【正文】 致 謝此次設(shè)計的完成，是在我的指導(dǎo)老師杜華老師的指導(dǎo)下完成的，在每次遇到難的問題時，我都要前去請教杜老師，杜老師以她特有的教學(xué)氣質(zhì)來解答問題，杜老師曾經(jīng)教過我們機(jī)械工程控制，為此，我對杜老師的印象非常的深刻，再次的感謝老師不耐煩的悉心教導(dǎo)，杜華老師的和藹可親讓我銘記心中，老師的幫助讓我少走了很多的彎路。橫梁滾珠絲杠的設(shè)計包含了動載強(qiáng)度的計算、如何確定滾珠絲杠型號和幾何參數(shù)、傳動效率以及剛度的校驗。機(jī)械部分的設(shè)計主要包括主傳動系的設(shè)計計算、主軸的設(shè)計計算、軸承的選擇和校核以及主軸上鍵的選擇和校核。常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。工作臺的設(shè)計包括工作臺電機(jī)的選擇、工作臺的蝸輪蝸桿的設(shè)計計算、工作臺的滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算。導(dǎo)軌上載荷估算：所以，載荷估算值為：則取 保持架樣式采用整體注射式保持架，它具有以下特點：a) 滾動體不會掉出，保管容易；b) 裝配使用方便；c) 摩擦小；d) 節(jié)約有色金屬，成本低。查《現(xiàn)代機(jī)床實用設(shè)計手冊》[8]可知：選圓柱滾子的尺寸為：。由于本設(shè)計的工作臺為大型回轉(zhuǎn)工作臺，加工大型零件，為提高其承載能力，故選用滾動體為滾柱的導(dǎo)軌。而在導(dǎo)軌之間的滾動體又分為滾珠、滾針、滾柱三種。其按摩擦性質(zhì)分類可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。足夠用。故為保證彈簧彈開116N重量，應(yīng)使彈簧至少預(yù)先壓縮。則最大心軸直徑，最小套筒直徑。滿足要求。所以。查表可知，確定彈簧中徑為由公式：式中：為許用應(yīng)力；為最大工作負(fù)荷；為彈簧直徑。一是公式計算法；二是已知彈簧直徑時的設(shè)計方法；三是查表法。 散熱計算：由《現(xiàn)代機(jī)床實用設(shè)計手冊》[8]公式（3614）可得： 自然冷卻 滿足要求。蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。 蝸桿蝸輪幾何尺寸計算 蝸桿軸向齒距 蝸桿軸向齒厚 蝸桿法向齒厚 蝸桿齒頂圓直徑 蝸桿齒根圓直徑 蝸桿齒寬 取 蝸輪喉圓直徑： 蝸輪齒根圓直徑： 蝸輪咽喉母圓半徑： 蝸輪齒寬 取 選蝸輪輪齒端面為錐面結(jié)構(gòu)。 蝸桿軸的剛度驗算 因為工作臺在回轉(zhuǎn)時不克服任何切削力，只克服極小的滾動摩擦與慣性力。 蝸桿傳動效率 根據(jù)，查表79，得， ，初選與之相符。 滑動速度：。蝸桿材料選為40Cr,表面淬火，硬度；蝸輪齒圈材料為，金屬模鑄造。 工作臺蝸輪蝸桿的設(shè)計計算根據(jù)一般的龍門鉆床中回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)速為。步距角。 確定蝸輪蝸桿的傳動比蝸桿為 工作臺為 則蝸輪蝸桿的傳動比為 確定傳動比為 確定電機(jī)型號由《數(shù)控機(jī)床設(shè)計實踐指南》[7]表F9（P154）可以查得：110BF003型步進(jìn)電動機(jī)。 移動件所受力，無切削力，可忽略。其中為步進(jìn)電動機(jī)最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。但是，必須保證步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩。在數(shù)控機(jī)床中常見的反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的步距角一般為。 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電動機(jī)每走一步的步距角，按理論設(shè)計是圓周的等分值。這時脈沖位移的分辨率和精度較高。對于回轉(zhuǎn)工作臺而言，脈沖當(dāng)量可由下式計算：，式中，蝸桿頭數(shù)，為蝸輪齒數(shù)。 工作臺電機(jī)的選擇 確定脈沖當(dāng)量 脈沖當(dāng)量是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出一個指令脈沖，工作臺移動的距離或轉(zhuǎn)過的角度。為了盡量消除傳動間隙和反向間隙，圖示中齒輪和齒輪的嚙合的側(cè)隙是靠偏心環(huán)來消除的。當(dāng)工作臺不回轉(zhuǎn)時，夾緊液壓缸的上腔進(jìn)壓力油，使活塞向下運動，通過鋼球、夾緊瓦及將蝸輪夾緊；當(dāng)工作臺需要回轉(zhuǎn)時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，使夾緊液壓缸上腔的油流回油箱。當(dāng)工作臺靜止時必須處于鎖緊狀態(tài)。工作原理：在工作臺接受到數(shù)控系統(tǒng)指令后，首先把蝸輪松開，然后啟動電液脈沖馬達(dá)，按指令脈沖來確定工作臺的回轉(zhuǎn)方向、回轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)角度等參數(shù)。 回轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)回轉(zhuǎn)功能的結(jié)構(gòu)形式多樣，但需要數(shù)控機(jī)床具有復(fù)雜的曲線和曲面的加工能力時必須配備回轉(zhuǎn)軸，而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是在數(shù)控機(jī)床上完成回轉(zhuǎn)進(jìn)給功能的直接部件。為鍵的工作長度，A型平鍵，B型鍵，C型鍵將值代入上式進(jìn)行校核：所以擠壓強(qiáng)度滿足。因此，對于普通平鍵連接只需要進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計算；而對于導(dǎo)向平鍵或滑鍵連接需要進(jìn)行耐磨性條件的計算。其基本尺寸為：。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》[14]中表41可以確定。鍵的長度還須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。 主軸上鍵的選擇與校核鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。因此所選軸承強(qiáng)度滿足。對于70000AC型軸承，按《機(jī)械設(shè)計》[12]表99，軸承內(nèi)部軸向力，并由表97可知判斷系數(shù)。 軸承的選擇與校核由上面軸的設(shè)計中可知，軸承處的軸頸，轉(zhuǎn)速，兩支承的徑向載荷。主軸箱中其它軸也可由上面的校核方法進(jìn)行校核。軸的材料是45鋼，查表81取彎曲等效系數(shù)，扭轉(zhuǎn)等效系數(shù)。 危險截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：合成彎矩： 轉(zhuǎn)矩 彎曲應(yīng)力幅（按對稱循環(huán)變應(yīng)力計算）：彎曲平均應(yīng)力： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅（按脈動循環(huán)變應(yīng)力計算）：扭轉(zhuǎn)平均切應(yīng)力： 由《機(jī)械設(shè)計》[12]中的。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸可知，在齒輪配合和鍵槽引起的應(yīng)力集中。由《機(jī)械設(shè)計》[12]中式84得 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計算 判斷危險截面危險截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大及截面面積較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。 按彎扭軸上合成強(qiáng)度條件計算由所確定的結(jié)構(gòu)圖可確定出簡支梁的支承距離，據(jù)此求出齒輪寬度中心所在截面的、及的值。齒輪的周向定位采用A型普通平鍵連接。 估算軸的直徑在主軸箱結(jié)構(gòu)中，聯(lián)軸器的效率、齒輪傳動效率和滾動軸承的效率都比較高，因此在計算主軸的轉(zhuǎn)矩時可以忽略。其力學(xué)性能可查得：， ，由于主軸為空心軸，根據(jù)公式求得其最小直徑：，式中；，即空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，通常取。在此不再展開。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核從《機(jī)械設(shè)計》[12]查表65（P122頁）得： 由圖614查得： 由圖613查得： 由圖615，按不允許出現(xiàn)點蝕,查得： ,由圖616e,按齒面硬度均值51HRC,在MQ和ML線中間查出:則：將確定出的各項數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得：所以，接觸強(qiáng)度滿足。而且齒輪材料為45鋼，齒部高頻淬火，當(dāng)計算轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于時，所得模數(shù)值可能對于接觸疲勞強(qiáng)度是不夠的，可以按下公式計算：在機(jī)床主傳動系統(tǒng)中推薦齒寬系數(shù) 從中可以得到： 確定中心距：同理可得： 由于在設(shè)計中采用的是滑移齒輪。在軸III間的變速組中的兩個傳動副中的傳動比為：； ；在軸IIIII間的變速組中的兩個傳動副中的傳動比為； 設(shè)計中，變速組中所有齒輪的模數(shù)相同，并是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，所以這4對嚙合齒輪的齒數(shù)和相同?？梢詫⑵浞纸鉃椤？梢詫⑵浞纸鉃?。由于主軸要求恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于電機(jī)恒功率變速范圍。使轉(zhuǎn)速之間有一小段重疊，保證轉(zhuǎn)速連續(xù)。實際上，由于機(jī)械無級變速裝置屬于摩擦傳動，有相對滑動現(xiàn)象，可能得不到理論上的轉(zhuǎn)速。 主軸電動機(jī)型號由切削功率選取Y系列（IP44）電動機(jī)《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》（P167表121）。 計算轉(zhuǎn)速的確定采用ZK9350型龍門式數(shù)控鉆床主軸轉(zhuǎn)速范圍。而且在設(shè)計過程中，還應(yīng)按照主變速傳動系設(shè)計的一般原則來設(shè)計：即傳動副前多后少原則；傳動順序與擴(kuò)大順序相致的原則；變速組的降速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。四 機(jī)械部分設(shè)計計算 主傳動系設(shè)