【文章內(nèi)容簡介】 Vmaxy=計算結(jié)果： fmaxz=5000 步／ s ⑥ 步進(jìn)電機的選擇 步進(jìn)電機最大靜轉(zhuǎn)矩 Jmax: 縱向最大靜轉(zhuǎn)矩 Jmaxy= kgfcm 由 Jmax 和 fmax選取縱向均為 110BF003 110BF003：步距角 ／ ，最大靜轉(zhuǎn)矩（ ） 800 ，最高空載啟動頻率（ step/s） 1500，運行頻率（ step/s） 7000，相數(shù) 3，電壓（ V）80，相電流（ A） 6 。 外形尺寸：外徑 110 長度 160 軸徑 60 mm重量 60N ⑦ 校核齒輪傳動的強度 小齒輪材料用 40Cr、調(diào)質(zhì)處理 HB1=280 大齒輪材料用 45鋼、調(diào)制δ p Fmax= 1000Vmax Jmax= Tq 20 處理 HB2=240；齒輪精度為 7 級，傳遞功率 P1＝ 10－ 1KW 小齒輪轉(zhuǎn)速 n1=500r/min 大齒輪 n2=400r/min 齒數(shù) Z1=40 , Z2=50,m=2 齒寬B1＝ 25 B1＝ 20 雙向傳動、壽命十年，每日兩班制、小齒輪相對軸承懸臂布置、載荷平穩(wěn)、用步進(jìn)電機驅(qū)動。 校核齒面接觸疲勞強度 計算小齒輪的扭矩 計算載荷系數(shù) K＝ KAKVKHβ 由表 8－ 7 查的使用系數(shù) KA= 根據(jù) 由圖 8－ 8 查的動載荷系數(shù) KV＝ 根據(jù) Ψd=b/d1=20/80= 由圖 8－ 11 查得齒向載荷分布系數(shù) KHβ ＝ 故得載荷系數(shù) K=1 = 由表 8－ 7 查得彈性影響系數(shù) ZF＝ MPa 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH= 齒數(shù)比為 許用接觸應(yīng)力 ［σ］ = T1= 106 n1 P1 500 101 = 106 =7840Nm = V Z1 100 π d1 n1 60 1000 Z1 100 = π 24050040 60 1000 100 = Slin KNσ lin 21 由圖 8－ 15 查得σ H1lim=600MPa σ H2lim=580MPa Smin= 根據(jù) N1=60jn1Lh=60 1 600 300 16 10=144 107 N2=N1/u=144 107/= 107 由圖 8－ 17 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1= KHN2=1 則［ σ H1］＝ 1 600／ 1＝ 600MPa ［ σ H2］＝ 580 MPa 校核齒面接觸疲勞強度 uubdKT 12211 ?? σH? ［ σ H2］＝ 580 MPa 校核齒根彎曲疲勞強度 許用彎曲應(yīng)力［ σ F］ =KFNσFlim/Smin 根據(jù)前面計算的 N1和 N2 由圖 8－ 18 查得： KFN1＝ KFN2＝ 由圖 8－16 查得 σ F1lim=600 MPa σ F2lim=420 MPa 由表 8－ 8 查得齒形系數(shù) YF1= YF2= 應(yīng)力修正系數(shù) YS1＝ YS2＝ 計算 ［ σ F1］／ YF1 YS1＝ 500／ = ［ σ F2］／ YF2 YS2＝ 420／ = σH= ZEZH =25= 1 8 4 02 5 8 ??? ??=250MPa 22 Fy 大齒輪彎曲疲勞強度較弱，應(yīng)校核其齒根彎曲疲勞強度 校核齒根彎曲疲勞強度 根據(jù) KHβ = b/h=20/45= 由圖 8－ 12 得 KFB= 則 K＝ KAKVKFβ＝ = σ F2=mbdKT112YF2 YS2= 28020 ?? ?? = MPa?［ σ F2］ =420 MPa 齒根彎曲疲勞強度滿足要求，齒輪強度足夠 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 (裝配圖 ) (1)切削力的計算 機床橫向切削力 Fy＝ Fy＝ 。 － 0。 3 將已知數(shù)據(jù)代入上式縱向切削力： Fy＝ FZ＝ (2)滾珠絲杠的設(shè)計計算 ① 工作負(fù)荷 P 的計算 工作負(fù)荷 P 是指數(shù)控機床工作時，實際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力。其數(shù)值可由下式計算： FZ ＝＝＝＝＝＝ 23 縱向工作負(fù)載： P＝ kFy +f＇（ Fy+2FZ＋ G） 取 k= f＇＝ 計算結(jié)果：縱向工作負(fù)載 P= ② 壽命 L 的計算 式中： n—— 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速（ r/min） T—— 使用壽命時間（ h）本系統(tǒng) T 取 1500h 計算結(jié)果： L＝ 63 ③ 最大動負(fù)荷 Q 的計算 Q＝ L3 fw fH P 式中： fw—— 運轉(zhuǎn)系數(shù)：取 fH—— 運轉(zhuǎn)系數(shù)：取 計算結(jié)果 :橫向最大負(fù)載： Q＝ 由以上計算結(jié)果選取滾珠絲杠： 橫向選取： dD1=25mm,選用 FB25 53F ④ 傳動效率 106 60nT L＝ tg(γ +φ ) tgγ η＝ 24 104 6 L0 100 L2 FZπ 2EI 滾珠絲杠滾動摩擦系數(shù) f＝ ～ 其摩擦角φ約等于 10＇ γ＝ 3039＇ 所以縱向傳動效率η＝ ⑤ 剛度驗算 滾珠絲杠受工作負(fù)載 FX引起的導(dǎo)程 L0的變化量 式中： L0=6mm 彈性模量 E＝ 104MPa 橫向 : A1= π R2 = 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△ L2很小可忽略 所以 查表知 E 級精度絲杠允差 15181。m。故剛度足夠。 ⑥ 穩(wěn)定驗算 △ ＝ △ L1 EA PL0 △ L1＝177。 A2＝177。 =177。 105mm = 106 100/= FK＝ 25 取彈性模量 E＝ 104MPa I=π d4/64=π 支承方式由表 2－ 7 得 fz= 絲杠長度 L=300mm 將數(shù)據(jù)代入上式得 FK＝ 1006401N η K=FK/Fm=256 η K=256[nk]=4 2564 故絲杠不會失穩(wěn)是安全的 （ 3） 齒輪及步進(jìn)電機的計算 ① 傳動比的計算 設(shè)計計算公式均來自 《 機床設(shè)計手冊 》 傳動比 步距角 :φ＝ : S＝ 5mm 脈沖當(dāng)量 δ p=故取 Z1=24 Z2=50 ② 主要幾何尺寸的計算 m=2mm B1=30mm B2=25mm α =20176。 d1=mZ1= 2 24=48mm d2=mZ2= 2 50=100mm = = 360δ p i = φ S 360 5 26 da1= d1+2ha*=52mm da2= d2+2ha*=104mm df1= d12hf*=45mm df2= d22hf*=95mm ③ 轉(zhuǎn)動慣量的計算 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 Jz1= 104=(kgcm2) Jz2= 104 104=(kgcm2) 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 Js= 104D4L= 104 30=(kgcm2) 工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 電機轉(zhuǎn)動慣量很小可忽略?？偟霓D(zhuǎn)動慣量 ④ 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)軸上啟動力矩的計算 得出橫向啟動力矩 a= 2 d1+ d2 =74mm π φ J=( 180δ p 180 )2M=( )2 60= kgcm2 1 ( + ) + +=( kgcm2) J＝ 2 π θb2 η Tq＝ 36δ p2［ Px+ μ ( P1 + G ) ］ 27 ⑤ 步進(jìn)電機的最高工作頻率計算： 式中： Vmaxx=。 Vmaxy=計 算結(jié)果： fmaxx=1000 步／ s ⑥ 步進(jìn)電機的選擇 步進(jìn)電機最大靜轉(zhuǎn)矩 Jmax: 橫向最大靜轉(zhuǎn)矩： Jmaxx= 由 Jmax 和 fmax選取兩個方向橫向為 110BF003。 110BF003：步距角 ／ ， 最大靜轉(zhuǎn)矩（ ） 800， 最高空載啟動頻率（ step/s） 1500 ， 運行頻率（ step/s） 7000 ， 相數(shù) 3 ， 電壓（ V） 80， 相電流（ A） 6。 外形尺寸：外徑 110 長度 160 軸徑60 mm 重量 60N ⑦ 校核齒輪傳動的強度 小齒輪材料用 40Cr、調(diào)質(zhì)處理 HB1=280HBs 大齒輪材料用 45鋼、調(diào)制處理 HB2=240 HBs；齒輪精度為 7 級，傳遞功率 P1＝ 10－ 1KW小齒輪轉(zhuǎn)速 n1=500r/min 大齒輪 n2=240r/min 齒數(shù) Z1=40 , Z2=50,m=2齒寬 B1＝ 25 B1＝ 20 雙向傳動、壽命十年，每日兩班制、小齒輪相對軸承懸臂布置、載荷平穩(wěn)、用步進(jìn)電機驅(qū)動。 校核齒面接觸疲勞強度 δ p Fmax= 1000Vmax Jmax= Tq 28 計算小齒輪的扭矩 計算載荷系數(shù) K＝ KAKVKHβ 由表 8－ 7 查的使用系數(shù) KA= 根據(jù) 由圖 8－ 8 查的動載荷系數(shù) KV＝ 根據(jù) Ψd=b/d1=25/48= 由圖 8－ 11 查得齒向載荷分布系數(shù) KHβ ＝ 故得載荷系數(shù) K=1 = 由表 8－ 7 查得彈性影響系數(shù) ZF＝ MPa 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH= 齒數(shù)比為 （ 6）許用接觸應(yīng)力 ［σ］ = 由圖 8－ 15 查得σ H1lim=600MPa σ H2lim=580MPa Smin= 根據(jù) N1=60jn1Lh=60 1 500 300 16 10= 109 N2=N1/u= 109/= 108 由圖 8－ 17 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KH