課程設(shè)計(jì)論文-xy數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-05-08 23:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3 滾珠絲杠螺母副 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果 絲杠滾道 公稱直徑 0d 20 螺距 P 5 接觸角 ? 45 鋼球直徑 wd 螺紋滾道法面半徑 R wRd?? 偏心距 e ? 螺紋升角 ? ， 絲桿 絲杠外徑 1d 絲杠底徑 2d 螺桿接觸直徑 zd cos 17. 75z w bd d d ?? ? ? 絲 杠螺母 螺母螺紋外徑 D 0 2 2 2D d e R? ? ? ? 螺母內(nèi)徑（內(nèi)循環(huán)） 1D 根據(jù)最大動(dòng)載荷的計(jì)算值參考上表初選滾珠絲杠副的型號(hào)為山東博特精工股份有限公司的 G 系列 20214，其 公稱直徑 d0=20mm，導(dǎo)程 Ph=5mm，滾珠直徑= 循環(huán)圈數(shù)為 4x2，最大動(dòng)載荷為 11082N 滿足要求。 傳動(dòng)效率 η 的計(jì)算 由上表可知公稱直徑 d0=20mm，導(dǎo)程 Ph=5mm，螺旋升角λ =4176。 22′。將摩擦角 φ=10′，代入 η =tanλ /tan(λ +φ )，得傳動(dòng)效率 η =%。 剛度的驗(yàn)算 a、 滾珠絲杠滾道間的接觸變形量δ，查【 4】中相關(guān)公式，根據(jù)公式0 / WZ d d?? ，求得單圈滾珠數(shù) Z=20；該型號(hào)絲杠為雙螺母，滾珠的圈數(shù) ?列數(shù)為 4x2，代入公式 Z?? Z?圈數(shù) ?列數(shù)，得滾珠總數(shù)量 Z? =絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力 eqFy F? /3=720N。查【 4】中相關(guān)公式，得，滾珠與螺紋滾道間接觸變形 331 0 .0 0 1 3 / wyP a d F z? ?? 式中 Pa= 331 0 .0 0 1 3 / wyP a d F z? ?? = 3 3 ????? 。因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的 1/3，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取1? =。 b、 絲杠在工作載荷 maxF 作用下的抗拉壓變形 2? 絲杠采用的是一端采用深溝球軸承，一端采用一對(duì)背對(duì)背角接觸球軸承的配置形式，軸承的中心距 a=400mm,鋼的彈性模量 E=?105 MPa,由表 3 中可知，滾珠直徑 wd =,絲杠底徑 2d =，則絲杠的截面積 S= 22d/4π = 2mm ,有公式 2 F/eqa ES? ? 其中，最大工作載荷 Feq =2162N 中心距 a=400mm 彈性模量 E=?105 MPa 截面積 S= 22d/4π = 2mm 代入以上數(shù)據(jù)，得 2? = 則δ 總 =δ 1+δ 2=+== m? 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 表 4 設(shè)計(jì)任務(wù)要求加工范圍為 250mm? 250mm，所以取絲杠有效行程為 350mm，由上圖表 4 可知， 5 級(jí)精度的絲杠有效行程大于 315mm 小于 400mm 時(shí)，行程偏差允許到25 m? ，可見(jiàn)絲杠剛度滿足。 穩(wěn)定性的驗(yàn)算 根據(jù)【 5】 P115 公式 418，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)絲桿，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷為臨界力 erF 410 12 10er fdF L?? 式中 wd d D?? m； 0d 為絲桿公稱直徑 =； wD 為滾珠絲杠直徑 =3m； 0L 為絲杠最大受壓長(zhǎng)度 ；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離 L取最大值 600mm。 1f 為絲杠支承方式系數(shù)。當(dāng)一端固定一段游動(dòng)的時(shí) 1 ? 。 代入相應(yīng)數(shù)字得410 12 10er fdF L?? Fer =38138N 取壓桿穩(wěn)定系數(shù) K為 3（絲桿臥式水平安裝） 則 Pa=Fer/K=38138/3=12713N,臨界力大于額定 動(dòng)載荷 FQ=9894N，所以滿足使用要求。 臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算 對(duì)于絲杠有可能發(fā)生共振，需驗(yàn)算其臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 ，由 【 5】中 P115 式 419得： 222c 2fdn 9910 Lc? 其中 2 0 wd d ? ? ?179。 = cL 為臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 c2L ?? 2f 為絲杠支承方式系數(shù)，一端固定，一端游動(dòng)時(shí) 2f = 代入數(shù)據(jù)得： nc =2445r/min 臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于絲杠所需轉(zhuǎn)速，故不會(huì)發(fā)生共振。 滾珠絲杠的選型及安裝連接尺寸的確定 通過(guò)以上驗(yàn)算可知初選的山東博特精工股份有限公司的 GD20214型絲杠是完全滿足要求的，故確認(rèn)選用該型號(hào)，其安裝方式為一端固定一端游動(dòng)。 其安裝連接尺寸可由以上表 2中得出 五． 步進(jìn)電機(jī) 傳動(dòng)計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，機(jī)床加工精度為 177。 ，選用脈沖當(dāng)量為 mm/Hz， 絲杠導(dǎo)程為 5mm，又由于初定方案中不用減速箱，而用聯(lián)軸器直接將電動(dòng)機(jī)與絲杠連接，所以取減速比為 i=1 算的電機(jī)步距角： α =360iδ /Pb=176。 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算及選型 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。 總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 主要包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、滾珠絲杠上一級(jí)移動(dòng)部件等折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 Ⅰ、滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 由【 3】中 P134 式 528得： 324 ?? LdJ ?? 式中 D 為絲杠公稱直徑 D=20mm L 為絲杠長(zhǎng)度 =450mm ? 為絲杠密度 = 代入數(shù)據(jù)得 J= Ⅱ、工作臺(tái)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 由【 3】中 P134 式 529 得： 62 102 ????????? MpJ hI ? 其中 M為工作臺(tái)的（包括工件）的質(zhì)量 M=70kg 代入數(shù)據(jù)，得： 2562 .25 mkg
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