【文章內(nèi)容簡介】 ()2花鍵軸上花鍵的選擇定型為：根據(jù)軸的最小徑可取花鍵為：Z—DdB=4—22198，dmin=, C=,r=對花鍵軸聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩計算：動聯(lián)接過程T=KZhl′rm[P]花鍵選用矩形花鍵，外徑定心，其定心精度高，表面硬度高于40HRc 工作條件中等，齒面經(jīng)過熱處理。[P]=5～15Mpa 取[P]= 15Mpa選擇齒的接觸長度l′即為Z4齒的齒寬l′=b4=30mm 取載荷不均勻系數(shù)K=則T（動聯(lián)接）=410310315106 =Tmax=則花鍵軸能夠達到所需傳遞的轉(zhuǎn)矩。 對于花鍵軸傳遞轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生的摩擦力為F花：取μ=F花=181。f=5338= 則軸所受軸向力：F合= F花+ Fmax =+=3304N則軸向方向齒條受力F合K=F合=3635N（K=）(3)軸向進給設(shè)計： 在主軸外設(shè)計一套筒：設(shè)長為80mm的齒條由齒輪帶動。先設(shè)計用一級減速接步進電機使主軸進給。如圖4所示： 主軸進給圖示由《機電一體化課程設(shè)計指導(dǎo)書》： I=αt0/3600δ ()其中α—步距角（deg） δ—脈沖當量（） t0—齒距（t0=Лm）根據(jù)《機電一體化課程設(shè)計指導(dǎo)書》選步進電機 取α=,m=取α=取I=（α=）可取：Z1=20,Z2=64,m=,b=20mm,α=200df1=mZ1=25mm,df2=mZ2=80mm,de1=28,de2=83齒輪設(shè)計成直齒圓柱齒輪，齒輪材料為45鋼，則大小齒輪轉(zhuǎn)動慣量分別為： () 預(yù)選步進電機為200BF001，得電機轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量為：折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量： 等效負載轉(zhuǎn)矩Tm的計算：取V=2m/min Tm=（F軸+F摩）V主軸進給/2Πnm () (4) 起動慣量矩的計算：以最不利條件下的快速起動計算，設(shè)起動加速度或制動減速度的時間△t=，由于步進電機的角速度則： T慣=則J∑=Tm+T慣=+=(5) 步進電機的匹配選擇： 如考慮機械傳動系統(tǒng)的效率為n，安全數(shù)值為K，則此時負載總轉(zhuǎn)矩為： 由預(yù)選的步進電機型號200BF001，五相十步，%Step，其最大靜轉(zhuǎn)矩Tymax=，為保證正常的起動和停止，步進電機的起動轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣˊ，可知Tg/Tymax的比值，取Tg/Tymax=，則Tg==故選擇合適。 縱向進給運動的分析及計算. 縱向進給負載分析及計算(1) 摩擦阻力：摩擦阻力應(yīng)等于正壓力乘以摩擦系數(shù)。正壓力應(yīng)包括軸向力F=1175N及工作臺加縱向軌道之重力，設(shè)工作臺重量為400Kg，縱向軌道重量為400Kg. =[（400+400）10＋1175]= (2） 等效轉(zhuǎn)動慣量計算:根據(jù)要求粗選：α= to=5 δ= () ∴可取 =25 , =52 m= b=25mm =20o df1=mZ1=25= df2=mZ2=52=78mm de1＝ de2=81mm將齒輪看作近似的圓柱體，材料為鋼，則大、小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量分別為:J=d4 b104 (kgm2) JZ1=104=105Kgm2 JZ2=104=104Kgm2滾珠絲桿直徑選擇為d0=25mm, L=700mm,材料鋼，則絲桿的轉(zhuǎn)動慣量可近似的算出為：JS=70104=104Kgm2預(yù)選步進電機為110BF004，查得電機轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量為: Jm=104Kgm2折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： (3） 絲杠摩擦阻力矩的計算：由于用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計。(4） 等效負載轉(zhuǎn)矩的計算： Tm=(F縱+F摩) V工作/2πnm (5） 起動慣性阻力矩的計算：以最不利條件下的快速起動計算，設(shè)起動加速式制動減速的時間Δt=(～1s之間)，由于步進電機的角速度∴角加速度 T慣＝J∑εm=104=(6） 步進電軸總的負載轉(zhuǎn)矩的計算：J∑=Tm +T慣=+= 縱向進給步進電機加工匹配選擇考慮機械傳動系統(tǒng)的效率η為,安全系數(shù)為K,則比時的負載總，轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮為 由預(yù)選的步進電機型號為110BF004，三相六拍，%=，步進電機的起動轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣ39。,可得Tg/TΣ39。=∴Tg== 故選擇合適。確定選用110BF004步進電機。. 縱向進給滾珠絲杠的校核初選絲杠型號為CMD25043，因此必須進行以下幾個項目的校核(1） 承載能力的校核：Ｑ＝fHfWPmaxCO 式中L—滾珠絲杠壽命系數(shù)（）　Pmax=F縱+F摩＝0+＝fH=1 ,fW=,T=15000Ｑ＝　　選絲桿CMD2504－3查表得絲桿額定載荷為ＣO=Q　滿足要求。(2） 壓桿穩(wěn)定性驗算： () 取雙推—簡支式支承，由FK=2 105（Mpa） I絲杠小徑的截面慣性矩（） 查手冊可知，所用絲杠的最小徑為：d1 = 取壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K=4　絲杠長度L=LS=700mm故滿足要求。(3） 剛度驗算：絲杠的剛度是保證第一導(dǎo)程的變動量要在允許范圍內(nèi) () 絲杠最小截面積 設(shè)T0=I= M= Tmaxi===1020Ncm∴“＋”號用于拉伸，“一”號用于壓縮，都取“＋”號，則:由于選擇要求滾珠絲杠精度等級為C級，ΔL0=177。4μm所以滿足要求。(4) 縱向進給軸承的選擇推力球軸承：51305向心球軸承：6205 橫向進給運動的分析及計算 橫向進給負載分析及計算(1） 摩擦阻力： 當鉆床的工作臺與導(dǎo)軌間的相對運動為滑動摩擦，取摩擦系數(shù) 摩擦阻力應(yīng)等于正壓力乘摩擦系數(shù)。正壓力應(yīng)包括軸向力及工作臺之重力。工作臺的重量為400kg 。故可算出起摩擦阻力為： F摩＝（400+1175）＝(2） 等效轉(zhuǎn)動慣量計算：根據(jù)要求粗選：α= to=5 δ=∴ ∴初取 =20 , =50 m= b=25mm =20odf1=mZ1=20=30mm df2=mZ2=50=75mm de1＝33mm de2=78mm將齒輪看作近似的圓柱體，材料為鋼，則大、小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量分別為：J=d4 b104 (kgm2) JZ1=104=105Kgm2 JZ2=104=104Kgm2滾珠絲桿直徑選擇為do=20mm, L=700mm,材料鋼，則絲桿的轉(zhuǎn)動慣量可近似的算出為：JS=2470104=103Kgm2預(yù)選步進電機為90BF006,查得電機轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量為：Jm=104Kgm2折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： (3） 絲杠摩擦阻力矩的計算：由于用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計。(4） 等效負載轉(zhuǎn)矩的計算：Tm=(F橫+F摩) V工作/2πnm鉆床工作臺行程速度為2 m/min根據(jù)絲桿螺距算出絲桿速度。再根據(jù)齒輪減速比算出步進電機的轉(zhuǎn)速為由(5） 起動慣性阻力矩的計算： 以最不利條件下的快速起動計算，設(shè)起動加速式制動減速的時間 Δt=(～1s之間)，由于步進電機的角速度∴角加速度 T慣＝J∑εm=104=(6） 步進電機輸出軸總的負載轉(zhuǎn)矩的計算：J∑=Tm +T慣=+= Nm 橫向進給步進電機加工匹配選擇如果考慮機械傳動系統(tǒng)的效率為η=,安全系數(shù)為K=,則此時的負載總轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮為由預(yù)選的步進電機型號為90BF006，五相十拍，%step ,其最大轉(zhuǎn)矩Tymax=。為保證正常的起動與停止，步進電機的起動轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣ39。,由表查出Tg/TΣ39。=∴Tg==。所以選擇合適。 確定選用90BF006步進電機。 橫向進給滾珠絲杠的校核初選絲杠型號為CMD20053，因此必須進行以下幾個項目的校核(1） 承載能力的校核： Ｑ＝fHfWPmaxCO ()式中L—滾珠絲杠壽命系數(shù)（）fH=1,fW=2,T=15000　Pmax=F橫+F摩＝0+＝ Ｑ＝　　選絲桿CMD2005－3查表得絲桿額定載荷為ＣO=9KNQ　滿足要求(2） 壓桿穩(wěn)定性驗算： ()取雙推—簡支式支承，由FK=2105（Mpa）I絲杠小徑的截面慣性矩（）所用絲杠的最小徑為：d1 =取壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K=　絲杠長度L=LS=700mm故滿足要求。(3） 剛度驗算：絲杠的剛度是保證第一導(dǎo)程的變動量要在允許范圍內(nèi) 絲杠最小截面積 設(shè)T0=I= M= Tmaxi===221Ncm∴“＋”號用于拉伸，“一”號用于壓縮，都取“＋”號，則 由于選擇要求滾珠絲杠精度等級為C級，ΔL0=177。4μm所以滿足要求。(4） 橫向進給軸承的選擇推力球軸承：51304向心球軸承：6204 Z向進給運動的分析及計算 Z向進給負載分析及計算(1） 摩擦阻力：摩擦阻力應(yīng)等于正壓力乘以摩擦系數(shù)。因主軸箱自重被平衡，對軌道無壓力，所以摩擦阻力為零。(2） 等效轉(zhuǎn)動慣量計算: 根據(jù)要求粗選：α= to=5 δ=∴可取 =46 , =24 m= b=25mm =20odf1=mZ1=46=69mm df2=mZ2=24=36mm de1＝72mm de2=39mm將齒輪看作近似的圓柱體，材料為鋼，則大、小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量分別為： J=d4 b104 (kgm2) JZ1=104=105Kgm2 JZ2=104=104Kgm2滾珠絲桿直徑選擇為d0=32mm, L=400mm,材料鋼，則絲桿的轉(zhuǎn)動慣量可近似的算出為：JS=40104=104Kgm2預(yù)選步進電機為110BF003，電機轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量為 Jm=104Kgm2折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： (3） 絲杠摩擦阻力矩的計算：由于用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計。(4） 等效負載轉(zhuǎn)矩的計算： Tm=(F軸+F摩) V工作/2πnm Tm=(0+1175)2/2π=由 (5） 起動慣性阻力矩的計算：以最不利條件下的快速起動計算，設(shè)起動加速式制動減速的時間 Δt=(～1s之間)，由于步進電機的角速度∴角加速度 T慣＝J∑εm=103=(6） 步進電機輸出軸總的負載轉(zhuǎn)矩的計算：J∑=Tm +T慣=+= Z向進給步進電機加工匹配選擇考慮機械傳動系統(tǒng)的效率η為,安全系數(shù)為K,則比時的負載總，轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮為TΣ39。= (K/η)TΣ=()= 由預(yù)選的步進電機型號為110BF003，三相六拍，%=，步進電機的起動轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣ39。,由表查出Tg/TΣ39。=∴Tg== 故選擇合適。確定選用110BF003步進電機。 Z向進給滾珠絲杠的校核初選絲杠型號為CMD32055，因此必須進行以下幾個項目的校核(1） 承載能力的校核：Ｑ＝fHfWPmaxCO