【正文】 ax/3= (1)按式 (231)計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值 δ t 已知溫度變化值Δ t＝ 2℃，絲杠的線膨脹系數(shù)α＝ 106ｕｍ /℃，滾珠絲杠螺母副的有效行程 Lu=工作臺(tái)行程 +安全行程 +2 余程 +螺母長(zhǎng)度 =1166mm δ t=11Δ t Lu 106= （ 2）按式（ 232）計(jì)算滾珠絲杠的預(yù)拉伸力 Ft 已知滾珠絲杠螺紋底徑 d2=，滾珠絲杠的溫度變化值Δ t=2℃，則 Ft= t d22= 9 （ 1）按式（ 233）計(jì)算軸承受的最大軸向載荷 FBmax FBmax= Ft+ Famax= （ 2）計(jì)算軸承的預(yù)緊力 FBp FBp =FBmax/3= （ 3）計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷 FBam FBam= FBp+Fm= （ 4）按式（ 215）計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷 C 已知軸承的工作轉(zhuǎn)速 n=nm=220r/min，軸承所 承受的當(dāng)量軸向載荷FBam=，軸承的基本額定壽命 L=20220h，軸承的徑向載荷 Fr 和軸向載荷Fa分別為 Fr=FBamcos60。 = 因?yàn)?Fa /Fr=，所以查表 225 得，徑向系數(shù) X=，軸向系數(shù) Y=，故 P=X Fr+ YFa= C=P(60 nmLh)1/3/100= （ 5）確定軸承的規(guī)格型號(hào) 因?yàn)闈L珠絲杠螺母副擬采取預(yù)拉伸措施，所以選用 60176。由于滾珠絲杠的螺紋底徑 d2為，所以選擇軸承的內(nèi)徑 d為 30mm，以滿足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的需要。角接觸球軸承兩件一組背對(duì)背安裝 ,組成滾珠絲杠的兩端固定支撐方式。 10 3 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn) 本工作臺(tái)的滾珠絲杠支撐方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲杠始終受拉而不受壓。 nc的校驗(yàn) 根據(jù)圖 41 可得滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度 L2=，已知彈性模量 E= 105MPa，材料密度ρ = 105N/mm3，重力加速度 g= 103mm/s2，安全系系數(shù) k1=，由表 244得λ =。 滾珠絲杠螺母副的壽命，主要是指疲勞壽命。 查附錄 A表 A3 得滾珠絲杠額定動(dòng)載荷Ｃ ａ ＝ 46500N，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) fw=，滾珠絲杠的軸向載荷 Fa=Famax =，滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)速 n=nmax=1400r/min，故由式（ 237），式（ 238）得 L=【Ｃ ａ /Fafw】 3 106= 109r Lh=L/60n=44100h 一般來(lái)講，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，應(yīng)保證滾珠絲杠螺母副的總時(shí)間壽命 Lh20220h，故滿足要求。滾動(dòng)體直徑 dQ=，滾動(dòng)體個(gè)數(shù) Z=17，軸承的最大軸向工作載荷 FBmax=，由表 245， 246 得 Kb=4 【 Z2FBmaxdQsin5β】 1/3 =（ 3）計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度 Kc 查附表 A 表 A－ 3 得滾珠絲杠與滾道的接觸剛度 K＝ 1585N/um，額定動(dòng)載荷Ca=46500N，滾珠絲杠上所承受的最 大軸向載荷 Famax=，故由式（ 246b）得 Kc=K（ Famax/） 1/3 =（ 4）計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度 K0 由式（ 247a） 得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 1/Kmax=1/Ksmax+1/Kb+1/Kc 故 Kmax=由式（ 247b） 得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為 12 1/Kmin=1/Ksmin+1/Kb+1/Kc 故 Kmin= 由圖 41 可知， 扭矩作用點(diǎn)之間的距離 L2= 剪切 模 量G= 104MPa，滾珠絲杠的底徑 d2=，由式（ 248）得 Kφ =π d24G/32L2 =5 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選用與計(jì)算 （ 1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jr 已知滾珠絲杠的密度ρ = 105N/mm3，由式（ 263）得 Jr=π ρΣ nj=1D4jLj = （ 2）計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J0 J0= 103D4L = （ 3）計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JL 已知機(jī)床執(zhí)行部件（即工作臺(tái)，工件和夾具）的總質(zhì)量 m=400kg，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離 L=1cm，則由式（ 265）得 JL=m[L/2π ]2= (4)由式（ 266）計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jd Jd= Jr+ J0+ JL= （ 1）計(jì)算切削負(fù)載力矩 Tc 已知在切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力 Fa=Famax=，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行 部件在軸向移動(dòng)的距離 L=10mm=，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率 ?=，由式（ 254）得 Tc=FaL/【 2π ?】 13 = （ 2）計(jì)算摩擦負(fù)載力矩 T181。0=1140N，由式（ 255）得 T181。0L/【 2π ?】 = （ 3）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊而纏上的附加負(fù)載力矩 Tf 已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力 Fp=，滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程L0=10mm，滾珠絲杠螺母副的效率 ?0=（ 256）得 Tf= FpL0【 1 ?02】 /【 2π ?】 = （ 1）計(jì)算線性加速力矩 Ta1 已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 nmax=1680r/min,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jm=62 kgcm2，坐標(biāo)軸的負(fù)載慣量 Jd= kgcm2，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益 ks=20Hz，加速時(shí)間 ta=，由式（ 258）得 Ta1=2π nmax（ Jm+ Jd）（ 1eksta） /(60 980ta) == (2)計(jì)算階躍加速力矩 已知加度時(shí)間 ta=，由式（ 259）得 Tap=2π nmax（ Jm+ Jd） /(60 980ta) == （ 3）計(jì)算坐標(biāo)軸所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩 ○1按式（ 261）計(jì)算線性加速時(shí)空載啟動(dòng)力矩 Tq Tq = Tap +（ T181。 + Tf） =32Nm ○3按式（ 257a）計(jì)算快進(jìn)力矩 TKJ TKJ = T181。 該電動(dòng)機(jī)的額定力矩為 12Nm，均大于本機(jī)床工作臺(tái)快進(jìn)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩TKJ=，以及工進(jìn)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩 TGJ=，因此，不管是快進(jìn)還是工進(jìn)，本電動(dòng)機(jī)均滿足驅(qū)動(dòng)力矩要求。 6 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nc 已知滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度 Ko=Kmin= 106N/m，而滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量 md=m+1/3 ms（其中， m、 ms分別是機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量（ kg）和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量（ kg）），則 m=400kg ms=π /4 42 103kg= md=m+ ms/3=（ 400+1/3 ） kg= 15 ω nc=（ Ko/ md） 1/2= nt 折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 Js =Jr + J0= 已知絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 ks =kφ =ω nt=（ ks / Js） =1740ad/s 由以上計(jì)算可知，杠 工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nc =13754rad/s，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nt=1740 rad/s，一般按ωn=600rad/s的要求來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。 kmax 由式（ 253）得 δ kmax= F0(1/ kmin1/ Kmax) 103 = 即δ kmax =＜ 4um，故滿足要求。 （ 2）由扭矩變形量θ引起的軸向移動(dòng)滯后量δ將影響工作臺(tái)的定位精度。 滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)為 FFZD40103P2/1105 850 ,其具體參數(shù)如下。 坐標(biāo)進(jìn)給：根據(jù)直線所在象限及偏差符號(hào)，決定沿 +X、 +Y、 X、 Y 的哪個(gè)方向進(jìn)給。 終點(diǎn)判別：進(jìn)給一步后，終點(diǎn)計(jì)數(shù)器減 1。終點(diǎn)計(jì)數(shù)判別可用兩個(gè)方向坐標(biāo)值來(lái)判斷，也可由一個(gè)方向的坐標(biāo)值來(lái)判斷。當(dāng) XEYE，則用 Y 方向走的總步數(shù) YE作為終點(diǎn)判別的依據(jù)。 （ 2） 若 0≥MF ，則向 +X方向輸出 一進(jìn)給脈沖，計(jì)算新偏差 FM=FMYE，并修改動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為 X=X+1；若 0MF ,則向 =Y方向輸出一進(jìn)給脈沖，計(jì)算新偏差 FM=FM+XE，并修改動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為 Y=Y+1。否則轉(zhuǎn)入第一步，重復(fù)上述步驟。對(duì) 8 位機(jī)，一般可用 2 字節(jié)，而行程較大時(shí)則需用 3 字節(jié)或4 字節(jié)才能滿足長(zhǎng)度和精度要求。 插補(bǔ)程序所用的內(nèi)存單元如下： 28H 29H 2AH 2BH 2CH 70H XE YE X Y FM 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控 制字 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制字為： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 21 D1D0 為 X 向電機(jī)控制位。D3D2 為 Y 向電機(jī)控制位。 第一象限直線插補(bǔ)的程序： ORG 2022H MAIN： MOV SP, 60H LP4: MOV 28H, 0C8H。 MOV 2AH, 00H。 MOV 2EH, 00H。 22 RET 結(jié) 論 在 三 年的大學(xué)生活里，我覺(jué)得大多數(shù)人對(duì)本專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)還是不夠 ,在大二期末學(xué)院曾為我們組織了 兩 個(gè)星期的實(shí)習(xí)，但由于當(dāng)時(shí)所學(xué)知識(shí)涉及本專(zhuān)業(yè)知識(shí)不多，所看到的東西與本專(zhuān)業(yè)很難聯(lián)系起來(lái) ,所以對(duì)本專(zhuān)業(yè)掌握并不是很理想 .。我選 擇的畢業(yè)設(shè)計(jì)課程是：典型軸類(lèi)零件加工。各專(zhuān)業(yè)課之間相關(guān)聯(lián)的知識(shí)也能很好的理解。比如，我們想加快編程程度，除了對(duì)各編程指令的熟練掌握之外，還需要你掌握零件工藝方面的知識(shí)，對(duì)于夾具的選擇，切削參數(shù)的設(shè)定我們必須十分清楚。因此，我總結(jié)出一個(gè)結(jié)論 “ 理論是指導(dǎo)實(shí)踐的基礎(chǔ)，只有不斷在實(shí)踐中總結(jié)驗(yàn)，并對(duì)先前的理論進(jìn)行消化和創(chuàng)新，自己的水平會(huì)很快的提高 ” 23 參考文獻(xiàn) [1]范超毅，趙天嬋，吳斌方，張建剛 . 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) [M]. 華中科技大學(xué)出版社 . [2]王昭祥 . 機(jī)械制造基礎(chǔ) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 . [3]楊建明 . 數(shù)控加工工藝與編程 [M]. 北京理工大學(xué)出版社， 2022 年 4月第 3次印刷 . [4]呂天玉 ， 宮波 .公差配合與測(cè)量技術(shù) [M]. 大連理工大學(xué)出版社， 2022年 7月第 3次印刷 . [5]高波 . 機(jī)械制造基礎(chǔ) [M]. 大連理工大學(xué)出版社， 2022年 8月第 1次印刷 . 致 謝 24 非常感謝校領(lǐng)導(dǎo)和老師，給我們創(chuàng)造了一個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，讓我在畢業(yè)的最后一段時(shí)間里學(xué)到了很多知識(shí) , 本次的設(shè)計(jì)是三年來(lái)學(xué)習(xí)過(guò)程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計(jì)，它不僅體現(xiàn)了我們對(duì)設(shè)計(jì)思考，更重要的是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐，使我明白了在今后設(shè)計(jì) 過(guò)程中的一般步驟和方法，經(jīng)過(guò)這 段時(shí)間 的緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì) ,使我在理論和動(dòng)手能力上都有了進(jìn)一步的提高。 在此，我還要感謝 機(jī)械工程 系所有老師，正是因?yàn)樗麄兊墓膭?lì)和支持，才使我不畏困難，迎難而上，不斷地克服一個(gè)又一個(gè)的困難，直到畢業(yè)設(shè)計(jì)的圓滿結(jié)束。 簽 名： 年 月 日