【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為了使軸和導(dǎo)軌受力均勻。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，采用多個(gè)軸承左右配置。 光杠特殊軸承 在光杠傳動(dòng)部分中，軸承是個(gè)非常重要的零件，是傳動(dòng)部分的核心零件。而且此軸承在實(shí)際工作中需要在心軸上來(lái)回運(yùn)動(dòng)，為了不劃傷心軸，因此要求軸承的內(nèi)孔頂尖處為圓弧并且與兩側(cè)的傾斜面圓滑過(guò)渡 。以下為特殊軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 3— 5 軸承結(jié)構(gòu) 圖 3— 6 軸承結(jié)構(gòu) 光杠傳動(dòng)部分實(shí)際工作過(guò)程 該光杠傳動(dòng)部分與傳統(tǒng)的絲杠、光杠傳動(dòng)的目的都一樣，都是為了實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，然而它與普通的傳動(dòng)方式是不一樣的。普通的絲杠以及光杠傳動(dòng)，傳統(tǒng)的絲杠傳動(dòng)都是利用一個(gè)絲杠螺母副就能實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，而傳動(dòng)的光杠一般都是利用軸上鍵槽等來(lái)實(shí)現(xiàn)周向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變， 然而此光杠傳動(dòng)系統(tǒng)則是利用軸上零件與軸外表面之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。 之所以能靠軸上零件與軸之間的摩擦力 來(lái)實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變與軸上零件的裝配關(guān)系有很大聯(lián)系，軸承與軸的轉(zhuǎn)配關(guān)系見(jiàn)下圖。 圖 3— 7 靜止位置 圖 3— 8 工作位置 上面介紹了此傳動(dòng)系統(tǒng)的中的特殊零件軸承，其軸承的內(nèi)圈與傳統(tǒng)的軸承內(nèi)圈的最大區(qū)別就是，此系統(tǒng)中采用的軸承內(nèi)圈為 V字型，正是此 V字型軸承才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變， 在安裝的過(guò)程一定要保持軸承與心軸之間有一定的夾角，此夾角的大小為軸承 V角的一般，這樣剛好能保證軸承與心軸之間有足夠的摩擦力，恰恰是因?yàn)檩S承的傾斜安裝，使得軸承內(nèi)圈與軸的接觸 部分形成了螺旋線，這樣就使得心軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中依靠心軸與軸承之間的摩擦力和心軸與軸承之間形成的螺旋線從而來(lái)推動(dòng)軸承在心軸上的左右移動(dòng)，其原理如下圖所示： 圖 3— 9 工作原理 假設(shè)中間的長(zhǎng)桿還未釘死，可以在支架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。用右手在右端順時(shí)針擰動(dòng)桿件（如同擰緊一顆螺釘），則一號(hào)掛環(huán)幾乎在原地隨桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而 2號(hào)、 3號(hào)掛環(huán)將在一邊隨著桿轉(zhuǎn)動(dòng)并向左端前移。傾斜的越厲害則左移的速度越快。 而此傳動(dòng)系統(tǒng)中的工作就是利用這個(gè)原理（摩擦副）。而此系統(tǒng)用的是軸承內(nèi)圈，但是其內(nèi)圈的內(nèi)徑不是直的，而是圓弧，正如這個(gè)掛 環(huán)。 圖 3— 10 軸承與軸承套配合 圖 3— 11 軸承套與箱體裝配 通過(guò)軸承套與箱體的固定來(lái)帶動(dòng)箱體在軸線上做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外箱移動(dòng)到一端的時(shí)候，通過(guò)箱體下?lián)Q向壁上碰輪碰到定位塊，來(lái)迫使換向壁改變方向，從而帶動(dòng)軸承套改變與軸承夾角，從而改變軸承與心軸的夾角，使得螺旋線的方向發(fā)生改變，從來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)回往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。其箱體的受力平衡是通過(guò)心軸后端導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 圖 3— 12 整體結(jié)構(gòu) 該光杠傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要用于排線器上，從主機(jī)拉出來(lái)的線經(jīng)過(guò)排線器頂部導(dǎo)輪，（筒）纏繞在收線盤(pán)上，光杠的動(dòng)力 最好由收線軸傳給，其速比可根據(jù)用戶需求自行配比，一般應(yīng)在 1： 1— 1： 5 范圍內(nèi)。光杠排線器的動(dòng)力也可單獨(dú)設(shè)計(jì)，特殊情況下，也可使排線器帶動(dòng)收線盤(pán)運(yùn)動(dòng)，從主機(jī)放出的線不動(dòng)， 排線器帶動(dòng)線纜行走到收線盤(pán)邊緣時(shí)換向壁上碰輪碰到定位塊實(shí)現(xiàn)瞬間換向，時(shí)間不超過(guò)一秒。適用于 1200轉(zhuǎn) /分高速工作場(chǎng)合，滿足于往復(fù)運(yùn)動(dòng)極為頻繁的場(chǎng)合。 無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)：收線軸帶動(dòng)排線器旋轉(zhuǎn)，根據(jù)所盤(pán)線徑大小，只需調(diào)動(dòng)節(jié)距調(diào)節(jié)器即可得到所盤(pán)線節(jié)距，達(dá)到盤(pán)線均勻，無(wú)游動(dòng)間隙。 瞬時(shí)換向：根據(jù)排線開(kāi)檔的大小，只需調(diào)整換向撞塊的位置，當(dāng)換向碰輪移動(dòng)到換向點(diǎn) 時(shí)，即使換向，換向時(shí)間不越過(guò)一秒。 高速排線：排線器光杠最大線速度可達(dá) 3米 /秒，適用于速度為 2米 /秒以內(nèi) 結(jié)構(gòu)新穎：箱體采用兩開(kāi)箱式，便于裝配，精度高，推力調(diào)整沒(méi)有獨(dú)特裝置，易于調(diào)節(jié)推力大小。 軸及軸承校核 基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷 所謂軸承壽命，對(duì)于單個(gè)滾動(dòng)軸承來(lái)說(shuō)，是指其中一個(gè)套圈或滾動(dòng)體材料首次出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，一套圈相對(duì)于另一套圈所能運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。 表 3— 1 由于對(duì)同一批軸承 (結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、熱處理以及加工等完全相同 )，在完全相同的工作條件下進(jìn)行壽命實(shí)驗(yàn)，滾動(dòng)軸承的疲 勞壽命是相當(dāng)離散的，所以只能用基本額定壽命作為選擇軸承的標(biāo)準(zhǔn)?；绢~定壽命：是指一批相同的軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中 90%的軸承在發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕以前能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù) (以轉(zhuǎn)為單位 )或在一定轉(zhuǎn)速下所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作小時(shí)數(shù)?；绢~定動(dòng)載荷 C：當(dāng)軸承的基本額定壽命為轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值。基本額定動(dòng)載荷，對(duì)向心軸承，指的是純徑向載荷，并稱為徑向基本額定動(dòng)載荷，用表示；對(duì)推力軸承，指的是純軸向載荷，并稱為軸向基本額定動(dòng)載荷，用表示；對(duì)角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，指的是使套圈間只產(chǎn)生純徑向位移的載荷的徑向分量。不同型號(hào) 的軸承有不同的基本額定動(dòng)載荷值，它表征了不同型號(hào)軸承承載能力的大小。 表 3— 2 該曲線公式表示為： enh pcL )/)(60/10( 6? 1. 預(yù)期壽命 83008 ???hL =19200小時(shí) ?合F NFF rr 25522212 ?? 2. 當(dāng)量動(dòng)載荷，取 ?pf 因?yàn)?21 rr FF ? ，所以只需校核載荷大的壽命 NFfp rp 3 0 6 2??? 合 3. 基本額定動(dòng)載荷 取 取 310?? ，則 310611 1060 hlnpC ?= 軸 6308的 rC =＞ C1可知合格 軸強(qiáng)度校核 圖 3— 13 心軸結(jié)構(gòu) （ 1) 判斷危險(xiǎn)截面 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中采用的軸沒(méi)有任何的鍵槽和軸肩等改變軸直徑的，所以不會(huì)因?yàn)閼?yīng)力集中來(lái)影響軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的。 因?yàn)樵撦S屬于細(xì)長(zhǎng)軸類，因此主要校核該軸的抗彎強(qiáng)度，及抗扭 強(qiáng)度。 截面上的扭曲 T為 T=960000 N mm 式 3— 1 截面上的彎曲應(yīng)力 WM/?? 式 3— 2 =133561/27463 MPa = MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 WT/?? 式 3— 3 =960000/54928 MPa = MPa 由手冊(cè)可得軸的材料的沒(méi)敏性系數(shù)為 ?? ， ?? 有效應(yīng)力集中系數(shù)為 ）（ 1q1k ??? ??? ? 式 3— 4 =1+（ ） = ）（ 1q1k ??? ??? ? 式 3— 5 =1+（ ） = 由手冊(cè)可得尺寸系數(shù) ??E ；扭轉(zhuǎn)系數(shù) ??E . 軸安磨削加工，由手冊(cè)得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? 又由手冊(cè)得材料特性系數(shù) ψσ =~, 取ψσ = ψτ =~, 取ψτ = 于 是，計(jì)算安全系數(shù) Sca值，按 公式 則得 ）（ mKS ???? ???? ?? ? /1 式 3— 6 =275/（ + 0） = )/( m1 ???? ???? ?? ? KS 式 3— 7 =155/（ + ） = /2222????????SSSSSS ca ???? 式 3— 8 故可知其安全。 故該軸在截面的強(qiáng)度也是足夠的。因?yàn)樵撓到y(tǒng)無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性。因此該軸的強(qiáng)度符合要求。 4. 設(shè)計(jì)總結(jié) 本設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)摩擦副光杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它包括光杠軸，深溝球軸承，依靠軸承內(nèi)圈的特殊結(jié)構(gòu)，以及軸承和光杠軸之間的特殊配合關(guān)系，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)力的傳遞，把光杠的周向轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò) 軸承傳遞到機(jī)箱，從而實(shí)現(xiàn)了周向力向軸向力的轉(zhuǎn)變?？梢蕴娲鷤鹘y(tǒng)的光杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中的光杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)），不僅可以提高傳動(dòng)效率，而且可以延長(zhǎng)光杠傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，并可在一定程度上替代滾珠花鍵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；其中的光杠傳動(dòng)系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)卡死或卡阻現(xiàn)象，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，不需要改變光杠軸的轉(zhuǎn)向。 5. 致謝 本設(shè)計(jì)在牛老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下也已完成，從課題的選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著牛老師的心血和汗水，在五年本科的學(xué)習(xí)和生活期間，也始終著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受 益匪淺。在此向牛艾青老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 正所謂不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利的完成，在此向河南科技學(xué)院、機(jī)電學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們對(duì)我這幾年的悉心栽培。