【文章內容簡介】 5)查取齒形系數(shù) 由參考資料[6]表105查得6)查取應力校壓系數(shù)由參考資料[6]表105查得 7)計算齒輪的并加以比較 (2)設計計算 對比設計結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲強度計算的模數(shù)；由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載力，而齒面接觸疲勞強度所決定承載能力僅于齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，按接觸強度算得的分度圓直徑,算出齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)：取。這樣設計的齒輪傳動即滿足了齒面接觸疲勞強度又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 幾何尺寸計算(1) 計算分度圓直徑 則(2) 計算中心距 (3) 計算齒輪寬 取 (1) 按預期工作時間估算滾珠絲杠預期的額定動載荷Cam已知數(shù)控機床的預期工作時間，滾珠絲杠的當量載荷，查參考書[5]表228得，載荷系數(shù)；查參考書[5]表229，初步選擇滾珠絲杠的精度等級為3級精度，取精度系數(shù)；查表230得，可靠性系數(shù)。取滾珠絲杠的當量轉速（該轉速為最大切削進給速度時的轉速），已知，滾珠絲杠的基本導程，則由參考書[1]式（219）得(2) 根據(jù)定位精度和重復定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。已知本車床橫向進給系統(tǒng)的定位精度為50μm，重復定位精度為20μm，則由參考文獻[5]式（223）、式（224）得 取上述計算結果的較小值，即。(3) 估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m。滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用一端固定、一端游動支承方式，滾珠絲杠螺母副的兩個固定支承之間的距離為 L=行程+安全行程+2余程+螺母長度+支承長度≈（~）行程+（25~30）L0取 由參考書[5]中式（225）得 (4) 初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號 根據(jù)以上計算所得的,，d2m和結構的需要，初步選擇FFZD型內循環(huán)墊片預緊螺母式滾珠絲杠螺母副，型號為FFZD32045（見參考書[5]附錄A表A3），其公稱直徑d0、基本導程、額定動載荷和螺紋底徑如下： 故滿足要求。(5) 將以上結果用于該部件的裝配圖設計（見附圖1），其計算簡圖如圖31所示。 圖31 普通車床數(shù)控化改造計算簡圖 臨界壓縮載荷的校驗已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑d2=，由圖45可知滾珠絲杠螺母副的最大受壓長度L1=313mm，絲杠水平安裝時，取K1=1/3，查表244得K2=2，則由式參考書[5]中式（235)得 本車床橫向進給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為，遠小于其臨界壓縮載荷的值，故滿足要求。 臨界轉速的校驗由圖31得滾珠絲杠螺母副臨界轉速的計算長度，其彈性模量，密度，重力加速度。滾珠絲杠的最小慣性矩為 滾珠絲杠的最小截面積為 取，由表244得，則由參考書[5]中式（236）得 本橫向進給傳動鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉速為，遠小于其臨界轉速，故滿足要求。 額定壽命的檢驗查附錄A表A3得滾珠絲杠的額定動載荷Ca=15000N，已知其軸向載荷，滾珠絲杠的轉速，運轉條件系數(shù)，則由式（237）、式（238）得 本車床數(shù)控化改造后，滾珠絲杠螺母副的總工作壽命，故滿足要求。 支承用軸承的選擇與校核 軸承的選擇 (1) 已知，則 故 根據(jù)參考文獻[5]表225得，徑向系數(shù),軸向系數(shù)。(2) 初步計算當量動載荷。 根據(jù)參考文獻[2]中公式（138a）得， 軸承轉速，預期計算壽命。根據(jù)參考文獻[6]式（136），軸承應有的基本額定載荷值。 (3) 因為滾珠絲杠螺母副擬采用一端固定、一端游動的方式，所以選用60度角接觸軸承組背對背安裝，以承受兩個方向的軸向力。由于滾珠絲杠的螺紋底徑，所以選用軸承的內徑，以滿足結構的需要。查參考資料[6]附錄表A2選擇的760206TNI軸承。 軸承的校核(1) 軸承的基本額定靜載荷，而該軸承在12000h工作壽命下的基本額定動載荷，故滿足要求。(2) 在油脂潤滑狀態(tài)下的極限轉速為，高于機床滾珠絲杠的最高轉速，滿足要求。(3) 驗算軸承的壽命。 故滿足要求。 760206TNI角接觸球軸承，尺寸為。 軸承的潤滑：選擇脂潤滑。潤滑脂形成的潤滑膜強度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當長的一段時間。 軸承的密封：氈圈油封。在軸承蓋上開出梯形槽，將毛氈制成環(huán)形或帶形，放置在梯形槽中與軸承密合接觸，或者在軸承蓋上開缺口放置氈圈油封，然后用另為一個零件壓在氈圈油封上，以調整毛氈與軸的密合程度，從而提高密封效果。 計算滾珠絲杠的拉壓剛度 本機床橫向進給傳動鏈的絲杠支承方式為一端固定、一端游動。絲杠的拉壓剛度Ks可由參考書[5]式（242）計算。 已知滾珠絲杠的彈性模量，滾珠絲杠的底徑。當滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離時，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度，根據(jù)式（243a）得 當時，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度，根據(jù)式（243b）得 計算滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度Kb已知滾動體直徑，滾動體個數(shù)Z=150，軸承的最大軸向工作載荷，則由表24表246得 計算滾珠與滾道的接觸剛度Kc查附錄A表A3得滾珠與滾道的接觸剛度，滾珠絲杠的額定動載荷，已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷，則由式（246b）得 計算傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度K由式（247a）得進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 故。由式（247b）得進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為 故。 計算滾珠絲杠螺母副的扭轉剛度由圖45得扭矩作用點之間的距離，已知滾珠絲杠的剪切模量，滾珠絲杠的底徑，則由式（248）得 驅動電動機的選型與計算 計算負載慣量(1) 計算滾珠絲杠的轉動慣量Jr已知滾珠絲杠的密度ρ=103kg/cm3,則由式（263）得 (2) 計算折算到絲杠軸上的移動部件的轉動慣量JL已知機床橫向進給系統(tǒng)執(zhí)行部件（即橫向溜板及刀架）的總質量m=197kg；絲杠軸每轉一圈，機床執(zhí)行部件在軸向距離移動的距離L=，則由式（265）得 (3) 計算各齒輪的轉動慣量 (4) 由式（266）計算加在電動機軸上總負載轉動慣量。 計算負載力矩(1) 計算折算到電動機軸上的切削負載力矩已知在切削狀態(tài)下的軸向負載力，絲杠每轉一周，機床執(zhí)行部件軸向移動的距離，進給傳動系統(tǒng)的傳動比，進給傳動系統(tǒng)的總效率,則由式（254）得 (2) 計算折算到電動機軸上的摩擦負載力矩Tμ已知在不切削狀態(tài)下的軸向負載力（即空載時的導軌摩擦力），則由式（255）得 (3) 計算由滾珠絲杠預緊力Fp產生的并折算到電動機軸上的附加負載力矩。 已知滾珠絲杠螺母副的效率0，滾珠絲杠螺母副的預緊力Fp為 則由式（256）得 (4) 折算到電動機軸上的負載力矩T的計算。①空載時（快進力矩），由式（257a）得 ②切削時（工進力矩），由式（257b）得 計算加速力矩根據(jù)以上計算結果，初選130BC3100型反應式步進電動機，其轉動慣量；而進給傳動系統(tǒng)的負載慣量；對開環(huán)系統(tǒng)，一般取加速世界。當機床執(zhí)行部件以最快速度運動時電動機的最高轉速為 由式（259）得 (1) 按式（261）計算空載啟動力矩 (2) 按式（257a）計算快進力矩TKJ (3) 按式（257b）計算工進力矩TGJ (1) 選擇驅動電動機的型號根據(jù)以上計算選擇國產130BC3100型反應式步進電動機為驅動電動機，其主要技術參數(shù)如下：相數(shù)，3；步距角，176。/176。；最大靜轉矩，；轉動慣量，；分配方式，三相六拍；質量，10kg。(2) 確定最大靜轉矩Ts由參考資料[5]中表248給出的機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩與所需的步進電動機的最大靜轉矩的關系可得 機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩與所需的步進電動機的最大靜轉矩的關系為 取和中的較大者為所需的步進電動機的最大靜轉矩，即。本電動機的最大靜轉矩為，大于，可以在規(guī)定的時間里正常啟動，故滿足要求。(3) 驗算慣量匹配為了使機械傳動系統(tǒng)的慣量達到較合理的匹配，系統(tǒng)的負載慣量JL與伺服電動機的轉動慣量之比一般應滿足式（267），即 因為，故滿足慣量匹配要求。 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析(1) 計算在絲杠工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度，機床執(zhí)行部件的質量和滾珠絲杠螺母副的質量分別為，滾珠絲杠螺母副和機床執(zhí)行部件的等效質量為，已，則 (2) 計算扭轉振動系統(tǒng)的最低固有頻率折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當量轉動慣量為 已知滾珠絲杠的扭轉剛度，則 由以上計算可知，絲杠工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率、扭轉振動系統(tǒng)的最低固有頻率，都比較高。一般按的要求來設計機械傳動系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。 機械傳動系統(tǒng)的誤差計算與分析已知進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值，導軌的靜摩擦力，由式（252）得 即，故滿足要求。由式（253）得 即，故滿足要求。(1) 計算由扭矩引起的滾珠絲杠螺母副的變形量θ已知負載力矩，由圖45得扭矩作用點之間的距離，絲杠底徑，則由式（249）得 (2) 由該扭轉變形量引起的軸向移動滯后量將影響工作臺的定位精度，由式（250）得 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級和規(guī)格型號本進給傳動系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)，應滿足下列要求： 取滾珠絲杠螺母副的精度等級為3級，查參考書[5]中表220得；當螺紋長度為700mm時，查表221得，；，滿足設計要求。滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號為FFZD32045P3/920700，其具體參數(shù)如下。公稱直徑與導程：32mm，4mm；螺紋長度：700mm；絲杠長度：920mm；類型與精度：P類，3級精度。66第4章 微機數(shù)控系統(tǒng)硬件的設計 硬件電路設計內容 硬件是組成系統(tǒng)的基礎,也是軟件編制的前提,數(shù)控系統(tǒng)硬件的設計包括以下幾部分內容：據(jù)總體方案及機械結構的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制電氣控制結構圖。機床硬件電路由五部分組成：(1) 主控制器，即中央處理單元CPU。(2) 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。(3) 存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。(4) 接口，即輸入/輸出接口電路。(5) 外圍設備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。 RAMROM CPU光電隔離功 率放大器I/O接口步進電機 外 設鍵盤，顯示器及其他