【文章內(nèi)容簡介】 有預(yù)緊力，且預(yù)緊 力為軸向最大負載的 1/3 時， 2? 之值可減少一半；此變形可根據(jù)我所選用的滾珠絲杠在指導(dǎo)書 17 中的圖 47 中查到其值為 ?? ，雖然有預(yù)緊但不做減半的處理，用其查出的值。 支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形 3? ：不同類型的軸承的接觸變形量 c?可用不同的公式計算，我選用的是推力球軸承則公式如下： 3 2Zd FQ mc ?? 式中的 mF 軸承所受軸向載荷， )(Kgf ； Z 軸承的滾動體數(shù)目； Qd 軸承滾動體直徑， )(mm ； 由于其中的一些數(shù)據(jù)無法獲得準(zhǔn)確值只能作粗略的估算，式中軸承所受軸向載荷NFm ? ，軸承的滾動體數(shù)目 15?Z ，軸承滾動體直徑 mmdQ ? ，代入算得mmc ?? ，則 ?? c?? mm。 這里因為滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起導(dǎo)程的變化量 4? 占的比重比較小忽略不計，螺母座變形及軸承座變形的變形量計算比較困難，在結(jié)構(gòu)上作了相應(yīng)的處理所以也不作計算。 根據(jù)以上計算可知總的變形量 321 ???? ??? ，代入計算可得 ?? 遠遠小于我們需要的定位精度所以滿足設(shè)計的要求。如圖 ： 18 圖 導(dǎo)程精度測試條件 穩(wěn)定性驗算 對已選定尺寸的絲杠在給定的支承條件下，承受最大軸向負載時，應(yīng)驗算其有沒有產(chǎn)生縱向彎曲（失穩(wěn)）的危險，產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界負載 kF 用下式計算： 22l EIfF Zk ?? 19 式中 E 絲杠材料彈性模量，對 鋼 26 / cmNE ?? 。 I 截面慣性矩 )( 4cm ,絲杠截面慣性矩 4164dI ??( 1d 為絲杠螺紋的底徑 )； l 絲杠兩支承端距離 )(cm ； Zf 絲杠的支承方式系數(shù)。 根據(jù)前面 的相關(guān)資料可知上式中的截面慣性矩： 4441 )(6464 cmdI ??? ?? 絲杠兩支承端距離 cmmml 55550 ?? ，我所選用滾珠絲杠的支承方式是一端固定一端自由則查指導(dǎo)書中的表 413 可知 ?Zf 則代入數(shù)據(jù)算得 NFk 18550? ，臨界負載 kF 與最大工作負載 mF 之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù) Kn ,如果 ][KmkK nFFn ??，則絲杠不致失穩(wěn)。 ][Kn 為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般 4~][ ?Kn ，在我所設(shè)計的方案中最大的 NFm ? ，則 4~ ????mkFF 滿足設(shè)計要求到此滾珠絲杠螺母副的計算和選擇結(jié)束。 螺紋的有效行程 L0=300mm； 螺母及其連結(jié)裝置的長度 L1=95mm； 單側(cè)絲杠防護罩的長度 Lmin=30mm； 固定支撐座的厚度 B=45mm； 游動端支撐座的 L2=30mm； 電機連接端長度 L3=35mm； 手柄連接端長度 L4=20mm； 由以上的數(shù)據(jù)得 絲杠的總長度 20 L=L0 +L1 +2Lmin+B+ L2+ L3 +L4 =585（ mm）。 如下表： 表 名稱 符號 W1L2021 螺 紋 滾 道 公稱直徑 0d 20 導(dǎo)程 0L 4 接觸角 ? 鋼 球直徑 qd 滾道法面半徑 R 偏心角 e 螺紋升角 ? 螺 桿 螺桿外徑 d 螺桿內(nèi)徑 1d 螺桿接觸直徑 zd 螺 母 螺母螺紋直徑 D 螺母內(nèi)徑 1D 目前，滾動導(dǎo)軌在數(shù)控機床上應(yīng)用非常廣泛，因為其摩數(shù) f = ~ ；動、靜摩擦系數(shù)很接近，幾乎不受運動速度的變化的影響，運動輕便 、靈活，所需驅(qū)動功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小，精度保持性好；低度運動時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因而定位精度高，所以選用滾動導(dǎo)軌。 滾動導(dǎo)軌的額定動載荷的計算： 由于要計算額定動載荷首先需要計算出作用在滾動導(dǎo)軌副上的載荷由資料文獻可知作用在滾動導(dǎo)軌副上的載荷計算公式如下： 21 13021 224 llWllWWP c ????? 13022 224 llWllWWPc ????? 13023 224 llWllWWPc ????? 13024 224 llWllWWPc ????? 其中的 0l 、 1l 、 2l 、 3l 為下圖中所示的尺寸： 圖 導(dǎo)軌塊圖 式中的 W 為作用于同一平面內(nèi)的若干套導(dǎo)軌副的總載荷在這里我的設(shè)計任務(wù)中指出了 NFZ 10000? ， NG 500? 則 NGFW Z 1 0 5 0 0??? ，式中 0l 、 1l 、 2l 、 3l 分別取其最大值即為極限位置時的載荷 mml 5200 ? ， mml 2651 ? ， mml 2602 ? ，mml ? ，將上面的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的公式中可得 到 NPc 26251 ? ， NPc 26252 ?? ，NPc 26253 ? ， NPc 78754 ? ，對于全行程來講還應(yīng)算出載荷 cP ，對于我的任務(wù)書來講載荷呈線性變化則其計算公式如下： 3/)2( m a xm i n PPPc ?? )(KN 根據(jù)上面的計算結(jié)果可以選出 NP 2625min ?? ， NP 7875max ? 代入上式可計算得到 KNNPc ?? ，計算出這些后根據(jù)額定壽命計算的公式可算出額定動載荷，其計算公式如下： )*(50cWacth PCf ffffL ? 式中的相關(guān)系數(shù)： L 額定壽命； C 額定動載荷； cP 計算載荷； tf 溫度系數(shù)； cf 接觸系數(shù)； af 精度系數(shù)； wf 載荷系數(shù)； hf 硬度系數(shù)；由 22 于產(chǎn)品的技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于 HRC58 故通常取 1?hf ，根據(jù)運行時的溫度小于 100查相關(guān)數(shù)據(jù)可的 ?tf ；根導(dǎo) 軌上的滑塊數(shù)為 2查相關(guān)資料 ?cf ；精度等級為 4 級查相關(guān)資料 ?af ；無明顯沖擊和震動，中速運動場合速度在1560m/min 之間查相關(guān)數(shù)據(jù) ?wf ，式中的額定壽命 hL 15000? 這里把機床的使用壽命作為其額定壽命來代入計算，綜合上面的數(shù)據(jù)可計算出額定動載荷KNC ? ，根據(jù)計算出的額定動載荷查相關(guān)的資料選用了型號為 HJD25 型的滾動 導(dǎo)軌副，其額定動載荷為 KNC ? ，遠大于計算值，符合設(shè)計要求，如 下 表 ： 表 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 K 6 導(dǎo)軌 尺寸 d D h 7 11 8 H1 12 H2 30 額定動載荷 C（ KN） H3 16 額定靜載荷 CO（ KN） 26 L1 80 額定 力矩 MA（ NM） 198 L2 59 MB（ NM） 198 C1 45 MC(NM) 288 滾動導(dǎo)軌副的扭矩校核 為了滿足設(shè)計要求應(yīng)按極限位置對滾動導(dǎo)軌副的扭矩 進行校核，但是由于我們的工作臺僅受到上面刀具的垂直的作用力，所以不受到扭矩的作用。所以選用的滾動導(dǎo)軌是符合要求的。 到此滾動導(dǎo)軌的計算與選用結(jié)束。 ，它有 2 個繞組。當(dāng)一個繞組通電后，其定子磁極產(chǎn)生磁場， 將轉(zhuǎn)子吸合到此磁極處。若繞組在控制脈沖的作用下， 通電方向順序按照 AA ??BB ??AA ??B B 四個狀態(tài)周而復(fù)始進行變化，電機可順時針轉(zhuǎn)動； 23 通電時序為 AA ??BB ??AA ??BB 時，電機就逆時針轉(zhuǎn)動?？刂泼}沖每作用一次，通電方 向就變化一次，使電機轉(zhuǎn)動一步，即 90 度。 4 個脈沖，電機轉(zhuǎn)動一圈。脈沖頻率越高，電機轉(zhuǎn)動越快，實際電機的節(jié)構(gòu)要比模型復(fù)雜，并且每轉(zhuǎn)一步，一般為 18176。 圖 兩相步進電機原理圖 步進電機的輸出力矩與電機的有效體積、線圈匝數(shù)、磁通量、電流成正比，因此，電機有效體積越大，勵磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機力矩越大，反之越小。 步進電機必須有驅(qū)動器和控制器才能正常工作。驅(qū)動器的作用是對控制脈沖進行環(huán)形分配、功率放大，使步進電機繞組按一定順序通電。 24 圖 步進電機控 制系統(tǒng) 以兩相步進電機為例，當(dāng)給驅(qū)動器一個脈沖信號和一個正方向信號時，驅(qū)動器經(jīng)過環(huán)形分配器和功率放大后，給電機繞組通電的順序為 AA ??BB ??AA ??B B ，其四個狀態(tài)周而復(fù)始進行變化， 電機順時針轉(zhuǎn)動； 若方向信號變?yōu)樨摃r， 通電時序就變?yōu)?AA ??BB ??AA ??BB ，電機就逆時針轉(zhuǎn)動。 選用步進電機時，必須首先根據(jù)機械設(shè)計結(jié)構(gòu)草圖計算器械傳動裝置及負載折算到電機軸上的等效慣量，分別計算各種條件下所需的等效力矩，再根據(jù)步進電機最大轉(zhuǎn)矩選擇合適的步進電機。 轉(zhuǎn)動慣量的計算 由于用步 進電機則省去了齒輪的傳動比，以及齒輪的轉(zhuǎn)動慣量的計算所以只要計算絲杠本身的轉(zhuǎn)動慣量即可，雖然絲杠上有階梯但為了計算方便按一個圓柱體來計算它的轉(zhuǎn)動慣量，而且絲杠與步進電機直接相連則傳動比可近似為一，下面首先計算絲杠的轉(zhuǎn)動慣量，公式如下： 34 ??? LDJ s 式中 D 圓柱體直徑 )(cm ； L 圓柱體長度或原度 )(cm ； ? 鋼材的密度 35 / cmkg???? 在我