【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 滯后。 178。 雙螺母螺紋調(diào)隙： 用鎖緊螺母消隙 精品文檔 值得下載 差齒式調(diào)整法 圖示為利用兩個(gè)鎖緊螺母調(diào)整預(yù)緊力的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)工作螺母以平鍵與外套相聯(lián)，其中右邊的一個(gè)螺母外伸部分有螺紋。當(dāng)兩個(gè)鎖緊螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正是由于平鍵限制了工作螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，才使得帶外螺紋的工作螺母能相 對(duì)于鎖緊螺母軸向移動(dòng)。間隙調(diào)整好后，對(duì)擰兩鎖緊螺母即可。結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，應(yīng)用較廣。 178。 雙螺母齒差調(diào)隙： 兩個(gè)工作螺母的凸緣上分別切出齒數(shù)為 Z Z2的齒輪，且 ZZ2 相差一個(gè)齒，即： Z2Z1=1，兩個(gè)齒輪分別與兩端相應(yīng)的內(nèi)齒圈相嚙合，內(nèi)齒圈緊固在螺母座上。 設(shè)其中的一個(gè)螺母 Z1轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒時(shí)，絲桿的軸向移動(dòng)量為 S1，則有： Z1:1=T:S1 則 S1=T/Z1 如果兩個(gè)齒輪同方向各轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，則絲桿的軸向位移為：ΔS=S1 S2=T/Z1T/Z2=T/Z1Z2 例：當(dāng) Z1=99， Z2=100 時(shí)， ΔS≈1μ 。可以達(dá)到很高的調(diào)整精度。 滾珠絲桿螺母副的安裝 滾珠絲桿螺母副所承受的主要是軸向載荷。它的徑向載荷主要是臥式絲桿的自重。安裝時(shí)，要保證螺母座的孔與工作螺母之間的良精品文檔 值得下載 好配合，并保證孔與端面的垂直度等。這時(shí)主要是根據(jù)載荷的大小和方向選擇軸承。另外安裝和配置的形式還與絲桿的長(zhǎng)短有關(guān)，當(dāng)絲桿較長(zhǎng)時(shí)，采用兩支撐結(jié)構(gòu)；當(dāng)絲桿較短時(shí)，采用單支撐結(jié)構(gòu)。 滾珠絲杠兩端支撐形式 圖 a：一端固定，一端自由：適用于短絲桿及垂直絲桿。 圖 b：一端固定，一端浮動(dòng)：一端同時(shí)承受軸向力和徑向力，另一端徑向力，當(dāng)絲桿受熱伸長(zhǎng)時(shí)，可以通過(guò)一端做微量的軸向浮動(dòng)。 圖 c：兩端固定的支撐形式：通常在它的一端裝有碟形彈簧和調(diào)整螺母，這樣既能對(duì)滾珠絲桿施加預(yù)緊力，又能在絲桿熱變形后保持不變的預(yù)緊力 . 3． 1． 縱向滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)及電機(jī)的選擇 1. 滾珠絲杠精度 由于本系統(tǒng)要求達(dá)到 / 300mm? 的定位精度 ,根據(jù)此要求查閱滾珠精品文檔 值得下載 絲杠樣本 ,對(duì)于 1 級(jí)精度絲杠 ,任意 300 內(nèi) 導(dǎo)程允許誤差為 ,2 級(jí)精度絲杠的導(dǎo)程允差為 。初步設(shè)計(jì)時(shí)先設(shè)絲杠的任意 300mm 行程內(nèi)的行程變動(dòng)量 300v 為定位精度的 1/3~1/2,即 ~,因此 ,取滾珠絲杠精度為 1p 級(jí) ,即 1 級(jí)精度絲杠。 2. 滾珠絲杠選擇 滾珠絲杠的名義直徑、滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)，應(yīng)按當(dāng)量動(dòng)載荷 mc 選擇。 絲杠的最大載荷，為切削時(shí)的最大進(jìn)給力加摩擦力；最小載荷即摩擦力。由于此機(jī)床采用火焰切割所以切屑力忽略不計(jì)。本參數(shù)可估計(jì)工作臺(tái)及能加工工件的最大重量為 M 則鋼的密度查表可得為 /g cm? ? 。工作臺(tái)的質(zhì)量為 500kg 則 M=m+500 加工工件的質(zhì)量 mv??? 帶入數(shù)據(jù)可得 M= 導(dǎo)軌材料選塑料 鑄鐵摩擦系數(shù)為 ~ ? ? 。故絲杠的最小載荷為 m in 3 500 174GF f N? ? ? ? ? 絲杠的最大載荷為 m a x 3 180 74. 8 531 4FN? ? ? ? 平均載荷為 精品文檔 值得下載 m a x m in2 2 5 3 1 4 1 7 4360033m FFFN?? ??? ? ? 絲杠的最高轉(zhuǎn)速為 1500r/min，工作臺(tái)的最小進(jìn)給速度為 1mm/min，故絲杠的最低轉(zhuǎn)速為 ，可 取為 0。則平均轉(zhuǎn)速為 n=(1500+0)/2=750r/min。絲杠使用壽命取 T=15000h， 1aK? ， ? ，故絲杠工作壽命 6666 0 6 0 7 5 0 1 5 0 0 0 6 7 5 ( 1 0 )1 0 1 0nTLr??? ? ? ? 得絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷 mC 為 3 336 50 1. 5 67 5481mpm aF K LC KNK ??? ? ? 查滾珠絲杠樣本，選擇 FFZ4010 型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)返回器雙螺母對(duì)旋預(yù)緊滾珠絲杠副。名義直徑 40mm，導(dǎo)程 10mm。額定動(dòng)載荷為 56aC KN? ， maCC? ， 符合設(shè)計(jì)要求。軸向剛度 230 0 /cK N m?? 。預(yù)緊力 / 4 5 6 / 4 1 4pmF C K N K N? ? ? 只要軸向載荷值不達(dá)到或超過(guò)預(yù)緊力的 3 倍，就不必對(duì)預(yù)緊力提 出額外的要求。 此設(shè)計(jì)中絲杠最大載荷 maxF 為 ，遠(yuǎn)小于 3pF 。故合理使用。 3. 絲杠支承選擇 本傳動(dòng)系統(tǒng)的絲杠采用一端軸向固定，一端浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式如圖 (b)FS 精品文檔 值得下載 固定端采用一對(duì) 60o 接觸的 7602030TVP 型角接觸球軸承面對(duì)面組配，簡(jiǎn)支端支承采用 6206/P5 型深溝球軸承，只承受絲杠的重力。 4. 選擇電機(jī) 最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 所選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩。最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T可根據(jù)公式計(jì)算 max 00()2 h pfFPT T T i??? ? ? 從前面的計(jì)算，已知最大進(jìn)給力 max 5314FN? ，絲 杠導(dǎo)程 10 1hP m m m??，預(yù)緊力 14000pFN? ，查絲杠樣本，滾珠絲杠螺母副的機(jī)械效率 ?? 。因滾珠絲杠預(yù)加載荷引起的附加摩擦力矩 0 1 4 0 0 0 0 . 0 1 4 . 72 9 . 8 2 9 . 8php FPT N m?? ? ? g 查角接觸推力球軸承組配技術(shù)條件，得 7602030TVP 單個(gè)軸承的摩擦力矩為 ，故一對(duì)軸承的摩擦力矩 0 N m? g 。簡(jiǎn)支端軸承部預(yù)緊，其摩擦力矩可忽略不計(jì)。伺服電機(jī)于絲杠直聯(lián)，其傳動(dòng)比 i=1。則最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 5 3 1 4 0 .0 1 4 .7 0 .6 4 1 4 .72 0 .9T N m? ?? ? ? ?? g 伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量 MJ 應(yīng)與負(fù)載慣量 LJ 相匹配。 負(fù)載慣量可按以下次序計(jì)算。工件和工作臺(tái)的最大質(zhì)量為 折算到精品文檔 值得下載 電機(jī)軸上的慣量 2 21 ( ) ( )2 hPnvJ m m n???? 絲杠的名義直徑 0 4 0 0 .0 4D m m m??，長(zhǎng)度 l=，絲杠材料鋼的密度為337 .8 1 0 /K g m? ?? 。 絲杠加在電機(jī)軸上的慣量 420212J lD??? 聯(lián)軸節(jié)加上鎖緊螺母等的慣量，查表可得 23 /J kg m? 故負(fù)載總慣量 1 2 3LJ J J J? ? ? 代入數(shù)據(jù)可得 kg m? g 按照中小型數(shù)控機(jī)床的慣量匹配條件， 1 / 4MLJJ??，所選電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)該在 20 .0 4 8 9 ~ 0 .1 9 5 6 k g mg范圍之內(nèi)。 根據(jù)上述計(jì)算可初步選定伺服電機(jī)?？蛇x BESK20 型，其額定轉(zhuǎn)矩為 Nmg ；轉(zhuǎn)子慣量為 0..139 2kgmg 。其最大轉(zhuǎn)矩為 154Nmg 。 3 空載加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算 精品文檔 值得下載 當(dāng)執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到最大移動(dòng)時(shí)，所需的空載加速轉(zhuǎn)矩為 max260a aTJ t?? 空在加速時(shí)，主要克服慣性?？倯T量 MLJ J J?? 加速時(shí)間 act 通常取 Mt 的 3~4 倍，故 (3 ~ 4)ac Mtt? 帶入數(shù)據(jù)可得 aT 為63~84 Nmg 空載加速轉(zhuǎn)矩不允許超過(guò)伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩由此可見(jiàn)所選電機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求。 5 精度的驗(yàn)算 機(jī)床的定位精度要求為 ，其絲杠的導(dǎo)程誤差 300V 為 。其余誤差為伺服系統(tǒng)誤差、絲杠軸承的軸向跳動(dòng)和在載荷作用下個(gè)機(jī)械環(huán)節(jié)彈性形變引起的位移誤差等。 1 伺服剛度 伺服剛度為 0()s t vR MMK K I KK KR?? MK 是伺服電機(jī)的增益，而1MeK K? 則帶入數(shù)據(jù)可得 1 0 4 3 /RK N m ra d? g 折合到工作臺(tái)部件的直線剛度 `22( ) 410 /RR hK K N mnP? ??? 精品文檔 值得下載 2 滾珠絲杠的拉壓剛度 絲杠為一端軸向定位結(jié)構(gòu)。其最小拉壓剛度發(fā)生在工作臺(tái)螺母離定位點(diǎn)最遠(yuǎn)的位置。 一直絲杠的行程則根據(jù)公式 266m i n m a x m a x1 0 1 0 ( / )4 it dA E EK N mll ? ???? ? ? ? 可計(jì)算得 m in 188 /tK N m?? 3 絲杠軸承的軸向剛度 7602030TVP 型軸承的鋼球直徑 mm? ，鋼球數(shù) Z=17，接觸角60o?? ，預(yù)加載荷為 0 2900FN? ，軸向外載荷為導(dǎo)軌摩擦力 174fFN? 故軸向載荷為預(yù)加載荷 與軸向外載荷之和 0 3074afF F F N? ? ? 。絲杠軸承軸向載荷剛度 2533 .4 4 s i n 5 0 9 /b a a bK F d Z N m???? 4 滾珠絲杠螺母副的接觸剛度 cK 查樣本手冊(cè)得 2 3 0 0 /cK N m m? 5 撓性聯(lián)軸節(jié)扭轉(zhuǎn)剛度 1K 查文獻(xiàn)得 精品文檔 值得下載 41 6 . 2 1 0 /K N m r a d?? g 折合到工作臺(tái)部件的直線 剛度為 `211 2( ) 245 00 /hK K N mP? ??? 6 綜合剛度 K 計(jì)算出伺服剛度折算到工作臺(tái)部件的直線剛度 `RK 、滾珠絲杠最小拉壓剛度mintK 、絲杠軸承軸向剛度 baK 、滾珠絲杠螺母接觸剛度、折算到工作臺(tái)部件直線剛度 cK 和聯(lián)軸節(jié)剛度 `1K 后，按彈簧串聯(lián)原則合成求得綜合剛度 K。 ``m in 11 1 1 1 1 1R t b a cK K K K K K? ? ? ? ? 故 ``m in 11 1 1 1 0 0 /1 1 1 1 10 .0 1R t b a cK N mK K K K K?? ? ? ?? ? ? 7 彈性變形 ? 加工中心的定位精度是在不切削空載條件下檢驗(yàn)的，故軸向載荷僅為導(dǎo)軌的摩擦力。 則 174 2100fF mK??? ? ? 8 定位誤差驗(yàn)證 精品文檔 值得下載 滾珠絲杠在任 意 300mm內(nèi)的導(dǎo)程誤差 300V 為 6 m? ，加彈性形變量 2 m??? ，即為 9 m? 。再加上某些次要因素，將不會(huì)超過(guò)要求的定位誤差，能滿足定位精度 。 3． 1． 橫向滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)及電機(jī)的選擇 橫向與垂直方向的滾珠絲杠的計(jì)算與電機(jī)的選擇的計(jì)算過(guò)程與縱向的設(shè)計(jì)與計(jì)算過(guò)程相似，所以就簡(jiǎn)單敘述下過(guò)程。 1 額定動(dòng)載荷和額定靜載荷 滾珠絲杠螺母副的承載能力是以額定動(dòng)載荷和靜載荷來(lái)表示的。是設(shè)計(jì)選用螺母絲杠的主要依據(jù)。 2 滾 珠絲杠的計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷選用。滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷 3mmC F l? 式中 mF 軸向工作載荷，當(dāng)量載荷按單調(diào)式變化規(guī)律變化，各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會(huì)相同時(shí)， m a x m in( 2 ) / 3mF F F?? L 為工作壽命，以 610 轉(zhuǎn)為 1 單位， 660 /10L nT? 精品文檔 值得下載 N 為絲杠轉(zhuǎn)速 T 為使用壽命，隊(duì)數(shù)控機(jī)床可取 15000h 如果軸向工作載荷和絲杠轉(zhuǎn)速時(shí)變化的，應(yīng)按當(dāng)量軸向載荷 mF 和當(dāng)量轉(zhuǎn)速mn 計(jì)算，器計(jì)算公式為 3 3 31 1 1 2 1