【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 形有利于排屑，不易保存潤(rùn)滑油、用于低速；○ 2凹形的特點(diǎn)與凸形特點(diǎn)剛好相反，高、低速時(shí)都可以采用；○ 3對(duì)稱(chēng)形截面制造方便、應(yīng)用較廣，兩側(cè)壓力不均勻時(shí)采用非對(duì)稱(chēng)形；○ 4頂角 a 一般為 90 度，重型一般采用 a 為 110 度～120 度，精密機(jī)床采用 a 小于○ 590 度以提高導(dǎo)向精度。2. 矩形導(dǎo)軌（平導(dǎo)軌）：制造簡(jiǎn)單、承載能力大、不能自動(dòng)補(bǔ)償磨損，必須用鑲條調(diào)整間隙，導(dǎo)向精度低，○ 1需要良好的防護(hù)；主要用于載荷大的機(jī)床或者組合導(dǎo)軌?！?23. 燕尾形導(dǎo)軌：制造較復(fù)雜、磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償，用一根鑲條可以調(diào)整間隙，尺寸緊湊，調(diào)整方○ 1便；主要用于要求高度小的部件中，如車(chē)床刀架○ 25. 圓柱形導(dǎo)軌：制造簡(jiǎn)單，內(nèi)孔可珩磨、外圓采用磨削可達(dá)配合精度，磨損不能自動(dòng)調(diào)整間隙○ 1主要用于受軸向載荷場(chǎng)合。○ 2綜合分析各個(gè)導(dǎo)軌截面的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際的情況和要求，選取 V 形導(dǎo)軌，材料為HT200，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示: 圖 31 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖 第 16 頁(yè) 共 44 頁(yè) 滑動(dòng)導(dǎo)軌壓強(qiáng)的計(jì)算 導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng)根據(jù)表 選取鑄鐵導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng)為 ～。假設(shè)導(dǎo)軌本身剛度大于接觸剛度，此時(shí)只考慮接觸變形對(duì)壓強(qiáng)的影響，沿導(dǎo)軌的接觸變形和壓強(qiáng)，按線性分布，在寬度上視為均布。每個(gè)導(dǎo)軌面上所受的載荷，都可以簡(jiǎn)化為一個(gè)集中力 F 和一個(gè)顛覆力矩 M 的作用。如下圖所示： 圖 32 載荷圖導(dǎo)軌所受的最大、最小和平均壓強(qiáng)分別為 ????????FLMaPpF61max?in??ap???minax21平 均式中 導(dǎo)軌所受集中力（N） ；F 導(dǎo)軌受的顛覆力矩（Nmm） ；M 由集中力引起的壓強(qiáng)（MPa） ；p第 17 頁(yè) 共 44 頁(yè) 由顛覆力矩的壓強(qiáng)（MPa） ；Mp 導(dǎo)軌寬度（mm） ；a動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度（mm） 。 L由前面的設(shè)計(jì)可知： ml10,8?而： NFg7361??PM3964 mNaL???因?yàn)椋?＞?aLM故：導(dǎo)軌面將出現(xiàn)一段長(zhǎng)度不接觸，要采用壓板，在此設(shè)計(jì)中，采用了下部加置一塊導(dǎo)軌，與上面的導(dǎo)軌形成對(duì)稱(chēng)，從而達(dá)到減小單位面積的受力和力矩的影響。 導(dǎo)軌間隙的調(diào)整：導(dǎo)軌結(jié)合面配合的松動(dòng)對(duì)機(jī)床的工作性能有相當(dāng)大的影響，配合過(guò)緊的話，將使操作費(fèi)力，同時(shí)加劇磨損；倘若過(guò)松則將影響運(yùn)動(dòng)精度，有可能還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，所以除了在裝配的過(guò)程中要仔細(xì)的調(diào)整導(dǎo)軌的間隙外，在使用一段時(shí)間后，還要對(duì)其進(jìn)行重調(diào)，此設(shè)計(jì)中選用鑲條來(lái)調(diào)整。這是由于鑲條制造簡(jiǎn)單，成本低，易于操作，修復(fù)容易。 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)與參數(shù)確定為實(shí)現(xiàn)減速，選取蝸輪蝸桿。因?yàn)樗哂幸韵绿攸c(diǎn)：蝸輪蝸桿能實(shí)現(xiàn)比較大的傳動(dòng)比一般為 i=5～80 與其它減速方案比較它具有傳動(dòng)比大，零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。為保證焊接質(zhì)量要求磨輥的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)而蝸輪蝸桿在傳動(dòng)中由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的赤對(duì)較多，故沖擊載荷小，第 18 頁(yè) 共 44 頁(yè)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低滿足要求。為了方便磨輥的裝夾要求傳動(dòng)能夠自鎖，而當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)自鎖而齒輪傳動(dòng)就不能實(shí)現(xiàn)。因此在此處選用蝸輪蝸桿減速是比較理想的減速方案。由于傳動(dòng)要求較低這里選用普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，通過(guò)計(jì)算減速比為 ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》采用公稱(chēng)減速比 63。本設(shè)計(jì)傳動(dòng)比 i=63，采用立式結(jié)構(gòu)，向下輸出的傳動(dòng)方案。要求能使用 5 年，每天 24 小時(shí)工作（一年按 300 天計(jì)算） 。 蝸桿的參數(shù)計(jì)算 一、選定蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型 根據(jù) GB/T10085—1988 的推薦,采用漸開(kāi)線蝸桿(ZI).二、選擇材料 根據(jù)各材料的性能,并考慮到蝸桿傳遞的功率不大,速度不高,因此蝸桿采用 40Cr；要求蝸桿螺旋齒面表面淬火處理，硬度為 45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZcuSn10P1，金屬模鑄造。三、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)由齒面接觸強(qiáng)度。按計(jì)算公式進(jìn)行試算傳動(dòng)中心距 a，即： 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2 按 Z1=1，估取效率 η=，則○ 1 mNnPT / ?????? 確定載荷系數(shù) K:○ 2 因工作載荷較穩(wěn)定，故去載荷分布不均勻系數(shù) Kβ=1，查表選取使用系數(shù)KA=；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù) Kv=；則第 19 頁(yè) 共 44 頁(yè) ???VAK? 確定彈性影響系數(shù)：○ 3因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和 40Cr 蝸桿相配，故 Ze=189。 確定接觸系數(shù) Zρ：假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動(dòng)中心距 a 的比值為○ 4d1/a=，從圖 1118 中查得 Zρ= 確定許用接觸應(yīng)力［σH］：○ 5根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅蝸輪 ZcuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，可從表 117 中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ??MPaH268???應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ??91 ????hjLnN 89122 .?Z壽命系數(shù) ???HNK則 ????.???? 計(jì)算中心距：○ 6 ma . 2????????取中心距 a=100mm，因 i=63，故從表 112 中取模數(shù) m=，蝸桿分度圓直徑d1=45mm，這時(shí) d1/a=，從圖 1118 中查得接觸系數(shù)為 ＜，所以計(jì)算結(jié)果可用。第 20 頁(yè) 共 44 頁(yè)可知：　軸向齒距 Pa=；直徑系數(shù) q=18；齒頂圓直徑 da1=50mm；齒根圓直徑df1=39mm，分度圓導(dǎo)程角 γ=14 度 12 分 36 秒；軸向齒厚 Sa=。 渦輪參數(shù)設(shè)計(jì) 蝸輪齒數(shù) Z2=63；變位系數(shù) ；02?x驗(yàn)算傳動(dòng)比 i=63/1=63蝸輪分度圓直徑 d2=155mm蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2ha2=160+5=165mm蝸輪齒根圓直徑 df2=149mm 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 ??FFaFYmdKT?????2153.當(dāng)量齒數(shù) ???rZV根據(jù) 從圖 1119 ,02?vzx 螺旋角系數(shù) ???????Y許用彎曲應(yīng)力 ??FNFK????從表 118 中查得由 ZcuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 ??MPaF56???壽命系數(shù)第 21 頁(yè) 共 44 頁(yè) ???FNK于是有 ??? MPaF . ??由于 ，故彎曲強(qiáng)度滿足要求。??? 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，GB/T100891988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級(jí)精度，側(cè)隙種類(lèi)為 f，標(biāo)注為 8f GB/T100891988。然后由相關(guān)的手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度。 絲桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 絲桿的特點(diǎn)及應(yīng)用絲桿螺母機(jī)構(gòu)又叫螺旋機(jī)構(gòu)，主要用來(lái)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或把直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（如滾動(dòng)絲桿螺母和靜壓絲桿螺母） 。其中，有以傳遞能量為主的傳力螺旋（如螺旋壓力機(jī)、千斤頂螺旋） ；有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求有較高傳動(dòng)精度的傳動(dòng)螺旋（如工作臺(tái)的進(jìn)給螺旋） ；還有調(diào)整零件相互位置的調(diào)整螺旋。電子精密機(jī)械設(shè)備的載荷一般較輕。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工方便，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度較高；螺紋的導(dǎo)程小，降速比大，故牽引力較大；具有自鎖能力等較多優(yōu)點(diǎn)，因此，該種機(jī)構(gòu)在工業(yè)中已廣泛應(yīng)用。但其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（η=） ；螺紋中有側(cè)向間隙，故反向時(shí)有空行程；由于動(dòng)靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。絲桿螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度，是指主動(dòng)件的實(shí)際轉(zhuǎn)角 和從動(dòng)件的實(shí)際位移 L,保持理關(guān)系 L= t 的準(zhǔn)確程度，即移動(dòng)件的軸向位移量的準(zhǔn)確程度和軸向位移方向?qū)碚撦S線的偏移程度。造成不準(zhǔn)確的因素，主要是絲桿和螺母的螺紋制造誤差、螺旋機(jī)構(gòu)的支承及導(dǎo)向部分的誤差等。對(duì)這些因素進(jìn)行分析，可以從結(jié)構(gòu)上找到減小軸向位移誤差的途徑。第 22 頁(yè) 共 44 頁(yè)要提高絲桿螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度，可提高螺旋副零件制造精度，但制造精度受到工藝條件、經(jīng)濟(jì)等因素的限制，所以必須改進(jìn)機(jī)構(gòu)，主要有如下幾種：1．采用誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)； 2．消除絲桿軸向跳動(dòng)誤差；3．改進(jìn)移動(dòng)零件與滑塊的連接方法；4．消除螺旋傳動(dòng)的空程。 絲桿支承是絲桿螺母機(jī)構(gòu)中的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)形式和安排布置，對(duì)傳動(dòng)精度影響也很大。因此，支承結(jié)構(gòu)必須保證絲桿在其中旋轉(zhuǎn)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的軸向和徑向跳動(dòng)，否則即使精度很高，工作臺(tái)仍然不能得到準(zhǔn)確的位移。在絲桿的支承中，常采用滑動(dòng)和滾動(dòng)軸承，或兩種軸承組合使用。 絲桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算一、耐磨性計(jì)算：影響磨損的主要因素是螺紋工作面上的平均壓強(qiáng) P:????MPadhLKQTP???式中 Q絲桿最大牽引力（N） ； d螺紋的中徑（mm） ； h螺紋工作面高度，等于螺紋高度減去螺紋頂隙（mm） ； T絲桿螺紋的導(dǎo)程（mm） ； K螺紋頭數(shù)； L螺母的長(zhǎng)度（mm） ； 螺紋工作表面上的許用壓強(qiáng)（MPa） 。根據(jù)下表 11 選取??p 表 32 許用壓強(qiáng) （MPa）??p應(yīng) 用 范 圍 絲 桿 螺 母 材 料第 23 頁(yè) 共 44 頁(yè)鋼（不淬硬）鑄鐵鋼（不淬硬）青銅鋼（淬硬拋光）青銅精密絲桿傳動(dòng) 2 3 6一般絲桿傳動(dòng) 5 11 15選取許用壓強(qiáng) =11 MPa??p根據(jù)以上的選取和公式計(jì)算螺紋中徑 d，?代入上式： ??)(. mPQd????其中 ψ=，考慮到其它因素的影響選取 d=38mm。則????MPadhLKT??381. ??上述說(shuō)明滿足耐磨性要求。二、剛度計(jì)算由于該絲桿屬于低速傳動(dòng)類(lèi)，所以應(yīng)從不發(fā)生爬行現(xiàn)象的要求進(jìn)行驗(yàn)算其拉壓剛度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，絲桿的拉壓變形約占整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)變形的 30%～50%。絲桿的拉壓剛度為： ????mNLdEmNLdEKS /410/422????式中 E彈性模量。對(duì)于鋼， ；5?d 絲桿的根徑（mm） 。第 24 頁(yè) 共 44 頁(yè)L 絲桿的工作長(zhǎng)度（mm） 。所以有： ????mNmNLdEKS /??????假設(shè)絲桿的拉壓變形占整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)變形的 50%，則整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度；/查表得： 。 代入下式：,05??f.?min/42 min/?????也就是說(shuō)升降速度低于 42mm/min 時(shí)，就有可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。而升降速度 因此滿足剛度要求。min/??三、受壓絲桿的穩(wěn)定性計(jì)算受壓絲桿的穩(wěn)定性計(jì)算與其構(gòu)造及支承的特性有關(guān)，根據(jù)《材料力學(xué)》大柔度壓桿穩(wěn)定性計(jì)算公式，受壓絲桿失穩(wěn)的最大軸向載荷為：。NlkEIQ422522 . ???????查表得知絲桿的穩(wěn)定性符合要求。第 25 頁(yè) 共 44 頁(yè) 蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算：由于該主軸所傳遞的扭矩極小計(jì)算時(shí)可按心軸公式計(jì)算且為實(shí)心故其軸徑計(jì)算公式為： PMd??d 軸的直徑, mmM 軸在計(jì)算截面所受的彎矩，Nmm 軸的許用彎曲應(yīng)力，MPa,按表 511 查取為 280MPap???彎矩可由彎矩圖最大彎矩在軸承支點(diǎn)處由材料力學(xué)計(jì)算有 RA= RB= P=G=3900 N 。最大為 ?故軸徑為 d=20mm 取安全系數(shù) 故軸徑為 30mm 。 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算小齒輪的分度圓直徑 d ，代入許用應(yīng)力較小的值。t1d ???213????????HEdZUKT?? = mm253 . ???????? =第 26 頁(yè) 共 44 頁(yè) V。 V = smndt/106?? = s/ = b。 mdt ?????4 計(jì)算齒寬于齒高之比 。h模數(shù) zmtt 齒高 mht ...2??? b5 計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù) v=，7 級(jí)精度，可查的動(dòng)載系數(shù) KV=；直齒輪， ；1??FHK可查的使用系數(shù) KA=1；用插值法查得 7 及精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)， 。??HK由 ， 查手冊(cè)得 ，故載荷系數(shù)：??hb ??H 60.??vAKK6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度園直徑， mkdtt 31 ????7 計(jì)算模數(shù) m。第 27 頁(yè) 共 44 頁(yè) ??zdm8. 彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式為 ?????????FYzKTSad??213有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的○ 1 MPaFE50