【正文】 這是對(duì)四年大學(xué)學(xué)習(xí)成果的一次極好的檢驗(yàn)、重溫和深化。這是大學(xué)一個(gè)好的結(jié)尾，也是走上工作崗位的一個(gè)好的開端。但由于工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的缺乏及知識(shí)面的不足，對(duì)一些參數(shù)和元件 的選擇可能不是很合理有一定的浪費(fèi)，系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)不夠完善，使用有一定的局限。驅(qū)動(dòng)功率小，只相當(dāng)普通機(jī)械的十分之一。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)我所做的工作主要是對(duì)工作臺(tái)機(jī)械傳動(dòng)部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因?yàn)槲宜龅墓ぷ髋_(tái)主要是用于數(shù)控銑床，這里就需要很高的定位精度和機(jī)械靈敏度，我就選用 FANUC 交流伺服電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大 ,轉(zhuǎn)速低 ,機(jī)械特性線性度好 ,低速性能良好，可直接與絲杠連接，避免了因機(jī)械結(jié)構(gòu)過多，而產(chǎn)生的機(jī)械損耗。 鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)： 1）它的流動(dòng)性好，體收縮和線收縮小，容易獲得形狀復(fù)雜的鑄件。 提高機(jī)座連接處的接觸剛度 在兩個(gè)平面接觸處，由于微觀的不平度，實(shí)際接觸只是凸起部分。 機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證其自身剛度、連接處剛度和局部剛度，同時(shí)還要考慮安裝方式、材料選擇、 結(jié)構(gòu)工藝性及節(jié)省材料、降低成本和縮短周期等問題。 2） 熱變形 系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)、強(qiáng)光源等熱源散發(fā)的熱量，零部件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而摩擦生熱，電子元件發(fā)熱，都將傳到機(jī)座 上：如果熱量分布不均勻、散熱性能不同，就會(huì)由于不同部位的溫差而產(chǎn)生熱變形，影響其原有精度；為減小熱變形，可以采用：控制熱源；采用熱平衡的辦法，控制各處的溫差，從而減小其相對(duì)變形。 1） 剛度和抗震性 剛度是抵御載荷變形的能力。機(jī)座多采用鑄件。 滑塊處于反吊狀態(tài)時(shí)（例如固定在天花板上滑塊朝下使用時(shí)），如萬一端蓋受損，滾珠就會(huì)滾出，導(dǎo)致滑塊從導(dǎo)軌脫 落．對(duì)于這種用途，請(qǐng)事先采取追加安全裝置等相應(yīng)的措施 。 2） 組裝：互換性產(chǎn)品（即導(dǎo)軌和滑塊可以任意匹配的產(chǎn)品）的滑塊是以裝在暫用軸上的形式提供的 。每個(gè)單節(jié)都應(yīng)盡可能的長，這樣可以減少節(jié)數(shù)，一般情況最大拉伸與最小壓縮比例應(yīng)在 3： 1和 5： 1之間（最高可達(dá)10： 1）。運(yùn)行速度 10m /min 之下的我們裝有聚安脂或黃銅滑塊。 鋼板防護(hù)罩 鋼制導(dǎo)軌防護(hù)罩一般用 1Cr13材質(zhì)制成能防止銹蝕。 3）冷卻液多高溫金屬碎屑屑多、機(jī)床運(yùn)行速度慢的機(jī)床，如：加工中心、落地鏜銑床、龍門刨床等機(jī)床就適合用鋼制導(dǎo)軌防護(hù)罩 。按材質(zhì)分為鋼制導(dǎo)軌防護(hù)罩 、 塑膠布導(dǎo)軌防塵罩、耐油橡膠防護(hù)罩。本次設(shè)計(jì)中本機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌精度取 3級(jí)。 1） 配合性質(zhì)和公差等級(jí)：對(duì)導(dǎo)向精度要求較高的導(dǎo)軌面，常用 H6/h5，H7/h6， H6/g5， H7/g6 等配合，對(duì)導(dǎo)向精度要求不高的導(dǎo)軌面，可用 H8/h7，H8/f7 等配合。 其中工作臺(tái)的最大重量為 :。具體數(shù)據(jù)見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 9149。兩燕尾面起壓板作用，用一根鑲條就可調(diào)節(jié)水平與垂直的方向的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。其各自特點(diǎn)如下： 1） 三角形導(dǎo)軌：該導(dǎo)軌在垂直載 荷作用下，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度高。 2）承載能力大，剛度高。導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)條件是常溫，平穩(wěn)，無沖擊和震動(dòng)。硬度 (45～ 50)HRC。 4）塑料。淬硬的鋼導(dǎo)軌的耐磨性比不淬硬的鑄鐵導(dǎo)軌高 5~10 倍。但鑄造性能和減震性較差，成本也較高。適當(dāng)增加鑄鐵中含碳量和含磷量，減少含硅量，可以提高導(dǎo)軌的耐磨性。常使用鑄鐵 — 鑄鐵、鑄鐵— 剛的導(dǎo)軌。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。2 經(jīng)計(jì)算銷的抗剪強(qiáng)度合適，材料為 45 號(hào)鋼。 聯(lián)軸器 緊箍夾殼聯(lián)軸器 180~12500 30~110 900~380 其特點(diǎn)和使用性能與夾殼聯(lián)軸器相似，但外形簡單，平衡條件有所改善，夾緊力大，很適宜用于徑向夾緊力大的場合。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 續(xù)表 41 類別 聯(lián)軸器名稱 轉(zhuǎn) 矩范圍 軸徑范圍 mm 最高轉(zhuǎn)速r/min 特點(diǎn)及應(yīng)用說明 剛性 凸緣聯(lián)軸器（ GB/T5843— 2020） 10~20200 10~180 13000~2300 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，裝拆方便，剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大，但不能吸收沖擊。有下表 41 所列的聯(lián)軸器性能初選圓錐銷套筒聯(lián)軸器。在滿足便用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便、維護(hù)簡單、成本低的聯(lián)軸器。 4） 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。對(duì)于高速傳動(dòng)軸，應(yīng)選用平 衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器等，而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。 初選聯(lián)軸器的類型 根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。 5） 非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器 在轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)時(shí)有很好的 緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強(qiáng)度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合 6） 金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。在螺母上還有油孔，用戶可旋入油嘴，再采用其他合適的潤滑方式。滾珠絲杠副在螺母兩端已安裝防塵圈，為避免絲杠外露，用戶還需要為絲杠選擇防護(hù)裝置。 5）細(xì)長而又水平放置的絲杠，因自重使軸線產(chǎn)生彎曲變形，是影響導(dǎo)程累徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 積誤差的因素之一，還會(huì)使螺母受載不均。 3）滾珠絲杠副在行程兩端應(yīng)有行程保護(hù)裝置，以防止越程后滾珠絲杠副受撞擊而影響精度、使用壽命甚至損壞。 1）保持軸承及其周邊的清潔 2）使用時(shí)仔細(xì)認(rèn)真 3）若使用時(shí)粗心大意給軸承以強(qiáng)烈沖擊，會(huì)使軸承出現(xiàn)傷痕，壓痕，斷裂等損傷。軸承外圈 與座孔一般選用 J K M H7 等較松的配合。但是，脂潤滑有可以簡化軸承周圍結(jié)構(gòu)的特長，將脂潤滑和油潤滑的利弊比較。 4） 其他 也有防止異物侵入軸承內(nèi)部，或防止生銹、腐蝕之效果。相反地，油粘度低，潤滑油膜厚度不好，則縮短。 軸承的潤滑與配合 滾動(dòng)軸承的潤滑目的是減少軸承內(nèi)部摩擦及摩損，防止燒粘、其潤滑效用如下 ： 1） 減少摩擦及摩損。推力軸承一般軸向承載能力很強(qiáng)，支承剛度很大，但極限轉(zhuǎn)速較低，運(yùn)動(dòng)造勢較大。 3） 圓錐滾子軸承。因此在輕載時(shí)應(yīng)用廣泛。舉例如下： 1） 深溝球軸承。滾珠絲杠一般配用標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承。滾珠絲杠的支承方式有以下幾種： 1） 固定 — 固定，適用于高轉(zhuǎn)速、高精度的絲杠； 2） 固定 — 游動(dòng)，適用于中轉(zhuǎn)速、高精度的絲杠； 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 3） 固定 — 自由適用于低轉(zhuǎn)速、中精度、短軸向的絲杠。39。 絲杠不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷22()acr EIF l??? 其中 E=206Gpa L= 44 841 1064 64a dIm?? ?? ? ? ? 取23? ? 則2 9 8 52206 10 10 102( )3crFN? ?? ? ?? ? ?? 安全系數(shù)5 1 10crmFS F ?? ? ?? 查表可得 [S]= S[S] 絲杠是安全的 ,不會(huì)失穩(wěn) 2） 速 長絲杠工作時(shí)可能發(fā)生共振，因此需驗(yàn)算其不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速— 臨界轉(zhuǎn)速 crn ，要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速 crn?maxn ? ? m i n/32uldf5011n22212ccr ??????? ????? 所以 crn?maxn 所以絲杠不會(huì)發(fā)生共振 3） 此外滾珠絲杠副還受 Dn 值的限制，通常要求： Dn 4107?? mm/min Dn=25 m i n/mm105m i n/mm200 3??? min/mm107 4? 4)滾珠絲杠在工作負(fù)載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(N?m)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 20 2 CpF pTL EA GJ?? ?? ? 式（ ） 式中， A 為絲 杠 截面 積 ， A ? ?；221 md41?? CJ為 絲 杠 的 極 慣性 矩 ， ? ?；441 md321 ??CJ G 為絲杠切變模量，對(duì)鋼 G= a。防護(hù)套的形式有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內(nèi)孔螺紋表面與絲杠螺紋之間略有間隙，故又稱迷宮式密封圈。例如，當(dāng)允許有間隙存在時(shí)可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必需有預(yù)緊或在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需要在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊 式結(jié)構(gòu)。 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡單剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。單螺母絲桿螺母副的間隙消除相當(dāng)困難。 滾珠絲杠副中的滾珠循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種，區(qū)別見表 31。單圓弧形面的滾道圓弧半徑 R稍大于滾珠半徑。滾道形面和滾珠接觸點(diǎn)之法線與絲桿軸向之垂線的夾角被稱為接觸角，一般為 45 度。 滾珠絲杠副與滑動(dòng)絲杠副相比，除上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有軸向剛度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，不易磨損，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好，適用于工作行程較大的場合。該傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲桿的傳動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。該傳動(dòng)形式需要限制螺母的傳動(dòng)，故需導(dǎo)向裝置。該傳動(dòng)形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較簡單，可獲得較高的傳動(dòng)精度。但其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（ 30%~40%）。 表 23FANUC40的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào)） 輸出功率（ KW） 額定轉(zhuǎn)矩（ Nm） 最大轉(zhuǎn)矩(Nm) 最高轉(zhuǎn)速(r/min) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg/ 2m ) 機(jī)械時(shí)間常數(shù)(ms) 熱時(shí)間常數(shù)(min) 質(zhì)量(kg) 40 3000 ? 11 15 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 3 絲杠的選型 絲杠螺母機(jī)構(gòu)基本傳動(dòng)形式 絲杠螺母 機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。對(duì)交流伺服電機(jī)的一般性能要求是： 1)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該在電動(dòng)機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩的范圍以內(nèi)； 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 2)工作負(fù)載與過載時(shí)間應(yīng)該在規(guī)定的范圍以內(nèi)； 3)應(yīng)使加速度與希望的時(shí)間常數(shù)一樣； 表 21交流伺服電動(dòng)機(jī)的分類、特點(diǎn)及使用范圍 類型 代號(hào) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 性能特點(diǎn) 使用范圍 籠型交流伺服電動(dòng)機(jī) SL 轉(zhuǎn)子與定子結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動(dòng)機(jī)相似 ,但轉(zhuǎn)子一般為兩相 ,且細(xì)而長 ,籠可用鋁、紫銅、黃銅制成 勵(lì)磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度較高，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平滑，有抖動(dòng)現(xiàn)象 廣泛運(yùn)用于小功率自動(dòng)控制系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算裝置中 非磁性杯型交流伺服電動(dòng)機(jī) SK ADP 用非磁性金屬鋁、黃銅等制成杯形轉(zhuǎn)子，杯的內(nèi)外由內(nèi)外定子構(gòu)成磁路 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、無抖動(dòng)現(xiàn)象，勵(lì)磁電流和體積較大 用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng) ，如自動(dòng)裝置和計(jì)算裝置等 FANUC交流伺服電動(dòng)機(jī) FANUC 轉(zhuǎn)矩大 ,轉(zhuǎn)速低 ,機(jī)械特性線性度好 ,低速性能良好，可直接與絲杠連接 用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 低速交流伺服電動(dòng)機(jī) SD SA ND 轉(zhuǎn)子、定子結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動(dòng)機(jī)相同 ,另外機(jī)殼中裝有齒輪減速裝置 體積小 ,重量輕 ,力能指標(biāo)高 ,性能好，輸出轉(zhuǎn)速低 ,轉(zhuǎn)矩大 廣泛應(yīng)用于自動(dòng)裝置和計(jì)算技術(shù)裝置中作驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或控制元件 下表 22 為交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性實(shí)例： 表 22 交流伺服電動(dòng)機(jī)特性舉例 電動(dòng)機(jī) 特性 SM型伺服電機(jī) IM型伺服電機(jī) 輸出功率 /W 1100 1100 峰值電流（ A/相 ) 峰值電壓（ V/相） 功率因素 /% 功率 /% 電阻 /? 感應(yīng)電壓常數(shù)/ )]min([ 1??? rmV 100 100 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 / ）（ 2mkg? ?? ?? 功率變化率 / )sk 1??W（ 12 16 選擇伺服電動(dòng)機(jī) 綜上所述，選擇 FANUC 系列交流伺服