【正文】 故d9=30mm各軸參數(shù)如下表所示表32 各軸軸徑及齒輪參數(shù)參數(shù)軸號(hào)軸徑（mm）模數(shù)（mm）齒數(shù)扭矩（Nmm）轉(zhuǎn)速（r/min）117232217232320225/32420225/32515221615221725223/59825223/599（手柄軸）3024214001115221/251215221/2510（油泵軸）20248662潤(rùn)滑油泵型號(hào)：R121A葉片油泵（3）校核：1）軸的強(qiáng)度校核由公式TWρ≤[τ]計(jì)算式中Wρ——軸的抗扭截面模數(shù)（m3），實(shí)心軸Wρ≈；[τ]——許用剪切應(yīng)力（Pa）40Cr的τ=。式中T——軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩；Wρ——軸的抗扭截面模數(shù)（m3），實(shí)心軸Wρ≈；[τ]——許用剪切應(yīng)力（Pa）40Cr的τ=。主軸1~2：TWρ=d3=(18103)3=τ=主軸3~4：TWρ=d3=(20103)3=τ=主軸5~6：TWρ=d3=(15103)3=τ=主軸7：TWρ=d3=(25103)3=τ=主軸8：TWρ=d3=(25103)3=τ=主軸9：TWρ=d3=(30103)3=τ=主軸11：TWρ=856d3=856(15103)3=τ=主軸12：TWρ=662d3=662(20103)3=τ=由此得出各軸直徑均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求2）齒輪模數(shù)校核一般只對(duì)多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的齒輪進(jìn)行接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)選擇軸9上面的齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，齒輪的材料為40Cr，表面調(diào)質(zhì)+高頻淬火，洛氏硬度HRC=45~50。設(shè)齒輪使用壽命為10年。齒輪齒數(shù)z9=4z7=5寬度B=24mm，傳動(dòng)比i97=5942=。驗(yàn)算公式如下：σH=671KT1bd12u177。1u≤σHσF=2KT1YFSd1bm≤σFm≥32KT1ψdz12YFSσF式中 d1——小齒輪分度圓直徑；K——載荷因數(shù)；T1——齒輪所承受轉(zhuǎn)矩；u——齒數(shù)比；σH——最大接觸應(yīng)力；σH——齒面接觸疲勞極限；ψd——齒寬因數(shù)；z1——小齒輪齒數(shù)；YFS——復(fù)合齒形因數(shù)，按z或zv查圖102；σF——彎曲應(yīng)力；σF——齒根彎曲疲勞極限；說(shuō)明：以上表或圖均查閱《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第2版胡家秀主編；公式中各參數(shù)的選擇與計(jì)算：小齒輪分度圓直徑：d1=242mm=84mm載荷因數(shù)K：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P416表1022查得載荷因數(shù)K=齒輪所承受轉(zhuǎn)矩： T1=mm齒數(shù)比u：u=4733=最大接觸應(yīng)力σH：σH=σHlimSHmin=9701=970Mpa，σHlim查P420圖103；SHmin查P419表1024。彎曲疲勞許用應(yīng)力σF：σF=σFlimSFmin=2301=230N/mm2，σFlim查P421圖104；SFmin查P419表1024。復(fù)合齒形因數(shù)YFS：查P419圖102得YFS=。齒寬因數(shù)ψd：查P418表1021得齒寬因數(shù)ψd=故有：σH=671KT1bd12u177。1u=177。==~≤σH=970Mpam≥32KT1ψdz12YFSσF=32332230=σF=2KT1YFSd1bm=2242=≤σF=230N/mm2計(jì)算表明：齒輪的模數(shù)、接觸疲勞強(qiáng)度及彎曲疲勞強(qiáng)度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，齒輪尺寸無(wú)須調(diào)整。繪制多軸箱總圖及零件圖與右主軸箱相同此處不在敘述第四章進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)給系統(tǒng)變速方式技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)給速度在0～10m/min范圍內(nèi)無(wú)極可調(diào)。對(duì)于進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)要求的無(wú)級(jí)變速，普通機(jī)床多采用液壓無(wú)極調(diào)速，數(shù)控機(jī)床一般采用伺服電機(jī)無(wú)極調(diào)速。1）液壓無(wú)極調(diào)速進(jìn)給系統(tǒng)：該系統(tǒng)是利用調(diào)速閥等流量控制閥來(lái)改變閥口過(guò)流面積或液流通道的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)液體流動(dòng)阻力的大小，從而調(diào)節(jié)液壓缸出口流量，液壓無(wú)極調(diào)速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，變速范圍大，但不易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的速度。鉆孔過(guò)程中，進(jìn)給速度影響十分巨大，如果不能精確的控制，會(huì)導(dǎo)致加工出來(lái)孔的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，影響生產(chǎn)質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致刀具的磨損加劇，增加額外時(shí)間及浪費(fèi)時(shí)間，所以不能選用液壓無(wú)極調(diào)速。2）數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)：數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是以機(jī)械位移作為控制對(duì)象的自控制系統(tǒng)，其作用是接受來(lái)自數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)變換和放大后，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀架等按規(guī)定的速度和距離移動(dòng)。相對(duì)于每一個(gè)進(jìn)給脈沖信號(hào)的機(jī)床部件的移動(dòng)量成為數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量或最小設(shè)定單位，其大小是機(jī)床的精度而定，~。數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按照檢測(cè)的反饋裝置位置的不同，分為開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。①開(kāi)環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)是對(duì)工作臺(tái)等的實(shí)際位移不進(jìn)行檢測(cè)反饋處理的系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的伺服電動(dòng)機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)降速齒輪（或同步帶）和滾珠絲桿副，帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)精度低，～。當(dāng)突然加載或脈沖頻率劇烈變化時(shí)，執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)可能發(fā)生誤差，即常說(shuō)的失步現(xiàn)象。但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便，主要應(yīng)用于各種經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中。②閉環(huán)系統(tǒng)在閉環(huán)系統(tǒng)中，使用位移檢測(cè)裝置直接測(cè)量機(jī)床執(zhí)行部件（如刀架或工作臺(tái)）的移動(dòng)，并反饋給數(shù)控裝置，與位移指令比較，與其差值控制伺服電動(dòng)機(jī)工作。閉環(huán)系統(tǒng)的伺服電動(dòng)機(jī)一般采用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)，為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，還必須對(duì)電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)行速度反饋控制。閉環(huán)系統(tǒng)可以消除整個(gè)系統(tǒng)的誤差，包括機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差等，其控制精度和動(dòng)態(tài)性能都比較理想，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝和調(diào)試比較麻煩，成本高，用于精密數(shù)控機(jī)床。③半開(kāi)環(huán)系統(tǒng)在半閉環(huán)系統(tǒng)中，使用角位移檢測(cè)裝置對(duì)電動(dòng)機(jī)的角位移進(jìn)行檢測(cè)，間接對(duì)工作臺(tái)實(shí)行反饋控制，便形成了所謂半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)將齒輪副、絲桿副和軸承機(jī)械傳動(dòng)部件排除在反饋控制之外，不能完全補(bǔ)償他們的傳動(dòng)誤差，因此精度比閉環(huán)伺服系統(tǒng)差。但由于排除了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的干擾，系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所改善，調(diào)試方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較閉環(huán)系統(tǒng)低，所以應(yīng)用比較廣泛。綜上所訴，基于加工精度、機(jī)床經(jīng)濟(jì)性和機(jī)床結(jié)構(gòu)綜合選擇，選用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)作為進(jìn)給系統(tǒng)控制方式為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 伺服電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)與普通的電動(dòng)機(jī)不同，必須滿(mǎn)足調(diào)速范圍寬，響應(yīng)速度快，恒扭矩輸出且過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁啟動(dòng)、停止和換向等要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型越來(lái)越多，性能越來(lái)越優(yōu)越，主要有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)和直線伺服電動(dòng)機(jī)等。本系統(tǒng)選擇交流伺服電動(dòng)機(jī)（永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)），在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中，大多采用永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子為永磁材料制成，通過(guò)改變交流電動(dòng)機(jī)頻率實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速。與直流伺服電動(dòng)機(jī)相比，交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制造成本低；交流伺服電動(dòng)機(jī)沒(méi)有電刷和換向器，不需要經(jīng)常維護(hù)，沒(méi)有直流伺服電動(dòng)機(jī)因換向火花影響運(yùn)行速度的提高這種限制。 伺服進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式為確保伺服系統(tǒng)的定位精度和工作穩(wěn)定性，在機(jī)構(gòu)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上都要求無(wú)間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振以及適宜的阻尼比。為了達(dá)到這些要求，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用低摩擦傳動(dòng)副，如滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾珠絲桿等；通過(guò)選用最佳降速比來(lái)降低慣量；采用預(yù)緊的方法提高傳動(dòng)剛度；采用消隙方法減少方向死區(qū)誤差等，其中最重要的是提高傳動(dòng)剛度和降低慣量。采用預(yù)緊消除間隙提高傳動(dòng)剛度，不僅無(wú)需增大尺寸和慣量，而且也使傳動(dòng)剛度接近常數(shù)，這是伺服進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的突出特點(diǎn)。 傳動(dòng)齒輪副的選擇伺服電動(dòng)機(jī)可與絲桿直接聯(lián)接，可采用剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器。1）脹緊套剛性聯(lián)軸器采用脹緊套（錐環(huán)）聯(lián)接電機(jī)軸與絲杠的剛性聯(lián)軸器。旋緊聯(lián)軸器兩端加壓螺釘通過(guò)壓圈使錐環(huán)壓緊，消除間隙傳遞扭矩。這種連軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但要求兩軸同軸度高，安裝要求嚴(yán)，否則容易別勁。2) 精密膜片彈性聯(lián)軸器該聯(lián)軸器靠?jī)砂肼?lián)軸器中間的彈性膜片和螺釘傳遞轉(zhuǎn)矩，可補(bǔ)償輸入輸出軸的不同軸、角度偏差和軸向傳動(dòng)，應(yīng)用較普遍。綜上所述，采用精密膜片彈性聯(lián)軸器。 絲桿副的選擇數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈中，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的方法，采用絲杠副是常用的方法之一。故選用滾珠絲桿副（1）工作原理與特點(diǎn)滾珠絲桿副室一種滾動(dòng)傳遞和轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的新型元件，其絲桿和螺母上分別加工有半圓弧形溝槽，合在一起形成滾珠的圓形滾道，并在螺母上加工有使?jié)L珠形成循環(huán)和回珠的通道，當(dāng)絲桿和螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠可在滾道內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)，因而迫使絲桿和螺母產(chǎn)生軸向相對(duì)移動(dòng)。由于絲桿和螺母之間是滾動(dòng)摩擦，因而具有下列特點(diǎn)：1）摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá)90%~96%，是普通滑動(dòng)絲桿副的3~4倍。2）摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，動(dòng)、靜摩擦力之差極小。因而能保證運(yùn)動(dòng)靈敏、平穩(wěn)。低速時(shí)不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。磨損小，精度保持性好，壽命長(zhǎng)。3）絲桿與螺母之間進(jìn)行消隙或預(yù)緊，可以消除反向間隙，使方向無(wú)死區(qū)，定位精度高，軸向剛度大。4）不能自鎖，傳動(dòng)具有可逆性。（2）循環(huán)方式常用的循環(huán)方式有兩種，即外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱(chēng)為外循環(huán)，始終與絲杠保持接觸的稱(chēng)為內(nèi)循環(huán)。1）外循環(huán)。是在螺母體軸向處鉆出兩個(gè)孔與螺旋槽相切，作為滾珠的進(jìn)口和出口。再在螺母的外表面上銑出回珠槽并溝通兩孔。另外在螺母內(nèi)進(jìn)出口處安裝一擋住器，并在螺母處外表裝一套筒，這樣構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道。外循環(huán)結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，使用較廣泛。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做做得平滑，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，噪聲也較大。2）內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)均采用反向器是個(gè)實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)。內(nèi)循環(huán)反向器的結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，且不容易磨損。返回滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞，摩擦損失也??；其缺點(diǎn)是反向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難，不能用于多線螺紋傳動(dòng)。綜上所訴，為了保證進(jìn)給的精度與平穩(wěn)，循環(huán)方式選用內(nèi)循環(huán)。（3）滾珠絲桿副的預(yù)緊方法在一般情況下，滾珠同絲桿、螺母的滾道之間存在一定間隙。當(dāng)滾珠絲杠開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，總要先運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)微小角度，以使?jié)L珠同絲桿、螺母的圓弧形滾道的兩側(cè)面發(fā)生接觸，然后才真正開(kāi)始推動(dòng)螺母作軸向移動(dòng)，進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)滾珠絲杠方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)微小角度。滾珠絲桿副的這種軸向間隙會(huì)引起軸向定位誤差，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)控制的失步。因此，為了提高滾珠絲桿副的定位精度和剛度，應(yīng)對(duì)其預(yù)緊，即施加一定的預(yù)載荷，使?jié)L珠兩滾道側(cè)面始終保持接觸（即消隙狀態(tài)）并產(chǎn)生一定的接觸變形（即預(yù)緊狀態(tài)）。滾珠絲桿進(jìn)行消隙和預(yù)緊的方法主要有三種，基本原理都是使兩個(gè)螺母產(chǎn)生軸向位移，以消除絲桿和螺母之間的間隙和施加預(yù)緊力。1）雙螺母墊片預(yù)緊法。通過(guò)改變墊片的厚度，是螺母產(chǎn)生軸向位移。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，剛性好，但調(diào)整較費(fèi)時(shí)間，且不能再工作中隨意調(diào)整。2）雙螺母螺母預(yù)緊法。利用螺母調(diào)整實(shí)現(xiàn)預(yù)緊的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)滾珠螺母以平鍵與外套相連，其中右邊的一個(gè)滾動(dòng)螺母外伸部分有螺紋。用兩個(gè)鎖緊螺母能使?jié)L珠螺母相對(duì)絲桿做軸向移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，但調(diào)整位移量不易精確控制，預(yù)緊力也不能準(zhǔn)確控制。3）雙螺母齒差預(yù)緊法。在兩個(gè)螺母的凸緣上分別切出齒數(shù)zz2的齒輪，而且z1與z2相差一個(gè)齒。兩個(gè)齒輪分別與兩端相應(yīng)的內(nèi)齒圈嚙合。內(nèi)齒圈緊固在螺母座上，預(yù)緊是脫開(kāi)內(nèi)齒圈，使兩個(gè)螺母同向轉(zhuǎn)過(guò)相同的齒數(shù)，然后再合上內(nèi)齒圈。兩螺母的軸向相對(duì)位置發(fā)生改變從而實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力。這種調(diào)整方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但調(diào)整準(zhǔn)確可靠，精度較高。綜上所述，結(jié)合進(jìn)給系統(tǒng)的精度、結(jié)構(gòu)和裝配，選用雙螺母螺母預(yù)緊法來(lái)消除絲桿和螺母之間的間隙和施加預(yù)緊力。 機(jī)床導(dǎo)軌類(lèi)型的選擇導(dǎo)軌是指引導(dǎo)部件沿一定方向運(yùn)動(dòng)的一組平面或曲面。導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載，即引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定軌跡（通常為直線和圓）運(yùn)動(dòng)，并承受運(yùn)動(dòng)件及其安裝件的重力以及切削力。 導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)軌性能和質(zhì)量的好壞對(duì)機(jī)床的加工精度、承載能力和使用壽命有直接影響，因此應(yīng)滿(mǎn)足一下基本要求：1）導(dǎo)軌精度高導(dǎo)軌精度是指機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)的直線和它與有關(guān)基面之間的相互位置的準(zhǔn)確性。無(wú)論在空載或切削工件時(shí)導(dǎo)軌都應(yīng)有足夠的導(dǎo)軌精度，這是對(duì)導(dǎo)軌的基本要求。2）耐磨性能好導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌在長(zhǎng)期使用過(guò)程中保持一定導(dǎo)向精度的能力。因?qū)к壴诠ぷ鬟^(guò)程中難免磨損，所以應(yīng)力求減少磨損量，并在磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償或便于調(diào)整。3）足夠的剛度導(dǎo)軌受力變形會(huì)影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對(duì)位置，因此要求軌道應(yīng)有足夠的剛度。4）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要使導(dǎo)軌的摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)輕便，低速運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好導(dǎo)軌的制造和維修要方便，在使用時(shí)便于調(diào)整和維護(hù)。 對(duì)導(dǎo)軌的精度要求1）導(dǎo)軌的精度要求滑動(dòng)導(dǎo)軌，不管是V平型,還是平平型，~,~；~,~,~。2）導(dǎo)軌的熱處理數(shù)控機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率普遍都很高，這就要求導(dǎo)軌具有較高的耐磨性，以提高其精度保持性。為此，導(dǎo)軌大多需要淬火處理。導(dǎo)軌淬火的方式有中頻淬火、超音頻淬火、火焰淬火等，其中用的較多的是前兩種方式。 導(dǎo)軌的種類(lèi)和特點(diǎn)按接觸面的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等三大類(lèi)。1）滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌是一種做滑動(dòng)摩擦的普通導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，缺點(diǎn)是未形成完全液體摩擦?xí)r低速易爬行，磨損大，壽命短，運(yùn)動(dòng)精度不穩(wěn)定。滑動(dòng)導(dǎo)軌一般用于普通機(jī)床和冶金設(shè)備上。2）滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是：摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)輕便靈活；磨損小，能長(zhǎng)期保持精度；動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別小，低速時(shí)不易出現(xiàn)”爬行”現(xiàn)象，故運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)。缺點(diǎn)是：導(dǎo)軌面和滾動(dòng)體是點(diǎn)接觸或線接觸，抗振性差，接觸應(yīng)力大，故對(duì)導(dǎo)軌的表面硬度要求高；對(duì)導(dǎo)軌的形狀精度和滾動(dòng)體的尺寸精度