【文章內(nèi)容簡介】 最大彎曲變形值 ? 和 y。 ① 提高軸剛度的一些措施 第 20 頁 共 67 頁 加大軸的直徑，適當(dāng)減少軸的跨度或增加第三支承，重新安排齒輪在軸上的位置改變軸的布置方位等。 ② 軸的校核計算 軸的計算簡圖在 xz平面內(nèi)： F 1F 2R 2 R 1 同理可得在 yz平面內(nèi)的受力圖，在 此不 再 畫出。 主軸的傳動功率： P 主 = 46 ?? = 主軸轉(zhuǎn)矩： T 主 = 250 6 ?? =156900 mmN? 支點(diǎn)上的力： NdFtB 5 ????? 主 NdF tC 209235 5 ????? 主 根據(jù)彎矩平衡： 0)408623()329623(623 ??????? tBtcHE FFR 求得： RHE= 根據(jù)力得平衡： NRHA ? 則彎矩圖為： 第 21 頁 共 67 頁 M X 2）垂直平面得彎矩圖： ?tgFF tBRB ?? = ?tgFF RCrC ?? = 根據(jù)平面內(nèi)得彎矩平衡有： 0)408623()329623(623 ??????? rBrCNE FFR NRNE ? 再根據(jù)力得平衡： R NRNA ?? 則可得 B、 C 點(diǎn)得彎矩圖： M X 在 B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)為最危險截面，要滿足要求， B、 C點(diǎn)滿足即可，在 B、 C 截面得彎矩為： 22 BVBHB MMM ??? =178。㎜ 第 22 頁 共 67 頁 22 CVCHC MMM ??? = N178。㎜ 扭矩圖為： TX 經(jīng)分析可知 B 所在得位置為最危險截面，只要 B滿足條件即可，則剛度滿足。 計算彎矩 2)2( BBCB TMM ?? ? = N178。㎜ 軸得抗彎截面系數(shù)為： 34 4 5 9 8 380321081 4 0204 0 6 9 4 4 0 032))((mmDzbdDdDdW??????????? ? ? ?? WMcaca? ? ?1??? 故滿足第三強(qiáng)度理論 剛度驗算： 在水平面內(nèi)， tBF 單獨(dú)作用時： EI blpbfc 48 )43(1 22 ?? = I??? ????5 )21546233( = 其中 I= 32 )( 44 dD ?? =2747500 第 23 頁 共 67 頁 在 tcf 單獨(dú)作用下： EI blpbfc 48 )43( 222 ?? =I??? ??? 5 )429 46233(294209 2 = 在兩力得共同作用下： mmfff ccc 0 0 7 7 ??? 在垂直面內(nèi)有 (在 rBF 單獨(dú)作用時 ) EI blpbfc 48 )43(1 22 ?? = I??? ????5 )21546233( = 其中 I= 32 )( 44 dD ?? =2747500 在 rCF 單獨(dú)作用下： EI blpbfc 48 )43( 222 ?? = I??? ????5 )29446233( = 在兩力得共同作用下： mmfff ccc 0 0 0 ??? 故在 rCtCrBtB FFFF 、 共同作用下， x l21? 處為危險截面，其最大繞度為 mmfff ccc 00 78 ????? 而一般的剛度 ? ? ly )~(? 第 24 頁 共 67 頁 =~ 故 ? ?yfc ? 符合剛度要求，其轉(zhuǎn)角就不驗算了。 B）下面校核由Ⅴ傳到主軸時的強(qiáng)度，剛度，校核， 主軸的傳動功率： P 主 = ?? = 主軸轉(zhuǎn)矩： T 主 = 50 6 ?? =143188Nmm 支點(diǎn)上的力： NdFtB ???? 主 NdF tC ???? 主 根據(jù)彎矩平衡： ????? tBtDHE FFR 求得： RHE= 根據(jù)力得平衡： NRHA ? 2）垂直平面得彎矩： ?tgFF tBRB ?? = ?tgFF RCrC ?? = N 根據(jù)平面內(nèi)得彎矩平衡有： ????? rBrDNE FFR NRNE ?? 再根據(jù)力得平 衡： R NRNA ? 則可得 B、 C點(diǎn)得彎矩圖： 在 B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)為最危險截面，要滿足要求， B、 C點(diǎn)滿足即可，在 B、 C 截面得彎矩為： 22 BVBHB MMM ??? =178。㎜ 22 CVCHC MMM ??? = N178。㎜ 第 25 頁 共 67 頁 扭矩圖為： 經(jīng)分析可知 B 所在得位置為最危險截面，只要 B滿足條件即可，則剛度滿足。 計算彎矩 2)2( BBCB TMM ???=942100 N178。㎜ 軸得抗彎截面系數(shù)為： 34 4 5 9 8 380321081 4 0204 0 6 9 4 4 0 032))((mmDzbdDdDdW??????????? ? ? WMcaca ??= ? ?1??? 故滿足第三強(qiáng)度理論 剛度驗算： 在水平面內(nèi)， tBF 單獨(dú)作用時： EI blpbfc 48 )43(1 22 ?? = I??? ????5 )21546233( = 其中 I= 32 )( 44 dD ?? =2747500 在 tcf 單獨(dú)作用下： EI blpbfc 48 )43( 222 ?? = I??? ????5 )( 76 = 在兩力得共同作用下： mmfff ccc 0 1 2 6 ??? 第 26 頁 共 67 頁 在垂直面內(nèi)有 (在 rBF 單獨(dú)作用時 ) EI blpbfc 48 )43(1 22 ?? =I??? ???? 5 )21546233( = 其中 I= 32 )( 44 dD ?? =2747500 在 rCF 單獨(dú)作用下： EI blpbfc 48 )43( 222 ?? = I??? ????5 )( = 在兩力得共同作用下： mmfff ccc 0 0 8 4 ??? 故在 rCtCrBtB FFFF 、 共同作用下， x l21? 處為危險截面，其最大繞度為 mmfff ccc ????? 而一般的剛度 ? ? ly )~(? =~ 故 ? ?yfc? 符合剛度要求，其轉(zhuǎn)角就不驗算了。 ㈣、離合器的選用 離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動系統(tǒng)隨時分離或接合，對離合器的要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速徹底；調(diào)節(jié)和修理方便；外廓尺寸??；質(zhì)量??；耐磨性好和有足夠的散熱能力；操作方便省力。離合器的類型很多，常用的可分 牙嵌式和摩擦式。根據(jù)設(shè)計要求，我選用了 無滑環(huán)多片 摩擦 電磁式 離合器。根據(jù)經(jīng)驗值dD )3~2(1 ? ； dD )~(2 ? 。 第 27 頁 共 67 頁 第三部分 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 一、垂直進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 假定主軸箱的重量： W =100kgf=100179。 =980N Z 軸的行程為： 400mm 垂直脈沖當(dāng)量： 預(yù)選滾珠絲杠基本導(dǎo)程： 0L =10mm 步距角： ?? ? 快速進(jìn)給速度： maxV =㈠、脈沖當(dāng)量和傳動比的確定 ⑴、傳動比的選定 對于步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)脈沖當(dāng)量 ?? 確定，并且滾珠絲桿導(dǎo)程 0L 和步進(jìn)電機(jī)步距角 b? 都已初步選定后，則可用下式來計算該軸伺服 傳動系統(tǒng)的傳動比 ： 0 ＝＝? ??? Pb Li ?? ⑵、計算轉(zhuǎn)動慣量 初選步進(jìn)電機(jī)的型號為 130BF001 則查表查出電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 DJ ＝ 179。 25 m10 ．kg? 對于軸，軸承，齒輪，聯(lián)軸節(jié)，絲桿等圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量公式為 ： 8 2DMJ C? )cm( 2．kg 對于鋼材，材料密度為 －? )cm/( 3kg ，則有 34 －?? LDJ )cm( 2．kg 從資料定出齒輪副為： 231?Z 962 ?Z m＝ mm B=20mm 則： 齒輪轉(zhuǎn)動慣量： 第 28 頁 共 67 頁 334341 8 －－－ ＝ ??????? LDJ )cm( 2．kg ＝ －? 2m．kg 334342 3 2 4 －－－ ??????? LDJ )cm( 2．kg ＝ －? 2m．kg 滾珠絲桿轉(zhuǎn)動慣量折算： 33434 1 5 8 －－－ ??????? LDJ S )cm( 2．kg ＝ －? 2m．kg 工作臺質(zhì)量折算： )2 ()2( 220 ＝??? ?? MLJ G )cm( 2．kg ＝ －? 2m．kg 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算： 221 /)( iJJJJJJ GSD ?????? ＝ 2555 －－－ ）＋＋＋（＋ ??? ＝ ?? 2m．kg ＝ 2cm．kg ㈡、滾珠絲杠設(shè)計計算 滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，滾珠絲杠副的設(shè)計歸結(jié)為滾珠絲杠副型號的選擇。 1） 計算作用在絲杠上的最大動負(fù)荷 C 首先根據(jù)切削力和運(yùn)動部件的重量引起的進(jìn)給抗力，計算出絲杠的軸向載荷，再根據(jù)要求的壽命值計算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動載荷 C： C =3L mf mF 式中 mf —— 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 ～ ，有沖擊的運(yùn)轉(zhuǎn)取 ～ ； mF —— 滾珠絲杠工作載荷（ N）； L —— 工作壽命，單位為 106 r， L 可按下式計算 L =61060nT 第 29 頁 共 67 頁 式 中 n —— 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速（ r/min）； T —— 使用壽命時間（ h），數(shù)控機(jī)床 T 取 15000h。 鉆鏜床主軸燕尾導(dǎo)軌滾珠絲桿副驅(qū)動時滾珠絲桿的工作載荷： 22dMfFFm ?? 式中 F—— 切削時的軸向切削抗力； f —— 軸套和軸架以及主軸鍵上的摩擦系數(shù) f ＝ ； M—— 主軸上的扭矩； 2d —— 主軸直徑； 則 mF = ＝??? 1000?n 0Lv 其中 v 為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（ minm ），可取最高進(jìn)給速度的21 ～ 31 ； 0L 為絲杠基本導(dǎo)程（ mm ），計算時，可初選一數(shù)值，等剛度驗算后再確定； 則 m in/ 3121000 rn ＝??? t 為額定使用壽命（ h ），可取 t ＝ 15000h。 則 L ＝ 6101 5 0 0 ?? ＝ 萬轉(zhuǎn) 根據(jù)工作負(fù)載 mF 、壽命 L ，計算出滾珠絲杠副承受的最大動負(fù)載，取 mf ＝，則： 第 30 頁 共 67 頁 C =3L mf mF ＝ ?? ＝ 由 C 查《機(jī)床設(shè)計手冊》，選擇絲杠的型號。選擇滾珠絲杠的直徑為 40mm，型號為 CDM40105P4,其額定動載荷是 53411N，強(qiáng)度足夠用。 2） 效率計算 根據(jù)《機(jī)械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率 η 為 η ＝ ? ????＋tgtg 式中 ? —— 螺紋的螺旋升角，該絲杠為 5176。 41′； ? —— 摩擦角 ? 約等于 10′。 則 ? ?0139。415 39。415 ?? ＋??tg tg?＝ 3） 剛度驗算 ① .絲桿的拉壓變形量 1? 滾珠絲杠工作時受軸向力和扭矩的作用，它將引起導(dǎo)程 0L 發(fā)生變化，因滾珠絲杠受扭時引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計，故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量 L△ cmEALFm 0?? 式中 E —— 彈性模數(shù)，對鋼， cmNE ?? ； F —— 滾珠絲杠截面積（ 2cm ）（按絲杠螺紋底徑確定） 214dA ?? ＝ 4? 179。 mm ＝ 2mm 第 31 頁 共 67 頁 “＋”用于拉伸時，“－”用于壓縮時。 則