【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)（論文）題目：CKJ6163經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床設(shè)計(jì)。齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算軸承選擇、校核，步進(jìn)電機(jī)的選擇、繪制改動部分機(jī)械結(jié)構(gòu)裝。臺下對數(shù)控插補(bǔ)運(yùn)算編程，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控插補(bǔ)過程的可視化。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語。指導(dǎo)教師（簽字）年月日。本設(shè)計(jì)對普通車床CW6163進(jìn)行數(shù)控化改造。存儲器，鍵盤與顯示電路，I/O接口電路等；以及數(shù)控插補(bǔ)軟件的設(shè)計(jì)，以數(shù)字積分法直。線插補(bǔ)為例，理論分析了插補(bǔ)的宏觀運(yùn)動軌跡，推導(dǎo)出插補(bǔ)運(yùn)算公式，并在VisualBasic

　　

【正文】 選型 (1)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，初選各傳動齒輪的齒數(shù)分別為 z1= z2=26,模數(shù) m=2，齒寬 b=40mm。 (2)選用直齒圓柱齒輪傳動，七級精度（ GB 1009588）； (3)由參考資料 [6]中表 101 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由參考資料 [6]設(shè)計(jì)計(jì)算公式（ 109a）進(jìn)行試算，即 ? ? ? ? 3 211 ????????????HEdtZKTd ???? (1)選載荷系數(shù) ?tK 。 (2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT ??121 。 (3)由參考資料 [6]表 107選取齒寬系數(shù) 1?d? 。 (4)由參考資料 [6]表 106查得材料的彈性影響系數(shù) MPaZE ? 。 (5)由參考資料 [6]圖 1021d 查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 6001lim ?? ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 MPaH 5502lim ?? 。 (6)計(jì)算力循環(huán)次數(shù) 1160 hN n jL? 。 1n —— 小齒輪的轉(zhuǎn)速 m i n/ . 34 0 m a xm a x1 riLinn ???????? j 齒輪每轉(zhuǎn)一圈時，同一齒面嚙合的次數(shù)，此處 1?j hL 齒輪的工作壽命（單位為 h）工作壽命設(shè)為 12020h ? ? 2 0 0 8 76060 811 ???????? hjLnN 882 ????N 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 (7)由參考 資料 [6]圖 1019 取接觸疲勞壽命系數(shù) ?HNK , ?HNK 。 (8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 ? ? ? ? i m11 ????? M P aM P aSK HNH ?? ? ? M P aM P aSK HNH i m22 ???? ?? 計(jì)算 (1)試算小齒輪分度圓直徑 td1 ，代入 ? ?H? 中較小的值。 ? ? mmmmZKTdHEdt 3 243 211 ?????????????????????? ???? (2)計(jì)算圓周速度 V s/ 0 0 060 0 0 060 nd 11 ?? ????? ??V (3)計(jì)算齒寬 b t1 ???? ?b (4)計(jì)算齒寬與齒高之比 hb/ 模數(shù) mmzdm t ??? 齒高 mmmh t 8 ???? ??hb (5)計(jì)算載荷系數(shù) 由 smv ? ，七級精度， ?vk ， 1?? ?? FH KK , 1?AK ,根據(jù)參考文獻(xiàn) [6]圖 104 用插值法查得 7 級精度， ?βHK 由 ?hb ， ?βHK 由圖參考文獻(xiàn) [6]圖 1013得 ?FBK .故載荷系數(shù) 2 ?????? βα HHVA KKKKK (6)按實(shí)際的載荷 系數(shù)校正所得的分度圓直徑： mmKKdd tt 3311 ???? 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 (7) 計(jì)算模數(shù) m ??? Zdm 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由參考文獻(xiàn) [6](公式 105) 得彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式為 ? ?143][23 aa21d 1 ???? F SF YYZKTm σφ (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1)由參考文獻(xiàn) [2]圖 1020 查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 a5001 MPFE ?σ ，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 a3802 MPFE ?σ 2)由圖 1018取彎曲疲勞壽命系數(shù) 。 21 ?? FNFN KK 3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) ?S ，得： ][ 111 MPSK FEFNF ???? σσ ][ 222 MPSK FEFNF ???? σσ 經(jīng)過計(jì)算可知 ][ 1 MPF ?σ ][ 2 MPF ?σ 4)計(jì)算載荷系數(shù) K 4 7 8 ?????? βα FFVA KKKKK 5)查取齒形系數(shù) 由 參考資料 [6]表 105 查得 。 21 ?? FaFa YY 6)查取應(yīng) 力校壓系數(shù) 由 參考資料 [6]表 105查得 5 9 。 21 ?? SaSa YY 7)計(jì)算齒輪的][ FSaFaYYσ并加以比較 ][ 1 11 ???F SaFa YY σ 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 0 1 7 3 3 85 9 ][ 2 22 ???F SaFa YY σ (2)設(shè)計(jì)計(jì)算 mmYYZKTm F SF ][2 3 243 aa21d1 ?? ???????? σφ 對比設(shè)計(jì)結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)；由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載力，而齒面接觸 疲勞強(qiáng)度所決定承載能力僅于齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 ?m 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 mmd ? ,算出齒數(shù) 1 ???? mdZ 大齒輪齒數(shù)：取 ????Z 。 這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 幾何尺寸計(jì)算 (1)計(jì)算分度圓 直徑 mmmzd ???? 則 mmmzd ???? (2)計(jì)算中心距 mmdda 21 ????? (3)計(jì)算齒輪寬 mmb ??? 取 mmBmmB 40,35 12 ?? 滾珠絲 杠的動載荷計(jì)算與直徑估算 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 (1)按預(yù)期工作時間估算滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷 Cam 已知數(shù)控機(jī)床的預(yù)期工作時間 12020hLh ? ，滾珠絲杠的當(dāng)量載荷 2 1 4 0 .5 9 NFF a m a xm ?? ，查參考書 [5]表 228得，載荷系數(shù) ? ；查參考書 [5]表 229，初步選擇滾珠絲杠的精度等級為 3 級精度，取精度系數(shù) ? ；查表 230 得，可靠性系數(shù) ? 。取滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速 maxm nn ? （該轉(zhuǎn)速為最大切削進(jìn)給速度 maxv 時的轉(zhuǎn)速），已知 ? ，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程 4mmL0 ? ，則 r / m i n 2 0 0r / m i n4 0 0 0v1 0 0 0n 0 m a xm a x ???? L 由參考書 [1]式（ 219）得 ? ? fn60C 3cawm3 hmam ???? ?????? NNFL (2)根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。 已知本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度為 50μ m，重復(fù)定位精度為 20μ m，則由參考文獻(xiàn) [5]式（ 223）、式（ 224）得 16)(3 m10~6 . 6=μm2021~31=δ m a x 1 ???????? 1 7 )(3 m1 2 . 5~105041~51 m a x 2 ??? ????????? m 取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即 max ?? 。 (3)估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 d2m。滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用一端固定、一端游動支承方式，滾珠絲杠螺母副的兩個固定支承之間的距離為 L=行程 +安全行程 +2余程 +螺母長度 +支承長度≈（ ~）行程 +（ 25~30） L0 取 mm8 0 64304 9 01 . 43 0 L1 . 4L 0 ???????? ）（行程 由參考書 [5]中式（ 225）得 18)(3 . 0 7 8d m a x02m ????? ? LF 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 (4)初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號 根據(jù)以上計(jì)算所得的 0L , amc ， d2m和結(jié)構(gòu)的需要，初步選擇 FFZD 型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾 珠絲杠螺母副，型號為 FFZD32045（見參考書 [5]附錄 A表 A3），其公稱直徑 d0、基本導(dǎo)程 0L 、額定動載荷 aC 和螺紋底徑 2d 如下： 4 m mL2 8 .9 m m ,d 00 ?? 1 4 5 8 5 .8 NC1 5 0 0 0 NC ama ?? ＞ 2 5 .6 4 m md2 8 .9 m md 2m2 ?? ＞ 故滿足要求。 (5)將以上結(jié)果用于該部件的裝配圖設(shè)計(jì)（見附圖 1），其計(jì)算簡圖如圖 31所示。 圖 31 普通車床數(shù)控化改造計(jì)算簡圖 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn) 臨界壓縮載荷 cF 的校驗(yàn) 已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑 d2=，由圖 45 可知滾珠絲杠螺母副 的最大受壓長度 L1=313mm，絲杠水平安裝時，取 K1=1/3，查表 244 得 K2=2，則由式參考書 [5]中式（ 235)得 ? ? 9610510 5245214221c ???????? NNL 本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為 ax ? ，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷 cF 的值，故滿足要求。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 臨界轉(zhuǎn)速 an 的校驗(yàn) 由圖 31 得滾 珠 絲杠 螺 母副 臨界 轉(zhuǎn) 速的 計(jì) 算長 度 660mmL2 ? ， 其 彈 性模 量M 5?? ，密度 35 / N???? ，重力加速度 23 m m / ?? 。 滾珠絲杠的最小慣性矩 為 44442 4 2 2 ???? π 滾珠絲杠的最小截面積為 22222 5 ???? ?A 取 ? ，由表 244 得 ?? ，則由參考書 [5]中式（ 236）得 ? ?203260n 222c ?? AEIL ?? ? m i 22m i 5 3522 ??? ?????? ??? 本橫向進(jìn)給傳動鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為 minr200 ，遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。 額定壽命的檢驗(yàn) 查附錄 A表 A3得滾珠絲杠的額定動載荷 Ca=15000N，已知其軸向載荷 2 1 4 0 .5 9 NFF a m a xa ?? ，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 r/m in002nn m a x ?? ，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) ? ，則由式（ 237）、式（ 238）得 1 9 )(3 r 1 4 01 5 0 0 010f 86363waa ????????? ???????????? F CL ? ?203 h 1 6 5 8 3h2 0 060 8h ?? ??? L 本車床數(shù)控化改造后，滾珠絲杠螺母副的總工作壽命 1 2 0 0 0 h1 6 5 8 3 hL h ?? ，故滿 足要求。 支承用軸承的選擇與校核 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 軸承的選擇 (1)已知 NFa ax ? ，則 NFF r 8 5 1 4 060s inm a x ?????? NFFaa 0 7 1 4 060c o sm a x ?????? 故 ??raFF 根據(jù)參考文獻(xiàn) [5]表 225 得，徑向系數(shù) ?X ,軸向系數(shù) ?Y 。 (2)初步計(jì)算當(dāng)量