【文章內(nèi)容簡介】 軌的精加工。 導軌的選擇： 參考表如下 ： 第 14 頁 共 44 頁 導軌的類型 主要特點 普通滑動導軌 （滑動導軌） 1. 結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便 2. 在未形成完全液體摩擦時低速易爬行 3. 磨損大、壽命低、運動精度不穩(wěn)定。 塑料導軌 1. 動導軌表面貼塑料軟帶等與鑄鐵或鋼導軌搭配，摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦系數(shù)相近，不易爬行。 2. 貼塑工藝簡單 3. 剛度低、耐熱性差，容易蠕變。 鑲鋼、鑲金屬導軌 1. 在支承導軌上鑲裝有一定硬度的鋼板或鋼帶，提高導軌的耐磨性，改善摩擦或滿足焊接床身結(jié)構(gòu)的需要 2. 在動導軌上鑲有青銅之類的金屬防止咬合磨損，提高耐磨性、運動平穩(wěn)、精度高 滾動導軌 1. 運動靈敏度高、低速運 動平穩(wěn)性好，定位精度高 2. 精度保持性好，磨損少、壽命長 3. 剛度和抗振性差，結(jié)構(gòu)復雜，成本高，要求有良好的防護 動壓導軌 1. 速度高，形成液體摩擦 2. 阻尼大、抗振性好 3. 結(jié)構(gòu)簡單，不需復雜供油系統(tǒng)，使用維護方便 4. 油膜厚度隨載荷與速度而變化，影響加工精度，低速重載易出現(xiàn)導軌面接觸 靜壓導軌 1. 摩擦系數(shù)小，驅(qū)動力小 2. 低速運動平穩(wěn)性好 3. 承載能力大，剛性、吸振性好 4. 需要一套液壓裝置，結(jié)構(gòu)復雜、調(diào)整困難 表 31 導軌的類型、特點 由表可以知道，選擇鑲鋼、鑲金屬導軌是最經(jīng)濟、最合理的。 導軌截面形狀的選擇，截面形狀有以下幾 種， 1. V 形導軌（山形導軌、三角形導軌）： ○ 1 導向精度高，磨損后能夠自動補償； 第 15 頁 共 44 頁 ○ 2 凸形有利于排屑，不易保存潤滑油、用于低速； ○ 3 凹形的特點與凸形特點剛好相反，高、低速時都可以采用； ○ 4 對稱形截面制造方便、應用較廣，兩側(cè)壓力不均勻時采用非對稱形； ○ 5 頂角 a 一般為 90度，重型一般采用 a 為 110 度～ 120 度，精密機床采用 a 小于 90度以提高導向精度。 2. 矩 形導軌（平導軌）： ○ 1 制造簡單、承載能力大、不能自動補償磨損，必須用鑲條調(diào)整間隙，導向精度低，需要良好的防護； ○ 2 主要用于載荷大的機床或者組合導軌。 3. 燕尾形導軌： ○ 1 制造較復雜、磨損不能自動補償，用一根鑲條可以調(diào)整間隙，尺寸緊湊，調(diào)整方便； ○ 2 主要用于要求高度小的部件中，如車床刀架 5. 圓柱形導軌： ○ 1 制造簡單，內(nèi)孔可珩磨、外圓采用磨削可達配合精度，磨損 不能自動調(diào)整間隙 ○ 2 主要用于受軸向載荷場合。 綜合分析各個導軌截面的優(yōu)缺點，結(jié)合實際的情況和要求，選取 V形導軌，材料為 HT200， 其結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示 : 圖 31 導軌結(jié)構(gòu)示意圖 第 16 頁 共 44 頁 滑動導軌壓強的計算 導軌的許用壓強根據(jù)表 選取鑄鐵導軌的許用壓強為 ～ 。 假設(shè) 導軌本身剛度大于接觸剛度 ， 此時只考慮接 觸變形對壓強的影響，沿導軌的接觸變形和壓強，按線性分布，在寬度上視為均布。每個導軌面上所受的載荷，都可以簡化為一個集中力 F和一個顛覆力矩 M 的作用。 如下圖所示： 圖 32 載荷圖 導軌所受的最大、最小和平均壓強分別為 ?????? ???? FLMaLFPpp MF 61ma x ?????? ???? FLMaLFPpp MF 61mi n ? ? aLFPpp ??? m i nm a x21平均 式中 F 導軌所受集中力（ N）； M 導軌受的顛覆力矩（ N mm）； Fp 由集中力引起的壓強（ MPa）； 第 17 頁 共 44 頁 Mp 由顛覆力矩的壓強（ MPa）； a 導軌寬度（ mm）； L 動導軌長度（ mm）。 由前面的設(shè)計可知： mmlmma 1000,180 ?? 而： NFMgF 7 3 6 01 ??? NPM 39 4? mNaLPLaLPM MM??????? 1 861 0 0 01 8 03 9 6 463222122 因為： 3 ???aLM＞ 61 故： 導軌面將出現(xiàn)一段長度不接觸，要采用壓板，在此設(shè)計中，采用了下部加置一塊導軌，與上面的導軌形成對稱，從而達到減小單位面積的受力和力矩的影響。 導軌間隙的調(diào)整 ： 導軌 結(jié)合面配合的松動對機床的工作性能有相當大的影響， 配合過緊的話，將使操作費力，同時加劇磨損；倘若過松則將影響運動精度，有可能還會產(chǎn)生振動，所以除了在裝配的過程中要仔細的調(diào)整導軌的間隙外，在使用一段時間后，還要對其進行重調(diào)，此設(shè)計中選用鑲條來調(diào)整。這是由于鑲條制造簡單，成本低，易于操作，修復容易。 蝸輪蝸桿的設(shè)計與參數(shù)確定 為實現(xiàn)減速，選取蝸輪蝸桿。 因為它具有以下特點： 蝸輪蝸桿能實現(xiàn)比較大的傳動比一般為 i=5～ 80 與其它減速方案比較它具有傳動比大，零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊等特點。 為保證焊接質(zhì)量要求磨輥的運動平穩(wěn)而蝸輪蝸桿在傳動中由于蝸桿齒是連續(xù)不 斷的，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的赤對較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低滿足要求。 第 18 頁 共 44 頁 為了方便磨輥的裝夾要求傳動能夠自鎖，而當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動就能實現(xiàn)自鎖而齒輪傳動就不能實現(xiàn)。因此在此處選用蝸輪蝸桿減速是比較理想的減速方案。 由于傳動要求較低這里選用普通圓柱蝸桿傳動，通過計算減速比為 ， 查《機械設(shè)計手冊》采用公稱減速比 63。 本設(shè)計傳動比 i=63，采用立式結(jié)構(gòu)，向下輸出的傳動方案。要求能使用 5年，每天24 小時工作（一年按 300 天計算） 。 蝸桿的參數(shù)計算 一、 選定蝸桿傳動類型 根據(jù) GB/T10085— 1988 的推薦 ,采用漸開線蝸桿 (ZI). 二、 選擇材料 根據(jù)各材料的性能 ,并考慮到蝸桿傳遞的功率不大 ,速度不高 ,因此蝸桿采用 40Cr；要求蝸桿螺旋齒面表面淬火處理，硬度為 45～ 55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZcuSn10P1，金屬模鑄造。 三、 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強由齒面接觸強度。按計算公式進行試算傳動中心距 a，即： ○ 1 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2 按 Z1=1，估取效率 η =，則 mmNn PT /1 3 3 7 0 0 01440 62161 ????????? ? ○ 2 確定載荷系數(shù) K: 因工作載荷較穩(wěn)定，故去載荷分布不均勻系數(shù) Kβ =1，查表選取使用系數(shù) KA=；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù) Kv=；則 第 19 頁 共 44 頁 ????? VA KKKK ? ○ 3 確定彈性影響系數(shù) ： 因選用 的是鑄錫磷青銅蝸輪和 40Cr 蝸桿相配，故 Ze=189。 ○ 4 確定接觸系數(shù) Zρ ： 假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動中心距 a 的比值為d1/a=，從圖 1118 中查得 Zρ = ○ 5 確定許用接觸應力 ［ ?H ］ ： 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅蝸輪 ZcuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿蝸桿螺旋齒面硬度 ＞ 45HRC，可從表 117 中查得蝸輪的基本許用應力 ? ? M PaH 268??? 應力循環(huán)次數(shù) ： ? ? 911 ????????? hjLnN 8912122 163 ??????ZZNjLnNh 壽命系數(shù) 10 971 ???HNK 則 ? ? ? ? M P aK HHNH ?????? ?? ○ 6 計算中心距 ： mma 3 0 8 91 3 3 7 0 0 2 ??????? ???? 取中心距 a=100mm，因 i=63，故從表 112中取模數(shù) m=，蝸桿分度圓直徑 d1=45mm，這時 d1/a=，從圖 1118中查得接觸系數(shù)為 ＜ ，所以計算結(jié)果可用 。 可知： 軸向齒距 Pa=；直徑系數(shù) q=18；齒頂圓直徑 da1=50mm；齒根圓直徑第 20 頁 共 44 頁 df1=39mm，分度圓導程角 γ =14 度 12分 36 秒；軸向齒厚 Sa=。 渦輪參數(shù)設(shè)計 蝸輪齒數(shù) Z2=63；變位系數(shù) 02?x ； 驗算傳動比 i=63/1=63 蝸輪分度圓直徑 d2=155mm 蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2ha2=160+5=165mm 蝸輪齒根圓直徑 df2=149mm 齒根彎曲疲勞強度校核 ? ?FFaF Ymdd KT Y ?? ? ?? 221 當量齒數(shù) o s 63c o s322 ?????? ?rZZ V 根據(jù) ,0 22 ?? vzx 從圖 1119 中查得齒形系數(shù) ?FaY 螺旋角系數(shù) 8 9 8 63211411401 ???????? ?????Y 許用彎曲應力 ? ? ? ? FNFF K??? ?? 從表 118 中查得由 ZcuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應力 ? ? MPaF 56??? 壽命系數(shù) 第 21 頁 共 44 頁 6 4 3 10986 ???FNK 于是有 ? ? M P aF ???? MPaF 1 3 3 7 0 0 ????? ???? 由于 ? ?FF ?? ? ，故彎曲強度滿足要求。 精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計的蝸桿是動力傳動，屬于通用機械減速器， GB/T100891988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8級精度，側(cè)隙種類為 f，標注為 8f GB/T100891988。然后由相關(guān)的手冊查得要求的公差 項目及表面粗糙度。 絲桿傳動設(shè)計及計算 絲桿的特點及應用 絲桿螺母機構(gòu)又叫螺旋機構(gòu)，主要用來把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，或把直線運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動（如滾動絲桿螺母和靜壓絲桿螺母）。其中，有以傳遞能量為主的傳力螺旋（如螺旋壓力機、千斤頂螺旋）；有以傳遞運動為主，并要求有較高傳動精度的傳動螺旋（如工作臺的進給螺旋）；還有調(diào)整零件相互位置的調(diào)整螺旋。電子精密機械設(shè)備的載荷一般較輕。旋轉(zhuǎn)運動主要用來實現(xiàn)精密進給運動。 滑 動絲桿螺母機構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工方便，運動平穩(wěn)，傳動精度較高；螺紋的導程小，降 速比大，故牽引力較大；具有自鎖能力等較多優(yōu)點，因此，該種機構(gòu)在工業(yè)中已廣泛應用。但其摩擦阻力大，傳動效率低（η =）；螺紋中有側(cè)向間隙，故反向時有空行程；由于動靜摩擦系數(shù)差別大，低速時可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 絲桿螺母機構(gòu)的傳動精度，是指主動件的實際轉(zhuǎn)角 和從動件的實際位移 L,保持理關(guān)系 L= t 的準確程度，即移動件的軸向位移量的準確程度和軸向位移方向?qū)碚撦S線的偏移程度。造成不準確的因素，主要是絲桿和螺母的螺紋制造誤差、螺旋機構(gòu)的支承及導向部分的誤差等。對這些因素進行分析，可以從結(jié)構(gòu)上找到減小軸向位移 誤差的途徑。 第 22 頁 共 44 頁 要提高絲桿螺母機構(gòu)的傳動精度，可提高螺旋副零件制造精度，但制造精度受到工藝條件、經(jīng)濟等因素的限制，所以必須改進機構(gòu)，主要有如下幾種： 1．采用誤差補償機構(gòu) ； 2．消除絲桿軸向跳動誤差 ； 3．改進移動零件與滑塊的連接方法 ； 4．消除螺旋傳動的空程 。 絲桿支承是絲桿螺母機構(gòu)中的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)形式和安排布置，對傳動精度影響也很大。因此，支承結(jié)構(gòu)必須保證絲桿在其中旋轉(zhuǎn)時，不會產(chǎn)生過大的軸向和徑向跳動，否則即使精度很高，工作臺仍然不能得到準確的位移。在絲桿的支承中，常采用滑動 和滾動軸承，或兩種軸承組合使用。 絲桿傳動設(shè)計及計算 一、耐磨性計算： 影響磨損的主要因素是螺紋工作面上的平均壓強 P: ? ?? ?M P aPd h L KQTTLKdhQP ????? 式中 Q絲桿最大牽引力（ N）； d螺紋的中徑（ mm）； h螺紋工作面高度，等于螺紋高度減去螺紋頂隙（ mm）； T絲桿螺紋的導程（ mm）； K螺紋頭數(shù)； L螺母的長度（ mm）； ??p 螺紋 工作表面上的許用壓強（ MPa）。根據(jù)下表 11 選取 表 32 許用壓強 ??p （ MPa） 應 用