【正文】 B. 滾珠絲桿副代號的標(biāo)注本次設(shè)計中所選用的滾珠絲桿副的特征代號見下表：序號 特 征 代 號 1 鋼球 循環(huán) 方式 外循環(huán) 插管式 C 2
。滾珠絲桿副的精度直接影響定位精度、承載能力和接觸剛度，因此它是滾珠絲桿副的重要質(zhì)量指標(biāo)，選用時要予以注意。本次設(shè)計中的導(dǎo)程L0=6mmc. 精度等級?；緦?dǎo)程也稱為螺距。b. 基本導(dǎo)程（螺距）L0。數(shù)控機(jī)床常用進(jìn)給絲桿的公稱直徑dm為Φ30mm至Φ80mm。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，剛度高；但調(diào)整不便，滾道有磨損時，不能隨時消除間隙和預(yù)緊，適用于高剛度重載傳動。通常，滾珠絲桿在出廠時，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲桿副的額定動載荷有一定的比例關(guān)系。預(yù)緊后的剛度可提高到為無預(yù)緊時的2倍。為了消除間隙和提高滾珠絲桿副的剛度，可以預(yù)加載荷，使它在過盈的條件下工作，稱為預(yù)緊。種類很多。鋼珠每一個循環(huán)閉路稱為列。根據(jù)回珠方式可分兩類：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)。滾珠絲桿副的類別主要從三個方面考慮：循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)與圈數(shù)、預(yù)緊方式。 這些比如：轉(zhuǎn)動慣量計算的基本公式、齒輪轉(zhuǎn)動慣量折算、滾珠絲桿轉(zhuǎn)動慣量Js折算、工作臺質(zhì)量折算和傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算可見相關(guān)的參考書，在這里就不作詳細(xì)的說明與計算了。由于傳動系統(tǒng)的各傳動部件并不都與電機(jī)軸的同軸線，還成在各傳動部件轉(zhuǎn)動慣量向電機(jī)軸折算問題。 對步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)脈沖當(dāng)量δp（mm/脈沖）確定，并且滾珠絲桿導(dǎo)程L0（mm）和電機(jī)步距角θb（℃/脈沖）都也已初步選定后，則可用下式來計算，該軸伺服傳動系統(tǒng)的傳動比： ……………………… 盡可能使i=1，這時可使步進(jìn)電機(jī)直接與絲桿聯(lián)結(jié)，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度，所以i=，取θb=。伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)傳感器發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，每個脈沖代表電機(jī)一定的轉(zhuǎn)角。傳感器與電機(jī)軸相連，用來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，并把它們轉(zhuǎn)換為電信號反饋給數(shù)控裝置。（4） 箱體在床身上的定位和固 滾珠絲桿副的選擇一. 脈沖當(dāng)量和傳動比的確定機(jī)械系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)通常由設(shè)計任務(wù)書或由產(chǎn)品樣本給出，一般包含功能參數(shù)和精度參數(shù)兩部分。為彌補(bǔ)因開孔而削弱的剛度，常用凸緣和加強(qiáng)筋。需時效處理。棱邊整齊美觀，整體性也強(qiáng)。（2） 外觀件結(jié)構(gòu)對造型的影響外觀件的結(jié)構(gòu)直接關(guān)系產(chǎn)品的造型效果和外觀形象。3. 外觀件的造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 操縱手把的設(shè)計斷面形狀及線型應(yīng)簡單大方。本次設(shè)計分割原則是斜線或曲線分割，特點是：用斜線或曲線分割區(qū)域、布置手柄及其他標(biāo)志。2. 操縱板的造型設(shè)計操縱手柄面板的設(shè)計直接影響造型效果，要求：構(gòu)圖勻稱、清晰大方、操作符合邏輯規(guī)律，選用外觀件風(fēng)格協(xié)調(diào)。均方根比例又稱直角比例，是以正方形的邊長為一邊，以對角線為長邊所形成的矩形為基礎(chǔ)，逐步得到一系列邊長比例系統(tǒng)為1：（1：），1:(1:)，1:(1:2)，1:(1:)……由于均方根矩形的邊長之間有著和諧的比例關(guān)系，應(yīng)用較為廣泛。1. 主軸箱的比例設(shè)計與分析箱體輪廓比例應(yīng)當(dāng)與車床整體輪廓協(xié)調(diào)適度。從產(chǎn)品造型的總體布局著手，先確定產(chǎn)品的形體比例及尺度、再到細(xì)部造型處理及有關(guān)外觀件的造型設(shè)計，一直到一些輔助裝置的外形設(shè)計。十一. 外形造型和箱體設(shè)計中的其他問題機(jī)床造型的目的是使機(jī)床具有優(yōu)美的外觀。（3） 油標(biāo)箱體上的油窗是為了便于觀察和檢查潤滑系統(tǒng)的工作情況的，而油標(biāo)是為了觀察油池中儲油是否合乎要求。放油孔所用的油塞為六角螺塞標(biāo)準(zhǔn)件。設(shè)計時應(yīng)將進(jìn)油口置于軸承小口處。一般機(jī)床的變速箱用20號、30號或40號機(jī)械油（HJ—HJ—HJ—40），低速重載機(jī)床用50號機(jī)械油，高速（10000r/min以上）應(yīng)選用高速機(jī)械油（如HJ—5）。油脂的填充量不能多，通常為軸承空間的1/3左右。油和脂不能混合，應(yīng)該用擋油環(huán)來防止變速箱內(nèi)的潤滑油濺入脂潤滑的軸承內(nèi)。1）、潤滑脂機(jī)床中常用鈣質(zhì)油脂。 V=（3～7） =～ （升）（3） 油管的選擇與計算油管內(nèi)徑的計算： mm ………………………………… 其中：Q——流量（l/min） v——管內(nèi)油的流速（m/s） 推薦數(shù)據(jù)油管的類別管內(nèi)油的流速v m/s（Q 50l/min）常用油管尺寸（外徑壁厚）主油管（泵至分油器）3～561101支油管（分油器至潤滑點）1～2461回油管～1101161管材為:鋼、銅、鋁、橡膠、尼龍九. 三種潤滑油泵的油量計算、結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸（1） 柱塞泵（由偏心輪驅(qū)動）供油量： L/min ………………………… 式中：d——柱塞直徑 mm； n——柱塞每分鐘往復(fù)次數(shù)，次/分 以300～700次/分為宜，400～500次/分為佳； s——柱塞行程 mm； η——效率，η=～（2） 葉片泵供油量: L/min ……………………………… 其中:效率 η=～（3） 齒輪泵供油量: L/min …………………………… 其中:z、m——齒輪齒數(shù)、模數(shù)；效率η=～由于時間和篇幅關(guān)系，潤滑油泵的圖不刊載，詳情見曹金榜主編的《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)》書。八. 壓力循環(huán)潤滑系統(tǒng)的一些計算（1） 潤滑油量油量: ………… 油量粗算: L/min ……………………………………… 式中:N——額定功率； ——機(jī)床效率。1）、箱內(nèi)循環(huán)潤滑特點是結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊。濺油件外緣至池底深度：H≥30～60mm。濺油輪應(yīng)安裝在變速箱內(nèi)接近油面、轉(zhuǎn)速不變或變化范圍較小的軸上，為了獲得良好的潤滑效果，濺油輪最合適的圓周速度為：v=3～，浸入油面的深度以12～25mm為宜。由于本次設(shè)計采用的是操機(jī)構(gòu)是電磁離合器，沒有撥叉，因此在此不作詳述。它的選擇和設(shè)計對機(jī)床的構(gòu)造和性能的發(fā)揮有著直接影響。：使箱體截面尺寸緊湊、比例協(xié)調(diào)，各操縱機(jī)構(gòu)安排得當(dāng)?shù)鹊?。：要有足夠的空間安裝潤滑油泵，其高度要便于油泵吸油和排油，并便于裝卸和調(diào)整油泵，裝有濺油輪或濺油齒輪的軸應(yīng)注意圓周速度和浸入油面的深度。五. 中間各傳動軸的位置主軸和Ⅰ軸位置既定，中間各傳動軸位置即可按傳動順序進(jìn)行安排，應(yīng)考慮滿足以下要求：：要便于裝調(diào)、維修和潤滑。3. Ⅰ軸的軸端常裝有皮帶輪，而主軸尾端外伸，有可能裝自動卡盤的操縱氣缸或油缸，布置Ⅰ軸位置時，必須保證兩者不會相碰，Ⅰ軸上帶輪外緣不能高出箱體，以免影響外觀。四. Ⅰ軸(輸入軸)的位置1. Ⅰ軸上往往裝有摩擦離合器等結(jié)構(gòu)，這些部件的位置安排應(yīng)便于調(diào)裝。軸端變形y和前軸承受力R及其相應(yīng)變形，對精密車床和粗加工車床，對高剛度、高許用載荷和一般剛度、一般許用載荷的前軸承等，考慮的偏重應(yīng)有所不同。2. 主軸軸端變形最大，前軸承承受力最小的情況當(dāng)作用在主軸傳動齒輪上的傳動力與軸端的切削力方向相反時，主軸軸端變形y為在兩力作用下，軸端變形的、在同方向上疊加，即y=+。而前軸承所受的力R是和作用下（在支承處）的兩反力在同方向的疊加。通過分析兩種極限情況，就可以了解一般情況下的主軸部件受力和變形的分析方法，以選擇和確定合適的主軸上齒輪傳動力的位置和方向。因此，可以認(rèn)為主軸部件的剛度主要取決于主軸及其軸承。由于切削力的作用，主軸及其軸承將產(chǎn)生彈性變形。 2）.水平方向a≤b主軸中心在尾架導(dǎo)軌中間，也有稍偏向前導(dǎo)軌的，也有稍偏向后導(dǎo)軌的。二. 軸的空間布置軸系布置的一般程序是：先確定主軸在變速箱中的位置，在確定傳動主軸的軸以及與主軸上的齒輪有嚙合關(guān)系的軸，第三步確定電動機(jī)軸或運(yùn)動輸入軸（Ⅰ軸）的位置，最后確定其他各傳動軸的位置。3）.操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計和選擇。（本次設(shè)計中對作圖不作要求）1）.各軸的位置安排：包括主軸、Ⅰ軸和中間軸的合理安排和確定。截面圖設(shè)計是否合理，將影響機(jī)床的性能、效果和外觀。具體的選擇類型見圖。維修、調(diào)整方便。其他部分經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后硬度為HB 220～精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用40Cr或其它合金鋼。各種牌號的彈性模量基本一樣，對剛度影響不大。主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難，防漏的措施：堵加密封裝置阻止油外流。布置，兩個鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠問題。調(diào)整間隙的結(jié)構(gòu)式及其方法見參考書。4）.軸承間隙調(diào)整：軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確的控制，但調(diào)整的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。所以，軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。軸承與軸和軸承與箱體之間，一般都采用過渡配合，采用比一般軸要松一些的配合，可用j5，js5，j6，js6。選擇軸承精度時，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。前軸承的誤差對主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級。c. 徑向力和兩個方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支承件承受。在配置軸承時，應(yīng)注意以下幾點：a. 兩個支承點都要能承受徑向力。1）.軸承類型的選擇主軸前軸承的軸承類型選擇：內(nèi)孔有1：12的錐度選用的軸承類型是：GB/T28564 雙列向心圓柱滾子軸承3192114/1具體作圖可見《機(jī)械設(shè)計手冊》。5）.頭部尺寸的選擇考慮與主軸前徑直徑相匹配，本次設(shè)計采用B型結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計中就取：L/a =5?？缇郘的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以上要求?？缇郘小時，軸承變形對軸端變形的影響大。標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐度尺寸： 簡 圖莫 氏 號大端直徑D錐度（Dd）/L 長 度 5 1： 1304）.支承跨距及懸伸長度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度a，選擇適當(dāng)?shù)闹С锌缇郘。由于P= kw，所以前軸徑 70～105 mm3）.前錐孔尺寸前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。 通孔直徑φ=36 mm。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。六. 主軸組件設(shè)計主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高?；剞D(zhuǎn)軸的軸向定位本次設(shè)計采用的是：兩端均用軸承蓋、調(diào)節(jié)螺釘定位?；剞D(zhuǎn)軸的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時應(yīng)注意：。傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動件的位置的確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動，是否受軸向力，都必須有周向定位。一般傳動軸上軸承選用G級精度。兩孔間的最小間隙壁厚，不得小于5～10 mm，以免加工時孔變形。本次設(shè)計中，由于是支承跨距長的箱體，要從兩邊同時進(jìn)行加工，具體的參考圖見參考書曹金榜主編的《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)》。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。同一軸心線的箱體支承直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。所以，在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。因此，球軸承用得更多。在溫升空載功率和噪聲等方面，球軸承優(yōu)越。一般的尺寸花鍵的滾刀直徑D刀為65～85 mm。這是加工的過渡部分?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。如橈度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大，兩中心線誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機(jī)構(gòu)能正常工作。2）.隔套定位說明及特點： 用隔套將各傳動件在軸向固定、裝配方便，有利于軸的剛度。要保證正確的嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠。但在本次設(shè)計中用到的是：鍵連接平鍵拼裝，軸向定位用彈簧擋圈。齒輪磨齒時，要求較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。 部分用于安裝撥動齒輪的滑塊，一般?。罕敬卧O(shè)計中選用的是：選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時的安裝和定位基面。雖然不同但是它們相差不是很大。齒輪模數(shù)m大，裝在靠近支承處或者是多聯(lián)齒輪，去小值。式中m模數(shù)。但如果太寬，由于齒的制造誤差和軸的變形，可能接觸不均，反而容易引起振動和噪聲。各部分的尺寸推薦如下：1）.空刀槽bk插齒時： 模數(shù)1～2 mm bk≥5 mm；～4 mm bk≥6 mm。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6級。因此，需要淬火的7級齒輪一般滾（插）后要剃齒，是精度高于7級，或者淬火后在珩齒。7級精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)就可以達(dá)到。 不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不同。在本次設(shè)計中，精度的選擇就是以上所說的情況。大都是766，圓周速度很低的，才選877。直齒齒輪的精度選擇推薦如下： 齒 輪 圓 周 速 度 精 度 等 級 U〈 8 m/s 877Dc； U=8 ～15 m/s 766Dc； U 〉15 m/s 655Dc；工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運(yùn)動誤差更大，所以這兩項精度應(yīng)選高一級。它的精度的選擇決定于圓周速度。輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決下列有關(guān)因素：