【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）--弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床及控制。設(shè)計(jì)說(shuō)明書中英文摘要。1-1蝸桿蝸輪的形成類型及其結(jié)構(gòu)1. 2確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目15. 3確定傳動(dòng)順序方案16. 1軸Ⅱ的設(shè)計(jì)計(jì)算25. 面上纏繞一周以上這樣的小齒輪外形像一根螺桿稱為蝸桿大齒輪稱為蝸輪為了。改善嚙合狀況將蝸輪分度圓柱面的母線改為圓弧形使之將蝸桿部分地包住并用。蝸桿蝸輪傳動(dòng)的特征。合及逐漸退出嚙合的同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較多故沖擊載荷小傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲低。條件不夠良好時(shí)會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損從而引起過(guò)分發(fā)熱使?jié)櫥闆r惡化。蝸桿軸向力較大致使軸承摩擦損失較大。漸升線型按工作條件由自己選擇基本蝸桿的直徑也可由自己決定但蝸輪滾刀的。③工件的分齒運(yùn)動(dòng)應(yīng)符合蝸桿蝸輪傳動(dòng)速比的關(guān)系即蝸輪滾刀一轉(zhuǎn)被加工。但滾切蝸輪時(shí)不能忽視蝸輪滾刀的頭由文K. 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)但加工蝸輪時(shí)蝸輪滾刀要保持在蝸輪中心平面內(nèi)因此蝸輪滾刀相對(duì)工。a徑向進(jìn)給法這時(shí)蝸輪滾刀向被加工蝸輪作徑向進(jìn)刀逐漸切至全齒深為止

　　

【正文】 起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩可按下式進(jìn)行計(jì)算 考慮了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以后傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的磨擦力矩 附加磨擦力矩 998Ncm 則 63384Ncm 快速移動(dòng)時(shí)所需力矩 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 從上面計(jì)算看出三種工況下以快速空載起動(dòng)的需力矩最大以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的依據(jù) 對(duì)于工作方式為五相十拍的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 從相關(guān)資料查出 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜 大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩可作為初選型號(hào)但需考核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行特性 2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的空載起動(dòng)頻率 查相關(guān) 資料知 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為 3000Hz運(yùn)行頻率為 16000 Hz 滿足設(shè)計(jì)要求根據(jù)計(jì)算綜合考慮機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)選用130BF001 型步進(jìn)電機(jī) 43 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定 傳動(dòng)比的選定 2 傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 初選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為 110BF001 則查表查出電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量＝ 4006 為了機(jī)床的布局緊湊且方便可取 i 10 則滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算 工作臺(tái)質(zhì)量折算 傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 40063681127 3 工作載荷分析及計(jì)算 滾珠絲杠上的工作載荷是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)是滾珠絲杠所承受的軸向力也叫作進(jìn)給牽引力它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩檫力據(jù)機(jī)床加工的特點(diǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)工作載荷最大工作載荷既包括車削時(shí)沿著絲杠軸的方向的力即軸向力也包括工作臺(tái)及工件的重量即垂直絲杠軸方向的力 取機(jī)床的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 250rmin 則 而機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率 則 選端銑對(duì)稱其中端銑時(shí) 則得 則可得 則在燕尾導(dǎo)軌上滾珠絲桿的工作載荷 Fm 為 其中 02 G 1960N 4 滾珠絲桿螺母副的選型和校核 滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化因此滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇 1 計(jì)算作用在絲杠上的最大動(dòng)負(fù)荷 首先根據(jù)切削力和運(yùn)動(dòng)部件的重量引起的進(jìn)給抗力計(jì)算出絲杠的軸向載荷再根據(jù)要求的壽命值計(jì)算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動(dòng)載荷 C 式中運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 12～ 15 有沖擊的運(yùn)轉(zhuǎn)取 15～ 25 滾珠絲杠工作載荷 N 工作壽命單位為 10r 可按下式計(jì)算 式中 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 rmin 使用壽命時(shí)間 h 數(shù)控機(jī)床取 15000h 主軸燕尾導(dǎo)軌滾珠絲桿副驅(qū)動(dòng)時(shí)滾珠絲桿的工作載荷 式中 F 切削時(shí)的軸向切削抗力 軸套和軸架以及主軸鍵上的摩擦系數(shù)＝ 015 M 主軸上的扭矩 主軸直徑 則 其中為最大切削力條件下的進(jìn)給速度可取最高進(jìn)給速度的～為絲杠基本導(dǎo)程計(jì)算時(shí)可初選一數(shù)值等剛度驗(yàn)算后再確定 則 為額定使用壽命可?。?15000h 則 ＝＝ 6003 萬(wàn)轉(zhuǎn) 根據(jù)工作負(fù)載壽命計(jì)算出滾珠絲杠副承受的最大動(dòng)負(fù)載取＝ 12 則 ＝＝ 379978N 由查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇絲杠的型號(hào)選擇滾珠絲杠的直徑為 40mm 型號(hào)為CDM40105P4 其額定動(dòng)載荷是 53411N 強(qiáng)度足夠用 2 效率計(jì)算 根據(jù)《機(jī)械原理》的公式絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 ＝ 式中 螺紋的螺旋升角該絲杠為 5176。 41′ 摩擦角約等于 10′ 則 ＝ 0971 3 剛度驗(yàn)算 ①絲桿的拉壓變形量 滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和扭矩的作用它將引起導(dǎo)程發(fā)生變化因滾珠絲杠受扭時(shí)引起的導(dǎo)程變化量很 小可忽略不計(jì)故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量 式中 彈性模數(shù)對(duì)鋼 滾珠絲杠截面積按絲杠螺紋底徑確定 ＝＝ 8347 ＋用于拉伸時(shí)－用于壓縮時(shí) 則 則絲桿的拉伸或壓縮變形量 ②滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 該變形量與滾珠列圈數(shù)有關(guān)即與滾珠總數(shù)量有關(guān)與滾珠絲桿的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)當(dāng)絲桿在工作時(shí)有預(yù)緊時(shí)其計(jì)算公式為 式中 滾珠直徑 滾珠總數(shù)量＝ Z圈數(shù)列數(shù) Z 一圈的滾珠數(shù) Z 外循環(huán) Z － 3 內(nèi)循環(huán) 滾珠絲 桿的公稱直徑 預(yù)緊力 滾珠絲桿工作載荷 ∵ Z π 405953＝ 2111 則＝ Z圈數(shù)列數(shù)＝ 2111 25 2＝ 7388 又∵滾珠絲桿的預(yù)緊力為軸向工作載荷的 13 值可減小一半因而 ③支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形 在垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中采用角接觸球軸承其計(jì)算公式為 式中 軸承所受軸向載荷 軸承的滾動(dòng)休數(shù)目 軸承滾動(dòng)體直徑 ∵ 工作載荷 滾珠絲桿的滾動(dòng)體數(shù)量滾動(dòng)體直徑 則 因?yàn)橛蓄A(yù)緊力故實(shí)際變形量 根據(jù)以上的計(jì)算則總變形 量為 四級(jí)精度絲桿允許的螺距誤差為 25μ m 故剛度足夠 4 壓桿穩(wěn)定的校核 滾珠絲桿通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿若軸向力工作負(fù)荷過(guò)大將使絲桿失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲即失穩(wěn)失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷為 2 EIL2 N 式中 E 為絲桿的彈性模量對(duì)于鋼 E 206104 I 為截面慣性矩 I d1464 d1 為絲桿底徑 L 為絲桿最大工作長(zhǎng)度為絲桿支承方式系數(shù) ∵ I 326464 554422 對(duì)于一端固定一端自由的情況 025 ∴ 2025 5802 838104 臨界載荷與絲桿工 作載荷之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù)如果大于許用穩(wěn)定性安全系數(shù) []則該滾珠絲桿不會(huì)失穩(wěn)一般取 [] 254 8381048087＝ 104 ∴ 壓桿穩(wěn)定 5 導(dǎo)軌的選型 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的導(dǎo)軌可采用鑲鋼導(dǎo)軌或鑄鐵淬火導(dǎo)軌采用 HT200 鑄鐵淬火硬度為 HRC45 以上與它們相配的動(dòng)導(dǎo)軌則用貼塑或注塑導(dǎo)軌近年來(lái)數(shù)控機(jī)床中廣泛采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌以降低摩擦系數(shù)以降低摩擦系數(shù)保持導(dǎo)軌精度提高導(dǎo)軌的使用壽命使導(dǎo)軌生產(chǎn)進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化系列化 6 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用 ①負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇 ∵ 又∵ 則折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總加速力 矩為 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩 附加摩擦力矩 ∵ 預(yù)緊力滾珠絲桿未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取 則 則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)快速空轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩 對(duì)于工作方式為五相十拍得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 從相關(guān)資料查出 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為 931 大于所需快速空載啟動(dòng)力矩可作為初選型號(hào) ②校核步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率 ∵ 步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率是 而 130BF001型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高空載啟動(dòng)頻率為 f 3000HZ因而必須分三個(gè)階段啟動(dòng)每個(gè)階段啟動(dòng)頻率為 渡取則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為 而步進(jìn)電機(jī)允許的運(yùn)行頻率為 16000HZ0176。 360176。1 潤(rùn)滑油粘度及給油方法 潤(rùn)滑油粘度及給油方法一般根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度及載荷類型進(jìn)行選擇對(duì)于閉式傳動(dòng)常用的潤(rùn)滑油粘度及給油方法見表對(duì)于開式傳動(dòng)則采用粘度較高的齒輪油或潤(rùn)滑旨如果采用噴油潤(rùn)滑噴油嘴要對(duì)準(zhǔn)蝸桿嚙入端蝸桿正反轉(zhuǎn)時(shí)兩邊都要裝有噴油嘴而且要控制一定的油壓 蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度 01 125 05 510 1015 1525 25 載荷類型 重 重 中 不限 不限 不限 不限 運(yùn)動(dòng)粘度 v40 cSt 900 500 350 220 150 100 80 給 油 方 法 油 池 潤(rùn) 滑 噴池潤(rùn)滑或油池潤(rùn)滑 噴池潤(rùn)滑時(shí)的噴油壓力 MPa 07 2 3 潤(rùn)滑油量 對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)采用油池潤(rùn)滑時(shí)在攪油損耗不致過(guò)大的情況下應(yīng)有適當(dāng)?shù)挠土窟@樣不僅有利于動(dòng)壓油膜的形成而且有助于散熱對(duì)于蝸桿下置式或蝸桿側(cè)置式的傳動(dòng)浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高當(dāng)為蝸桿上置式時(shí)浸油深度約為蝸輪外徑的 1／ 3 第 42 頁(yè) 共 44 頁(yè) 通信接口 軟件 微 機(jī) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 機(jī) 床 開關(guān)量控制電路 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路 主軸電動(dòng)機(jī)