【文章內(nèi)容簡介】 = =在這里 Fyj =1/3Fm=1/3=597N Z=πdm/Dw=63/= Z∑=1= 絲杠的總變形量δ=δ1+δ2=+=，故所選絲杠合格。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)長桿，若軸向工作負(fù)載過大，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 Fk=fz2EI/L2 （38）式中：E為絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼E=104Mpa；I為截面慣性矩，對(duì)絲杠圓截面I=πdl4/64(mm4)(dl為絲杠的底徑)；L為絲杠的最大工作長度（mm）；fz為絲杠的支撐方式系數(shù)由表31查得。 表31：方式兩端端自由一端固定一端自由兩端固定兩端簡支Fz由Fk=fzπ2EI/L2 且fz==, E=104Mpa, I=πdl4/64mm4,L=2800mm為絲杠的長度由于I=πdl4/64=π()4/64= =519614mm Fk=2104519614/28002 =276276 Nk=276276/1875 =1494所以絲杠很穩(wěn)定。 橫向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟（1）型號(hào)選擇 1）最大工作載荷計(jì)算由于導(dǎo)向?yàn)橘N塑導(dǎo)軌，則：k= f’=,F1為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷，F(xiàn)l=2141N,Fv=5360N,Fc=1340N,G=60kg,t=15000h,最大工作載荷：Fm=kF1+f’(Fv+2Fc+G) =2144+(5360+21340+75) =2）最大動(dòng)載荷的計(jì)算 V橫=1400r/min n橫絲=v橫1/2/L0縱=11061/2/4= L=60nt/=6015000/106= C=3LfmFm == ∴初選滾珠絲杠型號(hào)為：CD50其基本參數(shù)為Dw=,λ=2o11’,L0=6mm,dm=50mm,圈數(shù)列數(shù)1 (2) 橫向滾珠絲杠的校核 1）傳動(dòng)效率η計(jì)算 η==tgλ/tg(λ+φ)=tg2o11 ’/tg(2o11 ’+10’)=93%2) 剛度驗(yàn)算 1. 絲杠的拉壓變形量δ1=177。FmL/EA=177。320/104π252=177。 δ2= = =在這里Fyj=Fm/3= Z=πdm/Dw=50/= Z∑=1=絲杠的總變形量 δ=δ1+δ2=+=，故所選絲杠合格（3）滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)：數(shù)控機(jī)床根據(jù)定位精度的要求通常選用15級(jí)精度的滾珠絲杠，15級(jí)度絲杠的行程公差數(shù)值如表（2）所示：項(xiàng)目符號(hào)有效行程lm/mm精度等級(jí)12345 目標(biāo)行程公差ep＜31568121623315~40079131825400~500810152027500~630911162230行程變動(dòng)量公差Vmp＜31568121623315~40068121725400~500710131926500~630711142129任意300mm內(nèi)行程變動(dòng)量V300p681216232πrad內(nèi)行程變動(dòng)量V2πp45678表（2）滾珠絲杠行程公差/μm(1)縱向齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒輪計(jì)算，由前面的條件可知： 工作臺(tái)重量：W=80kgf=800N(根據(jù)圖紙粗略計(jì)算)滾珠絲杠的導(dǎo)程: Lo=12mm步距角: α=176。/step脈沖當(dāng)量: δp=快速進(jìn)給速度：Vmax=2m/min所以,變速箱內(nèi)齒輪的傳動(dòng)比i==== （39） 齒輪的有關(guān)參數(shù)選取如下: Z1=32 , Z2=40 ,模數(shù)m=2mm 齒寬 b=20mm 壓力角α=20176。齒輪的直徑 d1=mz1=232=64mm d2=mz1=240=80mm dα2=d1+2ha*=68mmdα2=d2+2ha*=84mm兩齒輪的中心矩 a== =72mm2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: J1=W()2= ( )2 80= （310）對(duì)材料為鋼的圓柱形零件,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式估算: J=104D4L （311） 式中 D圓柱形零件的直徑,cm L零件的軸向長度,cm所以,絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: J1=104+D4L1=104= 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: =1042= =104842= 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小,可忽略。因此，折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=(1/i2)（JS+Jz2）+Jz1+J1=(1/)（+）++= =. cm2絲杠名義直徑/mm導(dǎo)程/mm絲杠名義直徑/mm導(dǎo)程/mm20450105122556086103051267083551061288010405126901081245610012816102050612020824表(3)滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩 M=Mamax+Mf+Mo最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 M=Mat+Mf+Mo+Mt快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M=Mf+Mo式中, Mamax空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速度力矩。 Ma折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速度力矩。 Mf折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩。 Mo由絲杠預(yù)緊所引起,折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力矩。 Mat切削時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速力矩。 Mt折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。Ma= （312）式中, J轉(zhuǎn)動(dòng)慣量, n絲杠轉(zhuǎn)速,r/min T時(shí)間常數(shù),s當(dāng)n=nmax時(shí) Ma=Mamax nmax=== r/min Mamax=104=當(dāng)n=nt時(shí), Ma=matnt==== r/minMat=104=== （313）式中 f’導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) nt切削加工時(shí)的轉(zhuǎn)速，r/min。 w移動(dòng)不見的重量，N。 Lo絲杠導(dǎo)程，cm。 i傳動(dòng)比； η 傳動(dòng)效率。當(dāng) η= f’=， Mf= = =（1) （314）式中， ηo絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率， FO預(yù)加載荷，一般為最大軸向載荷的1 / 3，即FP / 3則 Mo==()= Mt===128 所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩 M=Mamax+Mf+Mo=103++= 切削時(shí)所需力矩 M=Mat+Mf+Mo+Mt=+++128= 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 M=Mf+Mo=+= 由以上分析計(jì)算可知：所需最大力矩Mamax發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí) Mmax= (2)橫向齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算1)有關(guān)齒輪計(jì)算，由前面的條件可知： 工作臺(tái)重量：W=30kgf=300N(根據(jù)圖紙粗略計(jì)算)滾珠絲杠的導(dǎo)程: Lo=4mm步距角: α=176。/step脈沖當(dāng)量: δp=快速進(jìn)給速度：Vmax=1m/min所以,變速箱內(nèi)齒輪的傳動(dòng)比i==== 齒輪的有關(guān)參數(shù)選取如下: Z1=18 , Z2=30 ,模數(shù)m=2mm 齒寬 b=20mm 壓力角α=20176。d1=36mm d2=60mmda1 =40mm da2=64mm a=48mm2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: J1=W()2= ( )2 30= 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: Js=1042450= 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: =1042= =104642= 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小,可忽略。因此，折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=(1/i2)（JS+Jz2）+Jz1+J1=()2（+）++= =. cm23)所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算nmax=== r/min Mamax= 104==nt==== r/minMat= 104== Mf=== ==Mo==() = =Mt=== = 所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩M=Mamax+Mf+Mo=++= = 切削時(shí)所需力矩M=Mat+Mf+Mo+Mt=+++== 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M=Mf+Mo=+ = = 由以上分析計(jì)算可知：所需最大力矩Mamax發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí) Mmax= = （3）繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖在完成滾珠絲杠螺母副和步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算選型，完成齒輪傳動(dòng)比計(jì)算后可以著手繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖。在繪制機(jī)械裝配圖時(shí)，除了從總體上考慮機(jī)床布局情況以及伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)與原機(jī)床的聯(lián)系外，還應(yīng)認(rèn)真的考慮與具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的一些問題。1）了解原機(jī)床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。2）根據(jù)載荷特點(diǎn)和支承形式確定絲杠兩端支承軸承的型號(hào)，軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式，確定齒輪軸支承軸承的型號(hào)。3）減速齒輪的參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，確定齒輪側(cè)隙的調(diào)整方法，在滿足裝配工藝的前提下，合理設(shè)計(jì)齒輪箱結(jié)構(gòu)。4） 考慮各部位間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。例如，應(yīng)保證絲杠兩端支承與滾珠絲杠螺母同軸，保證絲杠與機(jī)床導(dǎo)軌平行，考慮螺母座。軸承座在安裝面上的聯(lián)接與定位、齒輪箱在安裝面上的定位、步進(jìn)電機(jī)在齒輪箱上的聯(lián)接與定位等。5）考慮密封、防護(hù)、潤滑以及安全機(jī)構(gòu)等問題。例如，絲杠螺母的潤滑、防塵、防鐵屑保護(hù)、軸承的潤滑及密封、齒輪的潤滑及密封、行程限位保護(hù)裝置等。6）在進(jìn)行各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。此外，注意繪制裝配圖時(shí)的一些基本要求。例如，制圖標(biāo)準(zhǔn)、視圖布置及圖形畫法要求、重要的中心距、中心高、聯(lián)系尺寸和輪廓尺寸的標(biāo)準(zhǔn)、重要配合的標(biāo)注、裝配技術(shù)要求、標(biāo)題欄要求等。4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型合理選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是比較復(fù)雜的問題，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)過分析后才能正確選擇。現(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下： 步距角應(yīng)滿足 α ≤ （41）式中， i傳動(dòng)比 αmin系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件要求的最小轉(zhuǎn)角 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的精度可以用步距誤差或累積誤差衡量，累積誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用累積誤差衡量精度比較實(shí)用，所選用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足： △θm≤i [△θs] （42）式中， △θm 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的累積誤差。 [△θs]系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。