【正文】 cm iLFM opoo ??2? ?? ?? ?= N ⒋ 代入數(shù)據(jù)計(jì)算： ??? 360m axm ax bpvn ??= ? =1000r/min aa tnJJM ? ?????? ??? 60 102 2m a xm a x ?? 2? ??? ?= Mo 為附加摩擦力矩： iLFM opoo ??2? （ 412） 式中 ： Fpo 為滾珠絲杠預(yù)緊負(fù)荷，一般取 1/3Fm，（ N）； ηo 為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率 ，一般取 ηo≥ 。）。cm2）； ε為電機(jī)最大角加速度（ rad/s2）； ta為運(yùn)動(dòng)部件從停止起動(dòng)咋加速到最大快進(jìn)速度所需時(shí)間（ s）； nmax 為電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（ r/min）。cm）： Mkj=Mf+Mo （ 47） ⒊ 最大切削負(fù)載時(shí)所需 力矩 Mqx（ N cm2 電機(jī)力矩計(jì)算 機(jī)床在不同的工作情況下，所的轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算： ⒈ 快速空載起動(dòng)力矩 Mqd（ Ncm2 34 ??? LdJ ss = 4 45 103= cm2 3433 ??? LdJ = 4 2 103= cm2 3411 ??? LdJ = 44 2 103= kgcm2） Js 為滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kgcm2）可以由下式計(jì)算： ? ? ? ? ?????????? ???????? ?????????????????????????????? 24243322211 2 ?osM LgGJJzzJJzzJJJ （ 45） 式中 ： JM 為 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)已慣量 （ kg ⒌ 起 動(dòng)頻率 由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 起 動(dòng)頻率隨 著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大而降低， 不能保證在快速空載起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)不失步， 因此， 還要用起動(dòng) 力 矩頻率特性和運(yùn)行頻率特性?xún)蓷l重要的性能曲線來(lái)檢查所選的電機(jī)的型號(hào)是否滿(mǎn)足要求。 根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)，啟動(dòng)力矩選 取如表 41 所示，表中 Mjm為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜載矩，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中給出的。cm2）為： 34 ??? LDJ （ 43） 式中 ： D 為圓柱體直徑（ cm）； L 為圓柱體長(zhǎng)度或 厚度（ cm）。 [△θs]系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。 選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則： ⒈ 步距角 α 步距角應(yīng)滿(mǎn)足 ： imin??? （ 41） 式中 ： i 為 傳動(dòng)比 ； α min 為 系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件要求的最小轉(zhuǎn)角 。 由于機(jī)械工作時(shí)常具有振動(dòng)和沖擊，為此，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)按下式計(jì)算： P=fd(XFr+YFa) （ 315） 式中 ： fd 為 沖擊載荷 因素 由表 36 選取 表 36 沖擊載荷因素 fd 載荷性質(zhì) 舉 例 fd 平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕微沖擊 電機(jī)，水泵，通風(fēng)機(jī)，汽輪機(jī) ~ 中等沖擊 車(chē)輛，機(jī)床，起重機(jī)，冶金設(shè)備，內(nèi)燃機(jī) ~ 強(qiáng)大沖擊 破碎機(jī)，軋鋼機(jī)，振動(dòng)篩，工程機(jī)械 ，石油鉆機(jī) ~ 由于軸承載荷與縱向載荷之比：raFF =26801027 =≤ e 查表得 ： X=1， Y=0 df = 則： P=fd(XFr+YFa) = df ? Fr =? 2680 =3216N ⒉ 基本額定壽命 滾動(dòng)軸承的壽命隨載荷 的增大而降低，其曲線方程為： ?????????? Pf CfnL Pth 6010 6 （ 316） 式中 ： P 為 當(dāng)量動(dòng)載荷， N； Lh 為 基本壽命， h； 天津大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 ft 為溫度系數(shù)，（當(dāng)在小于 100℃工作時(shí)， ft = ） ； fP 為溫度系數(shù)，（當(dāng)在輕微沖擊下工作時(shí)， fP = ） ； n 為軸承工作轉(zhuǎn)速 ， r/min； ? 為 壽命指數(shù)， （ 球軸承 ? =3，滾子軸承 ? =10/3） 。的圓柱滾子軸承與滾針軸承只能承受徑向力，當(dāng)量動(dòng)載荷 Pr=Fr； 而? =90176。 Fa/C0r反映軸向載荷的相對(duì)大小，它通過(guò)接觸角的變化而影響 e 值。 單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng) Fa/Fr≤ e 時(shí)， Y=0， P=Fr即軸向載荷對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷的影響可以不計(jì)。 1 0 1 2 CA6140 普通車(chē)床 橫向 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的數(shù)控化改造 20 上表中， e 是一個(gè)判斷系數(shù)，它是適用于各種 X,Y 系數(shù)值的 Fa/Fr 極限值。 當(dāng)量動(dòng)載荷 P 的計(jì)算公式是： P=XFr+YFa （ 314） 式中 ： P 為當(dāng)量動(dòng)載荷， N； Fr 為軸承所受徑向載荷， N； Fa 為軸承所受軸向載荷， N； X 為徑向動(dòng)載荷系數(shù)； Y 為軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 ⒈ 當(dāng)量載荷 滾動(dòng)軸承若同 時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。徑向基本額定動(dòng)載荷 Cr 對(duì)向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對(duì)角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產(chǎn)生相對(duì)徑向位移時(shí)的載荷徑向分量。 也就是說(shuō)，在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作 106r而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為 90%。不同可靠度，特殊軸承性 能和運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)其壽命可對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正，稱(chēng)為修正額定壽命。實(shí)際選擇軸承時(shí)常以基本額定壽命為標(biāo)準(zhǔn)。 同樣的一批軸承載相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，各軸承的實(shí)際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。 計(jì)算行動(dòng)比 i： obpLi ? ?360? ??? = 考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不能使齒輪直徑過(guò)大，以免影響到橫向溜板的有效行程，所以采用兩級(jí)齒輪降速： CA6140 普通車(chē)床 橫向 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的數(shù)控化改造 18 4321 zzzzi ?? = 106105? = 5321? = 40244020? 因?yàn)檫M(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，所以模數(shù) m 取 2，有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表 33 表 33 橫 向傳動(dòng)齒輪 幾何參數(shù) 齒 數(shù) Z 20 40 24 40 分度圓 d=mz 40 80 48 80 齒頂圓 da=d+2m 44 84 52 84 齒根圓 df=d2() 35 75 43 75 齒 寬 (6～ 10)m 20 20 20 20 中心距 a=(d1+d2)/2 60 64 滾珠絲杠軸承的選型與校核 滾珠絲杠用軸承的選型 型號(hào) 為 CTD25085P3 的 滾珠絲杠用軸承的 主要參數(shù)： 表 34 軸承的主要參數(shù) 推力軸承： 8204（ 即 51204） 角接觸球 軸承： 36104（背靠背）（即 7004C/DB） 軸徑 d=20mm 外徑 D=40mm 寬度 B=14mm 動(dòng)載荷 Cr=22200N 靜載荷 C0r=37500N 極限轉(zhuǎn)速 3800r/min 軸徑 d=20mm 外徑 D=42mm 寬度 2B=24mm 動(dòng)載荷 Cr=17000N 靜載荷 C0r=12200N 極限轉(zhuǎn)速 9500r/min 滾珠絲杠用軸承的 校核 大部分滾動(dòng)軸承是由于疲勞點(diǎn)蝕而失效的?？梢杂?jì)算行動(dòng)比 i obpLi ? ?360? （ 313） 式中 ： δp 為脈沖當(dāng)量（ mm/步）； Lo 為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（ mm）； θ b 為步進(jìn)電機(jī)的步距角（176。 表 32 絲杠的支撐方式系數(shù) 方式 兩端自由 一端固定一端自由 兩端固定 兩端簡(jiǎn)支 fz 由22l EIfF zK ?? 且 fz=， E=? 106（ N/cm2）， I=π d14/64（ cm4） ， l=45cm 其中 ： I=π d14/64=π ()4 /64=? 臨界載荷22l EIfF zK ??=262 45 822 ???? =330148N 穩(wěn)定性安全系數(shù)mKK FFn ? = =270[nK] 所以絲杠很穩(wěn)定，故所選絲杠合格。? = ?41 1? = mm CA6140 普通車(chē)床 橫向 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的數(shù)控化改造 16 ⑵ 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2? (mm) 采用有預(yù)緊的方式， 因此用公式 ：? ?3 22 0 0 1 ??? ZFd Fyjb m? （ 39） =3 217031 2 0 9 . 1 2 0 9 . ??? = 在這里：預(yù)緊力 Fyj=1/3Fm=1/3? = 一圈的滾珠數(shù) Z=π do/db=? 25/=17 滾珠數(shù)量 ZΣ=17? ? 4=170 ⑶ 支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形 3? (mm) 采用 8204 型推力球軸承， d1=20mm，滾動(dòng)體直徑 dQ=，滾動(dòng)體數(shù)量z=12， Fm的單位是 kgf 因此用公式 ：3 223 zdFQm???? （ 310） = ? ?322 ?? = 絲杠的總變形量 ： δ=δ1+δ2+δ3=++=（ 定位精度 ） 3) 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向工作負(fù)載過(guò)大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。其實(shí)際變形量 139。 縱向進(jìn)給滾珠絲杠支撐方式如圖 32 所示，最大牽引力為 ，支 撐間距 L=450mm， 絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的 1/3。10 。39。 2+2 20401 67766 1485 螺母安裝尺寸 D D1 D2 B M d2 d3 h dM X Y Z 45 75 60 13 6 12 7 7 M6 32 32 151 ⒉ 橫向滾珠絲杠的校核 1) 傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 ? 天津大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 ? ? ? ? 10495 495 39。 因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為 CTD25085P3， 為外循環(huán)雙螺母凸出式的滾珠絲杠副 ，詳見(jiàn)表 31 表 31 外循環(huán)雙螺母凸出式規(guī)格尺寸 /mm 規(guī)格型號(hào) 公稱(chēng)直徑d0 基本導(dǎo)程Lo 絲杠外徑 d 滾珠 直徑 db 螺旋 升角 β 循環(huán)圈數(shù) 額定載荷 /N 接觸 剛度 R/(N/μm) 動(dòng)載 Ca 靜載 Cao 25085 25 8 24 5186。 初選 滾珠絲杠為：外循環(huán)， （ 因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠 比較 貴，并且較難安裝。 另外假如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作并受載，那么還需考慮其另一種失效形式 （ 滾珠接觸面上的塑性變形 ） 。 V 橫 向 =800mm/min n 橫 向 =v 橫 向 ? 1/2 /L。L vn s1000? （ 36） 式中： L 為 回轉(zhuǎn)壽命，以 610 轉(zhuǎn)為 1 單位； n 為 絲杠轉(zhuǎn)速， ? ?min/r ； CA6140 普通車(chē)床 橫向 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的數(shù)控化改造 14 sv 為 最大切削里條件下的進(jìn)給速度 ? ?min/m ； hL 為 時(shí)間壽命， ??h ，對(duì)于數(shù)控機(jī)床取 hL =20210h ； mf 為 運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài) 系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 ~。 橫 向切削外圓時(shí) 的主切削力 F’z 是縱向主切削 Fz 的一半 ，車(chē)床的 縱向 主切削力 Fz（ N）可以用經(jīng)驗(yàn)公式估算： DFz ? （ 32） 式中