【正文】 ?? 工作條件中等，齒面經(jīng)過熱處理。 由 72 查得 [P]=5～ 15Mpa 取 [P]= 15Mpa 選擇齒的接觸長度 l′即為 Z4 齒的齒寬 l′=b4=30mm 取載荷不均勻系數(shù) K= 則： T（動聯(lián)接） =410310315106 =Tmax= 則花鍵軸能夠達到所需傳遞的轉(zhuǎn)矩。 對于花鍵軸傳遞轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生的摩擦力為 F 花 ：取 μ= F 花 =181。f=5338= 而 NTTF 1 5 4 5 1922219 3 ??????? ? 則軸所受軸向力： F 合 = F 花 + Fmax =+=3304N 則軸向方向齒條受力 F 合 K=F 合 =3635N（ K=） 3）軸向進給設(shè)計 （ 1）主軸結(jié)構(gòu)形式確 定 在主軸外設(shè)計一套筒：由長為 80mm 的齒條經(jīng)齒輪帶動。先設(shè)計用一級減速接步進電機使主軸進給。其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 主軸進給示意圖 （ 2）步進電機的選擇及轉(zhuǎn)矩的計算 由《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》： I=αt0/3600δ 無錫太湖學院學士學位論文 16 其中： α—步距角（ deg） δ—脈沖當量（鉆床取 ） t0—齒距（ t0=Лm） 根據(jù)《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》選步進電機 取 α= m= ????? ?I 取 α= 時 ?? ??? ?I 取 I=（ α= 時）可取： Z1=20 Z2=64 m= b=20mm α=200 df1=mZ1=25mm df2=mZ2=80mm de1=28 de2=83 齒輪設(shè)計成直齒圓柱齒輪，齒輪材料為 45 鋼，則大小齒輪轉(zhuǎn)動慣量分別為： 244 K g mbdJ ????? 25441 K g mJ Z ?? ?????? 25442 K g mJ Z ?? ?????? 根據(jù)《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》，預(yù)選步進電機為 200BF001，查得電機轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量為： KgmJ m ??? 折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量： ? ? 202122121 2 ???????????????????????????? ?tZZmZZJJJJJ SZZm 252255326464K g m???????????? ??????????????????????? ?? 有效負載轉(zhuǎn)矩 Tm 的計算：取 V=2m/min Tm=（ F 軸 +F 摩 ） V 主軸進給 /2Πnm m i n/ 00 rVh m ????? ?? NmTm 36352 ???? ? 起動慣量矩的計算： 以 最不利條件下的快速起動計算，設(shè)起動加速度或制動減速度的時間 △ t=，由于步進電機的角速度 ????? snW mm ?? 則 ： ???? ?? stWW mn 鉆床主軸進給機構(gòu)改造 —— 變速機構(gòu)設(shè)計 17 T 慣 = NmWJ m 0 3 8 71013 3 ???? ?? 則 J∑=Tm+T 慣 =+= 如考慮機械傳動系統(tǒng)的效率為 n，安全數(shù)值為 K，則此時負載總轉(zhuǎn)矩為： NmTnKT 39。 ???? ?? 由預(yù)選的步進電機型號 200BF001，五相十步，步距角 ，其最大 靜轉(zhuǎn)矩 Tymax=，為保證正常的起動和停止，步進電機的起動轉(zhuǎn)矩 Tg必須大于或等于 TΣˊ，由表可知 Tg/Tymax的比值，取 Tg/Tymax=， 則 Tg== 故選擇合適。 無錫太湖學院學士學位論文 18 4 工作臺縱向進給機構(gòu)的設(shè)計 工作臺 縱向進給 負載分析及計算 摩擦阻力計算 摩擦阻力應(yīng)等于正壓力乘以摩擦系數(shù)。正壓力應(yīng)包括軸向力 F=1175N 及工作臺加縱向軌道之重力，設(shè)工作臺重量為 400Kg，縱向軌道 重量為 400Kg. 摩F =[（ 400+400） 10＋ 1175]= ?? 等效轉(zhuǎn)動慣量計算 根據(jù)要求粗選： α= to=5 ?? 00360ti ?? δ= ∴ 0 ?? ??i ∴ 可取 1Z =25 , 2Z =52 m= b=25mm ? =20o 則： df1=mZ1=25= df2=mZ2=52=78mm de1＝ de2=81mm 將齒輪看作近似的圓柱體，材料為 45 鋼，則大、小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量分別為 : J=d4 b104 (kgm2) JZ1=104=105Kgm2 JZ2=104=104Kgm2 滾珠絲桿直徑選擇為 d0=25mm, L=700mm,材料 45 鋼，則絲桿的轉(zhuǎn)動慣量可近似的算出為： JS=70104=104Kgm2 由《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》，預(yù)選步進電機為 110BF004，查得電機轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量為 Jm=104Kgm2 折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： ? ? ? ? 221221 41?????????????????????? mnSZZmnVmmiJJJJJ 鉆床主軸進給機構(gòu)改造 —— 變速機構(gòu)設(shè)計 19 ? ?? ?242224454424004001K g m???????????????????????????????? 絲杠摩擦阻力矩的計算 由于用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計。 等效負載轉(zhuǎn)矩的計算 Tm=(F 縱 +F 摩 ) V 工作 /2πnm ? ? NmT m ?? ??? ? 由 m i n/ 00 rVn nm ????? ?? 起動慣性阻力矩的計算 以最不利條件下的快速起動計算，設(shè)起動加速式制動減速的時間 Δt=(一般在 ～ 1s 之間 )，由于步進電機的角速度 ????? SnW mm ?? ∴ 角加速度 ???? ?? StW mm? T 慣 ＝ J∑εm=104= 步進電機輸出軸總的負載轉(zhuǎn)矩的計算 J∑=Tm +T 慣 =+= 縱向進給 步進電機選擇 考慮機械傳動系統(tǒng)的效率 η 為 ,安全系數(shù)為 K,則比時的負載總轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮為NmTKT 39。 ???? ?? ? 由預(yù)選的步進電機型號為 110BF004，三相六拍，步距角 %轉(zhuǎn)矩 Tymax= 為保證正常的起動與停止，步進電機的起動轉(zhuǎn)矩 Tg 必須大于或等于 TΣ39。,由表查出 Tg/TΣ39。= ∴ Tg== 故選擇合適。 確定選用 110BF004 步進電機。 縱向進給 滾珠絲杠的選擇與校核 初選絲杠型號為 CMD25043，因此必須進行以下幾個項目的校核 承載能力的校核 Ｑ＝ 3L fHfWPmaxCO 式中 L—滾珠絲杠壽命系數(shù)（ 轉(zhuǎn)6101? ） 無錫太湖學院學士學位論文 20 Pmax=F 縱 +F 摩 ＝ 0+＝ fH=1 fW= T=15000 61060m in/ NtLrnn s???? Ｑ＝ KNN ??????? 選絲桿 CMD2504－ 3 查表得絲桿額定載荷為Ｃ O=Q 滿足要求。 壓桿穩(wěn)定性驗算 m ax22 PKD EIFP KK ?? ? 取雙推 —簡支式支承，由 FK=2 E鋼的彈性模量 105（ Mpa） I絲杠小 徑的截面慣性矩（ 4441 cmdI ???? ?? ） 查手冊可知，所用絲杠的最小徑為： d1 = 取壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) K=4 絲杠長度 L=LS=700mm ? ?NPPNP K m a xm a x2 52 ???? ????? ?? 故 滿足要求 。 剛度驗算 絲杠的剛度是保證第一導(dǎo)程的變動量要在允許范圍內(nèi) ???????????????? IEMTESPTL ?2 00 絲杠最小截面積 221 cmdS ??? ?? 設(shè) T0= I= M= Tmaxi===1020Ncm ∴ ―＋ ‖號用于拉伸， ―一 ‖號用于壓縮，都取 ―＋ ‖號，則 : mcmL ?? 4525 ??????????? ??? ???????? ?? ??? ? 鉆床主軸進給機構(gòu)改造 —— 變速機構(gòu)設(shè)計 21 由于選擇要求滾珠絲杠精度等級為 C 級， ΔL0=177。4μm 所以滿足要求。 滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計 移動導(dǎo)軌的分析 對導(dǎo)軌的要求主要有：要有一定的導(dǎo)向精度；要有良好的耐磨性，足夠的剛度；要減少熱變形影響；要使運動輕便平穩(wěn)和一定的工藝性。因此，在考慮到要求加工精度 為 7 級，且鉆床為一般機床，所以可以選用貼塑的矩形滑動導(dǎo)軌。 由于機床上的運動部件都是沿導(dǎo)軌而作運動，則導(dǎo)軌的磨損就非常大，所以要采用一系列措施來提高導(dǎo)軌耐磨性。其中除了選用合適材料、熱處理、潤滑外，還應(yīng)該采用保護裝置，即采用防護罩，使機床導(dǎo)軌不外露，這樣直接能防止切屑及灰塵等落到導(dǎo)軌上。 由《金屬切削機床設(shè)計》，導(dǎo)軌的截面形狀與組合選擇為雙矩形導(dǎo)軌（數(shù)控鉆床用滑動導(dǎo)軌貼塑就可以了，可不用滾動導(dǎo)軌）。 這種導(dǎo)軌的剛度高，當量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工、檢驗和維修都方便，特別是數(shù)控機床雙矩形、動導(dǎo) 軌貼塑料軟帶，是滑動導(dǎo)軌的主要形式。矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進行調(diào)整（采用窄式組合）。 移動導(dǎo)軌的預(yù)選 根據(jù)以知條件和加工要求，預(yù)選導(dǎo)軌機床坐標如圖 所示。 圖 數(shù)控鉆床坐標系 由《機床設(shè)計手冊》新版（ 2）表 ， X 軸向移動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)尺寸預(yù)選為： H=20 B=50 B1=12 A=400 h=12 h1= 鑲條 b=6（平） 其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示。 ≥無錫太湖學院學士學位論文 22 圖 T 型導(dǎo)軌剖面結(jié)構(gòu) 移動導(dǎo)軌的驗算 對于數(shù)控多工位的鉆床的導(dǎo)軌受力分析如圖 所示。 Ｆ ｃ 、Ｆ ｆ 、ＦＱ 分別為切削力、進給力和背向力。 圖 導(dǎo)軌受力分析圖 1）各外力對坐標軸取矩： Ｘ軸 QF QyfyC Z FX FFFM ??? 對于鉆床 0?CF 0?QF 而 0?Fy （相對于Ｘ軸的） 則 0?? ffX yFM Ｙ軸 XQfyy WFMF ?? 2 222 ?????? ????BAeyF Ｗ：工件與工作臺重估計４００Ｋｇ； Ｘ Ｑ ：有兩種極限情況（ａ：工作臺到最近處：Ｘ Ｑ ＝０ .０５長度 。ｂ：工作臺到最近處：Ｘ Ｑ ＝ (+)） NmMNmMNFyyf22314921??????????? Z 軸：由分析知 0?ZM 2）支反力計算： 各導(dǎo)軌面的支反力分別為 RA、 RB、 RC BfA RWFR Z ??? 0?XAR 鉆床主軸進給機構(gòu)改造 —— 變速機構(gòu)設(shè)計 23 NRNeMRZZByB2????? 要增大2ZBR， 則ZAR有： NRZA 50032146104003149 ????? 或： NRZA 10036146104003149 ????? PC FR ? （對于鉆床 0?PF ） 3）各導(dǎo)軌面的支反力矩： yCXBAMMMMM???? 02 4）牽引力： 對于鉆床來說， Ff進給力很小或為 0。 5）導(dǎo)軌壓強： 按線形分布的導(dǎo)軌壓強： aLFP ZF ? a=B 值 = L=（接觸強度） ZAZ RF ?（根據(jù)工作臺大小和導(dǎo)軌長度初步確定） MP aPF 5003 ??? 或 MP aPF 1003 ??? MP aaLMP yM y 75166 22 ????? 或 MP aaLMP yM y 215 166 22 ????? ? ? M P aPM P aPM P aPav 1m inm a x?????????? 無錫太湖學院學士學位論文 24 或? ? M P aPM P aPM P aPav 1m inm a x?????????? 對于滑動導(dǎo)軌速度較低的進給運