【正文】 最大工作長(zhǎng)度（ mm） 。/tg(2186。 =2226? 1/2 /12= ? L=60nt/106 =60? ? 15000 /106 = 則 C= fmFmL3 =3 ? ? =11740(N) 初選滾珠絲桿副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷 Ca 不得小于最大動(dòng)載荷 C:因此有 CaC=11740N. 另外假如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作并受載，那么還需考慮其另 一種失效形式 滾珠接觸面上的塑性變形。 縱切外圓時(shí)，車(chē)床的主切削力 Fz 可以用下式計(jì)算： FFz z F zz Xy nz F p F zF C f???? （ 33） =5360(N) 由 金屬切削原理 知 : Fz:Fx:Fy=1:: (34) 得 Fx=1340(N) Fy=2144(N) 因?yàn)檐?chē)刀裝夾在拖板上的刀架內(nèi)，車(chē)刀受到的車(chē)削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上，車(chē)削作業(yè)時(shí)作用在進(jìn)給拖板上的載荷 Fl、 Fv和 Fc 與車(chē)刀所受到的車(chē)削抗力有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，作用在進(jìn)給拖板上的載荷可以按下式求出： 拖板上的進(jìn) 給方向載荷 Fl=Fx=1340(N) 拖板上的垂直方向載荷 Fv=Fz=5360(N) 拖板上的橫向載荷 Fc=Fy=2144(N) 因此，最大工作載荷 )(39。在特殊使用場(chǎng)合，如核反應(yīng)堆中的滾珠絲杠副，可在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作。因此，在某些機(jī)構(gòu)中，特別是垂直升降機(jī)構(gòu)中使用滾珠絲杠副時(shí)，必須設(shè)置防止逆轉(zhuǎn)的裝置。改造后機(jī)床的啟動(dòng)、停機(jī)均由數(shù)控系統(tǒng)完成，故拆除原機(jī)床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。 ③ 采用滾珠絲杠代替原滑動(dòng)絲杠，提高傳動(dòng)靈敏性和降低功率、步進(jìn)電機(jī)力矩?fù)p失。 ① 在傳動(dòng)裝置的布局上采用減速齒輪箱來(lái)提高傳動(dòng)扭矩和傳動(dòng)精度(分 辨率為 )。而導(dǎo)軌則采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導(dǎo)軌高 5 至 10 倍。 /直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。 (4)其他元件的選擇。因此合理選擇數(shù)控系統(tǒng)是改造得以成功的主要環(huán)節(jié)。從事再生業(yè)的著名公司有： Bertsche 工程公司、 ayton 機(jī)床公司、DevliegBullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、 US 設(shè)備公司等?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床。 1 緒論 1 1 緒論 1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的 生存和發(fā)展。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司。 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造主要解決的問(wèn)題 (1) 恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱該之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。據(jù)此，在改造中利用舊床身，采用 淬火 制成導(dǎo)軌 ，貼塑 用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。傳動(dòng)比計(jì)算公式為： i=θ bL0/360δ p （ 31） 式中： θ 為步進(jìn)電機(jī)的步距角 (度 )； L0為絲杠螺距， mm； δ 為脈沖當(dāng)量，即要求的分辨率， mm。 (4) 自動(dòng)換刀裝置 為了滿足在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾完成多工序加工，可 采用自動(dòng)刀架。 滾珠絲杠的選擇 滾珠絲杠副的特點(diǎn) 滾珠絲 杠副具有與滾動(dòng)軸承相似的特征。 （ 4） 可以預(yù)緊 通過(guò)對(duì)螺母施加預(yù)緊力能消除滾珠絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度，但摩擦力矩卻增加不大。 . 縱向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟 (1)最大工作載荷計(jì)算 滾珠絲杠上的工作載荷 Fm (N) 是指滾珠絲杠副的在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。 GFvfK F lFm ??? =? 1340+? (5360+90? ) =(N) 對(duì)于三角形導(dǎo)軌 K= ， f ′ =~,選 f ′ =(因?yàn)槭琴N塑導(dǎo)軌 )， G 是縱向、橫向溜板箱和刀架的重量，選縱向、橫向溜板箱的重量為 75kg,刀架重量為 15kg. (2) 最大動(dòng)載荷 C的計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 Ca選用，可用式 35 計(jì)算： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 C= fmFmL3 (35) L 為工作壽命，單位為 10 6 r,L=60nt/10 6 。即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷 Coa 是否充分地超過(guò)了滾珠絲杠的工作載荷 Fm,一般使Coa/Fm=2~3. 初選滾珠絲杠為：外循 環(huán)，因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠貴，并且較難安裝。19180。fz 為絲杠的支撐方式系數(shù)由表 31 查得。/tg(2176。 減速器箱體的設(shè)計(jì) 一般機(jī)床數(shù)控改造后，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的脈沖當(dāng)量是一不可改變的值，為了實(shí)現(xiàn)多脈沖當(dāng)量的任意選擇，我們可在步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠間加一個(gè)減速機(jī)構(gòu)，下面即是對(duì)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程。 圖 32 齒輪結(jié)構(gòu)圖 則由上列數(shù)據(jù)可知 l = da= d=18mm ha=mn= 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 hf== 輸出軸用圖 32結(jié)構(gòu) 則由公式得 d=25mm 1D ==40mm 0D =(57+40)= 0? = ? = da= d。 極限轉(zhuǎn)速（脂潤(rùn)滑） 1000803 18 26 5 1700N 1050N 19000r/min （ 2）減速器輸出端的軸承選擇： d=25mm則其型號(hào)為：， 深溝球軸承型號(hào) d D B 額定動(dòng)負(fù)荷 C 額定靜負(fù)荷 C。 同樣的一批軸承載相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，各軸承的實(shí)際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。徑向基本額定動(dòng)載荷 Cr 對(duì)向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對(duì)角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產(chǎn)生相對(duì)徑向位移時(shí)的載荷徑向分量。單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng) Fa/Fr≤ e時(shí)， Y=0,P=Fr,即軸向載荷對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷的影響可以不計(jì)。 L10基本壽命，常以 106 r 為單位（當(dāng)壽命為一百轉(zhuǎn)時(shí)， L10=1） 。因此，脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī) 床精度的要求來(lái)確定， CA6140 的定位精度為177。t 為運(yùn)動(dòng)部件從 靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間（ s） 。M 為工作臺(tái)質(zhì)量（ kg） .由于 L。為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； i 為齒輪傳動(dòng)降速比； η 為傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般取 η =~； L。≥ 得 Fyj=1/3Fm=1/3? = 又 L。 (47） L。 =6mm ? M。 ② 刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)圓套 9逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) 150176。 由表 176查得 ［ 240。 蝸桿和蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算 ⑴蝸桿 分度圓直徑： d1=8mm 直徑系數(shù)： q=， 蝸桿頭數(shù)： Z1=1 分度圓導(dǎo)程角：γ =3176。 選用 45 號(hào)鋼，正火處理， ? ? 600b MPa?? 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑 221() []caM aTW?????? （ 518） 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α = 抗彎截面系數(shù) W= 取 dmin= 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度 根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案 確定軸的形狀及直徑和長(zhǎng)度。］ f=51MPa 按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 ③ 刀架定位 當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn) 90176。?L M （ 48） L。L。 = ??? ? = 則 kqM = kaM + kfM +M。 由于 G=90? 10=900N, f=, i=1, η = 則 Mkf = ??? ??? = 2） M。L ） 2 M = 2) 1( ? ? 90 =( ) 1）一對(duì)齒輪傳動(dòng) 小齒輪裝置在電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不用折算，為 J2 折算到電機(jī)軸上為22iJ=J2( 21zz )2 2）兩對(duì)齒輪傳動(dòng) 傳動(dòng)總速比 i=i1? i2,二級(jí)分速比為 i1=z2/z1 和 i2=z4/，齒輪 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 J1,齒輪 2和 3 裝在中間軸上，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要分別折算到電機(jī)軸上，分別為 J2( 21zz )2 和 J3( 21zz )2 .齒輪 4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要進(jìn)行二次折算或以總速比折算為： 24iJ=J4( 21zz ) 2 ( 43zz ) 2 （ 42） 因此，可以得到這樣的結(jié)論： 在電機(jī)軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不必折算，在其他軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算時(shí)除以該軸與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比平方。 δ p 為脈沖當(dāng)量（ mm/脈沖）； θ b 為初選步進(jìn)電機(jī)的步距角 [（ 186。 步距角的選擇 根據(jù)步距角初步選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，并從步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)表中查到步距角 θ b ，三種不同脈沖分配方式對(duì)應(yīng)有兩種步距角。 由手冊(cè)查得的基本額定動(dòng)載荷 C 是以 L10=1，可靠度為 90%為依據(jù)的。 Fa/Cor 反映軸向載荷的相對(duì)大小，它通過(guò)接觸角的變化而影響 e值。 (1) 當(dāng)量載荷 滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。實(shí)際選擇軸承時(shí)常以基本額定壽命為標(biāo)準(zhǔn)。軸承合乎要求。 =752? ? = 0D =(D2+D1)=? (+40)= 0? =()mn =? = da=mn Z=? 50=75mm l =? d=? 25=30mm r==5 c= =10(不小于 10) n=? = 輸入齒輪 d=18mm ha= hf= == da=mn ? 2=? 40=60 第三對(duì)齒 n=30 與 n=60 嚙合時(shí)，輸出齒輪 d=25 D1==40 Da=mn Z=60? =90 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 D2=? 22? 。 ．軸的計(jì)算：（縱 向輸入軸） 由公式： d≥3 ][5?T=A3np （ 310） 可初選軸的直徑 由于 T=,由于采用的是 45 號(hào)鋼，正火硬度 [? ]為 170217HBS,扭曲疲勞極限 ? 1=124，軸材料的許用切應(yīng)力為 45MPa 則對(duì)于縱向輸入軸： D 輸 =3 ][5?T （ 311） =34550005? = 在這里， d 為軸的直徑 (mm),T 為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（ ） , [? ]為軸材料的許用切應(yīng)力（ MPa） ,則縱向輸入軸軸