雙驅(qū)動滾動支承直線進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與靜動校核分析-wenkub
2023-07-01 23:18:40 本頁面
【正文】 業(yè)國家競爭的焦點(diǎn)。數(shù)控車床則是指利用數(shù)字化技術(shù)來控制加工過程和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)床。本文以雙滾動絲杠驅(qū)動直線進(jìn)給進(jìn)給系統(tǒng)為研究對象，對目前國內(nèi)外機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的研究狀況進(jìn)行了簡單介紹；利用三維造型軟件Pro/e，對雙驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)的組成部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及裝配；并基于有限元的分析方法，利用ANSYS軟件對進(jìn)給系統(tǒng)的重要部件如工作臺、底座和滾珠絲杠進(jìn)行了模態(tài)分析，并對滾珠絲杠做了靜力分析，并進(jìn)行了壓桿穩(wěn)定的校核；在最后對“支撐部分壁厚對模態(tài)各階頻率的影響”做了分析。關(guān)鍵字 進(jìn)給系統(tǒng) 靜動態(tài)分析 有限元 ANSYS畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要Title The analysis of static and dynamic characteristics of scrolling support linear feed system with dual drive of machining centerAbstractThe feed drive system is an important part of CNC machining center, The design and static and dynamic character of the feed system will directly affect the accuracy of machining center.Based on the feed system with dual drive as the research object, the present research status at home and abroad of the feed system of machine tool were introduced. We use software Pro/e to finish the design and modeling of the ponents of system. We use ANSYS software (based on FEM) to do the modal analysis of the table, the base and the ball screw. We also do the static analysis of ball screw and check the stability of pression bar of the Screw. Finally, we do the analysis of the influence of thickness of the support section to each order modal frequency.Keywords Feed system Static and dynamic characteristics ANSYS第 Ⅰ頁 共 Ⅰ 頁本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）目 次1 緒論 1 研究背景 1 雙驅(qū)動直線進(jìn)給系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 1 本文研究內(nèi)容 32 雙絲杠驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 雙絲杠驅(qū)動直線進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程 5 進(jìn)給系統(tǒng)要求的技術(shù)參數(shù) 5 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 滾珠絲杠選型 6 絲杠支承設(shè)計(jì) 8 伺服電動機(jī)的選型 9 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 工作臺設(shè)計(jì) 12 底座設(shè)計(jì) 14 系統(tǒng)剛度的驗(yàn)算 153 雙驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)的有限元建模與靜動態(tài)分析 18 有限元及ANSYS簡介 18 有限元方法簡介 18 ANSYS簡介 18 模態(tài)分析 19 模態(tài)分析簡介 19 滾珠絲杠的模態(tài)分析及靜力學(xué)分析 19 工作臺的模態(tài)分析 26 底座的模態(tài)分析 30 模態(tài)對比分析 33結(jié) 論 36致謝 37參考文獻(xiàn) 38第 39 頁 共 39 頁本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）1 緒論 研究背景數(shù)控即數(shù)字控制(Numerical Control，NC)，是數(shù)字程序控制的簡稱。一個國家數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和水平已經(jīng)成為了衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度和綜合國際競爭力的重要指標(biāo)[2]。我國目前也正在采取各種積極措施來大力的發(fā)展我國的數(shù)控技術(shù)，以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)來振興我國的機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為了發(fā)展的重中之重。大連理工的戴曙總結(jié)了一套關(guān)于數(shù)控機(jī)床直線進(jìn)給系統(tǒng)的傳動設(shè)計(jì)計(jì)算方法以及其中比較重要的傳動部件和滾珠絲杠及絲杠支承的計(jì)算設(shè)計(jì)方法。曹永峰完成了“數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給CAD系統(tǒng)”的研究與開發(fā)；薛東彬完成了基于Pro/E的滾珠絲杠參數(shù)化設(shè)計(jì)；安琦瑜，馮平法，郁鼎文等完成了基于 FEM研究方法 的滾珠絲杠直線進(jìn)給系統(tǒng)的動態(tài)性能分析；趙萬軍完成了基于ANSYS的滾珠絲杠直線進(jìn)給系統(tǒng)的靜動態(tài)特性分析等等。為了更好的去適應(yīng)高速化高精度化的要求，改進(jìn)并提高滾珠絲杠的靜態(tài)動態(tài)性能，一些學(xué)者和專家考慮將傳統(tǒng)的單滾珠絲杠驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，改為采用雙滾珠絲杠驅(qū)動的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)。郭崇嵩，芮執(zhí)元，劉軍等以國家科技重大專項(xiàng)—動梁無滑枕立式銑車復(fù)合加工中心雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)工作臺為研究對象，通過有限元的分析方法對豎直方向（即Z軸方向）的雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了靜動態(tài)特性分析[18]由昆明機(jī)床廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的TGK46100機(jī)床，也是采用的雙絲杠驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)。 本文研究內(nèi)容進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)是加工中心的重要組成部分，進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，靜動態(tài)的特性如何將會直接的影響到加工中心的加工精度。（4）并基于有限元的分析方法，利用ANSYS軟件對進(jìn)給系統(tǒng)的重要部件如工作臺、底座和滾珠絲杠進(jìn)行了模態(tài)分析，并對滾珠絲杠做了靜力分析，并進(jìn)行了壓桿穩(wěn)定的校核。 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)交流何服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速ndmax有2000r/min，3600r/min ，4500r/min，6000r/min，不等。這里選用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。這里選定脈沖當(dāng)量為a=。脈沖編碼器2與電機(jī)軸相連，安裝在交流伺服電機(jī)內(nèi)。0級精度的絲杠V300=。絲杠在運(yùn)動時的所受到的最大的外載荷為縱向最大進(jìn)給力和同方向的滑動摩擦力；而在運(yùn)動時所受到的最小外載荷為單獨(dú)的滑動摩擦力。所以絲杠的實(shí)際平局載荷Fm*= Fmτ，最大載荷Fmax*=Fmaxτ。工作臺最低速度為3mm/min，故可認(rèn)為絲杠最低轉(zhuǎn)速為0。L=60nm+h106=60225015000106=2025 ( 106r) ()絲杠的當(dāng)量載荷：Cm=32025= kN ()所選的滾珠絲杠，其額定動載荷Ca不得小于此值Cm，即Ca≥Cm。預(yù)緊力Fp=?Ca，其中?為預(yù)加載荷類型系數(shù)，這里取去?=。表 21 絲杠的支承方式本例中選取“兩端固定”的支承方法。關(guān)于軸承的安裝方式，若采用面對面的安裝方式，當(dāng)中間軸由于熱膨脹而變長的時候，軸承的游隙會變小，很可能造成滾珠軸承卡死的情況。m ()故最大切削力矩：T = Tf +Tp = Nm較為合適。m，許用最高轉(zhuǎn)速為5400 r/min，均滿足要求。所以， kg N電機(jī)主要其他參數(shù)為：最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax= N：空載加速轉(zhuǎn)矩是指：執(zhí)行部件從靜止以階躍指令加速到最快進(jìn)給速度時需要電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，這個轉(zhuǎn)矩不得超過伺服電動機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax[5]。 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算滾動導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)滾動導(dǎo)軌的工作條件來選取滾動導(dǎo)軌的型號，并進(jìn)行合理的配置。一般情況下加工中心均是采用兩根導(dǎo)軌條，每條導(dǎo)軌上有兩個滑塊。圖24 工作受力示意圖(1)首先考慮重力w和豎直切削力Fc的作用：R11=R21=R31=R41=W4+Fc4 ()(2)再考慮F（F=Fq）的作用：R12=R22=12Fyz ()R32=R42=12Fyz ()(3)綜合載荷：R1=R2=R11+R12=12Fyz+W4+Fc4 ()R3=R4=R31+R32=12Fyz+W4+Fc4 ()(4)將最大縱向進(jìn)給
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