【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 進(jìn)給拖板上的載荷可以按下式求出：拖板上的進(jìn)給方向載荷 Fl=F’x=670 (N)拖板上的垂直方向載荷 Fv=F’z=2680(N)拖板上的橫向載荷 Fc=F’y=1072(N)選取燕尾形導(dǎo)軌及導(dǎo)向?yàn)橘N塑導(dǎo)軌，則：K= f ′= ，F(xiàn)l為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷，G=600N最大工作載荷： =+(2680+21072+600) =2) 最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷Ca選用，可用式35計(jì)算： （34） （35） （36）式中：為回轉(zhuǎn)壽命，以轉(zhuǎn)為1單位；為絲杠轉(zhuǎn)速，；為最大切削里條件下的進(jìn)給速度；為時(shí)間壽命，對(duì)于數(shù)控機(jī)床取=20000；為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，~。其中：vs為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（m/min），可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3；Lo為絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得Lo=8mm；fm為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)是有沖擊振動(dòng)，所以取fm=。V橫向=800mm/minn橫向=v橫向1/2 /L。=8001/2 /8=50r/min 所以 ==60則 ==7004(N) 初選滾珠絲桿副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷（Ca）不得小于最大動(dòng)載荷（C），因此有CaC=7004N。另外假如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作并受載，那么還需考慮其另一種失效形式（滾珠接觸面上的塑性變形）。即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷（Cao）是否充分地超過(guò)了滾珠絲杠的工作載荷Fm，一般使Cao/Fm=2~3。初選滾珠絲杠為：外循環(huán)，（因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠比較貴，并且較難安裝。）考慮到簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)改裝，所以采用外循環(huán)。 因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為CTD25085P3，為外循環(huán)雙螺母凸出式的滾珠絲杠副，詳見(jiàn)表31表31 外循環(huán)雙螺母凸出式規(guī)格尺寸/mm規(guī)格型號(hào)公稱直徑d0基本導(dǎo)程Lo絲杠外徑d滾珠直徑db螺旋升角β循環(huán)圈數(shù)額定載荷/N接觸剛度R/(N/μm)動(dòng)載Ca靜載Cao25085258245186。49180。2+220401677661485螺母安裝尺寸DD1D2BMd2d3hdMXYZ4575601361277M63232151⒉ 橫向滾珠絲杠的校核1) 傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 （37）式中：為絲杠螺旋長(zhǎng)升角； 為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)=~，其摩擦角約等于。2) 剛度驗(yàn)算滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形?？v向進(jìn)給滾珠絲杠支撐方式如圖32所示，支撐間距L=450mm，絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3。圖32 橫向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算如下：⑴ 絲杠的拉伸或壓縮變形(mm)根據(jù) 查“滾珠絲杠軸向拉伸壓縮變形圖”得出，可算出： mm （38）由于兩端均采用向心推力球軸承，且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉剛度可以提高4倍。其實(shí)際變形量(mm)為： == mm⑵ 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量(mm) 采用有預(yù)緊的方式，因此用公式： （39） = =在這里：預(yù)緊力Fyj=1/3Fm=1/=一圈的滾珠數(shù)Z=π do/db= 滾珠數(shù)量ZΣ==170⑶ 支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形(mm)采用8204型推力球軸承，d1=20mm，滾動(dòng)體直徑dQ=，滾動(dòng)體數(shù)量z=12，F(xiàn)m的單位是kgf因此用公式： （310） = =絲杠的總變形量：δ=δ1+δ2+δ3=++=（定位精度）3) 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向工作負(fù)載過(guò)大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷為FK （311） （312）式中：E為絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼E=（N/cm2）；I為截面慣性矩，對(duì)絲杠圓截面I=πd14/64（cm4）(d1為絲杠的底徑)；l為絲杠的兩支承端距離（cm）；[nK]為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，；fz為絲杠的支撐方式系數(shù)由表32查得。表32 絲杠的支撐方式系數(shù)方式兩端自由一端固定一端自由兩端固定兩端簡(jiǎn)支fz 由 且 fz=，E=（N/cm2），I=πd14/64（cm4），l=45cm其中：I=πd14/64=π()/64=臨界載荷==330148N穩(wěn)定性安全系數(shù)==270[nK]所以絲杠很穩(wěn)定，故所選絲杠合格。 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算： 橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量δp= mm/脈沖（半徑值），滾珠絲杠導(dǎo)程Lo=8mm，176。，可以計(jì)算行動(dòng)比i （313）式中：δp為脈沖當(dāng)量（mm/步）； Lo為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（mm）； θb為步進(jìn)電機(jī)的步距角（176。）。計(jì)算行動(dòng)比i：=考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不能使齒輪直徑過(guò)大，以免影響到橫向溜板的有效行程，所以采用兩級(jí)齒輪降速：===因?yàn)檫M(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，所以模數(shù)m取2，有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表33表33 橫向傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù)齒 數(shù)Z20402440分度圓d=mz40804880齒頂圓da=d+2m44845284齒根圓df=d2()35754375齒 寬(6～10)m20202020中心距a=(d1+d2)/26064 滾珠絲杠軸承的選型與校核 滾珠絲杠用軸承的選型型號(hào)為CTD25085P3的滾珠絲杠用軸承的主要參數(shù)： 表34 軸承的主要參數(shù)推力軸承：8204（即51204）角接觸球軸承：36104（背靠背）（即7004C/DB）軸徑 d=20mm 外徑D=40mm 寬度B=14mm 動(dòng)載荷Cr=22200N 靜載荷C0r=37500N 極限轉(zhuǎn)速3800r/min軸徑 d=20mm 外徑D=42mm 寬度2B=24mm 動(dòng)載荷Cr=17000N 靜載荷C0r=12200N 極限轉(zhuǎn)速9500r/min 滾珠絲杠用軸承的校核 大部分滾動(dòng)軸承是由于疲勞點(diǎn)蝕而失效的。軸承中任何一個(gè)元件出現(xiàn)疲勞步剝落擴(kuò)展跡象前，運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)稱為軸承壽命（指的是兩個(gè)套圈間的相對(duì)轉(zhuǎn)數(shù)或相對(duì)轉(zhuǎn)速）。 同樣的一批軸承載相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，各軸承的實(shí)際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。對(duì)一個(gè)具體軸承很難預(yù)知其確切壽命，但是一批軸承則服從一定的概率分布規(guī)律，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法處理數(shù)據(jù)可分析計(jì)算一定可靠度R或失效概率n下的軸承壽命。實(shí)際選擇軸承時(shí)常以基本額定壽命為標(biāo)準(zhǔn)。軸承的基本額定壽命是指90%可靠度，常用材料和加工質(zhì)量，常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào)L(r)或Lh(h)表示。不同可靠度，特殊軸承性能和運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)其壽命可對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正，稱為修正額定壽命。 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定將基本額定壽命一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（106r）時(shí)軸承所能承受的恒定載荷取為基本額定動(dòng)載荷C。也就是說(shuō)，在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作106r而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為90%。基本額定動(dòng)載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。徑向基本額定動(dòng)載荷Cr對(duì)向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對(duì)角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產(chǎn)生相對(duì)徑向位移時(shí)的載荷徑向分量。對(duì)推力軸承，軸向基本額定動(dòng)載荷Ca是指中心軸向載荷。⒈ 當(dāng)量載荷滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式是：P=XFr+YFa （314）式中：P為當(dāng)量動(dòng)載荷，N； Fr為軸承所受徑向載荷，N； Fa為軸承所受軸向載荷，N； X為徑向動(dòng)載荷系數(shù)； Y為軸向動(dòng)載荷系數(shù)。表35 軸承滾動(dòng)當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算的X,Y值軸承類型相對(duì)軸向載荷單向軸承雙列軸承eFa/C0rFa/Fr≤eFa/FreFa/Fr≤eFa/FreXY XY XYXY 角接觸球軸承α=15176。1012 上表中，e是一個(gè)判斷系數(shù)，它是適用于各種X,Y系數(shù)值的Fa/Fr極限值。試驗(yàn)證明，軸承Fa/Fr≤e或 Fa/Fre時(shí)其X,Y值是不同的。單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng)Fa/Fr≤e時(shí)，Y=0，P=Fr即軸向載荷對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷的影響可以不計(jì)。深溝球軸承和角接觸球軸承的e值隨Fa/C0r的增大而增大。Fa/C0r反映軸向載荷的相對(duì)大小，它通過(guò)接觸角的變化而影響e值。=0176。的圓柱滾子軸承與滾針軸承只能承受徑向力，當(dāng)量動(dòng)載荷Pr=Fr；而=90176。的推力軸承只能承受軸向力，其當(dāng)量動(dòng)載荷P0a=Fa 。 由于機(jī)械工作時(shí)常具有振動(dòng)和沖擊，為此，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)按下式計(jì)算： P=fd(XFr+YFa) （315）式中： fd為沖擊載荷因素由表36選取表36 沖擊載荷因素fd載荷性質(zhì) 舉 例fd平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕微沖擊電機(jī)，水泵，通風(fēng)機(jī)，汽輪機(jī)~中等沖擊車(chē)輛，機(jī)床，起重機(jī)，冶金設(shè)備，內(nèi)燃機(jī)~強(qiáng)大沖擊破碎機(jī)，軋鋼機(jī)，振動(dòng)篩，工程機(jī)械，石油鉆機(jī)~由于軸承載荷與縱向載荷之比：==≤e查表得 ： X=1，Y=0 =則：P=fd(XFr+YFa)=Fr==3216N⒉ 基本額定壽命滾動(dòng)軸承的壽命隨載荷的增大而降低，其曲線方程為： （316）式中 ： P為當(dāng)量動(dòng)載荷，N；Lh為基本壽命，h；ft為溫度系數(shù)，（當(dāng)在小于100℃工作時(shí)，ft = ） ；fP為溫度系數(shù)，（當(dāng)在輕微沖擊下工作時(shí)，fP = ） ；n為軸承工作轉(zhuǎn)速，r/min；為壽命指數(shù)，（球軸承=3，滾子軸承=10/3）。若已知軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P、轉(zhuǎn)速n和預(yù)期壽命L’h，則可按下式求得相應(yīng)的計(jì)算額定動(dòng)載荷C’，它與所選用軸承型號(hào)的C值必須滿足下式要求： （317）表37 滾動(dòng)軸承不同場(chǎng)合下的預(yù)期壽命L’h使用條件使用壽命h不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備 300~3000短期或間斷使用的機(jī)械，中斷使用不致引起嚴(yán)重后果，如手動(dòng)機(jī)械，農(nóng)用機(jī)械，裝配吊車(chē)，自動(dòng)送料裝置3000~8000間斷使用的機(jī)械，中斷使用將引起嚴(yán)重后果，如發(fā)電站輔助設(shè)備，流水作業(yè)的傳動(dòng)裝置，帶式運(yùn)輸機(jī)，車(chē)間吊車(chē)8000~12000每天8小時(shí)工作的機(jī)械，但經(jīng)常不是滿載荷使用，如電機(jī)，一般齒輪裝置，壓碎機(jī)，起重機(jī)和一般機(jī)械 10000~25000每天8小時(shí)工作，滿載荷使用，如機(jī)床，木材加工機(jī)械，工程機(jī)械，印刷機(jī)械，分離機(jī)，離心機(jī) 20000~3000024小時(shí)連續(xù)工作的機(jī)械，如壓縮機(jī)，泵，電機(jī)，軋機(jī)齒輪裝置，紡織機(jī)械 40000~5000024小時(shí)連續(xù)工作的機(jī)械，中斷使用將引起嚴(yán)重后果，如纖維機(jī)械，造紙機(jī)械，電站主要設(shè)備，給排水設(shè)備，礦用泵，礦用通風(fēng)機(jī) 100000 則額定動(dòng)載荷由上表查得=3 ，P=3216N，L’h=20000h，fP = ，ft = ，n=50r/min 則C’=15108N 因?yàn)?，C=17000NC’ 所以，此軸承合乎要求第四章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選用的基本原則合理選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是比較復(fù)雜的問(wèn)題，需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過(guò)分析后才能正