【正文】 基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷 ......................... 19 軸強(qiáng)度校核 ........................................... 21 4. 設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................ 23 5. 致謝 ............................................................ 23 參考文獻(xiàn) ........................................................... 24 1. 引言 絲杠的應(yīng)用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，其主要形式有普通的絲杠傳動(dòng)，滾珠絲杠傳動(dòng)，可獲得很高的精度和平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)原理是：在絲杠（螺母）旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，螺母是封閉循環(huán)，絲杠是開(kāi)放循環(huán)，在循環(huán)的過(guò)程中，螺母（絲杠）是固定在設(shè)備上，螺母就會(huì)沿著絲杠的滾道向一個(gè)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) ，在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)就會(huì)帶動(dòng)部件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠副的構(gòu)造傳統(tǒng)分為內(nèi)循環(huán)構(gòu)造（以圓形反向器和橢圓形反向器為代表）和外循環(huán)構(gòu)造兩種。這兩種構(gòu)造性能沒(méi)有實(shí)質(zhì)差別，只是內(nèi)循環(huán)構(gòu)造安裝銜接尺寸?。煌庋h(huán)構(gòu)造安裝銜接尺寸大。 圖 1— 1 內(nèi)循環(huán)式 圖 1— 2 外循環(huán)式 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)是 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，一般為η =— :；傳動(dòng)靈敏，摩擦力小，不容易產(chǎn)生爬行；使用壽命長(zhǎng)：具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，亦可將直線運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；軸向運(yùn)動(dòng)精度高，施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時(shí)無(wú)空行程；但是制造成本高，不能自鎖，垂直安裝時(shí)需要平衡裝置。滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)副與滾珠絲杠傳動(dòng)副不同的是，滾珠絲杠傳動(dòng)副利用滾子將摩擦形式轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，而滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)副是利用絲杠螺紋與螺母的直接的接觸的滑動(dòng)摩擦來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的。傳動(dòng)效率低滑動(dòng)絲杠副的工作面為滑動(dòng)摩擦，故其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，則可以使滑動(dòng)絲杠副具有自由于絲杠與螺母的嚙合是連續(xù)的，而且同時(shí)嗆金多。但低速或微調(diào)時(shí)可能出現(xiàn)爬行。本文主要介紹一種靠摩擦力傳動(dòng)的光杠傳動(dòng)方案，它不僅能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，而且不用改變光杠的轉(zhuǎn)向就能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。其 中電機(jī)通過(guò) V帶傳動(dòng)到減速器，然后由減速器通過(guò)鏈傳動(dòng)到光杠軸。功率選得過(guò)小不能保證工作機(jī)正常工作，或使用電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；功率選得過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高能力得不到充分發(fā)揮，而且因電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能自的浪費(fèi)。 工作機(jī)所需的功率 由工作機(jī)的工作阻力 F(N)和運(yùn)行速度 v(m/s)或工作轉(zhuǎn)矩T(N n／π d =（ 600 30）／（ 60） =300r/min 其中 Tn = 105 查表得齒輪嚙合效率η 1=， V帶傳動(dòng)效率η 2=，滾動(dòng)軸承效率η 3=，鏈傳動(dòng)效率η 4=。查電動(dòng) 機(jī)產(chǎn)品樣本，取 Pe=。查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本取，選取Y132s一 4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率 Pe=，滿載轉(zhuǎn)速 nm=1440r／ min。它廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)，而雙級(jí)圓柱齒輪減速器是減速器中最常有的一種類(lèi)型，在本文當(dāng)中減速器采用的就是雙級(jí)圓柱齒輪減速器。 ，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免干涉和碰撞。這樣就可得到同時(shí)滿足等強(qiáng)度原則和潤(rùn)滑原則 綜合以上幾點(diǎn)及傳動(dòng)比的計(jì)算式得出兩級(jí)減速器傳動(dòng)比ι分別為： ι =2 ι =3 光杠傳動(dòng)部分的整體結(jié)構(gòu) 圖 2— 2 光杠傳動(dòng)部分外觀結(jié)構(gòu) 圖 2— 3 光杠傳動(dòng)部分內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3. 光杠傳動(dòng)原理、實(shí)際工作過(guò)程及校核計(jì)算 本文主要研究的是光杠傳動(dòng)部分，因此在傳動(dòng)原理及校核計(jì)算方面主要談?wù)摰氖枪飧懿糠值膫鲃?dòng)原理及校核計(jì)算。 光杠表面上橢圓曲線沿軸向移動(dòng)分析 圖 3— 2 軸向移動(dòng)分析 當(dāng)表面刻有螺旋線的絲杠其位置軸向固定，而做周向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其螺旋線會(huì)沿軸向移動(dòng)（這使得與其配合的螺母被推動(dòng)沿軸向移動(dòng)），上圖中，某時(shí)刻，軸前表面上有一橢圓曲線在正垂面 a 位置處。 a’與軸心線交點(diǎn)坐標(biāo)為χ 1，則對(duì)新，舊前表面說(shuō)，新前表面上的曲線位置（ a’）較原前表面上曲線位置（在 a），沿軸向前移了一段距離 |χ — χ 0 |。這是因?yàn)闄E圓不是螺旋線，所以新前表面上曲線已不再是平行于原前表面上曲線的橢圓。但這并不影響橢圓隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸向移動(dòng)的作用。其母線與軸線傾斜一定角度α =74 度，然后傾斜安裝在與光杠配合，傾斜角也為 74 度，當(dāng)在這種裝置的對(duì)稱一側(cè)施加壓力則內(nèi)環(huán)內(nèi)孔受壓一側(cè)與光杠表面緊密接觸。 圖 3— 3 光杠與軸承機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系 當(dāng)軸傳動(dòng)時(shí)，由 p力產(chǎn)生摩擦力帶動(dòng)內(nèi)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上橢圓帶動(dòng)內(nèi)錐面交線橢圓沿軸向移動(dòng)。由于外環(huán)通過(guò)軸承套與螺母座連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)了螺母座的軸向移動(dòng)。 這里需要說(shuō)明的是，只能在對(duì)稱方向的一側(cè)施加壓 力，而不是在傾斜軸承的上下方施加壓力，以在軸表面形成單一方面的“工作螺旋線”。內(nèi)環(huán)非受壓一側(cè)不與相應(yīng)軸表面接觸螺旋，只是被受壓側(cè)帶動(dòng)被動(dòng)地隨其移動(dòng)。如此周而復(fù)始，使得一個(gè)軸承移動(dòng)到任何位置時(shí)，總會(huì)形成新位置的“工作螺旋線”，實(shí)現(xiàn)了在所需軸向范圍內(nèi)移動(dòng)。 還需要說(shuō)明的是，如前所述，由于表面橢圓的移動(dòng)，氣新位置不再是與原位置平行的橢圓，所以其帶動(dòng)內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)并將其軸向送進(jìn)時(shí)，軸表面與內(nèi)環(huán)接觸表面產(chǎn)生了一定程度的相對(duì)滑動(dòng)。 圖 3— 4 軸承內(nèi)環(huán)沿光杠表面軸向移動(dòng)分析 （弧 AB為軸表面上與受壓內(nèi)環(huán)接觸的橢圓，其中 1— 4點(diǎn)隨軸轉(zhuǎn)過(guò) 45度時(shí)，成為弧 A’ B’的 1’ — 4’點(diǎn)。） 由于內(nèi)環(huán)是不可分離的，且外環(huán)被螺母座固定在其中，所以軸承的移動(dòng)是平行的。綜合結(jié)果，使內(nèi)環(huán)的軸向移動(dòng)量小于軸表面上最大移動(dòng)處的軸向位移量。不過(guò)這種誤差屬于原理性誤差，其值是確定的。因此這種機(jī)構(gòu)是可以實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)的。每只軸承傾斜方向在軸表面上形成的“工作螺旋線”方向必須是同向的。為了使軸和導(dǎo)軌受力均勻。 光杠特殊軸承 在光杠傳動(dòng)部分中，軸承是個(gè)非常重要的零件，是傳動(dòng)部分的核心零件。以下為特殊軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。普通的絲杠以及光杠傳動(dòng)，傳統(tǒng)的絲杠傳動(dòng)都是利用一個(gè)絲杠螺母副就能實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，而傳動(dòng)的光杠一般都是利用軸上鍵槽等來(lái)實(shí)現(xiàn)周向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變， 然而此光杠傳動(dòng)系統(tǒng)則是利用軸上零件與軸外表面之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)周向運(yùn)動(dòng)向軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。 圖 3— 7 靜止位置 圖 3— 8 工作位置 上面介紹了此傳動(dòng)系統(tǒng)的中的特殊零件軸承，其軸承的內(nèi)圈與傳統(tǒng)的軸承內(nèi)圈的最大區(qū)別就是，此系統(tǒng)中采用的軸承內(nèi)圈為 V字型，正是此 V字型軸承才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變， 在安裝的過(guò)程一定要保持軸承與心軸之間有一定的夾角，此夾角的大小為軸承 V角的一般，這樣剛好能保證軸承與心軸之間有足夠的摩擦力，恰恰是因?yàn)檩S承的傾斜安裝，使得軸承內(nèi)圈與軸的接觸 部分形成了螺旋線，這樣就使得心軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中依靠心軸與軸承之間的摩擦力和心軸與軸承之間形成的螺旋線從而來(lái)推動(dòng)軸承在心軸上的左右移動(dòng)，其原理如下圖所示： 圖 3— 9 工作原理 假設(shè)中間的長(zhǎng)桿還未釘死，可以在支架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。傾斜的越厲害則左移的速度越快。而此系統(tǒng)用的是軸承內(nèi)圈，但是其內(nèi)圈的內(nèi)徑不是直的，而是圓弧，正如這個(gè)掛 環(huán)。其箱體的受力平衡是通過(guò)心軸后端導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)的。光杠排線器的動(dòng)力也可單獨(dú)設(shè)計(jì)，特殊情況下，也可使排線器帶動(dòng)收線盤(pán)運(yùn)動(dòng)，從主機(jī)放出的線不動(dòng)， 排線器帶動(dòng)線纜行走到收線盤(pán)邊緣時(shí)換向壁上碰輪碰到定位塊實(shí)現(xiàn)瞬間換向，時(shí)間不超過(guò)一秒。 無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)：收線軸帶動(dòng)排線器旋轉(zhuǎn)，根據(jù)所盤(pán)線徑大小，只需調(diào)動(dòng)節(jié)距調(diào)節(jié)器即可得到所盤(pán)線節(jié)距，達(dá)到盤(pán)線均勻，無(wú)游動(dòng)間隙。 高速排線：排線器光杠最大線速度可達(dá) 3米 /秒，適用于速度為 2米 /秒以內(nèi) 結(jié)構(gòu)新穎：箱體采用兩開(kāi)箱式，便于裝配，精度高，推力調(diào)整沒(méi)有獨(dú)特裝置，易于調(diào)節(jié)推力大小。 表 3— 1 由于對(duì)同一批軸承 (結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、熱處理以及加工等完全相同 )，在完全相同的工作條件下進(jìn)行壽命實(shí)驗(yàn)，滾動(dòng)軸承的疲 勞壽命是相當(dāng)離散的，所以只能用基本額定壽命作為選擇軸承的標(biāo)準(zhǔn)。基本額定動(dòng)載荷 C：當(dāng)軸承的基本額定壽命為轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值。不同型號(hào) 的軸承有不同的基本額定動(dòng)載荷值，它表征了不同型號(hào)軸承承載能力的大小。 因?yàn)樵撦S屬于細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)，因此主要校核該軸的抗彎強(qiáng)度，及抗扭 強(qiáng)度。 mm 式 3— 1 截面上的彎曲應(yīng)力 WM/?? 式 3— 2 =133561/27463 MPa = MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 WT/?? 式 3— 3 =960000/54928 MPa = MPa 由手冊(cè)可得軸的材料的沒(méi)敏性系數(shù)為 ?? ， ?? 有效應(yīng)力集中系數(shù)為 ）（ 1q1k ??? ??? ? 式 3— 4 =1+（ ） =