【文章內(nèi)容簡介】 v———最大切削力下的進給速度af———每齒進給量（mm/齒）af=Z———銑刀齒數(shù)，Z=4n———銑刀轉(zhuǎn)速，區(qū)別與以上絲杠轉(zhuǎn)速n，取為600r/minv=4600=168 r/minn==(1000168)/6=28000 = =因為，所以所選滾珠絲杠螺母副符合最大動載荷要求。傳動效率計算：滾珠絲杠螺母副的傳動效率為 （39） 剛度驗算：滾珠絲杠計算滿載時拉壓變形量 （310）其中L取540mm，滾珠與螺紋滾道間的接觸變形 （311）其中： ， ， ，滾珠絲杠副剛度驗算：絲杠的總變形量應(yīng)小于允許的變形量。一般不應(yīng)大于機床進給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半。或者，由絲杠精度等級查出規(guī)定長度上允許的螺距誤差，則相應(yīng)長度上的變形量應(yīng)該比它小。否則，應(yīng)考慮選用較大公稱直徑的滾珠絲杠。機床的定位精度為：。因此所選的滾珠絲杠副剛度符合要求。壓桿穩(wěn)定性驗算：滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細長桿，若軸向工作負載過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失去穩(wěn)定。失穩(wěn)時的載荷為：（312）其中，（絲杠承載方式系數(shù)，選用一端固定，一端浮動方式），I為截面慣量距，臨界載荷與絲杠工作載荷之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù)，如果大于需用穩(wěn)定安全系數(shù)，則該滾珠絲杠就不會失穩(wěn)。因此，滾珠絲杠的壓桿穩(wěn)定條件為：=~4 （313）因此，所選滾珠絲杠符合穩(wěn)定性要求。 滾珠絲杠副的精度等級滾珠絲杠副的精度，[9]按國標(biāo)GB/T ,分為七個等級，即10級,1級精度最高，依次降低。立式銑床的工作精度：，（毫米/毫米長度）。選用4級精度的滾珠絲杠。： 滾珠絲杠的行程公差項目符號有效行程（mm）精度等級4目標(biāo)行程差5001545012行程變動差4901344012任意300mm內(nèi)行程變量16弧度內(nèi)行程變動量7 同步帶輪傳動的設(shè)計和計算同步帶傳動示意圖如圖34所示：圖34 同步帶傳動 確定梯形齒同步帶輪的基本參數(shù)[10]（1）確定設(shè)計功率設(shè)計功率P其中為載荷修正系數(shù)根據(jù)已知工作條件查表取,則＝P＝2=（2）選擇帶形和節(jié)距根據(jù)=，節(jié)距＝（3）傳動比的選擇帶傳動是一種最常見的機械傳動形式，它主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩和改變轉(zhuǎn)速。大部分帶傳動是依靠擾性傳動與帶輪間的摩擦力來傳遞運動和動力的，銑床方面的傳動還有電機直連式，在此選擇了帶傳動的方式，帶傳動簡單，而且效率高，選擇的傳動比=2（4）小帶輪齒數(shù)根據(jù)帶型XL和小帶輪的轉(zhuǎn)速，由表查得小帶輪的最小齒數(shù)=12，此處取=12，則大帶輪的齒數(shù)==24（5）小帶輪的節(jié)圓直徑, （314）查表得其外徑=2δ== 其中2δ為節(jié)根距 （6）大帶輪節(jié)圓直徑 （315）查表得其外徑=—= （7）帶傳動速度 （316） 確定帶輪的中心距（1）初定軸間距查機械設(shè)計手冊得 同時根據(jù)對銑床產(chǎn)品的測繪和設(shè)計經(jīng)驗初定=100mm（2）帶長及其齒數(shù)的確定 （317） =200＋＋ =查表應(yīng)選用帶長代號為150的L型同步帶，其節(jié)線長度=，節(jié)線長上的齒數(shù)=40（3）實際軸間距，所設(shè)計的結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整 （318） 確定帶輪的尺寸（1）小帶輪嚙合齒數(shù)的確定 （319）（2）帶寬 （320）其中：—： 帶的基本寬度帶型ＸＬＬHbs0/mm當(dāng)6時=1，當(dāng)=5時=，當(dāng)=4時=，此處取=則 （321）至此X向帶輪的設(shè)計已經(jīng)完成，根據(jù)上面的計算數(shù)據(jù)，取標(biāo)準(zhǔn)寬度帶號為075的L型帶，其帶寬=，則帶輪的寬度=。Y向帶輪也取標(biāo)準(zhǔn)帶寬代號為075的L型帶。 驅(qū)動電機的選擇縱向步進電機的選擇計算（1）計算工作臺、絲杠、以及帶輪折算到電機軸上的慣量 根據(jù)《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》所提供的計算公式[11]：=+/ （322）式中：折算到電機軸的慣量（）、大小帶輪的慣量（）絲杠的慣量（）縱向工作臺及夾具重量（N）為2156NP絲杠螺距（cm），P=6mm帶輪及絲杠轉(zhuǎn)動慣量的計算：由于有些傳動件（帶輪、絲杠等）的轉(zhuǎn)動慣量不易精確計算，可將其等效成圓柱體來計算。圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量可依據(jù)公式： J= （323）式中：ρ材料密度（Kg/）， Kg/；d圓柱體直徑（cm）（對于帶輪、絲杠等就是等效直徑）； 圓柱體長度（cm）（對于帶輪絲杠等就是其等效齒寬或長度）。則J1== J2== JS==則可算得： =+/ = （324）（2）慣量匹配驗算由[12] 《機電傳動控制》初選二相混合式步進電機86BYG350AH0201。其示意圖如圖35所示：圖35混合式步進電動機其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量： = 轉(zhuǎn)動系統(tǒng)與步進電機的慣量匹配條件：＜＜1 （325）＜=＜1 所以慣量是匹配的。（3）負載轉(zhuǎn)矩計算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇計算快速空載啟動時所需力矩，依據(jù)公式：=++ （326）式中：：為快速空載啟動力矩（）；：空載啟動時折算到電動機軸上的最大加速力矩（）；：折算到電機軸上的摩擦力矩（）； ：由于絲杠預(yù)緊時折算到電機軸上的附加摩擦力矩（）。又：=xε （327）式中：：為慣量和；=+= ； ε—為電機最大角加速度（rad/）； 又ε= 其中：= =521r/min，則ε= rad/ 故=xε= 又因為= （328） 式中：導(dǎo)軌的摩擦力（N）； 傳動鏈效率，—； 又= 又：垂直方向的切削力（N）； f導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，f=； 縱向工作臺及夾具質(zhì)量（N）為2156N 則： = 故： ==又：= （329）式中：滾珠絲杠的預(yù)加載荷，滾珠絲杠預(yù)緊時的傳動效率為95%故===++=（4）快速進給時所需力矩依據(jù)公式=+=+= （330）（5）最大切削負載時所需力矩=++ （331） 式中：折算到電機軸上的切削負載力矩又：= （332）式中進給方向最大切削力（N）==； =++=最大靜轉(zhuǎn)矩選擇：依據(jù)文獻[14]《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》上有：1）對于在最大切削力下工作時所需要電機最大靜轉(zhuǎn)矩=/=2）對于空載啟動時所需要的電機最大靜轉(zhuǎn)矩為：=/=由以上可知以計算的恒大于，所以就以作為選取步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。而初選的步進電機為86BYG350AH0201，＞所以初選的步進電機型號符合要求。由于Y方向與X方向的要求相差不多，可以選用同樣的絲杠，導(dǎo)軌，電機經(jīng)過以上計算，： 本設(shè)計選用的部件滾珠絲杠螺母副直線滾動導(dǎo)軌副混合式步進電機X方向HJGDA45A滾動導(dǎo)軌86BYG350AH0201Y方向HJGDA45A滾動導(dǎo)軌86BYG350AH0201 其它零部件的確定 軸承的選擇，通常應(yīng)根據(jù)載荷的大小、方向和性質(zhì)選擇軸承。⑴載荷大小一般情況下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適于承受較大載荷；球軸承由于是點接觸，承載能力小，適用于輕、中等載荷。各種軸承承受載荷能力一般以額定載荷比表示。⑵載荷方向純徑向力作用，宜選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承，也可考慮選用調(diào)心軸承。純軸向載荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向載荷和軸向載荷聯(lián)合作用時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。這兩種軸承隨接觸角的增大,承受軸向載荷的能力提高。若徑向載荷較大而軸向載荷較小時，也可選用深溝球軸承和內(nèi)、外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。若軸向載荷較大而徑向載荷較小時，可選用推力角接觸球軸承、推力圓錐滾子軸承。 ⑶載荷性質(zhì)有沖擊載荷時，宜選用滾子軸承。 一般摩擦力矩小、發(fā)熱量小的軸承高速性能好。球軸承比滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時應(yīng)優(yōu)先考慮選用球軸承。徑向載荷小時，選用深溝球軸承；徑向載荷大時，選用圓柱滾子軸承。對聯(lián)合載荷，載荷小時，選用角接觸球軸承；載荷大時，選用圓錐滾子軸承或圓柱滾子軸承與角接觸球軸承組合。在相同內(nèi)徑時，外徑越小，滾動體越輕越小，運轉(zhuǎn)時滾動體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適于較高轉(zhuǎn)速下工作。在一定條件下，工作轉(zhuǎn)速較高時，宜選用直徑系列為8，9，0，1的軸承。保持架的材料與結(jié)構(gòu)對軸承轉(zhuǎn)速影響很大。實體保持架比沖壓保持架允許的轉(zhuǎn)速高。高速重載的軸承需驗算其極限轉(zhuǎn)速。 一般機械工作時，因機械摩擦或工作介質(zhì)的關(guān)系而使軸發(fā)熱，從而有熱脹冷縮產(chǎn)生。在選擇軸承結(jié)構(gòu)類型時，應(yīng)使其軸有軸向游動的可能性。因此，常在軸的某一端選用一內(nèi)圈或一外圈無擋邊的圓柱滾子軸承或滾針軸承，以適應(yīng)由于熱脹冷縮而引起軸的伸長或縮短。 當(dāng)軸兩端軸承孔同軸性差（制造誤差或安裝誤差所致）或軸的剛度小，變形較大，以及多支點軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。 在機械設(shè)計中，一般都是先確定軸的尺寸，然后根據(jù)軸的尺寸來確定軸承的尺寸。小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承；在內(nèi)徑尺寸（即軸尺寸）已確定，若徑向尺寸受限，可選用滾針軸承或直徑系列為8，9，0的軸承；若寬度尺寸受限，可選用寬度系列為8，0的軸承。 對于軸承使用壽命一般都難以等同主機使用壽命，在實際使用中軸承作為易損件要經(jīng)常裝拆。因此，在選用軸承結(jié)構(gòu)類型時應(yīng)要求裝拆方便?？煞蛛x型的接觸球軸承、圓柱滾子軸承。圓錐滾子軸承、推力軸承和內(nèi)圈為錐孔、帶緊定套或退卸套的調(diào)心滾子軸承、調(diào)心球軸承等均具有裝拆方便性能。滾珠絲杠主要承受軸向載荷，他的徑向載荷主要是絲杠的自重，因此，對滾珠絲杠的軸向精度和剛度要求較高。此外滾珠絲杠的正確安裝及其支撐的結(jié)構(gòu)剛度也不容忽視。滾珠絲杠兩端常用支撐形式有三種：一端固定一端自由的支撐形式。結(jié)構(gòu)簡單軸向剛度低，適用于短絲杠和垂直絲杠。一端固定一端浮動的支撐形式。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于較長絲杠和臥式絲杠。兩端固定的支撐形式，需要軸承無間隙，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動軸承是十分重要的。本設(shè)計使用的滾珠絲杠較短，故此設(shè)計采用接觸角為60176。的角接觸球軸承和深溝球軸承，組成一端固定和一端浮動的形式。60176。角接觸球軸承型號為7305AC，深溝球軸承型號為6305。：軸承內(nèi)徑d外徑D寬度B額定動負荷額定靜負荷7305AC2562176305256217 KN KN 絲杠軸的尺寸設(shè)計X向軸的尺寸： Y向軸的尺寸： 聯(lián)接鍵的選擇鍵聯(lián)接的主要類型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。平鍵聯(lián)接:鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時，靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵的上表面和輪轂的鍵槽底面間則留有間隙。平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、對中性較好等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)用途的不同，平鍵分為普通平鍵、薄型平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵四種。其中普通平鍵和薄型平鍵用于靜聯(lián)接，導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動聯(lián)接。普通平鍵按構(gòu)造分，有圓頭（A型）、平頭（B型）及單圓頭（C型）三種。圓頭平鍵宜放在軸上用鍵槽銑刀銑出的鍵槽中，鍵在鍵槽中軸向固定良好。平頭平鍵是放在用盤銑刀銑出的鍵槽中，對于尺寸大的鍵，需用緊定螺釘固定在軸上的鍵槽中，以防松動。單圓頭平鍵常用于軸端與轂類零件的連接。薄型平鍵傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較低，常用于薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸及一些徑向尺寸受限制的場合。半圓鍵連接:半圓鍵工作時，靠其側(cè)面來傳遞轉(zhuǎn)矩。這種鍵的優(yōu)點是工藝性良好，裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的連接。缺點是軸上鍵槽較深，對軸的強度削弱較大，故一般只用于輕載靜連接中。楔鍵連接:鍵的上下兩面