【正文】 ）； L————花鍵工作長度； N————花鍵鍵數(shù)； K————載荷分布不均勻系數(shù)，K=～； 故此花鍵軸校核合格圖44 Ⅰ 傳 動 軸 軸承疲勞強度校核 機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進行疲勞驗算。 =24863 =32003 =19852 故軸承校核合格 傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計 齒輪的驗算 驗算齒輪強度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承載最大的齒數(shù)最小的齒輪，進行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。 II軸上的雙聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進行熱處理 傳至 II軸時的最大轉(zhuǎn)速為： =1450= == m= N== == 在三聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為272，且齒寬為B=14mm，u= ==1250MP 故三聯(lián)滑移齒輪符合標(biāo)準(zhǔn) 驗算602的齒輪； 602齒輪采用整淬 == == N== B=14mm u=1 ==1250MP 故此齒輪合格 驗算342的齒輪： 342齒輪采用整淬 == == N== B=14mm u=4 ==1250MP故此齒輪合格驗算302齒輪：302齒輪采用整淬 == == N== B=14mm u=1 ==1250MP 故此齒輪合格 傳動軸的驗算 對于傳動軸，除重載軸外，一般無須進行強度校核，只進行剛度驗算。 C————滾動軸承的額定負載（N），根據(jù)《軸承手冊》或《機床設(shè)計手冊》查取，單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）； ————速度系數(shù)， =為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速（r/min）； ————壽命系數(shù)，等于軸承的工作期限； ————壽命系數(shù)，對球軸承=3，對于滾子軸承=； ————工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機床），=～； ————齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設(shè)計手冊》 ； ————功率利用系數(shù)，查表3—3； ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2； P————當(dāng)量動載荷，按《機床設(shè)計手冊》 。 接觸應(yīng)力的驗算公式為 彎曲應(yīng)力的驗算公式為 （3—2） 式中N————齒輪傳遞功率（KW），N=； ————電動機額定功率（KW）； ————從電動機到所計算的齒輪的機械效率； ————齒輪計算轉(zhuǎn)速（r/min）； m————初算的齒輪模數(shù)（mm）； B————齒寬（mm）； Z————小齒輪齒數(shù)； u————大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，“+”號用于外嚙合，“—”號用于內(nèi)嚙合； ————壽命系數(shù)； ————工作期限系數(shù)； T————齒輪在機床工作期限（）內(nèi)的總工作時間（h），對于中型機床的齒輪取=15000～20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為，P為變速組的傳動副數(shù)； ————齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）； ————基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表3—1（以下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 ） m————疲勞曲線指數(shù)， 查表3—1； ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2； ————功率利用系數(shù)，查表3—3； ————材料強化系數(shù)，查表3—4； ————極限值，見表3—5，當(dāng)時，則取=，當(dāng)時，取=； ————工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取=～； ————動載荷系數(shù)，查表3—6； ————齒向載荷分布系數(shù)，查表3—9； Y————標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表3—8； ————許用接觸應(yīng)力（MPa），查表3—9； ————許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表3—9； 如果驗算結(jié)果或不合格時，可以改變初算時選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。 《機床設(shè)計指導(dǎo)》的教科書中的主軸組件柔度方程式在主軸端部C點加在主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： 式中————合理跨距；C————主軸懸伸梁；、————后、前支撐軸承剛度；該一元三次方程求解可得為一實根； 并且 機床傳動軸用滾動軸承，主要是因為疲勞破壞而失態(tài)，故應(yīng)進行疲勞驗算，其額定壽命的計算公式為： =500或按計算負荷的計算公式進行計算： 式中————額定壽命（h）； ————計算動載荷； T————工作期限（h），對一般機床取10000～15000小時。 對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。進行計算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠大于L時，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。 軸的抗彎斷面慣性矩（）圖411Ⅴ軸花鍵 花鍵軸 = 式中d————花鍵軸的小徑（mm）； D————花鍵軸的大徑（mm）； b、N————花鍵軸鍵寬、鍵數(shù)； 傳動軸上彎曲載荷的計算，一般由危險斷面上的最大扭矩求得： ==N 式中N————該軸傳遞的最大功率（kw)； ————該軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）； 傳動軸上的彎矩載荷由輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力、齒輪的圓周力為； =N 式中D————齒輪節(jié)圓的嚙合角； 齒輪的徑向力： （N）=1450N 式中————齒輪的螺旋角； = 符合校驗條件 花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為： 式中————花鍵傳遞的最大扭矩（N）； D、d————花鍵軸的大徑和小徑（mm）； L————花鍵工作長度； N————花鍵鍵數(shù)； K————載荷分布不均勻系數(shù)，K=～； =20（MPa） 故此花鍵軸校核合格 軸組件的剛度驗算 兩支撐主軸的合理跨距 主軸組件的跨距對其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對合理跨距L。 故軸承校核合格圖412Ⅵ軸上零件第五章 運動分析 設(shè)計參數(shù) 加工最大直徑：在床面上Φ400mm，在床鞍上Φ210 mm；加工最大長度：1 000 mm；溜板及刀架重力：縱向800 N；刀架快速速度：縱向2．4m/min；最大進給速度：縱向O．8 m／min；主電動機功率：P主=7，5 kW；起動加速時間：30 ms；機床定位精度：177。V主軸傳遞全部功率時的最低速度主切削力Fz按經(jīng)驗公式估算：Fz==5360N式中Dmax為車床床面上加工的最大直徑按切削力各分力比Fz：Fx ：Fy =1：0．25：0．4Fx=53600．25=1340NFy=5360O．40=2144N 縱向進給滾珠絲杠螺母副的計算和選型滾珠絲杠工作原理及特點：滾珠絲杠螺母機構(gòu)是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置，是數(shù)控機床伺服系統(tǒng)中使用最廣泛的傳動裝置。由于滾珠的存在，絲杠與螺母之間是滾動摩擦，僅在滾珠之間存在滑動摩擦。2) 運動平穩(wěn)，摩擦力小、靈敏度高、低速時無爬行、由于主要存在的是滾動摩擦，不僅動、靜摩擦因數(shù)小，且其差值也很小，因而啟動轉(zhuǎn)矩小，動作靈敏，即使在低速情況下也不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。6) 同步性好，用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的部件或裝置時，可獲得較好的同步性。式中L——滾珠絲杠導(dǎo)程，初選L。公稱直徑dm越大,承載能力和剛度越大,數(shù)控機床常用進給絲杠的公稱直徑dm為Φ30～80mm取dm=Φ40mm滾珠絲杠副按其使用范圍及要求分為7個精度等級,即10,1級最高,其余依次降低一般選用4～7級,數(shù)控機床及精密機械可選2～3級,滾珠絲杠副的精度直接影響定位精度、承載能力和接觸剛度,故選擇3級精度。38180。滾動摩擦系數(shù)0．003—0．004。m=2mm,a=20176。(Fc+G) Lo/2ηi =*(5360+800)*(2**)= Ncm附加摩擦力矩Mo=FpoLo(1ηs2)/2ηi=式中 Fpo滾珠絲杠預(yù)加負荷取1/3Fm=2530/3=843N Mq=Mamax+Mf+M0=++=b. 快速移動時所需力矩Mk= Mf+M0=+=c. 最大切削負載時所需力矩MQ= Mf+M0+Mt式中 Mt折算到電動機軸上的切削負載力矩=FxLo/2ηi= Ncm則MQ=++=從上面計算可以看出，Mq ，Mk ，MQ三種工況下，以快速空載起動所需力矩最大。大于所需最大靜力矩，可作為初選型號，但還必須進一步考核步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性。當(dāng)快速運動和切削進給時，150BF002型步進電機運行頻率特性完全可以滿足要求。為了便于安裝滾珠絲杠副，絲杠軸不是整體的，而是分移式的，用套筒剛性聯(lián)接。滾珠絲杠導(dǎo)程取為6mm橫向進給力為縱向的1/2～1/3，取為1/2，則Fz=1/2F縱=2680N按切削力各分力比Fz：Fx ：Fy =1：0．25：0．4Fx=26800．25=670NFy=2680O．40=1072N 橫向進給滾珠絲杠螺母副的計算和選型(1) 選型橫向為燕尾導(dǎo)軌，則軸向進給切削力FmFm= KFx+f′(Fz+2Fy+G) =1．4670+0．2(2680+2*670+600)=1754N式中 K——考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，燕尾導(dǎo)軌取K=；f′——滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，?。海籊——溜板及刀架重力，G=600N。n=1000Vs/L。25180。滾動摩擦系數(shù)0．003—0．004。i2=取Z1=36；Z2=72；Z3=40；Z4=50大、小齒輪均采用45鋼并進行調(diào)質(zhì)處理,選小齒輪硬度HBS260～290,大齒輪硬度HBS220～250,精度選6級。 (1)等效轉(zhuǎn)動慣性量計算傳動系統(tǒng)折算到電機軸上總的轉(zhuǎn)動慣量：式中 JM—— 步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量kg/cm2，J1,J2 — —齒輪z1，z2的轉(zhuǎn)動慣量kg/cm2Js —— 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量kg/cm2參考同類機床，初選磁滯式(反應(yīng)式)步進電機150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量JM=10 kg/cm2對材料為鋼的圓柱形零件,其轉(zhuǎn)動慣量計算:式中 D—圓柱形零件直徑 L—零件軸向長度J1=104d4：J1= kg/cm2，J2=104d4：J2= kg/cm2，J3=104d4：J1= kg/cm2，J4=104d4：J2=，Js查表查出: kg/cm2，則Js=*2= kg/cm2G=600 N，得= kg/cm2則總的轉(zhuǎn)動慣量= kg/cm2(2)負載轉(zhuǎn)矩計算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇=Mamax+Mf+M0式中 Mq快速起動時所需力矩 Mamax—快速空載時折算到電動機軸上的最大加速力矩 Mf折算到電動機軸的摩擦力矩 M0絲杠預(yù)緊時折算到電動機軸上的附加摩擦力矩當(dāng)工作臺快速移動時,電動機轉(zhuǎn)速 ｎmax=Vmaxθb /(δy*360)=1200* Mamax=J*2*nmax/(60T)=*2*500*102/60/=折算到電動機軸上的摩擦力矩Mf=FoLo/2ηi式中 Fo導(dǎo)軌的摩擦力Fo=f180。查表，查表，當(dāng)步進電機為五相十拍時λ= Mq ／ Mjmax = 0．951最大靜力矩 Mjmax _= Mq*=按此最大靜轉(zhuǎn)矩，查表， 130BF001型最大靜轉(zhuǎn)矩為931 Ncm。m): 空載起動頻率/(step/s): 3000空載運行頻率/(step/s): 16000電感/mH: 電阻/Ω: 分配方式: 五相十拍外形尺寸/mm: φ130170質(zhì)量/kg: 滾珠絲杠的安裝采用兩端固定，可在絲杠一端安裝碟形彈簧和調(diào)整螺母，既能對絲杠施加預(yù)緊力，又能讓彈簧來補償絲杠的熱變形，保持預(yù)緊力近乎不變。該軸承一般是成套出售，出廠時已調(diào)好預(yù)