【正文】 滾珠數(shù)量，=2X圈數(shù)X列數(shù) Z —— 一圈的滾珠數(shù)， Z=（外循環(huán)） —— 滾珠絲桿公稱(chēng)直徑 則 支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形采用51205推力球軸承 = =式中 軸向工作載荷， = kgf 滾動(dòng)體直徑，= mm Z 滾動(dòng)體數(shù)量==15進(jìn)行預(yù)緊，則== =++= 定位精度 穩(wěn)定性校核 （N）式中 E—— 材料彈性模量，鋼 E I—— 截面慣性矩，絲桿 I 其中為絲桿內(nèi)徑 （） L—— 絲桿兩支承間距離（）—— 絲桿支承方式系數(shù)，一端固定一端簡(jiǎn)支 =則= = 為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般則此滾珠絲桿不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn) 本章主要是對(duì)滾珠絲桿副進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，選型的依據(jù)和校核。其預(yù)緊方式有墊片式，羅紋式，齒差式和變導(dǎo)程式等。鋼珠每一個(gè)循環(huán)閉路稱(chēng)為列。第4章 滾珠絲桿副設(shè)計(jì)計(jì)算 滾珠絲桿螺母副的計(jì)算滾珠絲桿螺母副具有傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)可逆和不自鎖性，能夠預(yù)緊，定位精度和重復(fù)定位精度高，同步性好，使用壽命長(zhǎng)，使用可靠、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床中。所選電機(jī)額定功率該電機(jī)滿(mǎn)足功率要求. 轉(zhuǎn)矩過(guò)載校核 查[2]P251轉(zhuǎn)矩過(guò)載校核的公式為: 式中——折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩的最大值 ——電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最大值(過(guò)載轉(zhuǎn)矩)折算到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩最大值該電機(jī)滿(mǎn)足轉(zhuǎn)矩過(guò)載校核原則.需要指出的是,電動(dòng)機(jī)的選擇不僅取決于功率,還取決于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求、穩(wěn)態(tài)精度、低速平穩(wěn)性、電源是直流還是交流等因素。圖32 電機(jī)工作圖 轉(zhuǎn)速校核經(jīng)核算鞋楦加工機(jī)主軸最高轉(zhuǎn)速為80rpm，折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速為640rpm，遠(yuǎn)小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速3000rpm，故電機(jī)轉(zhuǎn)速符合要求。 選擇電機(jī)的校核慣量匹配校核比值的大小對(duì)伺服系統(tǒng)性能有很大的影響,中小慣量的伺服電機(jī)特點(diǎn)式轉(zhuǎn)矩/慣量比大,時(shí)間常數(shù)校,加減速能力強(qiáng),所以其動(dòng)態(tài)性能好,使用中小慣量電動(dòng)機(jī)容易發(fā)生對(duì)電源頻率的響應(yīng)共振,當(dāng)存在間隙、死區(qū)時(shí)容易造成振蕩或蠕動(dòng)，這才提出了“慣量匹配原則”，并有了在數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)采用大慣量電動(dòng)機(jī)的必要性. 對(duì)于慣量較小的交流服電機(jī)，其比值推薦 。m2平均分配到四根主軸的電機(jī)功率為1Kw 式中P——軸傳遞的功率，為1KwN——軸的轉(zhuǎn)速，為80r/min ——許用的轉(zhuǎn)切應(yīng)力，在選取軸的材料時(shí)候，選用45號(hào)鋼由[1]表153可知道=30Mp 所以 所以最小軸徑處取30mm，取軸肩過(guò)渡，最大軸徑處為35mm，軸長(zhǎng)取400mmJ主軸=103=cm2由危險(xiǎn)截面處的amax=628K，代入（34）式，得到： 將所有的已知條件代入到（35）式當(dāng)中去得當(dāng)K= i=；并且此時(shí)算代入到公式（33）中驗(yàn)算所選的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是否符合要求，又驗(yàn)算得到所需要的轉(zhuǎn)矩故此時(shí)所選的電機(jī)是符合要求，但是考慮要最大限度的利用電機(jī)。（3）具有全閉環(huán)控制功能：通過(guò)外接高精度的光柵尺，構(gòu)成全閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度。cm2)最大軸向力(N)2800電機(jī)選擇的依據(jù)：當(dāng)已經(jīng)初選了電機(jī)和行星減速器后，就可以在初選了電機(jī)和減速器的基礎(chǔ)上可以計(jì)算出一個(gè)最佳的傳動(dòng)比，當(dāng)計(jì)算出的最佳傳動(dòng)比與比所選減速器的傳動(dòng)比小而且又比較接近減速器的傳動(dòng)比時(shí)，同時(shí)由公式所計(jì)算出的電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩小于所選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，就說(shuō)明所選的電機(jī)和減速器是合適的。在考慮減速器的減速比的選擇的時(shí)候，由于當(dāng)減速器的級(jí)比越大時(shí)，減速器的回程間隙也就越大，回程間隙越大，則在整個(gè)的傳動(dòng)過(guò)程中的傳動(dòng)準(zhǔn)確性也就越低，所以綜合考慮決定選用級(jí)比為1的行星減速器，這樣就可以可靠的保證在整個(gè)的傳動(dòng)過(guò)程中傳動(dòng)的精度及準(zhǔn)確性。由于增加了行星齒輪的數(shù)量，所以二級(jí)或三機(jī)減速級(jí)的長(zhǎng)度會(huì)有所增加，效率會(huì)有所下降。由以上分析可知,當(dāng)電機(jī)消耗的轉(zhuǎn)矩最小時(shí),此時(shí)的傳動(dòng)比為最佳的傳動(dòng)比i，對(duì)（33）式來(lái)說(shuō)，即時(shí)，可獲得最佳傳動(dòng)比率i。（1）電機(jī)軸上的等效力矩 （31）（2）折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （32）（3）則電機(jī)所需扭矩 （33）分析計(jì)算公式，對(duì)于負(fù)載力矩一定時(shí)：由（31）式可以看出電機(jī)軸上的等效力矩和齒輪的總傳動(dòng)比成反比，i越大，折算到電機(jī)軸上的等效力矩越??；由（32）式可以看出折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和齒輪的總傳動(dòng)比的平方成反比，i越大，折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越??；單從這兩個(gè)式子來(lái)看，選擇較大的的傳動(dòng)比就可以選用較小容量的伺服電機(jī)，但事實(shí)上，負(fù)載存在一個(gè)amax參數(shù)，amax為危險(xiǎn)截面時(shí)C向允許的最大角加速度，負(fù)載的amax折算到電機(jī)軸上的等效加速度為amaxm 加工鞋楦的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量鞋楦質(zhì)量m=2Kg 平均回轉(zhuǎn)半徑取100mm，則加工鞋楦的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL可由下式計(jì)算得出： 傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量初定齒輪的分度圓直徑為116mm，模數(shù)取為2，則齒數(shù)Z=58，確定齒寬為20mm八個(gè)齒輪之間的傳動(dòng)比均為1，則每個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均相等J1=D4L103(Kg銑刀的角速度ω===1256rad/s則銑刀的線速度V=ω綜合以上因素，可看出方案耳與方案一相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）加工面大大減少，整體精度有很大提高；（2）主軸箱和尾架高度減少了近一半，其垂直度得到保證；（3）整體剛度大大提高，工作起來(lái)更穩(wěn)定；（4）加工范圍大大提高，幾乎可滿(mǎn)足各種正常鞋楦加工需求。該方案中把主軸箱部分和尾架部分的下半部截掉，而把整個(gè)底座做成一體，底座由鋼板焊接而成，在焊完后再進(jìn)行整體加工，這樣整個(gè)底座的加工面和加工孔可在一次裝夾中加工出來(lái)。但該方案存在以下缺點(diǎn)：（1）由于分開(kāi)加工且加工面過(guò)多，組裝后精度低；（2）主軸箱和尾架太高垂直精度不容易保證；（3）分離式布局整體剛度不夠，容易松動(dòng)。輔助裝置由排屑、加工窗升降門(mén)、照明及防護(hù)等裝置構(gòu)成。機(jī)床本體由夾具系統(tǒng)、C向進(jìn)給裝置、Z向進(jìn)給裝置、X向進(jìn)給裝置、刀具系統(tǒng)和輔助裝置構(gòu)成。（6）C向部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（2）伺服電機(jī)選型（包括等效轉(zhuǎn)矩計(jì)算、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算）。我國(guó)已加入WTO,制鞋業(yè)既有機(jī)遇,又有挑戰(zhàn)。而國(guó)外的刻楦機(jī)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，他們改變了傳統(tǒng)模式，全部采用封閉式結(jié)構(gòu)，毛坯楦豎向固定在刻楦機(jī)上，極大地減少了噪音和粉塵污染，節(jié)約了設(shè)備占地面積。是鞋的成型模具。鞋楦不僅決定鞋造型和式樣，更決定著鞋是否合腳，能否起到保護(hù)腳的作用?？涕笝C(jī)也不使用母楦，而是將在計(jì)算機(jī)三維系統(tǒng)上進(jìn)行的鞋楦設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)做成軟盤(pán)，直接插入數(shù)控刻楦機(jī)的計(jì)算機(jī)，即可按設(shè)計(jì)的鞋楦數(shù)據(jù)，刻出所需的楦型。在這種形勢(shì)下,要想迅速提高我國(guó)鞋業(yè)設(shè)計(jì)制造水平,全面提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,研制開(kāi)發(fā)新型數(shù)控刻楦機(jī)和鞋楦CAD/CAM系統(tǒng)勢(shì)在必行。（3）滾珠絲桿副設(shè)計(jì)計(jì)算。（7）主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算。其中,夾具系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鞋楦的夾持。圖21 數(shù)控鞋楦機(jī)工作原理圖如圖22所示采用主軸箱，尾架和底座各自獨(dú)立布局。圖22 總體布局方案一 方案二由于考慮到方案一的一個(gè)很致命的缺點(diǎn)（精度低）而有可能達(dá)不到生產(chǎn)廠商要求的加工精度，這樣就體現(xiàn)不出數(shù)控鞋楦加工機(jī)應(yīng)有的精度優(yōu)勢(shì)，等于浪費(fèi)了大量金錢(qián)去做無(wú)用的數(shù)控設(shè)備。這很大的提高了精度。 方案的優(yōu)選在經(jīng)過(guò)對(duì)以上方案從機(jī)加工能力，機(jī)床本身精度分析和經(jīng)濟(jì)性等方面的比較后可看出方案二在整體上更合理，更優(yōu)秀。r=1256=由于銑刀的電機(jī)功率為2，因?yàn)楸緳C(jī)床為四把刀具同時(shí)加工四只鞋楦。cm2)= Kgi,齒輪的總傳動(dòng)比i越大，則等效加速度越大，電機(jī)消耗的轉(zhuǎn)矩也就越大，由此可以知道當(dāng)總傳動(dòng)比越大時(shí)則折算到電機(jī)上的最大角加速度也就越大，也就是說(shuō)電機(jī)本身所消耗掉的轉(zhuǎn)矩也就越大，即電機(jī)輸出的有效轉(zhuǎn)矩越小，因此傳動(dòng)比的大小對(duì)選擇伺服電機(jī)的容量的大小起著關(guān)鍵性的作用。將（31）（32）式代入（33）式 最佳傳動(dòng)比產(chǎn)生的條件，即令計(jì)算過(guò)程：得到i的計(jì)算表達(dá)式如下 （34） 電機(jī)和減速器的選擇C軸為楦坯的回轉(zhuǎn)軸，它由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同軸裝有高精度的脈沖編碼器，分辨率為2500p/r,檢測(cè)脈沖倍頻（DMR）nDMR為4，即4倍頻后C軸的脈沖當(dāng)量Scp為行星減速器特點(diǎn)說(shuō)明：行星減速器是一種共軸線式傳動(dòng)形式，具有共軸線傳動(dòng)特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上采用了對(duì)稱(chēng)分流傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，即用幾個(gè)完全相同的行星輪均勻分布在中心輪圓周附近共同分擔(dān)載荷，減速級(jí)數(shù)越大，回程間隙越大，精度也隨之降低，因此在選擇行星減速器時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮級(jí)數(shù)為1的行星減速器型號(hào)?；爻涕g隙——將輸出端固定，輸入端順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，使輸出端產(chǎn)生額定扭矩+2%扭矩時(shí)，減速機(jī)輸入端有一個(gè)微小的角位移，此角位移即為回程間隙。選擇德國(guó)NEUGART產(chǎn)，型號(hào)WPLE120。鞋楦本身的加工過(guò)程為變加速運(yùn)動(dòng)，加工主軸的角加速度較大，危險(xiǎn)截面的折算到電機(jī)主軸上，則電機(jī)主軸承受更大的扭矩?fù)p耗。（4）具有一系列方便使用的功能。繼續(xù)對(duì)區(qū)不同的數(shù)值，只要所選的數(shù)值與減速器的減速比的乘積為整數(shù)就可以，因?yàn)殡姍C(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)出的脈沖數(shù)應(yīng)該為整數(shù)而不能是小數(shù)，所以綜合考慮選K=1時(shí)，根據(jù)前面同樣的計(jì)算方法可以計(jì)算出此時(shí)的最佳傳動(dòng)比i= ，通過(guò)驗(yàn)算公式可以計(jì)算得到此時(shí)所需的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩當(dāng)時(shí)，計(jì)算得到相應(yīng)的傳動(dòng)比，通過(guò)驗(yàn)算公式也可以得到，隨K值的增大最佳傳動(dòng)比是不斷下降的，得到的所需轉(zhuǎn)矩均小于電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，但考慮和選擇的行星減速器i=8有非常大的差距。cm2將所有的已知條件代入到（35）式當(dāng)中去得當(dāng)K=， i=（