【正文】 （ ） F0=μ0 ， ②支撐軸承組合剛度 由 圖 得 兩端固定關(guān)系 ： Kb=2 錯誤 !未找到引用源。 ： 一對預(yù)緊軸承的組合剛度 N/μm 錯誤 !未找到引用源。 =210（ N） 表 33 工作臺運(yùn)動參數(shù) 進(jìn)給方式 軸向受力 F（ N） 進(jìn)給速度 V（ m/min） 絲杠 轉(zhuǎn)速 n（ r/min） 時間百分比（ %） 慢速進(jìn)給 290 100 30 常速進(jìn)給 40 5 1000 60 快速進(jìn)給 210 15 3000 10 （ c）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 （ ） nm：當(dāng)量轉(zhuǎn)速 r/min t1， t2， t3…… tn：工作時間百分比 t1=30 t2=60 t3=10 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 代入得 nm=930 （ d）當(dāng)量載荷 （ ） Fm：當(dāng)量載荷 N fp：運(yùn)動條件系數(shù)，正常運(yùn)動取 代入得 Fm=235N （ 3）預(yù) 期額定動載荷 （ a）按預(yù)期工作時間估算 （ ） Cam：預(yù)期額定動載荷 N 查圖 得： 精度等級 1~3 取 fa=， 可靠性 97%取 fc=， 輕微沖擊取 fw= 已知 Lh=15000 小時 代入得 Cam= 6544N 圖 精度系數(shù) （ b）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副按最大負(fù)載 Fmax計算 Cam=feFmax 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 圖 預(yù)加負(fù)荷系數(shù) 查 圖 得：中預(yù)載取 fe= 代入得 Cam= 290=1305N 取以上兩種結(jié)果的最大值 Cam= 6544N （ 4）確定允許的最小螺紋底徑 （ a）估算絲杠允許的最大軸向變形量 ① δm≤（ 1/3~1/4）重復(fù)定位精度 ② δm≤（ 1/4~1/5）定位精度 δm：最大軸向變形 μm 已知：重復(fù)定位精度 10μm，定位精度 25μm ① δm=3， ② δm=6 取兩種結(jié)果的最小值 δm=3μm （ b）估算最小螺紋底徑 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支撐形式 （ ） d2m：最小螺紋底徑 mm L≈（ ~）行程 +（ 10~14） Ph （ ） 靜摩擦力 F0=μ0W 已知：行程為 Lx=500mm， W=100kg， μ0= 代入得 L=740mm， F0=196N， d2m= （ 5）確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 （ a）選定循環(huán)浮動式法蘭，直筒雙螺母型墊片預(yù)緊形式 （ b）有計算出的 Ph， Cam， d2m 選取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副 FFZD20213 Ph=5mm Ca=9100N ＞ Cam=6544N d2=d2m= （ 6）確定滾珠絲杠副預(yù)緊力 （ ） 其中 Fmax=290 Fp≈ 97N （ 7）行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力 a）行程補(bǔ)償值 C= 錯誤 !未找到引用源。因此滾珠絲杠一定要在臨界轉(zhuǎn)速（共振點(diǎn)）以下使用。一般情況下，滾珠絲杠副的承載能力取決于其抗疲勞能力，故首先應(yīng)按壽命條件及額定動載荷選擇或校核其基本參數(shù)，同時檢驗其載荷是否超過 額定靜載荷。因不使用墊圈，可進(jìn)行微型化設(shè)計。由于滾珠需要無限循環(huán)，所以作為最低需要的 4 件構(gòu)成部件除絲杠軸、螺母和滾珠之外，還需要循環(huán)部件。到哪滾珠絲杠副制作工藝復(fù)雜，精度要求高，且不能自鎖。 其三維圖如圖 所示。通過聯(lián)接關(guān)系圖 （圖 ） 可以看出 ： 滾珠絲杠是通過三個鏈條的單元連接到床身上的 ， 即 ： 電機(jī)支座 — 電機(jī) — 聯(lián)軸器 ； 前端軸承座 — 前端軸承 ； 后端軸承座 — 后端軸承 [3]。在半閉環(huán)方式中，機(jī)床定位精度很大程度取決于滾珠絲杠的精度，通過選用高精度的滾珠絲杠，輔以螺距誤差補(bǔ)償?shù)却胧?，半閉環(huán)完全可以滿足普通精 度級的加工中心的定位精度的要標(biāo)。工作臺的自動化能大大減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)效率。從一開始為了滿足加工簡單的零件而設(shè)計的直線運(yùn)動的 X— Y 工作臺，到現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺等。 圖 二維數(shù)控工作臺 （ 3） 三維數(shù)控工作 臺 三坐標(biāo)數(shù)控工作臺按照使用方式的差異分為小型數(shù)控工作臺、大型數(shù)控工作臺、專用數(shù)控工作臺。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 1 緒論 數(shù)控工作平臺概述 數(shù)控工作臺（ numerical control table）又稱數(shù)控精密工作臺、數(shù)控運(yùn)動平臺、數(shù)控定位平臺、電動平移臺 、 數(shù)控工作臺 。 本文以一維數(shù)控工作臺的設(shè)計為例 ， 清晰闡述了此類工作臺的一般設(shè)計方法。再次，依據(jù)設(shè)計初始條件及各主要部件的參數(shù)樣本，對滾珠絲杠、滾動導(dǎo)軌、伺服電機(jī)等主要部件進(jìn)行了 性能特點(diǎn)的 比較， 然后根據(jù)設(shè)計要求及相應(yīng)部件的選型計算流程對各個參數(shù)進(jìn)行了計算進(jìn)行了計算選型， 同時對其各項指標(biāo)進(jìn)行了校核 。數(shù)控精密工作臺系列可選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，直流伺服電機(jī)驅(qū)動，交流伺服電機(jī)驅(qū)動。 數(shù)控工作臺發(fā)展趨勢及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。目前工作臺 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機(jī)床上，伴隨著科技的與時俱進(jìn)，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現(xiàn)代的多功能性方向發(fā)展，現(xiàn)在一些工作臺，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在銑床和鏜床等機(jī)床上。本設(shè)計所設(shè)計的工作臺不僅可用于銑 床上進(jìn)行數(shù)控銑削加工，而且還能夠用于鉆床上數(shù)控鉆削加工，所以其功能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的普通工作臺是新一代機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。在以上幾種方式中，一般根據(jù)目標(biāo)給定的精度要求、機(jī)床種類來選用適當(dāng)?shù)乃欧绞健Ｃ}沖計數(shù)可用于編碼器的位置反饋，提供機(jī)器準(zhǔn)確的位置，糾正傳 動過程中產(chǎn)生的誤差。 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。 圖 滾 珠絲杠的機(jī)械效率 （ 2）定位精度高 滾珠絲杠副發(fā)熱率、溫升小以及在加工過程中對絲杠采取預(yù)拉伸并預(yù)緊消除軸向間隙等措施，使絲杠副具有高的定位精度和重復(fù)定位精度。 C．定位：能夠精確地確定直線方向的位 置。 將 D 預(yù)緊的墊圈改為彈簧。兩端游動是一種常見的安裝方法，適用于中等轉(zhuǎn)速的情況。 其計算選用流程如圖 ： 圖 滾之絲杠計算流程 （ a） 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 圖 滾之絲杠計算流程 （ b） P 類 —— 定位滾珠絲杠 ， T 類 —— 傳動滾珠絲杠，精度等級分為七個等級，即 1， 2，3， 4， 5， 7， 10，一級精度最高，依次逐漸降低。角接觸推力球軸承 c）軸承內(nèi)徑 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 d 略小于 d2= FBP=1/3FBmax （ ） 取 d=15mm 代入得 FBP=561N d）軸承預(yù)緊力 預(yù)加載荷≥ FBP d）按樣本選軸承型號規(guī)格 已知： d=15mm 預(yù)加載荷≥ FBP 故選軸承型號為： 7602021TVP 軸承（ 153511） [8] d=15mm 預(yù)加載荷為： 1300 N＞ FBP=561N （ 9）滾珠絲杠副工作圖設(shè)計 a）絲杠螺紋長度 Ls Ls=Lu+2Le （ ） 由 圖 得余程 Le=20 圖 絲杠有效行程 （ b）兩固定支撐距離 L1 按樣本查得螺母安裝連接尺寸，絲杠全長 L （ c）行程起點(diǎn)離固定支撐的距離 L0 圖 滾珠絲杠工作圖 由工作 圖（圖 ） 得 Ls=670mm， L1=716mm， L=800mm， L0=90mm （ 10）電機(jī)選擇 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 （見 ） （ 11）傳動系統(tǒng)剛度 a）絲杠抗壓剛度 ①絲杠最小抗壓剛度 （ ） 錯誤 !未找到引用源。 ：最大軸向工作載荷 N β：軸承接觸角 由相關(guān)軸承樣本查出 軸承 Fmax 錯誤 !未找到引用源。 ：查樣本上的剛度，查得 錯誤 !未找到引用源。 ：傳動系統(tǒng)剛度 N/μm 已知反向差值或重復(fù)定位精度為 10μm 錯誤 !未找到引用源。 ：滾珠絲杠副的節(jié)圓直徑 mm（ 公稱直徑 d0 起標(biāo)識作用，無公差，取整數(shù)值，起便于商務(wù)和管理的作用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，直線導(dǎo)軌已經(jīng)日趨成為國際通用的一種支承及傳動裝置，越來越多被數(shù)控機(jī)床，數(shù)控加工中心，精密電子機(jī)械，自動化設(shè)備所采用，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。 （ 3）可實現(xiàn)無間隙輕快地高速運(yùn)動 直線滾動導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動，提高機(jī)床的工作效率 20～ 30%。 線性導(dǎo)軌具有將安裝導(dǎo)軌的基礎(chǔ)加工及組裝時產(chǎn)生的垂直度、平面度、平行度等校直誤差平均化后進(jìn)行吸收的特點(diǎn)。 （ 4）精度等級：由于在機(jī)械加工方面的精度要求愈來愈高，使得對加工機(jī)械上的重要零組件直線導(dǎo)軌的精度等級劃分也越來越細(xì)。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓 等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。 伺服電機(jī)選型原則和方法 現(xiàn)代機(jī)電行業(yè)中經(jīng)常會碰到一些復(fù)雜的運(yùn)動，這對電機(jī)的動力荷載有很大影響。 （ 2）新的選擇方法 一種新的選擇原則是將電機(jī)特性與負(fù)載特性分離開，并用圖解的形式表示，這種表示方法使得驅(qū)動裝置的可行性檢查和不同系統(tǒng)間的比較更方便。m） （ ） ① 外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 TF （ a）空載起動時， F=μ （ ） 得出： （ 4）電機(jī)的最大啟動轉(zhuǎn)矩 Tr 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 38 頁 （ ） 得 錯誤 !未找到引用源。 聯(lián)軸器 根據(jù)其特點(diǎn)及設(shè)計要求，本設(shè)計采用彈性膜片聯(lián)軸器。固體潤滑劑的潤滑性能因使用條件不同而會發(fā)生很大的差異，所以在使用時，需要選擇最合適的固體潤滑劑。這樣就可以不浪費(fèi)潤滑劑 ， 并保證直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠高效地潤滑。最后本設(shè)計運(yùn)用 Pro/ENGINEER 進(jìn)行了進(jìn)給系統(tǒng)加減速運(yùn)動動態(tài)分析，系統(tǒng)速度等參數(shù)符合設(shè)計條件。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 43 頁 參考 文獻(xiàn) [1] 王淑坤 .滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)定位精度分析 [D].大連：大連理工大學(xué)， 2021. [2] 田振亞，高東強(qiáng) .二維 數(shù)控工作臺設(shè)計 .機(jī)械設(shè)計與制造 [J]， 2021，第 2 期： 179180. [3] 王林鴻 .數(shù)控工作臺的組成與混合模型 .南陽理工學(xué)院學(xué)報 [J]， 2021，第 3 卷第 2期： 3435. [4] 戴蓉，謝鐵邦 .新型一維位移工作臺的設(shè)計及特性分析 .光學(xué)精密工程 [J]， 2021，第 14 卷第 3 期： 428429. [5] 胡秋 .數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計 .機(jī)床與液壓 [J]， 2021，第 6 期： 5556. [6] 南京工藝裝備公司精密滾珠絲杠副參數(shù)樣本 . [7] 張慶濤，逄玲 .淺談滾珠絲杠的設(shè)計 .研究與探索 [J]， 2021 第 1 期： 178. [8] FGA 角接觸推力球軸承參數(shù)樣本 [9] NSK 直線導(dǎo)軌參數(shù)樣本 . [10] 劉曙光 .滾柱直線導(dǎo)軌副的力學(xué)性能分析 [D].武漢：華中科技大學(xué)， 2021. [11] 耿寶龍 .滾動直線導(dǎo)軌副摩擦分析及試驗方法研究 [D].武漢：華中科技大學(xué)，2021. [12] 肖劍，馬自勤 .機(jī)床伺服電機(jī)的選型方法分析 .機(jī)械研究與應(yīng)用 [J]， 2021， 0048（ 02）： 48. [13] 孫穎 .淺談在數(shù)控機(jī)床設(shè)計中伺服電機(jī)的選取 .民營科技 [J].2021 年第 9 期： 22. [14] 三菱電機(jī)參數(shù)樣本 .