【文章內(nèi)容簡介】 由 Pd= n1=1500r/min，從《實用電子機械設(shè)計手冊》圖 69 查得帶的節(jié)距代號為 H，對應(yīng)的節(jié)距為 Pb= （ 3）確定帶輪直徑和帶節(jié)線長 1）確定帶輪直徑 d 由《實用電子機械設(shè)計手冊》表 669 的： H型帶，小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=1500r/min時，帶輪最小許用齒數(shù)為 Z1=18。取小帶輪齒數(shù) Z1=24。傳動比 i=2， Z2=2179。 24=48 小帶輪直徑為 d1=PbZ1/π =179。 24/= 大帶輪直徑為 d2=PbZ2/π =179。 48/= 2）選擇帶長 Lp Lp=2acosφ +π（ d1+d2） /2+πφ（ d2d1） /180 式中，φ =arcsin（ d2d1/2a） =arcsin（ ） =。 所以 Lp=++= 按表 659取標(biāo)準(zhǔn)值 Lp= 該帶齒數(shù)為 Zb=84 3）傳動中心距的計算 按近似公式計算： M=Pb（ 2ZbZ1Z2） /8=179。（ 2179。 842448） /8= a=M+ 22 21() / 8 1 5 2 . 4 1 4 8 . 4 8 5 3 0 0 . 8 8 5bP Z ZM m m????? ? ? ????? （ 4）選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬 1）確定基準(zhǔn)額定功率 小帶輪齒數(shù) =24，轉(zhuǎn)速 =1500r/min，由表 666 內(nèi)插法得 H 型帶的基準(zhǔn)額定功率 ? 2）確定額定功率 P a．嚙合齒數(shù)系數(shù) zk 嚙合齒數(shù) ? ? ? ?21 1 2 1 2/ 2 / 2 7 6 , 1mbz e n t z p z c z z k?? ? ? ? ? ?故，故 1zk? b．帶寬系數(shù) wk ( / ) , 7 6 .2w s s o s ok b b H b m m??型 帶（查表 662） c．額定功率 P 4 4/z w o z o s sop k k p k p b b?? 3）選擇帶寬 sb 根據(jù)設(shè)計要求， dpp? 故帶寬 1 / 1. 14 1 / 1. 14( / ) 76 .2 ( 12 .7 5 / 15 .8 1 ) 63 .0 97s s o d z ob b p k p m m? ? ? ? 按表 658 選擇帶寬， mm? （標(biāo)準(zhǔn)值） 4）工作能力驗算 23( / ) 10z w a s sop k k T b b m v v ?? ? ? a．許用工作拉力有表 661 得 ? b．單位長度質(zhì)量由表 661 得 /m kg m? c．帶的圓周速度 11 / 600 00 12. 7 24 150 0 / 600 00 2 /bv p z n m s? ? ? ? ? d．工作能力驗算 1 . 1 4 2 31 ( 7 6 .2 / 7 6 .2 ) 2 1 0 0 .8 5 1 0 .4 4 8 7 .6 2 7 .6 2 1 0p ???? ? ? ? ? ? ? ??? ?? （ 5）額定功率大于設(shè)計功率，故帶的傳動能力足夠 結(jié)果整理 1）帶選用 H型同步帶 1 2 .7 , 8 4 , 1 0 6 6 .8 , 7 6 .2b b p sp m m z L m m b m m? ? ? ? 2) 帶輪 1 1 2 224 , 97. 07 , 48 , 194 .14z d m m z d m m? ? ? ? 3）傳動中心距 mm? 主軸的設(shè)計 （ 1）初步估算軸的直徑 選取 軸的材料為 40 ,riCN 調(diào)質(zhì)處理，由式 3 Pdn?得， min 67d mm? ，取 81d mm? 同步齒形帶作用在主軸上的力為： 主軸上轉(zhuǎn)距為： 10 / P n N m? ? ? ? ? ? ? 圓周力 2 / 2 4 4 8 9 0 / 1 9 4 .1 4 4 6 2 .4 4 9tF T d N? ? ? ? 徑向力 ta n 20 46 2. 44 9 ta n 20 16 8. 31 8rrF F N? ? ? ? （ 2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 2 3 4 5 確定 各軸段直徑和長度 ①段 1 81d mm? ，由螺母（ GB81288）厚度定， 1 56l mm? ②段 為固定螺母， 2 85d mm? ，由同步帶大帶輪 ③段 為固定軸承， 3 mm? ，由套筒長度得 3 189l mm? ④段 4 90d mm? ，由軸承長度， 4 58l mm? ⑤段 參考原主軸， 5 130d mm? ， 4 64l mm? （ 3） 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 L1=100mm， L2=189mm， L3=208mm H 水平面 Fr=， ? V垂直面 Ft=， ? 求彎矩 H 水平面 16800HBM N mm??， 371904HCM N mm?? V垂直面 46000VBM N mm??， 164112HCM N mm?? 合成彎矩 M 明顯判斷出 C 點為危險截面，所以 N mm?? 扭矩 T 44890T N mm?? 彎矩圖、扭矩圖見下圖 （ 4）按彎矩合成強度校核軸的強度 當(dāng)量彎矩 caM 2 2 2( ) 4 0 7 4 3 7 .6 2caM M T N m m?? ? ? ? 軸的材料為 40 ,riCN 調(diào)質(zhì)處理，查表得 290 0 / ,b N mm? ? ? ?1 0. 09 0. 1 ,Bb??? ?則 ? ? 21 81 / , cab N m m??? ?取 軸 的 計 算 應(yīng) 力 為/caMW? 330. 1 0. 1 90 72 90 0Wd? ? ? ? / 407 437 .62 / 729 00 9 /c a c aM W N m m? ? ? ?? ?1 281 /b N mm???? 根據(jù)計算結(jié)果可知，該軸滿足強度要求。 （ 5）精確校核軸的疲勞強度 1）判斷危險 截面 危險截面應(yīng)該是應(yīng)力較大，同時應(yīng)力集中較嚴(yán)重的截面。 從受載情況觀察，兩角接觸軸承中心雖 caM 最大，但應(yīng)力集中不大，而且這是軸徑較大，故不是危險截面，危險截面在前端軸承左側(cè)，該截面 caM 較大，應(yīng)力較集中。 2）計算危險截面應(yīng)力 截面右側(cè)彎矩為 2212M M M?? 1 3 2 7 6 7 9 .1 5M N m m?? 2 1 1 9 8 8 7 .2 5M N m m?? 2212 3 4 8 9 8 0 .3 6M M M N m m? ? ? ? 截面上的扭矩 T為： 44 .89T N mm?? 抗彎截面系數(shù)： ? ?? mm? 抗扭截面系數(shù)： ? ?? ? 截面上的彎曲應(yīng)力： /b MW? ? 34 89 80 .36 / 66 18 39? /N mm? 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： / 4 4 8 9 0 / 1 2 9 8 9 4 .0 2tTW? ?? /N mm? 彎曲應(yīng)力幅： 26 .9 5 7 /ab N m m???? 彎曲平均應(yīng)力： 0m?? 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即 2/ 2 0. 35 / 2 0. 17 5 /am N m m? ? ?? ? ? ? 3）確定影響系數(shù) 軸的材料為 40 ,riCN 調(diào)質(zhì)處理，查表得 290 0 / ,B N mm? ? 221147 0 / , 28 0 /N m m N m m?????? 軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù) k? 、 k? 取 , 5?????? 由上面結(jié)果可得 1 / ( ) 4 7 0 / ( 2 .5 5 6 .9 5 7 )a b mS S K?? ? ? ??? ? ? ?? 1 / ( ) 2 8 0 / ( 1 .5 6 0 .1 7 5 0 .0 5 0 .1 7 5 )amSK? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ? ?? 2 2 2 2/ 2 6 .4 9 9 9 3 .7 8 9 / 2 6 .4 9 9 9 3 .7 8 9caS S S S S? ? ? ?? ? ? ? ?? 查《機械設(shè)計》表 中的許用安全系數(shù) ??S 值： ? ? ? 由 ? ?caSS? ，可知該軸安全。 銑床進給傳動系統(tǒng)的數(shù)控化改造 數(shù)控銑床的進給傳動系統(tǒng)常用伺服進給系統(tǒng)來工作，伺服進給系統(tǒng)的作用是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)傳來的指令信息，進行放大以后控制執(zhí)行部件的運動，不僅控制進給運動的速度，同時還要精確控制刀具相對于工作的移動位置和軌跡，因此，數(shù)控銑床進給系統(tǒng)，尤其是輪廓控制系統(tǒng)，必須對經(jīng)運動的位置和運動的速度兩方面實現(xiàn)自動控制。 一個典 型的數(shù)控銑床閉環(huán)控制的進給系統(tǒng)，通常有位置比較、放大元件、驅(qū)動單元、機械傳動裝置和檢測反饋元件等幾部分組成，而其中的機械傳動裝置是 位置控制環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)。這里所說的機械傳動裝置，是指將驅(qū)動源旋動運動變?yōu)楣ぷ髋_直線運動的整個機械傳動鏈，包括減速裝置、絲杠螺母副等中間傳動機構(gòu)。 數(shù)控銑床對進給傳動系統(tǒng)的基本要求 傳動系統(tǒng)的剛度和慣量主要決定于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，而傳動系統(tǒng)的間隙、摩擦死區(qū)則是造成傳動系統(tǒng)非線性的主要原因。因此，數(shù)控銑床對機械傳動系統(tǒng)的要求可以概況如下： 1. 提高傳動部件的剛度 一 般來說，數(shù)控銑床直線運動的定位精度和分辨率都要達到微米級，回轉(zhuǎn)運動的定位精度和分辨率都要達到角秒級，伺服電動機的驅(qū)動力矩（特別是起動、制動是的力矩）也很大。如果傳動部件的剛度不足，必然會使出阿杜部件產(chǎn)生彈性變形，影響系統(tǒng)的定位精度、動態(tài)穩(wěn)定性和響應(yīng)快速性。加打滾珠絲杠的直徑，對滾珠絲杠螺母副、支承部件進行預(yù)緊，對滾珠絲杠進行預(yù)拉伸等，都是提高傳動系統(tǒng)剛度的有效措施。 2. 減小傳動部件的慣量 在驅(qū)動電動機一定是，傳動部件的慣量直接決定了進給系統(tǒng)的加速度，它是影響進給系統(tǒng)快速性的主要因素。特別是在高速加工的數(shù) 控機床上，由于對進給系統(tǒng)的加速度要求高，因此，在滿足系統(tǒng)強度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小零部件的質(zhì)量、直徑，以降低慣量，提高快速性。 3. 減小系統(tǒng)的摩擦阻力 進給系統(tǒng)的的摩擦阻力一方面會降低傳動效率，產(chǎn)生發(fā)熱，另一方面，它還直接影響系統(tǒng)的快速性；此外，由于摩擦力的存在，動、靜摩擦系數(shù)的編號，將導(dǎo)致傳動配件的彈性變形，產(chǎn)生非線性的摩擦死區(qū)，影響系統(tǒng)的定位精度和閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、直線滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑型導(dǎo)軌等高效執(zhí)行部件，可以減少系統(tǒng)的摩擦阻力，提高運動精度，避免低 速爬行。 數(shù)控銑床的進給傳動系統(tǒng)的基本型式 數(shù)控機床的進給運動可以分為直線運動和圓周運動兩大類。直線進給運動包括機床的基本坐標(biāo)軸（ X、 Y、 Z 軸）以及和基本坐標(biāo)軸平行的坐標(biāo)軸（ U、 V、 W等）的運動；圓周進給運動是指繞基本坐標(biāo)軸 X、 Y、 Z 回轉(zhuǎn)的坐標(biāo)運動。 1. 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副具有以下特點； （ 1）摩擦損失小，傳動效率高； （ 2）絲杠螺母之間預(yù)緊后，可以消除間隙，提高了傳動剛度； （ 3）摩擦阻力小，而且它幾乎與運動速度無關(guān)，動、靜摩擦力的變化也很小，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象； （ 4）長 期工作磨損小，使用壽命廠，精度保持性好。因此，在數(shù)控銑床上得到了廣泛應(yīng)用，是目前中，小型數(shù)控機床最為常見的傳動型式。 但由于它有運動的可逆性，即一方面能將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，反過來也能將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，不能實現(xiàn)自鎖。當(dāng)一在垂直傳動或水平放置的高速大慣量傳動中心必須裝有制動裝置，使用具有裝置的伺服驅(qū)動電動機是最簡單的方法。另外，為了防止安裝、使用是螺母脫離絲杠，在機床上還必須配置超程保護裝置，這一點對于高速加工數(shù)控機床來說尤為重要。 2. 靜壓絲杠螺母副 靜壓絲杠螺母副是通過油壓在絲杠和螺母 的接觸面之間，產(chǎn)生一層保持一定厚度，且具有一定剛度的壓力油膜，使絲杠和螺母之間有邊界摩擦變?yōu)橐后w摩擦。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)到是通過油膜推動螺母直線移動，反之，螺母轉(zhuǎn)動也可使絲杠直線移動。靜壓絲杠螺母的特點是： （ 1）摩擦系數(shù)小，僅為 ，比滾珠絲杠（摩擦系數(shù)為 ～ ）的摩擦損失更小，因此，其起動力矩很小，傳動靈敏，避免了爬行。 （ 2）油膜層可以吸振，提高了運動的平穩(wěn)性。 （ 3）由于油液的不斷運動，有利于散熱和減少熱變形，提高了機床的精度和光潔度。 （ 4）油膜成具有一定剛度，減小了反向間隙。 （ 5）油膜層介于螺母與絲杠之間，對絲杠的誤差有“均化”作用，即可以使絲杠的傳動誤差小于絲杠本身的制造誤差。 （ 6）承載能力與供油壓力成正比，與轉(zhuǎn)速無關(guān)，但靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng)，而且對油的清潔度要求高，如果在運動中供