【正文】 96 mm 因?yàn)樽兯傧渲行↓X輪 1固定安裝在第Ⅱ軸上大齒輪 2安裝在第Ⅰ軸上且為雙聯(lián)滑移齒輪兩齒輪副傳動(dòng)比取值為 125 變速箱做減速傳動(dòng)考慮整個(gè)變速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及其安裝取 B2 108 mmB1 42 mm 4 驗(yàn)算 ＜ 機(jī)床主軸箱中第Ⅶ軸和軸Ⅷ間為一對(duì)斜齒輪兩齒輪的材料選用 40Cr 經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)與表面淬火處理硬度為 48～ 55HRC許用接觸強(qiáng)度疲勞應(yīng)力精度等級(jí)取 7級(jí)經(jīng)校核齒輪齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度均滿(mǎn)足要求此處計(jì)算和驗(yàn)算過(guò)程略?xún)尚饼X輪參數(shù)選擇具體如下 1 齒輪齒數(shù) Z1 30 Z2 u Z1 2 30 60 2 中心距 將中心距圓整為 210mm 3 按圓整后的中心距修正螺旋角 4 大小齒輪的分度圓直徑 5 齒輪寬度 圓整后取 B2 100 mmB1 110 mm 6 齒輪結(jié)構(gòu)如圖所示 弧面蝸桿加工專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床是對(duì) CK6163 型數(shù)控車(chē)床的改造弧面蝸桿數(shù)控加工機(jī)床主軸箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)布置和參數(shù)的選擇均參考原 CK6163 型數(shù)控車(chē)床主軸箱中各軸間齒輪的齒數(shù)和模數(shù)與原 CK6163 型數(shù)控車(chē)床主軸箱內(nèi)部齒輪的齒數(shù)和模數(shù)相同變速箱和 主軸箱內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 42 如下所示 34 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 軸Ⅱ的設(shè)計(jì)計(jì)算 1〉軸的材料選用 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 2〉軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)是參考了 CK6163 的Ⅱ軸如圖所示 3〉 由于軸的實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化而且各部分直徑也大于等于原Ⅱ軸的最小直徑故Ⅱ軸的強(qiáng)度是可以滿(mǎn)足工作要求的具體的校核計(jì)算就略去了 2 軸Ⅶ的設(shè)計(jì)計(jì)算 1〉軸的材料選用 45 號(hào)鋼并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理 2〉估算周的最小直徑 查表得常數(shù) 3〉 軸Ⅶ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖如下所示 4〉 軸Ⅶ的剛度驗(yàn)算 ① 軸的變形條件和允許值 軸上裝齒輪和 軸承處的撓度和傾角 y 和θ應(yīng)小于彎曲剛度的許用值 [Y]和[θ ]即 y≤ [Y]θ≤ [θ ] 表 41 軸的彎曲變形的允許值 軸的類(lèi)型 [Y]mm 變形部位 [θ ]rad 一般傳動(dòng)軸 00003～ 00005L 裝向心軸承處 00025 剛度要求較高 00002L 裝齒輪處 0001 安裝齒輪軸 001～ 003m 裝單列圓錐滾子軸承 00006 安裝蝸輪軸 002～ 005m 裝滑動(dòng)軸承處 0001 裝單列圓柱滾子軸承處 0001 L 軸的跨度 m 模數(shù) ② 軸的變形計(jì)算公式 計(jì)算軸本身彎曲的撓 度 y 及傾角θ時(shí)一般常將一軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支架按材料力學(xué)的有關(guān)公式計(jì)算當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí)可把軸看做等直徑采用平均直徑 d1計(jì)算計(jì)算軸時(shí)選擇用平均直徑 d1或當(dāng)量直徑d2 圓軸 平均直徑 慣性矩 矩形花鍵軸平均直徑 當(dāng)量直徑 慣性矩 ③ 軸的力分解和變形合式 對(duì)于復(fù)雜受力的變形先將受力分解為三個(gè)垂直面上的分力應(yīng)用彎曲變形的公式求出所求截面的兩個(gè)垂直平面的 y 和θ然后進(jìn)行疊加在同一平面內(nèi)進(jìn)行代數(shù)疊加在兩個(gè)垂直 面內(nèi)則按幾何合成求出該截面的總載度和總傾角 ④ 危險(xiǎn)工作截面的判斷 驗(yàn)算剛度時(shí)應(yīng)選擇最危險(xiǎn)的工作條件進(jìn)行一般是軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速最低傳動(dòng)齒輪直徑最小且位于周的中央這時(shí)軸的受力將使總的變形劇烈如果對(duì)兩三種工作工作條件難以判斷哪一種最危險(xiǎn)就分別進(jìn)行計(jì)算找到最大彎曲變形值 y 和θ ⑤ 提高軸的剛度的一些措施 加大軸的直徑適當(dāng)減小周的跨度或者增加第三支撐重新安排齒輪在軸上的位置改變軸的布置方位等 ⑥ 軸的校核計(jì)算 軸Ⅶ的受力簡(jiǎn)圖 軸的傳動(dòng)路線有兩條一條是由齒輪 9 傳動(dòng)至Ⅶ軸上再又齒輪 12 至齒輪 13帶動(dòng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)另一條是由齒 輪 10 和齒輪 11 傳動(dòng)至Ⅶ軸上再又齒輪 12 至齒輪 13帶動(dòng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn) a 先校核又齒輪 10 傳入齒輪 12 傳出時(shí)軸的強(qiáng)度 1 作軸Ⅶ的水平面 H 彎矩圖和垂直面 V 彎矩圖 1 計(jì)算 Ⅶ軸上的功率 Ⅶ軸上的轉(zhuǎn)矩 齒輪 11 的圓周力 齒輪 11 的徑向力 齒輪 12 的圓周力 齒輪 12 的徑向力 齒輪 12 的軸向力 2 求在水平面內(nèi)的支反力由受力圖∑ MA 0 ∑ ME 0 3 求在垂直面內(nèi)的支反力由受力圖∑ MA 0 ∑ ME 0 4 畫(huà)軸Ⅶ水平面 H 和垂直面 V 內(nèi)的受力圖彎矩圖如下 2 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖 1 齒輪 11 的作用力在水平面的彎矩圖 如上 齒輪 11 的作用力在垂直面的彎矩圖如上 齒輪 11 在 B 截面作出的最大合成彎矩為 2 齒輪 12 的作用力在水平面的彎矩圖如上 齒輪 12 的作用力在垂直面的彎矩圖如上 齒輪 12 在 D 截面作出的最大合成彎矩為 3 作 BD 兩截面最大合成彎矩圖和扭矩圖 4 軸的強(qiáng)度校核經(jīng)過(guò)分析可知 B 所在的截面為危險(xiǎn)截面按第三強(qiáng)度理論 計(jì)算彎矩 查《設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版第四卷軸的抗彎截面系數(shù) 故滿(mǎn)足第三強(qiáng)度理論 剛度校核 在水平面 H 內(nèi) FtB 單獨(dú)作用時(shí) FtD 單獨(dú)作用時(shí) 在和 FtBFtD 共同作用下 在垂直面 V 內(nèi) 單獨(dú)作用時(shí) 單獨(dú)作 用時(shí) 在與 共同作用下時(shí) 故在共同作用下處為危險(xiǎn)截面 其最大撓度為 而一般 [y] 00003～ 00005l 0122175～ 0203625mm 故符合要求 軸的轉(zhuǎn)角校核就不再驗(yàn)算 b 再校核由齒輪 9 傳入齒輪 12 傳出時(shí)軸的強(qiáng)度步驟方法同上經(jīng)過(guò)校核軸的強(qiáng)度和剛度均滿(mǎn)足要求設(shè)計(jì)過(guò)程中依 b 組傳動(dòng)方案此處軸Ⅶ的強(qiáng)度和剛度校核過(guò)程省略 3 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的材料選用 45 號(hào)鋼并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖由于主軸的結(jié)構(gòu)基本上采用原 CK6163 型數(shù)控車(chē)床的主軸沒(méi)有明顯的改動(dòng)故具體的校核計(jì)算過(guò)程就略 去不作 第四章 弧面蝸桿數(shù)控專(zhuān)用機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41 進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)方案擬訂 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度靈敏度和穩(wěn)定性有關(guān)因此在進(jìn)行數(shù)控加工機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案過(guò)程中選用傳動(dòng)零件應(yīng)充分注意減小摩擦阻力提高傳動(dòng)精度和剛度消除傳動(dòng)間隙和減小運(yùn)動(dòng)慣量等相關(guān)因素 弧面蝸桿數(shù)控專(zhuān)用機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可采用無(wú)級(jí)調(diào)速的伺服驅(qū)動(dòng)方式控制系統(tǒng)的選擇可以采用閉環(huán)開(kāi)環(huán)或半閉環(huán)控制傳動(dòng)部分的選擇可以考慮采用伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)由最多一兩級(jí)齒輪或帶輪傳動(dòng)副和滾珠絲桿螺母副或齒輪 齒條副或蝸桿蝸條副組成的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)給工作臺(tái)等運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)弧面蝸桿數(shù)控專(zhuān)用加工機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)裝置采用開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)機(jī)床縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的縱向進(jìn)給橫向進(jìn)給以及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用的均為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng) 42 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)系統(tǒng)應(yīng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由微機(jī)部分鍵盤(pán)及顯示器IO 接口及光電隔離電路步進(jìn)電機(jī)功率放大電路組成縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)→減速齒輪→滾珠絲桿螺母→溜板的傳動(dòng)方式數(shù)控工作臺(tái)為數(shù)控回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái) 2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件 工作臺(tái)質(zhì)量 W 100kgf 1000N 時(shí)間常數(shù) T 25ms 滾珠絲桿 Lo 8mm 脈沖當(dāng)量 δ p 001mm 脈沖 1 切削力計(jì)算由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知 最大切削功率 式中 主電機(jī)功率 75kW 主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率一般為 07085 取 08 則 切削功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力 或轉(zhuǎn)矩 和最大切削速度 轉(zhuǎn)速 來(lái)計(jì)算即 式中 主切削力 N 最大切削速度 mmin 按用硬質(zhì)合金刀具半精車(chē)鋼件時(shí)的速度取值 100mmin 在一般外圓車(chē)削時(shí) 取 2 滾珠絲杠副的計(jì)算和選型 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)主要是型號(hào)的選擇和性能驗(yàn)算縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌按式計(jì)算絲杠軸向進(jìn)給切削力其中 K 15 取 016 則 最大切削力下的進(jìn)給速度可取最高進(jìn)給速度量的 1215 取為 12 縱向最大進(jìn)給速度為 06mmin 絲杠導(dǎo)程 8mm 則絲杠轉(zhuǎn)速為 絲杠使用壽命時(shí)間取為 T 15000h 則絲杠的計(jì)算壽命 L 為 根據(jù)工作負(fù)載壽命 L 計(jì)算滾珠絲杠副承受的最大動(dòng)載荷取 由參照某廠滾珠絲杠副產(chǎn)品樣本可采用 W6008 內(nèi)循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副 1 列 35 圈其額定動(dòng)負(fù) 載為 181000N 精度等級(jí)選為 3 級(jí)其幾何參數(shù)如下公稱(chēng)直徑 63mm 導(dǎo)程 8mm 螺紋