【文章內(nèi)容簡介】 形有利于排屑，不易保存潤滑油、用于低速；○ 2凹形的特點與凸形特點剛好相反，高、低速時都可以采用；○ 3對稱形截面制造方便、應(yīng)用較廣，兩側(cè)壓力不均勻時采用非對稱形；○ 4頂角 a 一般為 90 度，重型一般采用 a 為 110 度～120 度，精密機床采用 a 小于○ 590 度以提高導向精度。2. 矩形導軌（平導軌）：制造簡單、承載能力大、不能自動補償磨損，必須用鑲條調(diào)整間隙，導向精度低，○ 1需要良好的防護；主要用于載荷大的機床或者組合導軌?！?23. 燕尾形導軌：制造較復雜、磨損不能自動補償，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，如車床刀架○ 25. 圓柱形導軌：制造簡單，內(nèi)孔可珩磨、外圓采用磨削可達配合精度，磨損不能自動調(diào)整間隙○ 1主要用于受軸向載荷場合?！?2綜合分析各個導軌截面的優(yōu)缺點，結(jié)合實際的情況和要求，選取 V 形導軌，材料為HT200，其結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示: 圖 31 導軌結(jié)構(gòu)示意圖 第 16 頁 共 44 頁 滑動導軌壓強的計算 導軌的許用壓強根據(jù)表 選取鑄鐵導軌的許用壓強為 ～。假設(shè)導軌本身剛度大于接觸剛度，此時只考慮接觸變形對壓強的影響，沿導軌的接觸變形和壓強，按線性分布，在寬度上視為均布。每個導軌面上所受的載荷，都可以簡化為一個集中力 F 和一個顛覆力矩 M 的作用。如下圖所示： 圖 32 載荷圖導軌所受的最大、最小和平均壓強分別為 ????????FLMaPpF61max?in??ap???minax21平 均式中 導軌所受集中力（N） ；F 導軌受的顛覆力矩（Nmm） ；M 由集中力引起的壓強（MPa） ；p第 17 頁 共 44 頁 由顛覆力矩的壓強（MPa） ；Mp 導軌寬度（mm） ；a動導軌長度（mm） 。 L由前面的設(shè)計可知： ml10,8?而： NFg7361??PM3964 mNaL???因為： ＞?aLM故：導軌面將出現(xiàn)一段長度不接觸，要采用壓板，在此設(shè)計中，采用了下部加置一塊導軌，與上面的導軌形成對稱，從而達到減小單位面積的受力和力矩的影響。 導軌間隙的調(diào)整：導軌結(jié)合面配合的松動對機床的工作性能有相當大的影響，配合過緊的話，將使操作費力，同時加劇磨損；倘若過松則將影響運動精度，有可能還會產(chǎn)生振動，所以除了在裝配的過程中要仔細的調(diào)整導軌的間隙外，在使用一段時間后，還要對其進行重調(diào)，此設(shè)計中選用鑲條來調(diào)整。這是由于鑲條制造簡單，成本低，易于操作，修復容易。 蝸輪蝸桿的設(shè)計與參數(shù)確定為實現(xiàn)減速，選取蝸輪蝸桿。因為它具有以下特點：蝸輪蝸桿能實現(xiàn)比較大的傳動比一般為 i=5～80 與其它減速方案比較它具有傳動比大，零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊等特點。為保證焊接質(zhì)量要求磨輥的運動平穩(wěn)而蝸輪蝸桿在傳動中由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的赤對較多，故沖擊載荷小，第 18 頁 共 44 頁傳動平穩(wěn)，噪聲低滿足要求。為了方便磨輥的裝夾要求傳動能夠自鎖，而當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動就能實現(xiàn)自鎖而齒輪傳動就不能實現(xiàn)。因此在此處選用蝸輪蝸桿減速是比較理想的減速方案。由于傳動要求較低這里選用普通圓柱蝸桿傳動，通過計算減速比為 ，查《機械設(shè)計手冊》采用公稱減速比 63。本設(shè)計傳動比 i=63，采用立式結(jié)構(gòu)，向下輸出的傳動方案。要求能使用 5 年，每天 24 小時工作（一年按 300 天計算） 。 蝸桿的參數(shù)計算 一、選定蝸桿傳動類型 根據(jù) GB/T10085—1988 的推薦,采用漸開線蝸桿(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、按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強由齒面接觸強度。按計算公式進行試算傳動中心距 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，可取動載荷系數(shù) Kv=；則第 19 頁 共 44 頁 ???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 d1/a=，從圖 1118 中查得接觸系數(shù)為 ＜，所以計算結(jié)果可用。第 20 頁 共 44 頁可知：　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，分度圓導程角 γ=14 度 12 分 36 秒；軸向齒厚 Sa=。 渦輪參數(shù)設(shè)計 蝸輪齒數(shù) Z2=63；變位系數(shù) ；02?x驗算傳動比 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 齒根彎曲疲勞強度校核 ??FFaFYmdKT?????2153.當量齒數(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 共 44 頁 ???FNK于是有 ??? MPaF . ??由于 ，故彎曲強度滿足要求。??? 精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計的蝸桿是動力傳動，屬于通用機械減速器，GB/T100891988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級精度，側(cè)隙種類為 f，標注為 8f GB/T100891988。然后由相關(guān)的手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度。 絲桿傳動設(shè)計及計算 絲桿的特點及應(yīng)用絲桿螺母機構(gòu)又叫螺旋機構(gòu)，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（如滾動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、千斤頂螺旋） ；有以傳遞運動為主，并要求有較高傳動精度的傳動螺旋（如工作臺的進給螺旋） ；還有調(diào)整零件相互位置的調(diào)整螺旋。電子精密機械設(shè)備的載荷一般較輕。旋轉(zhuǎn)運動主要用來實現(xiàn)精密進給運動?；瑒咏z桿螺母機構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工方便，運動平穩(wěn)，傳動精度較高；螺紋的導程小，降速比大，故牽引力較大；具有自鎖能力等較多優(yōu)點，因此，該種機構(gòu)在工業(yè)中已廣泛應(yīng)用。但其摩擦阻力大，傳動效率低（η=） ；螺紋中有側(cè)向間隙，故反向時有空行程；由于動靜摩擦系數(shù)差別大，低速時可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。絲桿螺母機構(gòu)的傳動精度，是指主動件的實際轉(zhuǎn)角 和從動件的實際位移 L,保持理關(guān)系 L= t 的準確程度，即移動件的軸向位移量的準確程度和軸向位移方向?qū)碚撦S線的偏移程度。造成不準確的因素，主要是絲桿和螺母的螺紋制造誤差、螺旋機構(gòu)的支承及導向部分的誤差等。對這些因素進行分析，可以從結(jié)構(gòu)上找到減小軸向位移誤差的途徑。第 22 頁 共 44 頁要提高絲桿螺母機構(gòu)的傳動精度，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)濟等因素的限制，所以必須改進機構(gòu)，主要有如下幾種：1．采用誤差補償機構(gòu)； 2．消除絲桿軸向跳動誤差；3．改進移動零件與滑塊的連接方法；4．消除螺旋傳動的空程。 絲桿支承是絲桿螺母機構(gòu)中的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)形式和安排布置，對傳動精度影響也很大。因此，支承結(jié)構(gòu)必須保證絲桿在其中旋轉(zhuǎn)時，不會產(chǎn)生過大的軸向和徑向跳動，否則即使精度很高，工作臺仍然不能得到準確的位移。在絲桿的支承中，常采用滑動和滾動軸承，或兩種軸承組合使用。 絲桿傳動設(shè)計及計算一、耐磨性計算：影響磨損的主要因素是螺紋工作面上的平均壓強 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絲桿螺紋的導程（mm） ； K螺紋頭數(shù)； L螺母的長度（mm） ； 螺紋工作表面上的許用壓強（MPa） 。根據(jù)下表 11 選取??p 表 32 許用壓強 （MPa）??p應(yīng) 用 范 圍 絲 桿 螺 母 材 料第 23 頁 共 44 頁鋼（不淬硬）鑄鐵鋼（不淬硬）青銅鋼（淬硬拋光）青銅精密絲桿傳動 2 3 6一般絲桿傳動 5 11 15選取許用壓強 =11 MPa??p根據(jù)以上的選取和公式計算螺紋中徑 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. ??上述說明滿足耐磨性要求。二、剛度計算由于該絲桿屬于低速傳動類，所以應(yīng)從不發(fā)生爬行現(xiàn)象的要求進行驗算其拉壓剛度。根據(jù)實驗，絲桿的拉壓變形約占整個傳動系統(tǒng)變形的 30%～50%。絲桿的拉壓剛度為： ????mNLdEmNLdEKS /410/422????式中 E彈性模量。對于鋼， ；5?d 絲桿的根徑（mm） 。第 24 頁 共 44 頁L 絲桿的工作長度（mm） 。所以有： ????mNmNLdEKS /??????假設(shè)絲桿的拉壓變形占整個傳動系統(tǒng)變形的 50%，則整個傳動系統(tǒng)的剛度；/查表得： 。 代入下式：,05??f.?min/42 min/?????也就是說升降速度低于 42mm/min 時，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)定性計算受壓絲桿的穩(wěn)定性計算與其構(gòu)造及支承的特性有關(guān)，根據(jù)《材料力學》大柔度壓桿穩(wěn)定性計算公式，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 共 44 頁 蝸桿軸的設(shè)計與計算：由于該主軸所傳遞的扭矩極小計算時可按心軸公式計算且為實心故其軸徑計算公式為： PMd??d 軸的直徑, mmM 軸在計算截面所受的彎矩，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處由材料力學計算有 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)計計算計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 共 44 頁 V。 V = smndt/106?? = s/ = b。 mdt ?????4 計算齒寬于齒高之比 。h模數(shù) zmtt 齒高 mht ...2??? b5 計算載荷系數(shù)。根據(jù) v=，7 級精度，可查的動載系數(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、小齒輪相對支撐非對稱布置時， 。??HK由 ， 查手冊得 ，故載荷系數(shù)：??hb ??H 60.??vAKK6 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度園直徑， mkdtt 31 ????7 計算模數(shù) m。第 27 頁 共 44 頁 ??zdm8. 彎曲強度計算公式為 ?????????FYzKTSad??213有機械設(shè)計手冊查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的○ 1 MPaFE50