數(shù)控銑床的進(jìn)給傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-25 15:10本頁(yè)面
【正文】 附件清單1 數(shù)控銑床縱向總裝圖 A0 一張2 滾珠絲杜軸 A1。同時(shí)，我也得到了同組中同學(xué)的幫助，在此也一并表示感謝。謝老師淵博的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的學(xué)術(shù)精神也在深深感染著我們，為我們今后的生活和工作提供了很好的楷模，在此，我要向指導(dǎo)老師以最衷心的感謝。就設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題及時(shí)提出改進(jìn)方案和建議，同時(shí)針對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及時(shí)給予詳細(xì)而準(zhǔn)確的解答，并且時(shí)時(shí)不忘督導(dǎo)我們按設(shè)計(jì)日程進(jìn)行設(shè)計(jì)。我還要感謝學(xué)校的老師，謝謝您們這么多年在學(xué)校對(duì)我的教育和教誨，通過(guò)您們的幫助，使我成為了一名合格的大學(xué)畢業(yè)生，成為了國(guó)家實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化棟梁之才的。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，我們學(xué)會(huì)了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的一些基本的方法，讓我們系統(tǒng)回顧了大學(xué)四年學(xué)過(guò)的知識(shí)，也為我們將來(lái)的工作打下了基礎(chǔ)，可謂收獲頗豐。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，不僅拓寬了知識(shí)面，而且鞏固了大學(xué)里學(xué)到的機(jī)械專業(yè)的知識(shí)。當(dāng)然，由于本人經(jīng)驗(yàn)有限，在設(shè)計(jì)與改造過(guò)程中難免有缺陷和欠慮的地方，有待今后不斷的提高與完善。在隨后的工作過(guò)程中大家都注意了這一點(diǎn)，所以進(jìn)度勉強(qiáng)趕了上來(lái)，不過(guò)時(shí)間還是緊了點(diǎn)。對(duì)于這次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，總體安排很重要。數(shù)控機(jī)床以伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠進(jìn)行位置控制,減少了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),改善了傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,避免了多級(jí)傳動(dòng)帶來(lái)的累積誤差。若定位精度很高，采用高精度絲杠和螺距自動(dòng)補(bǔ)償措施后仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可考慮采用全閉環(huán)進(jìn)給伺機(jī)服系統(tǒng)。 在影響定位誤差的諸因素中，最大的一項(xiàng)是絲杠的誤差。 如果經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)剛度不夠，定位精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可把絲杠一端軸向固定結(jié)構(gòu)形式改為兩端軸向定位結(jié)構(gòu)，這是提高剛度的有效措施。 從以上計(jì)算可知，絲杠的拉壓剛度是系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，其次是伺服剛度和軸承剛度。再加上某些因素，將不會(huì)超過(guò)要求的定位公差，能滿足定位精度177。故軸向載荷僅為導(dǎo)軌摩擦為。本題目中＝40mm，＝，故＝－＝40－。因而絲杠最大距離 。其最小拉壓剛度發(fā)生在工作臺(tái)螺母離定位點(diǎn)交接班遠(yuǎn)的位置。因而近似地可認(rèn)為 FB—15直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，因伺服系統(tǒng)增益，速度控制的開(kāi)環(huán)增益2~4，取；反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)，則；電樞直流電阻。是伺服電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)，為伺服電動(dòng)機(jī)單位角速度所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)（V）。 伺服剛度可根據(jù)下式子計(jì)算，即是伺服電動(dòng)機(jī)的增益，它等于電動(dòng)機(jī)的角速度與輸入電壓的比值。 mm。如遠(yuǎn)小于，可以適當(dāng)增大值，以提高系統(tǒng)的性能。伺服系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)為的倒數(shù)。 通常取系統(tǒng)增益8~25。由此可見(jiàn)，F(xiàn)B—15型直流伺服電動(dòng)機(jī)的～,滿足設(shè)計(jì)要求；BESK—20型交流伺服電動(dòng)機(jī)的略小于，也可使用，但加速時(shí)間較長(zhǎng)。FB－15型直流伺服電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：最高轉(zhuǎn)速：1500額定轉(zhuǎn)矩：最大轉(zhuǎn)矩：154轉(zhuǎn)子慣量：反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)：轉(zhuǎn)矩系數(shù)：電樞直流電阻：機(jī)械時(shí)間常數(shù)： ms 當(dāng)執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到最大移動(dòng)（快移）速度時(shí)，所需的空載加速轉(zhuǎn)矩按公式求得，即 空載加速時(shí)，主要克服的是慣性。如選用交流伺服電動(dòng)機(jī)，可選用交流伺服電動(dòng)機(jī)，可選BESK－20型。則絲杠加在電動(dòng)機(jī)軸上的慣量，根據(jù)公式可知： 聯(lián)軸器節(jié)加上鎖緊螺母等的慣量可直接查手冊(cè)得到，即故負(fù)載總慣量 －4中小型數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件， ，～。折算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量可按公式計(jì)算得：式中 —工作臺(tái)移動(dòng)速度，； —伺服電機(jī)的角速度，； —直線移動(dòng)工件夾具和工作臺(tái)的質(zhì)量，kg。 伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配。簡(jiǎn)支端軸承不預(yù)緊，其摩擦力矩可忽略不計(jì)。最大切削負(fù)載矩可根據(jù)公式計(jì)算可得，即其中，從前面的計(jì)算已知，最大進(jìn)給力，絲杠導(dǎo)程，預(yù)緊力，查絲杠樣本，滾珠絲杠螺母副的機(jī)械效率。伺服電機(jī)的選擇用，應(yīng)考慮三個(gè)要求：最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不得超過(guò)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配（匹配條件可根據(jù)伺服電機(jī)樣本提供的匹配條件，也可以按照一般的匹配規(guī)律）；快速移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。調(diào)整預(yù)緊有多種方式，上圖所示的為墊片調(diào)整式，通過(guò)改變墊片的厚薄來(lái)改變兩個(gè)螺母之間的軸向距離，實(shí)現(xiàn)軸向間隙消除和預(yù)緊。滾珠絲杠螺母副通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，如圖4－4所示1－滾珠螺母；2－緊定螺釘；3－支座；4－滾珠絲杠；5－調(diào)整墊片圖4－4 雙螺母滾珠絲杠圖中1代表滾珠螺母，3代表支座，螺母與支座之間有調(diào)整墊片，通過(guò)調(diào)整墊片來(lái)調(diào)節(jié)滾珠螺母與滾珠絲杠螺紋之間的間隙。如果滾珠絲杠螺母副間存在間隙，接觸剛度較??；當(dāng)滾珠絲杠反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母不會(huì)立即反向，存在死區(qū)，影響絲杠的傳動(dòng)精度。圖4－3 選定后的絲杠的支承簡(jiǎn)圖珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，是數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中使用最為廣泛的傳動(dòng)裝置。同時(shí)滾珠絲杠工作時(shí)要發(fā)熱，其溫度高于床身。固定端采用1對(duì)接觸球軸承面對(duì)面組配，以容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。滾針—圓柱滾子軸承多用于重載和要求高剛度的地方。2） 滾珠—推力圓柱滾子組合軸承（圖4－3f）外圈3與箱體固定不轉(zhuǎn)，只圈5和隔套內(nèi)圈6隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾針7承受徑向載荷，圓柱滾子（或球）2和4分別承受兩個(gè)方向的軸向載荷，修磨隔套內(nèi)圈6的寬度可調(diào)整軸承的軸向預(yù)緊量。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過(guò)程中難免有誤差，而且采用面對(duì)面組合方式時(shí)兩接觸與軸線交點(diǎn)間的距離比背對(duì)背的小，故容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。圖3－3d)為一同向組合方式，其承受能力較高，但只承受1個(gè)方向的軸向力，同向組合時(shí)的額定動(dòng)載荷等于單個(gè)軸承的乘下列數(shù)：；3 ；－3e)為1對(duì)同向與左邊1個(gè)面對(duì)面組合方式。圖書(shū)4－3b）為1對(duì)背靠背組合方式，圖43c)為一對(duì)面對(duì)面方式。圖4－2 滾珠絲杠的支承配置滾珠絲杠中經(jīng)常使用的滾動(dòng)軸承有以下2類。其兩端支承的配置情況如圖4－2所示的軸向固定方式。滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。只要軸向載荷值不達(dá)到或超過(guò)預(yù)緊力的3倍，就不必對(duì)預(yù)緊力提出額外的要求。軸向剛度。其名義直徑為40mm，導(dǎo)程為10mm，每個(gè)螺母滾珠有5列。查滾珠絲杠樣本中與相近的額定動(dòng)載荷，使得選擇＜，然后由此確定滾珠絲杠副的型號(hào)和尺寸。絲杠使用命取，故絲杠工作壽命由公式可知：式中 —工作壽命，以為一個(gè)單位； —絲杠轉(zhuǎn)速，； —絲杠的使用壽命，對(duì)數(shù)控機(jī)床可取，本題選取。絲杠的最大載荷為切削力的最大進(jìn)給力加摩擦力；最小載荷即摩擦力。初步設(shè)計(jì)時(shí)先設(shè)計(jì)絲杠的任意300mm行程內(nèi)的行程變動(dòng)量為定位精度的1/3～1/2，～，因此，取滾珠絲杠精度為P1級(jí)，即為1級(jí)精度絲杠。圖4－1 伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖由于本系統(tǒng)要求達(dá)到177。這2種方案目前都有使用，各配不同的數(shù)控系統(tǒng)。即相當(dāng)于測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1000r/min時(shí)，才能輸出6V的電壓，而此時(shí)脈沖編碼應(yīng)實(shí)現(xiàn)。在速度反饋裝置中，與旋轉(zhuǎn)變壓器配套的，可采用測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)，輸出一定的電壓量（例如，1000r/mm輸出6V）。當(dāng)采用脈沖編碼器方案時(shí)，因脈沖編曲碼器有每轉(zhuǎn)2000、2500、5000脈沖等數(shù)種產(chǎn)品，故編碼器后應(yīng)加倍頻器。伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)應(yīng)發(fā)出的脈沖數(shù)由以下公式可知：伺服系統(tǒng)中常用的位置反饋器有旋轉(zhuǎn)變壓器和脈沖編碼器。取電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，則絲杠的最高轉(zhuǎn)速也為。取伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠直接，即。如果經(jīng)計(jì)算后半閉環(huán)系統(tǒng)不能滿足定位精度要求，改用全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。如不滿足要求,則另選其他型號(hào),再作上述計(jì)算和驗(yàn)算,直至滿足要求為止。C、根據(jù)具體工作要求，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動(dòng)效率等方面的要求，從初選的幾個(gè)型號(hào)中再挑出比較合適的直徑、導(dǎo)程、滾珠列數(shù)等，確定
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