【正文】 的預緊 為了提高滾動導軌的剛度，應對滾動導軌 進行預緊。預緊可提高接觸剛度，消除間隙；在立式滾動導軌上，預緊可防止?jié)L動體脫落和歪斜。常見的預緊方法有以下兩種： （ 1）采用過盈配合。預加載荷大于外載荷，預緊力產生過盈量 2～ 3μ m，過大會使牽引力增加。若運動部件較重，其重力可起預加載荷作用，若剛度滿足要求，可不施預加載荷。 （ 2）調整法。調整螺釘、斜塊或偏心輪來進行預緊。 圖 1－ 6 為滾動導軌的預緊方法。 圖 1－ 7 滾動導軌的預緊方法 (a)滾柱或滾針導軌自由支撐 。(b)滾柱或滾針導軌預加載荷； (c)交叉式滾柱導軌 。 (d)循環(huán)式滾動導軌塊 畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 37 液壓導軌在機床上的使用主要是靜壓導軌。在靜壓導軌兩個相對運動的導軌面間通入壓力油，可使運動件浮起。在工作過程中，導軌面上油腔中的油壓能隨外加負載的變化自動調節(jié)，以平衡外加負載，保證導軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。所以靜壓導軌的摩擦系數(shù)極小（約 ）、功率消耗小、導軌不會磨損，因而導軌的精度保持性好，壽命長。油膜厚度幾乎不受速度的影響，油膜承載能力大、剛性高、吸振性良好，導軌運行平穩(wěn)，既無爬行，也不會產生振動。但靜壓導軌結構復雜，并需要一套有良好過濾效果的液壓裝置，因此制造成本較高。目前，靜壓導軌較多 應用在大型、重型數(shù)控機床上。 靜壓導軌按導軌形式可分為開式和閉式兩種，數(shù)控機床用閉式的靜壓導軌。閉式靜壓導軌按供油方式可分為恒壓（即定壓）供油和恒流（即定量）供油兩種。恒壓供油方式中以毛細管節(jié)流和單面薄膜反饋節(jié)流用得較多，其原理如圖 1－ 7 所示。 圖 1－ 8 閉式靜壓導軌恒壓供油原理 、 1 1)潤滑方法 畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 38 導軌最簡單的潤滑方式是人工定期加油或用油杯供油。這種方法簡單、成本低，但不可靠，一般用于調節(jié)輔助導軌及運動速度低、工作不頻繁的滾動導軌。對運動速度較高的導軌大都采用潤滑泵，以壓力油強制潤滑。這樣不但可連續(xù)或間歇供油給導軌進行潤滑，而且可利用油的流動沖洗和冷卻導軌表面。為實現(xiàn)強制潤滑，機床必須備有專門的供油系統(tǒng)。圖 1－8 為某加工中心導軌的潤滑系統(tǒng)。 圖 1－ 9 加工中心導軌的潤滑系統(tǒng) 2)對潤滑油的要求 在工作溫度變化時，潤滑油粘度變化要小，要有良好的潤滑性能和足夠的油膜剛度，油中雜質盡量少且不浸蝕機件 。常用的全損耗系統(tǒng)用油有L— AN 1 3 4 68，精密機床導軌油 L— HG68，汽輪機油 L— TSA346 等。 2 為了防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導軌面上而引起磨損、擦傷和銹蝕，導軌面上應有可靠的防護裝置。常用的刮板式、卷簾式和疊層式防護畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 39 罩，大多用于長導軌機床上，如龍門刨床、導軌磨床等。另外，還有手風琴式的伸縮式防護罩等。在機床使用過程中應防止損壞防護罩，對疊層式防護罩應經(jīng)常用刷子蘸機油清理移動接縫，以避免發(fā)生碰殼現(xiàn)象。 3. 間隙調整方法： （ 1） 采用壓板來調整間隙并承受顛覆力 矩。 （ 2） 采用鑲條來調整矩形和燕尾形導軌的間隙 （ 3） 采用壓條鑲條來調整間隙。（這種方法已標準化） 、 選擇導軌的種類確定阻尼比 進給系統(tǒng)中摩擦阻力的大小主要決定于導軌類型。為了盡可能減少摩擦力，廣泛采用各種類型的減摩導軌。其中考慮到進給系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并為適當增加導軌阻尼比，常常采用滾動導軌加預載的結構以及采用滾動、滑動復合導軌和靜壓卸荷導軌等等。其中滾動、滑動復合導軌同時具有滾動和滑動導軌的優(yōu)點，也就是具有較小的摩擦系數(shù)，很好的剛性和阻力特性，因此近幾年來應用日益增多。 導軌阻尼比 導軌種類 等價阻尼比 滑動導軌 ～ （一般 ） 靜壓導軌 滾動導軌 ～ 由于我們設計是數(shù)控龍門鏜銑床的溜板箱進給系統(tǒng)，數(shù)控龍門鏜銑床屬于重型機床，承載能力大，導向精度要求較好，所以可以選用截面是雙矩形的組合導軌，同時塑料滾動導軌具有良好的定位精度和運動平穩(wěn)性，畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 40 維護維修方便，經(jīng)濟性好，可以采用貼塑導軌。數(shù)控龍門鏜銑床承受的顛覆力矩較大，故采用閉式導軌形式。 、總體方案的選擇 采用半閉環(huán)控制型式；導軌為貼塑導軌；滾珠絲杠螺距： 10mm；驅動元件為 FANUC30 交流伺服電動機。 （注：初選滾珠絲杠螺距： 12mm 驅動元件為 FANUC30R 交流伺服電動機。經(jīng)校核不滿足要求，計算過程省略，最后選擇方案計算過程如下） 設計計算 、伺服系統(tǒng)傳動系統(tǒng)的設計 驅動元件為 FANUC30 交流伺服電動機，這種型號的驅動電機參數(shù)如下： 輸出功率： kW 額定轉矩： N178。 m 最大轉矩： 225 N178。 m 轉子慣量： 2N m s?? 機械時間常數(shù)： 5ms 最高轉速： 1200r/min ； 、降速比的計算 對于半閉環(huán)，工作原理和閉環(huán)相似，主要是由驅動馬達的額定速度或轉矩與機床要求的進給速度或負載轉矩所決定。 絲杠傳動時降速比公式為： maxmaxnli v? 其中：電機最大轉速 m ax 120 0 / m innr? 絲杠螺距 0 10L mm? 最大進給速度 m ax 400 0 / m inv mm? 畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 41 帶入數(shù)據(jù)則： m a xm a x1 2 0 0 / m in 1 0 34 0 0 0 / m innl r m mi v m m ?? ? ? 按最小慣量的要求，該減速器采用 1 級傳動，傳動比為 i=3。 根據(jù)結構需要，確定傳動齒輪的齒數(shù)分別為 1z = 2z =60，模數(shù) m=4，齒寬 1b =40mm、 2b =35mm，那么 小齒輪 1z 的直徑 11 4 20 80d m z m m? ? ? ? 大齒輪 2z 的直徑 22 4 60 240d m z m m? ? ? ? 兩齒輪嚙合時的中心距1211( ) 4 ( 2 0 6 0 ) 1 6 022a m z z m m? ? ? ? ? ? ? 小齒輪齒頂圓直徑 11( 2 ) 4 ( 2 0 2 ) 8 8ad m z m m? ? ? ? ? ? 小齒輪齒根圓直徑 11 ( 2. 5 ) 4 ( 20 2. 5 ) 70fd m z m m? ? ? ? ? ? 大齒輪齒頂圓直徑 22( 2) 4 ( 60 2) 248ad m z m m? ? ? ? ? ? 大齒輪齒根圓直徑 22 ( ) 4 ( 60 ) 23 0fd m z m m? ? ? ? ? ? 、 慣量計算 根據(jù)經(jīng)驗必須對所得降速比進行驗算，以滿足折算到電機軸上的負載慣量不能過大的要求。對于半閉環(huán)，應滿足以下的慣量匹配： 交流電機驅動時： 2 23 tMJJ?? 其中： MJ —— 電機本身的慣量 tJ —— 折算到電機軸上的總慣量 根據(jù)實踐經(jīng)驗， MrJJ 值具有一定的范圍。這一比值不能太大，也不能太小。如果比值太小，則機床動態(tài)特性主要決定于負載特性，此時不同質畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 42 量和行程的各坐標的特性將有很大區(qū)別，并且很容易受切削力、摩擦力等干擾的影響。所以為便于調整以及為保證穩(wěn)定運行，應規(guī)定 MrJJ 的最小值。另外 MrJJ 也不能過大。 1）計算滾珠絲杠的轉動慣量 sJ 一般慣量計算公式為 212J mR? 絲杠總轉動慣量為： 1 2 3 4 5444 4 22( 10 10 10 10 )sJ J J J J JN m sN m s????? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? 2）工作臺折算到絲杠上的轉動慣量 20()2LWJ g ?? 其中： W—— 工作臺重量， W=50000N； 0L —— 絲杠的螺距， 0L =10mm； g=代入數(shù)據(jù)計算得： 202 2 2()25 0 0 0 0 0 .0 1( ) 0 .0 1 2 9 39 .8 2LWJgN m s N m s???? ? ? ? ? ? ?? 3） 計算各齒輪的轉動慣量 齒輪的轉動慣量計算公式為： 412J R L??? 其中：質量 2,m V V R L????， 10 /kg m? ?? 畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 43 （ 1）小齒輪轉動慣量 1J 為： 41421J2 8 10RLN m s????? ? ? ? （ 2）大齒輪轉動慣量 2J 為 ： 4221J2RLN m s???? ? ? 4）計算折算到電機軸上的總慣量 絲杠傳動時傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的負載慣量 tJ 為： 202121 [ ( ) ( ) ]2ts LWJ J J Jig ?? ? ? ? 其中： 1J —— 小齒輪及其軸的轉動慣量 2J —— 大齒輪及其軸的轉動慣量 sJ —— 絲杠的轉動慣量 20()2LWg ?—— 工作臺折算到絲杠上的轉動慣量 201224 2 2221 [ ( ) ( ) ]2112 .5 8 10 [ ( 0. 08 4 0. 09 22 ) 0. 01 29 ]30. 02 23tsLWJ J J JigN m s N m sN m s??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 絲杠傳動時傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總慣量 rJ 為： r t MJ J J?? 其中： tJ —— 為絲杠傳動時傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的負載慣量， 畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 44 MJ 為電機本身的慣量， N m s? ? ? 2220 .0 2 2 3 0 .0 2 50 .0 4 7 3r t MJ J J N m s N m sN m s? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 0 .0 2 2 3 20 .8 9 2 [ , 2 ]0 .0 2 5 3tMJJ ? ? ? 符合慣量匹配 、 電動機力矩計算： 快速空載啟動時所需力矩： m a x 0afM M M M? ? ? 最大切削負載時所需力矩： 0at f tM M M M M? ? ? ? 快速進給時所需力矩： 0fM M M?? 式中： maxaM —— 空載啟動時折算到電動機軸上的加速力矩（ Nm? ） fM —— 折算到電動機軸上的摩擦力矩（ Nm? ） 0M —— 由于絲杠預緊引起的折算到電動機軸上的附加摩擦力矩（ Nm? ） atM —— 切削時折算到電動機軸上的加速力矩（ Nm? ） tM —— 折算到電動機軸上的切削負載力矩（ Nm? ） 對數(shù)控機床而言，因為動態(tài)要求較高，所以電動機力矩主要是用來產畢業(yè)設計（論文） 機械手式水稻缽秧行拋機進給系統(tǒng)設計 45 生 加 速 度 的 ， 負 載 力 矩 占 的 比 重 很 小 ， 所 以 通 常 可 先 按 式m a x 0afM M M M? ? ?選擇電動機，要快速空載啟動力矩小于電動機最大轉矩，即 maxaMM? ，式中 maxaM 為電動機輸出轉矩的最大值，即峰值轉矩。 1） 計算空載啟動時折算到電動機軸上的加速力矩 空載啟動時，折算到電動機軸上的加速力矩公式為： 2109 .6ra JnM N mT ?? ? ? 式中： rJ —— 折算到電動機軸上的總慣量（ 2N m s?? ）； T—— 系統(tǒng)時間常數(shù)（ s）； n—— 電動機轉速（ r/min）； 當 maxnn? 時，計算 maxaM ；當 tnn? 時，計算 atM 。 當 maxnn? 時，由于選擇的是 FANUC30 型號的交流伺服電機，其最大轉速 maxn =1200r/min ， N m s? ? ? ，那么 22 30 . 0 4 7 3 1 2 0 01 0 1 0 1 1 . 8 2 59 . 6 9 . 6 5 1 0ra JnM N m N m N mT ?? ??? ? ? ? ? ? ? ??? 2）計算折算到電動機軸上的摩擦力矩