【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為螺釘直徑 . （ 1） D=6 通蓋尺寸，內(nèi)加密封圈 d3 取 M4螺 釘 0D = 2D = 4D = d=與校核 滾珠絲杠用軸承的選型 選用型號(hào) 7602025TVP 的 60゜推力角接觸軸承 軸徑 d=25mm 外徑 d=52mm 寬度 B=15mm 球徑 Dw= 球數(shù) Z=16 動(dòng)載荷 Ca=22020N 靜載荷 Coa=44000N 預(yù)加載荷 500N 極限轉(zhuǎn)速 2600r/min 校核 大部分滾動(dòng)軸承是由于疲勞點(diǎn)蝕而失效的。軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞步剝落擴(kuò)展跡象前院運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)稱為軸承壽命（指的承壽命。實(shí)際選擇軸承時(shí)常以基本額定壽命為標(biāo)準(zhǔn)。軸承的基本額定壽命是指 90%可靠度，常用材料和加工質(zhì)量，常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào) L10(r)或 L10h(h)表示。不同可靠度，特殊軸承性能和運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)其壽命可對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正，稱為修正額定壽命。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定將基本額定壽命一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（ 106 r）時(shí)軸承所能承受的恒定載荷取為基本額定動(dòng)載荷 C。也就是說，在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作 106 r 而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為 90%?；绢~定動(dòng)載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。徑向基本額定動(dòng)載荷 Cr 對(duì)向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對(duì)角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產(chǎn)生相對(duì)徑向位移時(shí)的載荷徑向分量。對(duì)推力軸承，軸向基本額定動(dòng)載荷 Ca 是指中心軸向載荷。 (1) 當(dāng)量載荷 滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。 當(dāng)量動(dòng)載荷 P的計(jì)算公式是： P= raF yf? （ 314） 表 軸承滾動(dòng)當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算的 X,Y值 雙列軸承 Fa/Fr≤ e Fa/Fre Y X Y X Y 1 2 2 當(dāng)量動(dòng)載荷式中 Fr 為徑向載荷， N； Fa 為軸向載荷， N； X， Y分別為徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)，可由上表查出。 上表中， e 是一個(gè)判斷系數(shù)，它是適用于各種 X,Y 系數(shù)值的 Fa/Fr 極限值。試驗(yàn)證明，軸承 Fa/Fr≤ e 或 Fa/Fre 時(shí)其 X,Y 值是不同的。單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng) Fa/Fr≤ e 時(shí)， Y=0,P=Fr,即軸向載荷對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷的影響可以不計(jì)。深溝球軸承和角接觸球軸承的 e 值隨 Fa/Cor的增大而增大。 Fa/Cor 反映軸向載荷的相對(duì)大小，它通過接觸角的變化而影響 e值。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 ? =0176。 的圓柱滾子軸承與滾針軸承只能承受徑向力，當(dāng)量動(dòng)載荷Pr=Fr。而 ? =90176。 的推力軸承只能承受軸向力，其當(dāng)量動(dòng)載荷 Pa=Fa。 由于機(jī)械工作時(shí)常具有振動(dòng)和沖擊，為此，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)按下式計(jì)算： P=fd(XFr+Yfa) 沖擊載荷系數(shù) fd由表 選取 表 ： 載荷性質(zhì) 機(jī)器舉例 fd 平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕微沖擊 電機(jī)，水泵，通風(fēng)機(jī)，汽輪機(jī) ~1.2 則： P = df ? Fr =? 5360 =6432N (2) 基本額定壽命 滾動(dòng)軸承的壽命隨載荷的增大而降低，壽命與載荷的關(guān)系曲線如圖，其曲線方程為： P? L10=常數(shù) 式中 ： P當(dāng)量動(dòng)載荷， N。 L10基本壽命，常以 106 r為單位（當(dāng)壽命為一百轉(zhuǎn)時(shí)， L10=1） 。? 壽命指數(shù)，球軸承 ? =3，滾子軸承 ? =10/3。 由手冊(cè)查得的基本額定動(dòng)載荷 C是以 L10=1，可靠度為 90%為依據(jù)的。由此可列出當(dāng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為 P 時(shí)以轉(zhuǎn)數(shù)為單位的基本額定壽命L10為 C? ? 1=P? ? L10 L10= ?)(PC 106 r 若軸承工作轉(zhuǎn)速為 n r/min ,可求出以小時(shí)數(shù)為單位的基本額定壽命 L10h (313) 表 滾動(dòng)軸承預(yù)期使用壽命的薦用值 使用條件 預(yù)期使用壽命 h 另外由于橫向絲杠與縱向絲杠采用同一軸承，且載荷小于縱向，因此同理可驗(yàn)證其是合理的。 4 步進(jìn)電機(jī)的選擇 22 4 步進(jìn)電機(jī)的選擇 縱向步進(jìn)電機(jī)的選擇 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量，它是衡量數(shù)控 機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。因此，脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度的要求來確定， CA6140 的定位精度為177。 ，因此選用的脈沖當(dāng)量為 ~ 。 步距角的選擇 根據(jù)步距角初步選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，并從步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)表中查到步距角 θ b ，三種不同脈沖分配方式對(duì)應(yīng)有兩種步距角。步距角 θ b 及減速比 i 與脈沖當(dāng)量 δ p 和絲杠導(dǎo)程 L0 有關(guān)。初選電機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)合理選擇 θ b及 i, 并滿足： θ b ≤(δ p? i? 360)/L0 （ 41） 由上式可知： θ b ≤δ p? i? 360/L0 =360? ? 1/10 =176。 初選電機(jī)型號(hào)為 :90BYG5502 具體參數(shù)如表 所示 ： 表 ： 縱向電機(jī) 步距角 相數(shù) 驅(qū)動(dòng)電壓 電流 90BYG5502 5 50V 3A 靜轉(zhuǎn)矩 空載起動(dòng)頻率 空載運(yùn)行頻率 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 重量 2200 ≥ 30000 40 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 41 電機(jī)簡(jiǎn)圖 矩頻特性： kaM =J?? =J? tn60max2? ? 102? () 由于： nmax=360maxp bv? ?(r/min) 則： Mka=J? ???? 21060360 m a x2 pt bv ???() 式中： J? 為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） 。ε為電機(jī)最大角加速度（ rad/s2 ） 。nmax 為與運(yùn)動(dòng)部件最大快 進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（ r/min） 。t 為運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間（ s） 。vmax 為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（ mm/min） 。 δ p 為脈沖當(dāng)量（ mm/脈沖）； θ b 為初選步進(jìn)電機(jī)的步距角 [（ 186。）步 ]，對(duì)于軸、軸承、齒輪、聯(lián)軸器，絲杠等圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 計(jì) 算 公 式 為 J= 8 2McD ( 2 ), 對(duì) 于 鋼 材 ， 材 料 密 度 為? 103? ( ),則上式轉(zhuǎn)化為 J= L? 103? ( ),式中：Mc為圓柱體質(zhì)量（ kg） 。D 為圓柱體直徑（ cm）， JD為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可由資料查出。 (1)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 Js=Js/i2 ， i 為絲杠與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng) 比 由于 i=1 則 : Js= L? 103? =()4 170? 103? =( ) (2)工作臺(tái)質(zhì)量折算 工作臺(tái)是移動(dòng)部件，其移動(dòng)質(zhì)量慣量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)量 JG:JG=（ ?2。L ） 2 M( ),式中： L。為絲杠導(dǎo)程（ cm） 。M 為工作臺(tái)質(zhì)量（ kg） .由于 L。 =1cm,M=90kg 則 ： JG=（ ?2。L ） 2 M = 2) 1( ? ? 90 =( ) 1）一對(duì)齒輪傳動(dòng) 小齒輪裝置在電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不用折算，為 J2折算到電機(jī)軸上為22iJ=J2( 21zz )2 2）兩對(duì)齒輪傳動(dòng) 傳動(dòng)總速比 i=i1? i2,二級(jí)分速比為 i1=z2/z1 和 i2=z4/，齒輪 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 J1,齒輪 2和 3 裝在中間軸上，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要分別折算到電機(jī)軸上，分別 為 J2( 21zz )2 和 J3( 21zz )2 .齒輪 4 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要進(jìn)行二次折算或以總速比折算為： 24iJ=J4( 21zz ) 2 ( 43zz ) 2 （ 42） 因此，可以得到這樣的結(jié)論：在電機(jī)軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不必折算，在其他軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算時(shí)除以該軸與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比平方。 由于減速機(jī)構(gòu)為一對(duì)齒輪傳動(dòng)，且第一級(jí) i=1,則可分別求出各齒輪與軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下： n=45,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J45,其分度圓直徑 d=45? = S=27mm 則 :J45=? ? 103? = n=40,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J40,其分度圓直徑 d=40? =60mm S=27mm 則 :J40=? 64 ? 103? = 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 n=30,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J30,其分度圓直徑 d=30? =45mm S=27mm 則 :J30=? ? 103? = n=45,m= J45,其分度圓直徑 d=45? = S=30mm 則 :J45=? ? 103? = n=50,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J50,其分度圓直徑 d=50? =75mm S=30mm 則 :J50=? ? 103? = n=60,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J60,其分度圓直徑 d=60? =90mm S=30mm 則 :J60=? 94 ? 103? = 兩輸入輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 : J 輸入 =? ? 13? 103? = 。 L=130mm J 輸出 =? ? 13? 103? = 。 L=130mm 查表得： JD=4 綜上可知： J ? =JD+Js+JG+J30+J40+J60+J50+2J45 （ 43） = 又由于 V =? 1600 =2236mm/min 則： Mka=? 0 ??? ??? ? 102? = (3)力矩的折算： 1） Mkf 空載摩擦力矩 Mkf= i2 39。?? 。LfG ?? （ 44） 式中： G為運(yùn)動(dòng)部件的總重力（ N）； f180。為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； i為齒輪傳動(dòng)降速比； η 為傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般取 η =~； L。為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（ cm）。 由于 G=90? 10=900N, f=, i=1, η = 則 Mkf = ??? ??? = 2） M。附加摩擦力矩 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 MO=i2??。FyjL(1η 。 2 ) （ 45） 式中： Fyj 為滾珠絲杠預(yù)加負(fù)載，即預(yù)緊力，一般取 1/3Fm。Fm 為進(jìn) 給牽引力（ N） , η 。為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取 η ?！?得 Fyj=1/3Fm=1/3? = 又 L。 =10mm ， η = 則 M。 = 6 ??? ? = 則 kqM = kaM + kfM +M。 =++=140 由于 kqM ≤ mqM =λ jmaxM 則所選步進(jìn)電機(jī)為五相十拍的 經(jīng)表查得 ： λ = 則 kqM =λ jmaxM =? 5 = 所以所選步進(jìn)電機(jī)合乎要求 T=)( )( TlTcpJlJr ?? ?(fnf0) （ 46） 式中： T 為加減速時(shí)間， Jr 和 Jl 分別為轉(zhuǎn)子，負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） β為電機(jī)得步距角（ 176。 ）， Tcp,Tl 為電機(jī)最大平均轉(zhuǎn)矩，負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ） f。 ,fn 為起始加速時(shí)，加速終了時(shí)的頻率（ Hz） 由于 Jr=? 10