【文章內容簡介】 m） —驅動輥 2 中心距(常數(shù))m（mm） —單板名義厚度(切削過程中應保持恒定)V(mm/min) —驅動輥與圓木線速度(恒定不變)Vt(mm/min)—旋切刀的進給速度(在切削過程中是變化的)假定驅動輥與圓木之間無相對滑動，即其表面線速度相同，亦即: （—1）02VRnr??在旋切過程中，旋刀刀刃的水平坐標為: （—2）221()(hXhr??其中 x、R 是隨著切削過程的變化而變化的。把上式兩邊對時間 t 求導得: 221[ ]()(x Rtddrt hh???故： （—3）221[ ]()(x Rt tRrVdd? 恒線速旋切時旋切軌跡 旋切軌跡：切過程中，旋刀刀刃 A 在木段橫截面上移動的軌跡稱為旋切曲線。 由于無卡軸旋切機是恒線速旋切，木段的轉速隨著木段直徑的減小逐漸增大，但其運動學關系與恒轉速旋切的有卡軸旋切機是一樣的，即木段轉一周，旋刀前 —1 無卡軸木材旋切機工作原理圖進的距離為單板的名義厚度 m。如:當=ho 時，工件每轉一周，旋刀前進的距離是相等的，即: 3124=aS????┈ ┈每一瞬間時，3124SS?????┈ ┈ =常 數(shù)因此，可以認為恒轉速旋切的旋切軌跡同樣適用于恒線速旋切[48]，故可用木段恒轉速回轉推導無卡軸旋切機的旋切曲線。如圖 一 一 一 3 所示，在旋切過程中，旋刀刀刃由 A 點走到B 點，同時木段做順時針回轉運動?，F(xiàn)設定: 一木段轉過的極角( )??H 一旋刀安裝高度，旋刀刀刃距木段軸線水平面的距離，刀刃高于軸線為正值，低于軸線為負值(mm)。R 一木段的瞬時半徑(mm)。如圖 一 2 所示，在旋切過程中，木段順時針恒轉速旋轉，木段每轉一周，旋切刀進給量為 m。進給方向線始終與裝刀高度 h 為半徑的圓相切，形成直角三角形△AOB，AB 土 B0，OB=h?，F(xiàn)假定木段不動，則旋切刀刃口 A 沿 AB 方向(進給方向)作進給運動的同時，切線 AB 繞以 h 為半徑的圓周逆時針轉動，半徑 B0 也隨之繞圓心 O 逆時針轉動，直到刀刃 A 沿進給方向艙移動到 B 點。 —1 圓木旋切軌跡 —2 旋切刀運動圖 —3 旋切軌跡圖 為了便于列出旋切軌跡方程，如圖 一 2 所示，假定刀刃從 B 點反向移 A 點，切線 AB 沿圓周順時針轉動，B0 順時針轉過了中角，則:m=2AB??設 則：a?由此得出旋切刀刃口 A 點的參數(shù)方程為:x=hsin+acosyi?把兩式兩邊平方，然后相加得:2 222xhsinacoshcsain=h????（ ） （ ）即旋切曲線極坐標方程為: （ —1）22aR??即： h?求導得：2239。aah??? （—2）4239。2Rah??? 在旋切曲線中作弧長的微分，設 為旋切曲線的弧長，則:l （由中國科教創(chuàng)新導刊《關于弧微分公式的 推導》有：239。dld轉化為極坐標函數(shù)：代入 即：xy??cos。inxRy??； ；得： 即：cosinR??ysind???2239。2dlRd???）239。dld代入（ —1） 、 （—2）則有： （ —3） 又，無卡軸旋切機主運動42alahd???線速度保持恒定故: （—4）dlVtA由（ —3） 、 （—4）有：422aVdtahd???A即： (—5)422Vtah?式（ —1）兩邊同時對 求導，則：l2dRatt??故： tt把式 (—5)代入上式有： （—6）2422dRaVt ah????由式（ —1）有：2aR??即：2h?把上面兩式代入（—6）得 （—7） 2 24222422aaa1RdVt RhhaVRh????????把上式代入（—3）得： 42 2212[ ]()(t RraRha? ???把上式代入（—1）得：0 42 2212[ ]()(t RrVarnRhha??????上式中即為刀具的變速進給模型，其中： m??如果從交流調速電機到絲桿的傳動比為常數(shù) K，絲桿的螺距為 T，則交流調速電機的輸出轉速 Nt 為: 0 42 220 12[ ]()(ttVkarnRrN RLhha??????由于驅動輥的半徑 r、裝刀高度 h、單板名義厚度 m、驅動輥中心距 h驅動輥轉速 n。 、傳動比 K 及絲桿螺距 L0 為常數(shù)，故進給電機的轉速只與圓木 R 有關，在切削過程中，R 越來越小，進給電機轉速越來越大。0 18/mi,30,.5~2,74,2,2~(1)r hDR???取 ：又 a?當 m 取最大值 D 取最小值時，Vt 最大故： ?當 m 取最小值 D 取最大值時，Vt 最小故： ax5./it 進給系統(tǒng)絲杠的選擇與計算 滾珠絲杠動載荷驗算由《專業(yè)課程課程設計指導書》式 2—14 有滾珠絲杠最大運載荷: （—1）mFfLC??3其中 C:滾珠絲杠最大動載荷 :運轉狀態(tài)系數(shù)mf ：滾珠絲杠工作載荷L：工作壽命， ，單位601ntL??610r由經驗取絲杠工作載荷為 2/mFN?查《專業(yè)課程課程設計指導書》預選滾珠絲杠 FYND40104查《專業(yè)課程課程設計指導書》表 27 額定動載荷 ?6max0:??????故 故絲杠 FYND4010—4 的動載荷符合要求。 傳動效率計算查《專業(yè)課程課程設計指導書》滾珠絲杠螺母副的傳動效率 為 ：? 查得)(?????39。? ??? 故： (139。)????? 滾珠絲杠剛度驗算 滾珠絲杠在工作載荷下的拉壓變形量滾珠絲杠的拉伸變形量： 1mFLEA???其中滾珠絲杠的長度取： 50Lm? 滾珠絲杠的負載為： 2/10FN 滾珠絲杠按內徑確定的面積：????????? 故： ???? 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量查《專業(yè)課程課程設計指導書》式 216 有：32201. ???ZFDYJWm?滾珠絲杠有預緊力，且預緊力為工作載荷的 ， 值可減小一半左右132?其中 為滾珠直徑，WD5Wm?40325mdZ???為滾珠總數(shù)量? 2418Z?????圈 數(shù) 列 數(shù) 粒 ???kgf? .3YJ?f?故： 2 ????則有：絲杠總變形量 ???總 變形量要少于定位精度得一半，又 01?故： ，滾珠絲杠 FYND4010—4 的剛度符合要求2??總 壓桿穩(wěn)定性驗算 本設計滾珠絲杠的支撐方式為:一段固定，一端自由 查《專業(yè)課程課程設計指導書》表 211 得 ? 由《專業(yè)課程課程設計指導書》式 218 失穩(wěn)時的臨界載荷 為KF 2ZKfEIFL???其中絲杠截面慣量矩：406dI??m 支撐方式系數(shù)： .25Zf 剛的彈性模量： ??MPa 絲杠的最大工作長度： Lm 故： N? 一般穩(wěn)定性安全系數(shù) ，取??~4Kn???Kn? 穩(wěn)定性安全系數(shù) ? 故絲杠 FYND4010—4 的穩(wěn)定性符合要求 直齒錐齒輪的選擇與計算 選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)如圖 5—1 所示的傳動方案，選用直齒錐齒輪傳動 圖 —1 錐齒輪傳動 圖 —1 錐齒輪結構圖旋切機進的進給系統(tǒng)，速度不搞，故選用 7 級精度選擇材料： 相關參數(shù)選擇:由《機械設計》10—8（一）設計參數(shù)可選： 13Rb?? 故:齒寬系數(shù)： 13R?? 傳動比： ? 工作壽命 15 年（設每年工作 300 天，每天工作 16h） 以下設計引用如果沒有特殊說明都來自《機械設計》 由表 10—1，選擇 4 個錐齒輪的材料為 45 鋼（調質后表面淬火） 硬度為 250HBS，由于 4 個錐齒輪受力大致相同，故以相同計算選擇齒輪齒數(shù)： 取 0Z? 由 10—8(一)設計參數(shù)式(f)： cosVdZm?? 式（d）： ????A 故：當量齒數(shù)： ??? 按齒面接觸強度計算 由設計計算公式（10—26）進行運算，即： ????23 ??????????? 確定公式內各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)，取 .3t?計算錐齒輪的傳動扭矩 絲杠的驅動扭矩為: 02mFLT??A其中： 201mFN? 0L .965? 故： ???A 故錐齒輪的傳動扭矩為： 4651T?錐由 10—8(一)中相關資料取齒寬系數(shù)： 3Rb??由表 10—6 查得材料的彈性影響系數(shù)由圖 10—21e 按齒面硬度查得接觸疲勞強度極限 lim=0aH?由式 10—13 計算應循環(huán)次數(shù) h60njLN?A 其中： ? hL16305720h?? 故： =.91N? 計算試算錐齒輪： ????23 HRRZKTm??????????????????? m???????????????????計算圓周速度： ..821../60160mnV s?計算載荷系數(shù)： 由表 10—2 查得 .5AK? 由圖 10—8 查得動載荷系數(shù)： 齒間動載荷分配系數(shù)取 1，即： HK??? 查表 10—9 得軸承系數(shù)： .25be?故齒間載荷分布系數(shù)為： ????按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式 10—26 有： 39。39。? 查《機械原理》表 10—6，取 ? 故： .7? 直齒錐齒輪的幾何尺寸計算 如圖 —1，已知： 5d 故： ?????????? 由《機械原理》表 10—7 有： ? 26f 由 9045??? dRm又： 1b??齒寬為： 按齒根彎曲強度進行校驗由式 10—24： ?????????????有 ：由 載荷計算的相關參數(shù)可知 ??????載 荷 系 數(shù) ：由 計算齒輪的傳動扭矩相關參數(shù)可知扭矩： ???08:cosvVdZf??又 由 一 （ 一 ） 中 式 子 有 ：??按當量齒數(shù) 查表 10—5 得V=查圖 10—20（d）得 ??0MP???..=????????????故 ：故錐齒輪的齒根彎曲強度符合要求，選擇該齒輪 齒輪軸的計算與校核 齒輪軸的強度計算 42~.,=139。.651m39。P39。39。9nTNP????A由 直 齒 錐 齒 輪 的 傳 動 效 率 為 ： 加 上 軸 承 的 傳 動 效 率 取 傳 動 效 率為故 ： ， ，由 ： ， 故齒輪軸的扭矩為： 442239。????A 由于齒輪軸受到的彎矩較小，故可按扭矩強度條件計算 材料選擇:選用 45 號鋼 查《機械設計》表 15—3，取 ??=40aTMP? 故齒輪軸的強度計算處截面為： ??????取 d=20mm 齒輪軸的剛度驗算 由《機械設計》式 15—12 有當量直徑為： 44 4444=1 1698d ml? ????由式 15—15： .pTaI??????A其 中 ：解得： ??1698==.12m3??軸由 滾珠絲杠的剛度驗算由： 12=?，故： 12=+.5?????總 軸故進給系統(tǒng)剛度符合要求 減速器的選擇與計算由 2 恒線速旋切時旋切軌跡中計算可知：?對調速電機有: ?又： 01ttVKnL故。 ??.~ KHZ?????f 的取值過小會導致精確度過低，過大則難以選擇變頻器，故本設計選擇傳動比1:10 的加速器故： ~?查《機械設計手冊》選擇型號為 CWO—80—10—I—gb9147—88 的圓弧渦輪蝸桿減速器額定輸入功率： 輸出扭矩： 23TNm?A傳遞效率為： ???????則： 12nT?解得： ?A 進給電機的選擇與計算 進給電機類型的選擇永磁同步交流伺服電動機有