【正文】 料的選擇應根據(jù)導軌的要求選擇。截面積相同時，采用空形截面，加大 外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。床身在彎曲、扭轉載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關。基于以上特點使得床身抵抗來自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉變形能力顯著增強。這樣，機床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以 減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機床更好地保持加工精度。這種結構的特點是： (1)在加工工件時，切屑和切削液可以從斜面的前方 (即床身的一側 )落下，就無需在床身上開排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個完整的斜面。所以，在設計床身時，采用與水平面傾斜 45176。 數(shù)控車床工作時，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。其結構的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車床的制造成本；影響著車床各部件之間的相對位置精度和車床在工作中各運動部件的相對運動軌跡的準確性，從而影響著工件的加工質量；還影響著車床所用刀具的耐用度，同時也影響著機床的工作效率和壽命等。 5 床身及導軌 床身 對于數(shù)控機床來說，作為主要支承件的 床身至關重要，其結構性能的好壞直接影響 湖南大學畢業(yè)設計 第 18 頁 著機床的各項性能指標。 伺服電機計算 根據(jù)文獻 [11]，扭矩的計算為： 1. 理論動態(tài)預緊轉矩 查表知 3級滾珠絲杠 ?? ， 而 m a x / 3 201 3 / 3 671 ( )PF F N m? ? ? 230 ( / 2 ) [ (1 ) / ] 10P P hT F P ? ? ? ?? ? ? ? () 湖南大學畢業(yè)設計 第 17 頁 23( 6 7 1 6 / 2 ) [ (1 0 . 9 ) / 0 . 9 ] 1 00 . 1 3 5 ( )Nm ??? ? ? ? ?? 2. 最大動態(tài)摩擦力矩 對于 3級滾珠絲杠， 40%P? ?? ， m a x 0(1 40 % ) 0. 19 ( )PPT T N m? ? ? () 3. 驅動最大負載所耗轉矩 3m a x 10 / 2ahT F P ????? () 32 0 1 3 6 1 0 /( 2 0 .9 )2 .1 4 ( )Nm ??? ? ? ?? 4. 支承軸承所需啟動扭矩 查軸承表： 對于 20? 的軸承，其 1 N m? ， 對于 25? 的軸承，其 2 N m? ， 則 12 b bT T T N m? ? ? ? ?。 最大與最小機械傳動剛度： 25m a x 0 . 0 3 1 5 2 . 1 1 0 1 6 3 5 . 7 /4 0 . 1s AEK N mL ? ?? ? ?? ? ?? 25m i n 0 .0 3 0 5 2 .1 1 0 1 0 2 .5 /4 0 .3s AEK N mL ? ?? ? ?? ? ?? 最大和最小機械傳動剛度： m a x m i n 11 2 4 0 . 6 5 /1 / 1 / 1 / 1 / 5 4 5 . 2 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C BK N mK K K ?? ? ?? ? ? ? m a x m a x 11 3 4 1 /1 / 1 / 1 / 1 / 1 6 3 5 . 7 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C BK N mK K K ?? ? ?? ? ? ? 由于機械傳動裝置引起的定位誤差為 0 0 m in 0 m a x11()k FmKK???? () 111 4 5 6 . 6 ( ) 1 . 7 82 4 0 . 6 5 3 4 1k m? ? ? ? 對于 3 級滾珠絲杠，其任意 300mm 導程公差為 12m?? ，機床定位精度0. 02 4 / 30 0mm mm，所以， 24 1 / 5 m??? ? ?，可以滿足由于傳動剛度變化所引起的定位誤差小于（ 1/3 1/5）機床定位精度的要求。 由文獻 [7， 8]得： 平移物體的轉動慣量為 2 4 22 0 0 0 0 . 0 1( ) 5 . 2 1 09 . 8 1 2J k g m? ? ?? ? ? 絲杠轉動慣量： 2 2 21 1 1()8 8 4s s s s sJ m d d d L??? ? ? ? 34421 10 324 10 k g m?? ? ? ? ? ??? 10zJ kg m??? 415934 44 27 .1 / 42 29 7 / m i n4( 5. 2 1. 6 ) 103T rad s r? ?? ? ?? ? ? 顯然，絲杠的扭轉振動的固有頻率遠大于 1500r/min，可以滿足要求。 m2)； JS—— 絲杠的轉動慣量 (kg 絲杠扭轉剛度 湖南大學畢業(yè)設計 第 15 頁 絲杠的扭轉剛度按下式計算： mT dK L? () 式中 md —— 絲杠平均直徑： L—— 絲杠長度 43 1 . 7 57 . 8 4 1 5 9 3 4 /500TK N m r?? 扭轉振動的固有頻率 : ()3TTswzK JJJ? ? ?? () 式中 JW—— 運動部件質量換算到絲杠軸上的轉動慣量 (kg 1 1 1 1 14 1 0 8 0 7 1 6 . 7 1 0 0 0 4 5 4 5 . 2eK ? ? ? ??? 324 /eK N m??? 絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動的固有頻率： /eB K rad sm? ? () 式中 m—— 絲杠末端的運動部件與工件的質量和 (N/μ m)； Ke—— 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 (N/μ m)。 已知：軸承的接觸剛度 108 0 /BK N m?? ，絲杠螺母的接觸剛度 716 .7 /CK N m?? ，絲杠的最小拉壓剛度 m in 545 .2 /sK N m?? （見后面計算）。 3) 螺母座的剛度可近似估算為 1000。 1) 絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度可查滾珠絲杠副型號樣本。 臨界轉速 222 2 22 m a x30 9910cr ccf f dEIn k nL A L??? ? ? () 式中 A—— 絲杠最小橫截面： 2 6 4 22 3 1 . 5 1 0 7 . 8 1 044A d m?? ??? ? ? ? ? ? cL —— 臨界轉速計算長度： 1 1 2 5 0 0 3 5 01 8 0 4 0 3 5 1 . 5 0 . 422cLm?? ? ? ? ? ? 取 1 L m?? ， 2k —— 安全系數(shù)，一般取 2 ? ； ? —— 材料的 密度： 10 /kg m? ?? ； 2f —— 絲杠支承方式系數(shù)，查表得 2 ? ， 2 m a x20 . 0 3 1 59 9 1 0 4 . 7 3 0 4 3 6 5 0 / m in 1 5 0 0 / m in0 . 4crn r n r? ? ? ? ? ? 滿足要求。 臨界壓縮負荷按下式計算： 211 m a x20cr f E IF K F NL??? () 式中 E—— 材料的彈性模量 E 鋼 = 1011(N/m2)； L0—— 最大受壓長度 (m)； K1—— 安全系數(shù) ，取 K1=1/3； Fmax—— 最大軸向工作負荷 (N)； f1—— 絲杠支承方式系數(shù)； (支承方式為雙推 —— 雙推時，見下圖， f1=4，f2=) I—— 絲杠最小截面慣性矩 (m4)： 4420( 1 .2 )6 4 6 4 wI d d d??? ? ? ? () 式中 d0—— 絲杠公稱直徑 (mm)； dw—— 滾珠直徑 (mm)。 臨界壓縮負荷 絲杠的支承方式對絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對絲杠進行預拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。承受軸向負荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 Ke 由絲杠本身的拉壓剛度 KS，絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度 Kc，軸承的接觸剛度 KB，螺母座的剛度 KH，按不同支承組合方式的計算而定。 為了易于吸收滾珠螺母與軸承之間的不同軸度，推薦采用正面組合形式。 湖南大學畢業(yè)設計 第 12 頁 3. 起動力矩小。 2. 不需要預調(diào)整。由于采用特殊設計的尼龍成形保持架，增加了鋼球數(shù)，且接觸角為 60176。選用成對絲杠專用軸承組合。兩邊軸承分別為φ 20mm和φ 25mm。絲杠公稱直徑為φ 32mm，基本導程 6hP mm? ，其額定動載荷 16917aCN? ，額定靜載荷 45968oaCN? ，圈數(shù) ?列數(shù) = ? 2，絲杠螺母副的接觸剛度為113 0 /cK N m?? ，絲杠底徑 27. 9mm，螺母長度為 112mm，取絲杠的精度為 3級。（查表得：數(shù)控機床： Th=15000。） fk—— 可靠性系數(shù)； (查表：可靠性為 90%時， fk =。） ft—— 溫度系數(shù)；（查表：） fh—— 硬度系數(shù)；（查表：滾道實際硬度≥ HRC58時， fh=1。 n1， n2—— 軸向載荷 maxF ， minF 作用下的轉速(r/min)。 m a x 1 m i n 212 8 8 8 .9 4 / m inmn t n tnrtt???? 估計工作臺質量及工作臺承重 刀架質量： 1 150 147 0GN? ? ? 滑板： 392 4 0 0 2 0 0 8 0 7 .8 5 1 0 9 .8 1 1 0 5 2 0?? ? ? ? ? ? ? ? 總質量： 12 147 0 520 200 0G G G N? ? ? ? ? 確定絲杠的等效負載 工作負載是指機床工作時，實際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用進給牽引力的試驗公式計算。 如表 ，取其中各