【文章內容簡介】 F004反應式步進電動機。 絲杠設計1. 絲杠副工作負荷計算及絲杠型號的選擇 工作臺的進給運動是由步進電動機由一級消隙齒輪經滾珠絲杠螺紋副，帶動工作臺移動。其中在縱向（Ｘ軸）進給系統的改造布置中，滾珠絲杠、軸承支架固定在工作臺上，隨工作臺移動。步進電動機經降速齒輪和滾珠絲杠的螺母固定在床鞍上，通過滾珠絲杠的轉動，實現工作臺與床鞍之間的相對移動。滾珠絲杠螺母副，它的特點是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動元件，以減少摩擦，絲杠與螺母之間基本上為滾動摩擦。滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點有：（1）傳動效率高，摩擦損失小，使用壽命長。（2）給予適當預緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)，防止失步；定位精度高，剛度好。（3）有可逆性　絲杠和螺母都可以作為主運動件，故可以從旋轉運動轉換為直線運動，也可以從直線運動轉換為旋轉運動。（4）運動平穩(wěn)，無爬行現象，傳動精度高。X52K機床的主要技術規(guī)格：如下表所示表21 X52基本技術規(guī)格主軸端面到工作臺的距離 400mm 30mm主軸軸線到床身垂直導軌面的距離350mm面積： 寬長3201250mm最大縱向行程手動（機動） 700（680）mm最大橫向行程手動（機動）260（240）mm最大升降行程手動（機動）370（350）mm進給級數 18級進級量范圍 縱向： ～ 1180mm/min橫向：15 ～ 786mm/min垂直：8 ～ 394mm/min 孔徑 29mm主軸孔錐度7：24刀桿公稱直徑32 ～ 50 mm轉速級數 18級轉速范圍30 ～ 1500r/min軸向調整距離70 mm主軸電動機功率工作臺進給電動機功率最大工件質量 150 Kg機床進給部件重量橫向4410N 縱向 2200N 機床進給部件參數初選：縱向工作臺及夾具重量： = 2200 N（估計值）滾珠絲杠的基本導程： = 8mm螺紋升角：　 行程：S= 680mm（最大縱向行程）快速進給速度：取 = （經驗值） 現在根據最大當量動載荷計算公式：式中： 運轉系數，取 精度系數，取 絲杠所受軸向載荷（）， 壽命值，可據公式 n為絲杠平均轉速（r / min） = r/min式中：最大切削力下的進給速度，可取最高進給速度 的 則： 使用壽命時間，據查《經濟型數控機床設計手冊》取T=15000小時L ≈從而， 2. 銑削力的計算現在以工作壽命和實際加工過程中的最大銑削力為基礎進行設計計算，以確保平常工作狀態(tài)下的工作安全和可靠。工件材料為 ：40 鍛件并調質 銑削寬度 ：22 mm銑削深度 ：5 mm 刀具直徑 ：mm每齒切厚 ： mm/Z 刃齒數 ：4刀具材料為 ：高速剛立銑刀據171。機床設計手冊187。 有公式： ≈ 1500N3. 滾珠絲杠所受的平均軸向載荷 的計算用高速鋼立銑刀逆銑合金剛時,工件的切削力可查171。數控機床書187。中得:縱向進給力 （取中間值：）==1500=1650N橫向進給力 （取中間值：）= =1500=垂直進給力 （取中間值：） ==1500=375N故可知在插補平面內的合力為:=1734N那么絲杠所受的平均工作載荷：　 所以絲杠軸向所受載荷 ：＝其中為橫向分力 ==1275NMg 為縱向工作臺及夾具重量 Mg =2200N 為顛覆力矩影響系數 取 M 為當量摩擦系數 M 取 那么=1162 + (2200+1275)=1903N根據《機床設計手冊》得， 故可選絲杠型號為：（內循環(huán)浮動返向器），的基本尺寸為：公稱直徑： =50mm， 螺距：=8mm 剛球直徑： =5mm， 螺紋升角，=絲杠外徑，d = (～)= 螺紋底徑，=30mm其動載荷 =25000=13194N 故選擇符合要求，絲杠可用。4. 傳動效率的計算根據《機械設計原理》滾珠絲杠的傳動效率η的計算公式為： 式中： 絲杠的螺旋升角，由以上參數表知，= 摩擦角，滾珠絲杠副的摩擦角θ≈10′則可得： =97%5. 剛度驗算滾珠絲杠受工作負荷引起的導程的變化量： /EF其中：彈性模量對于鋼為：E=21ⅹ滾珠絲杠橫截面積：F（）而：則：/EF cm滾珠絲杠受扭矩引起的導程變化量很小，可以忽略，故 ；故導程的變形誤差為： =查表得E級精度絲杠所允許的螺紋無廠誤差（1m長）為15/，故剛度足夠。6. 穩(wěn)定性的驗算由于縱向（X軸）的滾珠絲杠兩端采用的是滾珠絲杠螺紋副固定，絲杠一般不會受壓，又由于機床的原普通絲杠的直徑大于滾珠絲杠的直徑，故穩(wěn)定性一定能滿足要求。7. 臨界轉速的驗算由計算得已知絲杠平均工作轉速為： 因此，必須進行臨界轉速的驗算，即：其中式中符號表示： 絲杠的最大轉速： 絲杠支承方式系數?。ㄒ驗闆]有受壓） =9910 = =5 = 34mm絲杠的長度。 = 工作最大行程 + 螺母長度 + 兩端余量（取40mm）螺母長度由《機床零部件設計》上可查得，絲杠設計部分 = 680 + （131 + 40） 2 = 680 + 342 = 1022mm支撐跨距 應略大于 取 = 1100臨界轉速計算長度 = 680 + 131 + 40 + = 811 + 40 + 39 = 890mm=9533可見滿足： 所以滿足穩(wěn)定性的要求，故可選絲杠型號為：（內循環(huán)浮動返向器）。 齒輪設計1. 齒輪材料的選用及許用應力：由于閉式齒輪主要失效形式是齒面點蝕和輪齒折斷，因此按照齒面接觸強度來設計來計算，最后校合彎曲強度。初選7級精度。查《機械設計基礎》，取小齒輪材料為45鋼；則齒輪硬度為220HBS。大齒輪也采用45鋼，其齒輪硬度為180HBS。由于：560Mpa， 530Mpa 取[]==509Mpa[]==482Mpa又， 取 2. 齒輪傳動設計的有關計算：由于初選的步進電動機（110BF004）的系統脈沖當量為=。 步距角為： 絲杠導程為： 如果不采取齒輪傳動，那么每個脈沖對應的絲杠螺母傳動的距離為：