【正文】 %，采用t?雙推雙推（FF）支承組合方式，運(yùn)轉(zhuǎn)一般。公稱(chēng)直徑 d0=40mm,基本導(dǎo)程 =5mm。型號(hào)為 FFZD40*55,查《實(shí)用Ph?WD機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 序號(hào) 8，額定動(dòng)載荷 =22KN 大于算出的ac（） ，預(yù)緊力 = =915N，大于最大軸得載荷 2050N 的acPFmax1/3，這種絲杠是可用的。絲杠彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 得 f=中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)30式中 = =臨界轉(zhuǎn)速的支承距離 =1200mm=???計(jì)算得 ＝crmax(3)預(yù)拉伸計(jì)算1） 溫升引起是我伸長(zhǎng)量 ,溫升為 4℃，則螺紋部分伸長(zhǎng)量為：t?=a = =????絲杠全長(zhǎng)的伸長(zhǎng)量 為ta =?t ?l為此絲杠的目標(biāo)行程可定為比公稱(chēng)行程小 ，絲杠在安裝時(shí)，進(jìn)行預(yù)拉伸，拉伸量 為 拉伸方式可參看《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖0?2）預(yù)拉伸力 tF根據(jù)材料力學(xué)歐拉公式=2050/315.`0 ?????utlAE?（4）軸承的選擇采用成對(duì)較 60176。PF中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)31！）預(yù)負(fù)荷軸承的預(yù)負(fù)荷不應(yīng)小于軸承最大載荷的 1/3，絲杠兩端固定，故軸承的最大載荷等于預(yù)拉伸力 加最大外載荷的一半。????Ft2）疲勞壽命計(jì)算軸承要求的動(dòng)負(fù)荷可按式 計(jì)算nNFhCfK1?考慮到數(shù)控機(jī)床本身特點(diǎn)，上式中系數(shù) ， ， ， 均取 1fK1Nnk進(jìn)給力的方向是可變的，軸承負(fù)荷，可能是 P= ,也可能是 ,mFmtFP2??兩者機(jī)會(huì)均等，故取其平均值 P= t當(dāng)量轉(zhuǎn)速 172R/min,故 =?nf壽命為 10000h ,則 ==?C可以看出，7603020TVP 型軸承額定動(dòng)載荷 24500 N 符合。接觸角推力接觸球軸承的軸向剛度按下式計(jì)算 31052)sin( FDK???式中 Z滾動(dòng)體個(gè)數(shù)，這里 Z=13接觸角，這里 =60176。請(qǐng)注意使用。因此，考慮有污物異物（切削碎削）進(jìn)入時(shí)，必須采用防塵裝置（折皺保護(hù)罩、絲杠護(hù)套等） ，將絲杠軸完全保護(hù)起來(lái)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)36(3)使用滾珠絲杠副在使用時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：滾珠螺母應(yīng)在有效行程內(nèi)運(yùn)動(dòng)，必要時(shí)要在行程兩端配置限位，以避免螺母越程脫離絲杠軸而使?jié)L珠脫落。防逆?zhèn)鲃?dòng)方法可用蝸輪蝸桿傳動(dòng)、液壓式電器制動(dòng)器及超越離合器等。徑向力、彎矩會(huì)使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等不良負(fù)荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。 安裝螺母時(shí)，盡量靠近支撐軸承； 同樣安裝支撐軸承時(shí)，盡量靠近螺母安裝部位。如必須卸下來(lái)時(shí)，要使用輔助套，否則裝卸時(shí)滾珠有可能脫落。 ，不可使過(guò)大力以免螺母損壞。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)37 電機(jī)與滾珠絲杠連接用減速齒輪的設(shè)計(jì)與校核 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)在伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的作用是改變運(yùn)動(dòng)方向，降速、增大扭矩，適應(yīng)不同絲杠螺距和不同脈沖當(dāng)量的配比等。表四 消除齒隙的方法 縱向減速齒輪的設(shè)計(jì)與校核（以下公式參考自機(jī)械設(shè)計(jì)）中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)38已知：傳遞功率為 ，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，小齒輪轉(zhuǎn)速 ＝1500r/min，1n傳動(dòng)比 i＝，載荷平穩(wěn)。（1） 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由表 選 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì) =260HBS1HBS 大齒輪 45 正火 =210HBS2許用接觸應(yīng)力 由式 66，][H?接觸疲勞極限 查表 64 =700 , =550limH?1limH?2N2limH?2N接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) ，應(yīng)力循環(huán)系數(shù) N 由式 67NZ= =160hNnjL?4015??i查圖 65 得 ,接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) limHS，2701][1H??? 2li ][2 mN???=700?2N許用彎曲應(yīng)力 由式 612，][FNFXYSlim][??彎曲疲勞極限 查圖 67，雙向傳動(dòng)乘以 ，則liNHZSlim][?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)39 2lim3781NF??2lim942NF??彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) 查圖 68 Y121?Y彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) 查圖 69 （設(shè)模數(shù) m 小于 3） =1X X彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) ?FS ][1 NF??? ][ mNF???（2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí) ，估取圓周速度311)02.~.(nP??，參考表 ，表 取 公差組 8 級(jí)。使用壽命 10 年（10000h ） 。???小齒輪分度圓直徑 d，由式 65 得uKTZddHE)1(2)][(1 ?????齒寬系數(shù) 查表 因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為對(duì)稱(chēng)布置， =1d d?小齒輪齒數(shù) 在推薦值 20～40 中選 =251Z1Z大輪齒數(shù) 圓整取 =?i 2齒數(shù)比 ?小輪轉(zhuǎn)矩 mNnPT . ???載荷系數(shù) ??KVA?使用系數(shù) 查表 =1AKA動(dòng)載荷系數(shù) 由推薦值 ～ 取 = VK齒間動(dòng)載荷分配系數(shù) 由推薦值 ～ 取 =? ?齒向載荷分配系數(shù) 由推薦值 ～ 取 =?K ?載荷系數(shù) =??KVA???材料彈性系數(shù) 查表 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)44節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖 63（ ） =,021??X?HZ重合度系數(shù) ，由推薦值 ～ =? ?故 )(3 ?????d齒輪模數(shù) ， 按表 圓整 m=2..1??Zm 小輪分度圓直徑 5021?d圓周速度 smn / ???標(biāo)準(zhǔn)中心距 Za87)(2)(????齒寬 mdb51??大齒寬 02小輪齒寬 （5～10）=50+5=55mm??1(3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式 610 ][21FSaFmFYbdKT????齒形系數(shù) 查表 小輪 ?a 大輪 72F應(yīng)力修正系數(shù) 查表 小輪 Sa 大輪 342? 重合度 )]tan(t)tan(t[2121 ???? ?????ZZ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)45)]20tan)62cos(tanr62)0tan)25cos(tanr25[1 00 ?????????=重合度系數(shù) ... ??????Y故 225964121 mNF??? ...2（4）齒輪其他主要尺寸計(jì)算大輪分度圓直徑 mZd1262???根圓直徑 mhff ? ff 942頂圓直徑 daa21???? mh182 進(jìn)給系統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選擇 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)控制中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)46脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR） 、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM） 、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB ）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 度而五相步進(jìn)角一般為 度。 步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù)： 電機(jī)固有步距角： 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。/176。、整步工作時(shí)為 176。 步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)： 是指電機(jī)內(nèi)部的線(xiàn)圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。/176。/176。/176。在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶(hù)主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿(mǎn)足自己步距角的要求。保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）： 是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。DETENT TORQUE：是指步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn)：1．一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 35%，且不累積。 步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達(dá)攝氏 200 度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。4．步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。 縱向電機(jī)的計(jì)算與選擇以下公式參考自《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》該車(chē)床的縱向進(jìn)給絲杠改用滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程 ml50?，工作臺(tái)質(zhì)量 NW801?，工件最大質(zhì)量 NW20?。6,5,.2 ???? ?，齒 寬模 數(shù) ） cmbmZi ddaaff 12854,94121則 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為（齒輪為 45 號(hào)鋼，并將齒輪近似看做圓柱體） 2424444 .1036.. mKgcKgbJaZ ??? ??????? 989151222d滾珠絲杠選用型號(hào)為 FFZD40055P5/14001150 的絲杠其長(zhǎng)度為 1400mm，直徑為 40mm，則絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)50sJ＝ 2244 . mKgcg???? 設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 mJ＝410k?（當(dāng)有效到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)， mJ值可以忽略，但當(dāng)?shù)刃У诫妱?dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量較小時(shí)，就不能輕易地忽略它。根據(jù)書(shū)上《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》公式 64 可知 21212 )()(4][ kjnjkimik JVMJ?????式中： iv采用最不利于機(jī)床啟動(dòng)時(shí)的速度，這里選用快速進(jìn)給速度溜＝； kn＝ m（電動(dòng)機(jī)）＝ v溜 ?/（3600?）＝500r/min； i＝100kg； 1z＝ mn； 2z＝ 1z/i＝200 r/min 。5)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩mepT由書(shū)上《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》公式 68 得中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)51 mT][＝1()02mvFn???溜縱 摩＝ 50???）（ ＝啟動(dòng)慣性阻轉(zhuǎn)矩（ 慣 ）的計(jì)算這里以最不利于啟動(dòng)得快進(jìn)速度進(jìn)行計(jì)算，啟動(dòng)加速度（或制動(dòng)減速）時(shí)間為 ?t＝（一般在 ～1s 之間選擇） ，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 mw＝????snm，取加（減）速曲線(xiàn)為等加（減）速梯形曲線(xiàn)，故角加速度為 .??stwm?則 mNJTm .][4?????慣7）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T?的計(jì)算 ?＝ m][＋ 慣＝（+ ）= （2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的匹配選擇上述計(jì)算均未考慮機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，當(dāng)選擇機(jī)械傳動(dòng)總效率 ?＝ 時(shí) ?????在車(chē)削時(shí)，由于材料的不均勻等因素的影想，會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大，為避免計(jì)算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)丟步而引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)一般可在 ～2 之間選取。在三相六拍驅(qū)動(dòng)時(shí)，其步矩角為 （0）/step ，為保證帶負(fù)載能正常加速起動(dòng)和定位停止，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 qT必須滿(mǎn)足 qT?39。 橫向電機(jī)的計(jì)算與選擇以下公式參考自《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》該車(chē)床的縱向進(jìn)給絲杠改用滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程 ml50?，工作臺(tái)質(zhì)量NW601?，工件最大質(zhì)量 NW20?。6,5,.2 ????cmbmZi ddaaff 18,4942121則 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為（齒輪為 45 號(hào)鋼，并將齒輪近似看做圓柱體） 2424444 .1036.. mKgcKgbJaZ ??? ??????? 98911222d滾珠絲杠選用型號(hào)為 FFZD40055P5/14001150 的絲杠其長(zhǎng)度為 1400mm，直徑為 40mm，則絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似為sJ＝ 2244 . mKgcg???? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)54 設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 mJ＝?（當(dāng)有效到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)， mJ值可以忽略，但當(dāng)?shù)刃У诫妱?dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量較小時(shí)，就不能輕易地忽略它。??根據(jù)書(shū)上《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》公式 64 可知 21212 )()(4][ kjnjkimik JVMJ?????式中： iv采用最不利于機(jī)床啟動(dòng)時(shí)的速度，這里選用快速進(jìn)給速度溜＝； kn＝ m（電動(dòng)機(jī)）＝ v溜 ?/（3600?）＝250r/min； i＝80kg； 1z＝ n； 2z＝ 1z/i＝200 r/min