【正文】 ） 銑刀直徑 do=10mm； （ 6） 銑刀轉(zhuǎn)速 n=1000v/πdo=100010= 轉(zhuǎn) /分=: 把以上條件帶入式中： 第 2 章 機械部分設(shè)計 5 Fc=6 3=801N 修正系數(shù)： KFc=（ δb/δb） =（ ） = 故實際的圓周切削力為 Fc 為 801=768N，銑削加工對主切削力 Fc 與銑削進給抗力 Fs 之間比值由機床設(shè)計手冊查得： Fs/Fc=～ ，取 Fs/Fc=1，所以 Fs=Fc=768N，垂直分力與 Fc 的 比 值 為 ～ ，取 Fz/Fc= ，則Fz=768=576N。 （ 1） 最大動載荷 Q 的計算 3 ()WHQ L f F F a? ? ? ?[3] 查表： fw— 負荷性質(zhì)系數(shù) .取 fw=； FH— 硬度影響系數(shù) HRC≥ 58，取 fM= 對于矩形導(dǎo)軌的機床： F=f′（ 2Fz+G+2FY） +KFx(b) 其中： FY—Y 方向上的切削力； G— 工作臺總重量，取 G＝ 1500N 選用直接導(dǎo)軌 f`=； K— 取 由機械制造工藝設(shè)計手冊查得銑削力分解及比例關(guān)系，取Fy=2576=1152N， 代入 (b)式： 第 2 章 機械部分設(shè)計 6 F＝ 576+(576+1500+21152)=894N L=60nT/106 查表： T=15000h N=60v/it=(6015/60)/(6103)=200r/min 所以： L=602001500/106=180。 把條件代入 (a)式： Q= 3 180 1 894 656 2 N? ? ? ? 由最大動載荷 Q 值選擇 LD 型外循環(huán)螺旋槽式雙螺母墊片預(yù)緊滾珠桿螺母副，型號為 LD32，額定負荷 15KNQ 預(yù)緊力 Fo=1500=375N 一般銑削時載荷 Fa=1000+μ(mz+mz件 )g [3] =1000+(1500+200) =1034N F01/3 Fa =1/31034= (2) 絲桿螺紋部分長度 螺桿工作長度 L 應(yīng)滿足控制系統(tǒng)中的行程要求： L≥L1+H+L3L1— 控制系統(tǒng)需要的行程 L1=510mm H— 螺母長度 H=160mm L3— 滿足行程以外的余量 60mm 所以： L≥510+160+60=730mm 取 L=838 (3) 支承距離 L lL 取 L=880mm (4) 軸承選擇： 第 2 章 機械部分設(shè)計 7 軸端結(jié)構(gòu)：采用兩端固定 軸承型號：推力球軸承 8205 型 深溝 球軸承 105 型 (5) 臨界壓縮載荷： 對兩端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠，應(yīng)進行壓桿穩(wěn)定性校核計算。 不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷稱為臨界壓縮載荷，所以以 Fc表示。 Fc=1010f1d24/LO2(N) 其中 d2— 絲杠螺紋底徑： d2≈d0== f1— 支承方式系數(shù)： f1= l0— 最大受壓長度： l0=612mm 代入上式： Fc=10102 FaFc 所以 滿足條件 (6) 絲杠運動中的溫升補償 在軸承端蓋與座體凸臺間安裝墊片可以補償溫升引起的熱膨脹。見圖 21 座體墊片端蓋第 2 章 機械部分設(shè)計 8 圖 21 絲杠運動中的溫升補償 (7) 為消除滾珠絲杠副的間隙，提高傳動的定位精度，重復(fù)定位精度和軸向剛度，采用雙螺母預(yù)緊。 預(yù)緊方式如圖 22所示： 墊片雙螺母 圖 22 預(yù)緊方式 (8) 滾珠絲杠螺母副幾 何 參數(shù)（見表 21） 表 21 滾珠絲杠螺母副幾 何 參數(shù) 名稱 符號 計算公式幾結(jié)果 公稱直徑 螺距 接觸角 鋼球直徑 螺紋滾道法平面 偏心距 螺紋升角 do t β dq R e r 32mm 6mm 45176。 R== e=(Rdq/2) sinβ = r =arctgt/π d0=3176。 52′ 螺桿內(nèi)徑 螺桿外徑 鋼球接觸直徑 d1 d d2 d1=do+2e2R= d=do(～ )dq= d2=dodqcosβ = 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑 D D1 D=do2e+2R= D1=do+(～)dq= 第 2 章 機械部分設(shè)計 9 (9) 傳動效率計算 η=tgr/tg(r+ψ2)=tg3176。25′/tg(3176。25′+10′)= (10) 剛度驗算 ΔL 1=177。 0FLEA 其中： F=894N Lo= E=106(N/cm2) A=πR2=()2= 所以： ΔL1=177。(894)/(106)=106cm 絲杠受扭矩作用引起的導(dǎo)程變化量 ΔL 2 可以忽略 ,則導(dǎo)程變化總誤差 Δ =100/LoΔL=(100106)/=(μm/m) 查表知三級允許誤差為 12μm/m，滿足要求。 設(shè)計計算結(jié)果如下：選用滾珠絲杠副型號為 LD32500兩端固定支承，軸承型號 8205， do =25， D=47mm， B=15mm； 105， do=25，D=47mm， B=8mm 導(dǎo)軌的設(shè)計 因為矩形導(dǎo)軌具有承載能力大的特點，所以在設(shè)計中采用矩形導(dǎo)軌。 為使導(dǎo)軌正常運動，運動件與承導(dǎo)件之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙，間隙過小會增加摩擦力，使運動不靈活；間隙過大，使導(dǎo)第 2 章 機械部分設(shè)計 10 軌向精度降低，所以選用貼塑的調(diào)整方法，來消除蠕動。 步進電機的選用 X工作臺的位置控制采用步進電機開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 (1) 確定脈沖當(dāng)量 δp，步距角 b? 由于工作臺線性位移定位精度為 177。 所以初選δp=，步距角 b? =176。/step (2) 步進電機啟動力矩的計算 3 6 [ ( )]2SzqbF G FT ???? ?? ? ?? ?(N? cm) [3] 其中： SF — 運動方向的切削抗力 SF =768N ? — 磨 擦 系數(shù) ? = zF — 垂直方向的切削力 zF =576N G — 工作臺重量 G =1500N ? — 總機械效率 ? = 則： ? ?3 6 0 . 0 1 7 6 8 0 . 2 1 5 0 0 5 7 6 1 5 0 . 62 3 . 1 4 0 . 7 5 0 . 6qT N c m? ? ? ?????????? (3) 確定步進電機最高工作頻率 max 1000 / pFv?? 快 (式 —1) 其中 v 快 =所以 fmax=1000第 2 章 機械部分設(shè)計 11 初選 110BF003 電機 (4) 求降速 傳動 比 i 絲杠螺距 t=6mm / 3 6 0 ( 0 .7 5 6 ) / 3 6 0 0 .0 1 1 .2 5bpi t v?? ? ? ? ? ? 傳動比合適 ,確定選用 110BF003 電機，電機外形尺寸如下： 外徑： 110mm 長度： 160mm 軸徑： 11mm 重量： 60N 選用兩齒輪齒數(shù) Z1=24,Z2=30 (5) 確定齒輪模數(shù)及有關(guān)尺寸 齒輪模數(shù)根據(jù)結(jié)果設(shè)計取 m=2 d1=224=48mm da1=d1+2mg48+22=52mm df1==2=43mm d2=230=60mm da2=d2+2m=60+22=64mm df2==2=55mm 頂隙 c= 齒寬 b=15mm 中心矩 A=(d1+d2)/2=(60+48)/2=54mm (6) 計算步進電機慣性負載 Jd 221 1 2 2 3( / ) ( ) ( 18 0 / ) ( 2. 4 3d D p bJ J J Z Z J J ? ? ?? ? ? ? ? ? ?式 ） [3] 其中： 第 2 章 機械部分設(shè)計 12 Jd— 整個傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的慣性負載 (kg178。cm 2) JD— 步進電機軸的傳動慣量 J1— 齒輪 Z1 的轉(zhuǎn)動慣量 J2— 齒輪 Z2 的轉(zhuǎn)動慣量 J3— 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 M— 工作臺重量 (含工件夾具 ) (kg) δP— 脈沖當(dāng)量 (cm/step) 對于實心軸、齒輪、絲杠等圓柱零件的轉(zhuǎn)動慣量可按下公式計算 : J=179。10 4D4L(kgcm2) [3] 則： J1=104=6210(kg cm2) J2=104=15163(kg cm2) J3=104=68539(kg cm2) 忽略 JD，則： 222 4 0 . 0 1 1 8 00 . 6 2 1 ( ) ( 1 . 5 1 6 3 6 . 8 5 3 9 ) 1 5 0 0 ( ) 8 8 1 . 3 93 0 0 . 2 5dJ ? ?? ? ? ? ??(kg cm2) 所以：電動機慣性負載為 與步 進電機相連的漸開線圓柱齒輪接觸疲勞強度的校核 (1) 小齒輪傳遞的功率 第 2 章 機械部分設(shè)計 13 P≥FcV快 =768(2) 小齒輪轉(zhuǎn)速 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 5 2 3 9 / m in 0 . 0 4 /6 0 2 0 0Vn r r sD?? ?? ? ? ?? 小齒輪傳遞的扭矩 T1 1 209 5 4 9 7 9 . 92 . 3 9 1 0 0 0T N m? ? ?? (3) 選擇大齒輪與小齒輪的材料 : 大齒輪： 42GrMo 調(diào)制處理 硬度 255～ 286HBS、 δHlim1=1125N/mm2 小齒輪 ZG35GrMo，調(diào)制處理 硬度 179～ 255HBS， δHlim2=1145N/mm2 (4) 計算齒面接觸疲勞強度 11utH H E A V H HF uZ Z E K K K Kbd? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? [3] 其中： 分度圓上的圓周力 Ft Ft=2π/d1=2使用系數(shù) :查表 ， KA= 動載系數(shù) kv 齒 輪 圓 周 速 度 ：v=πd1n1/601000=(π48)/(601000)=6mm/s 根據(jù)圓周速度，選擇齒輪 精 度等級為： 10—10—9GB10095—88 第 2 章 機械部分設(shè)計 14 VZ/100=648/100= KV= 齒向載荷分布系數(shù) KHβ 按 1/ / 4 8 2 0 .2 82dab da? ? ? ? ? ? ? KHβ= 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH： ZH= 材料彈性系數(shù) ZE： 2EZ = 1 8 9 .8 N /c m , 1Z ?? ? 將以上參數(shù)代入式 —1 中 2H 3 3 2 9 1 . 2 5 11 . 8 1 8 9 . 8 1 . 8 5 1 . 0 2 1 . 0 5 1 . 3 9 4 1 /2 7 4 8 1 . 2 5 N m m? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? 計算安全系數(shù) ZN 先計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) t=70000h N1=60Vn1t=60170000=106 N2=60Vn2t=60170000=106 對 調(diào)質(zhì) 鋼 ，可以查得 N∞=106 因為 N1N2≤N∞ ，所以取 N1=1， N2=,潤滑油膜系數(shù) ELVR按 V=6mm/s 選 220 號 普 通 工 業(yè) 齒 輪 油 ， 運 動 粘 度V50=200mm2/s。 查圖 ， ZLVR= 第 2 章 機械部分設(shè)計 15 工作硬化系數(shù) ZW：因為小齒輪齒面未硬化處理，齒面未光整，故取 ZW=1 接觸強度計算尺寸系數(shù) ZX： 查圖 ， ZX=1 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)計算公式： SH1=1125111/941=1.09 SH2=114511/941= SHmin=1。 SH SHmin, 故安全 選擇回轉(zhuǎn)工作臺的步進電機 (1) 確定脈沖當(dāng)量 δP=,步矩角 Qb=176。/step (2) 步進電機啟動力矩的計算 3 6 [ ( ) ] 3 6 0 . 0 5 [ 7 6 8 0 . 2 5 ( 1 5 0 0 5 7 6 ) ] 3772 2 1 . 5 0 . 6p S ZqbF F GT N c m?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? (3) 確定步進電機的最高工作頻率 fmax=1000V/δP () 其中： V=所以 fmax=1000(4) 求齒輪 傳動 比 第 2 章 機械部分設(shè)計 16 因