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(機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì))mk1332數(shù)控外圓磨床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(-資料下載頁

2025-06-29 05:47本頁面
  

【正文】 :1)由于強(qiáng)力層的強(qiáng)度不夠而引起的強(qiáng)力層彎曲疲勞破壞;2)在沖擊載荷的作用下,強(qiáng)力層產(chǎn)生斷裂或從齒背中抽出;3)由于強(qiáng)力層伸長,使齒帶齒距改變,引起爬齒;4)帶齒的磨損、彎曲、剪斷和老化龜裂等。綜上所述,齒形帶的強(qiáng)度計(jì)算主要應(yīng)該限制作用在齒形帶單位寬度上的拉力,以保證一定的使用壽命。實(shí)踐證明,按這一準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的齒形帶,上述可能產(chǎn)生的破壞基本上都可得到控制。 同步齒形帶的計(jì)算計(jì)算齒形帶寬度的 (mm)的公式為:b (4—1)??10[]cpsv???式中 —— 齒形帶所傳遞的功率(kW) ;p —— 齒形帶單位寬度上的離心許用拉力(N) ;[]s —— 齒形帶單位寬度上的離心拉力, (N);c?2cqvsg??—— 帶速(m/s) ;v—— 單位寬度、單位長度帶的重力(N) ;q?—— 重力加速度,取 =( )。 gg2ms表 4—1 聚氨脂齒形帶(強(qiáng)力層為鋼絲繩)的許用拉力 和 值[]sq?31 / 75傳動比 ; 伺服電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速,已知主動輪轉(zhuǎn)速max1dNi?maxd=2022(r/min),傳動比 ,功率 kW,每天工作小于 10 小時(shí)。max i?(N)98cqvsg???將上面給出的參數(shù)代入式(4—1)得 .(m)()([])cpbsv????模數(shù)主要是根據(jù)齒形帶所傳遞的計(jì)算功率 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 ,可按圖Cp1n4—4 選取,計(jì)算功率 可按下式計(jì)算:Cpm/mm 2 3 4 5 7 10/[]s1? 15 25 29 39/(N)q? 32 / 75圖 4—4 齒形帶模數(shù)選用線圖 CgpK?式中 —— 齒形帶所傳遞的功率(kW);p—— 工作情況系數(shù)(見表 4—2) 。gK表 4—2 工作情況系數(shù) Kg注:經(jīng)常反轉(zhuǎn)或使用張緊輪時(shí),表中 值應(yīng)乘以 。 則gK(kW)??? 由圖 5—4 選取模數(shù) =3mm。m inD小帶輪的最小直徑 不是直接選定,而是由其最少齒數(shù) 控制,mi minZ見下表:minZ表 4—3 表minZ一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/ h≤10 10~16 >16載荷性質(zhì)載荷平穩(wěn) /mm小帶輪轉(zhuǎn)速 11/inr?? 2 、3 4 5 7 10<1000 12 14 16 18 20 22 241000~3000 14 16 18 20 22 24 26>3000 16 18 20 22 24 —— ——33 / 75設(shè)計(jì)的帶輪所選的齒數(shù) 應(yīng)大于 。由表可知 ,在此選取帶輪1Zminmin18Z?齒數(shù) =26。Z帶輪幾何參數(shù)的計(jì)算:齒形角 40???節(jié) 距 (mm)???節(jié)圓直徑 (mm)678dmz頂圓直徑 (mm)113ah??頂圓齒距 (mm)??齒側(cè)間隙 (mm)徑向間隙 (mm).82c?頂圓齒槽寬 (mm)??齒槽深 (mm) 2hc?根圓直徑 (mm)1(2)???根圓齒槽寬 (mm)齒根圓角半徑 (mm).1..3fr??齒頂圓角半徑 (mm)?帶輪齒寬 (mm)(31)6Bb?:因 ,所以兩帶輪參數(shù)相同。1i?34 / 75 ()()DAD???式中 —— 初選中心距(mm) ; 0A 、 —— 小輪和大輪分度圓直徑(mm) ;因兩帶輪相同,則1D2 078(m)312()A?初選中心距 。03A? L 中心距初選后,按下式初選帶長: ()()DAA???????則帶的齒數(shù)為 ,????數(shù)值,并且 =40~250,最終確定帶的齒數(shù)為 90。.(m)pLmZ???? A 中心距 用下式確定:[.()[()]()]LDLDD????????364m)35 / 75 nZ用下式計(jì)算:nZ 211[8057]63362nDAZ??????當(dāng) 時(shí), 不小于 4;當(dāng) 時(shí), 不小于 6。經(jīng)過上面計(jì)算滿足2m?m?nZ要求。 1? 用下式計(jì)算:1?21180680DA?????? sF 即為齒形帶所傳遞的圓周力:(N)1spv??第 5 章 電動機(jī)的選擇和慣量匹配計(jì)算 最大靜態(tài)切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算靜態(tài)最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩不得超過電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩,其計(jì)算公式為: max()2spofFhTTi????36 / 75式中 —— 絲杠上的最大軸向載荷(N) ;maxF—— 因滾珠絲杠螺母預(yù)加載荷引起的預(yù)加摩擦力( ) ;poT Nm?—— 滾珠絲杠軸承的摩擦力矩( ) ;f N?—— 滾珠絲杠的機(jī)械效率;?—— 伺服電機(jī)至絲杠的傳動比。i從前面的計(jì)算知最大進(jìn)給力加摩擦力為 , ,??動效率 =,傳動比 =1。i根據(jù)文獻(xiàn)[22]查得:(N)foT??.???式中 —— 滾珠絲杠的預(yù)緊力。pF由前面的計(jì)算可知 =,則p 1850..31(Nm)29oT????????(.)()T?????所選伺服電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于此值。37 / 75 慣量匹配計(jì)算為使伺服進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給執(zhí)行部件具有快速響應(yīng)能力,必須選用加速能力大的電動機(jī),亦即能夠快速響應(yīng)的電機(jī)(如采用大慣量伺服電機(jī)) ,但又不能盲目追求大慣量,否則由于不能充分發(fā)揮其加速能力,會不經(jīng)濟(jì)的。為了保證足夠的角加速度使系統(tǒng)反應(yīng)靈敏,將不得采用過大的伺服電動機(jī)和伺服控制系統(tǒng)。因此必須使電機(jī)慣量與進(jìn)給負(fù)載慣量有個(gè)合理的匹配。通常在電動機(jī)慣量 與負(fù)載慣量 (折算至電動機(jī)軸)之間推薦下列匹mJLJ配關(guān)系: 14LmJ?電動機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量,可以從產(chǎn)品樣本中查到。 滾珠絲杠、聯(lián)軸節(jié)均屬于回轉(zhuǎn)體,回轉(zhuǎn)體慣量的計(jì)算公式如下: 42(Kgm)3DLJ????式中 —— 回轉(zhuǎn)體材料的密度 , ;?/??—— 回轉(zhuǎn)體直徑(m) ;D—— 回轉(zhuǎn)體長度(m) ;???絲 杠 ????2( Kgm)32J螺 母 ??4( 073)??2( Kgm)38 / 75 直線運(yùn)動的物體應(yīng)將其慣量折算成旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)動慣量。 (2sphnvJmw????2sp移 動 ( ) )=( Kgm)砂輪架和移動部件最大質(zhì)量為 1200Kg,折算到電機(jī)軸上的慣量為:??2242sp移 動 ()1()=( Kgm)3 J??4帶 輪 ( Dd) ???4( 52) .815.?2( Kgm)LJJ?移 動絲 杠 螺 母 帶 輪 .??4( ) 0??4=681( Kgm)根據(jù)以上的計(jì)算,選擇交流伺服電機(jī),因交流伺服電機(jī)沒有電刷,壽命長,故障少,允許的轉(zhuǎn)速較高。這種伺服電動機(jī)發(fā)展很快,已廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動中。查文獻(xiàn)[23]選用伺服電動機(jī)為永磁同步進(jìn)給電機(jī),電機(jī)的型號為1FT6 0868AC7 12AG1,額定轉(zhuǎn)矩為 ,最大轉(zhuǎn)矩為 27 ,額定N? Nm?電流為 ,額定功率為 ,轉(zhuǎn)子慣量為 *104 ,重量為2kg,電機(jī)軸中心高 80mm。計(jì)算功率 ,對于△T=100K 時(shí),950oncMP?Kw。?慣量匹配條件是: 14LmJ?39 / 75????不滿足慣量匹配條件。從帶輪上挖去一定的質(zhì)量,使慣量匹配。由于帶輪是鑄件,可以在設(shè)計(jì)時(shí)在帶輪上挖去幾個(gè)圓柱體或在帶輪的兩側(cè)挖出空心圓柱體,以減小帶輪的慣量?,F(xiàn)在考慮將帶輪制造成腹板式,由于斜度為 1:100,可將挖出的質(zhì)量當(dāng)作空心圓柱體(如圖 5—1 所示) ,如下面計(jì)算新帶輪的慣量:334 [6]?? ?????????34圓 柱 體 ( ) ( 0) ( )???圓 柱 體 ( ) ???圓 柱 體帶 輪 帶 輪 ( )? ???????442移 動絲 杠 螺 母 帶 輪 ( ) 0=28( Kgm)???滿足慣量匹配條件。40 / 75圖 5—1 挖去圓柱體后的帶輪 最大空載加速轉(zhuǎn)矩的計(jì)算空載加速轉(zhuǎn)矩發(fā)生在執(zhí)行部件從靜止以階躍指令加速到快移速度(最高速度)時(shí),這個(gè)轉(zhuǎn)矩不得超過伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩 ,可按下式計(jì)算:maxTmax2()60LnJTMt???41 / 75式中 —— 快速移動的電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) ;maxn—— 加速、減速時(shí)間(s) ,按 ta≈3/Ks,取 150~200ms;t—— 系統(tǒng)的開環(huán)增益,通常取 8 s1~25 s1,加工中心一般取sK左右;120s??—— 電機(jī)慣量( ) ,可從樣本中查到;mJ2kgm? —— 負(fù)載慣量( ) ;L? —— 負(fù)載轉(zhuǎn)矩( ) 。TN?若是 小于伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 ,則電機(jī)能以所取的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行加maxT速和減速。 ax2()60LnJt??? )(~2??.27Nm)??電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 ,通過驗(yàn)算,所選伺服電機(jī)的 滿maxT?? maxT?足要求,能夠以所取的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行加速和減速。 系統(tǒng)增益設(shè)計(jì)系統(tǒng)增益 是評價(jià)位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)劣的最重要的指標(biāo)。系統(tǒng)增益的意義vK是,單位轉(zhuǎn)角誤差,能使電動機(jī)獲得較大的角速度。顯然 越大,則一定的vK42 / 75角位移能使電動機(jī)獲得較大的角速度,即系統(tǒng)的靈敏度越高。 不是越大越vK好,系統(tǒng)增益太大,靈敏度太高,穩(wěn)定性就可能不夠。通常,取。118~25vKs??的倒數(shù)是系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) ,即s at1()astK?速度環(huán)的開環(huán)增益 ,常取為 , 可根據(jù)加速度進(jìn)行驗(yàn)so(2~4)sos算。系統(tǒng)要求的最大加速度,發(fā)生在時(shí)間常數(shù) 內(nèi),執(zhí)行部件從 轉(zhuǎn)變到at maxV?時(shí), ( 為執(zhí)行部件的快移速度(m/min) ) 。速度的變化為 。maxV?ax a2maxaax2603vVKt?工作臺達(dá)到的最大加速度: max2spThJ?式中 —— 伺服電動機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩( ) 。maxTN?要滿足 a? 已知: ,系統(tǒng)增益 ,max10/sv?15vKs??ax10m()3v?max2..5s48spThJ??43 / 75即已滿足 。max?第 6 章 導(dǎo)軌的選擇與工作臺型面的確定 導(dǎo)軌的選擇導(dǎo)軌主要用來支承和引導(dǎo)運(yùn)動部件沿著一定的軌跡運(yùn)動。機(jī)床上兩相對運(yùn)動部件的配合面組成一對導(dǎo)軌副,其中,不運(yùn)動的配合面稱為固定導(dǎo)軌,運(yùn)動的配合面稱為運(yùn)動導(dǎo)軌。在運(yùn)動部件(如工作臺)與固定不動的部件(如床身)之間只許有一個(gè)自由度,為此,導(dǎo)軌副必須限制運(yùn)動部件的五個(gè)自由度。外圓磨床、曲軸磨床、凸輪磨床、螺紋磨床等的導(dǎo)軌,包括床身導(dǎo)軌和砂輪架墊板導(dǎo)軌,它們都是采用“V平”導(dǎo)軌的組合。外圓、曲軸、軋錕等磨床,都有上下兩層工作臺,上工作臺回轉(zhuǎn)一角度來調(diào)整磨削不同錐度的圓錐體工件。目前,導(dǎo)軌尺寸參數(shù)的趨勢是減小導(dǎo)軌中心距,增大導(dǎo)軌面的寬度。減小導(dǎo)軌中心距,使機(jī)床外形尺寸減小,節(jié)約原材料,并使 V 形導(dǎo)軌與平導(dǎo)軌的44 / 75載荷趨于均勻。由于縮小了兩導(dǎo)軌中心距的開檔尺寸,便于操作者裝卸工件,且手搖臺面輕便,增大導(dǎo)軌面寬度,可降低導(dǎo)軌面壓力,減小磨損,提高使用壽命。 導(dǎo)軌的分類:(1)開式導(dǎo)軌 靠外載荷和部件自重作用,使兩導(dǎo)軌面在全長上保持貼合的稱為開式導(dǎo)軌。(2)閉式導(dǎo)軌 如果部件自重作用力不夠大,又有一個(gè)較大的顛覆力矩作用在部件上,此時(shí)必須增加輔助導(dǎo)軌面貼合,這樣的導(dǎo)軌稱為閉式導(dǎo)軌。2. 導(dǎo)軌按運(yùn)動軌跡分:(1)直線運(yùn)動導(dǎo)軌 導(dǎo)軌副的相對運(yùn)動軌跡為一直線,如普通車床的床鞍和床身之間的導(dǎo)軌。(2)圓周運(yùn)動導(dǎo)軌 導(dǎo)軌副的相對運(yùn)動軌跡為一圓,如立式車床的工作臺和底座之間的導(dǎo)軌。3. 導(dǎo)軌按摩擦性質(zhì)可分為:(1)滑動導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌工作面之間的摩擦性質(zhì)為滑動摩擦,其中有普通滑動導(dǎo)軌、液體動壓導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌。①液體動壓導(dǎo)軌的特點(diǎn):液體動壓導(dǎo)軌是借助于導(dǎo)軌面間的相對運(yùn)動,形成壓力油楔而將運(yùn)動部件浮起,這樣兩個(gè)導(dǎo)軌面隔開形成液體摩擦,提高了導(dǎo)軌的耐磨性。形成壓力油楔的條件是:有一定的相對運(yùn)動速度,以及油腔沿運(yùn)動方向間隙逐漸減小,速度越高,油楔的承載能力越大,所以動壓導(dǎo)軌適用于主運(yùn)動導(dǎo)軌。但由于運(yùn)動部件上進(jìn)油困難,故仍從固定導(dǎo)軌進(jìn)油,油腔也可在固定導(dǎo)軌上,可用于直線運(yùn)動導(dǎo)軌和圓周運(yùn)動導(dǎo)軌。45 / 75②液體靜壓導(dǎo)軌的特點(diǎn):液體靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油液,經(jīng)節(jié)流器輸送到導(dǎo)軌面上的油腔中,形成承載油膜,將相互接觸的表面隔開,實(shí)現(xiàn)液體摩擦。這種導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小,機(jī)械效率高,導(dǎo)軌面有一層油膜,保證導(dǎo)軌面不相互接觸,不會磨損,不但能長期保持導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度和好的吸振性,而且在低速下也不易產(chǎn)生爬行,而且可降低對導(dǎo)軌材料的要求。所以,靜壓導(dǎo)軌在機(jī)床上得到日益廣泛的應(yīng)用,這種導(dǎo)軌的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且需配置一套供油系統(tǒng)。(1) 滾動導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌工作面之間為滾動摩擦,它由導(dǎo)軌面間的滾珠、滾柱、滾針等滾動體實(shí)現(xiàn),在進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌中用得較多。滾動導(dǎo)軌的特點(diǎn):①運(yùn)動靈敏度高 滾動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 ~,遠(yuǎn)小于滑動導(dǎo)軌,靜、動摩擦力相差甚微,故一般滾動導(dǎo)軌在低速運(yùn)行時(shí)沒有爬行現(xiàn)象。②定位精度高 一般滾動導(dǎo)軌的重復(fù)定位精度為 ,普通滑動導(dǎo)軌一般 10~20181。m。使用滾動導(dǎo)作為直線導(dǎo)軌時(shí),不會有爬行現(xiàn)象發(fā)生,可達(dá)到極高的定位精度。③磨損小,能長時(shí)間維持精度④適
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