【正文】 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。標準聯(lián)軸器選購方便，價格比自行設(shè)計的非標準聯(lián)軸器要便宜很多。 (3)工作機的轉(zhuǎn)速高低 ,對于需告訴運轉(zhuǎn)的兩軸連接 ,應(yīng)考慮選擇聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)具有高平衡精度特性 ,以消除離心力而產(chǎn)生的振動和躁聲 ,增加相關(guān)元件的磨損和發(fā)熱而降低傳動質(zhì)量和使用壽命。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 聯(lián)軸器基本要求 在選擇標準聯(lián)軸器時應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件 ,如承載能力 ,轉(zhuǎn)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。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。軸承外圈 與座孔一般選用 J K MH7 等較松的配合。 （ 4） 也有防止異物侵入軸承內(nèi)部，或防止生銹、腐蝕之效果。該軸承的 數(shù)據(jù)表 210： 表 27 角接觸軸承的數(shù)據(jù) 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(nèi)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。 （ 3）圓錐滾子軸承。舉例如下： （ 1）深溝球軸承。它的兩端均采用雙重支撐并施加預(yù)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(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊力，但設(shè)計時要求提高推力軸承的承載能力和支撐剛度。因此，滾珠絲杠的軸向剛度和位移精度要求很高。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內(nèi)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。動密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型。 (5)效 率驗算 見式 ()： 39。 根據(jù)防塵防護條件以及對調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。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。 （ 7）合理潤滑是減小驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、提高傳動效率、延長螺旋副使用壽命的重要環(huán)節(jié)。 （ 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。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。 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(nèi)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(shè)計 (論文 ) 11 力可使絲母部的剛性增強 )。 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。 （ 4）絲桿固定、螺母傳動并 移動。但其軸向尺寸不已太長，剛性較差。內(nèi)循環(huán)均采用反向器實現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器有兩種類型。由于具有很小的 摩擦阻力 ，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)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?shù)目刂齐姍C。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。這樣我們只需計算加速力矩，并在允許時間內(nèi)核算力矩在電動機的機械特性的斷續(xù)區(qū)內(nèi)。 交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。為了適應(yīng)數(shù)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(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。 工作臺草圖如上圖 21。 滾動直線導(dǎo)軌副動靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動性極好。為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。 它 是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。但是最大進給速度要受到設(shè)備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 設(shè)計主要任務(wù) 進給系統(tǒng)機械傳動結(jié)構(gòu)是伺服進給系統(tǒng)的主要組成部分，主要由傳動機構(gòu)、運動變換機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、執(zhí)行件組成，它是實現(xiàn)成形加工運動所需的運動及動力的執(zhí)行機構(gòu)。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(chǎn)品的 精度 的。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)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(xiàn)，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(qū)動 裝置驅(qū)動 電機 或液壓執(zhí)行元件帶 動設(shè)備運行。 裝配圖 。模塊化的 XY數(shù)控工作臺，通常由導(dǎo)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(gòu)成。 確定 數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng) 后 ， 詳細論述進給傳動系統(tǒng)各組成部 分 ， 以及各部分的計算和選用。即能按照程序邏輯，一步步處理生產(chǎn)過程的機床 。 數(shù)控車床、 車削中心 ，是一種高精度、高效率的自動化 機床 。是機械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點的工作母機。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 2 進給系統(tǒng)設(shè)計 總體方案設(shè)計 概述 主軸轉(zhuǎn)速與進給速度，沒有定值，通常是靠經(jīng)驗值來設(shè)置，主要根據(jù)刀具和工件材料來選擇。電氣部分的關(guān)聯(lián)性及傳動裝置的保護性，X 軸及 Y 軸兩端配有高質(zhì)量的緩沖器，同時可選配在工作臺的兩端配有限位檢測開關(guān)，部分工作臺的配有原點檢測開光，并提供光電編碼裝置以適于閉環(huán)控制，原點開關(guān)的位置可以打距離的調(diào)節(jié)。 按其實現(xiàn)系統(tǒng)功能角度看主要包括動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱和控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)。 （ 2）導(dǎo)向機構(gòu)采用滾動直線導(dǎo)軌。電動機利用通電線圈在磁場 中受力轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象而制成的。當定子繞組加上電壓后，伺服電動機很快就會轉(zhuǎn)動起來。 1)在整個調(diào)速范圍內(nèi)，其負載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該在電動機連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩的范圍以內(nèi)； 2)工作負載與過載時間應(yīng)該在規(guī)定的范圍以內(nèi)； 3)應(yīng)使加速度與希望的時間常數(shù)一樣； 下表 22 為交流伺服電動機的特性實例： 表 22 交流伺服電動機特性舉例 電動機 特性 SM 型伺服電機 IM 型伺 服電機 輸出功率 /W 1100 1100 峰值電流（ A/相 ) 峰值電壓（ V/相） 功率因素 /% 功率 /% 電阻 /? 感應(yīng)電壓常數(shù)/ )]min([ 1??? rmV 100 100 轉(zhuǎn)動慣量 / ）（ 2mkg? ?? ?? 功率變化率 / )sk 1??W（ 12 16 伺服電機選擇 伺服電機選擇原則 步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代 數(shù)字控制技術(shù) 有著本質(zhì)的聯(lián)系。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。否則，在切削或加速 /減速時電動機就可能過熱。 伺服電機設(shè)計計算 步進電機一般不具有過載能力。對于水平工作臺， F 值可按下式計算 : W—— 工作臺與工件重量 =60kg ? —— 滑動表面摩擦系數(shù) = ? —— 驅(qū)動系統(tǒng)的效率 = Fg—— 鑲條鎖緊力 =5kgf CF —— 反切削力 =50kgf cfF —— 由切削力矩引起的滑動表面上工作臺上收到的力 =30kgf （設(shè) fT =2kgf? cm=? m） 不切削時 見式 ()： ）fg( ?? WF ? 式（ ） )5060( ????F kgf ）（（ ) ???? ?T m0 . 1 Ncmk g ???? 切削時 見式 ()： ）（ cfC fg FWFF ???? ? 式（ ） )305060( ?????F kgf57? 2)( ????? ?）（T m1mk g f10 ???? N 為滿足運行條件，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)選擇電動機，其負載力矩在不切削時應(yīng)大于 ? m，最高轉(zhuǎn)速應(yīng)小于 2022r? 1min 。 表 23FANUC40 的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號） 輸出功率（ KW） 額定轉(zhuǎn)矩（ Nm） 最大轉(zhuǎn)矩(Nm) 最高轉(zhuǎn)速(r/min) 轉(zhuǎn)動慣量(kg/ 2m ) 機械時間常數(shù) (ms) 熱時間常數(shù)(min) 質(zhì)量(kg) 40 3000 ? 11 15 滾珠絲杠副介紹 滾珠絲杠副概述 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。 （ 1） 外循環(huán)外循環(huán)是滾 珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進入循環(huán)。但其最大優(yōu)點是摩擦阻力小，傳動效率高，因此選用滾動絲杠螺母機構(gòu)。適用于工作行程較大的場合。滾珠絲杠螺母機構(gòu)由絲杠，螺母，滾珠，和反向器等四部分組成。 (3)微進給可能 。滾道形面和滾珠接觸點之法線與絲桿軸向之垂線的夾角被稱為接觸角，一般為 45 度。 滾珠絲杠副設(shè)計 設(shè)計滾珠絲杠副原理 （ 1）為提高滾珠絲杠副的使用壽命和精度，應(yīng)使作用在螺母上的合力通過絲杠軸心，以保證滾珠受力均勻，避免傾覆力。 （ 6）防護與密封：塵埃和雜質(zhì)進入滾道會妨礙滾動體運動流暢，會加速滾動體與滾道的磨損，使?jié)L動螺旋副喪失精度。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 滾珠絲杠副選擇 初選滾珠絲杠副數(shù)據(jù)見下表： 表 25 初選滾珠絲桿副參數(shù) 公稱直徑 /mm 導(dǎo)程 /mm 余量 /mm 節(jié)距 /mm 25 5 20 8 根據(jù)絲杠的工作行程初選絲杠的工作長度： 初選 X 方向絲杠的工作長度為 410mm 初選 Y 方向絲杠的工作長度為 460mm 滾珠絲杠的工 作載荷計算公式 見式 ()： MAHFC KKKKF ? 式（ ） 由條件，取 FK =，取 HK =， 取 D 精度，取 AK =， X 方向絲杠工作載荷： XF = 600=864N Y 方向絲杠工作載荷： YF = 600=864N 額定動載荷值 Ca? 計算 見式 ()： 導(dǎo)程初選為 5mm，則 m i n/r2022/1 0 0 0n m ?? m in/r2 0 0 05/1 0 0 0 0n m a x ?? Ca? = 34hmC nF ?L=864 ???? 3 16000200 5011N 式（ ） 根據(jù) Ca? 值選擇滾珠絲杠副 ， 假設(shè)選用按滾珠絲杠副的額定動載荷 Ca 等于或稍大于 Ca? 的原則，查表選以下型號規(guī)格： Ca=5011N 公稱直徑 D=25mm 導(dǎo)程 P=5mm 螺旋角 833 ?? 。 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡單剛度 高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。 （ 3）此外滾珠絲杠副還受 Dn 值的限制，通常要求： Dn 4107?? mm/min Dn=25 m i n/mm105m i n/mm200 3??? min/mm107 4? (4)滾珠絲杠在工作負載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(N?m)共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量為 見式 ()： 20 2 CpF pTL EA GJ?? ?? ? 式（ ） 式中， A 為絲杠截面積 見式 ()： A ? ?；221 md41?? 式（ ） CJ 為絲杠的極慣性矩 見式 ()： ? ?；441 md321 ??CJ 式（ ） G 為絲杠切變模量，對鋼 G= a。靜密封主要有墊密封、 密封膠 密封和直接 接觸密封三大類。潤滑可以延長機器設(shè)備的壽命，提高精度、節(jié)約能源。 滾軸絲杠副支撐選擇及軸承選用 支撐方式選擇 在機械設(shè)計中，構(gòu)件的固定和支撐有很多種，各種又各有各的特點。 (c)兩端裝推力軸承。滾動軸承已標準化系列化， 有向心軸承、向心推力軸承和推力軸承，共十種類型。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 （ 2）雙列向心短圓柱滾子軸承。 考慮到輕載，初選 。 （ 3） 排出摩擦熱、冷卻。 滾動軸承的套圈與軸和座孔之間應(yīng)選擇適當?shù)呐浜?，以保證軸的旋轉(zhuǎn)精度和 軸承的周向固定。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。 （ 6） 安全聯(lián)軸器 ：在結(jié)構(gòu)上的特點是，存在一個保險環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。對于載荷平穩(wěn)的 ,則可選用剛性聯(lián)軸器 ,否則宜選用彈性聯(lián)軸器。 (7)聯(lián)軸器的制造 ,安裝和維護的成本 ,在滿足使用要求的條件下 ,應(yīng)使選擇的聯(lián)軸器成本低 ,