【文章內(nèi)容簡介】 平穩(wěn)，效率高以及傳遞扭矩大的傳動元件。從應(yīng)用的方面考慮,結(jié)合目前國內(nèi)大多數(shù)工礦企業(yè)的現(xiàn)狀，普通臥式車床改造，可以采用更換滾珠絲桿來代替原機床上的T型絲桿。 絲杠后支承采用雙列向心球面球軸承后支承采用可自動調(diào)心的雙列向心球面球軸承，如圖35所示。雙列向心球面球軸承不僅可承受徑向載荷和軸向載荷，更重要的是能消除由于安裝誤差、導(dǎo)軌直線誤差、加工過程中的切削變形而引起的軸和軸承之間的干涉，自動調(diào)節(jié)其相對位置，保證絲杠的回轉(zhuǎn)精度和位置精度。圖35 雙列向心球面球軸承采用波形彈簧墊圈消除齒輪間隙車床的數(shù)控改造中，通常在傳動裝置上采用一級減速齒輪來提高扭矩和傳動精度，而齒輪間隙會在系統(tǒng)每次變向之后使運動滯后于指令信號，即形成反向間隙，對加工精度產(chǎn)生影響。一般采用軸向壓簧錯齒結(jié)構(gòu)，通過彈簧調(diào)節(jié)來消除間隙，盡管齒側(cè)間隙可以自動補償，但軸向尺寸大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。在改造中曾經(jīng)采用過橡膠彈簧，但其力學(xué)性能比較復(fù)雜，大多數(shù)情況下載荷與變形的關(guān)系為非線性，而且耐高溫和耐油性比鋼彈簧差，容易老化。因此采用了波形彈簧墊圈消隙，如圖36所示，既可以自動補償間隙，又具有緊湊的結(jié)構(gòu)。圖36雙片薄齒輪錯齒消隙結(jié)構(gòu) 傳動軸與滾動絲杠的聯(lián)軸器采用長聯(lián)軸套為減小聯(lián)軸器的徑向尺寸和轉(zhuǎn)動慣量，采用了套筒式聯(lián)軸器；同時為保證被聯(lián)接的兩軸之間的同軸度和接觸面積，聯(lián)軸套的長度取120mm。軸頸與軸套間用2個相互垂直的圓錐銷定位鎖緊，保證連接剛度，如圖37所示。圖37 套筒式聯(lián)軸器 公差與配合的選用軸套與軸頸間采用H7/k6采用這種配合，在裝配時有少許過盈，以保證其精密定位和連接剛度，消除了配合件之間的振動。當(dāng)使用一段時期后，需更換軸承或進行導(dǎo)軌修磨而拆卸時，又能方便將軸頸從軸套中取出。 與軸承配合的軸頸采用js6因為軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，軸的公差采用js6與軸承過渡配合，平均間隙較小，并允許略有過盈，以保證其剛度要求，又能方便軸承的裝卸。滾珠螺母與螺母座之間采用H7/h6由于滾珠螺母與螺母座之間靠平鍵傳遞扭矩，故采用H7/h6配合，這樣裝配件之間有較小的間隙，可保證零件自由裝拆，而工作時又能相對靜止不動。CA6140數(shù)控改造后，縱向進給定位準(zhǔn)確，性能參數(shù)穩(wěn)定，顯著提高了零件的加工精度和生產(chǎn)效率。 螺旋傳動A．概述 螺旋傳動主要用來把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，或把直線運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。其中，有以傳遞能量為主的傳力螺旋，有以傳遞運動為主，并要求有較高傳動精度的傳動螺旋，還有調(diào)整零件相互位置的調(diào)整螺旋。螺旋傳動機構(gòu)又有滑動絲杠螺母、滾珠絲杠螺母和液壓絲杠螺母機構(gòu)。在經(jīng)濟型數(shù)控車床的進給系統(tǒng)中，螺旋傳動主要用來實現(xiàn)精密進給運動，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動機構(gòu)。滾珠絲杠副傳動是在具有螺旋滾道的絲杠和螺母間放入適當(dāng)數(shù)量的滾珠。這些滾珠作為中間傳動件，使螺桿和螺母之間的摩擦由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的一種傳動裝置。它由絲杠、螺母、滾珠及滾珠循環(huán)返回裝置等四個部分組成。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動螺母移動時，滾珠則沿螺桿螺旋滾道面滾動，在螺桿上滾動數(shù)圈后，滾珠從滾道的一端滾出并沿返回裝置返回另一端，重新進入滾道，從而構(gòu)成閉和回路。 B．滾珠絲杠副傳動的特點 a．傳動效率高，摩擦損失小。 b．給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛度好。 c．啟動力矩小，運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高，同步性好。 d．有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。 e．磨損小，使用壽命長，精度保持性好。 f．制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度值別別小，故制造成本高。 g．不能自鎖。特別是對于垂直絲杠，由于中立的作用，下降時當(dāng)傳動切斷后，不能立刻停止運動，所以需要添加制動裝置。 C．滾珠絲杠副的支承方式為了滿足高精度、高剛度進給系統(tǒng)的需要，必須充分重視滾珠絲杠副支承的設(shè)計。 a．一端固定，一端自由 a) 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性都很低。 b) 結(jié)構(gòu)簡單 c) 軸向剛度小 d) 適用于較短的滾珠絲杠安裝和垂直的滾珠絲杠安裝 b．兩端鉸支 a) 結(jié)構(gòu)簡單 b) 軸向剛度小 c) 適用于對剛度和位移精度要求不高的滾珠絲杠安裝 d) 對絲杠的熱伸長較敏感 e) 適用于中等回轉(zhuǎn)速度 c．一端固定，一端鉸支 a) 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性都較高，適用于中等回轉(zhuǎn)速度。 b) 結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜 c) 軸向剛度大 d) 適用于對剛度和位移精度要求較高的滾珠絲杠安裝 e) 推力球軸承應(yīng)安置在離熱源（步進電機）較遠(yuǎn)的一端 d．兩端固定 a) 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性最高，適用于高速回轉(zhuǎn) b) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，兩端軸承均調(diào)整預(yù)緊，絲杠的溫度變形可轉(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊力 c) 軸向剛度最大 d) 適用于對剛度和位移精度要求高的滾珠絲杠安裝 e) 適用于較長的絲杠安裝綜上所述，本設(shè)計中滾珠絲杠副支承方式由原來的一端固定、一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭ǎ欢藦较蛑С小? D．滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。為了保證反向傳動精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。消除間隙的方法采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大，預(yù)緊力大會使空載力矩增加，從而降低傳動效率，縮短使用壽命。此外，還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的間隙。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計A．軸CAJJX61400204的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）選擇軸的材料及熱處理方法 因該軸無特殊要求，故選用HT150正火處理。 （2）確定軸的各段直徑 由前面滾珠絲杠副的設(shè)計可知：滾珠絲杠的直徑為20mm。由于絲杠與軸CAJJX61400204(如圖38)通過聯(lián)接套聯(lián)接，考慮到軸的加工方便性和整體的連貫性，軸CAJJX61400204的軸身部分直徑與滾珠絲杠的直徑相同，均為φ20mm，軸頸部分直徑為17mm。 （3）確定軸的各段長度軸CAJJX61400204的各段長度應(yīng)根據(jù)實際工作需要而定，通過前面的計算和機床實際情況，軸身部分取155mm，軸頸部分取26mm。由此可定出軸的總長為181mm . （4）軸的強度校核 a)如下圖所示，確定危險截面上的扭矩Tmax. 由圖可知最大扭矩為Tmax=2633Nm b)按強度條件校核軸的強度，由公式得 大于軸的設(shè)計直徑為20mm ,滿足條件。c)按剛度條件校核軸的強度，由公式得小于軸的設(shè)計直徑為20mm ,滿足條件。圖38 軸CAJJX61400204 B．軸CAJJX61400208的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）選擇軸的材料及熱處理方法 因該軸無特殊要求，同樣選用HT150正火處理。 （2）確定軸的各段直徑 考慮與軸承內(nèi)經(jīng)的配合，所以該軸兩端支承部分直徑為17mm。其余部分直徑為15mm。 （3）確定軸的各段長度 由于該軸需與法蘭盤聯(lián)接，而且該軸相對較長，因此在設(shè)計時為了方便安裝，降低裝配難度，將軸身部分增加一個軸肩，直徑適當(dāng)減小，使其有一過渡，軸身直徑為15mm。因為該軸的右端還需安裝一個透蓋，用雙螺母對其緊固。軸與透蓋用一鍵使其周向固定。查參考文獻[3]可知，根據(jù)軸的直徑選用型號為GB/T10981979的鍵，鍵槽寬度為3mm。 （4）軸的強度校核 (a)畫扭矩圖，并確定危險截面上的扭矩Tmax AB段：T1=2633Nm BC段：T2=1316 Nm 由扭矩圖可知，最大扭矩發(fā)生在BC段，即為危險截面。最大扭矩為： T=2633 Nm（取絕對值） （b）按強度條件校核軸的強度，由公式得 小于軸CAJJX61400208(如圖39)最細(xì)部分的設(shè)計直徑15mm，滿足要求。 (c)按剛度條件校核軸的強度，由公式得 小于軸CAJJX61400208最細(xì)部分的設(shè)計直徑15mm，滿足要求。 圖39 軸CAJJX61400208 透蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計透蓋的內(nèi)徑和長度由與之配合的軸CAJJX61400208的直徑和長度決定，所以透蓋的直徑為16mm,長33mm。因為選用型號為GB/T10981979的鍵，查參考文獻[3]可知，轂t1=，上偏差為+，下偏差為0。外圓的直徑由法蘭盤的直徑?jīng)Q定，為96mm。圖310 透蓋CAJJX61400201 螺母座的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺母座的長度根據(jù)滾珠螺母的長度而定。螺母座與滾珠螺母通過鍵進行軸向固定，查參考文獻[4]可知，該鍵型號選用GB/T10961979，4430。滾珠絲杠副通過螺母座帶動工作臺移動，因此螺母座通過螺釘與工作臺聯(lián)接。查參考文獻[4]可知，螺釘型號選用GB/T701985。