【正文】 院學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 徐州工程學院學位論文版權協議書 本人完全了解徐州工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸徐州工程學院所擁有。模塊化的 XY數控工作臺，通常由導軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動機等部件構成。 該設計 從確定小 型數控 車 床的方案入 手 ，設計 進給 系統(tǒng)的裝配圖和主要零件 圖 。 裝配圖 。數控機床是采用了數控技術的機床。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現，均可通過計算機軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給 伺服驅動 裝置驅動 電機 或液壓執(zhí)行元件帶動設備運行。但同時也要看到，我們國家的制造業(yè)和西方發(fā)達資本主義國家的制造業(yè)還有差距，而且在某種層度上說，差距還很大，這就要求我們國家還要付出更大的努力去提高我國的制造 業(yè)在世界制造業(yè)中的地位，使我國的制造業(yè)對我國的經濟發(fā)展能夠發(fā)揮更大的作用，為人民和人類帶來更大的幫助。傳統(tǒng)的機械加工都是用手工操作普通機床作業(yè)的，加工時用手搖動機械 刀具 切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產品的 精度 的。數控機床 是集機械、電氣、 液壓 、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的 機電一體化 產品。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 2 設計主要任務 進給系統(tǒng)機械傳動結構是伺服進給系統(tǒng)的主要組成部分，主要由傳動機構、運動變換機構、導向機構、執(zhí)行件組成，它是實現成形加工運動所需的運動及動力的執(zhí)行機構。合理設計進給系統(tǒng)的結構；完成進給部件（包含滾珠絲杠螺母副、燕尾槽導軌、導軌防護罩等）的結構設計及總圖和零件圖；完成主傳動系統(tǒng)的設計計算；完成二萬字的畢業(yè)論文及 5000字的譯文。但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。數控車床進給系統(tǒng)的機械主體部分直線導軌和滾珠絲杠，聯軸器，工作臺面。 它 是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加載荷的結 構。 采用滾珠絲杠副，滾珠絲杠直接與聯軸器連接。 滾動直線導軌副動靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動性極好。交流伺服電動機主要由 一個用以產生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉電樞或轉子組成。 工作臺草圖如 上 圖 21。 交流伺服電動機使用時，激磁繞組兩端施加恒定的激磁電壓 Uf，控制繞組兩端施加控制電壓Uk。在目前國內的數字控制系統(tǒng)中，步進電機的應用十分廣泛?，F就二者的使用性能作一比較 。為了適應數字控制的發(fā)展趨勢， 運動控制系統(tǒng) 中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。 步進電機在低速時易出現低頻振動現象。 交流伺服電機運轉非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現振動現象。 下面是選擇電機時應滿足的條件： （ 1）機床無負載時，加在電動機上的力矩應小于電動機的連續(xù)額定力矩的 50%一下。這樣我們只需計算加速力矩，并在允許時間內核算力矩在電動機的機械特性的斷續(xù)區(qū)內。 這里我們依據負載來選擇電動機。其最大 轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。 無論是否在切削，是垂直軸還是水平軸， F 值取決于工作臺的重量，摩擦系數， F 值還與平衡錘有關。所以，在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當的控制電機。其特點如下： 1）具有獨特的磁極形狀，使轉矩波動最小； 2）外面沒有機殼，定于鐵心直接在空氣中冷卻，這種結構使電動機溫升能減到最低； 3）具有高的轉矩 /慣量比，能承受高的加減速； 4）由于采用了集中磁力線機構，在保證高輸出轉矩的情況下，電動機體積小而且重量輕； 5）由于采用高頻脈寬調制控制，電動機只有很低的噪聲和振動。由于具有很小的 摩擦阻力 ，滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業(yè)設備和精密儀器。內循環(huán)滾珠絲杠副的每個螺母有 2 列、 3 列、 4 列、 5 列等幾種，每列只有一圈；外循環(huán)每列有 圈、 圈和 圈等 幾種。內循環(huán)均采用反向器實現滾珠循環(huán)，反向器有兩種類型。滾動絲杠螺母機構雖然結構復雜制造成本高。但其軸向尺寸不已太長，剛性較差。其特點是結構緊湊、絲桿剛性較好。 （ 4）絲桿固定、螺母傳動并移動。 滾珠絲杠副特點 滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機構，其具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有中間傳動元件 — 滾珠。 由于 滾珠絲杠副 的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動 ,所以能得到較高的運動效率。 滾珠絲杠副是用 日本 制造的世界最高水平的機械設備連貫生產出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對溫度、濕度進行了嚴格的控制，由于完善的品質管理體制使精度得以充分保證。 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使 軸向間隙 達到負值 ,進而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內通過給滾珠加予壓力 ,在實際用于機械裝置等時 ,由于滾珠的斥徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 力可使絲母部的剛性增強 )。我國生產的滾珠絲杠副的螺紋滾道有單圓弧形和雙圓弧形。由于單圓弧形 滾道加工用砂輪加工成型比較簡單，故容易得到較高的加工精度。由于加工其型面的砂輪修整和加工、檢驗均比較困難，故加工成本較高。 （ 4）防止熱變形：熱變形對精密螺旋傳動的定位精度有著重要的影響。設計細長絲杠時，應考慮防止或減小自重彎曲變形的措施。 （ 7）合理潤滑是減小驅動轉矩、提高傳動效率、延長螺旋副使用壽命的重要環(huán)節(jié)。 （ 8）用內循環(huán)滾珠絲杠副，必須使絲杠螺紋兩端中至少有一端的滾珠螺紋是通牙，并該端所有外圓尺寸均小于絲杠螺紋底徑 d2,否則無法裝配螺母。這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 雙螺母齒差預緊調整式 可實現定量調整即可進行精密微調，使用中調整方便。 根據防塵防護條件以及對調隙及預緊的要求，可選 擇適當的結構形式。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 15 絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷 22()acr EIF l??? 式（ ） 其中 E=206Gpa L= 44 841 1064 64a dIm?? ?? ? ? ? 式（ ） 取23? ? 則2 9 8 52206 10 10 102( )3crFN? ?? ? ?? ? ?? 安全系數5 1 10crmFS F ?? ? ?? 式（ ） 由 [S]=，顯然 S[S]成立，故絲杠是安全的 ,不會失穩(wěn) （ 2）速長絲杠工作時可能發(fā)生共振，因此需驗算其不會發(fā)生共振的最高轉速 — 臨界轉速 crn ，要求絲杠的最大轉速 crn?maxn ? ? m i n/32uldf5011n22212ccr ??????? ????? 式（ ） 所以 crn?maxn 所以絲杠不會發(fā)生共振。 (5)效率驗算 見式 ()： 39。密封可分為靜密封和動密封兩大類。動密封可以分為旋轉密封和往復密封兩種基本類型。根據潤滑膜壓力的產生方式不同又可分為流體動壓潤滑（靠摩擦表面的幾何形狀和相對運動由粘性流體的動力作用產生 壓力平衡 外載荷 )和流體靜壓潤滑 (由外部將一定壓力的流體送入摩擦表面間 ， 靠流體的靜壓平衡外載荷）兩種 ； 邊界摩擦 潤滑 ， 摩擦表面間存在一層薄膜 (邊界膜 )時的潤滑狀態(tài)；它可分為吸附膜（潤滑劑中的極性分子吸附在摩擦表面所形成的膜，包括物理吸附膜和化學吸附膜）和 化學反應 膜（潤滑油中的添加劑與金屬表面起化學作用生成能承受較大載荷的表面膜）兩類。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內孔螺紋表面與絲杠螺紋之間略有間隙，故又稱迷宮式密封圈。防護套的形式有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。因此，滾珠絲杠的軸向剛度和位移精度要求很高。此種方式用于絲杠較長的情況，當熱變形造成絲杠伸長時，其一端固定，另一端能作微量的軸向浮動，安裝時應注意使推力軸承端遠離熱源及絲杠的常用段，以減少絲杠熱 變形的影響。它的兩端均采用雙重支撐并施加預緊，使絲桿具有較大的剛度，這種方式還可使絲杠的溫度變形轉化為推力軸承的預緊力，但設計時要求提高推力軸承的承載能力和支撐剛度。滾珠絲杠一般配用標準滾動軸承。舉例如下： （ 1）深溝球軸承。因此在輕載時應用廣泛。 （ 3）圓錐滾子軸承。推力軸承一般軸向承載能力很強，支承剛度很大，但極限轉速較低，運動造勢較大。該軸承的 數據表 210： 表 27 角接觸軸承的數據 d(mm) D(mm) B(mm) minad(mm) maxaD(mm) maxar(mm) 2d (mm) 2D (mm) minr (mm) rC (kN) orC (kN) 15 32 9 軸承配合與潤滑 滾動軸承的潤滑目的是減少軸承內部摩擦及摩損，防止燒粘、其潤滑效用如下 ： （ 1） 減少摩擦及摩損。相反地，油粘度低，潤滑油膜厚度不 好，則縮短。 （ 4） 也有防止異物侵入軸承內部，或防止生銹、腐蝕之效果。但是，脂徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 20 潤滑有可以簡化軸承周圍結構的特長，將脂潤滑和油潤滑的利弊比較。軸承外圈 與座孔一般選用 J K MH7 等較松的配合。聯軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯接。只有在載荷平穩(wěn)，轉速穩(wěn)定，能保證被聯兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯軸器。 （ 4） 非金屬彈性元件的撓性聯軸器 在轉速不平穩(wěn)時有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合 （ 5） 金屬彈性元件的撓性聯軸器：除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或 低溫場合。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 21 聯軸器 基本要求 在選擇標準聯軸器時應根據使用要求和工作條件 ,如承載能力 ,轉速 ,兩軸相對位移 ,緩沖吸振以及裝拆 ,維修更換易損元件等綜合分析來確定。這將直接影響聯軸器類型的選擇 ,是選型的首要依據之一。 (3)工作機的轉速高低 ,對于需告訴運轉的兩軸連接 ,應考慮選擇聯軸器的結構具有高平衡精度特性 ,以消除離心力而產生 的振動和躁聲 ,增加相關元件的磨損和發(fā)熱而降低傳動質量和使用壽命。 (6)聯軸器的可靠性 ,使用壽命和工作環(huán)境。標準聯軸器選購方便，價格比自行設計的非標準聯軸器 要便宜很多。 表 28 聯軸器性能 類別 聯軸器名稱 轉矩范圍 軸徑范圍 mm 最高轉速r/min 特點及應用說明 固定式 套筒聯軸器 圓錐銷 3~4000 平鍵 71~5000 半圓鍵 8~450 花鍵 150~12500 4~100 20~100 10~35 25~102 一般小于等200~250 結構簡單，制造容易，徑向尺寸小，成本低。當兩軸對中精度較低時，將引起較大的附加載荷，適用于工作平穩(wěn)的一般傳動，高速傳動時需要有高的對中和制造精度。而且只能連接兩軸直徑相同的圓柱形，軸伸一般用于工作平穩(wěn)的功率傳動軸系。 設計人員在選用聯軸器時應立足于從軸系傳動系統(tǒng)的角度需要來選擇聯軸器，應避免單純的只考慮主、從動端聯接選擇聯軸器。 由絲 杠的軸徑和 Tc 選取聯軸器 :由表 ]聯軸器的性能比較后選用圓錐銷套筒聯軸器 。 (4)聯軸器的對中和對中保持程度 ,保持良好的對中是使運轉正常的前提 ,防止產生過大附加載荷及其他不良工況。 (2)聯軸器連接的軸系及其運轉情況。 (1)原動機和工作機的機械特性。當實際載荷超過事前限定的載荷時，保險環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截斷運動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致損壞，即起安全保護作用。 （ 3） 無彈性元件的撓性聯軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉速不穩(wěn)定或經常正、反轉時，有沖擊噪聲。聯軸器是用來聯接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械傳動件。 聯軸器簡介 聯軸器是用來聯接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。滾動 軸承是標準零件，因此，軸承內圈與軸頸的配合采用基孔制，軸承外圈與座孔的配合采用基軸制。為了使軸承很好地發(fā)揮機能，首先，要選擇適合使用條件、使用目的的潤滑方法。循環(huán)給油法等可以用油排出由摩擦發(fā)生的熱，或由外部傳來的熱，冷卻。 （ 2） 延長疲勞壽命。60 接觸角推力角接觸軸承， 代號 7202AC 型。該軸承能承受較大載荷，用其代替短圓柱滾子軸承和推力軸承，則剛度提