【正文】 m 確定許用接觸應(yīng)力 HP? 當(dāng)蝸桿材料為錫青銅時(shí)， HP? = NSHbp ZZ ??? 式中： Hbp? ： Hbp? =220N/mm2 SZ :Vs =3m/s， 采用浸油潤(rùn)滑，求得 SZ = NZ ： N=60 tn2 = 107，根據(jù) N， 得NZ = 代入得： HP? =196N/m。 選擇材料和加工精度 蝸桿選用 20CrMnTi 芯部調(diào)質(zhì)，表面滲碳淬火＞ 45HRC；蝸輪選用 ZCuSn10Pb1 金屬模鑄造，加工精度 8 級(jí)。 確定傳動(dòng)類型： 最高加工速度 Vmax=3m/min,設(shè)噴頭工作行進(jìn)速度為普通工作速度 V=1m/min，則工件（即主軸）最高轉(zhuǎn)速為： V 線 = 22max VV ? 代入得： V 線 = m/min 則最高轉(zhuǎn)速（角速度）為： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 38 頁 共 45 頁 V 最 = d?線V =20r/min 選 110BF003 型步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 800 r/min， 則轉(zhuǎn)動(dòng)比 i=40。啟動(dòng)載荷小，并無沖擊。 選型設(shè)計(jì) 本夾具所夾工件為圓形軸類件，其最大直徑為 50mm，因?yàn)楸緳C(jī)床為噴丸機(jī)床對(duì)軸類零件的加工原理為噴丸硬化，且工件抗抖動(dòng)精度要求不高，對(duì)工件并無切削用力，為了使機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)；可以選用兩端頂針定位，摩擦力夾緊，即可以完成預(yù)定工作。 由設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)出發(fā)，本設(shè)計(jì)中所創(chuàng)新處之一即專用夾具的設(shè)計(jì)，使其噴丸功能更加強(qiáng)大，在原有二維平面噴丸基礎(chǔ)上通過專用夾具的作用使機(jī)床另具有對(duì)軸類及盤套類回轉(zhuǎn)件可進(jìn)行噴丸硬化處理功能從而實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用功能 [17]。 夾具體 用于連接夾具各 元件及裝置，使其成為整體的一個(gè)基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對(duì)于機(jī)床的位置。它通常是一種機(jī)構(gòu)包括夾緊元件（如夾爪壓板等），增力及傳動(dòng)裝置（如杠桿、螺紋傳動(dòng)副、斜楔、凸輪等）以及動(dòng)力裝置（如汽缸、液壓缸）等。其作用是確定工件在夾具 中的位置，即通過它使工件加工時(shí)相對(duì)于刀具及切割成型運(yùn)動(dòng)處于正確位置，如支承釘、支承板、 V 形架、定位銷等。專用夾具由定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)裝置、夾具體及其他元件及裝置組成?？s式導(dǎo)軌防護(hù)罩已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有低速（≤ 12m/min）、中速（＞中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 35 頁 共 45 頁 12～ 25m/min）、高速（＞ 25～ 45m/min）三種類型，根據(jù)本設(shè)計(jì)導(dǎo)軌最大速度min/ ax m?? 選擇低速類型，其結(jié)構(gòu)及見圖 導(dǎo)軌防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)形式。 初選預(yù)加載荷類別 選取普通載荷 P 計(jì)算滑塊上所承受的載荷 由于噴丸時(shí)靶距很大，所以反作用力很小這里可以忽略不計(jì)，則滑快的支撐力 為 R=250N， GTB30 預(yù)加載荷類別為普通載荷時(shí)，預(yù)緊力為 690N，則滑塊受力為 F=（ 690+250） =940N 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 34 頁 共 45 頁 計(jì)算當(dāng)量載荷 Fc 設(shè)往復(fù)一次總行程為 L=2l 則： Fc= ? ?32321311 LFLFL ?=F=940N 計(jì)算額定動(dòng)靜載荷 由樣本查得 GTB30 的基本額定靜載荷 C0=2150N 取安全系數(shù) 0f =2(一般運(yùn)行狀況下取 1～ 2；輕微沖擊取 2～ 3；受沖擊震動(dòng)取 3～ 5) 代入得： max0FC = 9402150 =＞ 0f =2 滿足要求 剛度計(jì)算：計(jì)算光杠中點(diǎn) H 的彈 性位移 在支架及噴頭重力作用下，中點(diǎn)有彈性位移 Z? （向下） Z? = MEdLI ? 式中： IL ：支撐長(zhǎng)度 E ：材料彈性模量，對(duì)于鋼 E = 105MPa d : 光杠直徑 M ：軸受變矩 M =LF 代入得 : Z? = 確定滾動(dòng)導(dǎo)套副的編號(hào)為 : GTB30t2 1000P 導(dǎo)軌防護(hù)罩 導(dǎo)軌的維護(hù)對(duì)機(jī)械的壽命影響很大。支架和噴頭架及噴頭重量初步由經(jīng)驗(yàn)估算為≤ 100 Kg，同一平面兩根導(dǎo)軌軸上用四個(gè)直線運(yùn)動(dòng)球軸承即 m=4，精度選 4 級(jí) P=MP = 410 =25 Kgf 額定壽命計(jì)算 軸承單行程長(zhǎng)度 LS=1m，每分鐘往復(fù)次數(shù) n=，每天開機(jī) 6 小時(shí)，每年按 300 工作日計(jì)算，則每年工作小時(shí) 300 6=1800 小時(shí)，要求壽命周期在 5 年以上。 滾動(dòng)導(dǎo)套副選型計(jì)算 選型 進(jìn)給滾珠絲杠為 FFZD25053P3/1380 1289 故由滾動(dòng)直線導(dǎo)套副尺寸系列中初步選定采用 GTB30t1 型滾動(dòng)直 線導(dǎo)套副。潤(rùn)滑簡(jiǎn)便，維修更換快速方便。微量移動(dòng)靈活、準(zhǔn)確，低速時(shí)無蠕動(dòng)爬行?？偟膩碚f，滾動(dòng)導(dǎo)套副具有的如下特點(diǎn)使其具有高的廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)為噴丸機(jī)機(jī)架由經(jīng)驗(yàn)估計(jì)重量約 100 千克，輕便無預(yù)加載荷故適用。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 32 頁 共 45 頁 圖 可調(diào)隙封閉型滾動(dòng)導(dǎo)套副 滾動(dòng)導(dǎo)套副的特點(diǎn) 滾動(dòng)導(dǎo)套副的導(dǎo)軌軸是圓柱體，采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，外表面經(jīng)中頻感應(yīng)淬硬HRC5863，制造容易、耐用、性能穩(wěn)定，有良好的精度保持性。為了使?jié)L 動(dòng)導(dǎo)套變形均勻，滾動(dòng)導(dǎo)套的軸向縫隙與支架的軸向縫隙應(yīng)成 90186。 圖 滾動(dòng)導(dǎo)套副的結(jié)構(gòu) 滾動(dòng)導(dǎo)套副的結(jié)構(gòu)形式 本設(shè)計(jì)有效行程為 1000mm 屬短行程，故選用封閉類型滾動(dòng)導(dǎo)套，這是常用的類型，這種類型的滾動(dòng)導(dǎo)套副是封閉的，因此只能在導(dǎo)軌軸兩端配兩個(gè)導(dǎo)軌軸支架，所以這種類型只適用于短行程。因此，滾動(dòng)導(dǎo)套副屬于無限循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌，而保持架還有反向器的作用。導(dǎo)軌軸裝入滾動(dòng)導(dǎo)套后，保持架就與導(dǎo)軌軸、滾動(dòng)導(dǎo)套構(gòu)成了滾道和回珠槽。滾動(dòng)導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)由套筒、保持架、滾珠（ 承載滾珠和回珠）、帶橡膠密封的擋圈構(gòu)成。 為保證螺母在正常行程內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，一避免螺母越出行程部分而使?jié)L珠散失，故在橫向中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁 共 45 頁 和縱向?qū)к墐啥税仓眯谐涕_關(guān)和限位裝置 [15]。 圖 螺旋鋼帶保護(hù)套 密封 滾珠螺母的 兩端密封圈用聚四氟乙烯或尼龍制造的接觸式密封圈。所以本次設(shè)計(jì)擬選用螺旋鋼帶式保護(hù)套。 防護(hù) 滾珠絲杠防護(hù)套有伸縮套管式、折疊式和螺旋鋼帶保護(hù)套。潤(rùn)滑油粘度按表 （機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)）選擇當(dāng)絲杠最高轉(zhuǎn)速 ＞ 700～1500r/min 粘度為 ISO VG4 ISO VG32。每周檢查一次滾珠絲杠，當(dāng)選用潤(rùn)滑油時(shí)，油中不能有金屬異物或污染物。主軸用的各種潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式都可用于精密滾珠絲 杠 [14]。滾珠絲杠的潤(rùn)滑可選用油或脂。 同時(shí)因其噴頭支架重量為 200N，根據(jù)前面運(yùn)動(dòng)支架帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的選型計(jì)算由經(jīng)驗(yàn)選擇帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)為 55BFOO1 型反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，步距角 316N/m。 表 工作參數(shù) 加工方式 進(jìn)給速度 Vi(m/min) 工時(shí)百分比 % 絲杠軸向載荷 (N) 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min 一般加工 1 70 1000 100 最高加工速度 3 20 1000 300 快速進(jìn)退 10 1000 750 Ph = maxmaxniV? 式中： Ph ：滾珠絲杠副的導(dǎo)程 mm Vmax ：最大行程 3m/min nmax ： 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 1500r/min i ： 傳動(dòng)比齒輪一級(jí)減速 i= 代入得 ， Ph = 4 mm 圓整為 Ph = 5 mm 如以上所算，相同工況下噴頭支架滾珠絲杠副所選導(dǎo)程與運(yùn)動(dòng)支架滾珠絲杠副相同，并且噴頭支架重量為 W1=200N，這樣為了計(jì)算選型以及采購和安裝的方便 我們決定采用與運(yùn)動(dòng)支架滾珠絲杠副相 同型號(hào)的滾珠絲杠作為噴頭支架滾珠絲杠副，即確定其型號(hào)為 FFZD25053P3/15071186。 1 強(qiáng)度驗(yàn)算 ? ? 2241 md?? ?≥ maxaF ； md2 ≥ ? ??? max4 aF 式中： ??? ：許用應(yīng)力 N/mm2， 鋼的 ??? =100MPa md2 ：滾珠絲杠螺紋底徑 md2 = 代入得： md2 ≥ ? ??? max4 aF= 滿足要求。 1 滾珠絲杠副的極限轉(zhuǎn)速 nc 的校驗(yàn)（避免高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生共振） nc = AEILK C ?? ? 2221 260 = 7222 10?CLdf 式中： nc ：極限轉(zhuǎn)速 E ：楊式彈性模量 105MPa ? ：材料密度，鋼的密度為 106Kg/mm3 I ：絲杠的最小斷面二次距 I= 4264d?mm A ：絲杠的最小橫截面積 A= 2241d? 1K ：安全系數(shù) 一般取 f 、 ? ： f 取 ? 取 d2= LC2 : 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 LC2=L1L0=1320 代入得： nc =2753r/min nc≥ nmax=1500 r/min 1 Dn 值校驗(yàn) Dn=DPW 1 滾珠絲杠副臨界壓縮載荷 Fc 的校驗(yàn)（驗(yàn)算壓桿穩(wěn)定性） CF = 5214221 10??? CLdKK≥ ?maxF 式中： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁 共 45 頁 2d : 滾珠絲杠螺紋底徑，取樣本數(shù)據(jù) 2d = 1CL : 滾珠絲杠最大受壓長(zhǎng)度為 1CL =1284mm ?maxF : 滾珠絲杠副承受最大軸向壓縮載荷 1000N 1K ：安全系數(shù)，絲杠水平安放 1K =31 1K =21 2K ：支承系數(shù)，與支承方式有關(guān)。 （ 2）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度驗(yàn)算： △≤ 反向差值 即 minK ≥反向差值 F 反向差值即重復(fù)定位精度 10μm 代入得： minK =98≥ 50 故傳動(dòng)系統(tǒng)剛度滿足要求。 δk= 0F (min1K max1K )稱為傳動(dòng)系 統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差。支承形式為兩端支承時(shí)： SK = ? ? 3112 104 ??? aLa ELd? 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 45 頁 當(dāng) a=121L(即處在兩端支承的中點(diǎn) )時(shí)，剛度最小 minsK = 2122 10?Ld 式中： 1L ：兩支承間的距離 1L =1256mm 2d : 滾珠絲杠螺紋底徑 2d = 代入得： minsK =257N/μm 當(dāng) a= 0L (螺母在行程起點(diǎn)處 )時(shí)剛度最大 maxsK = 2010122 10)(4 ?? LLL Ld 代入得： maxsK =1034 N/μm （ 3）支承軸承組合剛度 bK 一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度 0BK = ?53 m a nSiFZd aQ? 式中： 0BK ：一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度 μm Qd ：滾珠直徑 Qd = Z ：滾珠數(shù) Z =15 maxaF ：最大軸向載荷 ? ：軸承接觸角 ? =60186?？刹闃颖? cK ：滾珠絲杠副滾珠與滾道的接觸剛度。m符合要求。m 故合乎要求可以選用 （ 5）電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩 TM =( TF+ Tp)i + Te = Nm 電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 N et =電動(dòng)機(jī)樣本查得 mt =5ms 代入得： Tam = m2 （ 3）加速轉(zhuǎn)矩 Ta 和最大加速轉(zhuǎn)矩 Tam 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從 n1 升到 n2時(shí) Ta = ? ?atnnJ 602 12 ?? ? 當(dāng)電動(dòng)機(jī)從靜止升到 nmax時(shí) Tam =mtnJ 602 max?? 式中： n : 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min nmax : 電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速 1500r/min at : 加速時(shí)間。 則： JL = 105 Kg 代入得： Tp =m 滾珠絲杠預(yù)加載荷 Fp 產(chǎn)生的預(yù)緊力矩 Tp(N 3 級(jí)精度的絲杠 ? =。 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì) （ 1）絲杠螺紋長(zhǎng)度 Ls： Ls=Lu+2Le， 由表二查得余程 Le=40 繪制工作圖如下： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 共 45 頁 Ⅰ ⅡA 圖 滾珠絲杠副工作圖 （ 2）兩固定支承距離 L1 按樣本查出螺母安裝聯(lián)接尺寸 絲杠全長(zhǎng) 1507mm （ 3）行程起點(diǎn)離固定支承距離 L0 由工作圖得： Ls = 1186 L1 = 1256 L = 1507 L0 = 40 電機(jī)選擇 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 110BF003 步距角 316N/m （ 1）作用在滾珠絲杠副上各種轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 TF（ N角接觸推力球軸承 （ 3）軸承內(nèi)徑 d 略小于 d2 = mm 取 d = 17 mm FBp=31 FBmax 代入得： FB