【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ⑤傳動(dòng)效率計(jì)算　　　tan/tan=tan/tan= 式（） 摩擦角取，～⑥剛度驗(yàn)算。最大牽引力為2590N，支承間距L＝1500mm，絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3 縱向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖1）絲杠的拉伸或壓縮變形量　　　　　　　＝()/EF 式（） =(25908)/(35/2) = L 式（） =(1500)/8 = 由于兩端均采用角接觸球軸承。且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可提高4倍，其實(shí)際變形量（mm）為：＝1/4=2）滾珠與螺母滾道間接觸變形Z=π/=π35/=23（外循環(huán)）=Z圈數(shù)列數(shù)=231=無(wú)預(yù)緊：===有預(yù)緊：=（F/）=(259/)3）支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形采用7206C型角接觸球軸承，＝30mm，滾動(dòng)體直徑＝6mm，滾動(dòng)體數(shù)量Z＝40=== 式（） 因施加預(yù)緊力，故＝1/2＝mm4）滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起導(dǎo)和的變化量，一般忽略不計(jì)5）螺母座及軸承支座的變形，常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)。但變形量計(jì)算較為困難，一般根據(jù)其精度要求，在結(jié)構(gòu)上盡量增強(qiáng)其剛度而不作計(jì)算　　　　　 ＝＋＋＝＜定位精度,滿足剛度要求.⑦穩(wěn)定性驗(yàn)算 絲杠螺紋底徑：35mm　　　　　　　　　＝N 式（）　　　　　　　　　　N＝＝N/2590= ＞＞[n]　　　　一般[n]＝～4　　則絲杠不會(huì)產(chǎn)生的穩(wěn)定 橫向進(jìn)給絲杠①計(jì)算進(jìn)給牽引力　　橫向?qū)к墳檠辔残?，?jì)算如下：　　　　　　 ＝＋ 式（）　　　　　　　 =670+（2680+21072+600）＝1860N②計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載F　 由式（）： n=1000/=1000 由式（）： L=60nT/=6015000/= 由式（）： F==1860=5210N ③計(jì)算最大靜負(fù)載 由式（）： ==21860N=3720N =42800N④滾珠絲杠螺母副的選型　　選用滾珠絲杠螺母副的直徑時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。　　從文獻(xiàn)附錄A表3中查出，3006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，其額定動(dòng)載荷為14200N，額定靜載荷42800N，精度等級(jí)為3級(jí)。⑤傳動(dòng)效率計(jì)算由式（）：＝tan/tan(+)=tan339′/tan(3176。39′+10′)=⑥剛度驗(yàn)算　 ，最大牽引力為1860N，支承間距L＝450mm，因絲杠長(zhǎng)度較短，不需預(yù)緊，螺母及軸承需預(yù)緊。預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載的1/3。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖1）絲杠的拉伸或壓縮變形量（mm）由式（）：△L=/EF＝18606/＝由式（）：△L/L=450/6=由于兩端均采用雙列向心短圓柱滾子軸承。且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉亞港督可提高4倍，其實(shí)際變形量（mm）為： =1/4=1/4=2） 滾珠與螺紋滾道間接觸變形Z=π/=π35/=23=Z圈數(shù)列數(shù)=有預(yù)緊時(shí)：＝＝ 式（）3） 支承滾珠絲杠的軸承的接觸變形采用3182106型雙列向心短圓柱滾子軸承，＝30mm，滾動(dòng)體直徑＝6mm，滾動(dòng)體數(shù)量Z＝34由式（）：=== 因施加預(yù)緊力，故＝1/2＝mm4） 滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起導(dǎo)程的變形量，一般忽略不計(jì)。5） 螺母座及軸承支座的變形，常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)。但變形量計(jì)算較為困難，一般根據(jù)其精度要求在結(jié)構(gòu)上盡是增強(qiáng)其剛度而不作計(jì)算　　＝＋＋＝＜定位精度⑦穩(wěn)定性校核 絲杠螺紋底徑30　　　由式（）：＝（）/　　　　　　　　 ＝N　　　　　　　 /1860＝＞＞[] 　　　　　　 一般取[]＝～4　　　　　　　　　此滾珠絲杠不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn). 縱向及橫向滾珠絲杠副幾何參數(shù) （mm）名　稱符　號(hào)螺紋滾道公稱直徑3530導(dǎo)程86接觸角鋼球直徑滾道法面半徑R偏心距e螺紋升角螺桿螺桿外徑d螺桿內(nèi)徑螺桿接觸直徑螺母螺母螺紋直徑D螺母內(nèi)徑D 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量mm/步，滾珠絲杠導(dǎo)程＝8mm，可計(jì)算出傳動(dòng)比i：　　　　　　i==3608= 式（）確定齒輪齒數(shù)為：　 i=＝18/30　 齒輪的強(qiáng)度校核　校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度　 式（）①確定公式中各參數(shù)值1）大、小的彎曲疲勞強(qiáng)度極限、（機(jī)械設(shè)計(jì)）　　考慮到該減速器的功率不大，故大、小齒輪都選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為220HBS，260HBS，屬軟齒面閉式舍去，載荷平衡，齒輪速度不高，初選7級(jí)精度，按軟齒面齒輪懸臂安裝，從文獻(xiàn)[12]，取齒寬系數(shù)=。2）彎曲疲勞壽命系數(shù)，　　　　　＝　　?。?）許用彎曲應(yīng)力、　取定彎曲疲勞安全系數(shù)＝，應(yīng)力修正系數(shù)＝，知：　　 ＝/=2240/= 式（） =/=2202/=4）齒形系數(shù)，和應(yīng)力修正系數(shù)，?。C(jī)械設(shè)計(jì)）知，＝　?。健　　　　? ＝　　?。?）計(jì)算大、小的/與/ ,并加以比較取其中大值代入公式計(jì)算　　　　　/＝ / =②校核計(jì)算：T＝＝＝ 式（）由式（）：2916818= [] ∴ 彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量，滾珠絲杠導(dǎo)程為6mm，可計(jì)算出傳動(dòng)比i:由式（）： i==3606=確定齒輪齒數(shù)為：i==18/45 齒輪的強(qiáng)度校核　校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度?、俅_定公式中各參數(shù)值1）大、小的彎曲疲勞強(qiáng)度極限、（機(jī)械設(shè)計(jì)）　　考慮到該減速器的功率不大，故大、小齒輪都選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為220HBS，260HBS，屬軟齒面閉式舍去，載荷平衡，齒輪速度不高，初選7級(jí)精度，按軟齒面齒輪懸臂安裝，從文獻(xiàn)[12]，取齒寬系數(shù)＝。2）彎曲疲勞壽命系數(shù)，　　　　?。健?＝3） 許用彎曲應(yīng)力、取定彎曲疲勞安全系數(shù)＝，應(yīng)力修正系數(shù)＝，知：由式（）：＝/=2240/=由式（）：=/=2202/=4）齒形系數(shù)，和應(yīng)力修正系數(shù)，?。C(jī)械設(shè)計(jì)）知，＝　?。健　　　　　　　? ＝　?。?）計(jì)算大、小的/與/ ,并加以比較取其中大值代入公式計(jì)算　　　　　　/＝ / =②校核計(jì)算由式（）：T＝＝由式（）：21069682 = [] ∴ 彎曲疲勞強(qiáng)度足夠由于進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大，一般取模數(shù)m＝1－2，數(shù)控車床可取m=2. 齒輪的幾何參數(shù) (mm)名稱計(jì)算公式計(jì)算結(jié)構(gòu)齒數(shù)18301845模數(shù)2222分度圓直徑d36603690齒頂圓直徑40644094齒根圓直徑m31553185齒寬b(6～10)m15151515中心距aa=(4863 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算①等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算　　傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可由下式計(jì)算：　　　　 ＝ 式（）　　　　　步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量　　　　　　 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量　　　　 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 參考同類型的數(shù)控車床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)110BF，. ==（） = G=800N由式（）： =++(18/30)[(+)+800/( = 　　考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問(wèn)題（~）：　　　　　　　∴ 基本滿足慣量匹配的要求②電機(jī)力矩的計(jì)算1）快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩　　 式（）式（）　又＝500r/min 式（）起動(dòng)加速時(shí)間由式（）：= 式（）＝ 式（）由式（）＝＋＋＝2）快速進(jìn)給時(shí)所需力矩　　 ＝＋＝3）最大切削負(fù)載時(shí)所需的力矩　　　 　其中：＝ 式（） =++=在兩種力矩中取其大者作為選擇步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)，對(duì)于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)。因?yàn)橐ＷC一定的動(dòng)態(tài)性能，系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)較小，而等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量又較大，故電機(jī)力矩主要用來(lái)產(chǎn)生加速，而負(fù)載力矩往往小于加速力矩，故常用快速空載起動(dòng)力矩作為選擇步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。③步進(jìn)電機(jī)的選擇1）首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)型號(hào)從[11]表4－24知，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為三相六拍時(shí)，＝ 式（）　 最大靜力矩＝＝從[11]表4－23查出。大于了最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。2）計(jì)算電機(jī)工作頻率　　　　　　　 　　　　　　　 式（） 式（）　　　　由式（）：HZ　　　　由式（）：HZ從文獻(xiàn)[11]表4－23中查出110BF003型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率7000HZ。再?gòu)奈墨I(xiàn)[11]圖4－17，4－18查出110BF003步進(jìn)起動(dòng)力矩特性和運(yùn)行矩頻特性曲線如圖所示。，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，＝1600HZ時(shí)，M＝,遠(yuǎn)不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩（）直接使用會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象。所以采取升降速控制（軟件實(shí)現(xiàn)）。將起動(dòng)頻率降到200HZ時(shí)，,然后在電路上再采用低壓驅(qū)動(dòng)電路，可將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩?cái)U(kuò)大一倍左右。當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，110BF003型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性可滿足要求。 橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算和選型①等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算　傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）由下式計(jì)算：由式（）： 初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)110BF，＝1）齒輪的慣量計(jì)算由式（）： =2）絲杠折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量　　 公稱直徑：30mm，導(dǎo)程6mm，長(zhǎng)度為450mm的絲杠，,則此絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為＝2= 3）工作臺(tái)折算到絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J　　　　　?。剑?00/10 = 110BF003型步進(jìn)電機(jī)矩頻特性 綜上：＝＋＋（18/45）[(+)+]= 考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問(wèn)題：＝ 　　　∴ 基本滿足慣量匹配要求?、陔姍C(jī)力矩的計(jì)算　1）快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩M　　　　　　 　　　　　　　 　　　由式（）：/=1200/　　由式（）：==由式（）： =由式（）：=由式（）：=++=2）快速進(jìn)給時(shí)所需力矩　 ＝＋＝3）最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩　　　　　　 由式（）：＝670（50/70=　　　　　　 ＝＋＋＝③步進(jìn)電機(jī)的選擇1）首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)型號(hào)　　從文獻(xiàn)[11]表4－24查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)，= =從表4－23查出。大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。2）計(jì)算電機(jī)工作頻率由式（）：由式（）：　　 從文獻(xiàn)[11]表423中查出90BF002型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為3800Hz，運(yùn)行頻率為1600Hz,再?gòu)奈墨I(xiàn)[11]圖4－17，418查出90BF002步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行頻特性曲線如圖所示，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)。＝3200時(shí)，M＝,不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（）直接使用會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以采取升降速控制（軟件實(shí)現(xiàn)）；將起動(dòng)頻率了解到2400Hz時(shí)。然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，可將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩?cái)U(kuò)大一倍左右。當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，90BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性完全可滿足要求。 軸的設(shè)計(jì) 縱向軸的設(shè)計(jì)