裝的軸承視為一個(gè)整體，并認(rèn)為支反力作用點(diǎn)位于兩軸承中點(diǎn)處，這一軸承組所受的載荷Fn等于軸向外載，徑向基本額定靜載荷Cor2及徑向基本額定動(dòng)載荷Cr2可按下式計(jì)算： Cor2=2Cor， Cr2=1.625Cr 式中 Cor——單個(gè)軸承的徑向基本額定靜載荷； Cr——單個(gè)軸承的徑向基本額定動(dòng)載荷。 查手冊(cè)7003AC的C

41、or=8.9KN Cr=13.1KN 帶入得 Cor2=19.8KN Cr2=21.3KN 由于之軸承承受的徑向載荷Fr很小，查表e=0.68 查表 X=0.67，Y=1.14 P=XFr+YFa=0.67*60+1.14*608.5=734N 查表 fp=1.5，ft=1，Lh=20000 帶入得 Cr=7.2KN

42、余程表 公稱導(dǎo)程 4 5 6 8 10 12 16 20 余程（Le） 16 20 24 32 40 42 50 60 3.9.1 滾珠絲杠副的螺紋長(zhǎng)度 Le查余程表3-8，Le=20mm， Lu=行程+螺母長(zhǎng)度=220+83=303mm 滾珠絲杠副的螺紋長(zhǎng)度 Ls= Lu+2 Le=343mm 3.9.2 固定支承與游動(dòng)支承距離 L1=373mm 3.9.3 絲杠全長(zhǎng)

43、L =502mm 3.9.4 行程起點(diǎn)離固定支承距離 Lo25mm 滾珠絲杠副工作圖見附圖一：X向滾珠絲杠副。 滾珠絲杠副螺母不應(yīng)該承受徑向載荷及顛覆力矩，應(yīng)使作用在螺母上的軸向通過絲杠軸心?？梢杂寐菽傅耐鈭A柱面及法蘭凸緣的內(nèi)側(cè)做安裝基準(zhǔn)，同時(shí)要求螺母座孔與絲杠軸承孔同心。螺母座孔端面與螺母座孔軸線垂直。當(dāng)所受載荷沖擊力不大時(shí)，可僅用螺母法蘭凸緣的內(nèi)側(cè)面作安裝基準(zhǔn)面，這時(shí)就保證螺母座面與導(dǎo)軌垂直，裝配時(shí)應(yīng)找螺母外圓與絲杠支承軸承孔同心。 設(shè)計(jì)螺母座，軸承座及緊固螺釘時(shí)要注意保證足夠的剛性。在承載方向設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋。 滾珠絲杠副螺母不

44、應(yīng)該承受徑向載荷及顛覆力矩，應(yīng)使作用在螺母上的軸向力通過絲杠軸心?？梢杂寐菽傅耐鈭A柱面及法蘭凸緣的內(nèi)側(cè)做安裝基準(zhǔn)，同時(shí)要求螺母座孔與絲杠軸承同心。螺母座孔端面與螺母孔軸線垂直。當(dāng)所受載荷沖擊力不大時(shí)，可僅用螺母法蘭凸緣的內(nèi)側(cè)面作安裝基準(zhǔn)面，這時(shí)就保證螺母座面與導(dǎo)軌垂直，裝配時(shí)應(yīng)找螺母外圓與絲杠支承軸承孔同心。 設(shè)計(jì)螺母座，軸承座及緊固及緊固螺釘時(shí)要注意保證足夠的剛性。在承載方向設(shè)計(jì)加 強(qiáng)筋。 由工作圖確定滾珠絲杠的長(zhǎng)度尺寸。 3.10 滾珠絲杠副的安全使用 滾珠絲杠副使用時(shí)要注意以下事項(xiàng)： 3.10.1 潤滑 為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機(jī)能，采用GB7324

45、-94 2#鋰基潤滑脂。 3.10.2 使用 滾珠絲杠副使用時(shí)要注意以下事項(xiàng)： 1 滾珠螺母應(yīng)在有效行程內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以避免螺母越程脫離絲杠軸而使?jié)L珠脫落。 2 滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)效率高，不能自鎖。 3.10.3 安裝 滾珠絲杠副在安裝時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 1 滾珠絲杠副僅用于承受軸向負(fù)荷。徑向力、彎矩會(huì)使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等不良負(fù)荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。因此，滾珠絲杠副安裝到機(jī)床上時(shí)，應(yīng)注意： （1）絲杠的軸線必須和與之配套導(dǎo)軌的軸線平行，機(jī)床上的兩端軸承座與螺母座必須三點(diǎn)成一線 （2）安裝螺母時(shí)，盡量靠近支撐軸承 （3）同樣安裝支撐軸

46、承時(shí)，盡量靠近螺母安裝部位。 2 滾珠絲杠副安裝到機(jī)床上時(shí)，盡量不要把螺母從絲杠上卸下來。如必須卸下來時(shí)，要使用輔助套，否則裝卸時(shí)滾珠有可能脫落。螺母裝卸時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）輔助套的外徑應(yīng)小于絲杠底徑0.1~0.2mm （2）輔助套在使用中必須靠緊絲杠螺紋軸肩 （3）裝卸時(shí)，不可使用大力以免螺母損壞 （4）裝入安裝孔時(shí)要避免撞擊和偏心。 第四章 車床進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 4.1 電機(jī)的選擇 表4-1 進(jìn)給用伺服電機(jī)的常用型號(hào)及其參數(shù) 額定轉(zhuǎn)速 靜轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 常用型

47、號(hào) 極數(shù) 重量 N/min Nm Nm Kg 3000 2.5 2.6 1FK7042-5AF71-1 8 4.8 3000 5.0 4.7 1FK7060-5AF71-1 8 8 3000 9.1 7.3 1FK7063-5AF71-1 8 12 3000 6.6 6.8 1FK7080-5AF71-1 8 11.3 3000 13.3 10.5 1FK7083-5AF71-1 8 16 3000 15.0 12.0 1FK7100-5AF71-1 8 18.9 3000 22.4 15.5

48、1FK7101-5AF71-1 8 25 3000 30.0 14.0 1FK7103-5AF71-1 8 29 4.2 作用在絲杠副上各種轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩TF（Nm） 式中 Ph滾珠絲杠副的導(dǎo)程 未預(yù)緊的滾珠絲杠副效率 1、2、3級(jí)精度的絲杠取=0.9；4級(jí)取=0.85 F-作用在滾珠絲杠上的外加軸向載荷的最大值。 4.3 負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL（kg）及傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J = Jm+JL 式中 ——各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg）和轉(zhuǎn)速（r/min） mj，Vj—

49、—各直線運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量（Kg）和速度（m/min） Jm，nm——電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg）和轉(zhuǎn)速（r/min） JL=0.02kg J=JL+Jm=3.7+0.02+15.1=18.82kg 4.4 加速轉(zhuǎn)矩Ta和最大加速轉(zhuǎn)矩Tam 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速從n1升到n2時(shí)： =26.26Nmm 當(dāng)電機(jī)從靜止升速至nmax 式中 n——電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min） nmax——電機(jī)最高轉(zhuǎn)速（r/min） ta——加速時(shí)間（s） ta（3~4）tm或者按性能要求自行規(guī)定 Tm——電機(jī)時(shí)間常數(shù)

50、，查表確定 4.5 電機(jī)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tr(Nm) Tr=Tam+(TF+Ta)i+Te 式中 i——電機(jī)到滾珠絲杠副的傳動(dòng)比 Tr=3939.7+（1467.45+26.26）*1.25=5806.8Nmm 4.6 電機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩 機(jī)械在最大載荷下連續(xù)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩TM（Nm） TM=（TF+Ta）i=（1467.45+26.26）*1.25=1867.1Nmm 4.7 按照樣本選用電機(jī)時(shí)要主要事項(xiàng) a.慣量匹配，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)滿足 b. 驗(yàn)算電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 c. 驗(yàn)算電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩且Tm在電機(jī)的連續(xù)工作區(qū)間 綜合考慮上述三點(diǎn)

51、決定選取 額定轉(zhuǎn)速 靜轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 常用型號(hào) 極數(shù) 重量 n/min Nm Nm kg 3000 9.1 7.3 1FK7 063-5AF71-1 8 12 完全符合各項(xiàng)技術(shù)要求。 第五章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度的計(jì)算 K傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 Ks滾珠絲杠副本身的拉壓剛度。計(jì)算見下面說明 Kb支撐軸承的軸向剛度?？刹檩S承樣本及有關(guān)資料。 Kc滾珠絲杠副中滾珠與滾道德接觸剛度可查樣本。 Kr折合到滾珠絲杠副上的伺服系統(tǒng)的剛度，一般可忽略不計(jì)，精度計(jì)算時(shí)按 其中 有關(guān)數(shù)據(jù)可查伺服電機(jī)樣本。 K滾珠絲杠副中螺母

52、體剛度。一般可忽略不計(jì)。 Kt折合到滾珠絲杠副上的聯(lián)軸節(jié)的剛度。一般可忽略不計(jì)。 Kh螺母座、軸承座的剛度。一般可忽略不計(jì)。 滾珠絲杠副的扭轉(zhuǎn)剛度，一般可忽略不計(jì)。 所以，一般校核計(jì)算時(shí)用 5.1 計(jì)算Ks，當(dāng)絲杠支承形式為一端固定，一端游動(dòng)時(shí) 當(dāng)a=L1（滾珠螺母至固定支承的最大距離）時(shí)，絲杠抗壓剛度最小 Ksmin=1.65 當(dāng)a= L0（靠固定端的行程起點(diǎn)處）時(shí)，絲杠抗壓剛度最大 5.2 計(jì)算Kb（N/） a. 未預(yù)緊軸承的剛度KB與一對(duì)預(yù)緊軸承組合的剛度KB0可以從樣本中查到，也可按表中公式近似計(jì)算。 表5-1 計(jì)算KB

53、與KBO 軸承類型 KB KBO 角接觸球軸承6000型 推力球軸承8000型 圓錐滾子軸承7000型 推力圓柱滾子軸承9000型 表中： ——軸承接觸角（deg） dq——滾動(dòng)體直徑（mm） Lr——滾子的有效長(zhǎng)度（mm） Z——滾動(dòng)體個(gè)數(shù) Fa——軸向工作載荷（N） 對(duì)于角接觸球軸承 b. 滾珠絲杠副支承軸承的剛度Kb 對(duì)于一端固定一端游動(dòng)的安裝，固定端預(yù)緊時(shí)Kb=KBO 5.3. 計(jì)算Kc的值 對(duì)不預(yù)緊的滾珠絲杠副，軸向工作載荷為F（N） Kc=Kc 式中 Kc——查樣本上的剛度（

54、N/m），查樣本為536N/m Ca——額定動(dòng)載荷KN，查樣本為9.1KN 剛度驗(yàn)算及精度選擇 Kmin=54.1N/m Kmax=73.6N/m 已知 5.4 驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 N/m Kmin=54.1>9.41 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差 N/m 5.5 確定定位精度 V300p：任意300內(nèi)的行程變動(dòng)量對(duì)于半閉壞系統(tǒng)而言， V300p0.8*定位精度 定位精度為20m/300 V300p=12m<15.976m 5.6 滾珠絲杠強(qiáng)度的計(jì)算

55、 滾珠絲杠和軸類似，其強(qiáng)度校核可按軸類零件進(jìn)行。由于滾珠絲杠只受扭矩，不受彎矩也不受徑向載荷，其受見圖如下： []—許用應(yīng)力（N/） —滾珠絲杠螺紋底經(jīng)（mm）。 滾珠絲杠材料GCr15的屈服強(qiáng)度=480～500MPa, []=（0.2～0.33） 代入得 []=96N/ 代入得 d=5<17 強(qiáng)度完全合格。 5.7確定滾珠絲杠副的規(guī)格代碼 已確定的型號(hào)：FFZD2005-3 公稱直徑：20 導(dǎo)程：5 螺紋長(zhǎng)度：348 絲杠全長(zhǎng)：5.

56、2 P類3級(jí)精度 FFZD2004-P3/5.2×348 5.8驗(yàn)算零界轉(zhuǎn)速（避免高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生共振） nc=f× nc:臨界轉(zhuǎn)速n/min f:與支承形式有關(guān)的系數(shù) d2:絲杠底經(jīng) Lc2:臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度mm 由表5-2得f=15.1 表5-2 常用支承方式及其參數(shù) 支承方式 K2 f 一端固定一端自由 0.25 1.875 3.4 一端固定一端游動(dòng) 2 3.927 15.1 二端支承 1 3.142 9.7 二端固定 4 4.730 21.9 由樣本得=16.9mm Lc=L1

57、-L0=348mm 代入得 nc=21072>=3000 第六章 同步帶和同步輪的設(shè)計(jì)與選擇 6.1 同步帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和分類 與其他撓性傳動(dòng)相比，同步帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是: a 由于是嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，工作時(shí)無滑動(dòng)。 b 傳動(dòng)效率高，可達(dá)=98%。 c 傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小。 d 傳動(dòng)比可達(dá)10，且?guī)л喼睆奖萔帶小很多，結(jié)構(gòu)緊湊，高速達(dá)50m/s，傳動(dòng)功率達(dá)300KW。e 維護(hù)保養(yǎng)方便，能在高溫、灰塵、水及腐蝕介質(zhì)中工作，不需潤滑。 f 安裝要求高，對(duì)兩帶輪軸線平行度及中心距要求嚴(yán)格，以防止發(fā)生

58、干涉，跳齒，爬齒等現(xiàn)象。 g 帶與帶輪制造工藝復(fù)雜。 同步帶傳動(dòng)按用途可分為：一般工業(yè)用同步帶傳動(dòng)，齒形呈梯形，主要用于各種中小功率機(jī)械；以及高轉(zhuǎn)矩同步帶傳動(dòng)，齒形為圓弧形，主要用于重型機(jī)械傳動(dòng)，上訴梯形齒已有ISO及我國的型號(hào)，尺寸標(biāo)準(zhǔn)，而圓弧齒也有各國企業(yè)的型號(hào)、尺寸標(biāo)準(zhǔn)。 同步帶傳動(dòng)除保持了帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下顯著特點(diǎn)： ① 由于它是一種嚙合傳動(dòng)，因而帶與帶輪間不存在相對(duì)滑動(dòng)從而使主、從動(dòng)輪的傳動(dòng)達(dá)到同步； ② 傳動(dòng)效率高，可達(dá)到98%~99%，居帶傳動(dòng)之首； ③ 帶齒與輪齒之間齒側(cè)間隙很小，嚴(yán)格同步，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，角速度恒定，故可用于精密傳動(dòng)； ④ 帶的張緊

59、力很小，因而軸上壓力很小，軸承使用壽命可得到延長(zhǎng)； ⑤ 結(jié)構(gòu)緊湊，還適宜多軸傳動(dòng)； ⑥ 傳動(dòng)功率范圍大； ⑦ 傳動(dòng)比為1:10，線速度可達(dá)10m/s。、 6.2 圓弧齒同步帶和同步輪的特點(diǎn) 圓弧齒同步帶傳動(dòng)又稱高扭矩帶傳動(dòng)（HTD）。與梯形齒同步帶傳動(dòng)相比，除一般同步帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)外，更突出的特點(diǎn)是： 承載能力大大提高；較梯形齒同步帶傳動(dòng)高120~200%； （1） 降低了振動(dòng)和噪音； （2） 減輕了帶齒工作面的磨損； （3） 傳動(dòng)效率得到提高； （4） 傳動(dòng)更為平穩(wěn)，適于更高轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)。 所以決定在進(jìn)給系統(tǒng)中采用圓弧齒面的同步帶傳動(dòng)。 6.3 同步

60、帶及同步輪的設(shè)計(jì)與選擇 1 計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd KA——工作情況系數(shù)。查表取1.5，P為帶傳遞的功率P=2.85KW 2 帶型 根據(jù)n1和Pd查圖：選擇5M型。 傳動(dòng)比i前面已經(jīng)給出為i=1.25 3 帶輪設(shè)計(jì) 帶輪齒數(shù)：小帶輪齒數(shù)Z1=32、大帶輪齒數(shù)Z2=40 帶輪節(jié)圓直徑：小帶輪節(jié)圓直徑d1=50.93mm、大帶輪節(jié)圓直徑d2=63.66mm； 帶輪外徑：小帶輪外徑do1=49.79mm、大帶輪外徑do2=62.52mm。 初選節(jié)線長(zhǎng)度 式中ao為兩同步輪的中心距，初選為70mm =320

61、.48mm 查表后，考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊，選Lo=320mm 帶齒數(shù)64中心距查表為69.7mm 其可調(diào)范圍+0.76~-1.27mm，帶長(zhǎng)系數(shù)K1=0.9 嚙合齒數(shù)系數(shù)Kz=1 查表得bso=9mm 取bs=20mm 式中Po為電機(jī)的額定功率Pd為同步帶傳送的名義功率 帶寬系數(shù) 帶輪寬度bf=21.3mm =25mm 壓軸力Q=KF(F1+F2) 其中F1為緊邊張力F1=1250Pd/V=1250*4.56/3=1900.8N F2為松邊張力F2=250Pd/V=250*4.56/3=380.2N Q=0.77KF(F1+F2)=0.77*1*(1900.8+380

62、.2)=2281N 小輪包角 6.4 X軸張緊聯(lián)結(jié)套的選用 由于電機(jī)的輸出軸直徑為24mm,滾珠絲杠與同步輪配合處的直徑為20mm.選用型張緊套其參數(shù)如下 表6-1 Z1型張緊套的各項(xiàng)參數(shù) 基本尺寸（mm） 當(dāng)P=100N/mm時(shí)的額定負(fù)荷 重量（kg） d D L I 軸向力（KN） 扭矩（KNm） 32 36 6.3 5.3 6.4 0.10 0.01 40 45 9.9 0.20 0.02 結(jié) 論 本論文設(shè)計(jì)的這套數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)，主要參閱了CA6140型普通

63、車床，仔細(xì)分析這種型號(hào)的車床在使用過程中的利與弊，虛心向老車工師傅請(qǐng)教，經(jīng)過兩人的認(rèn)真分析，多方面收集相關(guān)資料，不斷修改，得出這樣的結(jié)果：這項(xiàng)設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)準(zhǔn)確、可靠性高、成本低廉，既可作為新產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，也可用于普通車床的數(shù)控改造，實(shí)用性較強(qiáng)。經(jīng)過工廠的工程技術(shù)人員的論證，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但由于時(shí)間倉促，還沒有在實(shí)踐中應(yīng)用，等待試用后的進(jìn)一步完善。 致 謝 作為一個(gè)大專生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按

64、時(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。由于我水平有限，設(shè)計(jì)中許多地方還不是很了解，在設(shè)計(jì)過程中不斷虛心請(qǐng)教。得到沈陽工程學(xué)院機(jī)械系多位老師的指點(diǎn)，同時(shí)我也查閱了許多的資料，使我獲益匪淺，增強(qiáng)了對(duì)今后從事機(jī)械行業(yè)的信心，在此向各位曾經(jīng)幫助我們完成設(shè)計(jì)任務(wù)的各位老師表示衷心的感謝。 同時(shí)也感謝沈陽工程學(xué)院機(jī)械系給我這樣一個(gè)難得的鍛煉機(jī)會(huì)，使我既可以檢驗(yàn)一下自己這年兩的學(xué)習(xí)情況，又可以讓我在實(shí)踐中得到鍛煉，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的缺點(diǎn)和不足，在那些方面需要繼續(xù)努力加強(qiáng)和提高，爭(zhēng)取早日做一名合格的工程技術(shù)工人，我們決心以積極向上的工作態(tài)度，實(shí)事求是的工作作風(fēng)在以后的工作中做出好的成績(jī)，以自己的實(shí)際行動(dòng)來報(bào)答這三年的教育

65、，決不辜負(fù)各位老師和學(xué)校的厚望。 參考文獻(xiàn) [1] 戴曙.金屬切削機(jī)床.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [2] 揚(yáng)老記主編.AutoCAD2004工程制圖實(shí)用教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 吳浩烈主編. 電機(jī)及電力拖動(dòng)基礎(chǔ). 重慶：重慶大學(xué)出版社，2004 李洪主編. 實(shí)用機(jī)床手冊(cè). 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999 于超.楊玉海.郭鍵業(yè).機(jī)床數(shù)控技術(shù)與編程.沈陽： 沈陽航空工業(yè)學(xué)院，2006 西北工業(yè)大學(xué)工程制圖教研室編.畫法幾何及機(jī)械制圖. 陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1998 修訂版

66、 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組 . 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) . 第2冊(cè) .零件設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第5卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 孫恒 .陳作摸 .機(jī)械原理. 第六版.北京：高等教育出版社，2001 徐豳.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第3卷 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 于永泗.機(jī)械工程材料.大連理工大學(xué)出版社，2003 張代東.機(jī)械工程材料應(yīng)用基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 王少懷主編 .機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（中冊(cè)）.北京 :電子工業(yè)出版社，2006 吳宗澤 .機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京；機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [15] C.-H Lan.T.-.S.Lan . A combinatorial manufacturing resource planning model for long-term CNC machining industry. In J Adv Manuf Technol(2005) 26: 1157–1162 [16] Yi-Hong Long & Wei Wu& Zu-De Zhou. Self-a