【文章內(nèi)容簡介】 緊湊，工作可靠，壽命長，傳動比穩(wěn)定，傳動過程中采用消隙齒輪，消除正反轉(zhuǎn)齒輪間隙提高傳動精度，性價比高。控制部分設(shè)計要求能控制 X、 Y、 Z 三坐標軸的運動，考慮使用方便決定采用 Internal 公司的 805825 8155 等單片機組成鍵盤，顯示控制面板等機床控制電路。 設(shè)計與計算 確 定尺寸及估計重量 根據(jù)鉆床工作臺的尺寸初步確定 Y 軸方向移動的工作臺尺寸重量約為 200N。 X 軸方向移動的工作臺尺寸重量約 為 150N。 XY 工作臺總重量（包括夾具及工件）不超過 450N。 遼寧科技大學(xué) 第 12 頁 3 橫向 （ Y 向） 設(shè)計計算 遼寧科技大學(xué) 第 13 頁 所以滾珠絲杠安全不至失穩(wěn) 6)滾珠絲杠基本尺寸 表 滾珠絲杠副主要尺寸列表 主要尺寸 計算公式 計算結(jié)果 公稱直徑 d0 —— 25 基本導(dǎo)程 L0 —— 6 滾珠直徑 d3 —— 滾珠圓弧半徑 R —— 螺旋升角 γ —— 4176。 22′ 滾道圓弧偏心距 e —— 絲杠大徑 d —— —— 絲杠小徑 d1 d1 =d0 +2e2R 遼寧科技大學(xué) 第 14 頁 齒輪的相關(guān)計算 1)傳動比的計算 it =PL??3600 = ? ? = 2)初步分配傳動比 由 [2]按獲得最小轉(zhuǎn)動慣量的原則分配傳動比 it =i1 i2 i2 =21i 得 i1 = i2 = 3)初步估計齒輪模數(shù) m= 絲杠長度 S S〈 700 —— 螺母大徑 D —— 45 螺母小徑 D0 —— —— 螺母長度 —— 58（ 2列） 遼寧科技大學(xué) 第 15 頁 小齒輪 Z1 =27 大齒輪 Z2 = i1 Z1 =? 27 =41 b1 =17mm b2 =20mm d1 =mZ1 =? 27 = d2 = mZ2 =? 41 =(mm) a1 = 2 21 dd ? = 2 ? =(mm) 小齒輪 Z3 =30 大齒輪 Z4 = i2 Z3 =? 30 =49 b3 =26mm b4 =28mm d3 = mZ3 =? 30 =(mm) 遼寧科技大學(xué) 第 16 頁 d4 = mZ4 =? 49 =(mm) a2 =2 43 dd ? = 2 ? =(mm) 轉(zhuǎn)動慣量計算 工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的 轉(zhuǎn)動慣量： J1 =( ???180 )2G =( 　180??? )2450 =(Ncm2) 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 Js=? 10 4? P4 L =1042 448 =(Ncm2) 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 J 1Z =? 10 4? P4 L =104()4 =(Ncm2) J 2Z =? 10 4? P4 L =104()42 =(Ncm2) J 3Z =? 10 4? P4 L =104()4 =4(Ncm2) 遼寧科技大學(xué) 第 17 頁 J 4Z =? 10 4? P4 L =104()4 =(Ncm2) 總傳動慣量 J=2221 4ZZ JJ ZS ?+21 23Z JJ ZZ ?+J 1Z +J1 =222 27 ????++ =(Ncm2) 所需轉(zhuǎn)動力矩 快速空載時所需的力矩 M=M maxa +Mf +M0 當(dāng) n=nmax 時 M maxa =Ma nmax =0maxLiv = 625100? =(r/min) M maxa = ??TJn = ? =(Ncm) Mf =iwLf??2 0? = ??? ??? =(Ncm) 當(dāng) η= 時 預(yù)加載荷 P0 = 3XF ，則 遼寧科技大學(xué) 第 18 頁 N1 =60n1 j h =60? 833? 1? （ 2? 8? 300? 15） =? 109 N2 =11iN = 9? =? 109 ⑦ 由 [5]圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) K 1HN = K 2HN = ⑧計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%安全系數(shù) S=1 由式（ 1012），得 [ H? ]1 = SK HHN 1lim1? = ? =552(MPa) [ H? ]2 = SK HHN 2lim2? = ? =528( MPa) (2)計算 ① 試算小齒輪分度園直徑 dt 帶入 [ H? ] 中較小的值 dt121211])([ ))(1( Hd Et i ZiTK ?? ?? =?22)528( )()( ?? ???? =(mm) ② 計算圓周速度 v 遼寧科技大學(xué) 第 19 頁 v=100060 11? ndt? =100060 ? ??? =(m/s) ③計算齒寬 b= td 1? =? =(mm) ④計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) mt =11Zdt =(mm) 齒高 h= =? =(mm) hb = ? 6 ⑤計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=[5]圖 108 得 動載系數(shù) Kv = 直齒輪 假設(shè) bFK tA 〈 100 N/mm 由表 103得 K ?H = K ?F = 由表 102 得，使用系數(shù) KA =1 由表 104得 7 級精度小齒輪相對支承懸臂布置時 K ?H =+? （ 1+ 2d? ） ? 2d? +? 10 3? ? b = 遼寧科技大學(xué) 第 20 頁 由hb= ， K ?H = 查圖 1013得 K ?F = 故 載荷系數(shù) K=KA K ?H K ?H =1? ? ? = ⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度園直徑，由式（ 1010a），得 d1 =dt1 3tKK =? 3 =(mm) ⑦計算模數(shù) m m=11Zd = =(mm) 3)第一對齒輪 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式（ 105）得彎曲強度的設(shè)計公式 m 311 ][2FdSaFaZ YYKT ??? (1)確定公式內(nèi)的各計算值 ①由圖 1020C 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限1FZ?=500MPa,大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2FZ?=380MPa ②由圖 1018 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) K1FN= K2FN= ③計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞完全系數(shù) .S= 遼寧科技大學(xué) 第 21 頁 [1F?]=SK FZFN 11? = ? =(MPa) [2F?]= SK FZFN 22? = ? =(MPa) ④計算載荷系數(shù) K=KA KV K ?F KFR =1? ? ? = ⑤查取齒形系數(shù) 由表 105查得 Y1Fa= Y2Fa= ⑥查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 105查得 Y1Sa= Y2Sa= ⑦計算大，小齒輪的][ FSaFaYY?并加以比較 1][11FFaFaYY? = ? = 2][22FSaFaYY? = ? = 大齒輪數(shù)值大 (2)設(shè)計計算 遼寧科技大學(xué) 第 22 頁 m 311 ][2FdSaFaZ YYKT ??? = 32)27( 016 0689 ? ??? = 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度多決定的承載能力，而齒面接觸強度多決定的承載能力，僅與只論直徑歸類，可取由 彎曲強度算得的模數(shù) 〈 m m= 故 齒輪強度適合。 4）第二對齒輪 按齒面接觸強度設(shè)計 由 [5]設(shè)計計算公式（ 109a） dt121211])([ ))(1( Hd Et i ZiTK ?? ?? (1)確定公式內(nèi)的各計算值 ①試選擇載荷系數(shù) Kt = ②小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1 =i2 1T =13120(Nm) ③由 [5]表 107 選出齒寬系數(shù) d? = ④由 [5]表 106 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE =189MPa21 ⑤由 [5]圖 1021d（按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度） 1limH? =600MPa 大齒輪的接觸疲勞強度極限 2limH? =550MPa ⑥由 [5]1013 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N3 =60n1 jh =60? ? 1? （ 2? 8? 300? 15） =? 109 遼寧科技大學(xué) 第 23 頁 N4 =23iN = 9? =? 109 ⑦由 [5]圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) K 3HN = K 4KN = ⑧計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%安全系數(shù) S=1 由式（ 1012），得 [ H? ]3 = SK HHN 3lim3? = ? =570(MPa) [ H? ]4 = SK HHN 4lim4? = ? =( MP