【正文】 為 mm； 得 F’z= = =2680(N) 按切 削力各分力比例： F’z : F’x : F’y =1 : : （ 33） 得 F’x=’z=670(N) F’y=’z=1072(N) 因?yàn)檐?chē)刀裝夾在拖板上的刀架內(nèi)，車(chē)刀受到的車(chē)削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上，車(chē)削作業(yè)時(shí)作用在進(jìn)給拖板上的載荷 F’l、 F’v 和 F’c 與車(chē)刀所受到的車(chē)削抗力有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，作用在進(jìn)給拖板上的載荷可以按下式求出： 拖板上的進(jìn)給方向載荷 Fl=F’x=670 (N) 拖板上的垂直方向載荷 Fv=F’z=2680(N) 拖板上的橫向載荷 Fc=F’y=1072(N) 選取燕尾形導(dǎo)軌及 導(dǎo)向?yàn)橘N塑導(dǎo)軌，則： K= f ′= ， Fl 為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷， G=600N 最大工作載荷： )2(39。 GFFfKFF cvlm ???? =? 670+(2680+2? 1072+600) = 2) 最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 Ca 選用，可用式 35 計(jì)算： mmFfL3C? （ 34） 61060 hnLL? （ 35） 。L vn s1000? （ 36） 式中： L 為 回轉(zhuǎn)壽命，以 610 轉(zhuǎn)為 1 單位； n 為 絲杠轉(zhuǎn)速， ? ?min/r ； CA6140 普通車(chē)床 橫向 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的數(shù)控化改造 14 sv 為 最大切削里條件下的進(jìn)給速度 ? ?min/m ； hL 為 時(shí)間壽命， ??h ，對(duì)于數(shù)控機(jī)床取 hL =20210h ； mf 為 運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài) 系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 ~。 其中 ： vs 為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（ m/min） ， 可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3； Lo 為絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得 Lo=8mm； fm為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)是有沖擊振動(dòng)，所以取 fm=。 V 橫 向 =800mm/min n 橫 向 =v 橫 向 ? 1/2 /L。 =800? 1/2 /8=50r/min 所以 61060 hnLL?=610 20210 50 60 ??=60 則 mmFfL3C? = ?? =7004(N) 初選滾珠絲桿副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷 （ Ca） 不得小于最大動(dòng)載荷（ C）， 因此有 CaC=7004N。 另外假如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作并受載，那么還需考慮其另一種失效形式 （ 滾珠接觸面上的塑性變形 ） 。即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷 （ Cao） 是否充分地超過(guò)了滾珠絲杠的工作載荷 Fm， 一般使 Cao/Fm=2~3。 初選 滾珠絲杠為：外循環(huán)， （ 因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠 比較 貴，并且較難安裝。）考慮到簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)改裝，所以采用外循環(huán)。 因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為 CTD25085P3， 為外循環(huán)雙螺母凸出式的滾珠絲杠副 ，詳見(jiàn)表 31 表 31 外循環(huán)雙螺母凸出式規(guī)格尺寸 /mm 規(guī)格型號(hào) 公稱(chēng)直徑d0 基本導(dǎo)程Lo 絲杠外徑 d 滾珠 直徑 db 螺旋 升角 β 循環(huán)圈數(shù) 額定載荷 /N 接觸 剛度 R/(N/μm) 動(dòng)載 Ca 靜載 Cao 25085 25 8 24 5186。49180。 2+2 20401 67766 1485 螺母安裝尺寸 D D1 D2 B M d2 d3 h dM X Y Z 45 75 60 13 6 12 7 7 M6 32 32 151 ⒉ 橫向滾珠絲杠的校核 1) 傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 ? 天津大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 ? ? ? ? 10495 495 39。39。39。 ????? ??tg tgtg tg ?? ?? （ 37） 式中 ： ? 為 絲杠螺旋長(zhǎng)升角； ? 為 摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) f =~， 其摩擦角約等于 39。10 。 2) 剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性， 滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。 縱向進(jìn)給滾珠絲杠支撐方式如圖 32 所示，最大牽引力為 ，支 撐間距 L=450mm， 絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的 1/3。 圖 32 橫 向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算如下： ⑴ 絲杠的拉伸或壓縮變形 1? (mm) 根據(jù) ,251 2 0 9 . 2 0 mmdF m ??? ， 查“滾珠絲杠軸向拉伸壓縮變形圖”得出???LL? ，可算出： 51 ?????? ?LLL?? mm （ 38） 由于兩端均采用向心推力球軸承，且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故 其拉剛度可以提高 4 倍。其實(shí)際變形量 139。? (mm)為： 139。? = ?41 1? = mm CA6140 普通車(chē)床 橫向 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的數(shù)控化改造 16 ⑵ 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2? (mm) 采用有預(yù)緊的方式， 因此用公式 ：? ?3 22 0 0 1 ??? ZFd Fyjb m? （ 39） =3 217031 2 0 9 . 1 2 0 9 . ??? = 在這里：預(yù)緊力 Fyj=1/3Fm=1/3? = 一圈的滾珠數(shù) Z=π do/db=? 25/=17 滾珠數(shù)量 ZΣ=17? ? 4=170 ⑶ 支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形 3? (mm) 采用 8204 型推力球軸承， d1=20mm，滾動(dòng)體直徑 dQ=，滾動(dòng)體數(shù)量z=12， Fm的單位是 kgf 因此用公式 ：3 223 zdFQm???? （ 310） = ? ?322 ?? = 絲杠的總變形量 ： δ=δ1+δ2+δ3=++=（ 定位精度 ） 3) 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向工作負(fù)載過(guò)大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷為 FK 22l EIfF zK ?? （ 311） ? ?KmKK nFFn ?? （ 312） 式中： E 為絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼 E=? 106（ N/cm2）； I 為截面慣性矩，對(duì)絲杠圓截面 I=π d14/64（ cm4） (d1為絲杠的底徑 )； 天津大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 l 為絲杠的 兩支承端距離 （ cm） ； [nK]為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 到 4； fz 為絲杠的支撐方式系數(shù)由表 32 查得。 表 32 絲杠的支撐方式系數(shù) 方式 兩端自由 一端固定一端自由 兩端固定 兩端簡(jiǎn)支 fz 由22l EIfF zK ?? 且 fz=， E=? 106（ N/cm2）， I=π d14/64（ cm4） ， l=45cm 其中 ： I=π d14/64=π ()4 /64=? 臨界載荷22l EIfF zK ??=262 45 822 ???? =330148N 穩(wěn)定性安全系數(shù)mKK FFn ? = =270[nK] 所以絲杠很穩(wěn)定，故所選絲杠合格。 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算： 橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 δp= mm/脈沖 （半徑值） ，滾珠絲杠導(dǎo)程Lo=8mm，初選步進(jìn)電機(jī)步距角 176。，可以計(jì)算行動(dòng)比 i obpLi ? ?360? （ 313） 式中 ： δp 為脈沖當(dāng)量（ mm/步）； Lo 為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（ mm）； θ b 為步進(jìn)電機(jī)的步距角（176。）。 計(jì)算行動(dòng)比 i： obpLi ? ?360? ??? = 考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不能使齒輪直徑過(guò)大，以免影響到橫向溜板的有效行程，所以采用兩級(jí)齒輪降速： CA6140 普通車(chē)床 橫向 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的數(shù)控化改造 18 4321 zzzzi ?? = 106105? = 5321? = 40244020? 因?yàn)檫M(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，所以模數(shù) m 取 2，有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表 33 表 33 橫 向傳動(dòng)齒輪 幾何參數(shù) 齒 數(shù) Z 20 40 24 40 分度圓 d=mz 40 80 48 80 齒頂圓 da=d+2m 44 84 52 84 齒根圓 df=d2() 35 75 43 75 齒 寬 (6～ 10)m 20 20 20 20 中心距 a=(d1+d2)/2 60 64 滾珠絲杠軸承的選型與校核 滾珠絲杠用軸承的選型 型號(hào) 為 CTD25085P3 的 滾珠絲杠用軸承的 主要參數(shù)： 表 34 軸承的主要參數(shù) 推力軸承： 8204（ 即 51204） 角接觸球 軸承： 36104（背靠背）（即 7004C/DB） 軸徑 d=20mm 外徑 D=40mm 寬度 B=14mm 動(dòng)載荷 Cr=22200N 靜載荷 C0r=37500N 極限轉(zhuǎn)速 3800r/min 軸徑 d=20mm 外徑 D=42mm 寬度 2B=24mm 動(dòng)載荷 Cr=17000N 靜載荷 C0r=12200N 極限轉(zhuǎn)速 9500r/min 滾珠絲杠用軸承的 校核 大部分滾動(dòng)軸承是由于疲勞點(diǎn)蝕而失效的。軸承中任 何 一 個(gè) 元件出現(xiàn)疲勞步剝落擴(kuò)展 跡象前 ， 運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)稱(chēng)為軸承壽命（指的是兩個(gè)套圈間的相對(duì)轉(zhuǎn)數(shù)或相對(duì)轉(zhuǎn)速）。 同樣的一批軸承載相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，各軸承的實(shí)際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。對(duì)一個(gè)具體軸承很難預(yù)知其確切壽命，但是一批軸承則服從一定的概率分布規(guī)律，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法處理數(shù)據(jù)可分析計(jì)算一定可靠度R 或失效概率 n 下的軸承壽命。實(shí)際選擇軸承時(shí)常以基本額定壽命為標(biāo)準(zhǔn)。軸承天津大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 的基本額定壽命是指 90%可靠度，常用材料和加工質(zhì)量，常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào) L(r)或 Lh(h)表示。不同可靠度，特殊軸承性 能和運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)其壽命可對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正，稱(chēng)為修正額定壽命。 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定將基本額定壽命一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（ 106r）時(shí)軸承所能承受的恒定載荷取為基本額定動(dòng)載荷 C。 也就是說(shuō)，在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作 106r而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為 90%?；绢~定動(dòng)載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。徑向基本額定動(dòng)載荷 Cr 對(duì)向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對(duì)角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產(chǎn)生相對(duì)徑向位移時(shí)的載荷徑向分量。對(duì)推力軸承，軸向基本額定動(dòng)載荷 Ca 是指中心軸向載荷。 ⒈ 當(dāng)量載荷 滾動(dòng)軸承若同 時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。 當(dāng)量動(dòng)載荷 P 的計(jì)算公式是： P=XFr+YFa （ 314） 式中 ： P 為當(dāng)量動(dòng)載荷， N； Fr 為軸承所受徑向載荷， N； Fa 為軸承所受軸向載荷， N； X 為徑向動(dòng)載荷系數(shù)； Y 為軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 表 35 軸承滾動(dòng)當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算的 X,Y 值 軸承類(lèi)型 相對(duì) 軸向載荷 單向軸承 雙列軸承 e Fa/C0r raCF0 Fa/Fr≤ e Fa/Fre Fa/Fr≤ e Fa/Fre X Y X Y X Y X Y 角 接 觸 球 軸 承 α =15176。 1 0 1