【正文】 轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有沖擊噪聲。 (1)原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的機(jī)械特性。 (4)聯(lián)軸器的對中和對中保持程度 ,保持良好的對中是使運(yùn)轉(zhuǎn)正常的前提 ,防止產(chǎn)生過大附加載荷及其他不良工況。 設(shè)計(jì)人員在選用聯(lián)軸器時(shí)應(yīng)立足于從軸系傳動(dòng)系統(tǒng)的角度需要來選擇聯(lián)軸器，應(yīng)避免單純的只考慮主、從動(dòng)端聯(lián)接選擇聯(lián)軸器。當(dāng)兩軸對中精度較低時(shí)，將引起較大的附加載荷，適用于工作平穩(wěn)的一般傳動(dòng)，高速傳動(dòng)時(shí)需要有高的對中和制造精度。標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器選購方便，價(jià)格比自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器 要便宜很多。 (3)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速高低 ,對于需告訴運(yùn)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(dòng)和躁聲 ,增加相關(guān)元件的磨損和發(fā)熱而降低傳動(dòng)質(zhì)量和使用壽命。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 聯(lián)軸器 基本要求 在選擇標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器時(shí)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(dòng)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(jì)時(shí)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(dòng)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(yàn)算 見式 ()： 39。 根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選 擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動(dòng)精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 （ 7）合理潤滑是減小驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、提高傳動(dòng)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(dòng)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(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)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(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。 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(dòng)運(yùn)動(dòng) ,所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。 （ 4）絲桿固定、螺母傳動(dòng)并移動(dòng)。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(shí)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(jì)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(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。其最大 轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。這樣我們只需計(jì)算加速力矩，并在允許時(shí)間內(nèi)核算力矩在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的斷續(xù)區(qū)內(nèi)。 交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢， 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。 工作臺(tái)草圖如 上 圖 21。 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副動(dòng)靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動(dòng)性極好。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié) 構(gòu)。 它 是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 設(shè)計(jì)主要任務(wù) 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的主要組成部分，主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行件組成，它是實(shí)現(xiàn)成形加工運(yùn)動(dòng)所需的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動(dòng)機(jī)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(jì)算機(jī)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(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計(jì)算機(jī)軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給 伺服驅(qū)動(dòng) 裝置驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 或液壓執(zhí)行元件帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。 裝配圖 。模塊化的 XY數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。 圖書分類號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) MECANICAL STRUCTURE DESIGN OF CNC LATHE FEED DERIVE SYSTEM 學(xué)生姓名 沈 龍 學(xué)院名稱 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 毛瑞卿 20xx 年 5 月 27 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 摘 要 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng) 是指能分別沿著 X 向和 Y向 做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng) ，是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車 床的縱 — 橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 XY工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。 進(jìn)給 系統(tǒng) 。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的 運(yùn)動(dòng)軌跡 和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜 零件 的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟(jì)效果。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。在加工過程中，進(jìn)給率也可通過 機(jī)床 控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整， 數(shù)控機(jī)床 的控制面板上一般備有 主軸轉(zhuǎn)速 修調(diào)（ 倍率 ）開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。 在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。絲杠的轉(zhuǎn)速為中轉(zhuǎn)速，精度要求為高精度?，F(xiàn)在滑塊與滑軌間的末制單元設(shè)計(jì)，使得線形滑軌可同時(shí)承受上下左右等各方向的負(fù)荷，專利的回流系統(tǒng)及精簡化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使線性滑軌有更平順且低噪音的運(yùn)動(dòng)。交流伺服電動(dòng)機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過載能力，多應(yīng)用于物料計(jì)量，橫封裝置和定長裁切機(jī)上。 表 21 交流伺服電動(dòng)機(jī)的分類、特點(diǎn)及使用范圍 類型 代號(hào) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 性能特點(diǎn) 使用范圍 籠型交流伺服電動(dòng)機(jī) SL 轉(zhuǎn)子與定子結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動(dòng)機(jī)相似 ,但轉(zhuǎn)子一般為兩相 ,且細(xì)而長 ,籠可用鋁、紫銅、黃銅制成 勵(lì)磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度較高，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平滑，有抖動(dòng)現(xiàn)象 廣泛運(yùn)用于小功率自動(dòng)控制系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算裝置中 非磁性杯型交流伺服電動(dòng)機(jī) SK ADP 用 非磁性金屬鋁、黃銅等制成杯形轉(zhuǎn)子，杯的內(nèi)外由內(nèi)外定子構(gòu)成磁路 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、無抖動(dòng)現(xiàn)象，勵(lì)磁電流和體積較大 用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng)，如自動(dòng)裝置和計(jì)算裝置等 FANUC 交流伺服電動(dòng)機(jī) FANUC 轉(zhuǎn)矩大 ,轉(zhuǎn)速低 ,機(jī)械特性線性度好 ,低速性能良好，可直接與絲杠連接 用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 低速交流伺服電動(dòng)機(jī) SD SA ND 轉(zhuǎn)子、定子結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動(dòng)機(jī)相同 ,另外機(jī)殼中裝有齒輪減速裝置 體積小 ,重量輕 ,力能指標(biāo)高 ,性能好，輸出轉(zhuǎn)速低 ,轉(zhuǎn)矩大 廣泛應(yīng)用于自動(dòng)裝置和計(jì)算技術(shù)裝置中作驅(qū)動(dòng)、執(zhí) 行或控制元件 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)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。隨著全數(shù)字式 交流伺服系統(tǒng) 的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。通常，負(fù)載力矩幫助電動(dòng)機(jī)的減速，因此如果加速在允許時(shí)間內(nèi)完成的話，減速 也可在相同時(shí)間內(nèi)完成。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。它的功能是 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將 軸承 從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 （ 2） 內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠。該傳動(dòng)形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較簡單，可獲得較高的傳動(dòng)精度。該傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲桿的傳動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較 少。其主要有如下特點(diǎn)： (1)與滑動(dòng) 絲杠 副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3。 (4)無側(cè)隙、剛性高 。接觸角增大時(shí)，傳動(dòng)效率、軸向剛度以及承載能力也隨之增大。 （ 3）滾珠絲杠副在行程兩端應(yīng)有行程保護(hù)裝置，以防止越程后滾珠絲杠副受撞擊而影響精度、使用壽命甚至損壞。滾珠絲杠副在螺母兩端已安裝防塵圈，為避免絲杠外露，用戶還需要為絲杠選擇防護(hù)裝置。換向時(shí)，其軸向間隙會(huì)引起空回。 單螺母變位倒程自頂預(yù)緊式和單螺母滾珠過贏預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但在使用中不能調(diào)整，且制造困難 。 按最不利的情況取 (F= mF ) umG TE FGJTEAFLC241222120 pp ???????? ??? 3 20 ?? ?????? LL 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差小于其傳動(dòng)精度的 1/2,即 11 1022 mm m??? ? ? ? 該絲杠的 滿足上式，所以其剛度可滿足要求 。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬接觸寬度很窄的金屬 墊片 。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母兩端即可。滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷 來自于絲杠的自重。 (d)兩端裝推力軸承及深溝球軸承。 在軸承設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)承載的大小、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、轉(zhuǎn)速等要求選用合適的軸承類型。這兩種軸承的圓柱滾子數(shù)目多、密度大，分兩列交叉排列，旋轉(zhuǎn)時(shí)支承剛度變化小，內(nèi)圈上均有 1:12 的錐孔與帶錐度 的軸頸配合，內(nèi)圈相對于軸頸作軸向移動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈被漲大，從而可調(diào)整軸承的徑向間隙或?qū)崿F(xiàn)預(yù)緊；因此，其承載能力大、支承剛度高，但只能承受徑向載荷，與其他推力 軸承組合使用，可用于較大載荷、較高轉(zhuǎn)速場合。 該軸承是與滾珠絲杠專配的軸承其主要特點(diǎn)是：既能承受軸 向載荷又能承受徑向載荷，接觸角大、鋼球多、剛度高。防止軸承過熱，防止?jié)櫥妥陨砝匣榱朔乐馆S頸與內(nèi)圈在旋轉(zhuǎn)時(shí)有相對運(yùn)動(dòng)，軸承內(nèi)圈與軸頸一般選用 m m n p r js5 等較緊的配合。聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器三種 ，其一般可分為 7 種，具體分類如下： （ 1） 剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。 （ 7） 起動(dòng)安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護(hù)作用外，還有將機(jī)器電動(dòng)機(jī)的帶載起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)的作用。對于聯(lián)接軸系的質(zhì)量大 ,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大 ,而又經(jīng)常起動(dòng) ,變速或反轉(zhuǎn)的 ,則應(yīng)考慮選用能承受較大瞬時(shí)過載 ,并能緩沖吸振的彈性聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格很多，在正確理解品種、型式、規(guī)格各自概念的基礎(chǔ)上，根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的需要來選擇聯(lián)軸器，首先從已經(jīng)制訂為標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)軸器中選擇，目前我國制訂為國標(biāo)和行標(biāo)的有十幾種，這些標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器絕大多數(shù)是通用聯(lián)軸器，每一種聯(lián)軸器都有各自的特點(diǎn)和適用范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設(shè)計(jì)人員無需自行設(shè)計(jì)聯(lián)軸器，只有在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器不能滿足需要時(shí)才需自行設(shè)計(jì)聯(lián)軸器。 剛性 凸緣聯(lián)軸器（ GB/T5843— 20xx） 10~20xx0 10~180 13000~2300 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，裝拆方便，剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大，但不能吸收沖擊。 依據(jù)滾珠絲杠的軸徑和 CT 來選擇聯(lián)軸器，有下表 28 所列的聯(lián)軸器性能初選 圓錐銷套徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 筒聯(lián)軸器。 (5)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及工